王硕机械设计基础课程设计ZDD8-A.doc

机械设计基础课程设计 说明书 学院 食品工程学院 班级 能源本1402 姓名 王硕 学号 20142901242 指导教师 邹欣华 目录目录 1设计题目 1 1 1工作条件 1 1 2技术数据 1 2 电动机的选择计算 1 2 1选择电动机系列 1 2 2滚筒转动所需要的有效功率 1 2 3选择电动机 2 3 传动装置的运动及动力参数计算 2 3 1传动比的分配 2 3 2各轴功率 转速和转矩的计算 3 4 传动零件的设计计算 3 4 1选择V带的型号 3 4 2验算带速 4 4 3确定大带轮的标准直径 4 4 4确定中心距A 和带长LD 4 4 5验算小轮包角 1 4 4 6计算带的根数 4 4 7计算作用在轴上的载荷FR 和初拉力 F0 4 4 8 V带传动的参数 5 5 减速器内传动零件的设计计算 5 5 1 选择材料 5 5 2计算应力循环次数 5 5 3计算许用接触应力 5 5 4按齿面接触强度确定中心距 5 5 5验算齿面接触疲劳强度 6 5 6验算齿根弯曲疲劳强度 7 5 7齿轮主要几何参数 8 6 轴的设计计算 8 6 1高速轴的设计计算 8 6 2低速轴的设计计算及联轴器的选择 9 7 低速轴的强度校核 10 8 滚动轴承的选择及其寿命验算 12 8 1低速轴轴承的选择 12 8 2低速轴承寿命计算 12 9 键联接的选择和校核 12 9 1低速轴 12 9 2高速轴 13 10 减速器的润滑及密封形式选择 13 10 1润滑方式选择 13 10 2油杯选择 13 10 3密封圈选择 13 10 4通气器选择 14 11 参考文献 14 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 1 1 1 设计题目 胶带输送机传动装置的设计 1 1工作条件 工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量 82 清洁平稳小批 1 2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 ZDD 812002 1400600 2 电动机的选择计算 2 1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 封闭式结构 电压 380 伏 Y 系列电动机 2 2滚筒转动所需要的有效功率 kw Fv pw52 2 1000 1 21200 1000 根据表 2 11 1 确定各部分的效率 V 带传动效率 1 0 95 一对滚动球轴承效率 2 0 99 闭式 8 级精度齿轮的传动效率 3 0 97 弹性联轴器效率 4 0 99 滑动轴承传动效率 5 0 97 传动滚筒效率 6 0 96 则总的传动总效率 1 2 2 3 4 5 6 0 95 0 99 0 99 0 97 0 99 0 97 0 96 0 8326 滚筒的转速 min 3 100 4 0 1 26060 r D v nw 所需的电动机的功率 kw p p w r 027 3 8326 0 52 2 2 3选择电动机 查表 2 19 1 可知可选 Y112M 4 或 Y132M1 6 比较传 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 2 动比及电动机其他数据 36 14 3 100 1440 0 1 w n n i57 9 3 100 960 0 2 w n n i 电动机的数据 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 总传动 比 1Y112M 44 01500144014 36 2Y132M1 64 010009609 57 比较两种方案 为使传动装置结构紧凑 决定选用方案方案 2 2 同时 由表 2 9 1 2 9 2 查得 电动机的性能参数 电动机额定功率 kW 0 P 4 0 电动机满载转速 r min 0 n 960 堵转转矩 额定转矩 2 0 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 3 传动装置的运动及动力参数计算 3 1传动比的分配 总传动比 57 9 0 w n n i 根据表 2 2 1 初定 V 带传动的 i12 2 5 则齿轮传动的传动 比为 i23 i i12 9 57 2 5 3 83 此分配的传动比只是初步的 实际的要在传动零件的和尺寸确 定后才能确定 并且允许有 3 5 的误差 3 2各轴功率 转速和转矩的计算 1 1 轴 电动机轴 p1 pr 3 027 kw n1 960r min T1 9 55 p1 n1 9 55 3 027 1000 960 30 11Nm 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 3 2 轴 减速器高速轴 P2 p1 12 p1 1 3 027 0 95 2 876kw n2 n1 i12 960 2 5 384r min T2 9 55 p2 n2 9 55 2 876 1000 384 71 52Nm 3 轴 减速器低速轴 P3 p2 23 p2 2 3 2 876 0 99 0 97 2 762kw n3 n2 i23 384 3 83 100r min T3 9 55 p3 n3 9 55 2 762 1000 100 263 77Nm 4 轴 即传动滚筒轴 P4 p3 34 p3 2 4 2 762 0 99 0 99 2 707kw n4 n3 i34 100 1 100r min T4 9 55 p4 n4 9 55 2 707 1000 100 258 52Nm 各轴运动及动力参数 4 4 传动零件的 设计计算 4 1选择V带的型号 因为小轮的转速是 960r min 班制是 2 年 载荷平稳 取 Ka 1 1 Pc Ka P1 1 1 3 027 3 330kw 查课本图 10 8 可得选用 A 型号带 ddmin 75mm 查课本表 10 4 取标准直径即 dd1 100mm 4 2验算带速 v dd1 n1 60 1000 5 03m s 满足 5m s v120 符合要求 4 6计算带的根数 Z Pc P0 P0 K Kl 查图 10 7 可得 P0 1 0kw P0 0 13kw 查表 10 6 可得 K 0 926 查表 10 2 KL 0 93 代入得 z 3 33 1 0 0 13 0 926 0 93 3 50 根 取 z 4 4 7计算作用在轴上的载荷Fr 和初拉力 F0 F0为单根带的初拉力 F0 500 Pc vz 2 5 K 1 qv2 500 3 33 5 03 4 2 5 0 93 1 0 10 5 032 142 23N Fr 2 F0 z sin 1 2 2 142 23 4 sin 154 87 2 1111 39N 4 8 V带传动的参数 选用 A 型 V 带 13 0mm 顶宽 节宽 11 0mm 高度 8 0mm 共四根长 1250mm Fr 1111N 带轮中心距为 342mm 实际传动比为 2 5 5 5 减速器内传动零件的设计计算 5 1 选择材料 根据表 11 1 大小齿轮材料选择如下 小齿轮 40Cr 钢 调质处理 齿面硬度 250 280HBS 大齿轮 ZG310 570 钢 正火处理 齿面硬度 162 185HBS 5 2计算应力循环次数 查图 11 14 得 ZN1 1 0 ZN2 1 08 允许有一定点蚀 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 5 查图 11 15 得 ZX1 ZX2 1 0 取 SHmin 1 0 查图 11 13 b 得 Hlim1 690Mpa Hlim2 440 Mpa 5 3计算许用接触应力 MpaZZ S XN H H H 690 11 min 1lim 1 MpaZZ S XN H H H 2 475 22 min 2lim 2 因 故取 12HH Mpa HH 2 475 2 5 4按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩 T1 9550 P1 n1 9550 103 2 88 384 71625N mm 初取 取1 1 2 ttZ K 4 0 a 由表 11 5 得 2 9 188mmNZE 由图 11 7 可得 2 5 减速传动 H Z92 2 iu 由式 11 17 计算中心距 a mm ZZZ u KT ua H EH a 16 126 2 475 9 1885 2 92 24 02 716251 1 192 2 2 1 3 2 3 2 1 取中心距 a 140mm 估算模数 mn 0 007 0 02 a 0 875 2 5mm 取标准模数 mn 2mm 小齿轮齿数 71 35 192 2 2 1402 1 2 1 um a z n 大齿轮齿数 z2 uz1 27 10492 2 89 31 x 取 z1 36 z2 104 实际传动比89 2 36 104 1 2 z z i实 传动比误差 5 03 1 100 92 2 89 2 92 2 100 理 实理 i ii i 齿轮分度圆直径 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 6 mmzmd n 72 11 mmzmd n 208 22 圆周速度sm nd v 45 1 106 38472 1060 43 11 由表 11 6 取齿轮精度为 8 级 5 5验算齿面接触疲劳强度 由电机驱动 载荷平稳和表 11 3 取 KA 1 0 由图 11 2 a 按 8 级精度和52 0100 3645 1 100 1 vz 查得 Kv 1 06 齿宽 mmab a 561404 0 由图 11 3 a 按 b d1 56 72 0 78 考虑轴的刚度较大和齿 轮相对轴承为非对称布置 得 K 1 07 由表 11 4 得 K 1 1 载荷系数25 1 1 107 1 06 1 0 1 K KKKK vA 由图 11 4 得 728 0 105007 0 972 0 36027 0 2 1 a a 700 1 21 aaa 查图 11 6 得88 0 Z 由式 11 16 计算齿面接触应力 H MpaMpa u u bd KT ZZZ H EHH 2 47517 378 92 2 192 2 7256 7162525 1 2 88 0 9 18850 2 12 2 2 1 1 故安全 5 6验算齿根弯曲疲劳强度 按 Z1 36 Z2 104 由图 11 10 得 Y 2 48 Y 2 18 1Fa2Fa 由图 11 11 得 Y 1 66 Y 1 82 1Sa2Sa 由图 11 12 得 Y 0 68 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 7 由图 11 16 b 得 2 1lim 290mmN F 2 2lim 152mmN F 由图 11 17 得 FN1 1 0 FN2 1 0 由图 11 18 得 Y Y 1 0 1X2X 取 Y 2 0 S 1 4 STminF 由式 11 25 计算许用弯曲应力 MpaYY S Y XN F STF F 4140 10 1 4 1 2290 11 min 1lim 1 MpaYY S Y XN F STF F 2170 10 1 4 1 2152 22 min 2lim 2 由式 11 21 计算齿根弯曲应力 MpaMpa YYY mbd KT F saFa n F 41416 62 68 0 66 1 48 2 27256 7162525 1 22 1 11 1 1 1 故安全 MpaMpa YYY mbd KT F saFa n F 21791 59 68 0 82 1 18 2 27256 7162525 122 1 22 1 1 2 故安全 5 7齿轮主要几何参数 z1 36 z2 104 u 2 92 mn 2 mm 0 00 mmzmd n 72 11 mmzmd n 208 22 mmmhdd naa 7620 12722 11 mmmhdd naa 21220 122082 22 mm 672 25 0 0 1 272 2 11 mchdd af mm 2032 25 0 0 1 2208 2 22 mchdd af ha1 ha2 2mm a 1 2 ds d2 1 2 72 208 140mm mm b1 b2 5 10 64mm 56 2 bb 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 8 6 轴的设计计算 6 1高速轴的设计计算 1 1 确定减速器高速轴外伸段轴径 受键槽影响 加大mm n P Ad49 23 384 88 2 120 33 4 5 取 25mm 2 2 确定减速器高速轴各段轴径 1 25mm d2 d1 5 8 30 33 mm 取 d2 30mm d3 35mm d4 d3 1 3 36 38 mm 取 d4 38mm d5 d3 35mm 3 3 选择高速轴的轴承 根据低速轴 d3 35mm 查表 2 4 1 选择轴承的型号为 GB T276 1994 6207 其 D 72mm B 17mm 4 4 选择高速轴的轴承盖 轴承外径 D 72mm 螺钉直径 d3 8mm d2 d3 1 9mm D0 D 2 5 d3 92mm D2 D0 2 5 d3 112mm e 1 2 d3 9 6mm 取 e 10mm e1 e D1 D 3 4 68 69 mm 取 D1 68mm D4 D 10 15 57 62 mm 取 D4 60mm b 5 10mm 取 b 6mm h 0 8 1 b 4 8 6mm 取 h 5mm 6 2低速轴的设计计算及联轴器的选择 1 初步选定减速器低速轴外伸段直径 d 0 8 1 0 d电机 0 8 1 0 38 30 4 38mm 2 选择联轴器 拟选用弹性联轴器 GB5014 85 名义转矩 T 9550 9550 2 77 100 26 263 85N m n p 计算转矩为 TC KAT 1 5 263 85 395 78 N m 查表 2 5 1 HL3 号联轴器满足要求 Tn 630N m Tn Tc 其轴孔直径 d 30 48mm 能满足减速器轴径的要求 n 5000r min n 131 51r min 轴孔长度 L 60mm 3 最终确定减速器低速轴外伸段直径 受键槽影响 mm n P Ad28 36 26 100 77 2 120 33 0 轴径加大 4 5 取 1 38mm 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 9 因为是小批生产 故轴外伸段采用圆柱形 4 确定减速器低速轴各段轴径 1 38mm d2 d1 5 8 43 46 mm 取 d2 45mm d3 50mm d4 d3 1 3 51 53 mm 取 d4 53mm 轴环直径 d5 60mm d6 d3 50mm 5 选择低速轴的轴承 根据低速轴 d3 50mm 查表 2 4 1 选择轴承的型号为 GB T276 1994 6210 主要参数 D 90mm B 20mm da 57mm Da 83mm 6 选择低速轴的轴承盖 轴承外径 D 90mm 螺钉直径 d3 8mm d2 d3 1 9mm D0 D 2 5 d3 110mm D2 D0 2 5 d3 130mm e 1 2 d3 9 6mm 取 e 10mm e1 e D1 D 3 4 86 87 mm 取 D1 86mm D4 D 10 15 75 80 mm 取 D4 76mm b 5 10mm 取 b 6mm h 0 8 1 b 4 8 6mm 取 h 5mm 7 7 低速轴的强度校核 1 求作用于齿轮上的作用力 绘出轴的空间受力图 图 1 转矩 T 9 55 106 n p 9 55 106 2 77 100 26 2 638 105N mm 圆周力 N d T Ft54 2536263800 2082 2 2 径向力 NtgtgFF tr 21 9232054 2536 轴向力 NtgtgFF ta 0054 2536 2 求支座反力 图 1 b a 垂直面支反力 0 B M0 221 LFLLR tAy N LL LF R t Ay 76 1248 6466 6454 2536 21 2 0 YNRFR AytBy 78 128776 124854 2536 b 水平面支反力 0 B M0 2 221 LF d FLLR raAz 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 10 N LL d FLF R ar Az 50 454 6466 06421 923 2 21 2 0 ZNRFR AzrBz 71 46850 45421 923 3 作弯矩图 1 垂直面内弯矩图 MY 图 1 c C 点 mNLRM AyCy 42 826676 1248 1 2 水平面内弯矩图 MZ 图 1 d C 点左边 mNLRM AzCz 00 306650 454 1 C 点右边 mNLRM BzCz 00 306471 468 2 3 作合成弯矩图 图 1 e C 点左边 mNMMM CzCyC 71 87 22 C 点右边 mNMMM CzCyC 71 87 22 4 作转矩 T 图 图 1 f m263 8N 3 T 5 作当量弯矩图 图 1 g 该轴单向工作 转矩按脉动循环应力考虑 取 0 6 C 点左边 mNTMM CCvC 28 158 22 C 点右边 mNTMM CCvC 71 87 2 2 D 点 mNTTMM oDVD 28 158 22 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 11 图 1 轴的结构及计算 6 校核轴的强度 按当量转矩计算轴的直径 轴的材料选择 45 号调质钢 查表 13 1 可得 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 2 650mmN B 查表 13 2 得 2 1 60 mmN b C 点轴径 mm M d b vC C 77 29 1 0 3 1 因为有一个键槽 该值mmdC26 31 05 0 1 77 29 小于原设计该点处轴径 53mm 故安全 D 点轴径 mm M d b vD D 77 29 1 0 3 1 因为有一个键槽 该值mmdC26 31 05 0 1 77 29 小于原设计该点处轴径 38mm 故安全 8 8 滚动轴承的选择及其寿命验算 选择一对 6210 深沟球轴承 低速轴轴承校核 8 1低速轴轴承的选择 选择低速轴的一对 6210 深沟球轴承校核 1 确定轴承的承载能力 机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书 12 查表 2 4 1 轴承 6210 的 19 8kN cr 27 0kN r c0 2 计算径向支反力 NRRR AzAy 90 1328 22 1 NRRR BzBy 43 1370 22 2 3 计算当量动载荷 由于轴承承受纯径向载荷 所以 P1 R1 1328 90N P2 R2 1370 43N 8 2低速轴承寿命计算 查表 14 16 确定 C 27 0kN hh P C n L h 38400882300 3 1394233 90 1328 27000 26 10060 10 60 10 3 6 3 6 10 故深沟球轴承 6210 适用 9 9 键联接的选择和校核 9 1低速轴 键的材料类型 45 号钢 A 型普通平键 联轴器材料为钢 1 齿轮处 键和齿轮材料为