机械设计基础课程设计ZDL系列.docx
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机械设计基础课程设计ZDL系列
ZＤL３B
1、设计任务书
１、1设计题目
1。
2工作条件
1、3技术条件
2、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
3、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
4、轴的计算
4、1初步确定轴的直径
４、2轴的强度校核
5、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
6、键连接选择和验算
7、连轴器的选择和验算
8、减速器的润滑以及密封形式选择
9、参考文献
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
10
2
多灰尘
稍有波动
小批
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—3
1６00
１、6
3２０
40０
2。
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
依照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
依照表4。
2—9确定各部分的效率:
弹性联轴器效率 η1＝0、99
一对滚动轴承效率 η2=0、98
闭式齿轮的传动效率 η3=0。
97（8级）
开式滚子链传动效率η4=0。
92
一对滑动轴承的效 η5＝0、97
传动滚筒的效率 η6＝０。
９6
（３）所需的电动机的功率
Pｒ=3、24ｋw
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可选的Y系列三相异步电动机Y16０M1-8型,额定
或选Ｙ13２M２—6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
１
Y１60M1—8
４
７50
7２0
73
7、54
2
Y13２M2—６
4
10００
９６0
118
1０、05
比较两种方案,方案2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１。
电动机型号为Y160M１—８。
由表
２。
9—２查得其主要性能数据列于下表
电动机额定功率/kＷ
4
电动机满载转速／（r/min）
７20
电动机轴伸直径D／mm
42
电动机轴伸长度E/mm
１10
电动机中心高Ｈ/mm
1６0
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得齿轮传动的传动比为=3、6
则取链传动比
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η
0
3、2５
720
４2、９8
联轴器
１
0、99
1
3。
21
720
42、5８
齿轮传动
３、6
0、95
２
３。
05
2０0
１４5。
64
链传动
２、0９4
0、9０
3
２。
7５
95、5
275
３、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 因此取=25
大链轮齿数 因此取=５2
实际传动比
2）确定链条节距
由式
查表得,工况系数１、4
小链轮齿数系数
取双排链,取=1、7
kW
因为r/mｉn
查表得选链号Ｎo１０A,节距ｐ=15、８75
３）计算链长
初选=4０ｐ=４０15、875=635mm
链长
节
取 =１20节
因此实际中心距ａ≈６4３
4）验算链速
V＜１5m/s 适合
5）选择润滑方式
按v=1。
32m/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21７—25５HＢＳ,
大齿轮选用４5#钢,正火处理,齿面硬度162—２17ＨBS。
计算应力循环次数
查图1１-１４,ＺＮ1＝１、0 ＺN2=1、０5（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
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=１40ｍm、 a=14０mm
估算模数m＝（0、007~０。
02）a=0。
９8—２、8ｍｍ,
取标准模数m=2、5ｍm、 ｍ=2、５mm
小齿轮齿数:
大齿轮齿数:
z2=ｕz1= z1=2４,z2＝8８
取z１=24,z2＝98
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,载荷稍有波动,由表１1—3,取KA=１、25
由图１1—2（a）,
按8级精度和,
得Ｋv=1、０３、
齿宽。
由图1１－3（a）,按b/d1=56/60=0。
9３,取Ｋβ＝1、０8。
由表11－4,得Kα=1、2
载荷系数
由图11-4,得
,,
因此
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＝2７,Z2＝98,
由图11—1０得,Y=2、65,Y=2、21
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、４
计算齿根许用弯曲应力
（5）齿轮主要几何参数
z1=2４,ｚ２＝88,u=3。
6, m=2、5mm,
ｍm,ｍm
ｍm,
mm
mm
mｍ
ｂ1=b2+（5~10）=６4mm
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
依照所选电机
则d＝（0、8～1、0）ｄ=（0。
8～1。
０）×42=33、6～４2mm
取ｄ=3５mｍ。
d=35mm
2．选择联轴器
依照传动装置的工作条件您选用弹性柱销联轴器
（GB50１４－85）。
计算转矩为
＝=1、5×５3。
1=７9、7N。
ｍ
式中Ｔ——联轴器所传递的标称扭矩,
T=9、55×=9、55×N、m
--工作情况系数,取＝1、5。
依照＝79。
７7N。
m,从表２。
5—1可查的HＬ２号联轴器就能够
转矩要求（）。
但其轴孔直径（ｄ＝2０～3２mm）
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号钢,调质处理。
2、按转矩初步计算轴伸直径
取d＝３5mm
4、2轴的强度校核
计算小齿轮上的作用力
转矩T＝１46Ｎ。
m
圆周力 Ft＝N
径向力 Ｆr=4８3。
09N
轴向力 =0N
（1）绘轴的受力简图,求支座反力
ａ。
垂直面支反力
ＲAY=6６3。
64Ｎ
RＢＹ=6６3、６4N
ｂ、水平面支反力
得,
＝2４1。
55N
RBZ=２41、５5N
（2）作弯矩图
a.垂直面弯矩ＭY图
B点 , McY＝35８00N、mm
b.水平面弯矩MZ图
Ｃ点右 =１３0０0N、mm
C点左, ＝1３000N。
mm
c.合成弯矩图
B点右, =3800０N、mm
B点左, =３8０00N。
mｍ
（3）作转矩T图
＝42600N、ｍm
（4）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α=0。
６
B点左边
Mcａ左=４5800Ｎ、mm
Ｂﻩ点右边
=45800N、mm
D点
McaD＝２556０N、ｍm
（5）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,因此该
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=2０。
7mm〈44mｍ,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６208 :
查表得
２）、计算径向支反力
R1=170３、54N
R2＝3９13、４23N
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＝12mm,h=8mm,Ｌ=45mm
3）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＝45-12=33ｍm
由下式得
该键安全、因此选12×4５GＢ１0９6－７９
（二）、小齿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。
因此选10×50GＢ10９6—79。
（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
依照传动装置的工作条件您选用弹性柱销联轴器（GB5014-85）
计算转矩为
=＝1。
２5×54、７=6８。
375mm
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、25。
依照=５４。
7Nm,从表2、5-1可查的HL2号联轴器就能够
转矩要求（）、但其轴孔直径（d=2０～3２mm）
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减速器的润滑采纳油润滑,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
低速轴选用4０×60×8 GB98７7。
１-88
高速轴选用 ４0×60×8 GB9877。
１-88
9。
参考文献
ＺＤL４B
1、设计任务书
1、１设计题目
１、2工作条件
1、3技术条件
2、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
3、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
4、轴的计算
4、1初步确定轴的直径
4。
2轴的强度校核
5、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
6、键连接选择和验算
7、连轴器的选择和验算
8、减速器的润滑以及密封形式选择
9、参考文献
1。
设计内容
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
1０
２
多灰尘
稍有波动
小批
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—4
1800
1。
5
300
500
2。
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
依照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
依照表４。
2—9确定各部分的效率:
弹性联轴器效率 η1=0、99
一对滚动轴承效率 η2=0。
９9
闭式齿轮的传动效率 η3=0、97（8级）
开式滚子链传动效率 η4=0、9２
一对滑动轴承的效 η５=0、97
传动滚筒的效率 η6=０。
96
（3）所需的电动机的功率
Pr=３、35kw
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可选的Y系列三相异步电动机Ｙ１12M－4型,额定
或选Y1３2Ｍ1－6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
1
Ｙ1１２M—４
4。
0
1５00
14４0
43
15。
08
2
Ｙ13２Ｍ1—6
４、0
1000
96０
73
10、05
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
电动机额定功率/kW
4、0
电动机满载转速／（r／ｍin）
960
电动机轴伸直径D/mm
38
电动机轴伸长度E/mm
80
电动机中心高H／ｍm
13２
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、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、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η
0
3。
35
96０
33。
３3
联轴器
1
0。
9９
1
3。
３2
９60
33、０３
齿轮传动
4、002
0、９8
2
3、１9
23９、88
127、00
链传动
2。
5
0、91
3
2。
91
95、9５
28９。
64
3、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=２３
大链轮齿数因此取=５7
实际传动比
２）确定链条节距
由式
查表得,工况系数1。
４
小链轮齿数系数
取双排链,由表１0-１7取＝1、７
kW
因为r/mｉn
查表得选链号No１0A,节距ｐ=１5、875
3）计算链长
初选 =40p=4015、8７5＝635mm
链长
节
取=122节
因此实际中心距ａ≈635
４）验算链速
V＜15 m／s 适合
5）选择润滑方式
按v＝1。
46m/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2１7-２55ＨBS,
大齿轮选用45#钢,正火处理,齿面硬度１６2—217HＢS、
计算应力循环次数
查图1１-１4,ZN1＝1。
0 ZN2=1、0７（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
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=140mｍ。
a=140mm
估算模数m＝（0。
０07～0、02）a=0。
98-2、8mｍ,
取标准模数ｍ＝2、5ｍm。
ｍ=２。
5mm
小齿轮齿数:
大齿轮齿数:
z2=uz1=90
取z1＝２２,z2=9０ z1=22,ｚ2=9０
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,载荷稍有波动,由表１1—3,取KA=１、25
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＝56/55=１。
02,取 Ｋβ＝1、09。
由表11-4,得Kα=1、1
载荷系数
由图１１－4,得,,
因此
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＝76,
由图11-10得,Y=2、８0,Y=2、2３
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、4
计算齿根许用弯曲应力
（5） 齿轮主要几何参数
z１=22, ｚ2=90,u＝4、091,m=2、5 mｍ,
mm, mｍ
ｍm,
mm
mm
mｍ
a=1４0ｍm
ｍｍ,b1=ｂ２+（5～10）=６4mｍ
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
依照所选电机
则d=（０、8~1、０）d=（０、8～１、０）×38=3０、4～３8mm
取d＝３2mｍ。
d=32mｍ
2．选择联轴器
依照传动装置的工作条件您选用弹性柱销联轴器
（GB5014-85）、计算转矩为
=＝１。
25×39。
8=4９、75ｍm
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。
25。
依照=54、７N m,从表２。
5-１可查的HL2号联轴器就能够
转矩要求（）。
但其轴孔直径（d＝20~３２mm）
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=１27、00N。
ｍ
圆周力 Ｆt=N
径向力 Ｆr＝4３５。
5６N
轴向力 =0Ｎ
（1）绘轴的受力简图,求支座反力
ａ、 垂直面支反力
ＲＡY=564。
45Ｎ
RＢY=56４。
45Ｎ
b、水平面支反力
得,
（２）作弯矩图
a.垂直面弯矩MＹ图
C点, McY＝11１97N。
mm
b.水平面弯矩ＭZ图
C点右 =１1１9７Ｎ。
mｍ
C点左, =1１19７N。
ｍｍ
c.合成弯矩图
Ｃ点右, =32７３6。
４N、mm
C点左, =３2７36。
4Ｎ、mm
（3）作转矩T图
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