机械设计基础课程设计任务书ZDL2.

1、机械设计基础课程设计1机械设计基础课程设计计算内容一、设计题目：设计胶带传输机的传动装置计算结果设计要求:#机械设计基础课程设计#机械设计基础课程设计胶带传输机连续单向运转，载荷平稳，空载启动，输送 带速度允许误差士 5%。使用期限为8年，工作环境清洁，小 批量生产，两班制工作。输送带工作拉力 F = 2000N，滚筒 (ZDL-7)直径 D = 300mm ,输送带速度 V = 2m/s。L=400m , 环境温度25 °C。三、设计简图： IN I F怙M乃叛设计同田1.设计任务书F=2000ND = 300mmV = 2m/s1.1设计题目：计胶带传输机的传动装置L=400m1

2、.2工作条件：传动如上图，电机通过皮带传动带动单 级齿轮减速器，经连轴器驱动滚筒回转，载荷平稳，输送带 速度允许误差士 5%。使用期限为8年，工作环境清洁，小批量生产，两班制工作1.3技术数据：输送带工作拉力F = 2000N，滚筒(ZDL-7)直径D = 300mm，输送带速度 V = 2m/s。L=400m2.传动装置总体设计Pw=4kw2.1电动机的选择2.1.1选择电动机系列3机械设计基础课程设计#机械设计基础课程设计根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构，电压380伏，Y系列电动机。2.1.2选择电动机的功率(1)卷筒所需有效功率FV 2000 域 2.0Pw

3、一 1000 一 10004 kw(2)传动总效率根据P5确定各部分的效率：弹性联轴器效率叶1=0.99n=0.8063一对滚动轴承效率r2=0.994机械设计基础课程设计#机械设计基础课程设计闭式齿轮的传动效率 n3=0.97 （暂定 8 级）#机械设计基础课程设计#机械设计基础课程设计开式滚子链传动效率t4=0.92Pr=4.96kw一对滑动轴承的效t/5=0.97#机械设计基础课程设计#机械设计基础课程设计#5=0.96传动滚筒的效率#机械设计基础课程设计#机械设计基础课程设计P0 = 5.5kw#机械设计基础课程设计= 0.99 x0.99 2x0.97 xO.90 xO.97 x 0

4、 .96(3)=0 .8063所需的电动机的功率5-Pj 4 -4.9如n0.8063Pr=4.96kw查P103表2.9-1可选的 Y系列三相异步电动机Y132M2-6型，额定R =5.5kw，或选 Y132S-4 型，额定 p。=5.5kw，满足 P0 >Pr2.1.3确定电动机转速传动滚筒转速门-127.4r/minnD兀江0.3现以冋步转速为1500r/min及1000r/min两种方案比较，查得电动机数据：方案1号：电动机型号Y132S-4额定功率5.5kW)同步 转速1500r/min满载转速1440r/min电动机质量68kg总传 动比11.31方案2号：电动机型号Y132

5、M2-6额定功率5.5kW) 同步转速1000r/min满载转速960r/min电动机质量84kg总 传动比7.54比较两种方案，方案1选用的电动机使总传动比较大。 为使传动装置结构紧凑，选用方案2。电动机型号为Nw=127.4 r/mini=7.54i23 =2.5 112=3.016 To=49.34N.MY132M2-6。由表2.9-2查得其主要性能数据，电动机轴伸直 径 D=38mm,电动机轴伸长度 E=80mm,电动机中心高H=132mm,堵转转矩/额定转矩T=2.0。2.2分配传动比n0960（1）总传动比i-彳”/一 7.54nw 127.4查表P582.2-1得取链传动比i23

6、=2.5则齿轮传动的传动比为“=丄=耳4 =3.016i23252.3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 = 4kwn0 =960r/minp04心03T0 9.55 汇一9.55 汉49.34N mn09601轴：即减速器的高速轴= p 0 7101 = 4 .96 汉 0.99 = 4 .91 kwn 1 =归=960 r / mini 013p4.91"03匚9.55汉9.55 汉-48.84N mm960T1=48.84N.MT2=141.61N.MT3=322.53N.M2轴：即减速器的低速轴P2 = Pii

7、2 =4.91 疋0.99 x 0.97 = 4.72 kwni 一 960 一3i8.30r/mini123.016P2472灯03T2 9.55汉 2 9.55 汉-141.61N mn2318.303轴：即传动滚筒轴卩3 =卩2叮23 =472龙0.99 疋0.92 = 4.30kw3 =匹=318.30 = 127.32r / mini232.5P34.30 汉103T3 =9.55汇=9.55沃= 322.53N mn3127.323.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1）设计链传动,确定链轮齿数传动比：i“1 960 -3.02 n 2318.30由传动比取小链轮

8、齿数 乙=29-2i=22.96因链轮齿数最 好为奇数，取为 23 ；大链轮齿数Z2=iZ1 =3.02X23 = 69.46， 所以取Z2=69头际传动比：i =3Z1232）确定链条节距Z2=69 i=3Po=3.84kw ao=635mmLp=128 节由式Po _K_AP_，查表得，工况系数Ka =1心心小链轮齿数系数：Kz =（勺严=（空严=1.231919取单排链，取 Kp=1.0 : P。4.72 =3.84kWp1.23S.0n2 =318.30 r/min ,查图：选链号 No10A ，节距p=15.875mm3）计算链长初选:a0 =40p=40 15.875=635mm链

9、长:a° Z2 Z1p215.875( 69 - 23 ) 2635p (Z2 _ Z1、2a 02 二二 127 .07 节d1 = 116.585 mm d1=348.789 mm232取Lp=128节4）验算链速：“ ZEP 用 318.30 15875,93760 1000 60 1000V v 15 m/s 适合巧吋=570MPa ° H lim 2= 510MPa5 ）选择润滑方式：按v=1.937m/s,链号10A，查图选用滴油润滑。6 ）作用在轴上的力有效圆周力：Fe l000 1000 4.72 -2437Nv1.937作用在轴上的力：Fq "2

10、Fe =1.2x2437 =2924N7 ）链轮尺寸及结构分度圆直径：di - P 0 - 15"75 -116.585mm.180°.180°sinsinz12315.875d2 =0 = 348.789 mm.180°sin693.2减速器以内的传动零件设计计算设计齿轮传动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 217HBS。计算应力循环次数N1 =60口 jLh =60沃 960沃 1沢（8汉300汉8域2） = 2.21汉1099N12.21X108N2 1 -7

11、.310i3.016查图 11-14，Zn1 = 1.0Zn2 = 1.01 （允许一定点蚀）由式 11-15， Zx1=Zx2=1.0 ，a=140mmm=2.5mmZ1=28Z2=84取 SHmin =1.0由图 11-13b，得 Himi=570MPa 厲円讪2 =510MPa计算许用接触应力乩=°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)按齿

12、面接触强度确定中心距小轮转矩人=48840 N m初取 0Z； =1.3，取鴨=0.4，由表 11-5 得 Ze =189.8jMPa由图 11-7 得，Zh =2.5，减速传动，u=i=3.016；由式(5-39)计算中心距a+4、ZhZeZ£ZPat 泊十1)3ff怦aUl丿、1.1 汉 48840 *2.5189.8 丫(3.016+1)3Il 2 汉 0.4 汇 3.016i 515.1 丿=107mm由于，130mm<a<160mm 取中 心距 a=140mm。a=140mm估算模数 m=(0.007 0.02)a=0.982.8mm,取标准模数m=2.5mm。

13、d1=70mm d2=210mm小齿轮齿数：乙-22灯4°-27.89取28m(u +1)2。5><(3.016 +1)大齿轮齿数：Z2二UZ 1 = 3.01624 = 84.12 取 84取 zi=28, Z2=84实际传动比i实=竺=兰=3Zi28传动比误差i 理一i 实130163 Ii = 1汇 100%讥 100% =0.53% c5%，i 理3.016在允许范围内。齿轮分度圆直径dj =mnZ| =2.528 = 70mmd2 =mnz2 =2.5汉84=210口口冋田估弄兀兀汉70960小l一,圆周速度 v-3 -4-3.517m/s60汇1036勺04由

14、表11-6,取齿轮精度为8级.(3)验算齿面接触疲劳强度按电机驱动，载荷轻微冲击，由表11-3,取Ka=1.0由图 11-2(a)，按 8 级精度和 vz1 /100 =3.517 汉 28/100 = 0.98m/s，得 Kv=1.10。齿宽 b 电 a 0.4 汉 140 56mm。由图11-3（a）,按b/di=56/70=0.8,考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为对称布置得，K 3=1.06由表 11-4，得 Ka=1.1载荷系数 K =KAKvK=1.0 1.1 1.06 1.1=1.29由图 11-4，得=0.784，2 - 0.924，所以；一二 “；一2 = 0.784 0.92

15、4 = 1.708由图 11-6 得，Z ； = 0.87计算齿面接触应力h =ZHZEZ 氏2=2.5 汉 1898汇 0.87汉d=32mmT=48.84 N m'bd； u2 1.29 48840 3.016 12江=3228MPa < &H=515.1MPa；56 7023.016故在安全范围内。（4）校核齿根弯曲疲劳强度按 Z1=28，Z2=84,由图 11-10 得，YFa1=2.59，YFa2=2.23由图 11-11 得，Ysa1 "61，Ysa2 =78由图 11-12 得，Y； =0.68由图 11-16（ b），得二Flirn210N/mm

16、2，二Flm205N/mm2由图 11-17，得 YN1=1.0, 丫N2=1.0由图 11-18 得，丫 X1= YX2 =1.0取 Y ST =2.0 , S F min = 1.4计算齿根许用弯曲应力鼻升吋塔丫“血=210汉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)齿轮主要几何参数Z1=28,Z2=84, u=3.016 ，m=2.5mm，d1 = mz1 =2.5 汉 28 = 70 mm, d2 = mz2 = 2.5 汉 84 = 210 mmda1 =d1 +2h；m=70+2.5 汇 1.0 汉 2=75mmda2=d2+2ham = 210+2.51.02=215mmdf1 =4 2(h：+cm = 70 2.5(1.0 + 0.25)汉 2=63.75mmdf2 =d2 2(h： +

18、f)m = 210 2.5(1.0 + 0.25)汉 2 = 203.75mmd0=35mmD2=47mmFt=1349N17机械设计基础课程设计Fr=491Na=140mmb2 =b =56 mm,bi=b2+(510)=62mm4.轴的设计计算4.1初步确定轴的直径4.1.1高速轴及联轴器的设计1.初步估定减速器高速轴外伸段轴径根据所选电机 d电机=38mm,轴伸长E = 80mm则 d=(0.8 1.0)d 电机=(0.8 1.0) >38=30.4 38mm 取 d=32mm。1 .选择联轴器根据传动装置的工作条件选用弹性套柱销联轴器(GB/T 4323-2002 )。计算转矩

19、Tc为Tc= KAT =1.25 >48.84=61.1 N m式中T联轴器所传递的标称扭矩，T=9.55 >P=9.55 X49仝垃= 48.84 N mn960KA工作情况系数，取KA = 1.25。查表2-14-2 ,根据公称转矩Tn须大于计算转矩=61.1 N m ,19机械设计基础课程设计选LT6型号，公称转矩Tn=250N m ,许用转速n =3300r/mi n,轴孔直径 dmin=32mm,d max=42mm。根据电动机轴颈 d=38mm，轴伸长度E=80mm，故选联轴器主动端轴孔直 径di=38mm，Y型轴孔长度L=82，C型键槽。根据初估减 速器高速轴外伸段直

20、径d=30.438mm，故选联轴器从动端 轴孔直径d2=32mm，J型轴孔长度Li=60mm，A型键槽， 即减速器高速轴轴伸直径d=32mm。因联轴器轴孔长度Li=60mm，故取减速器高速轴外伸段的长度为58mm，选定联轴器型号为：LT6 联轴器 JC38 82 GB/T 4323 2002J32X604.1.2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_A°3P =118 34-72= 28.99mmnV 318.30按一个键槽考虑，最小直径加大 5%，得dmin =28.99 (1+5%)=30.44mm，取 do=35mmdi=(3

21、845)mm ,取di=42 (按标准密封圈尺寸取值)d2>di,根据轴承取标准值，取d2=47mm查表2-13-1，选6309型号的深沟球滚子轴承。轴承型 号为6309 GB/T276-19944.2轴的强度校核计算大齿轮上的作用力转矩 T=142.61N.m圆周力 Ft =去=2>d41610 = 1349Nd210Ft=1349N径向力 Fr = Ft，tga =1349，tg20 = 491NFr=491N轴向力 Fa = Ft ”tgB =1349 xtg 0 =0NFa=0N(1)绘轴的受力简图，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龙丫 =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 )作弯矩图a.垂直面弯矩My图P=5621NL10h =2.91 x104hC 点，Mcy =RAyL3 =674.5 X 55.5 =3.7435X1O4N mmM CY=37435N.mmb. 水平面弯矩Mz图C 点左， M Cz =-RAzL2+Fq(L2+LJ =1.2>dO5N mmM Cz=120138N.mmC 点右,M cz =RbzL3 =1.20x105 N mmMCz=120158N.mmc. 合成弯矩图C 点左，Mc=Jm； +M? =1.26X105N mmMc =125835N.mmC 点右，

24、MC=jMCy +M； =1.26"05N mmMc =125854N.mm(3) 作转矩T图plT = Ft - =141645N mm2T =141645N.mm(4) 作计算弯矩M v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 =0.6C点左边M vc = ；M c + ©T) = J(1.26 灯05)2 +(0.6 切4164勺25= 1.52 10 N mmMvC =151982N.mm'i '2'2B 点右边 MvcMc (T )1.52 105 N mm=f(1.26 105)2 (0.6 0)2Mvc=l51982N

25、.mmD点 Mvd 二 mD (:T)2 = 84987N mmM vD=84987N.mm(5) 校核轴的强度由以上分析可见，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 得二 b = 650 N / mm2 查表 13-3 得26 1 = 60N /mm。c点轴径：dc：0.1罷Mvc - 3 1.52 105 .29.4mm0.1 60因为有一个键槽de = 29.4 (1 0.05) = 30.9mm。该值小于原dc=30.9mm<47mm ,故安全。D点轴径dD 一 384987 二 24.2mm0.1 60因为有一个键槽de =24.

26、2 (1 - 0.0525.4mm。该值小于原设计该点处轴径32mm，故安全。5.滚动轴承的选择及其寿命验算5.1低速轴轴承1 ）、选定轴承类型及初定型号深沟球轴承（GB/T276-94），型号6309 :查表得 C =40.8kN=29.8kN2）、计算径向支反力Ri =¥rAy +rAz =5621Nr1=5621 nR2 = JrBy +Rz =2268NR.2 =2268 N取 P=5621N3）校核轴承寿命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故满足轴承的寿命要求5.2高速轴轴承高速轴承的确定与低速轴承相同，选取深沟球轴承（GB/T276-94 ）,型号62086.键联接的选择和验算（一）.减速器大齿轮与低速轴的键联接1）键的材料类型45号钢，A型普通平键2）确定键的尺寸b=14mm, h=9mm, L=45mm3）验算键的挤压强度键和轴的材料为钢，轮毂材料为铸铁，铸铁的许用 力比钢的许用挤压应力低，按铸铁校核键连接的挤压强度。查表的许用挤压应力 札】=53MPa，键的计算长度匸L-b=45-14=31mm由下式得4T 4X416102 匚J 一一- 43.20N / mm vtrppdhl47 7 汉31p该键安全。所以选键14M5GB1096-79（二）小链轮与减速器低速轴轴伸的联接1）键的材料类型45号钢A型普通平键，联轴器材料为钢.2)确定键的尺寸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。所以选键10 d0GB1096-79。(三).联轴器与减速器高速轴轴伸的联接1)键的材料类型:45号钢，A型普通平键2)确定键的尺寸b=10mm,h=8mm,L=50mm ,l=L-b=40mm,