东北大学机械设计基础课程设计ZDD8

1、机械设计基础课程设计说明书题目：胶带输送机传动装置的设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 2013 年 1 月 10 日机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 1目目 录录目目 录录 .1 11 1、设计任务书、设计任务书 .3 31.1 设计题目 .31.2 工作条件 .31.3 技术数据 .32 2、电动机的选择计算、电动机的选择计算 .3 32.1 选择电动机系列 .32.2 滚筒转动所需要的有效功率 .32.3 选择电动机 .43 3、传动装置的运动及动力参数计算、传动装置的运动及动力参数计算 .4 43.1 传动比的分配 .43.2 各轴功率、转速和转矩的计算

2、.54 4、传动零件的设计计算、传动零件的设计计算 .5 54.1 选择 V 带的型号 .54.2 验算带速 .64.3 确定大带轮的标准直径 .64.4 确定中心距A 和带长 LD.64.5 验算小轮包角1.64.6 计算带的根数 .64.7 计算作用在轴上的载荷 FR 和初拉力 F0.64.8 V 带传动的参数 .65 5、减速器内传动零件的设计计算、减速器内传动零件的设计计算 .7 75.1 选择材料.75.2 计算应力循环次数 .75.3 计算许用接触应力 .75.4 按齿面接触强度确定中心距 .75.5 验算齿面接触疲劳强度 .85.6 验算齿根弯曲疲劳强度 .95.7 齿轮主要几何

3、参数 .106 6、轴的设计计算、轴的设计计算 .10106.1 高速轴的设计计算 .106.2 低速轴的设计计算及联轴器的选择 .117 7、低速轴的强度校核、低速轴的强度校核 .11118 8、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 .1414机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 28.1 低速轴轴承的选择 .148.2 低速轴承寿命计算 .149 9、键联接的选择和校核、键联接的选择和校核 .14149.1 低速轴 .149.2 高速轴 .151010、减速器的润滑及密封形式选择、减速器的润滑及密封形式选择 .151510.1 润滑方式选择 .1510.2 油杯选择

4、.1510.3 密封圈选择 .1510.4 通气器选择 .151111、指导参考书、指导参考书 .1616机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 31 1、设计任务书、设计任务书1.1 设计题目设计题目 胶带输送机传动装置的设计1.2 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82清洁平稳小批1.3 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)ZDD-812002.14006002 2、电动机的选择计算、电动机的选择计算2.1 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，封闭式结构，电压 380

5、 伏，Y 系列电动机2.2 滚筒转动所需要的有效功率滚筒转动所需要的有效功率 kwFvpw52.210001.212001000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 = 0.950.990.990.970.990.970.96 = 0.8326 滚筒的转速 min/3 .1004 . 01 . 26060rDvnw所需的电动机的功率机械设计基础课程

6、设计说明书 ZDD8-A 4 kwppwr027. 38326. 052. 22.3 选择电动机选择电动机查表 2-19-1 可知可选 Y112M-4 或 Y132M1-6，比较传动比及电动机其他数据， 36.143 .100144001wnni57. 93 .10096002wnni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-44.01500144014.362Y132M1-64.010009609.57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 查得其主要性能数据列于下表：电动机额定功

7、率/kW0P4.0电动机满载转速/(r/min)0n960堵转转矩/额定转矩2.0电动机轴伸直径 D/mm38电动机轴伸长度 E/mm80电动机中心高 H/mm1323 3、传动装置的运动及动力参数计算、传动装置的运动及动力参数计算 3.1 传动比的分配传动比的分配总传动比 57. 90wnni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机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 5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

8、算各轴功率、转速和转矩的计算1 1 轴轴：（电动机轴）p1=pr=3.027 kw n1=960r/min T1 =9.55*p1/ n1=9.55*3.027*1000/960=30.11Nm2 2 轴轴： （减速器高速轴）P2=p1*12= p1*1 =3.027*0.95=2.876kwn2=n1/i12=960/2.5=384r/minT2=9.55*p2/n2=9.55*2.876*1000/384=71.52Nm 3 3 轴轴：（减速器低速轴）P3=p2*23=p2*2 *3=2.876*0.99*0.97=2.762kwn3=n2/i23=384/3.83=100r/minT3=

9、9.55*p3/n3=9.55*2.762*1000/100=263.77Nm4 4 轴轴：（即传动滚筒轴）P4=p3*34= p3*2 *4=2.762*0.99*0.99=2.707kwn4=n3/i34=100/1=100r/minT4=9.55*p4/n4=9.55*2.707*1000/100=258.52Nm各轴运动及动力参数各轴运动及动力参数4 4、传动零件的设、传动零件的设计计算计计算4.1 选择选择 V 带的型号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

10、用 A 型号带，ddmin=75mm 查课本表 10-4 取标准直径即 dd1=100mm4.2 验算带速验算带速轴序号功率P(kw)转速n(r/min)转矩(N.m)传动形式传动比效率13.02796030.11带传动2.50.9522.87638471.52齿轮传动3.830.9732.762100264.3342.707100258.52联轴器10.99机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 6v=* dd1 *n1 /60*1000=5.03m/s；满足 5m/s = v120符合要求；4.6 计算带的根数计算带的根数Z = Pc /(P0 +P0)*K*Kl查图 10-7 可得，P

11、0=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计算作用在轴上的载荷 Fr 和初拉力和初拉力 F0F0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=142.23NFr=2*F0*z*sin（1/2）=2*142.23*4*sin(154.87/2)=1111.39N4.8 V 带传

12、动的参数带传动的参数机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 7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、减速器内传动零件的设计计算5.1 选择材料选择材料根据表 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 162-185HBS5.2 计算应力循环次数计算应力循环次数 查图 11-14 得 ZN1=1.0 ，ZN2=1.08（允许有

13、一定点蚀）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 计算许用接触应力计算许用接触应力 MpaZZSXNHHH69011min1lim1 MpaZZSXNHHH2 .47522min2lim2因，故取 12HH MpaHH2 .47525.45.4 按齿面接触强度确定中心距按齿面接触强度确定中心距小轮转矩 T1=9550P1/n1=95501032.88/384=71625Nmm初取，取1 . 12ttZK4 . 0a由表 11-5 得2/. 9 .188mmNZE由图 11-7

14、 可得，=2.5，减速传动，HZ92. 2 iu由式（11-17） ，计算中心距 a： mmZZZuKTuaHEHa16.1262 .4759 .1885 . 292. 24 . 02716251 . 1) 192. 2(2) 1(32321机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 8取中心距 a=140mm； 估算模数 mn=(0.0070.02)a=0.8752.5mm取标准模数 mn=2mm； 小齿轮齿数：71.35192. 221402121umazn大齿轮齿数：z2=uz1=27.10492. 289.31x取 z1=36，z2=104 实际传动比89. 23610412zzi实传动

15、比误差：%5%03. 1%10092. 289. 292. 2%100理实理iiii齿轮分度圆直径： mmzmdn7211mmzmdn20822圆周速度smndv/45. 11063847210604311由表 11-6,取齿轮精度为 8 级5.55.5 验算齿面接触疲劳强度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. 1100/1vz查得 Kv=1.06；齿宽；mmaba561404 . 0由图 11-3(a)，按 b/d1=56/72=0.78,考虑轴刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得 K

16、=1.07；由表 11-4，得 K=1.1，载荷系数25. 11 . 107. 106. 10 . 1KKKKKvA由图 11-4 得 728. 0105007. 0972. 036027. 021aa700. 121aaa查图 11-6，得88. 0Z由式 11-16，计算齿面接触应力：H机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 9 MpaMpauubdKTZZZHEHH2 .47517.37892. 2192. 272567162525. 1288. 09 .18850. 2122211 故安全。5.6 验算齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度按 Z1=36，Z2=104，由图 11-10

17、 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；由图 11-16(b)得 ，21lim/290mmNF；22lim/152mmNF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： MpaYYSYXNFSTFF4140 . 10 . 14 . 1229011min1lim1 MpaYYSYXNFSTFF2170 . 10 . 14 . 1215222min2lim2由式（11

18、-21）计算齿根弯曲应力： MpaMpaYYYmbdKTFsaFanF41416.6268. 066. 148. 2272567162525. 122111111故安全； MpaMpaYYYmbdKTFsaFanF21791.5968. 082. 118. 2272567162525. 122122112故安全。 机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 105.7 齿轮主要几何参数齿轮主要几何参数 z1=36, z2=104, u=2.92, mn=2 mm, 0=00, ， mmzmdn7211mmzmdn20822，mmmhddnaa7620 . 12722*11，mmmhddnaa21

19、220 . 122082*22mm，672)25. 00 . 1 (272)(211mchddafmm， 2032)25. 00 . 1 (2208)(222mchddafha1 = ha2 =2mm,a=1/2(ds+d2)=1/2(72+208)=140mm ， mm, b1=b2+(510)=64mm 。562 bb6 6、轴的设计计算、轴的设计计算6.1 高速轴的设计计算高速轴的设计计算（1 1）确定减速器高速轴外伸段轴径）确定减速器高速轴外伸段轴径,受键槽影响，加大mmnPAd49.2338488. 2120334%5%，取25mm 。 （2 2）确定减速器高速轴各段轴径）确定减速器

20、高速轴各段轴径 125mmd2= d1+(58)=（3033）mm，取 d2=30mmd3=35mmd4= d3+(13)=（3638）mm，取 d4=38mmd5=d3=35mm（3 3）选择高速轴的轴承）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）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=10

21、mm)，e1=e，D1= D-（34）=（6869）mm，取 D1=68mm，D4= D-（1015）=（5762）mm，取 D4=60mm，b=510mm，取 b=6mm，机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 11h=(0.81)b=4.86mm，取 h=5mm。 6.2 低速轴的设计计算及联轴器的选择低速轴的设计计算及联轴器的选择（1 1）初步选定减速器低速轴外伸段直径）初步选定减速器低速轴外伸段直径d=(0.81.0)d电机=(0.81.0) 38=30.438mm（2 2）选择联轴器）选择联轴器拟选用弹性联轴器（GB5014-85） ， 名义转矩 T=9550=95502.77/1

22、00.26=263.85Nm ， np 计算转矩为TC=KAT=1.5263.85=395.78 Nm，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=3048mm,能满足减速器轴径的要求，n=5000r/minn=131.51r/min，轴孔长度 L=60mm。（3 3）最终确定减速器低速轴外伸段直径）最终确定减速器低速轴外伸段直径,受键槽影响，mmnPAd28.3626.10077. 2120330轴径加大 4%5%,，取138mm； 因为是小批生产，故轴外伸段采用圆柱形。（4 4）确定减速器低速轴各段轴径）确定减速器低速轴各段轴径 138mm；

23、d2= d1+(58)=（4346）mm，取 d2=45mm；d3=50mm；d4= d3+(13)=（5153）mm，取 d4=53mm；轴环直径 d5=60mm； d6=d3=50mm。（5 5）选择低速轴的轴承）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 6）选择低速轴的轴承盖）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

24、，e=1.2 d3=9.6mm(取 e=10mm)，e1=e，D1= D-（34）=（8687）mm，取 D1=86mm，D4= D-（1015）=（7580）mm，取 D4=76mm，b=510mm，取 b=6mm，h=(0.81)b=4.86mm，取 h=5mm。7 7、低速轴的强度校核、低速轴的强度校核（1 1）求作用于齿轮上的作用力，绘出轴的空间受力图（图）求作用于齿轮上的作用力，绘出轴的空间受力图（图 1 1）机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 12转矩 T=9.55106np=9.551062.77/100.26=2.638105Nmm 圆周力 NdTFt54.2536263

25、800/208222径向力 NtgtgFFtr21.9232054.2536轴向力 NtgtgFFta0054.2536（2 2）求支座反力）求支座反力( (图图 1 1（b b）) )a.垂直面支反力， 0BM0)(221LFLLRtAyNLLLFRtAy76.1248)6466/(6454.2536212， 0YNRFRAytBy78.128776.124854.2536b.水平面支反力， 0BM02)(221LFdFLLRraAz NLLdFLFRarAz50.454)6466/()06421.923(2212， 0ZNRFRAzrBz71.46850.45421.923（3 3）作弯矩

26、图）作弯矩图1垂直面内弯矩图 MY(图 1（c）)C 点 mNLRMAyCy42.826676.124812水平面内弯矩图 MZ (图 1（d）)C 点左边 mNLRMAzCz00.306650.4541C 点右边 mNLRMBzCz00.306471.46823作合成弯矩图(图 1（e）)C 点左边 mNMMMCzCyC71.8722C 点右边 mNMMMCzCyC71.8722（4 4）作转矩）作转矩 T T 图图( (图图 1 1（f f）) )机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 13m263.8N3T（5 5）作当量弯矩图）作当量弯矩图( (图图 1 1（g g）) )该轴单向工

27、作，转矩按脉动循环应力考虑，取 =0.6 。C 点左边 mNTMMCCvC28.158)(22C 点右边 mNTMMCCvC71.87)(22 D 点 mNTTMMoDVD28.15822图图 1 1 轴的结构及计算轴的结构及计算（6 6）校核轴的强度）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2/650mmNB查表 13-2 得21/60mmNbC 点轴径 mmMdbvCC77.291 . 031因为有一个键槽，该值mmdC2

28、6.31)05. 01 (77.29小于原设计该点处轴径 53mm，故安全。D 点轴径 mmMdbvDD77.291 . 031机械设计基础课程设计说明书 ZDD8-A 14因为有一个键槽，该值mmdC26.31)05. 01 (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、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 1）确定轴承的承载能力）确定轴承的承载能力查表 2.4-1，轴承 6210 的=19.8kN，cr=27.0kN。rc0（2 2）计算径向支反力）计算径向支反力 NRRRAzAy90.1328221 NRRRBzBy43.1370222（3 3）计算当量动载荷）计算当量动载荷由于轴承承受纯径向载荷，所以P1 =R1=1328.90NP2= R2=1370.43N8.2 低速轴承寿命计算低速轴承寿命计算查表 14-16,确定 C=27.0kN： hhPCnLh384008823003 .13942339010060106010363610故深沟球轴承 6210 适用。9 9、键联接的选择和、键联接的选择和校核校核9.1 低速轴低速轴 键的材料类型45 号钢 A 型普通平键，