機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)ZL14-A.doc

目目 錄錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書 3 2 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 3 3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4 4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 6 低速軸的強(qiáng)度校核低速軸的強(qiáng)度校核 21 7 滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算 26 8 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 28 9 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 29 10 減速器的潤(rùn)滑及密封形式選擇減速器的潤(rùn)滑及密封形式選擇 30 11 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 30 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 11 1 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置 1 21 2 工作條件 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 清潔載荷平穩(wěn)小批 1 31 3 技術(shù)數(shù)據(jù) 技術(shù)數(shù)據(jù) 題號(hào)滾筒圓周 力 F N 帶速 v m s 滾筒直徑 D mm 滾筒長(zhǎng)度 L mm ZL 14180000 24400900 2 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 2 12 1 選擇電動(dòng)機(jī)系列選擇電動(dòng)機(jī)系列 根據(jù)工作要求及工作條件應(yīng)選用三相異步電動(dòng)機(jī) 封閉式 結(jié)構(gòu) 電壓 380 伏 Y 系列 2 22 2 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率 kW Fv P W 32 4 1000 24 018000 1000 傳動(dòng)裝置總效率 卷筒軸承開齒輪閉齒輪聯(lián) 522 根據(jù)表 4 2 9 確定各部分的效率 聯(lián)軸器的效率 99 0 聯(lián) 閉式齒輪的嚙合效率 級(jí)精度 閉齒輪 897 0 開式齒輪的嚙合效率 95 0 開齒輪 滾動(dòng)軸承的效率 99 0 軸承 卷筒的效率 96 0 卷筒 則傳動(dòng)裝置的總效率 卷筒軸承開齒輪閉齒輪剛聯(lián)彈聯(lián) 52 2 296 0 99 0 95 0 97 0 99 0 993 0 52 80 0 80 0 2 32 3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒軸轉(zhuǎn)速 min 5 11 4 0 24 0 6060 r D v nW 所需的電動(dòng)機(jī)的功率 kw p p w 39 5 82 0 32 4 查表 4 12 1 可選 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) Y132M2 6 型 額定功率 5 5kW 同步轉(zhuǎn)速 1000r min 滿載轉(zhuǎn)速 960 r min 同時(shí) 查表 4 12 2 得電動(dòng)機(jī)中心高 H 132mm 外伸 軸段 D E 38mm 80mm 3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3 13 1 分配傳動(dòng)比分配傳動(dòng)比 3 1 13 1 1 總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比 48 83 5 11 960 0 W n n i 3 1 23 1 2 各級(jí)傳動(dòng)比的粗略分配各級(jí)傳動(dòng)比的粗略分配 查表 4 2 9 取 6 開 i 減速器的傳動(dòng)比 91 13 6 48 83 開 減 i i i 減速器箱內(nèi)高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 33 4 91 1335 1 35 1 1 減 ii33 4 1 i 減速器箱內(nèi)低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 21 3 33 4 91 13 1 2 i i i 減 21 3 2 i 3 23 2 各軸功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算各軸功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 3 2 13 2 1 0 0 軸 電動(dòng)機(jī)軸 軸 電動(dòng)機(jī)軸 39 5 0 r pp39 5 0 p min 960 0 rn min 960 0 rn mN n p T 62 53 960 1039 5 55 9 55 9 3 0 0 0 mNT 62 53 0 3 2 23 2 2 軸 減速器高速軸 軸 減速器高速軸 336 5 99 0 39 5 1 010 ppkmp336 5 1 min 960 01 0 1 r i n n min 960 1 rn mN n p T 08 53 960 10336 5 55 9 1 55 9 3 1 1 mNT 08 53 1 3 2 33 2 3 軸 減速器中間軸 軸 減速器中間軸 12 5 97 0 99 0 336 5 12 閉齒輪軸承 ppkmp12 5 2 min 7 221 33 4 960 12 1 2 r i n n mN n p T 9 230 7 221 1012 5 55 9 2 55 9 3 2 2 mNT 9 230 2 3 2 43 2 4 軸 減速器低速軸 軸 減速器低速軸 kmpp02 5 99 0 99 0 12 5 23 閉齒輪軸承 kmp02 5 3 min 1 69 21 3 7 221 23 2 3 r i n n min 1 69 3 rn mN n p T 4 692 1 69 1001 5 55 9 3 55 9 3 3 3 mNT 4 692 2 3 2 53 2 5 軸 傳動(dòng)軸 軸 傳動(dòng)軸 kmpp92 4 99 0 99 0 02 5 34 聯(lián)軸軸承 kmp92 4 4 min 1 69 1 1 69 34 3 4 r i n n min 1 69 4 rn mN n p T 97 679 1 69 1092 4 55 9 4 55 9 3 4 4 mNT 97 679 4 3 2 63 2 6 軸 卷筒軸 軸 卷筒軸 kmpp63 4 95 0 99 0 92 4 45 開齒軸承 kmp63 4 5 min 5 11 6 1 69 4 5 r i n n 開 min 5 11 5 rn mN n p T 9 3844 5 11 1063 4 55 9 5 55 9 3 5 5 mNT 9 3844 5 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)見下表 表 1 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)表 軸序號(hào)功 率 P kW 轉(zhuǎn) 速 n r min 轉(zhuǎn) 矩 T mN 傳動(dòng)形式傳動(dòng)比效率 05 3996053 62 彈性聯(lián)軸器 10 99 5 33696053 08 閉式齒輪 4 260 96 5 12221 7230 9 閉式齒輪 3 160 96 5 0269 1692 4 剛性聯(lián)軸器 1 00 98 4 9269 1679 97 4 6311 53844 9 開式齒輪 6 00 941 3 33 3 開式齒輪的設(shè)計(jì)開式齒輪的設(shè)計(jì) 3 3 13 3 1 選擇材料選擇材料 小齒輪 QT500 3 調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度 230 270HBS 大齒輪 QT500 7 正火處理 齒面硬度 180 200HBS 3 3 23 3 2 根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù)根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù) 初取小齒輪齒數(shù) 20 5 Z 則大齒輪齒數(shù)120620 56 開 iZZ 查圖 5 18 得 aF MP210 5lim aF MP190 6lim 取4 1 min F S 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8 45 1099 1 2830010 0 1 1 696060 h jLnN 7 8 5 6 10317 3 6 1099 1 開 i N N 查圖 5 19 得 0 1 65 NN YY 又 取 0 1 65 XX YY0 2 ST Y 1 4 minF S 由得 XN F STF F YY S Y min lim 2 5 3000 10 1 4 1 0 2210 mmN F aF MP 4 2710 10 1 4 1 0 2190 6 查圖 5 14 得 20 2 8 2 65 FaFa YY 查圖 5 15 得 81 1 55 1 65 SaSa YY 則 0206667 0 7 0300 55 1 8 2 5 55 F SaFa YY 02095789 0 7 0271 81 1 20 2 6 66 F SaFa YY 取 02095789 0 max 6 66 5 55 F SaFa F SaFa F SaFa YYYYYY 取2 0 1 1 attY K 則 76 4 20 16 2 0 0205789 06550001 14 1 4 3 2 3 2 5 4 F SaFa a YY Y Zu KT m 所以取 m 5mm 3 3 33 3 3 齒輪齒輪 5 5 6 6 的主要參數(shù)的主要參數(shù) Z 20 Z 120 i 6 m 5mm 56 mmmZd100205 55 mmmZd6001205 66 mmmhdd aa 11050 121002 55 mmmhdd aa 61050 126002 66 mmmchddf 5 87525 0 0 12100 2 55 mmmchddf 5 587525 0 0 12600 2 66 mm dd a350 2 600100 2 65 mmab a 703502 0 6 取mmbb768706 65 97 9320cos 55 ddb 82 56320cos 66 ddb 則小齒輪轉(zhuǎn)速為362 0 1060 1 6910014 3 1060 33 45 nd v 由圖 5 4a 得0724 0 100 20362 0 100 5 vz 由表 5 3 取0 1 v k0 1 A k 由圖 5 7a 按 b d5 70 100 0 7 考慮齒輪懸臂布置 2 1 k 由圖 5 4 得 2 1 k 計(jì)算載荷系數(shù) 44 1 2 120 1 0 10 1 k kkkk vA 32 31 110 969 93 arccosarccos 5 5 5 a b d d 44 22 610 816 563 arccosarccos 6 6 6 a b d d 714 1 2044 22 120 2032 31 20 2 1 2 1 6655 tgtgtgtg tgtgztgtgz aa 688 0 714 1 75 0 25 0 75 0 25 0 Y 99 0 688 0 44 1 kY 與相近 無須修正 0 1 ttY k 4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 14 1 減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 14 1 1 材料選擇材料選擇 小齒輪 45 鍛鋼 調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度 217 255HBS 表 5 1 大齒輪 45 鍛鋼 正火處理 齒面硬度 162 217HBS 表 5 1 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9 11 1021184 2 283008 19606060 h jLnN 8 9 1 1 2 1011 5 33 4 1021184 2 i N N 查圖 5 17 允許一定點(diǎn)蝕 05 1 0 1 21 NN ZZ 由式 5 29 0 1 21 XX ZZ 取92 0 0 1 0 1 lim LVRWH ZZS 由圖 5 16b 得 aH MP690 1lim aH MP550 2lim 由 5 28 式計(jì)算許用接觸應(yīng)力 a LVRWXN H H H MP ZZZZ S 8 63492 0 0 10 10 1 0 1 690 11 min 1lim 1 aLVRWXN H H H MPZZZZ S 3 53192 0 0 10 105 1 0 1 550 22 min 2lim 2 因 故取 12HH aHH MP3 531 2 4 1 24 1 2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 小輪轉(zhuǎn)矩mmNT 53080 1 初定螺旋角 0 初取 由表 5 5 得0 1 2 tt ZK 2 8 189mmNZE 減速傳動(dòng) 取26 4 iu4 0 a 端面壓力角 20 20 tgarctgtgarctg nt 基圓螺旋角 0 b 5 2 20sin 20cos co2 sincos cos2 0s tt b H Z 由式 5 39 計(jì)算中心距 a mm ZZZZ u KT ua H EH a t 26 128 0 550 8 1895 2 26 4 4 02 530800 1 126 4 2 1 3 2 3 2 1 取中心距 a 140mm 估算模數(shù) mn 0 007 0 02 a 0 98 2 8mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn 2mm mn 2mm 小齒輪齒數(shù) 6 26 126 4 2 1402 1 cos2 1 um a z n 大齒輪齒數(shù) z2 uz1 316 113 6 2626 4 取 z1 27 z2 114 實(shí)際傳動(dòng)比22 4 27 114 1 2 z z i實(shí) 傳動(dòng)比誤差 在允許范圍內(nèi) 5 9 0 100 26 4 22 4 26 4 100 理 實(shí)理 i ii i 齒輪分度圓直徑 mmzmd n 5422cos 11 mmzmd n 2281142cos 22 圓周速度sm nd v 712 2 1060 96054 1060 33 11 由表 5 6 取齒輪精度為 8 級(jí) 4 1 34 1 3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動(dòng) 載荷平穩(wěn) 由表 5 3 取 KA 1 0 由圖 5 4b 按 8 級(jí)精度和 sm vz 732 0 100 27712 2 100 1 取 Kv 1 04 齒寬 mmab a 561404 0 由圖 5 7a 按 b d1 56 54 1 03 考慮軸的剛度較大和 齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置 得 08 1 K 查表 5 4 得07 1 K 載荷系數(shù)313 1 18 1 07 104 10 1 K KKKK vA 計(jì)算重合度 齒頂圓直徑 mmmhdd naa 5820 12542 11 mmmhdd naa 23220 122282 22 端面壓力角 20 t 齒輪基圓直徑 mmdd tb 743 50 20cos54cos 11 mmdd tb 21420cos228cos 22 端面齒頂壓力角 97 28 58 743 50 arccosarccos 1 1 1 a b at d d 72 22 232 214 arccosarccos 2 2 2 a b at d d 812 1 2072 22 114 2097 28 27 2 1 2 1 2211 tgtgtgtg tgtgztgtgz tattat 由式 5 43 得 742 0 812 1 11 Z 由式 5 39 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 22 2 2 1 1 3 531 44 361 26 4 126 4 5456 53080313 1 2 742 08 1895 2 12 mmNmmN u u bd KT ZZZZ H EHH 故安全 4 1 44 1 4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按 Z1 22 Z2 100 由圖 5 18b 得 2 1lim 290mmN F 2 2lim 202mmN F 由圖 5 19 得 Y 1 0 Y 1 0 1N2N 由式 5 32 m 2mm 5mm 故 Y Y 1 0 n1X2X 取 Y 2 0 S 1 4 STminF 由式 5 31 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 2 11 min 1lim 1 4140 10 1 4 1 2290 mmNYY S Y XN F STF F 2 22 min 2lim 2 2890 10 1 4 1 2202 mmNYY S Y XN F STF F 56 1075781 12cos 100cos 66 235781 12cos 22cos 33 22 33 11 ZZ ZZ V V 由圖 5 14 得 Y 2 70 Y 2 20 1Fa2Fa Y 1 58 Y 1 82 1Sa2Sa 由式 5 47 計(jì)算 Y 因 取0 1734 1 0 1 895 0 120 5781 12 11 120 1 Y 由式 5 48 得 675 0 691 1 8083 11cos75 0 25 0 cos75 0 25 0 22 b Y 由式 5 44 得 故安全 2 1 2 11 1 1 1 414 2 87 895 0675 0 58 1 70 2 2082 4550 44670708 122 mmNmmN YYYY mbd KT F saFa n F 也安全 22 11 22 12 289 9 80 58 1 70 2 82 1 20 2 2 87 mmNmmN YY YY SaF SaFa FF 4 1 54 1 5 齒輪主要幾何參數(shù)齒輪主要幾何參數(shù) z1 27 z2 114 u 4 26 mn 2 mm d1 m z1 54mm d2 228mm da1 58mm da2 232mm df1 49mm df2 223mm a 140mm mm b1 b2 5 10 76mm 70 2 bb 4 24 2 減速器低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算減速器低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 2 14 2 1 材料的選擇 材料的選擇 小齒輪 40cr 鍛鋼 調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度 250 280HBS 大齒輪 45 鍛鋼 正火處理 齒面硬度 170 210HBS 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8 23 1011 5 283008 1 7 2216060 h jLnN 8 8 23 3 4 1062 1 16 3 1011 5 i N N 查圖 5 17 Z 1 05 Z 1 14 允許一定點(diǎn)蝕 3N4N 由式 5 29 Z 3X Z 4X 1 0 取 S minH 1 0 Z 1 0 w Z 0 92 LVR 按齒面硬度 250HBS 170HBS 計(jì)算 由圖 5 16b 得 2 3lim 690mmN H 2 4lim 530mmN H 由式 5 28 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 2 33 min 3lim 3 5 66692 0 0 105 1 0 1 690 mmNZZZ S LVRXN H H H 2 44 min 4lim 4 9 555 92 00 10 114 1 0 1 530 mmN ZZZZ S LVRWXN H H H 因 故取 34HH 2 4 9 555mmN HH 4 2 24 2 2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 小輪轉(zhuǎn)矩 T 230942N mm 3 2 2 55 9 n p 初取 由表 5 5 得0 1 2 ttZ K 2 8 189mmNZE 減速傳動(dòng) 16 3 23 iu 取 4 0 a 由式 5 41 計(jì)算 ZH 5 2 20sin 20cos 2 sincos 2 tt H Z 由式 5 39 計(jì)算中心距 a mm ZZZ u KT ua H EH a t 6 168 9 555 8 1895 2 16 34 02 2309420 1 116 3 2 1 3 2 3 2 3 取中心距 a 170 mm 估算模數(shù) mn 0 007 0 02 a 1 19 3 4mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn 3mm 小齒輪齒數(shù) 24 27 116 3 3 1702 1 2 3 um a z n 大齒輪齒數(shù) 1 8624 2716 3 34 uzz 取 Z 28 Z 87 34 實(shí)際傳動(dòng)比 11 3 28 87 3 4 z z i實(shí) 傳動(dòng)比誤差 5 6 1 100 16 3 11 3 16 3 100 理 實(shí)理 i ii i 在允許范圍內(nèi) 齒輪分度圓直徑 mmzmd n 84283 33 mmzmd n 261873 44 圓周速度sm nd v 97 0 1060 7 22184 1060 33 33 由表 5 6 取齒輪精度為 8 級(jí) 4 2 34 2 3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動(dòng) 載荷平穩(wěn) 由表 5 3 取 K 1 01 A 由圖 5 4b 按 8 級(jí)精度和 smvz 2716 0 100 2897 0 100 3 得 K 1 02 v 齒寬 mmab a 681704 0 由圖 5 7a 按 b d1 68 84 0 810 考慮軸的剛度較大和齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置 得 K 1 07 由表 5 4 得 K 1 1 載荷系數(shù)20 1 1 107 1 02 1 0 1 K KKKK vA 計(jì)算重合度 齒頂圓直徑 mmmhdd naa 9030 12842 33 mmmhdd naa 26730 122612 44 齒輪基圓直徑 mmdd tb 93 7820cos84cos 33 mmdd tb 25 24520cos261cos 44 端面齒頂壓力角 7174 29 90 93 78 arccosarccos 3 3 3 a b at d d 2865 23 267 25 245 arccosarccos 4 4 4 a b at d d 842 1 202865 23 87 207174 29 28 2 1 2 1 4433 tgtgtgtg tgtgztgtgz tattat 由式 5 43 計(jì)算8481 0 3 4 Z 由式 5 42 計(jì)算987 0 8386 12coscos Z 由式 5 41 計(jì)算 H Z 443 2 4707 20sin4707 20cos 0523 12cos2 si