机械设计基础课程设计说明书.

1、机械设计基础课程设计说明书食品工程学院能源与动力工程1302班设计者于琦琦指导教师邹欣华2015年 7月 13日校名：鲁东大学机械设计课程设计说明101.设计任务书1.1设计题目单级圆柱齿轮减速器的一级链传动一一ZDL型1.2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)ZDL-720002.03004002.传动装置总体设计2.1电动机的选择2.1.1选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用丫系列三相异步电动机2.1.2选择电动机的功率3机械设计课程设计说明10卷筒所需有效功率4机械

2、设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10PwFV10002000 2.010004 kw#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10(1) 传动总效率根据表2.2-1确定各部分的效率弹性联轴器效率一对滚动轴承效率闭式圆柱齿轮的传动效率开式滚子链传动效率一对滑动轴承的效率传动滚筒的效率n 1=0.99n 2=0.99n 3=0.97 （暂定 8 级）n 4=0.91n 5=0.97n 6=0.96#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明102=0 .990 .990.97二 0 .7976Pr40.7976= 5.02kwPr=5.02kw0 .910 .970.96(2)

3、 所需的电动机的功率查表2.9-1可选的丫系列三相异步电动机丫132M2-6型，额定F° =5.5kw，或选 丫132S-4 型，额定 =5.5kw，满足Pr2.1.3确定电动机转速传动滚筒转速60v60 2二 0.3=127.3r /min现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案比较，查得电动机数据万案号电动机型号额定功率p0(kW)同步 转速(r/mi n)满载转速(r/mi n)电动机质量/kg总传动比i1Y132S-45.5150014406811.312Y132M2-65.51000960847.54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

4、动装置结构紧凑，选用方案 2。电动机型号为丫132M2-6由表2.9-2查得其主要性能数据列于下表电动机额定功率P(7kW5.5电动机满载转速n0/(r/min)960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/mm132堵转转矩/额定转矩2.02.2分配传动比总传动比，戲7.54 nw 127.36机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明107.543.0= 2.513查表2.2-1得取链传动比i23=3.0iil2 =一则齿轮传动的传动比为 i232.3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 二 pr =

5、5.02 kw no = 960r /min#机械设计课程设计说明107机械设计课程设计说明10To=9.55Po= 9.555.02103960=49.94N#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明101轴：即减速器的高速轴p = Po 01 = 5 .020.99 = 4.97 kwii 7.543i 013ii2 2.513i 0i3=310 r / min=9.55 Pn1= 9.5534.97 103310= 16.03N m#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明102轴：即减速器的低速轴p2 二 p1 . 12 =4.970.990.97 = 4.77kwn131

6、0n2-123.36r/mini122.513P24 77 汉 103T2 =9.552 =9.5538.69N mn2123.363轴：即传动滚筒轴p3 二 p2 .23 =4.77 0.99 0.91 =4.30kw#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10n3i23123.363.0= 41.12r/min#机械设计课程设计说明108机械设计课程设计说明10= 9.55 P=9.554.30 10341.12=998.66 N m#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明102.3.2各轴运动及动力参数列表示轴序号功率P(kw)转速n(r/mi n)转矩T(N.m)传动形

7、式传动比i效率n05.0296049.94联轴30.99器14.9731016.03齿轮2.5130.96传动24.77123.3638. 69链传3.00.9134.3041.12998.66动#机械设计课程设计说明8i239机械设计课程设计说明8/ 0.0121 几4皿比£i：ji|21HKH总01盹也IJ2.5、,3传动零件的设计计算it kita, 223 2JSHHS; 未朋曲ff=b,5.|-e|D(Hj|C|匚血 IO|R|i23#机械设计课程设计说明8i23#机械设计课程设计说明83.1减速器以外的传动零件设计计算设计链传动1）确定链轮齿数传动比:ni in23101

8、23.36= 2.51i23#机械设计课程设计说明8i23#机械设计课程设计说明8由传动比取小链轮齿数Z1 =29-2i=23.98因链轮齿数最好为奇数，取为23；大链轮齿数乙二乙=2.51 23 = 57.73，所i23#机械设计课程设计说明8i2310机械设计课程设计说明8以取乙=57i23#机械设计课程设计说明8i23#机械设计课程设计说明8实际传动比:Z2乙57 =2.48i23#机械设计课程设计说明1011机械设计课程设计说明102）确定链条节距P0 _ KaP由式KzKp查表得，工作情况系数Ka =1小链轮齿数系数:Kz 層。8 嗚7.23取单排链，取Kp=1.0 :P0=%n2

9、=123.36 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链长:a0 . z2 乙.p (Z2 _ 乙p 215.875 57 -23、2( )635Lp -2a;(2= 120.73 节取Lp=121节4）验算链速:ZE 2Pv =60 1000V V 15 m/s宀 2402用 123"6 咤"75160 1000适合5）选择润滑方式:12机械设计课程设计说明10按v=0.751m/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:v0.751v13机械设计课程设计说明10

10、#机械设计课程设计说明10作用在轴上的力：FQ 1.2Fe八2 6284.9 7541.94N7）链轮尺寸及结构分度圆直径：.180 . 180 sinsinZ123sin180二 348.789m m693.2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217255HBS，大齿轮选用45#钢，正火处理，齿面硬度162217HBS。2）计算应力循环次数N1 =60mjLh =60 310 1 (8 300 8 2) =0.71 109N2N10.71 1092.86 102.48查图 11-14, ZN1=1.0ZN2=1.01 (允许一定点蚀

11、)由式 11-15, ZX仁ZX2=1.0 ,取 SHmin=1.0由图11-13b,得-H lim 1 =570MPa ；Hiim2 = 510MPa3）计算许用接触应力-H 1°H lim1rZn1Zx1SH min570 汉 1.0 汉 1.0 = 5700MPa1.0-H 2-Hlim2 z zZN2ZX2SH minSH mi510 1.01 1.0=5151MPa1.0因' H1 1.1x48840.5 x 189.8 2x0.4x3.0161 515.1 丿= (3016 1)3= 107mm由于，130mm<a<160mm取中心距 a=140mm。

12、估算模数 m=(0.0070.02)a=0.982.8mm,a=140mmm=2.5mm2a小齿轮齿数:m(u 1)2 "402.5 (3.016 - 1)-27.89取28大齿轮齿数：z2=uz仁3。16 28 = 84.45取84取 z1=28, z2=84z1=28， z2=84Z284i 实=实际传动比Z128传动比误差I理I实100%13016 习 100% =0.53% ： 5%3.016在允许范围内齿轮分度圆直径.d1 二 minZ =2.5 28 = 70mmd2 二 mnz2 =2.5 84 = 210mm取标准模数 m=2.5mm。：d1 nj二 70 310v

13、=3 =4= 1.136 m/ s圆周速度 60 1036 104由表11-6,取齿轮精度为8级.5）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级精度和口/100 =3.517 28/100 =0.98m/s得 Kv=1.10。齿宽b 二 aa =0.4 140 = 56mm。由图11-3（a）,按b/d1=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 B =1.06由表 11-4,得 K a =1.1载荷系数 K 二KaKvK K： "0 1.1 1.06 1.1 "28由图 11-4,得 v

14、= 0.784 ,；：.2 = 0.924,所以；.二= 0.784 0.924 =匸7。8由图 11-6得, Z ；巾876）计算齿面接触应力2KT)u+1h =ZHZEZ 卅一2=2.5汉1898汉0.87汉bd1u2 1.29 48840 3.016 1, i2一x=3228MPa£bH=515.1MPa,56 70 2 = 210N/mmFiim2 = 205N/mm3016故在安全范围内7）校核齿根弯曲疲劳强度由图按 Z1=28， Z2=84, 11-10 得，YFa1=2.59, Y Fa2 =2.2318机械设计课程设计说明1019机械设计课程设计说明10由图11-11

15、 得, Ysa1 "61丫sa2 = 1 .78由图11-12 得，丫； =0.68#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明1011-16（ b），得。Flim1由图#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10由图11-17,得 YN1=1.0,YN2=1.0由图11-18 得，丫X1=yx2 =1.0#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10取 Y ST =2.0, SFmin=1.48) 计算齿根许用弯曲应力LF1 L ”Flim1丫styN1yX1 =210 2 1.0 1.0 =300MPaSF min1 .4 F|im2YsT yn2YX2 =20

16、5 2 1.0 1.0 =292.9MPaSf min1.42KT12 1.29 48840 r2.59 1.61 0.6856 70 2.5= 36.46M Pa !-FJ=300M PaF2YFa2YSa2YF1YSal=36.462.23 1.782.59 1.61故安全。= 34.71MPa ： 292.9MPa故安全9) 齿轮主要几何参数z1=28, z2=84, u=3.016,m=2.5mm,* =m =2.5x：28 =70mmd2 =mz2 =2.5 84 =210 mmda1 二d1 2ham = 70 2.5 1.0 2 = 75mmda2 =d2 2ham =210 2

17、.5 1.0 2 = 215a2 2 ammdf1 = 4 2(h；+J)m= 70 2.5(1.0+ 0.25)汉 2 =63.75mmd f 2 = d2 2(h； +f)m = 210 2.5(1.0 + 0.25)汉 2 = 203.75mma=140mm b2 =56mm b1=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 =80mmd=32mm则 d=（0.81.0）d 电机=（0.81.0） X 38=30.438mm 取 d=32mm。选择联轴器根据传动装置的

18、工作条件选用弹性套柱销联轴器（GB/T 4323-2002）。计算转矩人为Tc=KaT=1.25x 153.11=191.39n m式中T联轴器所传递的标称扭矩,PT=9.55X n =9.55X34.97 10310= 153.11Ka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=191.39n m,选LT6型号，公称转矩 Tn=250N m,许用转速n=3300r/min.轴孔直径dmin=32mm,dmax=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 d仁38mm, 丫型轴 孔长度L=82，C型键槽。根据初估

19、减速器高速轴外伸段直径d=30.438mm,故选联轴器从动端轴孔直径d2=32mm, J型轴孔长 度L仁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L仁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 82J32 6024机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10GB/T 43232002#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明104.1.2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fpI 4 72d _Ao3118 328.99mm&#

20、165;nV 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 d0=35mm d1=(3845)mm， 取d仁42 (按标准密封圈尺寸取值) d2>d1,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1)计算大齿轮上的作用力转矩 T=153.11N.m2T 253110Ft =15311NFt=15311NFr=5573N圆周力 d 210径向力 Fr =Ft tg15311 tg20=5573NFa =0N轴向力 Fa = Ft

21、tg：=1349 tgO=ON绘轴的受力简图，求支座反力27机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明1028机械设计课程设计说明10Ll =91.5 L2=55.5 L55.5a .垂直面支座反力Mb =0-RAy(L2L3)Ft L029机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10Ft L3L2' L31531 55.555.5 55.5= 765.5NRAY=765.5N#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10=0RBY=765.5NRBy 二 Ft - RAy =1531 -765.5 二 765.5Nb.水平面支座反力-J-RA

22、z(L2 5 -巧F丄2 FQ(L1L2A。#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10F4 Fq(LL2 L3)L3U5573 55.5 2924 (91.5 55.5 55.5)55.5 + 55.5= 8121NRaz=8121NZZ =0 得:% =RAz-Fr -Fq =8121-5573-2924 376 N2）作弯矩图垂直面弯矩MY图rbz =-376 N30机械设计课程设计说明1031机械设计课程设计说明104MCy 二 RAyL3 =765.5 55.5 = 4.2485 10 N mm水平面弯矩MZ图5C 点左 M cz = -RAzL2 + Fq(L2 +L|)二

23、1.210 N mm5C 点右 M Cz = RBz L3 = 1.20 "0 N mm合成弯矩图C 点左 ,Mc JM225CyCz =1.26 105 N mmC 点右 ,MCM呢二1.26 105 N mm作转矩T图-JT = Ft = 141645 N mm2作计算弯矩Mv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MVC =JmC +(aT)2 =*1.26 汉 105)2 +(0.6 汇 141645)2=1.52 105 N mmB点右边M CY =42485N.mmMCz=120138N.mmM，M Cz=120158N.mmMC=1

24、25835N.mmM，MC=125854N.mmT =141645N.mmMvC=151982N.mm32机械设计课程设计说明10Mvc = MC (T')2 (1.26 105)2(0.6 0)2MvC=151982N.mm= 1.52 105 N mmD点MvD =84987N.mmMvd 二 M D (:T)2 = 84987 N mm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。2 2查表 13-1 得二B =650N /mm 查表 13-3得二b二 60N/mm。c点轴径：r彘t為vC510= 29.4mm33机械设计课

25、程设计说明10#机械设计课程设计说明10因为有一个键槽de = 29.4 (1 0.05) =30,9mmo该值小于原30；二849870.1 60二 24.2mmdc=30.9mm<47mm，故安全。dDD点轴径因为有一个键槽de = 24.2 (1 0.05) =25.4mm。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34机械设计课程设计说明1035机械设计课程设计说明101) 选定轴承类型及初定型号深沟球轴承(GB/T276-94),型号6309 :杳表得 C =40.8kNCr =29.8kN2) 计算径向支反力Ri = JrAy +

26、R：z =8157NR2 = RbY rBz - 852.86N取 P=5621N3) 校核轴承寿命1010106乂 'v 40800 F60 730.99 J.2X8157 丿R=8157nR2=852.86n10660nfpP-0.84 104h ：10000hL10h=0.84 104h故不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 620836机械设计课程设计说明1037机械设计课程设计说明10wav60000巾#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明106. 键联接的选择和验算（一）.减速器大齿轮与低速

27、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!； = 53MPa，键的计算长度l=L-b=45-14=31mm由下式得4Tdhl4 14161° =43.20N/mm247 9 31该键安全。所以选键14X 45GB1096-79（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) 确定键的尺寸同上面的方法:4Tdhl4 14161035 8 (50

28、 -10)2=50.58N / mmb=10mm，h=8mm, L=50mm， p =100N / mm?38机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10因匚p ：故安全。所以选键10X 50GB1096-79。（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,p =100N / mm?cp4Tdhl4 3303032 8 (50 -10)= 12.9N/mm2#机械设计课程设计说明10#机械设计课程设计说明10因S "故安全。所以选键10X 50GB1096-79。#机械设计课程设计说明