機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)作業(yè)ZDD-2A

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)目：膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)工程技術(shù)學(xué)院：設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)教師： 年 月 日計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明一、傳動(dòng)方案擬定第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)（1） 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=900N；帶速V=2.5m/s；滾筒直徑D=400mm；滾筒長(zhǎng)度L=600mm。二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：（1）傳動(dòng)裝置的總功率：總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒=0.96×0.982×0.97×0

2、.99×0.96=0.85(2)電機(jī)所需的工作功率：P工作=FV/1000總=1000×2/1000×0.8412=2.7KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D=60×1000×2.0/×50=76.43r/min初定各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比i，由課本表11-3取V帶傳動(dòng)的初定傳動(dòng)比i=0.5，閉式齒輪的傳動(dòng)比i=3則i= I1.*I2=2.5*3=7.5計(jì)算所需電機(jī)的轉(zhuǎn)速nd=I× n筒=7.5*85.98=6454、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped>=Pd及同步轉(zhuǎn)速，以及工作

3、情況查附表11-1選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6。其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。質(zhì)量63kg。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=960/85.99=11.162、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 將中傳動(dòng)比分配到各級(jí)傳動(dòng)中，使?jié)M足 i=i1*i2. in取齒輪i齒輪=6（單級(jí)減速器i=36合理）（2） i總=i齒輪×I帶i帶=i總/i齒輪=11.16/6=1.861四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機(jī)=960r/minnII=nI/i帶=960/1.861=515.9(r/min)nIII

4、=nII/i齒輪=515.9/6=85.97(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率（KW）PI=P工作=2.7KWPII=PI×帶=2.7×0.96=2.304KWPIII=PII×軸承×齒輪=2.592×0.98×0.96=2.438KW3、 計(jì)算各軸扭矩（N·mm）TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960=23875N·mmTII=9.55×106PII/nII=9.55×106×2.592/458.2=47986.1N·

5、;mmTIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×2.438/85.9=270763N·mm五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 選擇普通V帶截型由課本P125表6-4且每日兩班制，所以得：kA=1.2PC=KAP=1.2×3=3.6KW由課本P126圖6-13得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由課本圖6-13得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm則取dd1=100mm>dmin=80dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm由課本P

6、121表6-3，取dd2=180mm實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=960×100/180=533r/min轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=515.9-533/515.9=-0.033<0.05(允許)帶速V：V=dd1n1/60×1000=×100×960/60×1000=5.03m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（3） 確定帶長(zhǎng)和中心矩根據(jù)課本P127式（6-15）得初選中心距0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+180)a02×(100+180)所以有：196mma0560mm由課本

7、P127式（6-16）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2×500+1.57(100+180)+(180-100)2/4×500=1443mm根據(jù)課本P120表（6-2）取Ld=1400mm根據(jù)課本P127式（6-17）得：aa0+Ld-L0/2=500+1400-1443/2=500-21=479mm(4)驗(yàn)算小帶輪包角1=1800-dd2-dd1/a×57.30=1800-180-100/479×57.30=1800-9.50=170.40>1200（適用）（5）確定帶的根數(shù)根據(jù)課本P128表（6-5）P

8、1=0.97KW根據(jù)課本P129表（6-6）P1=0.10KW根據(jù)課本P129表（6-7）K=0.98根據(jù)課本P120表（6-2）KL=0.96由課本P129式（6-20）得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL=3.6/(0.97+0.1) ×0.96×0.96=3.57(6)計(jì)算軸上壓力由課本P119表6-1查得q=0.1kg/m，由式（6-21）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=500×3.6/4×5.03×(2.5/0.98-1)+0.1×5.032N=141.2N則作用在軸承的壓力FQ，由

9、課本P87式（5-19）FQ=2ZF0sin1/2=2×4×141.28sin170.4/2=1126.3N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)課本P59表3-1選7級(jí)精度。 (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d1ZEZH/H H) 2×kT1(i+1)/diH21/3由式（6-15）確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=6取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=6×20=120實(shí)際傳動(dòng)比I0=

10、120/20=6傳動(dòng)比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用齒數(shù)比：u=i=6單級(jí)傳動(dòng)，齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置，由課本P75表3-7取模度系數(shù)d=0.9(3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/515.9=49980.6N·mm(4)載荷系數(shù)工作平穩(wěn)取k=1(5)許用接觸應(yīng)力HH= 0.87HBS+380由課本P70 ,3-4查得： H1=524.4MpaH2= 343Mpa故得：d1 ZEZH/H H) 2×kT1(i+1)/diH21/3=49.68mm模數(shù)：m=d1/Z1=49.

11、68/20=2.48mm根據(jù)課本P61表3-2取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本P132（6-48）式Flim=0.7HBS+275確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×120mm=300mm齒寬：b=dd1=0.9×50mm=45mm取b=45mm b1=50mm (7)許用彎曲應(yīng)力FF= Flim /SFFlim1=290Mpa Flim2 =210Mpa按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 Yns1/SF=290×2×0

12、.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2Yns2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2)Yfa1=77.2Mpa< F1F2=F1 Yns2/Yst1=11.6Mpa<F2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 (8)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm(9)計(jì)算齒輪的圓周速度VV=d1n1/60×1000=3.14×50×515.9/60×1000=1.3m/s六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸的設(shè)

13、計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)課本P157（7-2）式，并查表7-4，取c=115d115 (2.592/515.9)1/3mm=19.7mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7×(1+5%)mm=20.69選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度工段：d1=22mm 長(zhǎng)度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1

14、+2h=22+2×2×1.5=28mmd2=28mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手冊(cè)得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm長(zhǎng)度與

15、右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊(cè)得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)?。海?0+3×2）=36mm因此將段設(shè)計(jì)成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm. 長(zhǎng)度L5=19mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d1=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=49980.6N·mm求圓周力：FtFt=2T2/d2=50021.8/50=999.612N求徑向力FrFr=Ft·tan=999.612×tan200=363.8N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：L

16、A=LB=50mm(1)繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m(3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m(4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m(5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P

17、2/n2）×106=48N·m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(1×48)21/2=54.88N·m(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa< -1b=60MPa該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)課本P157頁(yè)式（7-2），表（7-4）取c=115dc(P3/n3)1/3=115(2.438/85.97)

18、1/3=35.06mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的零件定位，固定和裝配單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm，寬度為17mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)41mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知

19、d2=300mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=271N·m求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1806.7×0.36379=657.2N兩軸承對(duì)稱LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N(2)由兩邊對(duì)稱，書(shū)籍截C的彎矩也對(duì)稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=328.6×4

20、9=16.1N·m(3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N·m(4)計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=（16.12+44.262）1/2=47.1N·m(5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1×271)21/2=275.06N·m(6)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453)=1.36Mpa<-1b=60Mpa此軸強(qiáng)度足夠七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，

21、軸承預(yù)計(jì)壽命16×365×10=58400小時(shí)1、計(jì)算輸入軸承（1）已知n=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型根據(jù)課本P185（8-9）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N(3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本P184表（8-8）得e=0.

22、68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0 y2=0(4)計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)課本P183表（8-7）取f P=1.5根據(jù)課本P183（8-8）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N(5)軸承壽命計(jì)算P1=P2 故取P=750.3N角接觸球軸承=37206AC型的Cr=23000N由課本P183（8-5c）式得LH=16670/n(ftCr/P)=16670/515.9×

23、(1×23000/750.3)3=930760.5h>48720h預(yù)期壽命足夠2、計(jì)算輸出軸承(1)已知n=76.4r/minFa=0 FR=FAZ=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本P185表（8-9）得FS=0.063FR,則FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N(2)計(jì)算軸向載荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N(3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.

24、35=0.63根據(jù)課本P184表（8-8）得：e=0.68FA1/FR1<e x1=1y1=0FA2/FR2<e x2=1y2=0(4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2根據(jù)表（8-7）取fP=1.5P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N(5)計(jì)算軸承壽命LHP1=P2 故P=1355 =3 7207AC型軸承Cr=30500N根據(jù)課本P183 表（8-6）得：ft=1根據(jù)課本P183 （8-5）式得Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/85.97×(1×30500/1355)3=2212500.4h>48720h此軸承合格F=900NV=2.5m/sD=400mmL=600mmn滾筒=85.99r/min總=0.8412P工作=2.7KW電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S-6i總=11.16據(jù)手冊(cè)得i齒輪=6i帶=1.861nI =960r/minnII=515.9r/minnIII=85.97r/minPI=2.7KWPII=2.592KWPIII=2.438KWTI=23875N·mmTII=47986.1N·mmTIII=270763