機(jī)械設(shè)計(jì)說明書ZL-2C

1、 機(jī)械課程設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1） 設(shè)計(jì)題目 ：設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置 2） 工作條件：C類工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量151灰塵較少輕微沖擊單件3） 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)滾筒長度 L(mm)ZL-2120000.28450850 二、電動(dòng)機(jī)的選擇二電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 1） 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 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需有相異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，Y系列電動(dòng)機(jī) 效功率：2） 選擇電動(dòng)機(jī)功率滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率為 ： 傳動(dòng)總效率為 ： 傳動(dòng)總效率： 以下是根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率: 傳

2、動(dòng)滾筒效率 卷筒=0.96 彈性聯(lián)軸器效率 聯(lián)1=0.99 剛性聯(lián)軸器效率 聯(lián)2=0.99 電機(jī)轉(zhuǎn)速：深溝球軸承效率 承=0.99 開式齒輪的傳動(dòng)效率 開齒=0.95 所需電機(jī)功率：閉式齒輪的傳動(dòng)效率 閉齒=0.97（8級(jí)） 3).滾動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為 所需的電動(dòng)機(jī)的功率為 查表4.12-1所選的Y型三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-4型，或選Y132M2-6型。方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比1Y132S-45.515001440121.212Y132M2-65.5100096080.81現(xiàn)以Y132S-4型（1500r/min） 及Y132M-6型（1000r/min） 電機(jī)的選

3、擇： 型號(hào)：Y132S4Y132S4型電動(dòng)機(jī)價(jià)格較低，總傳動(dòng)比大。 額定功率：5.5kw故選電動(dòng)機(jī)Y132S4型 ，額定功率5.5kw, 同步轉(zhuǎn)速1500r/min 同步轉(zhuǎn)速1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min。同時(shí)，由表4.12-2 滿載轉(zhuǎn)速：1440r/min查得電動(dòng)機(jī)中心高 H=132mm，外伸軸段 DE=38mm80mm。 電動(dòng)機(jī)中心高：H=132mm 外伸軸段： DE=38mm80mm三 .傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（一）. 分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比： 1 三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng) 各級(jí)傳動(dòng)比的粗略分配 根據(jù)總傳動(dòng)比，以及各種機(jī)械傳動(dòng)推薦的傳動(dòng)比范圍，各級(jí)傳 動(dòng)比分配如下： 總傳動(dòng)

4、比： 由表4.2-9 設(shè)i開5.5則減速器的傳動(dòng)比： i=95.96 減速器的傳動(dòng)比：減速箱內(nèi)高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比為 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比：減速箱內(nèi)低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比為 （二） 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比：1 0軸：即電動(dòng)機(jī)的主動(dòng)軸 i2= 3.6 2、各軸功率、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩2 軸： 即減速器的高速軸 見表 3. 軸：即減速器的中軸 4. 軸：即減速器的低速軸 5. 軸： 即傳動(dòng)軸 6. 軸： 即滾筒軸 軸序號(hào)功率P(kw)轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩(N.m)傳動(dòng)形式傳動(dòng)比效率04.20144035.18聯(lián)軸器1.00.984.116144034.48閉式齒輪4.850.963.9523

5、5.05160.49閉式齒輪3.60.963.7965.29554.35聯(lián)軸器1.00.983.7165.29542.66開式齒輪5.50.943.4911.882805.51設(shè)計(jì)開式齒輪 1）齒輪材料的選擇 小齒輪選QT600-3 正火處理，齒面硬度190-270HBS， 大齒輪選QT500-7正火處理，齒面硬度180-230HBS。 大齒輪選用2). 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù) QT500-7正火處理 初選小輪的齒數(shù)為 ，那么， 齒面硬度初選, 180-230HBS。 由圖5-18b，得 小齒輪選用由圖5-19，得 QT600-3 正火處理由圖 5-15，得 齒面硬度由圖 5-14，得 初

6、取 190-270HBS由式5-32，得YX=1.0。取YST=2.0，SFmin=1.4由式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力顯然， ,所以用進(jìn)行計(jì)算。開式齒輪考慮到磨損的影響取取KYE=1.0，幾何參數(shù)： （5）齒輪主要幾何參數(shù) d5=100mm z5=20,z6=120,i=6,m=5mm, d6=600mmd5=100mm,d6=600mm,da5=110mm,da6=610mm, da5=110mm df1587.5mm,df6= 587.5mm da6=610mma=350mm,b6=b=70mm,b5=b6+(510)=76mm a=350mm b6=b=70mm b5=76mm 四傳動(dòng)零

7、件的設(shè)計(jì)計(jì)算 四傳動(dòng)零件的設(shè) （一）減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)計(jì)算 1）材料的選擇根據(jù)工作條件及其載荷性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?1、高速級(jí)齒輪減速器的高速級(jí)的小齒輪選擇45號(hào)鍛鋼,齒面硬度為 小齒輪選擇45號(hào)調(diào)質(zhì)處理, 217-255HBS;大齒輪選擇45鍛鋼,齒面硬度 鋼,齒面硬度為162-217HBS，正火處理。 217-255HBS，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 調(diào)質(zhì)處理 大齒輪選擇45 齒面硬度為查圖5-17，ZN1=1.0 ZN2=1.05 （允許有一定點(diǎn)蝕） 162-217HBS，由式（5-29），ZX1=ZX2=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.0 ZLVR=0.92 正火處理按

8、齒面硬度217HBS和162HBS，由圖5-16b，得, 由式（528）計(jì)算許用接觸應(yīng)力 因，故取 2） 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 （斜齒輪） 小輪轉(zhuǎn)矩T1=34480Nmm 初取，由表5-5得 減速傳動(dòng)，取。分度圓螺旋角 端面壓力角基圓螺旋角由式（5-39）計(jì)算中心距a由4.2-10,取中心距a=125mm。估算模數(shù)mn=(0.0070.02)a=0.875-2.5mm,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=2mm。小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)： z2=uz1=取z1=21，z2=101實(shí)際傳動(dòng)比傳動(dòng)比誤差，在允許范圍內(nèi)。修正螺旋角=arccosmn(z2+z1)/2a=12.58=123441與初選相近,可不必修正齒

9、輪分度圓直徑 圓周速度由表5-6,取齒輪精度為8級(jí).(3) 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=1.10由圖5-4b，按8級(jí)精度和得Kv=1.05。齒寬由圖5-7a，按b/d1=50/43.105=1.16,得K=1.11。由表5-4，得K=1.2載荷系數(shù)計(jì)算重合度齒頂圓直徑 實(shí)際端面壓力角202724齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 重合度： Z=0.988實(shí)際基圓螺旋角=11488由式（543）計(jì)算， 由式5-39,計(jì)算齒面接觸應(yīng)力故安全。（4） 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 高速級(jí)齒輪主要幾何參數(shù)： 按Z1=21，Z2=101, z1=21 z2=101 由圖5-14得YF

10、a1=2.75，YFa2=2.22 由圖5-15得YSa1=1.58，YSa2=1.81。 mn=2 mm 由圖5-18b，得， d1=43.105mm由圖-19，得YN1=1.0，YN2=1.0 d2=207.313mm 由式5-32，mn=2mm5mm,故YX1=YX2=1.0。 a=125 mm取YST=2.0，SFmin=1.4 b2=b=50mm 由式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 b1=56mm da1=47.105mm, da2=211.313mm因?yàn)?，所以?285.71； df1=38.105mm, df2=202.313mm （5） 齒輪主要幾何參數(shù) z1=21, z2=101,

11、 u=4.81, mn=2 mm, d1=43.105mm, d2=207.313mm da1=47.105mm, da2=211.313mm df1=38.105mm, df2=202.313 mm a=125 mm, b2=b=50 mm, b1=b2+(510)=56mm（二）減速器低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）材料的選擇根據(jù)工作條件及其載荷性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?1、低速級(jí)齒輪減速器的高速級(jí)的小齒輪選擇45鍛鋼 齒面硬度為217-255HBS， 材料的選擇：調(diào)質(zhì)處理;大齒輪選擇45鍛鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度162-217HBS。 小齒輪選擇45鍛鋼調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度為217-255HBS 計(jì)

12、算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 大齒輪選擇 45鍛鋼查圖5-17，ZN3=1.05 ZN4=1.13 （允許一定的點(diǎn)蝕） 齒面硬度為 由式（5-29），ZX3=ZX4=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.0 ZLVR=0.92 由齒面硬度217HBS，162HBS，由圖5-16b，得, 162-217HBS 由式（528）計(jì)算許用接觸應(yīng)力 調(diào)質(zhì)處理 因，故取 2） 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 螺旋角=13 端面壓力角基圓螺旋角小輪轉(zhuǎn)矩T3=160490Nmm 初取，由表5-5得減速傳動(dòng)u=I=3.6;取由式（5-39）計(jì)算中心距a由4.2-10,取中心距a=160mm。估算模數(shù)mn=(0.0070.02

13、)a=1.12-3.2mm,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=2.5mm。 小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)： z4=uz3=取z1=27，z2=98實(shí)際傳動(dòng)比傳動(dòng)比誤差，在允許范圍內(nèi)。修正螺旋角=arccosmn(z3+z4)/2a=arccos2.5X(27+98)/2X160=12.429=122545與初選相近,可不必修正 齒輪分度圓直徑 圓周速度由表5-6,取齒輪精度為8級(jí).(3) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動(dòng),電機(jī)輕微沖擊。由表5-3,取KA=1.10由圖5-4b，按8級(jí)精度和得Kv=1.02。齒寬 由圖5-7a，按b/d3=64/69.120=0.926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=

14、1.075。由表5-4，得K=1.2載荷系數(shù)計(jì)算重合度齒頂圓直徑 實(shí)際端面壓力角=202626齒輪基圓直徑 齒頂壓力角=29537 =231535重合度：實(shí)際基圓螺旋角由式5-17,計(jì)算齒面接觸應(yīng)力故安全。（4） 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按Z3=27，Z4=98，由圖5-14得YFa3=2.63，YFa4=2.25由圖5-15得YSa3=1.63，YSa4=1.81。 由圖5-18b，得， 由圖-19，得YN3=1.0，YN4=1.0 由式5-32，mn=2.5mmTC =69.1 Nm, 許用轉(zhuǎn)速n=3300r/minn=1440r/min，軸孔直徑若減速器高速軸外伸段直徑為d=32mm，可選聯(lián)

15、軸器軸孔 所以TL6能滿足要求,聯(lián)接電機(jī)的軸伸長E=60mm，聯(lián)接減速器高速軸外伸段的軸伸長L=60mm。因?yàn)槭切∨a(chǎn)，故軸外伸段采用圓柱形。二） 中間軸的設(shè)計(jì) 2）中間軸的設(shè)計(jì)軸的材料為選擇45鍛鋼, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率3.95KW，轉(zhuǎn)速=235.05m。 =45 由表-，查得A0=110 取=45三）低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3）低速軸的設(shè)計(jì)軸的材料為45鋼，傳遞功率3.79，轉(zhuǎn)速65.29 50。由表-，查得A0=115 計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=1.5554.35=831.5N.m查TL9型聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩1000NmTC =831.5 Nm, 許用轉(zhuǎn)速n=2100r/minn=71.31r/mi

16、n，軸孔直徑若減速器低速軸外伸段直徑為d=50mm所以TL9能滿足要求,減速器低速軸外伸段的軸伸長L=84mm。因?yàn)槭切∨a(chǎn)，故軸外伸段采用圓柱形。六.軸的強(qiáng)度校核 六、軸的強(qiáng)度較核 T1=554350N.m作用在齒輪上的圓周力 圓周力:徑向力 Ft=4419.244N (1)繪軸的受力簡圖，求支座反力 （見下頁） 徑向力:mm .垂直面支反力 Fr=1608.473N 所以： ,b. 水平面支反力，(2)作彎矩圖a. 垂直面彎矩MY圖C點(diǎn)左 ， C點(diǎn)右： b. 受力簡圖見下頁圖 c. 水平面彎矩MZ圖d. C點(diǎn)左邊:e. 合成彎矩圖C點(diǎn)左邊：C點(diǎn)右邊：（） 作轉(zhuǎn)矩T圖 T=（） 作計(jì)算彎矩

17、Mca圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.6C點(diǎn)左邊 C點(diǎn)右邊 D點(diǎn) （） 校核軸的強(qiáng)度由以上分析可見,2剖面直徑最小,而計(jì)算彎矩較大,8剖面所受的計(jì)算彎矩最大,而軸徑卻不是最大,即2和8剖面都比較危險(xiǎn).2剖面的計(jì)算應(yīng)力為ca=Mca3/W=56.1Mpa8剖面的計(jì)算應(yīng)力為ca=Mca2/W=23.7Mpa按表8-3查得-1=59MpacaS=1.51.8， 滿足強(qiáng)度要求2剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-2： 所以， 。故應(yīng)按照鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)來驗(yàn)算剖面1，1剖面產(chǎn)生的 45鋼的機(jī)械性能查表8-1，得，絕對(duì)尺寸影響系數(shù)由附表1-4，得， 表面質(zhì)量系數(shù)

18、由附表1-5，得,查表1-5，得，1-1剖面安全系數(shù)取，所以1-1剖面安全。(b) 校核6,7剖面的疲勞強(qiáng)度 6-6剖面的校核：6剖面因配合(H7/k6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1， S=5.8S=1.51.8 查得， 滿足強(qiáng)度要求。 6剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-2： 所以， 。6-6剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1，查得，。故應(yīng)校核6剖面。6-6剖面承受 6剖面產(chǎn)生正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 -6剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為由附表1-4，查得， 其它剖面與上述剖面表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5， 相比，危險(xiǎn)性小，不 得, , 予考慮。 表面質(zhì)量系數(shù)同上，8

19、-8剖面的安全系數(shù)按配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算， ,所以6-6剖面安全。其它剖面與上述剖面相比，危險(xiǎn)性小，不予校核。七.滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算低速軸軸承選擇一對(duì)圓錐滾子軸承30211。查表4.6-1，角接觸軸承的C=86500N，。 由表9-8可知,S=eR,因?yàn)閑與A/C0有關(guān),現(xiàn)軸承所承受軸向力A尚為 未知數(shù),因此需用試算,逼近法來確定e,S,以及A.試算過程如下:初取 e=0.4則1220N A（） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由A1/R1=2413.2/1220=1.98e=0.68查表910 X1=0.44，Y1=0.87由A2/R2=1393.2/3483=0.4查表910 X2=1.0，Y

20、2=0查表911，取fd=1.1根據(jù)合成彎矩圖取fm1=fm2=1.0P1=fdfm1(X1R1+Y1A1)=1.1P2=fdfm2(X2R2+Y2A2)=1.11.03483=3831.3N7)校核軸承壽命 故圓錐滾子軸承30211適用八聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 八、聯(lián)接的選擇 (一) 高速軸上鍵的選擇 1、高速軸上鍵選擇 選擇鍵108GB1096-79 鍵長50 選擇鍵10x8 （二）中間軸上鍵的選擇 GB1096-79與高速級(jí)齒輪聯(lián)接軸段處 選擇鍵149GB1096-79鍵長45 2、中間軸上選擇(三).低速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算 選擇鍵（1）聯(lián)軸器處 選擇鍵108 GB1096-79，其參數(shù)為 149GB1096-79 b=10, h