机械设计基础课程设计.doc

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1、一、 设计任务书1.1设计题目1.2工作条件1.3技术条件二、 传动装置总体设计2.1电动机选择2.2分配传动比2.3传动装置的运动和动力参数计算三、 传动零件设计计算以及校核3.1减速器以外的传动零件设计计算3.2减速器内部传动零件设计计算四、 轴的计算4.1初步确定轴的直径4.2轴的强度校核五、 滚动轴承的选择及其寿命验算 5.1初选滚动轴承的型号 5.2滚动轴承寿命的胶合计算六、 键连接选择和验算七、 连轴器的选择和验算八、 减速器的润滑以及密封形式选择九、 参考文献1.设计任务书1.1设计题目 设计胶带传输机的传动装置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

2、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-316001.63204002.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 （2）传动总效率 根据表4.2-9确定各部分的效率:弹性联轴器效率 1=0.99一对滚动轴承效率 2=0.99闭式齿轮的传动效率 3=0.97（8级）开式滚子链传动效率 4=0.92一对滑动轴承的效 5=0.97传动滚筒的效率 6=0.96 （3）所需的电动机的功

3、率 Pr=3.17kw按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V，Y系列。 查表2.9-1可选Y系列三相异步电动机Y132M1-6型，额定功率，或Y系列三相异步电动机选Y112M-4型，额定功率。满足2.1.3确定电动机转速传动滚筒转速 现以同步转速为Y132S-4型（1500r/min） 及Y132M2-6型（1000r/min）两种方案比较，查得电动机数据方案号电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)电动机质量/kg总传动比1Y112M-44.0150014404315.082Y132M1-64.010009607310.05 比较

4、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Y132M2-6。由表2.9-2查得其主要性能数据列于下表 电动机型号：Y132M2-6电动机额定功率/kW4.0电动机满载转速/(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2.0 2.2分配传动比总传动比 查表2.2-1得 取链传动比=2.5则齿轮传动的传动比为 2.3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 1轴： 即减速器的高速轴 2轴：即减速器的低速轴 3轴：即传动滚筒轴 2.3.

5、2各轴运动及动力参数列表示轴序号功率P(kw)转速n(r/min)转矩T(N.m)传动形式传动比i效率03.1796031.53联轴器10.9913.1496031.24齿轮传动40.9623.01240119.77链传动2.50.9132.7496272.573.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设计链传动1）确定链轮齿数由传动比取小链轮齿数 =29-2i=24 因链轮齿数最好为奇数，取为25大链轮齿数 所以取 =63实际传动比 2）确定链条节距由式 查表得，工况系数1.0小链轮齿数系数 取单排链，取=1.0kW因为r/min查表得选链号No10A，节距p=15.8753)

6、计算链长初选 =40p=4015.875=635mm链长 节取 =126节4)验算链速 V15 m/s 适合5）选择润滑方式按v=1.580m/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 作用在轴上的力7）链轮尺寸及结构分度圆直径 3.2 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ZG310-570钢，正火处理，齿面硬度162185HBS。 计算应力循环次数 查图11-14，ZN1=1.04 ZN2=1.13（允许一定点蚀）由式11-15，ZX1=ZX2=1.0取SHmin=1.0 由图11

7、-13b，得,计算许用接触应力 因，故取 2） 按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩初取，取，由表11-5得由图11-7得，减速传动，; 由式（5-39）计算中心距a由4.2-10,取中心距a=125mm。 a=125mm估算模数m=(0.0070.02)a=（0.8752.5）mm取标准模数m=2mm。 m=2.5mm 小齿轮齿数： 取20大齿轮齿数： z2=uz1= 取 100取z1=20，z2=80 z1=20，z2=80 实际传动比传动比误差，在允许范围内。 齿轮分度圆直径 圆周速度由表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,载荷平稳,由表11-3,取KA=

8、1.0由图11-2（a），按8级精度和， 得Kv=1.08。齿宽。由图11-3(a)，按b/d1=40/40=1.0,取 K=1.08。由表11-4，得K=1.1载荷系数由图11-4，得，所以由图11-6得，计算齿面接触应力故在安全范围内。（4）校核齿根弯曲疲劳强度按Z1=25，Z2=100,由图11-10得，Y=2.81，Y=2.2由图11-11得，由图11-12得，由图11-16（b），得，由图11-17，得Y=1.0，Y=1.0由图11-18得,Y=Y=1.0。取Y=2.0，S=1.5计算齿根许用弯曲应力 （5） 齿轮主要几何参数 z1=25, z2=100, u=4.02， m=2mm

9、， mm, mm mm,mm mm mm a=125mm mm, b1=b2+(510)=56mm 4. 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 则d=(0.81.0)d=(0.81.0)38=30.438mm 取d=32mm。 d=32mm 2 选择联轴器 根据传动装置的工作条件你选用弹性柱销联轴器（GB5014-85）。计算转矩为 =1.539.8=59.7mm 式中T联轴器所传递的标称扭矩， T=9.55=9.55 工作情况系数，取=1.5。根据=59.7N m,从表2.5-1可查的HL-3号联轴器可以满）。4.1

10、.2选择高速轴的材料材料为45号钢，调质处理根据轴伸直径d0=32mm,依次设计轴段直径d1=(3537)mm (按标准密封圈尺寸取值)d2d1,且以0.5结尾，取d=40mm 则选6208型深沟球轴承，轴承型号为6208 GB/T276-19944.1.3 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.按扭矩初步计算轴伸直径取d0=35mmd1=(3941)mm 取d1=40 (按标准密封圈尺寸取值)d2d1,根据轴承取标准值，取d2=45mm 查表2-13-3，选30209型号的圆锥滚子轴承。轴承型号为30209 GB/T297-1994 4.2轴的强度校核计算小齿轮上

11、的作用力转矩T=31240N.mm圆周力 Ft=304.59N 径向力 Fr=110.86N 轴向力 =0N（） 绘轴的受力简图，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)作弯矩图a. 垂直面弯矩MY图B点 ， =30312.5N.mm b. 水平面弯矩MZ图 =22067N.mm c. 合成弯矩图 =37495N.mm =366016N.mm （） 作转矩T图 =119770N.mm（） 作计算弯矩Mca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=0.6 B点左边 =81056N.mm B点右边 =3

12、73004N.mm D点 =71862N.mm （） 校核轴的强度由以上分析可见，B点当量弯矩值最大，而D点轴径最小，所以该轴危险断面是B点和D点所在剖面。查表13-1得查表13-3得。计算B点轴径 因为有一个键槽。因为=41.4mm45mm ,故安全。D点轴径 因为有一个键槽。因为RB,所以取P=RB=4301.6N 故满足轴承的寿命要求5.2高速轴轴承1）、选定轴承类型及初定型号初选深沟球轴承，型号为6208 GB/T276-942）、计算径向支反力 RB=665.1N RA=665.1N 3）、 校核轴承寿命因为RARB,所以取P=RB=4301.6N 故满足轴承的寿命要求6.键联接的选

13、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=40mm3）验算键的挤压强度键和轴的材料均为45号钢，轮毂材料为铸铁。铸铁的许用应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，键的计算长度 l=L-b=40-14=26mm由下式得该键安全。所以选149 GB1096-79二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，轧毂为铸铁2）确定键的尺寸b=10mm， h=8mm, L=50mm ,=100同上面的方法 因，故安全。所以选108 GB1096-79型键。三联轴器

14、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,=100 因，故安全。所以选108 GB1096-79型键。7.联轴器的选择选轴时以定，同前8.减速器的润滑及密封形式选择1 减速器的润滑采用油润滑，润滑油选用中负荷工业齿轮油GB5903-86。2 油标尺M16,材料Q235A。3密封圈选用内包骨架旋转轴唇形密封圈。9.参考文献 1.设计任务书1.1设计题目 设计胶带传输机的传动装置1.2工作条件 A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

15、(m/s)滚筒直径 D(mm)滚筒长度 L(mm)ZDL-1317001.62804002.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 （2）传动总效率 根据表4.2-9确定各部分的效率:弹性联轴器效率 1=0.99一对滚动轴承效率 2=0.99闭式齿轮的传动效率 3=0.97（8级）开式滚子链传动效率 4=0.93一对滑动轴承的效 5=0.97传动滚筒的效率 6=0.96 （3）所需的电动机的功率 Pr=3.36kw 查表2.9-1可选的

16、Y系列三相异步电动机Y132M1-6型，额定，或选Y112M-4型，额定。满足2.1.3确定电动机转速传动滚筒转速 现以同步转速为Y112M-4型（1500r/min） 及Y132M1-6型（1000r/min）两种方案比较，查得电动机数据方案号电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)电动机质量/kg总传动比1Y112M-44.0150014404313.192Y132M2-64.01000960738.79 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Y132M1-6。由表2.9-2查得其主要性能数据列于下表电动

17、机额定功率/kW4.0电动机满载转速/(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2.0 2.2分配传动比（1） 总传动比 查表2.2-1得 取链传动比=2.1则齿轮传动的传动比为 2.3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 1轴： 即减速器的高速轴 2轴：即减速器的低速轴 3轴：即传动滚筒轴 2.3.2各轴运动及动力参数列表示轴序号功率P(kw)转速n(r/min)转矩T(N.m)传动形式传动比i效率03.3696033.43联轴器10.9913.3396033.13齿轮

18、传动4.1860.9623.20229.34133.25链传动2.10.9233.07109.21268.463.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设计链传动1）确定链轮齿数由传动比取小链轮齿数 =25大链轮齿数 所以取 =53实际传动比 2）确定链条节距由式 查表得，工况系数1.0小链轮齿数系数 取单排链，取=1.0 kW因为r/min查表得选链号No10A，节距p=15.8753)计算链长初选 =40p=4015.875=635mm链长 节取 =120节所以实际中心距a6354)验算链速 V15 m/s 适合5）选择润滑方式按v=1.52m/s,链号10A，查图选用滴油润

19、滑。6）作用在轴上的力有效圆周力 作用在轴上的力7）链轮尺寸及结构分度圆直径 3.2 减速器以内的传动零件设计计算设计齿轮传动2） 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ZG310-570钢，正火处理，齿面硬度162185HBS。 计算应力循环次数查图11-14，ZN1=1.04 ZN2=1.12（允许一定点蚀）由式11-15，ZX1=ZX2=1.0 ，取SHmin=1.0 由图11-13b，得,计算许用接触应力 因，故取 2） 按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩T1=33130Nmm 初取，取，由表11-5得由图11-7得，减速传动，; 由式（5-3

20、9）计算中心距a由4.2-10,取中心距a=125mm。 a=125mm估算模数m=(0.0070.02)a=0.8752.5mm,取标准模数m=2mm。 m=2mm 小齿轮齿数：大齿轮齿数： z2=uz1=取z1=24，z2=101实际传动比传动比误差，在允许范围内。 齿轮分度圆直径 圆周速度由表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,载荷平稳,由表11-3,取KA=1.0由图11-2（a），按8级精度和， 得Kv=1.07。齿宽。由图11-3(a)，按b/d1=50/48=1.04,取 K=1.09。由表11-4，得K=1.1载荷系数由图11-4，得=0.78

21、4，所以由图11-6得，计算齿面接触应力故在安全范围内。（4）校核齿根弯曲疲劳强度按Z1=24，Z2=101,由图11-10得，Y=2.68，Y=2.19由图11-11得，=1.81由图11-12得，1由图11-16（b），得Pa，由图11-17，得Y=1.0，Y=1.0由图11-18得,Y=Y=1.0。取Y=2.0，S=1.5计算齿根许用弯曲应力 （5） 齿轮主要几何参数 z1=24, z2=101, u=4.186， m=2 mm， mm, mm mm,mm mm mm a=125mm mm, b1=b2+(510)=56mm 4. 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

22、器的设计3 初步估定减速器高速轴外伸段轴径 根据所选电机 则d=(0.81.0)d=(0.81.0)38=30.438mm 取d=30mm。 d=30mm 4 选择联轴器 根据传动装置的工作条件选用弹性柱销联轴器（GB5014-85）。计算转矩为 =1.539.8=59.7mm 式中T联轴器所传递的标称扭矩， T=9.55=9.55 工作情况系数，取=1.5。 根据=54.7N m,从表2.5-1可查的HL2号联轴器就可以转矩要求（）。但其轴孔直径（d=2032mm）不能满足电动机及减速器高速轴轴径的要求。因此重选HL3号联轴器（）。4.1.2 低速轴的设计计算1.选择轴的材料选择材料为45号

23、钢，调质处理。2.按转矩初步计算轴伸直径取=35mm 4.2轴的强度校核计算小齿轮上的作用力转矩T=133.25N.m圆周力 Ft=1319.31N 径向力 Fr=480.19 N 轴向力 =0N（） 绘轴的受力简图，求支座反力.垂直面支反力据 ，得： =659.655N =659.655Nb. 水平面支反力得， RBZ=240.095N(2)作弯矩图d. 垂直面弯矩MY图C点 ， MCY=31300N.mm e. 水平面弯矩MZ图C点右 =11400N.mm 左 =11400N.mm f. 合成弯矩图B点右, =33310N.mm B点左, =33310N.mm （） 作转矩T图 =1332

24、50N.mm（） 作当量弯矩Mca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=0.6 C点左边 =86610N.mm C点右边 =86610N.mm D点 =80000N.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。查表13-1得查表13-3得。C点轴径 因为有一个键槽。该值小于原 dc=25.57mm48mm ,故安全。D点轴径 因为有一个键槽。该值小于原设计该点处轴径35mm，故安全。5.滚动轴承的选择及其寿命验算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6209 ：

25、查表得 2）、计算径向支反力 R1=701.99N R2=701.99N 取P=701.99N 3) 校核轴承寿命 故满足轴承的寿命要求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/T276-96）型号6208。6.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=40mm3）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，键的计算长度 l=L-b=40-14=26mm由下式得该键安全。所以选

26、1440GB1096-90(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 ,=100同上面的方法 因，故安全。所以选1050GB1096-90。(三).联轴器与减速器高速轴轴伸的联接 经计算得，该键与小齿轮与减速器低速轴轴伸的联接的键相同。7.联轴器的选择 根据传动装置的工作条件选用弹性柱销联轴器（GB5014-85）计算转矩为 =1.2554.7=59.7mm 式中T联轴器所传递的标称扭矩， T=9.55=9.55N.m 工作情况系数，取=1.5。 根据=54.7N m,从表2.5-1可查的HL2号联轴器就可以转矩要求（）。但其轴孔直径（d=2032mm）不能满足电动机及减速器高速轴轴径的要求。因此重选HL3号联轴器（）。8.减速器的润滑及密封形式选择1 减速器的润滑采用油润滑，润滑油选用中负荷工业齿轮油GB5903-86。2 油标尺M12,材料Q235A。3 密封圈低速轴选用 406512 GB9877.1-88高速轴选用 356012 GB9877.1-889.参考文献