机械设计ZDL-3重点讲义资料

1、辽宁工业大学机械设计基础课程说明书题目：链式运输机传动装置设置院系：工程技术学院班级：汽服14 （本）学号：142104006姓名：刘禹指导教师：张万友起止时间 2016.6.6 2016.6.22目录1. 设计任务书31.1设计题目31.2工作条件31.3技术数据32. 传动装置总体设计 32.1电动机的选择 32.2分配传动比52.3传动装置的运动和动力参数计算 53. 传动零件的设计计算 73.1减速器以外的传动零件设计计算 73.2减速器以内的传动零件设计计算 84. 轴的设计计算124.1初步确定轴的直径 124.2轴的强度校核 145. 滚动轴承的选择及其寿命验算 155.1低速轴

2、轴承175.2高速轴轴承176. 键联接的选择和验算186.1减速器大齿轮与低速轴的键联接 186.2小链轮与减速器低速轴轴伸的联接 186.3联轴器与减速器高速轴轴伸的联接 197. 联轴器的选择198. 减速器的润滑及密封形式选择 209. 参考文献错误！未定义书签。10. 设计总结211.设计任务书1.1设计题目设计用于胶带运输机的机械传动装置1.2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1.3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-316001.63204002传动装置总体设计2.1电动机的选择2.1.

3、1选择电动机系列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，丫系列。2.1.2选择电动机功率1) 传动滚筒所需有效功率：PwFv10001600 1.610002.56 kWPw =2.56kW2) 传动装置总效率：按表2-11-1(P90)确定各部分效率如下弹性联轴器的效率1 =0.99一对滚动轴承的效率 闭式齿轮传动的效率 开式滚子链传动的效率 一对滑动轴承的效率2 =0.983 =0.97 （暂定精度为8级）4 92传动滚筒的效率6 =0.96传动装总效率1 : 22 3 4 52= 0.990.990.970.900.970.96= 0.79010.790

4、13)所需的电动机功率:P 2 56= w .3.24kWn 0.7901查表2-19-1,可选Y系列三相异步电动机 Y160M1-8型，或选丫系列三相异步电动机丫132M1-6型，额定功率均为F0 =4.0kW，均满足 P0 Pr2.1.3确定电动机转速1)传动滚筒轴工作转速:60v _ 60 1.6二 D 二 0.32=95.5r/ minPr 二 3.24kWnw = 95.5r / min5 =0.97现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行比较，查表2-19-1得电动机数据，计算总传动比列于下表:方 案 号电动机 型号额定功率kW同步 转速r/mi n、卄 +

5、、， 满载 转速r/mi n电动机 质量kg总传动比1Y160M1-84.0750720737.542Y132M1-64.0100096011810.05比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比较大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2电动机型号为 Y132M1-6同步转速为1000r/min。由表2-19-1 和表2-19-2查得主要性能技术数据和安装尺寸:额定功率P/kW4.0满载转速nc/(r/min)960堵载扭矩/额定扭矩2.0电动机外伸轴直径D/mm38电动机外伸轴长度E/mm80电动机中心高H/mm1322.2分配传动比总传动比：据表2-11-1取链传动比

6、:则减速器的传动比：=3.6no72095.5= 7.547.54二 2.094-+-带3.62.3传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电动机的主动轴：Po = Pr = 3.24 kWno = 720r / minPo3.24To = 9.55 江 0 = 9550 況=42 .98 N mn07201轴：即减速器高速轴，与电动机轴采用联轴器链接，传 动比b =1，查表2-11-1弹性联轴器的传动效率S =0.99， 则：巴=Po E 01 = 3.24 汉 0.99 = 3.21 kWn=仏=720 r / mini 01P3 21= 9550 汉L =

7、 9550 汉 =42.58 N mn19602轴：即减速器低速轴，动力从1轴到2轴经历了 1轴上的 一对滚动轴承和一对齿轮啮合，故发生两次功率损耗，计算效 率时都要计入，查表2-11-1 一对滚动轴承的传动效率利率 J=0.99，闭式齿轮传动的效率为 3=0.97 （暂定齿轮精度为8级），则：伐=0.99 0.98 0.97 =0.94p212 =3.240.94 =3.05 kWn1720 “c / .n2-200r/minii2 3.6P23.05T2 =9550- = 9550145.64 N mn22003轴：即传动滚筒轴，动力从2轴到此轴经历了 2轴上的一 对滚动轴承和开式滚子链传

8、动，故发生两次功率损耗，计算效 率时都要计入，查表2-11-1 一对滚动轴承的传动效率为2 =0.98，开式滚子链传动的效率为3 =0.92，贝23=0.99 0.92 =0.90p, =P2 . 23 =3.05 0.90 =2.75kW阳 200n395.5r/m inl232.094P2 75T3 = 95503 = 9550275 N mn395.52.3.2各轴运动及动力参数列表轴序号功率PkW转速nr/mi n转矩TN.m传动 形式传动比i效率n03.2572042.98联轴器10.9913.2172042.58齿轮传 动3.60.9523.05200145.64链传动2.0940

9、.9032.7595.52753传动零件的设计计算3.1减速器以外的传动零件设计计算3.1.1设计链传动1）确定链轮齿数：由传动比取小链轮齿数 乙=292i =29一2 2.094 =24.812, 因链轮齿数最好为奇数，乙=25 ；大链轮齿数 z2 二 iz, = 2.094 24.812 二 51.956,z1 = 25, z2 = 52i 链=2.08取，Z2 =52。实际传动比：i二全=52 =2.08Z1252）确定链条节距：工况系数Ka =1.4小链轮齿数系数:P0 =1.87kW p = 15.875mm取单排链，Kp=1.7由式P0匕，得KzKp1 4 乂 3 05P0305

10、=1.87kW1.34 1.7因为n1=200r/min，得选链号No10A 节距 p =15.875mm。选用双排链。3）计算链长：初选：a0=4Op=4O 15.87 635mm链长：aoZ2 zip / Z2 - Zi、22了 h a;(h)=2 405225J5.875(52 25)26352 二=118 .96节取Lp =120节4）验算链速：Zin 2Pv =60 1000v ：15m/s，适合。5）选择润滑方式：按v=1.32m/s,链号10A选用滴 油润滑。6）作用在轴上的力：有效圆周力：25 200 15-875 =1.32m/s60 1000Lp =120 节L 1000P

11、Fe 二：v作用在轴上的力:1000 3.051.32= 2319.6NFq 1.2Fe =1.2 2310.2 =2772.7N7）链轮尺寸及结构:分度圆直径d1P.180sinZ115.875.180 sin25=126.662 mmd2P.1800sinZ215.8750 = 262.925mm .180sin52Fe =2319.6NFq 2772.7Ndi = 126.662mmd2 = 262.925mm3.2减速器以内的传动零件设计计算3.2.1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 2

12、17HBS 计算应力循环次数：N1 =60n1 jL60 720 1 （10 300 8 2） = 2.0736 109N2=Ni9严6 10 =5.67 1083.6（允许一定点蚀）取ZN1 J.O， ZN2 =1.05 o由图11-15，得Zx1= ZX2 =1.。取 SHmin =1.0，由图11-13(b)，得；h imi =575MPa许用接触应力:-H lim1 二Zn1Zx1SH min570 1.0 1.0 = 575.0MPa1.0-H lim 2-h 2:SH minZn2Zx2min-540 1.05 1.0=567.0MPa1.0因 tH 2 ： Lh 1,故取 JH

13、I - i-H 2 =567.0MPa2）按齿面接触强度确定中心距:小轮转矩 T1=42600N mm,初取 QZ；=1.1，取0.4，由表 11-5 得 Ze =1893. MPa由图 11-7 得：ZH =2.45因为是减速传动，u=i=3.6，由式（11-17） 计算中心距：2江 0.4X3.61 567.0丿=1002.13mm查表2-11-2,在R40系列中取中心距a = 140mm。估算模数：m 二 0.0070.02a 二 0.007 0.02 140 = 0.98 2.8mm取标准模数m = 2.5mm2a 2 140齿数和：Z112a 二 140mmm = 2.5mm2.5Z

14、 112小齿轮齿数：乙= 二=24.351+i 1+3.6大齿轮齿数：z2 =Z _z1 =112 24=88取 z, =24 , z2 =88。实际传动比：Z2: Z仁88:24Z1 = 24， Z2 = 88i = 3.67传动比误差:i理-i实X 100%i理13.6 - 3.67 |3.6100%二 1.94%Li TC =60.0N m)。但其轴孔直径(d = 2032mm)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(Tn =63QN mTc=79.7N m, bl=5000r/min n= 720r/min)d = 24mmd0 二 35mmdi = 40mmd

15、2 二 42mm取 d=243) 最后确定减速器高速轴外伸直径为d = 24mm4.1.2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d 兰代3阻=130却305 = 32.24mm n2 200取 d0 =35mmdj = 38.24mm取d40mm(按标准密封圈尺寸取值)d2 d1,根据轴承取标准值，取d2=42mm查表2-13-1 ,选6208型号的深沟球轴承。轴承型号为 6208 GB/T276-19944.2轴的强度校核4.2.1计算大齿轮上的作用力转矩 T = 146000 N mm圆周力Ft =?2 146000220= 1327.

16、27N径向力Fr- Ft tan： _132727 tan20 =483O9ncos :cosO轴向力 Fa 二 Ft tan ： =1327.27 tan0=0N圆周力2T Ft2 312401250Nd50径向力Fr =Fttg =1250 tg20 = 455N轴向力Fa 二 Fttg ： =304.59 tg0 =0N(1)绘轴的受力简图，求支座反力4.2.2绘轴的受力简图，求支座反力 计算小齿轮上的作用力转矩 T=31240N.mmFt =1327.27 NFr -48309NFa =0NFt=304.59NFr=110.86NFa=0N吕f Ia. 垂直面支反力1M B =0-RA

17、y(L2L3) Ft L2 =0Ft L2L2 L312502= 625ay=152.30Nby=152.30NZY =0RBy 二 Ft - RAy = 1250 - 625 二 625NRb.水平面支反力三Mc =0得，一 Rbz(L2 LJ Fq(Li L2 L3)- FrL0fBZ =-FrLi FJLi L2 Ls)L1 *L2j455 485 23763 (48.5 48.5 8J4256N485 485Raz=2335N(2)作弯矩图a.垂直面弯矩M图B 点,MCy rRAyb =625 48.5 =303125 N mmb.水平面弯矩M图M i 二 RBzL3 =4256 86

18、 二 22067.5 N mmMCZ=45548.5 =22067.5 N mmc.合成弯矩图： 2M C =；MCy +M cz =37495 N mmM B = M By M CY 二 366016 N mm(3) 作转矩T图T =119770 N mm(4) 作计算弯矩Ma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 a =0.6B点左边Mcv fMC (T )2 =(37495 )2(0.6 119770 )2= 81056 N mmB点右边MBv 二 M B C T)2 = (366016 )2 (0.6 119770 )2= 373004 N mmD点McaDT =0

19、.6 119770 =71862 N mmM Cy =30312.5N.mmMBz=22067N.mmM C =37495N.mmM B=366016N.mmT =119770N.mmM CV =81056N.mmM BV =373004N.mmM caD =71862N.mm(5) 校核轴的强度 由以上分析可见，B点当量弯矩值最大，而D点轴径最小，所以 该轴危险断面是B点和D点所在剖面。计算B点轴径dB W鬻二 39.4mm查表 13-1 得二b =650N/mm2查表 13-3 得6=60N/mm2。因为有一个键槽 dB -dB (10.05)-39.4(1 0.05) -41.4mm。因为dB =41.4mm45mm故安全。M caD3D点轴径dD 了0川0猛071862 = 22.9mm因为有一个键槽 dD = dD (1+0.05)= 22.9汉(1 +0.05