機械設計課程設計ZL14-A.doc

目目 錄錄 1 設計任務書設計任務書 3 2 電動機的選擇計算電動機的選擇計算 3 3 傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算 4 4 傳動零件的設計計算傳動零件的設計計算 9 5 軸的設計計算軸的設計計算 19 6 低速軸的強度校核低速軸的強度校核 21 7 滾動軸承的選擇及其壽命驗算滾動軸承的選擇及其壽命驗算 26 8 鍵聯(lián)接的選擇和驗算鍵聯(lián)接的選擇和驗算 28 9 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 29 10 減速器的潤滑及密封形式選擇減速器的潤滑及密封形式選擇 30 11 參考文獻參考文獻 30 1 設計任務書設計任務書 1 11 1 設計題目設計題目 設計膠帶輸送機的傳動裝置 1 21 2 工作條件 工作條件 工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質生產批量 82 清潔載荷平穩(wěn)小批 1 31 3 技術數(shù)據 技術數(shù)據 題號滾筒圓周 力 F N 帶速 v m s 滾筒直徑 D mm 滾筒長度 L mm ZL 14180000 24400900 2 電動機的選擇計算電動機的選擇計算 2 12 1 選擇電動機系列選擇電動機系列 根據工作要求及工作條件應選用三相異步電動機 封閉式 結構 電壓 380 伏 Y 系列 2 22 2 滾筒轉動所需要的有效功率滾筒轉動所需要的有效功率 kW Fv P W 32 4 1000 24 018000 1000 傳動裝置總效率 卷筒軸承開齒輪閉齒輪聯(lián) 522 根據表 4 2 9 確定各部分的效率 聯(lián)軸器的效率 99 0 聯(lián) 閉式齒輪的嚙合效率 級精度 閉齒輪 897 0 開式齒輪的嚙合效率 95 0 開齒輪 滾動軸承的效率 99 0 軸承 卷筒的效率 96 0 卷筒 則傳動裝置的總效率 卷筒軸承開齒輪閉齒輪剛聯(lián)彈聯(lián) 52 2 296 0 99 0 95 0 97 0 99 0 993 0 52 80 0 80 0 2 32 3 確定電動機的轉速確定電動機的轉速 滾筒軸轉速 min 5 11 4 0 24 0 6060 r D v nW 所需的電動機的功率 kw p p w 39 5 82 0 32 4 查表 4 12 1 可選 Y 系列三相異步電動機 Y132M2 6 型 額定功率 5 5kW 同步轉速 1000r min 滿載轉速 960 r min 同時 查表 4 12 2 得電動機中心高 H 132mm 外伸 軸段 D E 38mm 80mm 3 傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算 3 13 1 分配傳動比分配傳動比 3 1 13 1 1 總傳動比總傳動比 48 83 5 11 960 0 W n n i 3 1 23 1 2 各級傳動比的粗略分配各級傳動比的粗略分配 查表 4 2 9 取 6 開 i 減速器的傳動比 91 13 6 48 83 開 減 i i i 減速器箱內高速級齒輪傳動比 33 4 91 1335 1 35 1 1 減 ii33 4 1 i 減速器箱內低速級齒輪傳動比 21 3 33 4 91 13 1 2 i i i 減 21 3 2 i 3 23 2 各軸功率 轉速和轉矩的計算各軸功率 轉速和轉矩的計算 3 2 13 2 1 0 0 軸 電動機軸 軸 電動機軸 39 5 0 r pp39 5 0 p min 960 0 rn min 960 0 rn mN n p T 62 53 960 1039 5 55 9 55 9 3 0 0 0 mNT 62 53 0 3 2 23 2 2 軸 減速器高速軸 軸 減速器高速軸 336 5 99 0 39 5 1 010 ppkmp336 5 1 min 960 01 0 1 r i n n min 960 1 rn mN n p T 08 53 960 10336 5 55 9 1 55 9 3 1 1 mNT 08 53 1 3 2 33 2 3 軸 減速器中間軸 軸 減速器中間軸 12 5 97 0 99 0 336 5 12 閉齒輪軸承 ppkmp12 5 2 min 7 221 33 4 960 12 1 2 r i n n mN n p T 9 230 7 221 1012 5 55 9 2 55 9 3 2 2 mNT 9 230 2 3 2 43 2 4 軸 減速器低速軸 軸 減速器低速軸 kmpp02 5 99 0 99 0 12 5 23 閉齒輪軸承 kmp02 5 3 min 1 69 21 3 7 221 23 2 3 r i n n min 1 69 3 rn mN n p T 4 692 1 69 1001 5 55 9 3 55 9 3 3 3 mNT 4 692 2 3 2 53 2 5 軸 傳動軸 軸 傳動軸 kmpp92 4 99 0 99 0 02 5 34 聯(lián)軸軸承 kmp92 4 4 min 1 69 1 1 69 34 3 4 r i n n min 1 69 4 rn mN n p T 97 679 1 69 1092 4 55 9 4 55 9 3 4 4 mNT 97 679 4 3 2 63 2 6 軸 卷筒軸 軸 卷筒軸 kmpp63 4 95 0 99 0 92 4 45 開齒軸承 kmp63 4 5 min 5 11 6 1 69 4 5 r i n n 開 min 5 11 5 rn mN n p T 9 3844 5 11 1063 4 55 9 5 55 9 3 5 5 mNT 9 3844 5 各軸運動及動力參數(shù)見下表 表 1 各軸運動及動力參數(shù)表 軸序號功 率 P kW 轉 速 n r min 轉 矩 T mN 傳動形式傳動比效率 05 3996053 62 彈性聯(lián)軸器 10 99 5 33696053 08 閉式齒輪 4 260 96 5 12221 7230 9 閉式齒輪 3 160 96 5 0269 1692 4 剛性聯(lián)軸器 1 00 98 4 9269 1679 97 4 6311 53844 9 開式齒輪 6 00 941 3 33 3 開式齒輪的設計開式齒輪的設計 3 3 13 3 1 選擇材料選擇材料 小齒輪 QT500 3 調質處理 齒面硬度 230 270HBS 大齒輪 QT500 7 正火處理 齒面硬度 180 200HBS 3 3 23 3 2 根據齒根彎曲疲勞強度確定模數(shù)根據齒根彎曲疲勞強度確定模數(shù) 初取小齒輪齒數(shù) 20 5 Z 則大齒輪齒數(shù)120620 56 開 iZZ 查圖 5 18 得 aF MP210 5lim aF MP190 6lim 取4 1 min F S 計算應力循環(huán)次數(shù) 8 45 1099 1 2830010 0 1 1 696060 h jLnN 7 8 5 6 10317 3 6 1099 1 開 i N N 查圖 5 19 得 0 1 65 NN YY 又 取 0 1 65 XX YY0 2 ST Y 1 4 minF S 由得 XN F STF F YY S Y min lim 2 5 3000 10 1 4 1 0 2210 mmN F aF MP 4 2710 10 1 4 1 0 2190 6 查圖 5 14 得 20 2 8 2 65 FaFa YY 查圖 5 15 得 81 1 55 1 65 SaSa YY 則 0206667 0 7 0300 55 1 8 2 5 55 F SaFa YY 02095789 0 7 0271 81 1 20 2 6 66 F SaFa YY 取 02095789 0 max 6 66 5 55 F SaFa F SaFa F SaFa YYYYYY 取2 0 1 1 attY K 則 76 4 20 16 2 0 0205789 06550001 14 1 4 3 2 3 2 5 4 F SaFa a YY Y Zu KT m 所以取 m 5mm 3 3 33 3 3 齒輪齒輪 5 5 6 6 的主要參數(shù)的主要參數(shù) Z 20 Z 120 i 6 m 5mm 56 mmmZd100205 55 mmmZd6001205 66 mmmhdd aa 11050 121002 55 mmmhdd aa 61050 126002 66 mmmchddf 5 87525 0 0 12100 2 55 mmmchddf 5 587525 0 0 12600 2 66 mm dd a350 2 600100 2 65 mmab a 703502 0 6 取mmbb768706 65 97 9320cos 55 ddb 82 56320cos 66 ddb 則小齒輪轉速為362 0 1060 1 6910014 3 1060 33 45 nd v 由圖 5 4a 得0724 0 100 20362 0 100 5 vz 由表 5 3 取0 1 v k0 1 A k 由圖 5 7a 按 b d5 70 100 0 7 考慮齒輪懸臂布置 2 1 k 由圖 5 4 得 2 1 k 計算載荷系數(shù) 44 1 2 120 1 0 10 1 k kkkk vA 32 31 110 969 93 arccosarccos 5 5 5 a b d d 44 22 610 816 563 arccosarccos 6 6 6 a b d d 714 1 2044 22 120 2032 31 20 2 1 2 1 6655 tgtgtgtg tgtgztgtgz aa 688 0 714 1 75 0 25 0 75 0 25 0 Y 99 0 688 0 44 1 kY 與相近 無須修正 0 1 ttY k 4 傳動零件的設計計算傳動零件的設計計算 4 14 1 減速器高速級齒輪的設計計算減速器高速級齒輪的設計計算 4 1 14 1 1 材料選擇材料選擇 小齒輪 45 鍛鋼 調質處理 齒面硬度 217 255HBS 表 5 1 大齒輪 45 鍛鋼 正火處理 齒面硬度 162 217HBS 表 5 1 計算應力循環(huán)次數(shù) 9 11 1021184 2 283008 19606060 h jLnN 8 9 1 1 2 1011 5 33 4 1021184 2 i N N 查圖 5 17 允許一定點蝕 05 1 0 1 21 NN ZZ 由式 5 29 0 1 21 XX ZZ 取92 0 0 1 0 1 lim LVRWH ZZS 由圖 5 16b 得 aH MP690 1lim aH MP550 2lim 由 5 28 式計算許用接觸應力 a LVRWXN H H H MP ZZZZ S 8 63492 0 0 10 10 1 0 1 690 11 min 1lim 1 aLVRWXN H H H MPZZZZ S 3 53192 0 0 10 105 1 0 1 550 22 min 2lim 2 因 故取 12HH aHH MP3 531 2 4 1 24 1 2 按齒面接觸強度確定中心距按齒面接觸強度確定中心距 小輪轉矩mmNT 53080 1 初定螺旋角 0 初取 由表 5 5 得0 1 2 tt ZK 2 8 189mmNZE 減速傳動 取26 4 iu4 0 a 端面壓力角 20 20 tgarctgtgarctg nt 基圓螺旋角 0 b 5 2 20sin 20cos co2 sincos cos2 0s tt b H Z 由式 5 39 計算中心距 a mm ZZZZ u KT ua H EH a t 26 128 0 550 8 1895 2 26 4 4 02 530800 1 126 4 2 1 3 2 3 2 1 取中心距 a 140mm 估算模數(shù) mn 0 007 0 02 a 0 98 2 8mm 取標準模數(shù) mn 2mm mn 2mm 小齒輪齒數(shù) 6 26 126 4 2 1402 1 cos2 1 um a z n 大齒輪齒數(shù) z2 uz1 316 113 6 2626 4 取 z1 27 z2 114 實際傳動比22 4 27 114 1 2 z z i實 傳動比誤差 在允許范圍內 5 9 0 100 26 4 22 4 26 4 100 理 實理 i ii i 齒輪分度圓直徑 mmzmd n 5422cos 11 mmzmd n 2281142cos 22 圓周速度sm nd v 712 2 1060 96054 1060 33 11 由表 5 6 取齒輪精度為 8 級 4 1 34 1 3 驗算齒面接觸疲勞強度驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅動 載荷平穩(wěn) 由表 5 3 取 KA 1 0 由圖 5 4b 按 8 級精度和 sm vz 732 0 100 27712 2 100 1 取 Kv 1 04 齒寬 mmab a 561404 0 由圖 5 7a 按 b d1 56 54 1 03 考慮軸的剛度較大和 齒輪相對軸承為非對稱布置 得 08 1 K 查表 5 4 得07 1 K 載荷系數(shù)313 1 18 1 07 104 10 1 K KKKK vA 計算重合度 齒頂圓直徑 mmmhdd naa 5820 12542 11 mmmhdd naa 23220 122282 22 端面壓力角 20 t 齒輪基圓直徑 mmdd tb 743 50 20cos54cos 11 mmdd tb 21420cos228cos 22 端面齒頂壓力角 97 28 58 743 50 arccosarccos 1 1 1 a b at d d 72 22 232 214 arccosarccos 2 2 2 a b at d d 812 1 2072 22 114 2097 28 27 2 1 2 1 2211 tgtgtgtg tgtgztgtgz tattat 由式 5 43 得 742 0 812 1 11 Z 由式 5 39 計算齒面接觸應力 22 2 2 1 1 3 531 44 361 26 4 126 4 5456 53080313 1 2 742 08 1895 2 12 mmNmmN u u bd KT ZZZZ H EHH 故安全 4 1 44 1 4 驗算齒根彎曲疲勞強度驗算齒根彎曲疲勞強度 按 Z1 22 Z2 100 由圖 5 18b 得 2 1lim 290mmN F 2 2lim 202mmN F 由圖 5 19 得 Y 1 0 Y 1 0 1N2N 由式 5 32 m 2mm 5mm 故 Y Y 1 0 n1X2X 取 Y 2 0 S 1 4 STminF 由式 5 31 計算許用彎曲應力 2 11 min 1lim 1 4140 10 1 4 1 2290 mmNYY S Y XN F STF F 2 22 min 2lim 2 2890 10 1 4 1 2202 mmNYY S Y XN F STF F 56 1075781 12cos 100cos 66 235781 12cos 22cos 33 22 33 11 ZZ ZZ V V 由圖 5 14 得 Y 2 70 Y 2 20 1Fa2Fa Y 1 58 Y 1 82 1Sa2Sa 由式 5 47 計算 Y 因 取0 1734 1 0 1 895 0 120 5781 12 11 120 1 Y 由式 5 48 得 675 0 691 1 8083 11cos75 0 25 0 cos75 0 25 0 22 b Y 由式 5 44 得 故安全 2 1 2 11 1 1 1 414 2 87 895 0675 0 58 1 70 2 2082 4550 44670708 122 mmNmmN YYYY mbd KT F saFa n F 也安全 22 11 22 12 289 9 80 58 1 70 2 82 1 20 2 2 87 mmNmmN YY YY SaF SaFa FF 4 1 54 1 5 齒輪主要幾何參數(shù)齒輪主要幾何參數(shù) z1 27 z2 114 u 4 26 mn 2 mm d1 m z1 54mm d2 228mm da1 58mm da2 232mm df1 49mm df2 223mm a 140mm mm b1 b2 5 10 76mm 70 2 bb 4 24 2 減速器低速級齒輪的設計計算減速器低速級齒輪的設計計算 4 2 14 2 1 材料的選擇 材料的選擇 小齒輪 40cr 鍛鋼 調質處理 齒面硬度 250 280HBS 大齒輪 45 鍛鋼 正火處理 齒面硬度 170 210HBS 計算應力循環(huán)次數(shù) 8 23 1011 5 283008 1 7 2216060 h jLnN 8 8 23 3 4 1062 1 16 3 1011 5 i N N 查圖 5 17 Z 1 05 Z 1 14 允許一定點蝕 3N4N 由式 5 29 Z 3X Z 4X 1 0 取 S minH 1 0 Z 1 0 w Z 0 92 LVR 按齒面硬度 250HBS 170HBS 計算 由圖 5 16b 得 2 3lim 690mmN H 2 4lim 530mmN H 由式 5 28 計算許用接觸應力 2 33 min 3lim 3 5 66692 0 0 105 1 0 1 690 mmNZZZ S LVRXN H H H 2 44 min 4lim 4 9 555 92 00 10 114 1 0 1 530 mmN ZZZZ S LVRWXN H H H 因 故取 34HH 2 4 9 555mmN HH 4 2 24 2 2 按齒面接觸強度確定中心距按齒面接觸強度確定中心距 小輪轉矩 T 230942N mm 3 2 2 55 9 n p 初取 由表 5 5 得0 1 2 ttZ K 2 8 189mmNZE 減速傳動 16 3 23 iu 取 4 0 a 由式 5 41 計算 ZH 5 2 20sin 20cos 2 sincos 2 tt H Z 由式 5 39 計算中心距 a mm ZZZ u KT ua H EH a t 6 168 9 555 8 1895 2 16 34 02 2309420 1 116 3 2 1 3 2 3 2 3 取中心距 a 170 mm 估算模數(shù) mn 0 007 0 02 a 1 19 3 4mm 取標準模數(shù) mn 3mm 小齒輪齒數(shù) 24 27 116 3 3 1702 1 2 3 um a z n 大齒輪齒數(shù) 1 8624 2716 3 34 uzz 取 Z 28 Z 87 34 實際傳動比 11 3 28 87 3 4 z z i實 傳動比誤差 5 6 1 100 16 3 11 3 16 3 100 理 實理 i ii i 在允許范圍內 齒輪分度圓直徑 mmzmd n 84283 33 mmzmd n 261873 44 圓周速度sm nd v 97 0 1060 7 22184 1060 33 33 由表 5 6 取齒輪精度為 8 級 4 2 34 2 3 驗算齒面接觸疲勞強度驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅動 載荷平穩(wěn) 由表 5 3 取 K 1 01 A 由圖 5 4b 按 8 級精度和 smvz 2716 0 100 2897 0 100 3 得 K 1 02 v 齒寬 mmab a 681704 0 由圖 5 7a 按 b d1 68 84 0 810 考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置 得 K 1 07 由表 5 4 得 K 1 1 載荷系數(shù)20 1 1 107 1 02 1 0 1 K KKKK vA 計算重合度 齒頂圓直徑 mmmhdd naa 9030 12842 33 mmmhdd naa 26730 122612 44 齒輪基圓直徑 mmdd tb 93 7820cos84cos 33 mmdd tb 25 24520cos261cos 44 端面齒頂壓力角 7174 29 90 93 78 arccosarccos 3 3 3 a b at d d 2865 23 267 25 245 arccosarccos 4 4 4 a b at d d 842 1 202865 23 87 207174 29 28 2 1 2 1 4433 tgtgtgtg tgtgztgtgz tattat 由式 5 43 計算8481 0 3 4 Z 由式 5 42 計算987 0 8386 12coscos Z 由式 5 41 計算 H Z 443 2 4707 20sin4707 20cos 0523 12cos2 si