机械设计基础课程设计ZDL-4B说明书

1 1 设计任务书设计任务书 1 11 1 设计题目设计题目 1 21 2 工作条件工作条件 1 31 3 技术条件技术条件 2 2 传动装置总体设计传动装置总体设计 2 12 1 电动机选择电动机选择 2 22 2 分配传动比分配传动比 2 32 3 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数计算 3 3 传动零件设计计算以及校核传动零件设计计算以及校核 3 13 1 减速器以外的传动零件设计计算减速器以外的传动零件设计计算 3 23 2 减速器内部传动零件设计计算减速器内部传动零件设计计算 4 4 轴的计算轴的计算 4 14 1 初步确定轴的直径初步确定轴的直径 4 24 2 轴的强度校核轴的强度校核 5 5 滚动轴承的选择及其寿命验算滚动轴承的选择及其寿命验算 5 15 1 初选滚动轴承的型号初选滚动轴承的型号 5 25 2 滚动轴承寿命的胶合计算滚动轴承寿命的胶合计算 6 6 键连接选择和验算键连接选择和验算 7 7 连轴器的选择和验算连轴器的选择和验算 8 8 减速器的润滑以及密封形式选择减速器的润滑以及密封形式选择 9 9 参考文献参考文献 机械设计课程设计说明 2 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 此此 说明书轴校核部分有误说明书轴校核部分有误 自己修改自己修改 1 1 设计内容设计内容 1 11 1 设计题目设计题目 设计胶带传输机的传动装置 1 21 2 工作条件工作条件 工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量 102 多灰尘稍有波动小批 1 31 3 技术数据技术数据 题号 滚筒圆周 力 F N 带速 v m s 滚筒直径 D mm 滚筒长度 L mm ZDL 418001 5300500 2 2 传动装置总体设计传动装置总体设计 2 12 1 电动机的选择电动机的选择 2 1 12 1 1 选择电动机系列选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机 封闭自扇冷式 结构 电压 380 伏 Y 系列电动机 机械设计课程设计说明 3 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 2 1 22 1 2 选择电动机的功率选择电动机的功率 1 卷筒所需有效功率 kw FV pw7 2 1000 5 11800 1000 kwpw7 2 2 传动总效率 根据表 4 2 9 确定各部分的效率 弹性联轴器效率 1 0 99 一对滚动轴承效率 2 0 99 闭式齿轮的传动效率 3 0 97 8 级 开式滚子链传动效率 4 0 92 一对滑动轴承的效 5 0 97 传动滚筒的效率 6 0 96 8063 0 96 097 092 097 099 099 0 2 6543 2 21 8063 0 3 所需的电动机的功率 Pr 3 35kwKw p p w r 35 3 8063 0 7 2 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机 封闭自扇冷式 结构 电压 380V Y 系列 查表 2 9 1 可选的 Y 系列三相异步电动机 Y112M 4 型 额定 或选 Y132M1 6 型 额定 kwP0 4 0 kwP0 4 0 满足 r PP 0 2 1 32 1 3 确定电动机转速确定电动机转速 传动滚筒转速 min 5 95 30 0 5 16060 w r D v n 现以同步转速为 Y132S 4 型 1500r min 及 Y132M2 6 型 1000r min 两种方案比较 查得电动机数据 方案 号 电动机 型号 额定功率 kW 同步转速 r min 满载转 速 r min 电动机质 量 kg 总传 动比 1Y112M 44 0150014404315 08 2 Y132M1 6 4 010009607310 05 机械设计课程设计说明 4 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 比较两种方案 方案 1 选用的电动机使总传动比较大 为使传 动装置结构紧凑 选用方案 2 电动机型号为 Y132M1 6 由表 2 9 2 查得其主要性能数据列于下表 电动机额定功率 kW 0 P 4 0 电动机满载转速 r min 0 n 960 电动机轴伸直径 D mm 38 电动机轴伸长度 E mm 80 电动机中心高 H mm 132 堵转转矩 额定转矩 2 0 2 22 2 分配传动比分配传动比 1 总传动比 05 10 5 95 960 0 w n n i 查表 2 2 1 得 取链传动比 2 5 23 i 则齿轮传动的传动比为 002 4 5 2 05 10 23 12 i i i 2 32 3 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数计算 2 3 12 3 1 各轴功率 转速和转矩的计算各轴功率 转速和转矩的计算 0 轴 即电动机的主动轴 kwpp r 35 3 0 min 960 0 rn 机械设计课程设计说明 5 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 mN n p T 33 33 960 1035 3 55 9 55 9 3 0 0 0 1 轴 即减速器的高速轴 kwpp32 399 035 3 0101 min 960 01 0 1 r i n n mN n p T 03 33 960 1032 3 55 9 55 9 3 1 1 1 2 轴 即减速器的低速轴 kwpp3 1997 099 03 32 1212 min 239 88 002 4 960 12 1 2 r i n n mN n P T 127 00 239 88 103 19 55 9 55 9 3 2 2 2 3 轴 即传动滚筒轴 kwpp2 9192 0 99 0 3 19 2323 min 95 95 2 5 239 88 23 2 3 r i n n mN n P T 289 64 95 95 102 91 55 9 55 9 3 3 3 3 2 3 22 3 2 各轴运动及动力参数列表示各轴运动及动力参数列表示 轴序 号 功率 P kw 转速 n r min 转矩 T N m 传动 形式 传动 比 i 效率 0 3 3596033 33联轴 器 10 99 1 3 3296033 03 2 3 19239 88127 00 齿轮传 动 4 0020 98 机械设计课程设计说明 6 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 3 2 9195 95289 64 链传动 2 50 91 3 3 传动传动零件的设计计算零件的设计计算 3 13 1 减速器以外的传动零件设计计算减速器以外的传动零件设计计算 设计链传动设计链传动 1 确定链轮齿数 由传动比取 小链轮齿数 23 1 Z 大链轮齿数 所以取 57 5 57235 2 12 iZZ 2 Z 实际传动比 487 2 23 57 1 2 Z Z i 2 确定链条节距 由式 pz A KK PK P 0 查表得 工况系数1 4 A K 小链轮齿数系数 23 1 19 08 1 1 Z Kz 取双排链 由表 10 17 取 1 7 p K kW136 2 7 123 1 19 3 4 1 0 P 因为r min50 298 1 n 查表得选链号 No10A 节距 p 15 875 3 计算链长 初选 40p 40 15 875 635mm 0 a 链长 节121 2 2357 635 875 15 2 2357 402 2 2 2 2212 0 120 zz a pzz p a Lp 机械设计课程设计说明 7 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 取 122 节 p L 所以实际中心距 a 635 4 验算链速 46 1 100060 875 1588 23923 100060 11 pnz v V 15 m s 适合 5 选择润滑方式 按 v 1 46m s 链号 10A 查图选用滴油润滑 6 作用在轴上的力 有效圆周力 N v P Fe2185 46 1 19 3 10001000 作 用在轴上的力NFF eQ 262221852 12 1 7 链轮尺寸及结构 分度圆直径 mm z p d585 116 22 180 sin 875 15 180 sin 0 1 0 1 mmd177 288 55 180 sin 875 15 0 1 3 23 2 减速器以内的传动零件设计计算减速器以内的传动零件设计计算 设计齿轮传动设计齿轮传动 1 材料的选择 小齿轮选用 45 钢 调质处理 齿面硬度 217 255HBS 大齿轮选用 45 钢 正火处理 齿面硬度 162 217HBS 计算应力循环次数 9 11 1076 2 2830010 19606060 h jLnN 8 9 1 2 1091 6 002 4 1076 2 i N N 查图 11 14 ZN1 1 0 ZN2 1 07 允许一定点蚀 由式 11 15 ZX1 ZX2 1 0 取 SHmin 1 0 机械设计课程设计说明 8 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 由图 11 13b 得 MPa H 570 1lim MPa H 510 2lim 计算许用接触应力 MPaZZ S XN H H H 0 5700 10 1 0 1 570 11 min 1lim 1 MPaZZ S XN H H H 7 5450 107 1 0 1 510 22 min 2lim 2 因 故取 12HH 2 2 7 545mmN HH 2 按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩mNT 33027 1 初取 取 由表 11 5 得3 1 2 ttZ K 4 0 a MPaZE 8 189 由图 11 7 得 减速传动 5 2 H Z002 4 iu 由式 5 39 计算中心距 a 92 107 7 545 9 1885 2 002 4 4 02 330273 1 1216 3 2 1 3 2 3 2 1 H EH a t ZZZZ u KT ua 由 4 2 10 取中心距 a 140mm a 140mm 估算模数 m 0 007 0 02 a 0 98 2 8mm 取标准模数 m 2 5mm m 2 5mm 小齿轮齿数 4 22 1002 4 5 2 1252 1 2 1 um a z 大齿轮齿数 z2 uz1 90 取 z1 22 z2 90 z1 22 z2 90 实际传动比091 4 22 90 1 2 z z i实 传动比误差 5 2 100 002 4 091 4 002 4 100 理 实理 i ii i 在允许范围内 机械设计课程设计说明 9 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 齿轮分度圆直径 mmzmd n 55225 2 11 mmzmd n 225905 2 22 圆周速度 sm nd v 76 2 106 96055 1060 43 11 由表 11 6 取齿轮精度为 8 级 3 验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动 载荷稍有波动 由表 11 3 取 KA 1 2 5 由图 11 2 a 按 8 级精度和 smvz 607 0 100 22014 3 100 1 得 Kv 1 07 齿宽 mmab a 561404 0 由图 11 3 a 按 b d1 56 55 1 02 取 K 1 09 由表 11 4 得 K 1 1 载荷系数60 1 1 109 1 07 1 25 1 K KKKK vA 由图 11 4 得 770 0 1 846 0 2 所以616 1 21 由图 11 6 得 89 0 Z 计算齿面接触应力 MPaMPa u u bd KT ZZZ H EHH 7 545370 091 4 1091 4 5556 3302760 1 2 89 0 8 1895 2 12 2 2 1 1 故在安全范围内 4 校核齿根弯曲疲劳强度 按 Z1 24 Z2 76 由图 11 10 得 Y 2 80 Y 2 23 1Fa2Fa 由图 11 11 得 57 1 1 sa Y78 1 2 sa Y 由图 11 12 得 7 0 Y 由图 11 16 b 得 2 1lim 210mmN F 2 2lim 205mmN F 机械设计课程设计说明 10 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 由图 11 17 得 Y 1 0 Y 1 0 1N2N 由图 11 18 得 Y Y 1 0 1X2X 取 Y 2 0 S 1 4 STminF 计算齿根许用弯曲应力 MPaYY S Y XN F STF F 3000 10 1 4 1 2210 11 min 1lim 1 2 22 min 2lim 2 2860 10 1 4 1 2200 mmNYY S Y XN F STF F 故安全 MPaMPa YYY mbd KT F saFa n F 300 2 422 7 057 1 8 2 5 25556 330276 122 1 11 1 1 1 故安全 MPaMPa YY YY SaF SaFa FF 8 292 1 38 57 1 8 2 23 2 78 1 2 42 11 22 12 5 齿轮主要几何参数 z1 22 z2 90 u 4 091 m 2 5 mm mm mm 55225 2 11 mzd225905 2 22 mzd mm 605 20 12552 11 m hdd aa mm 2305 20 122252 22 m hdd aa mm 75 485 2 25 0 0 1 255 2 11 mchdd af mm 75 2185 2 25 0 0 1 2225 2 22 mchdd af a 140mm mm b1 b2 5 10 64mm 56 2 bb 机械设计课程设计说明 11 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 4 4 轴的设计计算轴的设计计算 4 14 1 初步确定轴的直径初步确定轴的直径 4 1 14 1 1 高速轴及联轴器的设计高速轴及联轴器的设计 1 初步估定减速器高速轴外伸段轴径 根据所选电机 mmEmmd80 38 轴伸长 电机 则 d 0 8 1 0 d 0 8 1 0 38 30 4 38mm 电机 取 d 32mm d 32mm 2 选择联轴器 根据传动装置的工作条件你选用弹性柱销联轴器 GB5014 85 计算转矩为 c T 1 25 39 8 49 75mm c TTKA 式中 T 联轴器所传递的标称扭矩 T 9 55 9 55 n P 8 39 960 104 3 工作情况系数 取 1 25 A K A K 根据 54 7N m 从表 2 5 1 可查的 HL2 号联轴器就可以 c T 转矩要求 但其轴孔直径 d 20 32mm cnn TTmNT 315 不能满足电动机及减速器高速轴轴径的要求 因此重选 HL3 号联轴器 min 960min 5000 375 68630rnrnmNTmNT cn 4 1 24 1 2 低速轴的设计计算低速轴的设计计算 1 选择轴的材料 选择材料为 45 号钢 调质处理 2 按转矩初步计算轴伸直径 机械设计课程设计说明 12 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 mm n P Ad 8 30 88 239 19 3 130 33 0 取 35mm d 4 24 2 轴的强度校核轴的强度校核 计算小齿轮上的作用力 转矩 T 127 00N m 圆周力 Ft N N d T Ft 9 1128 225 1270002 2 7 1196 径向力 Fr 435 56 N NtgtgFF tr 9 41020 9 1128 轴向力 0NNtgtgFF ta 00 9 1128 a F 绘轴的受力简图 求支座反力 垂直面支反力 0 B M 0 232 LFLLR tAy RAY 564 45N 45 564 2 9 1128 2 32 2 tt Ay F LL LF R 0 Y RBY 564 45N NRFR AytBy 45 56445 564 9 1128 机械设计课程设计说明 13 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 b 水平面支反力 得 0 c M0 2 232 LF d FLLR raAz N LL dFLF R r Az 45 205 5 49 5 49 5 54 9 410 2 21 2 得 0 Z 45 20545 205 9 410 AzrBz RFR 2 作弯矩图 a 垂直面弯矩 MY图 C 点 McY 11197N mm mmNLRM AyCy 11197 5 5445 205 3 b 水平面弯矩 MZ图 C 点右 11197N mm mmNLRM BzCz 11197 2Cz M C 点左 11197N mm mmNLRM AzCz 11197 3Cz M c 合成弯矩图 C 点右 32736 4N mm mmNMM CZCyC 4 32736 2 C M C 点左 32736 4N mm mmNMMMc czcy 4 32736 2 Mc 作转矩 T 图 127000N mmmmN d FT t 127000 2 T 作计算弯矩 Mca图 该轴单向工作 转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑 取 0 6 C 点左边 Mvc 82934N mmmmNTMMvc c 82934 22 C 点右边 82934N mmmmNTMM cvc 52 2 1003 1 vc M D 点 McaD 76200N mm mmNTMM DvD 76200 22 校核轴的强度 机械设计课程设计说明 14 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 由以上分析可见 C 点弯矩值最大 而 D 点轴径最小 所以该 轴危险断面是 C 点和 D 点所在剖面 查表 13 1 得查表 13 3 得 2 650mmN B 2 1 60 mmN b C 点轴径 mm M d b vC C 24 1 0 3 1 因为有一个键槽 该值小于原 mmdC 2 25 05 0 1 24 dc 25 2mmS1 1304 474 A1 1574 46N A2 S1 1304 474N A2 1304 474N 4 计算当量动载荷 A1 R1 1574 46 1703 54 0 908 e 0 4 X1 0 4 Y1 1 5 A2 R2 1304 47 3913 42 0 33 e 0 4 X2 1 Y2 0 查表 13 11 取 fd 1 2 fm 1 0 ft 1 0 P1 fdfm1 X1R1 Y1A1 1 5 0 4 1703 54 1 5 1547 464 2022N P1 2022N P2 fdfm2 X2R2 Y2A2 1 3 1 5 3913 423P2 7631 175N 7631 175N 5 校核轴承寿命 机械设计课程设计说明 15 宋世涛 材料与冶金学院 冶金 071 班 学号 20071265 1030082 4800087670 175 7367 64200 22 23060 10 60 10 3 10 6 3 10 2 6 10 h C n L p h 故满足轴承的寿命要求 高速轴轴承高速轴轴承 高速轴承的确定与低速轴承相同 选取 深沟球轴承 GB T276 96 型号 6208 6 6 键联接的选择和验算键联接的选择和验算 1 1 减速器大齿轮与低速轴的键联接减速器大齿轮与低速轴的键联接 1 键的材料类型 45 号钢 A 型普通平键 2 确定键的尺寸 b 14mm h 9mm L 40mm 3 验算键的挤压强度 键和轴的材料为钢轮毂材料为铸铁 铸铁的许用力比钢的 许用挤压应力低 按铸铁校核键连接的挤压强度 查表的许用挤压应力 键的计算长度 mPa p 53 l L b 40 14 26mm 由下式得 该键安全 所以选 14 40GB1096 79 2 2 小齿轮与减速器低速轴轴伸的联接小齿轮与减速器低速轴轴伸的联接 1 键的材料类型 45 号钢 A 型普通平键 轧毂为铸铁 2 确定键的尺寸 b 10mm h 8mm L 50mm 100 p 2 mmN 同上面的方法 pp mmN dkl T 2 97 43 26948