某车间零件传送设备的传动装置设计说明书

1、某车间零件传送设备的传动装置设计说明书电动机的选择1. 选择电动机类型按工作要求：连续单向运转，载荷平稳；选用Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压 380V。2. 选择电动机容量电动机工作效率为（查课程设计，由式 2-1 得）pdpwa60v600.75n47.8r / minD 3.14 0.3工作机所需工作功率 Pw （KW）为PwTn75047.89550 w95503.91kW0.96传动装置的总效率为（由式2-4 得）42a1 2345按表 12-8 确定各部分效率为： V 带传动效率 1 =0.95 ，滚动轴承（一对）2 =0.99 ，圆柱齿轮传动效率 3 =0.97 ，

2、联轴器传动效率 4 =0.99 ，传动滚筒5 =0.96 ，得a 0.95 * 0.994 * 0.972 * 0.99 * 0.96 =0.82则电动机工作功率为 pdpw=3.91=4.77kW0.82a由 Y 系列电动机技术数据，选取电动机额定功率Ped 为 5.5KW3. 确定电动机转速滚筒工作转速n =47.8r/min总传动比 i ai1i 2 i3按表 2-1 确定各部分传动比，平带传动比 i1 2 4 ，二级圆柱齿轮传动比： i2860总传动比围 i a =16 240，电动机转速围为ndia nw =（ 16240） 47.8=764.8 11472r/min4确定电动机型号

3、由表 19-1 查出符合设计要求并综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等选定电动机型号为Y132S-4，nm =1440r/min传动装置的运动和动力参数计算1分配传动比n m1440=30.1r/mini a47.8n2分配传动装置各级传动比取 V 带传动传动比i13 ，分配两级圆柱齿轮减速器的传动比，由i 2i2高 i 2低 ，i2高1.3i 2低 得，高速级的传动比i2=3.74，则低速级的传动比为i1 =2.67确定分配的合适：i a/i1i 2i3 =30.03（ i- i ） /i= （30.1-30.03 ）/30.1=0.2%<5% （合适）4运动和动力参数计算1

4、轴（电动机轴）p1pd =4.77kwn1nm1440r / minT1p14.7795509550=31.6N.mn114402轴（高速轴）p212 P1 =0.95 ×0.99 ×4.77=4.49kWn2n11440480r / mini13T2p24.4995509550=89.3N.mn24803轴（中间轴）p3p2 2 34.49 0.990.97 4.31 kWn3n2480128.3r / mini 23.74T3p34.31321 N.m95509550n3128.34轴（低速轴）p4p3 3 44.310.970.994.14 kwn4n3128.348

5、r / mini32.67T4p44.14823.5 N.m95509550n4485 轴（滚筒轴）p5p4 4 4.140.99 4.10 kwn5n448i 448r / min1T5p54.1095509550=815.7N.mn548运动和动力参数的计算结果汇总列出表格（表1）表 1 各轴运动和动力参数轴名功率 P/KW 转矩 T/Nm转速 n/(r/min)传动比 i电动机轴4.7731.614403高速轴4.4989.34803.74中间轴4.31321128.32.67低速轴4.14823.5481滚筒轴4.10815.748V 带传动设计1确定计算功率Pc查机械设计课本表2-1

6、0 得工作情况系数 KA1.1，故pcK A p1.1 ×4.77=5.25kw2选取窄 V 带带型根据 P、小带轮转速 n1 ，由图 2.18 确定选用单根窄 V 带 SPZ型。ca3. 确定带轮基准直径由表 2-4 取主动轮基准直径 dd171mm 。从动轮基准直径 dd 2 id d 1 =3 71 212验算带的速度v=d d1 n1711440 =5.35m/s<25m/s601000601000所以带的速度合适。确定窄 V 带的基准长度和传动中心距根据 0.7(dd1dd 20<2( dd1dd 2)，即：0，初步确定中心距)< a198.1< a

7、<566a0300mm。根据机械设计课本式（ 2.1 ）计算带所需的基准长度Ld2a0(d d2(d d2 - dd1 )2d d1 )4a02（21222300（7171）=1061mm212）30024选带基准长度 Ld=1120mm按机械设计课本式（ 2.24 ）计算实际中心距aa=a 0 +( LdL d ) / 2 =330验算主动轴上的包角1由机械设计课本（ 2.2 ）得1 1800 d d 2d d157.3a180 02127157.3330156120所以主动轮上的包角合适。计算窄 V 带的根数 z由机械设计书式（ 2.27 ）知 z=pcpc p0 ( p0p0 _)

8、 K a k L由 n1 =1440r/min ， dd 1 =71mm，查机械设计课本表2-6 和机械设计课本表2-8 得：p0 =1.41kwp00.22 kw查机械设计课本表 2-9，得k0.92查机械设计课本表 2-2，得K L0.93Z5.253.76取 Z=40.22)0.92(1.410.931. 计算预紧力 F 0由机械设计课本 2.28 式知F0pc(2.5qv25001)vzK a查机械设计课本表2-1 ，得： q=0.07故 F0 =500x 5.254( 2.51) 0.07 5.352212.7 N5.350.922. 计算作用在轴上的压轴力 Fp 由机械设计课本式（

9、 2.29 ），得FQ 2ZF0 sin2ZF0 sin1562 4 212.7 0.978 1664.4N223带轮结构设计，材料选用HT200。高速级齿轮的设计计算1. 确定齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数小齿轮采用 40Cr 调质，齿面硬度为（ 241286） HBW，取 260HBW；大齿轮采用 45 号钢调质，齿面硬度为（ 197255） HBW，取 230HBW；精度 7 级。取 z1=21； z 2 = z1i=21x3.74=78.54；取 z2 =792. 确定许用应力（相关图、表查机械设计课本）查图 4.19-3 ，得查图 4.21-3 ，得H lim 1Flim 17

10、10MPa ；600MPa ；H lim 2Flim 2580 MPa 450MPa查表 4-10 ，取 SHmin1.1； SFmin1.25z279u3.76z121N 160100010300814.410 8N 2N 1 / u 14.4108/33.8 108查图 4.20，得 z N10.975 ； z N21.043查图 4.22，得 YN10.884 ； YN20.903查图 4.23 ，得 Y X1YX 21H 1 H lim 1 ZN 1710 0.975 MPa629.3MPaSHmin1.1H 2 H lim 2 Z N2580 1.043 MPa550MPaSHmin

11、1.1F1 Flim 1 YN1Y X 26000.884 1MPa424.32MPaSFmin1.25F 2 Flim 2 YN 1Y X 24500.9031MPa325.08MPaSFmin1.253. 齿面接触疲劳强度计算（1）计算工作转矩：由前面计算得： T289300 N ? m（2）初步计算小齿轮直径，由式（4.10 ）得d1T2u 1A d 32ud H 查表 4-8 ，取 A d96查表 4-7 齿宽系数d1d1（96 3893003.761123.76） 59.14mm550取 d160mm则尺宽 bd d160 mm（3）按齿面接触疲劳强度设计：由式（ 4.9 ）得 d1

12、 32KT 2u1(ZEZH Z) 2du H 查表 4-4 得KA1.5设计齿轮精度为7 级， vd1n275 4801.884m / s60 100060 1000查图 4.9 取 K v1.1齿轮对称布置，d1 ；查图 4.12 取 K1.05K A Ft /bK A 2T1 / d11.5289300 / 6074.375b60查表 4-5取 K1.2KKAKVKK1.51.11.05 1.22.08（4）计算齿面接触应力：查表 4-14 ，得 Z H 2.5查表 4-6，得 ZE18.98MP a1.883.2( 11 )1.88 3.2（ 11 )1.69z1z22179Z441.

13、69088332KT1 u 1ZZZ2（）2.5189.8 0.882(EH)32 2.08 89300 3.76 1（d1 3uH 13.76）mm 62.9mmd550d162.92.99mm ，取 m=3mmmmmz121则 d1mz 1 3 2163mmbdd163mm4. 校核齿轮弯曲疲劳强度由图 4.18查得， YFa 12.58YFa 22.22由图 4.16查得， YSa11.62YSa21.75因为1.722 ，所以得 Y 0.250.750.686由式 (4.11)2KT2YFa1YSa1Y2 2.08 89300F1bd1 m2.58 1.62 0.68681813=54

14、.12MPaF1 424.32MPa2KT2YFa 2YSa2YYFa 2YSa22.221.75F 2bd1 mF154.121.62YFa 1YSa12.5850.31MPaMPaF 2325.08大小齿轮的弯曲疲劳强度满足要求5. 确定传动主要尺寸d163mmd2 d1i163 3.74mm 235.62mmd1 d263 235.62a149.31mm22低速级齿轮的设计计算1. 确定齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数小齿轮采用 40Cr 调质，齿面硬度为（ 241286） HBW，取 260HBW；大齿轮采用 45号钢调质，齿面硬度为（197255） HBW，取 230HBW；精度

15、 7 级。取 z127 ； z 2 z1i 272.6772.09 ；取 z2 =722. 确定许用应力（相关图、表查机械设计课本）查图 4.19-3 ，得查图 4.21-3 ，得H lim 1Flim 1710MPa ；600MPa ；H lim 2Flim 2580 MPa 450MPa查表 4-10 ，取 SHmin1.1； SFmin1.25uz2722.67z127N 160100010300814.410 8N 2N 1 / u 14.4108 / 2.675.39108查图 4.20，得 z N10.925 ； z N21.013查图 4.22，得 YN10.826 ； Y N2

16、0.883查图 4.23，得 YX1YX 21H 1 H lim 1 ZN 17100.925 MPa597MPaSHmin1.1H 2 H lim 2Z N25801.012 MPa533.6MPaSHmin1.1F1 Flim 1 YN1 YX 26000.8261MPa396.48MPaSFmin1.25F 2 Flim 2 YN 1Y X 24500.8831MPa317.88MPaSFmin1.253. 齿面接触疲劳强度计算（1）计算工作转矩：由前面计算得： T3321000 N ? m（2）初步计算小齿轮直径，由式（4.10 ）得d1A d 3T3u 1d H 2u查表 4-8 ，

17、取 A d96查表 4-7 齿宽系数d1d1（96 33210002.671） 108.87mm155022.67取 d1 110mm则尺宽 bdd1110mm（3）按齿面接触疲劳强度设计：由式（ 4.9 ）得 d1 32KT3u 1( ZEZH Z) 2du H 查表 4-4 得KA1.5d1n3110128.3设计齿轮精度为7 级， v60100060 10000.739m / s查图 4.9 取 K v1.1齿轮对称布置，d1 ；查图 4.12 取 K1.05K AFt /bK A 2T3 / d11.52321000 /110b11079.6查表 4-5 取K1.2K KAKVKK1.

18、5 1.11.051.22.08（4）计算齿面接触应力：查表 4-14 ，得 Z H2.5查表 4-6，得 ZE18.98 MP a1.883.2( 11 )1.883.2（ 11 )1.717z1z22772Z441.717330872KT 3u1ZEZHZ 222.08321000（）2.5189.80.872d13()32.671（）mm 101.12mmu12.67550dH md1101.12 mm3.7mm ，取 m=4mmz127则 d1mz 1427108mmbdd1108mm4. 校核齿轮弯曲疲劳强度由图 4.18查得， YFa 12.58YFa 22.22由图 4.16查得

19、， YSa11.62YSa21.75因为1.722 ，所以得 Y 0.250.750.686由式 (4.11)F12KT3 YFa1YSa1Y2 2.083210002.58 1.62 0.686bd1 m108108 4=28.62MPaF1424.32MPaF 22KT3 YFa 2YSa2YF1YFa 2YSa228.622.221.75bd1mYFa1YSa12.581.6228.62MPaF 2MPa325.08大小齿轮的弯曲疲劳强度满足要求5. 确定传动主要尺寸d1108mmd1 d1i 11082.67mm 288.36mmd1d2108 288.36a198.18mm22三）得

20、出画图尺寸数据高速级齿轮传动的尺寸名称计算公式模数mz1齿数z2传动比i 2分度圆d1直径d2齿顶圆da1m（ z1 +2）直径da 2m（ z2 +2）低速级齿轮传动的尺寸结果 /mm名称计算公式3模数m21齿数793.74传动比i 363分度圆直235.62径69 齿顶圆直da 3 m（ z3 +2）243径da 4m（ z4 +2）结果 /mm427722.67108288.36116296齿根圆d直径df 1m（ z1-2.5 ）55.5齿根圆直d f 3m（ z3-2.5）98f 2m（ z2 -2.5 ） 229.5径d f 4m（ z4 -2.5）278中心距d1 d 2149.

21、31中心距d3d4198.18aa22b160b3110齿宽63齿宽108b2b4轴的设计计算一）轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为45 钢，调质处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即： dC 3P mm。初算轴径时，若最小直径周段开有键槽，还要考虑键槽对轴n强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d 增大 3%至 5%，两个键槽时， d 增大 7%。A0 值由书本表 14-2确定高速轴 C 1110 ；中间轴 C 2115 ；低速轴 C 3 110高速轴d '1 m inC13 P1103 4.4923 .18 mm , 因高速轴最小直径处要n480安装大带轮，设

22、有一个键槽，则：d 1 m ind '1 min(15 %)23 .18(15 %)24 . 3mm， 取 整数d 1 m in25 mm。中间轴： d '2 m inC 23 P11534 .3137 . 1mm，因中间轴最小直径处n128. 3要安装滚动轴承，则取为标准值：d 2 min=40。低速轴： d '3 m inC 33 P11034.1448 .6 mm ， 因高速轴最小直径处要n48安装连轴器，设有一个键槽，则：d 3 m ind '3 m in(15 %)48.6(15 %)51 .0 mm，取联轴器d3 min 55mm 。二）轴的结构设计

23、1、中间轴结构设计中间轴轴系的结构如下图：图2中间轴（1）各轴段直径确定d21 ：最小直径，滚动轴承处轴段，d21 =d 2 min =40。根据表 15-3 得：轴承代号选取6008尺寸为 d×D×B=40×68× 15mmd22 : 低速级小齿轮轴段d22 =50mmd23 ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求，d23 =60mmd24 ：高速级大齿轮轴段，d24 =50mmd25 ：轴环，根据轴承的定位确定，d25 =45mmd26 ：滚动轴承处轴段，d26 = d21 =40mm（2）各轴段长度的确定L21 ：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定，L21

24、 =44mmL22 ：由低速级小齿轮的毂孔宽度b2=60mm， L22 =61mmL23 ：轴环宽度， L23 =12mmL24 ：由高速级大齿轮毂孔宽度b3=110mm确定， L24 110mmL25 ：根据轴承的装配定位确定，L25 =32mmL26 ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，L26 =15mm（3）细部结构设计由课程设计表 14-24 可查的：高速大齿轮处取A 键： b× h-L=14mm× 9mm-50mm（轴深t=5.5mm, 毂深 t1 =3.8 ；半径r=0.250.40mm）；低速小齿轮处取A 键： b× h-L=14mm×

25、9mm-90mm（轴深t=5.5mm, 毂深 t1 =3.8 ；半径r=0.250.40mm）；齿轮轮毂与轴的配合选为50H7/r6和50H 7 / f 8滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为40k6参考课程设计表14-27 、14-29得：各轴肩处的过渡圆角半径若a=(0.071)d， a>R取R2，倒角为 C2。2、高速轴的结构设计高速轴轴系的结构如下图：图3高速轴（1）各轴段的直径的确定d11：最小直径，安装v 带轮的外伸轴段，d11d1min25mmd12 ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，定位高度h(0.07 0.1)d11 ，以及密封圈的标准（拟采用毡圈

26、密封） ， d12 =30mmd13：滚动轴承处轴段，d13 =35mm，轴承代号选取6007，其尺寸为 d×D×B=35mm× 62mm×14mmd14 ：过渡轴段，由于高速齿轮传动的线速度小于2m/s，滚动轴承可采用脂润式润滑。考虑到用轴肩定位轴承，所以d14 =40mm齿轮处轴段：由于小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构。所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为 20CrMnTi 渗碳淬火d15 ：由高速级小齿轮的安装设置，d15 =52mmd16 ：轴承装配关系确定，d16 =40mmd17 ：滚动轴承处轴段，d17 = d13 =35mm（2）各

27、轴段长度的确定l11：由 V 带轮的轮孔 , 确定 l11 =90mml12：由箱体结构、轴承挡圈、装配关系等确定， l12 =90mml13 ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系决定，l13 =16mml14：由装配关系、箱体结构等确定， l14 =156mml15：由高速级小齿轮宽度 b1 =60mm确定， l15 =60mml16：由滚动轴承、挡油盘及装配关系决定，l16 =28mml17：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定l17 =14mm（3）细部结构在与 v 带轮连接处健 b×h-L=16mm×10mm-50mm（t=6mm， t1 =4.3 ，r=0.250.40m

28、m）；在 l12 处采用过盈配合，起到密封作用：滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为35k 6参考课程设计查表14-27 、14-29 得：各轴肩处的过渡圆角半径，若a=(0.071)d ，a>c，取 R2，倒角为 C2。3、低速轴的结构设计低速轴轴系的结构如下图：图4低速轴（1） 各轴段直径的确定d31 ：最小直径，安装联轴器的外伸轴段，d37 =55d32 ：根据轴承的装配要求确定，d32 =60mmd33 ：动轴承处轴段， d33 =65mm。角接触轴承代号选取6013，其尺寸为 d×D×B=65mm×100mm×18mmd3

29、4 ：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位，d34 =70mmd35 ：轴环设置要求， d35 =77mmd36 ：低速大齿轮轴段，d36 =70mmd36 ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准 （拟采用毡圈密封），d37 ：d37 =d33 =65mm。角接触轴承代号选取6013，其尺寸为 d×D×B=65mm×100mm× 18mm（2）各轴段长度的确定l31 ：由连轴器的轴孔宽度确定，L31112mml32 ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，l32 =70mml33 ：由滚动轴承装配关系确定，l 33 =18mml34 ：过渡轴

30、段， l 34 =94mml35 ：轴环宽度， l 35 =10mml36：由低速大齿轮的毂孔宽度确定， l36 =106mml37：由滚动轴承、挡油环以及外伸轴段等确定， l37 =52mm（3）细部结构设计低速大齿轮处取A 键：b×h-L=20mm×12mm-90mm（t=7.5mm，t1 =4.9mm，r=0.400.60mm）；联轴器处键取 C型： b× h-L=16mm×10mm-90mm (t=6.0， t1 =4.3mm，r=0.250.40)齿轮轮毂与轴的配合选为70H 7/ r6 ；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合。参考教材查表 8-2

31、得：各轴肩处的过渡圆角半径，若70>d>50 取 R2， C2。轴的校核（1）高速轴的校核L1=50mmL 2=145mm L 3=88mm作用在齿轮上的圆周力为： Ft2T2=2× 89.3 × 1000/42.1=4242Nd1径向力为 F rF t tg=4242×0.364=1544.2N作用在轴 1 带轮上的外力： F=5000N求垂直面的支反力：F1vl 2 Fr =(145 ×1544.2)/(50+145)=1148.2Nl1 l 2F2 vFrF1v =1544.2-1148.2=396N求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：M a

32、vF2 vl 2 =396× M avF1vl1 =1148.2 × 50/1000=57.41 N.m求水平面的支承力：由 F1H (l1l 2 )Flt 2 得F1Hl 2Ft=145× 4242/(50+145)=3154.3Nl 1l 2F2HFtF1H =4242-3154.3=1087.8N求并绘制水平面弯矩图：M aHF1H l1 =3154.3 × M aHF2H l 2 =1087.8 × 求 F 在支点产生的反力：F1Fl 3 F=88× 5000/(50+145)=2256.4Nl 1l2F2FF1FF =225

33、6.4+5000=7256.4N求并绘制F 力产生的弯矩图：M2 FFl 3 =5000× 88/1000=440N.mMaFF1F l1 =2256.4 × F 在 a 处产生的弯矩：M aFF1F l1 =2256.4 × 50/1000=112.8N.m求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把M aF'与 M av2M aH2 直接相加。M aM aFM av2M aH2=112.8+57.4 2157.72 2=280.6N.mM aM / aFM av2M aH2=112.8+57.4122157.73=280.6N.m求危险截面当量弯矩：最危险截面其

34、当量弯矩为：（取折合系数0.6 ）M eM a2T 2=280.6 20.6 89.3 2=285.7N.m计算危险截面处轴的直径：因为材料选择 45#调质，查机械设计课本表 6-4得 B650MPa ， 许 用 弯 曲 应 力1b60MPa ，则：dM e288.7336.94 mm0.11b0.160因为 d5 > d4 =25mm>d，所以该轴是安全的。3）、弯矩及轴的受力分析图如下：轴1（2）中间轴的校核L1=51mmL 2=70mmL 3=73mm作用在 2、 3 齿轮上的圆周力：Ft 22T3 =2×321× 1000/157.9=4065.9Nd

35、2Ft 32T4=2 × 823.5 ×1000/100=16470Nd4径向力： F r 2F t 2 tg=4065.9 × 0.364=1480NF r 3F t 3 tg=16470×0.364=5995.1N求垂直面的支反力 :F1vFr 3l 3Fr 2l 2l 3 =-5995.1 ×73+1480×(70+73)/(51+70+73)=-1165Nl1l 2l 3F2 vFr 3F1vFr 2 =5995.1-1165-1480=3350.1N计算垂直弯矩：M avmF1v l1 =-1165 × M avnF1v (l1l 2 )Fr 2 l 2 =-1165 ×(51+70)/1000-1480× 求水平面的支承力：Ft 3l 3Ft 2(lF1Hl 2ll 12l3 )16470 734065.9 (70 73)51709194.5N373F2 HFt 2Ft 3F1 H =4065.9+16470-9194.5=11341.4N2) 、计算、绘制水平面弯矩图：M aHmF1H l1 =9194.5 × 51/1000=