機(jī)械設(shè)計(jì)ZDD7講解

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書材料與冶金學(xué)院 冶金 055 班 制作者：吳開基 學(xué) 號(hào)： 20051729 指導(dǎo)教師：修世超2007年 7 月 12日、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:工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量102多灰塵稍有波動(dòng)小批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(zhǎng)度L(mm)ZDD-7 :12002.0400500、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)選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，丫系列電動(dòng)機(jī)2) 、滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率FV1200匯 2.0 一Pw2.4kw100

2、0 1000n i =0.95n 2 =0.99根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率：V帶傳動(dòng)效率一對(duì)滾動(dòng)軸承效率7閉式齒輪的傳動(dòng)效率n 3 =0.97彈性聯(lián)軸器效率n 4 =0.99滑動(dòng)軸承傳動(dòng)效率n 5 = 0.97傳動(dòng)滾筒效率n 6=0.96則總的傳動(dòng)總效率n = n i x n 2n 2 x n 3X n 4Xn 5X n 6=0.95X 0.99 X 0.99 X 0.97 X 0.99 X 0.97 X=0.83260.963).電機(jī)的轉(zhuǎn)速nw60v二 D60 2.0 二 95.5r/min:0.4所需的電動(dòng)機(jī)的功率Pr 二叢242.8&W0.8326現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為 丫132S-4型(

3、1500r/min ) 及Y132M2-6 型(1000r/min )兩種方案比較，由2表4.12-1查得電動(dòng)機(jī) 數(shù)據(jù)，萬(wàn)案 號(hào)電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功 率(kW)同步轉(zhuǎn) 速(r/mi n)滿載轉(zhuǎn) 速(r/mi n)總傳 動(dòng)比1Y132S-43.01500143014.972Y132S-63.0100096010.05比較兩種方案，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2選電動(dòng)機(jī)丫132S-6型，額定功率3.0kw,同步轉(zhuǎn)速 1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速 960r/min。同時(shí)，由表4.12-2查得電動(dòng)機(jī)中心高H=132mm外伸軸段 D x E=38mm 80mm三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算總傳動(dòng)比

4、i=n a/nw=10.05;由表2.2-1得，V帶傳動(dòng)的i -2= 2.5，則齒輪傳動(dòng)的 傳動(dòng)比為：i23=i/i 12=10.05/2.5=4.02此分配的傳動(dòng)比只是初步的，實(shí)際的要在傳動(dòng)零件的參數(shù)和尺寸確定后才能確定。并且允許有(3-5%)的誤差。(二) 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算1.1軸：(電動(dòng)機(jī)軸)p1=p=2.88kwn1=960r/mi nT1 =9.55*p 1/ n 1=9.55*2.88*1000/960=28.65Nm2軸：(減速器高速軸)P2=pn* n 12= 2.88*0.95=2.736kwN2=ni 12=960/2.5=384r/minT2=9.55*p 2/

5、n 2=9.55*2.736*1000/384=68.04Nm3 軸：(減速器低速軸)P3=p2* n 23=2.736*0.99*0.97=2.627kwN3=n2/i 23=384/4.02=95.5r/minT 3=9.55*2.6278*1000/95.5=262.7Nm4. 軸：(即傳動(dòng)滾筒軸)N4=rb/i 34=95.5/1=95.5r/minP4=p3* n 34=2.627*0.99*0.99=2.57kwT4=9.55*2.57*1000/95.5=257.47Nm各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸序號(hào)功率P(kw)轉(zhuǎn)速n(r/mi n)轉(zhuǎn)矩(N.m)傳動(dòng)形式傳動(dòng)比效率n12.88960

6、28.65彈性聯(lián)軸器鼻口1.00.9922.73638468.04齒輪傳動(dòng)4.020.9732.62795.5262.7帶傳動(dòng)2.50.9542.5795.5257.47四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 選擇V帶的型號(hào) 因?yàn)樾≥喌霓D(zhuǎn)速是960r/min，班制是2年，載荷變動(dòng)小,取 Ka=1.2;Pc=Ka.P =1.2*2.88=3.456kw查表10-3和課本圖10-7，可得選用A型號(hào)帶，dd1min=75mm由表10-5，取標(biāo)準(zhǔn)直徑 即dd1=100mm2. 驗(yàn)算帶速V=3.14* d d1 *n 1 /60*1000=5.024; 滿足 5m/s = V120符合要求；6. 計(jì)算帶的根數(shù)；Z

7、= Pc /(P0 +AP0)*Ka*Kl查表可得，P0 =1.0kw, AP0 =0.13kw查表 10.6 可得，Ka =0.926,查表 10.7，KI = 0.93代入得，z =3.456/(0.13+1.0)*0.926*0.93 =3.55;取4根；7. 計(jì)算作用在軸上的載荷 Qr和初拉力F0Qr =2 F0 *z *cosr= 2* 148.68 *4*cosr =1160.6N且F0為單根帶的初拉力，2F0 = 500* Pc/v*z *(2.5/Ka -1 ) +qv =148.68N(查表可得，q =0.10kg/m )驗(yàn)算帶的實(shí)際傳動(dòng)比，i 實(shí)=dd2/dd2 =250/

8、100 =2.5.減速器內(nèi)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算；小齒輪 40Cr 鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度 250-280HBS大齒輪 zg310-570 鋼 正火處理 齒面硬度 162-185HBS 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)2 =60n2jLh =60 384 1 (10 300 8 2) =1.11 10924N21.11 1094.02= 2.75 10查圖 5-17，ZN1=1.0 Z n2=1.08 (允許一定點(diǎn)蝕) 由式 5-29， Zx1=Zx2=1.0 ，取 Smir=1.0 Z V=1.0 Z LVF=1.0由圖5-16b，得由5-28式計(jì)算許用接觸應(yīng)力tH1ZniZxi =71Q7N/mmfSH mint

9、 H2嚴(yán) ZN2 ZX2 =4752N/mm2SH min因 I-H2 L 1h，故取 Lh卜H2 475.2N/mm22）按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩Ti=68044N mm初取 KtZ；=1.1，由表 5-5 得 Ze = 1889葦 N / mm2減速傳動(dòng)，u=i =4.02；取 =0.4由圖11-7可得，Zh =2.5 ；由式（5-39）計(jì)算中心距aKT1ZhZeZgu1顯】 H ya _(u 1)31 1.11*80442.5 x 188.9 Y2漢0.4 漢4.02 448.8)= (4.02 1)3=148.3mm由4.2-10,取中心距a=149mm估算模數(shù) m=(0.00

10、70.02)a=1.04 2.96mm, 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)a=150mmm=2mmn=2mm小齒輪齒數(shù):Z12a2 149mn u 1 - 24.02 1 -29.68大齒輪齒數(shù)：取 Z1=30, Z2=1202=uZi= 29.68x4.02 = 119.311=30，乙=120實(shí)際傳動(dòng)比i實(shí)Z2Z1=込4.0304.024.0傳動(dòng)比誤差40廠伽%，i =；乂100%i理齒輪分度圓直徑d1 = mnz1 = 60mmd2 =mnZ2 = 240mm圓周速度d1 n1360 10叮沖60 3844 1.2im/s6 10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)，載荷稍有波

11、動(dòng)，由表5-3,取Ka=1.25由圖5-4b，按 8 級(jí)精度和 vz /100/.21 30/100 =0.363m/s，得 Kz=1.04。齒寬 b =：aa =0.4149 =59.6mm。由圖5-7a，按b/d 1=0.99,考慮軸的剛度較大和齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，得Kb =1.08。由表 5-4，得 K =1.1載荷系數(shù) K 二 KAKvK ：K一 =1.25 1.04 1.08 1.1 =1.54齒頂圓直徑da1 = d12h；mn =64mmda2 =d2 2h；mn = 244mm喇=0.027 30=0.810；a2 =0007 120=0.840a = ；a1；a2 =1

12、 .650查表11-6可得，Z.廣0.89由式5-39,計(jì)算齒面接觸應(yīng)力2口 u+1=4642N / mm* 2 bH l=4752N / mm22Fiim2 =152N /mm“ bd； u由式 5-32 , m =2mm5m故 YX1 =YX2 =1.0。取 丫ST=2, SF min =1.4由式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力!fi = fhmMT YniYxi 二 29021.0 i.o = 4i4N/mm2Sf min1 .4jF2Flim2丫ST yn2yX2 J52 2 1.0 1.0 =217N/mm2,SF min1.4由圖 5-14 得 YFa1=2.65 , YFa2=2.18

13、由圖 5-15 得 YSa1=1.63 , YSa2=1.82由式（5-47）計(jì)算Yb,丫;= 0.250.75cos2 b-0.7032KTbdmaYY =2 1.54 68044 2.56 1.63 0703596 60 2=8f559N/mni T =998.87 N m滿足要求取軸伸長(zhǎng)d=1122. 選擇聯(lián)軸器擬選用彈性聯(lián)軸器（GB5014-85名義轉(zhuǎn)矩 T=9550X p =262.7Nmn計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KT=1.5X 262.7=394.05N m從表2.5-1可查得，HL3滿足Tn T cn =5000r/mi nn=95.5r/mi n;由表查得，L=112mm;六、軸的強(qiáng)度

14、校核1.低速軸校核：作用在齒輪上的圓周力Ft =經(jīng)二2189.17N d4徑向力 Fr -Ft tg=2189.17 tg20 = 796.8N軸向力 Fn 二 Ft /cosa = 2329.67Na. 垂直面支反力3Mb =0RAy(L1 L2) Ft L 0Ft L2RAy I - =1094.585Ny L1 L2ZY =0RBy 二 Ft -RAy =1094.585N1 AL.jdIs!1 ri2D / rbpllc-Jb.水平面支反力二Mb =0 得，-Raz（Li L2）-Fa2 卡丄2 FL - Fa dRAz2 = -1719.48NLi L2二Z 二 0, RBz 二 F

15、r - RAz - 2516.28NC點(diǎn)，垂直面內(nèi)彎矩圖M cy 二 RAy Li = 72.2N mC 點(diǎn)右M cz 二 RBzL2= 116.07N mC 點(diǎn)左,M Cz = RAzL1 = 113.49N ma.合成彎矩圖2C 點(diǎn)右，M c 二 M CyCZ=136.69N mC點(diǎn)左,Mc = MCy Mcz=134.51N m(3)作轉(zhuǎn)矩T圖T3 =262.7N m(4) 作當(dāng)量彎矩圖該軸單向工作，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 a =0.6C點(diǎn)左邊Mvc=$Mc +（応）=207.2N mC點(diǎn)右邊M Vc = - Mc2 （： TC）2 = 208.6N mD點(diǎn)M VD

16、= _ M D 卜蔦To = ： T =157.6N m(5) 校核軸的強(qiáng)度13-1可得）按當(dāng)量轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸的直徑：(軸的材料選擇45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，查表 由以上分析可見，C點(diǎn)彎矩值最大，而D點(diǎn)軸徑最小，所以該 軸危險(xiǎn)斷面是C點(diǎn)和D點(diǎn)所在剖面。查表 8-1 得二b =650N / mm2查表 8-3 得；b=60N/mm2。C點(diǎn)軸徑de 色 3 M caC = 32.56mm0.b I因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽 dC =32.56 (1 0.05) = 34.29mm。該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸徑57mm故安全。D點(diǎn)軸徑 dD 叮 M/aD = 29.73mmV0.bL因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽dC =29.73 (1 - 0.

17、05) =31.2mm。該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸徑45mm故安全。(6) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(a)校核I , n ,川剖面的疲勞強(qiáng)度I剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1，查得 - 1.825，k =1.625n剖面因配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1，查得 k；：- =1.97， k =1.51所以1.825， k =1.625。因1-1、2-2剖面主要受轉(zhuǎn)矩作用，k起主要作用，故校核1-1剖面。1-1 剖面產(chǎn)生的 max =W=(Q.5J 453 =1375N/mm2a 二 m= 6.88N /mm2245鋼的機(jī)械性能查表8-1 ,得匚丄=268N/mm2,2二=155N / mm絕對(duì)

18、尺寸影響系數(shù)由附表1-4，得；-0.81,； =0.76表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5，得：;一 = 0.92, ： =0.92查表 1-5，得二=0.34, =0.211-1剖面安全系數(shù)S=S1155=8.69l k1 625 6.88 0.21 6.88 0名 a t m0.92x0.76T T取Sl = 1.51.8，S S 1,所以1-1剖面安全。b.校核III,IV剖面的疲勞強(qiáng)度III剖面因配合（H7/k6）引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1，查得 k：；胡.97， k =1.51IV剖面因過(guò)渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-2 :k；=2.099， g =1.845。IV剖面因鍵槽引起的應(yīng)力

19、集中系數(shù)由附表 1-1， 查得 k；：-= 1.825，J=1.625。故應(yīng)按過(guò)渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)校核III剖面III剖面承受M b IM = L1 - i=2.36x105N mmL i2丿T =626.7 103 N mIII剖面產(chǎn)生正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為-maxM 二 2.36 105W 0.1 7532二 5.59N / mm2max = 5.59 N/mmIII剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為-max262.7 1030.2 753= 3.12N/mm2.廠 5=4 =1.56N /mm22由附表1-4,查得備= 0.81 % =0.76,表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5

20、 :得備= 0.92,札=0.92怙= 0.34，裂=0.21,表面質(zhì)量系數(shù)同上11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,=15.762682.0995.59 00.92 0.75s.=155=3358 k1 845丘 +甲漢 1.56 十 0.21.56Be a T m0.927.73S：S15.52s2 s2SS-1.51.8,所以III剖面安全。其他剖面危險(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)6211深溝球軸承，低速軸軸承校核：1）、確定軸承的承載能力查表 9-7，軸承 6211 的 c0 =25000N c=33500N.2）、計(jì)算徑向支反力.2少&=

21、 . R1H R1V -2038.33NR R；hR；v 二 2744.04N3) 、求軸承軸向載荷A1=0A2=2329.67N4) 、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷A/C=2329.67/25000=0.093 插值定e2=0.29由 A/R2 =0.8490.29查表 910 X2=0.56 , Y2=1.50查表 911,取 fd=1.2 , fm=1.0,ft=1.0 Pi =1.2 X 2038.33=2445.996N P2=fd (X2R +Y2A) =6037.4N;為RR,按P2計(jì)算，,1057 10 34 (C V 106f 33500 VL10h = I =從60n iP 丿60 漢 95.5