第一章传动装置总体研发设计樊东

1、第一章传动装置的总体设计1.1总体方案的设计理由依据：一级圆柱齿轮减速器传动比一般小于5,使用直齿、斜齿或人字齿轮，传递功率可达数万千瓦，效率较高。工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，应用广泛。轴线 可水平布置、上下布置或铅垂布置。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。结果：选择一级圆柱齿轮作减速器。选择的传动方案图：1.2选择电动机1.选择电动机类型：3相交流电动机2. 选择电动机功率工作机所需的电动机输出功率Pw工作机功率Pw 二Fv1000 w所以Pd =Fv1000由电动机至工作机之间的总效率(包括工作机效率)为:式中： 1、2、3、4、5、6分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒

2、轴的轴承及卷筒的总效率。取 1 =0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.98、5=0.99、6=0.96聞創沟燴鐺險爱氇谴净。w = 0.96 0.9920.97 0.98 0.99 0.96 =0.85Fv 1250 汉 1.5Fd=kw=2.2kwd 1000 w 1000 0.853. 确定电动机转速60 1000v60 1000 1.5卷筒轴的工作转速：nwr/mi n=119.4r/min兀D兀汇240因为带传动的传动比范围：h=24 ，齿轮传动的传动比范围：i2=35 ，则总传动I比范围i =620二电动机转速范围：nd 二 i； nw =(620) 119.4r/min=

3、 ( 716.42388)r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min万案电动机型号额定功率/kw电动机转速/ (r/min )同步转速满载转速1Y112M-62.210009402Y100L1-42.21500:14203Y132S-82.2750710计算出三种方案的传动装置的传动比万案传动装置的传动比总传动比带传动比齿轮传动比17.8723.936211.8933.96135.9522.975综合考虑电动机及传动装置的传动比，选定方案1电动机型号丫112M-61.3计算总传动比和分配传动比nd940= 7.8nw119.4取 i1=2二

4、匚2丄=他=3.936ii 21.4计算传动装置的运动和动力参数1. 各轴转速nmn mi1二940 =470r/minn 二=nw= 119.4r/min2. 各轴的输入功率P = Fd4 =2.2 0.96 = 2.112kw2P_ = P- . 23 =2.112 0.990.97 =2.008kw卷筒轴 FW 二 P 4 56 = 2.008 0.98 0.99 0.96 = 1.87kw3. 各轴输入转矩Pd2 2电动机转矩 Td =9550=955022.35N mnm940p2 1129550紀9550花皿.外mp2 0089550罟 955"而 E&N mp4

5、 87卷筒轴Tw =9550=9550149.57N mnw119.4运动和动力参数的计算结果列于下表:轴名参数电动机轴I轴II轴卷筒轴转速 n/( r/min)940470119.4119.4输入功率P/kw2.22.1122.0081.87输入转矩T/(N.m)22.3542.91160.61149.57传动比i23.9361效率耳0.960.950.93第二章传动零件的设计计算2.1带传动的设计步骤计算及说明结果(1 )计算功率(2 )选择带型(3)确定带的 基准直径(4 )验算带速(5 )计算带长查机械结构分析与设计表10-4 取Ka =1.2巳=KaP =1.2x2.2KW =2.6

6、4KW据 巳=2.64KW和 九=940r / min由机械结构分析与设计图10-3，选取A型带由机械结构分析与设计表10-1，确定dd1 =90mm940 'dd2 =idd1(1 E )二 一 产90“1+0.02)=1764mm 。丿查表取标准值170mm叱In兀 x 90乂 940v 一化 4.4m/ s60 勺 000601000初定中心距0.7汉(90+170 )Ea0兰2汉(90汉170)取 a0 = 400mm带的基准长度Ld。2玄+ (dd1+dd2)+(dd2 dd1'24a0Ld0 紀 1212.2mmKa"2Pc=2.64KWA型dd1 = 9

7、0mmdd2170mmv =4.4m/ s因为5m/s<25m/s，符合要求a0 = 400mm(6 )确定中心 距(7 )验算带包 角(9) 单根带V 的初拉力(10) 作用在轴 上的力由机械结构分析与设计表10-3选取相近的Ld =1120mma =a0 +(Ld Ld0 y 2 = 354mmamin = a-0.015Ld =3540.015x 1120mm = 337mmamax = a+0.03Ld =354 +0.03x 1120mm = 387mmr =180 _57.3ldd2 _dd1 )/a= 180： 57.3 * (170 90 y 354 = 167 120

8、：据 dd1和nd查机械结构分析与设计表10-5得P0 0.77KW,i式1时单根V带的额定功率增量据带型及i查机械结构分析与设计表10-6，得占P01 =0.108KW查机械结构分析与设计表10-7得Ka =0.96查机械结构分析与设计 表10-3 得 Kl =0.91Z =R/怕+AP°KaKL】=2.64/血.77 +0.108 卜 】対3.4l500P/2.5 丄 2Fo =c-1 +qvZv <Ka 丿F0 拓 120NFq =2ZF0s in J2) 943Nc(1=167=符合要求呛= 0.108KW取Z=4F°=120N2.2齿轮传动设计步骤计算及说明

9、结果(1 )选择齿轮小齿轮选用45钢调质，硬度为217255HBS大小齿轮选用材料和精度等齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS因为是普通45钢调质，硬级减速器，查机械结构分析与设计表11-2选用8级精度为 217度。255HBS;大齿(2 )按齿面接两齿轮均是钢质齿轮，由式轮选用45钢正 火，硬度为76.43J 可求出值。先确定有关参数触疲劳强度设 计d1 >169 217HBS载荷系数K与系数,查机械结构分析与设计表11-3取k=1.1 ;T1=42.91T1 =42.91 N mN m小齿轮齿数取 Z1 =25,则大齿轮齿数为 Z2 =98，单级k=1.1小齿轮转矩齿轮传动对

10、称布置，由机械结构分析与设计表11-5Z1 =25取齿宽系数乱=1Z2=98Ni由机械结构分析与设计图11-8查得d =1aHHm1=570MPa , 0Hlim2 =550MPa，由机械结构分析a H lim 1 =570MP与设计表11-7查得安全系数SH =1。按预期寿命十年，a齿数乙和齿单向运转，计算应力循环次数N1、N2。Q H lim 2 =550MP宽系数aM =60njLh =60x4701x(10x52x80) =1.17如09许用接触应N2 =98:NJi =1.17R0 /3.936 =2.97勺0fcrH =570MPa力9 H 查机械结构分析与设计图11-11得ZN1

11、 = 1,bH =589 MPaZN 2= 1.07,由式 B HHlimZN 有SH° H lim 1Z N1570 勺.pr7niiyip一一MPa -570MPaSh1_°Hlim2ZN2 _ 550 汉 1.07 R a _589MPa2 IVIPa 589IVIPaSh1(3 )几何尺寸 计算(4 )按齿根弯 曲疲劳强度校 核许用弯曲应力齿形系数及应力修正系数强度校核由式d" 76.43广号+；)得(1.1 x42.91x103x (3.936 + 1)dr K76.43 mm_ 43.3mm1x3.936x570dr 43.3d ”cm =mm=1.7

12、32mm乙25查机械结构分析与设计 表4-3,取标准模数 m = 2mmdj = mZ1 =2 x 25mm = 50mmdmZ<98m =196mmb =1汇50mm = 50mm经圆整，取b2 =50mm ，贝U d =b2 +5 =55mma = m(Z<| +Z2) /2 = 2汇(25 + 98) / 2mm = 123mm根据式 F =空!1诈乂 = 2K?1 YFYs乞tF F bd1m F s bm2Z1 F sF女口 f兰&f】，则校验合格。由机械结构分析与设计图11-9查得，。f im 1 = 450MPa ,。f iim 2 = 410MPa由机械结构

13、分析与设计表11-7查得Sf = 1.3由机械结构分析与设计图11-10查得ynYn1r 1F lim Yn1 450 工 1片 1 MPa 346MPaSf1.3L 1° F lim 2YN 2410疔 F2-MPa315MPa2Sf1.3由机械结构分析与设计表11-6查得Ym =2.65丫尸2 =2.19乂1 = 1.59乂2 = 1.81m = 2mmd1 =50mmd2 =196mmb2 =50mm4 =55mma = 123mm1 =346MPakF =315MPa齿轮圆周速 度由式 CTf =YfYs =2YfY;兰 &F 得bd1mbm Z12 KT 12 x

14、1.1 x 42 .91 x 10 3F 1 2YF 1丫S1 2bm Z150 疋 2 疋 25x2.65x1.59MPa =73.3MPa 兰 kF l =346MPa F2 =bF2丫仝2 =73.3疋彳19"81 MPa =69MPaYF1Ys1兰 trF I =315MPa可见弯曲疲劳强度足够。兀d1 rh3.15 470 ,v =m/ s = 1.23m / s60100060x1000可知8级精度合适crF1 = 73.3MPa如1ctF2 =69MPa兰Gf】2v =1.23m/ s2.3轴系结构设计（一）.低速轴轴的设计1. 轴的材料选用45钢正火处理。查机械结构分

15、析与设计表 12-1得抗拉强度匚b =600MPa ;许用弯曲应力I-彳b =55MPa2. 按纯剪切强度估算最小直径9.55 106F23O*而齿轮传动效率（包括轴承效率在内）=0.95 ;低速轴F2=2.008kw ；查机械结构分析与设计表12-2取C=115按上计算得：残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。考虑到轴外伸端和联轴器用一个键连接，故将轴经放大5%，取 d=32mm3. 轴的结构设计（1）.确定轴上零件的布置和固定方式为了满足轴上零件的轴向固定，将该轴设计成阶梯轴。按扭矩Mt二T =9550F2/n? “60.61N m查机械设计基础课程设计指导书附录 9, 选用HL3型弹性套栓销联轴器，半联

16、轴器的孔径为 32mm，长L=82mm ,半联 轴器与轴头配合部分的长度为 60m m,要满足半联轴器的轴向固定要求，在外延 伸轴头左端需要制出轴肩。由于是单机齿轮减速器，因此可将齿轮布置在箱体的 中央，轴承对称的布置在布置在两侧。 齿轮以轴环和套筒实现轴向固定、 以平键 连接和优先选用过盈配合实现周向固定。两端轴承分别以轴肩和套筒实现轴向固 定，以过渡配合实现周向固定，整个轴系（包括轴承）以两端轴承盖实现轴向固 定。联轴器以轴肩、平键连接实现轴向固定和周向固定。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。轴的结构草图如下图34（2）确定轴的各段直径外伸端直径32mm，定位轴肩高度h 一般取h=（0.070.1）

17、d，d为轴的直径。以此确定联轴器定位轴肩高度血=2-24mm，通过联轴器端盖的轴身直径d=38mm。非定位轴肩的高度没有严格的规定，一般取为12mm,因此这里选用6008型轴承，轴颈直径为40mm,轴承的定位轴肩的高度必须低于轴承 内圈端面的高度，查机械设计基础课程设计指导书附录10轴肩高hmin =2.8mm，所以轴肩和套筒外径取46mm圆角r=1mm;取齿轮轴头直径为48mm；定位轴环高度 h=4mm，于是轴环直径为 56mm；其余圆角均为 1.5mm 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。（3）确定各轴段长度轮毂长为50mm,为保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件配合 的轴段长度一般应比轮毂长度短 2

18、3mm，因此取轴头长度为 48mm,轴承对称 地置于齿轮两侧，查机械设计基础课程设计指导书附录10得轴承宽度为15m m，轴颈长度与轴承宽度等为15m m。齿轮端面至箱体内壁的距离一般 _10, 所以在这里齿轮两端与箱体内壁间的距离各取 15m m,以便容纳轴环和套筒；若 轴承端面至箱体内壁的距离为 k,贝U当轴承用脂润滑时k=15mm,轴承用油润滑 时k=25mm,这里采用油润滑，所以轴承端面距箱体内壁2mm,这样就可以定跨距为85mm。按箱体结构需要，轴身伸出端的长度为 40mm,为安装联轴器预 留空间位置。半联轴器与轴头配合部分的长度为 60mm。但为了保证轴端挡圈只 压在半联轴器上，而

19、不是压在轴的端面上，轴头长度应比半联轴器的配合长度略 短，取55mm为联轴器的轴头长度。謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔。4. 轴的强度校核Ft2Td22 160.613 N =1638.9N196 10Fr = Ft ta-1638.9 tan20 N =596.5NF = 1638.9 n 1744.1Ncos： cos 20FtFa =Fb-872.05NMac 二 Fa 42.5mm = 872.05N 42.5mm = 37.062125N mMbc 二 Fb 42.5mm =872.05N 42.5mm = 37.062125N m8.1 得 W4 =0.1D3Mmax 二 MC =37.06

20、2125N m利用第四强度理论：二e4二-M 2 G Mt)2W：4心对其进行强度校核。Wz查机械结构分析与设计表12-4 得：=0.3Mtmax 二 T- - =160.61N m查机械结构分析与设计表则有:CJe4M2MJ237.0621252 (0.3 160.61)23_3Wz0.1 196 10= 0.081MPa ： !-1- 55MPa可知强度足够。（二）.高速轴的设计1. 轴的材料选用45钢正火处理。查机械结构分析与设计表 12-1得抗拉强度匚b =600MPa ；许 用弯曲应力匚b =55MPa2. 按纯剪切强度估算最小直径I69.55 10 R0.2【h而齿轮传动效率（包括轴承效率在内）-0.95 ;低速轴P =2.112kw ；查机械结构 分析与设计表12-2取C=115按上计算得：厦礴恳蹒骈時盡继價骚。fp12.112d=115汉計=19mmV 470考虑到轴和带轮用一个键连接，故将轴经放大5%，取d=20mm3. 轴的结构设计（1）.确定轴的各段直径轴的外伸端与带轮配合，设制成锥形起到固定带轮往箱体窜动，锥段小端直径为20mm，大端与轴承配合，而该轴承与低速轴所用的轴承一致