機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書ZDL2.

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計1機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算內(nèi)容一、設(shè)計題目：設(shè)計膠帶傳輸機的傳動裝置計算結(jié)果設(shè)計要求:#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計膠帶傳輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動，輸送 帶速度允許誤差士 5%。使用期限為8年，工作環(huán)境清潔，小 批量生產(chǎn)，兩班制工作。輸送帶工作拉力 F = 2000N，滾筒 (ZDL-7)直徑 D = 300mm ,輸送帶速度 V = 2m/s。L=400m , 環(huán)境溫度25 °C。三、設(shè)計簡圖： IN I F怙M乃叛設(shè)計同田1.設(shè)計任務(wù)書F=2000ND = 300mmV = 2m/s1.1設(shè)計題目：計膠帶傳輸機的傳動裝置L=400m1

2、.2工作條件：傳動如上圖，電機通過皮帶傳動帶動單 級齒輪減速器，經(jīng)連軸器驅(qū)動滾筒回轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，輸送帶 速度允許誤差士 5%。使用期限為8年，工作環(huán)境清潔，小批量生產(chǎn)，兩班制工作1.3技術(shù)數(shù)據(jù)：輸送帶工作拉力F = 2000N，滾筒(ZDL-7)直徑D = 300mm，輸送帶速度 V = 2m/s。L=400m2.傳動裝置總體設(shè)計Pw=4kw2.1電動機的選擇2.1.1選擇電動機系列3機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計根據(jù)工作要求及工作條件應(yīng)選用三相異步電動機,封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，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FV 2000 域 2.0Pw

3、一 1000 一 10004 kw(2)傳動總效率根據(jù)P5確定各部分的效率：彈性聯(lián)軸器效率葉1=0.99n=0.8063一對滾動軸承效率r2=0.994機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計閉式齒輪的傳動效率 n3=0.97 （暫定 8 級）#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計開式滾子鏈傳動效率t4=0.92Pr=4.96kw一對滑動軸承的效t/5=0.97#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#5=0.96傳動滾筒的效率#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計P0 = 5.5kw#機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計= 0.99 x0.99 2x0.97 xO.90 xO.97 x 0

4、 .96(3)=0 .8063所需的電動機的功率5-Pj 4 -4.9如n0.8063Pr=4.96kw查P103表2.9-1可選的 Y系列三相異步電動機Y132M2-6型，額定R =5.5kw，或選 Y132S-4 型，額定 p。=5.5kw，滿足 P0 >Pr2.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速傳動滾筒轉(zhuǎn)速門-127.4r/minnD兀江0.3現(xiàn)以冋步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案比較，查得電動機數(shù)據(jù)：方案1號：電動機型號Y132S-4額定功率5.5kW)同步 轉(zhuǎn)速1500r/min滿載轉(zhuǎn)速1440r/min電動機質(zhì)量68kg總傳 動比11.31方案2號：電動機型號Y132

5、M2-6額定功率5.5kW) 同步轉(zhuǎn)速1000r/min滿載轉(zhuǎn)速960r/min電動機質(zhì)量84kg總 傳動比7.54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(jié)構(gòu)緊湊，選用方案2。電動機型號為Nw=127.4 r/mini=7.54i23 =2.5 112=3.016 To=49.34N.MY132M2-6。由表2.9-2查得其主要性能數(shù)據(jù)，電動機軸伸直 徑 D=38mm,電動機軸伸長度 E=80mm,電動機中心高H=132mm,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩T=2.0。2.2分配傳動比n0960（1）總傳動比i-彳”/一 7.54nw 127.4查表P582.2-1得取鏈傳動比i23

6、=2.5則齒輪傳動的傳動比為“=丄=耳4 =3.016i23252.3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Po = Pr = 4kwn0 =960r/minp04心03T0 9.55 匯一9.55 漢49.34N mn09601軸：即減速器的高速軸= p 0 7101 = 4 .96 漢 0.99 = 4 .91 kwn 1 =歸=960 r / mini 013p4.91"03匚9.55漢9.55 漢-48.84N mm960T1=48.84N.MT2=141.61N.MT3=322.53N.M2軸：即減速器的低速軸P2 = Pii

7、2 =4.91 疋0.99 x 0.97 = 4.72 kwni 一 960 一3i8.30r/mini123.016P2472燈03T2 9.55漢 2 9.55 漢-141.61N mn2318.303軸：即傳動滾筒軸卩3 =卩2叮23 =472龍0.99 疋0.92 = 4.30kw3 =匹=318.30 = 127.32r / mini232.5P34.30 漢103T3 =9.55匯=9.55沃= 322.53N mn3127.323.傳動零件的設(shè)計計算3.1減速器以外的傳動零件設(shè)計計算1）設(shè)計鏈傳動,確定鏈輪齒數(shù)傳動比：i“1 960 -3.02 n 2318.30由傳動比取小鏈輪

8、齒數(shù) 乙=29-2i=22.96因鏈輪齒數(shù)最 好為奇數(shù)，取為 23 ；大鏈輪齒數(shù)Z2=iZ1 =3.02X23 = 69.46， 所以取Z2=69頭際傳動比：i =3Z1232）確定鏈條節(jié)距Z2=69 i=3Po=3.84kw ao=635mmLp=128 節(jié)由式Po _K_AP_，查表得，工況系數(shù)Ka =1心心小鏈輪齒數(shù)系數(shù)：Kz =（勺嚴=（空嚴=1.231919取單排鏈，取 Kp=1.0 : P。4.72 =3.84kWp1.23S.0n2 =318.30 r/min ,查圖：選鏈號 No10A ，節(jié)距p=15.875mm3）計算鏈長初選:a0 =40p=40 15.875=635mm鏈

9、長:a° Z2 Z1p215.875( 69 - 23 ) 2635p (Z2 _ Z1、2a 02 二二 127 .07 節(jié)d1 = 116.585 mm d1=348.789 mm232取Lp=128節(jié)4）驗算鏈速：“ ZEP 用 318.30 15875,93760 1000 60 1000V v 15 m/s 適合巧吋=570MPa ° H lim 2= 510MPa5 ）選擇潤滑方式：按v=1.937m/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：Fe l000 1000 4.72 -2437Nv1.937作用在軸上的力：Fq "2

10、Fe =1.2x2437 =2924N7 ）鏈輪尺寸及結(jié)構(gòu)分度圓直徑：di - P 0 - 15"75 -116.585mm.180°.180°sinsinz12315.875d2 =0 = 348.789 mm.180°sin693.2減速器以內(nèi)的傳動零件設(shè)計計算設(shè)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217 255HBS，大齒輪選用45#鋼，正火處理，齒面硬度162 217HBS。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 =60口 jLh =60沃 960沃 1沢（8漢300漢8域2） = 2.21漢1099N12.21X108N2 1 -7

11、.310i3.016查圖 11-14，Zn1 = 1.0Zn2 = 1.01 （允許一定點蝕）由式 11-15， Zx1=Zx2=1.0 ，a=140mmm=2.5mmZ1=28Z2=84取 SHmin =1.0由圖 11-13b，得 Himi=570MPa 厲円訕2 =510MPa計算許用接觸應(yīng)力乩=°Hlim1 ZniZxi =57°氏 131.0=5700MPaSH min1 0£ 2 =%im2 zN2ZX2 =510x1.01M0 = 5151MPa2SHmin1.0因 kH 2 £ kH ，故取 kH 】=irH =515.1N/m22)按齒

12、面接觸強度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩人=48840 N m初取 0Z； =1.3，取鴨=0.4，由表 11-5 得 Ze =189.8jMPa由圖 11-7 得，Zh =2.5，減速傳動，u=i=3.016；由式(5-39)計算中心距a+4、ZhZeZ£ZPat 泊十1)3ff怦aUl丿、1.1 漢 48840 *2.5189.8 丫(3.016+1)3Il 2 漢 0.4 匯 3.016i 515.1 丿=107mm由于，130mm<a<160mm 取中 心距 a=140mm。a=140mm估算模數(shù) m=(0.007 0.02)a=0.982.8mm,取標準模數(shù)m=2.5mm。

13、d1=70mm d2=210mm小齒輪齒數(shù)：乙-22燈4°-27.89取28m(u +1)2。5><(3.016 +1)大齒輪齒數(shù)：Z2二UZ 1 = 3.01624 = 84.12 取 84取 zi=28, Z2=84實際傳動比i實=竺=蘭=3Zi28傳動比誤差i 理一i 實130163 Ii = 1匯 100%譏 100% =0.53% c5%，i 理3.016在允許范圍內(nèi)。齒輪分度圓直徑dj =mnZ| =2.528 = 70mmd2 =mnz2 =2.5漢84=210口口冋田估弄兀兀漢70960小l一,圓周速度 v-3 -4-3.517m/s60匯1036勺04由

14、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，載荷輕微沖擊，由表11-3,取Ka=1.0由圖 11-2(a)，按 8 級精度和 vz1 /100 =3.517 漢 28/100 = 0.98m/s，得 Kv=1.10。齒寬 b 電 a 0.4 漢 140 56mm。由圖11-3（a）,按b/di=56/70=0.8,考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為對稱布置得，K 3=1.06由表 11-4，得 Ka=1.1載荷系數(shù) K =KAKvK=1.0 1.1 1.06 1.1=1.29由圖 11-4，得=0.784，2 - 0.924，所以；一二 “；一2 = 0.784 0.92

15、4 = 1.708由圖 11-6 得，Z ； = 0.87計算齒面接觸應(yīng)力h =ZHZEZ 氏2=2.5 漢 1898匯 0.87漢d=32mmT=48.84 N m'bd； u2 1.29 48840 3.016 12江=3228MPa < &H=515.1MPa；56 7023.016故在安全范圍內(nèi)。（4）校核齒根彎曲疲勞強度按 Z1=28，Z2=84,由圖 11-10 得，YFa1=2.59，YFa2=2.23由圖 11-11 得，Ysa1 "61，Ysa2 =78由圖 11-12 得，Y； =0.68由圖 11-16（ b），得二Flirn210N/mm

16、2，二Flm205N/mm2由圖 11-17，得 YN1=1.0, 丫N2=1.0由圖 11-18 得，丫 X1= YX2 =1.0取 Y ST =2.0 , S F min = 1.4計算齒根許用彎曲應(yīng)力鼻升吋塔丫“血=210漢2o.o辺1.0 = 300MPaSF min1 4屛2 =2丫ST YN2Yx2 二 20企 2 X1.0X 1.0 = 292.9MPaSF min1 .42KT12 0.29x48840bF1 = YFajYsYp =x2.59x1.61x 0.68bd1mn Fa'*56x70x2.5= 36.46MPa £F1 】=300MPa故安全。YF

17、a2Y5a22 23178aFaF1 Fa2 Sa2 =36.46"YF1Ysa12.59U61= 34.71MPa c292.9MPa故安全。(5)齒輪主要幾何參數(shù)Z1=28,Z2=84, u=3.016 ，m=2.5mm，d1 = mz1 =2.5 漢 28 = 70 mm, d2 = mz2 = 2.5 漢 84 = 210 mmda1 =d1 +2h；m=70+2.5 匯 1.0 漢 2=75mmda2=d2+2ham = 210+2.51.02=215mmdf1 =4 2(h：+cm = 70 2.5(1.0 + 0.25)漢 2=63.75mmdf2 =d2 2(h： +

18、f)m = 210 2.5(1.0 + 0.25)漢 2 = 203.75mmd0=35mmD2=47mmFt=1349N17機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計Fr=491Na=140mmb2 =b =56 mm,bi=b2+(510)=62mm4.軸的設(shè)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(shè)計1.初步估定減速器高速軸外伸段軸徑根據(jù)所選電機 d電機=38mm,軸伸長E = 80mm則 d=(0.8 1.0)d 電機=(0.8 1.0) >38=30.4 38mm 取 d=32mm。1 .選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動裝置的工作條件選用彈性套柱銷聯(lián)軸器(GB/T 4323-2002 )。計算轉(zhuǎn)矩

19、Tc為Tc= KAT =1.25 >48.84=61.1 N m式中T聯(lián)軸器所傳遞的標稱扭矩，T=9.55 >P=9.55 X49仝垃= 48.84 N mn960KA工作情況系數(shù)，取KA = 1.25。查表2-14-2 ,根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩Tn須大于計算轉(zhuǎn)矩=61.1 N m ,19機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計選LT6型號，公稱轉(zhuǎn)矩Tn=250N m ,許用轉(zhuǎn)速n =3300r/mi n,軸孔直徑 dmin=32mm,d max=42mm。根據(jù)電動機軸頸 d=38mm，軸伸長度E=80mm，故選聯(lián)軸器主動端軸孔直 徑di=38mm，Y型軸孔長度L=82，C型鍵槽。根據(jù)初估減 速器高速軸外伸段直

20、徑d=30.438mm，故選聯(lián)軸器從動端 軸孔直徑d2=32mm，J型軸孔長度Li=60mm，A型鍵槽， 即減速器高速軸軸伸直徑d=32mm。因聯(lián)軸器軸孔長度Li=60mm，故取減速器高速軸外伸段的長度為58mm，選定聯(lián)軸器型號為：LT6 聯(lián)軸器 JC38 82 GB/T 4323 2002J32X604.1.2低速軸的設(shè)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.按轉(zhuǎn)矩初步計算軸伸直徑d_A°3P =118 34-72= 28.99mmnV 318.30按一個鍵槽考慮，最小直徑加大 5%，得dmin =28.99 (1+5%)=30.44mm，取 do=35mmdi=(3

21、845)mm ,取di=42 (按標準密封圈尺寸取值)d2>di,根據(jù)軸承取標準值，取d2=47mm查表2-13-1，選6309型號的深溝球滾子軸承。軸承型 號為6309 GB/T276-19944.2軸的強度校核計算大齒輪上的作用力轉(zhuǎn)矩 T=142.61N.m圓周力 Ft =去=2>d41610 = 1349Nd210Ft=1349N徑向力 Fr = Ft，tga =1349，tg20 = 491NFr=491N軸向力 Fa = Ft ”tgB =1349 xtg 0 =0NFa=0N(1)繪軸的受力簡圖，求支座反力=91.5 L2=55.5 L3=55.5a . 垂直面支座反力

22、= 0-RAy (L2 *L3)+ Ft L3 = 0cFt L31349x55.5“RAy =674.5Ny L2+L355.5+55.5Ray=674.5N龍丫 =0RBy =Ft -RAy =1349-674.5 =674.5NRby=674.5Nb.水平面支座反力UMb =0 得，Raz(L2 +L3) Fa2 + FrL2 +Fq(L1 +L2 +L3)=02FrL2 +Fq(L1 +L2 +L3)Raz _L3 + L249仆 55.5 +2924(91.5 + 55.5 +55.5)-5580N55.5 +55.5RAz=5580N!Z =0得：RBz =RAz-Fr -Fq =

23、5580-491-2924=2165NR BZ =2165 N(2 )作彎矩圖a.垂直面彎矩My圖P=5621NL10h =2.91 x104hC 點，Mcy =RAyL3 =674.5 X 55.5 =3.7435X1O4N mmM CY=37435N.mmb. 水平面彎矩Mz圖C 點左， M Cz =-RAzL2+Fq(L2+LJ =1.2>dO5N mmM Cz=120138N.mmC 點右,M cz =RbzL3 =1.20x105 N mmMCz=120158N.mmc. 合成彎矩圖C 點左，Mc=Jm； +M? =1.26X105N mmMc =125835N.mmC 點右，

24、MC=jMCy +M； =1.26"05N mmMc =125854N.mm(3) 作轉(zhuǎn)矩T圖plT = Ft - =141645N mm2T =141645N.mm(4) 作計算彎矩M v圖該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取a =0.6C點左邊M vc = ；M c + ©T) = J(1.26 燈05)2 +(0.6 切4164勺25= 1.52 10 N mmMvC =151982N.mm'i '2'2B 點右邊 MvcMc (T )1.52 105 N mm=f(1.26 105)2 (0.6 0)2Mvc=l51982N

25、.mmD點 Mvd 二 mD (:T)2 = 84987N mmM vD=84987N.mm(5) 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 得二 b = 650 N / mm2 查表 13-3 得26 1 = 60N /mm。c點軸徑：dc：0.1罷Mvc - 3 1.52 105 .29.4mm0.1 60因為有一個鍵槽de = 29.4 (1 0.05) = 30.9mm。該值小于原dc=30.9mm<47mm ,故安全。D點軸徑dD 一 384987 二 24.2mm0.1 60因為有一個鍵槽de =24.

26、2 (1 - 0.0525.4mm。該值小于原設(shè)計該點處軸徑32mm，故安全。5.滾動軸承的選擇及其壽命驗算5.1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6309 :查表得 C =40.8kN=29.8kN2）、計算徑向支反力Ri =¥rAy +rAz =5621Nr1=5621 nR2 = JrBy +Rz =2268NR.2 =2268 N取 P=5621N3）校核軸承壽命1010 ,106ftC106仆40800 卩60n fpp60230.99 匕.2江5621 丿4= 2.91 咒10 h >10000h-h=2.91 &quo

27、t;04h故滿足軸承的壽命要求5.2高速軸軸承高速軸承的確定與低速軸承相同，選取深溝球軸承（GB/T276-94 ）,型號62086.鍵聯(lián)接的選擇和驗算（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=45mm3）驗算鍵的擠壓強度鍵和軸的材料為鋼，輪轂材料為鑄鐵，鑄鐵的許用 力比鋼的許用擠壓應(yīng)力低，按鑄鐵校核鍵連接的擠壓強度。查表的許用擠壓應(yīng)力 札】=53MPa，鍵的計算長度匸L-b=45-14=31mm由下式得4T 4X416102 匚J 一一- 43.20N / mm vtrppdhl47 7 漢31p該鍵安全。所以選鍵14M5GB1096-79（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，聯(lián)軸器材料為鋼.2)確定鍵的尺寸b=10mm , h=8mm, L=50mm , g 】=100 N / mm2同上面的方法：tip-4T- 4 141610-50.58N/mm2p dhl 35x8x(50 10)因pkp】，故安全。所以選鍵10 d0GB1096-79。(三).聯(lián)軸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,