機械設計基礎課程設計ZDL3A

1、 一、 設計任務書1.1設計題目1.2工作條件1.3技術條件二、 傳動裝置總體設計2.1電動機選擇2.2分配傳動比2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算三、 傳動零件設計計算以及校核3.1減速器以外的傳動零件設計計算3.2減速器內(nèi)部傳動零件設計計算四、 軸的計算4.1初步確定軸的直徑4.2軸的強度校核五、 滾動軸承的選擇及其壽命驗算 5.1初選滾動軸承的型號 5.2滾動軸承壽命的膠合計算六、 鍵連接選擇和驗算七、 連軸器的選擇和驗算八、 減速器的潤滑以及密封形式選擇九、 參考文獻1.設計任務書1.1設計題目 設計膠帶傳輸機的傳動裝置1.2工作條件工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量82清潔平穩(wěn)

2、小批1.3技術數(shù)據(jù)題號滾筒圓周力F(N)帶速 v(m/s)滾筒直徑 D(mm)滾筒長度 L(mm)ZDL-316001.63204002.傳動裝置總體設計2.1電動機的選擇2.1.1選擇電動機系列 根據(jù)工作要求及工作條件應選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，電壓380伏，Y系列電動機2.1.2選擇電動機的功率 （1）卷筒所需有效功率 （2）傳動總效率 根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率:彈性聯(lián)軸器效率 1=0.99一對滾動軸承效率 2=0.99閉式齒輪的傳動效率 3=0.97（8級）開式滾子鏈傳動效率 4=0.92一對滑動軸承的效 5=0.97傳動滾筒的效率 6=0.96 （3）所需的電動機的

3、功率 Pr=3.17kw按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，電壓380V，Y系列。 查表2.9-1可選Y系列三相異步電動機Y132M1-6型，額定功率，或Y系列三相異步電動機選Y112M-4型，額定功率。滿足2.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速傳動滾筒轉(zhuǎn)速 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為Y132S-4型（1500r/min） 及Y132M2-6型（1000r/min）兩種方案比較，查得電動機數(shù)據(jù)方案號電動機型號額定功率(kW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)電動機質(zhì)量/kg總傳動比1Y112M-44.0150014404315.082Y132M1-64.010009607310.05 比

4、較兩種方案，方案1選用的電動機使總傳動比較大。為使傳動裝置結構緊湊，選用方案2。電動機型號為Y132M2-6。由表2.9-2查得其主要性能數(shù)據(jù)列于下表 電動機型號：Y132M2-6電動機額定功率/kW4.0電動機滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)960電動機軸伸直徑D/mm38電動機軸伸長度E/mm80電動機中心高H/mm132堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2.0 2.2分配傳動比總傳動比 查表2.2-1得 取鏈傳動比=2.5則齒輪傳動的傳動比為 2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算2.3.1各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電動機的主動軸 1軸： 即減速器的高速軸 2軸：即減速器的低速軸 3軸：即傳動滾筒軸 2.3

5、.2各軸運動及動力參數(shù)列表示軸序號功率P(kw)轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩T(N.m)傳動形式傳動比i效率03.1796031.53聯(lián)軸器10.9913.1496031.24齒輪傳動40.9623.01240119.77鏈傳動2.50.9132.7496272.573.傳動零件的設計計算3.1減速器以外的傳動零件設計計算設計鏈傳動1）確定鏈輪齒數(shù)由傳動比取小鏈輪齒數(shù) =29-2i=24 因鏈輪齒數(shù)最好為奇數(shù)，取為25大鏈輪齒數(shù) 所以取 =63實際傳動比 2）確定鏈條節(jié)距由式 查表得，工況系數(shù)1.0小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 取單排鏈，取=1.0kW因為r/min查表得選鏈號No10A，節(jié)距p=15.8753

6、)計算鏈長初選 =40p=4015.875=635mm鏈長 節(jié)取 =126節(jié)4)驗算鏈速 V15 m/s 適合5）選擇潤滑方式按v=1.580m/s,鏈號10A，查圖選用滴油潤滑。6）作用在軸上的力有效圓周力 作用在軸上的力7）鏈輪尺寸及結構分度圓直徑 3.2 減速器以內(nèi)的傳動零件設計計算設計齒輪傳動1） 材料的選擇：小齒輪選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217255HBS，大齒輪選用ZG310-570鋼，正火處理，齒面硬度162185HBS。 計算應力循環(huán)次數(shù) 查圖11-14，ZN1=1.04 ZN2=1.13（允許一定點蝕）由式11-15，ZX1=ZX2=1.0取SHmin=1.0 由圖1

7、1-13b，得,計算許用接觸應力 因，故取 2） 按齒面接觸強度確定中心距 小輪轉(zhuǎn)矩初取，取，由表11-5得由圖11-7得，減速傳動，; 由式（5-39）計算中心距a由4.2-10,取中心距a=125mm。 a=125mm估算模數(shù)m=(0.0070.02)a=（0.8752.5）mm取標準模數(shù)m=2mm。 m=2.5mm 小齒輪齒數(shù)： 取20大齒輪齒數(shù)： z2=uz1= 取 100取z1=20，z2=80 z1=20，z2=80 實際傳動比傳動比誤差，在允許范圍內(nèi)。 齒輪分度圓直徑 圓周速度由表11-6,取齒輪精度為8級.(3) 驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅(qū)動,載荷平穩(wěn),由表11-3,取KA

8、=1.0由圖11-2（a），按8級精度和， 得Kv=1.08。齒寬。由圖11-3(a)，按b/d1=40/40=1.0,取 K=1.08。由表11-4，得K=1.1載荷系數(shù)由圖11-4，得，所以由圖11-6得，計算齒面接觸應力故在安全范圍內(nèi)。（4）校核齒根彎曲疲勞強度按Z1=25，Z2=100,由圖11-10得，Y=2.81，Y=2.2由圖11-11得，由圖11-12得，由圖11-16（b），得，由圖11-17，得Y=1.0，Y=1.0由圖11-18得,Y=Y=1.0。取Y=2.0，S=1.5計算齒根許用彎曲應力 （5） 齒輪主要幾何參數(shù) z1=25, z2=100, u=4.02， m=2m

9、m， mm, mm mm,mm mm mm a=125mm mm, b1=b2+(510)=56mm 4. 軸的設計計算4.1初步確定軸的直徑4.1.1高速軸及聯(lián)軸器的設計1 初步估定減速器高速軸外伸段軸徑 根據(jù)所選電機 則d=(0.81.0)d=(0.81.0)38=30.438mm 取d=32mm。 d=32mm 2 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)傳動裝置的工作條件你選用彈性柱銷聯(lián)軸器（GB5014-85）。計算轉(zhuǎn)矩為 =1.539.8=59.7mm 式中T聯(lián)軸器所傳遞的標稱扭矩， T=9.55=9.55 工作情況系數(shù)，取=1.5。根據(jù)=59.7N m,從表2.5-1可查的HL-3號聯(lián)軸器可以滿）。4.

10、1.2選擇高速軸的材料材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)軸伸直徑d0=32mm,依次設計軸段直徑d1=(3537)mm (按標準密封圈尺寸取值)d2d1,且以0.5結尾，取d=40mm 則選6208型深溝球軸承，軸承型號為6208 GB/T276-19944.1.3 低速軸的設計計算1.選擇軸的材料選擇材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。2.按扭矩初步計算軸伸直徑取d0=35mmd1=(3941)mm 取d1=40 (按標準密封圈尺寸取值)d2d1,根據(jù)軸承取標準值，取d2=45mm 查表2-13-3，選30209型號的圓錐滾子軸承。軸承型號為30209 GB/T297-1994 4.2軸的強度校核計算小齒輪

11、上的作用力轉(zhuǎn)矩T=31240N.mm圓周力 Ft=304.59N 徑向力 Fr=110.86N 軸向力 =0N（） 繪軸的受力簡圖，求支座反力.垂直面支反力 RAY=152.30N RBY=152.30N b. 水平面支反力得， =2335N (2)作彎矩圖a. 垂直面彎矩MY圖B點 ， =30312.5N.mm b. 水平面彎矩MZ圖 =22067N.mm c. 合成彎矩圖 =37495N.mm =366016N.mm （） 作轉(zhuǎn)矩T圖 =119770N.mm（） 作計算彎矩Mca圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮，取=0.6 B點左邊 =81056N.mm B點右邊 =

12、373004N.mm D點 =71862N.mm （） 校核軸的強度由以上分析可見，B點當量彎矩值最大，而D點軸徑最小，所以該軸危險斷面是B點和D點所在剖面。查表13-1得查表13-3得。計算B點軸徑 因為有一個鍵槽。因為=41.4mm45mm ,故安全。D點軸徑 因為有一個鍵槽。因為RB,所以取P=RB=4301.6N 故滿足軸承的壽命要求5.2高速軸軸承1）、選定軸承類型及初定型號初選深溝球軸承，型號為6208 GB/T276-942）、計算徑向支反力 RB=665.1N RA=665.1N 3）、 校核軸承壽命因為RARB,所以取P=RB=4301.6N 故滿足軸承的壽命要求6.鍵聯(lián)接的

13、選擇和驗算一減速器大齒輪與低速軸的鍵聯(lián)接1）鍵的材料類型45號鋼，A型普通平鍵2）確定鍵的尺寸b=14mm, h=9mm, L=40mm3）驗算鍵的擠壓強度鍵和軸的材料均為45號鋼，輪轂材料為鑄鐵。鑄鐵的許用應力比鋼的許用擠壓應力低，按鑄鐵校核鍵連接的擠壓強度。 查表的許用擠壓應力，鍵的計算長度 l=L-b=40-14=26mm由下式得該鍵安全。所以選149 GB1096-79二小鏈輪與減速器低速軸軸伸的聯(lián)接1）鍵的材料類型45號鋼A型普通平鍵，軋轂為鑄鐵2）確定鍵的尺寸b=10mm， h=8mm, L=50mm ,=100同上面的方法 因，故安全。所以選108 GB1096-79型鍵。三聯(lián)軸

14、器與減速器高速軸軸伸的聯(lián)接1）鍵的材料類型45號鋼，A型普通平鍵2）確定鍵的尺寸b=10mm， h=8mm, L=50mm ,l=L-b=40mm,=100 因，故安全。所以選108 GB1096-79型鍵。7.聯(lián)軸器的選擇選軸時以定，同前8.減速器的潤滑及密封形式選擇1 減速器的潤滑采用油潤滑，潤滑油選用中負荷工業(yè)齒輪油GB5903-86。2 油標尺M16,材料Q235A。3密封圈選用內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。9.參考文獻 1.設計任務書1.1設計題目 設計膠帶傳輸機的傳動裝置1.2工作條件 A工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量82清潔平穩(wěn)小批1.3技術數(shù)據(jù)題號滾筒圓周力F(N)帶速

15、v(m/s)滾筒直徑 D(mm)滾筒長度 L(mm)ZDL-1317001.62804002.傳動裝置總體設計2.1電動機的選擇2.1.1選擇電動機系列 根據(jù)工作要求及工作條件應選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，電壓380伏，Y系列電動機2.1.2選擇電動機的功率 （1）卷筒所需有效功率 （2）傳動總效率 根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率:彈性聯(lián)軸器效率 1=0.99一對滾動軸承效率 2=0.99閉式齒輪的傳動效率 3=0.97（8級）開式滾子鏈傳動效率 4=0.93一對滑動軸承的效 5=0.97傳動滾筒的效率 6=0.96 （3）所需的電動機的功率 Pr=3.36kw 查表2.9-1可選

16、的Y系列三相異步電動機Y132M1-6型，額定，或選Y112M-4型，額定。滿足2.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速傳動滾筒轉(zhuǎn)速 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為Y112M-4型（1500r/min） 及Y132M1-6型（1000r/min）兩種方案比較，查得電動機數(shù)據(jù)方案號電動機型號額定功率(kW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)電動機質(zhì)量/kg總傳動比1Y112M-44.0150014404313.192Y132M2-64.01000960738.79 比較兩種方案，方案1選用的電動機使總傳動比較大。為使傳動裝置結構緊湊，選用方案2。電動機型號為Y132M1-6。由表2.9-2查得其主要性能數(shù)據(jù)列于下表電

17、動機額定功率/kW4.0電動機滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)960電動機軸伸直徑D/mm38電動機軸伸長度E/mm80電動機中心高H/mm132堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2.0 2.2分配傳動比（1） 總傳動比 查表2.2-1得 取鏈傳動比=2.1則齒輪傳動的傳動比為 2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算2.3.1各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電動機的主動軸 1軸： 即減速器的高速軸 2軸：即減速器的低速軸 3軸：即傳動滾筒軸 2.3.2各軸運動及動力參數(shù)列表示軸序號功率P(kw)轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩T(N.m)傳動形式傳動比i效率03.3696033.43聯(lián)軸器10.9913.3396033.13齒

18、輪傳動4.1860.9623.20229.34133.25鏈傳動2.10.9233.07109.21268.463.傳動零件的設計計算3.1減速器以外的傳動零件設計計算設計鏈傳動1）確定鏈輪齒數(shù)由傳動比取小鏈輪齒數(shù) =25大鏈輪齒數(shù) 所以取 =53實際傳動比 2）確定鏈條節(jié)距由式 查表得，工況系數(shù)1.0小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 取單排鏈，取=1.0 kW因為r/min查表得選鏈號No10A，節(jié)距p=15.8753)計算鏈長初選 =40p=4015.875=635mm鏈長 節(jié)取 =120節(jié)所以實際中心距a6354)驗算鏈速 V15 m/s 適合5）選擇潤滑方式按v=1.52m/s,鏈號10A，查圖選用滴油

19、潤滑。6）作用在軸上的力有效圓周力 作用在軸上的力7）鏈輪尺寸及結構分度圓直徑 3.2 減速器以內(nèi)的傳動零件設計計算設計齒輪傳動2） 材料的選擇：小齒輪選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217255HBS，大齒輪選用ZG310-570鋼，正火處理，齒面硬度162185HBS。 計算應力循環(huán)次數(shù)查圖11-14，ZN1=1.04 ZN2=1.12（允許一定點蝕）由式11-15，ZX1=ZX2=1.0 ，取SHmin=1.0 由圖11-13b，得,計算許用接觸應力 因，故取 2） 按齒面接觸強度確定中心距 小輪轉(zhuǎn)矩T1=33130Nmm 初取，取，由表11-5得由圖11-7得，減速傳動，; 由式（5-

20、39）計算中心距a由4.2-10,取中心距a=125mm。 a=125mm估算模數(shù)m=(0.0070.02)a=0.8752.5mm,取標準模數(shù)m=2mm。 m=2mm 小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)： z2=uz1=取z1=24，z2=101實際傳動比傳動比誤差，在允許范圍內(nèi)。 齒輪分度圓直徑 圓周速度由表11-6,取齒輪精度為8級.(3) 驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅(qū)動,載荷平穩(wěn),由表11-3,取KA=1.0由圖11-2（a），按8級精度和， 得Kv=1.07。齒寬。由圖11-3(a)，按b/d1=50/48=1.04,取 K=1.09。由表11-4，得K=1.1載荷系數(shù)由圖11-4，得=0.7

21、84，所以由圖11-6得，計算齒面接觸應力故在安全范圍內(nèi)。（4）校核齒根彎曲疲勞強度按Z1=24，Z2=101,由圖11-10得，Y=2.68，Y=2.19由圖11-11得，=1.81由圖11-12得，1由圖11-16（b），得Pa，由圖11-17，得Y=1.0，Y=1.0由圖11-18得,Y=Y=1.0。取Y=2.0，S=1.5計算齒根許用彎曲應力 （5） 齒輪主要幾何參數(shù) z1=24, z2=101, u=4.186， m=2 mm， mm, mm mm,mm mm mm a=125mm mm, b1=b2+(510)=56mm 4. 軸的設計計算4.1初步確定軸的直徑4.1.1高速軸及聯(lián)

22、軸器的設計3 初步估定減速器高速軸外伸段軸徑 根據(jù)所選電機 則d=(0.81.0)d=(0.81.0)38=30.438mm 取d=30mm。 d=30mm 4 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)傳動裝置的工作條件選用彈性柱銷聯(lián)軸器（GB5014-85）。計算轉(zhuǎn)矩為 =1.539.8=59.7mm 式中T聯(lián)軸器所傳遞的標稱扭矩， T=9.55=9.55 工作情況系數(shù)，取=1.5。 根據(jù)=54.7N m,從表2.5-1可查的HL2號聯(lián)軸器就可以轉(zhuǎn)矩要求（）。但其軸孔直徑（d=2032mm）不能滿足電動機及減速器高速軸軸徑的要求。因此重選HL3號聯(lián)軸器（）。4.1.2 低速軸的設計計算1.選擇軸的材料選擇材料為45

23、號鋼，調(diào)質(zhì)處理。2.按轉(zhuǎn)矩初步計算軸伸直徑取=35mm 4.2軸的強度校核計算小齒輪上的作用力轉(zhuǎn)矩T=133.25N.m圓周力 Ft=1319.31N 徑向力 Fr=480.19 N 軸向力 =0N（） 繪軸的受力簡圖，求支座反力.垂直面支反力據(jù) ，得： =659.655N =659.655Nb. 水平面支反力得， RBZ=240.095N(2)作彎矩圖d. 垂直面彎矩MY圖C點 ， MCY=31300N.mm e. 水平面彎矩MZ圖C點右 =11400N.mm 左 =11400N.mm f. 合成彎矩圖B點右, =33310N.mm B點左, =33310N.mm （） 作轉(zhuǎn)矩T圖 =133250N.mm（） 作當量彎矩Mca圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮，取=0.6 C點左邊 =86610N.mm C點右邊 =86610N.mm D點 =80000N.mm （） 校核軸的強度由以上分析可見，C點彎矩值最大，而D點軸徑最小，所以該軸危險斷面是C點和D點所在剖面。查表13-1得查表13-3得。C點軸徑 因為有一個鍵槽。該值小于原 dc=25.57mm48mm ,故安全。D點軸徑 因為有一個鍵槽。該值小于原設計該點處軸徑35mm，故安全。5.滾動軸承的選擇及其壽命驗算1. 低速軸軸承1）、選定軸承類型及初定型號深溝球軸承（GB/T276-94），型號620