卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(自動(dòng)保存的)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 1電動(dòng)機(jī)選擇1.計(jì)算原動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率Pd而該傳動(dòng)裝置的總效率為=beg2b4c20=0.96×0.982×0.994×0.992×0.95=0.825則原動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率Pd=P0=Fv1000beg2b4c20=40.807=4.848KW2.計(jì)算原動(dòng)機(jī)的適當(dāng)轉(zhuǎn)速范圍由工作參數(shù)可得卷筒的轉(zhuǎn)速為nw=60v×1000D=60×0.5×1000×430=22.208r/min而三級(jí)減速適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比范圍為16160，由此得原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為nd=355.36400r/min3.選擇

2、原動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上功率和轉(zhuǎn)速參數(shù)，查手冊(cè)選擇Y132M2-6封閉籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)為：滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定功率5.5KW。4.2.計(jì)算總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比1.計(jì)算總傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為i=ndnw=96022.2=43.242.分配各級(jí)傳動(dòng)比考慮到V帶級(jí)的傳動(dòng)比過(guò)大會(huì)影響小輪包角，取帶輪的傳動(dòng)比為 io=3 減速器傳動(dòng)比 i1=ii0=43.243=14.413輪減速器的高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比i11=1.4i1=4.492低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比i2=ii1=3.2084.3.計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)注：為安全考慮，每軸上的轉(zhuǎn)矩計(jì)算均為輸入轉(zhuǎn)矩，即不計(jì)入該軸支承軸承的效率

3、損失。1.電機(jī)輸出軸（軸1）轉(zhuǎn)速n1=nw=960r/min，功率P1=Pd=4.848KW故其轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106P1n1=9.55×106×4.848960=48.228N·m2.V帶高速軸（軸2）轉(zhuǎn)速n2=n14.492=213.71r/min，功率P2=P1c=4.848×0.96=4.654KW故其轉(zhuǎn)矩T2=9.55×106P2n2=9.55×106×4.654213.71=138.893N·m3.中間軸（軸3）功率P3=P2be=4.42×0.94=4.292KW故其轉(zhuǎn)矩T3=

4、9.55×106P3n3=9.55×106×4.4693204.492=599.146N·m4.低速軸（軸4）功率P4=P3bg=4.469×0.99×0.97=4.292KW故其轉(zhuǎn)矩T4=9.55×106P4n4=9.55×106×4.29322.206=1846.27N·m5.齒輪箱輸出軸（軸5）功率P5=P4bg=4.292×0.99×0.97=4.122KW故其轉(zhuǎn)矩T5=9.55×106P5n5=9.55×106×4.12222.2=17

5、72.724N·m4.4.V帶設(shè)計(jì)1.選擇V帶的類型根據(jù)已知條件（工作平穩(wěn)，每天12小時(shí)），可以確定V帶的工作情況系數(shù)為KA=1.1。故V帶的計(jì)算功率為Pca=KAPd=1.2×4.848=5.818KW結(jié)合計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，查圖知應(yīng)選小輪直徑為112140mm的A型帶。2.確定帶輪直徑dd1和dd2查表取dd1=118mm。故可得大輪直徑為dd2=i12dd11-=3.15×118×1-0.02=364.27mm從表中取大輪直徑為dd2=355mm，由此引起的傳動(dòng)比誤差為355118×0.98-3.153.15×100%=-2.

6、54%該誤差足夠小，滿足工作要求。驗(yàn)算帶速v：v=dd1n160×1000=×118×96060000=5.93m/s，在225m/s之間，滿足工作要求。3.確定中心距a。并選擇帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld根據(jù)V帶中心距選取的參考式0.7dd1+dd2a02dd1+dd2可知，此處中心距的選擇范圍為331.1mma0946mm取a0=500mm，則可得V帶的初始長(zhǎng)度L0為L(zhǎng)0=2a0+2dd1+dd2+dd2-dd124a0=2×500+2×118+355+（355-118）24×500=1771.07mm查表選得V帶的基準(zhǔn)直徑為L(zhǎng)d=1800m

7、m。計(jì)算實(shí)際中心距為a0=515mm。4.驗(yàn)算小輪包角1由公式有1=180°-dd2-dd1a×57.3°=180°-355-118515×57.3°=153.6°120°滿足要求。5.求帶根數(shù)z根據(jù)計(jì)算公式，帶根數(shù)z為z=PcaPr=KAPd（P0+P0）KKL=3.85查表得到單根V帶的基本額定功率、額定功率增量、包角和帶長(zhǎng)系數(shù)為P0=1.252kW，P0=0.109kW，K=0.927，KL=1.01將數(shù)據(jù)代入可計(jì)算得z=PcaPr=KAPd（Po+Po）KKc=3.503取z=4根。6.求帶傳動(dòng)的壓軸力壓軸

8、力是設(shè)計(jì)帶輪支承軸及選用支撐軸承的主要依據(jù)，其大小為FQ=2zF0sin12=（1000Pcav2.5K-1+2qv2z）sin12=1394.2N7.計(jì)算輪寬根據(jù)公式B=z-1e+2f對(duì)于A型帶，查表可得e=15±0.3mm，f最小值9mm。取e=15mm，f=9mm，代入計(jì)算得B=63mm4.5.齒輪設(shè)計(jì)4.5.1.高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)1.選擇齒輪材料和熱處理方法，確定許用應(yīng)力（1）查表初選材料：小齒輪材料選為17CrNiMo6，滲碳淬火，硬度為5462HRC；大齒輪材料選為37SiCrMn2MoV，調(diào)質(zhì)處理，硬度為5055HRC，小齒輪硬度略高于大齒輪，滿足要求。（2）從相

9、關(guān)圖中的MQ線查得輪齒彎曲疲勞極限應(yīng)力如下：FE1=850MPa，F(xiàn)E2=720MPa。（3）從相關(guān)圖中的MQ線查得輪齒接觸疲勞極限應(yīng)力如下：Hlim1=1500MPa，Hlim2=1180MPa。（4）計(jì)算循環(huán)次數(shù)N1=60n1th=60×1×304.8×12×300×10=6.58×108N2=60n2th=60×1×61×12×300×10=1.32×108（5）查圖可得彎曲壽命系數(shù)YN1=0.89，YN2=0.92和接觸壽命系ZN1=1.03，ZN2=1.13；再查表

10、取安全系數(shù)如下：SHmin=1.2，SFmin=1.5。（6）確定許用應(yīng)力H1=Hlim1SHZN1=15001.2×1.03=1287.5MPaH2=Hlim2SHZN2=11801.2×1.13=1111.2MPaF1=FE1SFminYN1=8501.5×0.89=504.3MPaF2=FE2SFminYN2=7201.5×0.92=441.6MPa2.分析失效、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則該齒輪傳動(dòng)屬閉式傳動(dòng)，且為硬齒面齒輪，最大可能的失效是齒根彎曲疲勞折斷，也可能發(fā)生齒面疲勞。因此，本齒輪傳動(dòng)可按輪齒的彎曲疲勞承載能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定主要參數(shù)后，再驗(yàn)算齒面接觸疲

11、勞承載能力。3.按輪齒的彎曲疲勞承載能力計(jì)算齒輪主要參數(shù)（1）確定計(jì)算載荷：小齒輪轉(zhuǎn)矩為T(mén)3=138.89N·m考慮到原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)以及載荷的特點(diǎn)，以及本齒輪傳動(dòng)是軸承相對(duì)齒輪不對(duì)稱布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，取載荷系數(shù)K=1.3。則計(jì)算載荷為KT3=1.3×138.89=180.56N·m（2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：硬齒面，查表取齒寬系數(shù)d=1，初選z1=20，=12°。則大齒輪齒數(shù)為z2=i23z1=4.49×20=89.8圓整z2=90則當(dāng)量齒數(shù)為zv1=20cos3=20cos312°=21.37zv2=100cos3=100cos312

12、°=106.85（3）計(jì)算齒輪模數(shù)：查圖得兩輪復(fù)合齒形系數(shù)為YFS1=4.33，YFS2=3.96，由YFS1F1=4.33504.3=0.0086YFS2F2=3.96441.6=0.0090可見(jiàn)大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度較弱，所以用大齒輪的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有mn32KT1cos2dz12YFF=1.772mm考慮磨損失效，將模數(shù)適當(dāng)放大，并取標(biāo)準(zhǔn)值2.5mm。（4）計(jì)算中心距a=mn2cosz1+z2=153.4mm圓整為a=153.5mm.。此處為了湊配螺旋角，將z2變?yōu)?9。從而中心距變?yōu)閍=152.07mm.，圓整為152mm。（5）計(jì)算螺旋角=cos-1mn2az1+z2=11.

13、9°4.選擇齒輪精度等級(jí)小齒輪直徑為d1=mnz1cos=2.5×20cos12.26°=51.167mm齒輪圓周速度為v=d1n160×1000=0.816m/s查表并考慮該齒輪的用途，選擇7級(jí)精度。5.精確計(jì)算載荷查表得使用系數(shù)KA=1.00，動(dòng)載系數(shù)Kv=1.07；齒輪傳動(dòng)的嚙合寬度b=dd1=51.16752mm。由于切向力為Ft=2T3d1=5.09kN，故KAFtb=97.87N/mm，查表得齒間載荷分配系數(shù)K=1.2。由齒寬系數(shù)和減速器軸剛度較大，查表可得齒向載荷分布系數(shù)K=1.08。綜上，實(shí)際載荷系數(shù)為K=KAKKKv=1×1.

14、2×1.08×1.07=1.387實(shí)際計(jì)算載荷為KT3=1.387×130.2=180.55N·m6.驗(yàn)算輪齒接觸疲勞承載能力由T3和d1的值，計(jì)算得KFt1=7.06kN查圖得標(biāo)準(zhǔn)齒輪節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.43，查表得彈性系數(shù)ZE=189.8MPa，螺旋角系數(shù)Z=cos=0.989。因大齒輪的許用接觸應(yīng)力較小，故由H=ZEZHZKFtbd1u+1u=813.9MPaH2=1111.2MPa即齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。7.校驗(yàn)彎曲疲勞強(qiáng)度修正前后的載荷系數(shù)之比為31.3871.3=1.022，則根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度，模數(shù)應(yīng)為：1.022×1.772

15、=1.811mm，因此所取的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=2.5mm滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的要求。至此高速級(jí)的斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)完畢。其參數(shù)為：Z1=20，Z2=100，mn=2.5，=12.26°，d=1.0。4.5.2.低速級(jí)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)1.選擇齒輪材料和熱處理方法，確定許用應(yīng)力（1）查表初選材料：小齒輪材料選為17CrNiMo6，滲碳淬火，硬度為5462HRC；大齒輪材料選為37SiCrMn2MoV，調(diào)質(zhì)處理，硬度為5055HRC，小齒輪硬度略高于大齒輪，滿足要求。（2）從相關(guān)圖中的MQ線查得輪齒彎曲疲勞極限應(yīng)力如下：FE1=850MPa，F(xiàn)E2=720MPa。（3）從相關(guān)圖中的MQ線查得輪齒接

16、觸疲勞極限應(yīng)力如下：Hlim1=1500MPa，Hlim2=1180MPa。（4）計(jì)算循環(huán)次數(shù)N1=60n1th=60×1×61×12×300×10=1.32×108N2=60n2th=60×1×12.19×12×300×10=2.63×107（5）查圖可得彎曲壽命系數(shù)YN1=0.92，YN2=0.95和接觸壽命系ZN1=1.13，ZN2=1.25；再查表取安全系數(shù)如下：SHmin=1.2，SFmin=1.5。（6）確定許用應(yīng)力H1=Hlim1SHZN1=15001.2

17、15;1.13=1412.5MPaH2=Hlim2SHZN2=11801.2×1.25=1229.2MPaF1=FE1SFminYN1=8501.5×0.92=521.3MPaF2=FE2SFminYN2=7201.5×0.95=456MPa2.分析失效、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則該齒輪傳動(dòng)屬閉式傳動(dòng)，且為硬齒面齒輪，最大可能的失效是齒根彎曲疲勞折斷，也可能發(fā)生齒面疲勞。因此，本齒輪傳動(dòng)可按輪齒的彎曲疲勞承載能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定主要參數(shù)后，再驗(yàn)算齒面接觸疲勞承載能力。3.按輪齒的彎曲疲勞承載能力計(jì)算齒輪主要參數(shù)（1）確定計(jì)算載荷：小齒輪轉(zhuǎn)矩為T(mén)4=599.15N·m考慮

18、到原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)以及載荷的特點(diǎn)，以及本齒輪傳動(dòng)是軸承相對(duì)齒輪不對(duì)稱布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，取載荷系數(shù)K=1.3。則計(jì)算載荷為KT4=1.3×599.15=778.9N·m（2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：硬齒面，查表取齒寬系數(shù)d=1，初選z1=25，。則大齒輪齒數(shù)為z2=i34z1=3.2×25=80（3）計(jì)算齒輪模數(shù)：查圖得兩輪復(fù)合齒形系數(shù)為YFS1=4.23，YFS2=3.96，由YFS1F1=4.23521.3=0.0081YFS2F2=3.96456=0.0090可見(jiàn)大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度較弱，所以用大齒輪的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有m32KT4dz12YFF=2.87mm取標(biāo)準(zhǔn)值

19、3mm。（4）計(jì)算中心距a=m2z1+z2=157.5mm4.選擇齒輪精度等級(jí)小齒輪直徑為d1=mz1=3×25=75mm齒輪圓周速度為v=d1n160×1000=0.239m/s查表并考慮該齒輪的用途，選擇7級(jí)精度。5.精確計(jì)算載荷查表得使用系數(shù)KA=1.00，動(dòng)載系數(shù)Kv=1.02；齒輪傳動(dòng)的嚙合寬度b=dd1=75mm。由于切向力為Ft=2T4d1=16.84kN，故KAFtb=224.5N/mm，查表得齒間載荷分配系數(shù)K=1.1。由齒寬系數(shù)和減速器軸剛度較大，查表可得齒向載荷分布系數(shù)K=1.08。綜上，實(shí)際載荷系數(shù)為K=KAKKKv=1×1.1×

20、1.08×1.02=1.212實(shí)際計(jì)算載荷為KT4=1.212×599.15=726.17N·m6.驗(yàn)算輪齒接觸疲勞承載能力由T4和d1的值，計(jì)算得KFt1=20.41kN查圖得標(biāo)準(zhǔn)齒輪節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，查表得彈性系數(shù)ZE=189.8MPa，螺旋角系數(shù)Z=1。因大齒輪的許用接觸應(yīng)力較小，故由H=ZEZHZKFtbd1u+1u=990.1MPaH2=1229.2MPa即齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。7.校驗(yàn)彎曲疲勞強(qiáng)度修正前后的載荷系數(shù)之比為31.2121.3=0.977，則根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度，模數(shù)應(yīng)為：0.977×2.87=2.80mm，因此所取的標(biāo)準(zhǔn)

21、模數(shù)mn=3mm滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的要求。至此低速級(jí)的直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)完畢。其參數(shù)為：Z1=25，Z2=125，m=3mm，d=1.0。4.6.軸的設(shè)計(jì)4.6.1.齒輪高速軸設(shè)計(jì)1.材料選取這里選用應(yīng)用最廣泛的45鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。相關(guān)參數(shù)為：T=35MPa，-1=60MPa。2.按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件性計(jì)算該軸的輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)3=138.89N·m根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，可得該軸的最小直徑為d3T30.2T=3130.89×10000.2×35=26.5mm由于與V帶連接的軸段彎矩很小，以扭矩為主，故這個(gè)可以作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?？紤]開(kāi)鍵槽會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，將軸段1的直徑取為30mm。

22、3.初設(shè)參數(shù)，按照彎扭合成強(qiáng)度條件性計(jì)算假設(shè)軸承支點(diǎn)跨距為200mm，懸臂段長(zhǎng)度為100mm。根據(jù)斜齒輪受力的計(jì)算公式，有Ft=2Td=5089.2NFr=Fttanncos=1893.0NFa=Fttan=1072.5N根據(jù)豎直面的受力情況，由受力平衡及力矩平衡可以解出FV1=629.0NFV2=1127.8N再根據(jù)水平面的受力情況，同理可以解得FH1=3562.4NFH2=1526.8N由于需要開(kāi)鍵槽對(duì)齒輪進(jìn)行周向固定，因此需要留有較大余量，取為40mm。但由于小齒輪的分度圓直徑只有51.1mm，故只能將軸和齒輪設(shè)計(jì)為一體，即高速軸為齒輪軸，整體采用小齒輪所使用的材料17CrNiMo6。5

23、.鍵槽設(shè)計(jì)根據(jù)軸徑，選擇寬度8mm，高度7mm，軸槽深4mm的C型平鍵，根據(jù)工作能力校核可得鍵的最小長(zhǎng)度為L(zhǎng)22.97mm查手冊(cè)在長(zhǎng)度系列中選擇L=25mm。即國(guó)標(biāo)為8×25GB/T 1096-2003。4.6.2.齒輪中間軸設(shè)計(jì)1.材料選取觀察可知中間軸所受的載荷是三個(gè)軸中最復(fù)雜的，因此查表選用較好的材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理。相關(guān)參數(shù)為：T=45MPa，-1=70MPa。根據(jù)當(dāng)量彎矩圖能夠看出，該中間軸最有可能的危險(xiǎn)截面有兩個(gè)，分別記為截面A、B。下面首先設(shè)計(jì)這兩段軸頸。2.軸頸詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，可知A、B截面的直徑應(yīng)分別滿足dA3MA0.1-1=35550860.1

24、15;70=42.96mmdB3MB0.1-1=38410480.1×70=49.34mm考慮到A、B段均需開(kāi)鍵槽，故留下一些余量，取dA=50mm，dB=54mm。與高速軸相似，小齒輪的分度圓直徑與軸頸直徑比較接近，因此也要設(shè)計(jì)為齒輪軸，材料也為17CrNiMo6。根據(jù)這個(gè)選擇型號(hào)為31310以及32310的圓錐滾子軸承分別安裝在左邊和右邊。根據(jù)軸承的寬度4.鍵槽設(shè)計(jì)根據(jù)軸徑，選擇寬度16mm，高度10mm，軸槽深6mm的圓頭普通平鍵，根據(jù)工作能力校核可得鍵的最小長(zhǎng)度為L(zhǎng)43.31mm查手冊(cè)在長(zhǎng)度系列中選擇L=45mm。即國(guó)標(biāo)為16×45GB/T 1096-2003。4.

25、6.3.齒輪低速軸設(shè)計(jì)1.材料選取低速軸所受載荷較大，因此查表選用較好的材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理。相關(guān)參數(shù)為：T=45MPa，-1=70MPa。2.當(dāng)量彎矩圖取懸臂段長(zhǎng)度為100mm。3.軸頸詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，可知A、B截面的直徑應(yīng)分別滿足dA3MA0.1-1=311878110.1×70=55.36mmdB3MB0.1-1=39189630.1×70=50.82mm根據(jù)這個(gè)選擇型號(hào)為33113的圓錐滾子軸承。根據(jù)軸承的寬度以及公稱扭矩為3150N·m的聯(lián)軸器的參數(shù)4.聯(lián)軸器選擇低速軸根據(jù)懸臂端的扭矩以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，查表選擇公稱扭矩為3150N·mGYS5聯(lián)軸器JB60×107JB60×107 GB843-2003。5.鍵槽設(shè)計(jì)根據(jù)軸徑，齒輪鍵選擇寬度20mm，高度12mm，軸槽深7.5mm的圓頭普通平鍵，根據(jù)工作能力校核可得鍵的最小長(zhǎng)度為L(zhǎng)148.30mm由于這個(gè)長(zhǎng)度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了齒輪的輪轂寬度，故改用花鍵。根據(jù)軸徑，選擇規(guī)格為8×62×68×12的花鍵，C=0.4，齒數(shù)z=8。根據(jù)工作能力校核可得鍵的最小長(zhǎng)度為L(zhǎng)41.835mm查手冊(cè)在長(zhǎng)度系列中選擇L=45mm。即國(guó)標(biāo)為8×62×68×12 GB/T 11