第一章傳動裝置總體研發(fā)設(shè)計樊東

1、第一章傳動裝置的總體設(shè)計1.1總體方案的設(shè)計理由依據(jù)：一級圓柱齒輪減速器傳動比一般小于5,使用直齒、斜齒或人字齒輪，傳遞功率可達數(shù)萬千瓦，效率較高。工藝簡單，精度易于保證，一般工廠均能制造，應(yīng)用廣泛。軸線 可水平布置、上下布置或鉛垂布置。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。結(jié)果：選擇一級圓柱齒輪作減速器。選擇的傳動方案圖：1.2選擇電動機1.選擇電動機類型：3相交流電動機2. 選擇電動機功率工作機所需的電動機輸出功率Pw工作機功率Pw 二Fv1000 w所以Pd =Fv1000由電動機至工作機之間的總效率(包括工作機效率)為:式中： 1、2、3、4、5、6分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒

2、軸的軸承及卷筒的總效率。取 1 =0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.98、5=0.99、6=0.96聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。w = 0.96 0.9920.97 0.98 0.99 0.96 =0.85Fv 1250 漢 1.5Fd=kw=2.2kwd 1000 w 1000 0.853. 確定電動機轉(zhuǎn)速60 1000v60 1000 1.5卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速：nwr/mi n=119.4r/min兀D兀匯240因為帶傳動的傳動比范圍：h=24 ，齒輪傳動的傳動比范圍：i2=35 ，則總傳動I比范圍i =620二電動機轉(zhuǎn)速范圍：nd 二 i； nw =(620) 119.4r/min=

3、 ( 716.42388)r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min萬案電動機型號額定功率/kw電動機轉(zhuǎn)速/ (r/min )同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y112M-62.210009402Y100L1-42.21500:14203Y132S-82.2750710計算出三種方案的傳動裝置的傳動比萬案傳動裝置的傳動比總傳動比帶傳動比齒輪傳動比17.8723.936211.8933.96135.9522.975綜合考慮電動機及傳動裝置的傳動比，選定方案1電動機型號丫112M-61.3計算總傳動比和分配傳動比nd940= 7.8nw119.4取 i1=2二

4、匚2丄=他=3.936ii 21.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速nmn mi1二940 =470r/minn 二=nw= 119.4r/min2. 各軸的輸入功率P = Fd4 =2.2 0.96 = 2.112kw2P_ = P- . 23 =2.112 0.990.97 =2.008kw卷筒軸 FW 二 P 4 56 = 2.008 0.98 0.99 0.96 = 1.87kw3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩Pd2 2電動機轉(zhuǎn)矩 Td =9550=955022.35N mnm940p2 1129550紀(jì)9550花皿.外mp2 0089550罟 955"而 E&N mp4

5、 87卷筒軸Tw =9550=9550149.57N mnw119.4運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列于下表:軸名參數(shù)電動機軸I軸II軸卷筒軸轉(zhuǎn)速 n/( r/min)940470119.4119.4輸入功率P/kw2.22.1122.0081.87輸入轉(zhuǎn)矩T/(N.m)22.3542.91160.61149.57傳動比i23.9361效率耳0.960.950.93第二章傳動零件的設(shè)計計算2.1帶傳動的設(shè)計步驟計算及說明結(jié)果(1 )計算功率(2 )選擇帶型(3)確定帶的 基準(zhǔn)直徑(4 )驗算帶速(5 )計算帶長查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表10-4 取Ka =1.2巳=KaP =1.2x2.2KW =2.6

6、4KW據(jù) 巳=2.64KW和 九=940r / min由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計圖10-3，選取A型帶由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表10-1，確定dd1 =90mm940 'dd2 =idd1(1 E )二 一 產(chǎn)90“1+0.02)=1764mm 。丿查表取標(biāo)準(zhǔn)值170mm叱In兀 x 90乂 940v 一化 4.4m/ s60 勺 000601000初定中心距0.7漢(90+170 )Ea0蘭2漢(90漢170)取 a0 = 400mm帶的基準(zhǔn)長度Ld。2玄+ (dd1+dd2)+(dd2 dd1'24a0Ld0 紀(jì) 1212.2mmKa"2Pc=2.64KWA型dd1 = 9

7、0mmdd2170mmv =4.4m/ s因為5m/s<25m/s，符合要求a0 = 400mm(6 )確定中心 距(7 )驗算帶包 角(9) 單根帶V 的初拉力(10) 作用在軸 上的力由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表10-3選取相近的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、：據(jù) dd1和nd查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表10-5得P0 0.77KW,i式1時單根V帶的額定功率增量據(jù)帶型及i查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表10-6，得占P01 =0.108KW查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表10-7得Ka =0.96查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 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=符合要求嗆= 0.108KW取Z=4F°=120N2.2齒輪傳動設(shè)計步驟計算及說明

9、結(jié)果(1 )選擇齒輪小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217255HBS大小齒輪選用材料和精度等齒輪選用45鋼正火，硬度為169217HBS因為是普通45鋼調(diào)質(zhì)，硬級減速器，查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表11-2選用8級精度為 217度。255HBS;大齒(2 )按齒面接兩齒輪均是鋼質(zhì)齒輪，由式輪選用45鋼正 火，硬度為76.43J 可求出值。先確定有關(guān)參數(shù)觸疲勞強度設(shè) 計d1 >169 217HBS載荷系數(shù)K與系數(shù),查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表11-3取k=1.1 ;T1=42.91T1 =42.91 N mN m小齒輪齒數(shù)取 Z1 =25,則大齒輪齒數(shù)為 Z2 =98，單級k=1.1小齒輪轉(zhuǎn)矩齒輪傳動對

10、稱布置，由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表11-5Z1 =25取齒寬系數(shù)亂=1Z2=98Ni由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計圖11-8查得d =1aHHm1=570MPa , 0Hlim2 =550MPa，由機械結(jié)構(gòu)分析a H lim 1 =570MP與設(shè)計表11-7查得安全系數(shù)SH =1。按預(yù)期壽命十年，a齒數(shù)乙和齒單向運轉(zhuǎn)，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1、N2。Q H lim 2 =550MP寬系數(shù)aM =60njLh =60x4701x(10x52x80) =1.17如09許用接觸應(yīng)N2 =98:NJi =1.17R0 /3.936 =2.97勺0fcrH =570MPa力9 H 查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計圖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 漢 1.07 R a _589MPa2 IVIPa 589IVIPaSh1(3 )幾何尺寸 計算(4 )按齒根彎 曲疲勞強度校 核許用彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)強度校核由式d" 76.43廣號+；)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查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 表4-3,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m = 2mmdj = mZ1 =2 x 25mm = 50mmdmZ<98m =196mmb =1匯50mm = 50mm經(jīng)圓整，取b2 =50mm ，貝U d =b2 +5 =55mma = m(Z<| +Z2) /2 = 2匯(25 + 98) / 2mm = 123mm根據(jù)式 F =空!1詐乂 = 2K?1 YFYs乞tF F bd1m F s bm2Z1 F sF女口 f蘭&f】，則校驗合格。由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計圖11-9查得，。f im 1 = 450MPa ,。f iim 2 = 410MPa由機械結(jié)構(gòu)

13、分析與設(shè)計表11-7查得Sf = 1.3由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計圖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由機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表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齒輪圓周速 度由式 CTf =YfYs =2YfY;蘭 &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 蘭 kF l =346MPa F2 =bF2丫仝2 =73.3疋彳19"81 MPa =69MPaYF1Ys1蘭 trF I =315MPa可見彎曲疲勞強度足夠。兀d1 rh3.15 470 ,v =m/ s = 1.23m / s60100060x1000可知8級精度合適crF1 = 73.3MPa如1ctF2 =69MPa蘭Gf】2v =1.23m/ s2.3軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）.低速軸軸的設(shè)計1. 軸的材料選用45鋼正火處理。查機械結(jié)構(gòu)分

15、析與設(shè)計表 12-1得抗拉強度匚b =600MPa ;許用彎曲應(yīng)力I-彳b =55MPa2. 按純剪切強度估算最小直徑9.55 106F23O*而齒輪傳動效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.95 ;低速軸F2=2.008kw ；查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表12-2取C=115按上計算得：殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟?？紤]到軸外伸端和聯(lián)軸器用一個鍵連接，故將軸經(jīng)放大5%，取 d=32mm3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）.確定軸上零件的布置和固定方式為了滿足軸上零件的軸向固定，將該軸設(shè)計成階梯軸。按扭矩Mt二T =9550F2/n? “60.61N m查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書附錄 9, 選用HL3型彈性套栓銷聯(lián)軸器，半聯(lián)

16、軸器的孔徑為 32mm，長L=82mm ,半聯(lián) 軸器與軸頭配合部分的長度為 60m m,要滿足半聯(lián)軸器的軸向固定要求，在外延 伸軸頭左端需要制出軸肩。由于是單機齒輪減速器，因此可將齒輪布置在箱體的 中央，軸承對稱的布置在布置在兩側(cè)。 齒輪以軸環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向固定、 以平鍵 連接和優(yōu)先選用過盈配合實現(xiàn)周向固定。兩端軸承分別以軸肩和套筒實現(xiàn)軸向固 定，以過渡配合實現(xiàn)周向固定，整個軸系（包括軸承）以兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向固 定。聯(lián)軸器以軸肩、平鍵連接實現(xiàn)軸向固定和周向固定。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。軸的結(jié)構(gòu)草圖如下圖34（2）確定軸的各段直徑外伸端直徑32mm，定位軸肩高度h 一般取h=（0.070.1）

17、d，d為軸的直徑。以此確定聯(lián)軸器定位軸肩高度血=2-24mm，通過聯(lián)軸器端蓋的軸身直徑d=38mm。非定位軸肩的高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定，一般取為12mm,因此這里選用6008型軸承，軸頸直徑為40mm,軸承的定位軸肩的高度必須低于軸承 內(nèi)圈端面的高度，查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書附錄10軸肩高hmin =2.8mm，所以軸肩和套筒外徑取46mm圓角r=1mm;取齒輪軸頭直徑為48mm；定位軸環(huán)高度 h=4mm，于是軸環(huán)直徑為 56mm；其余圓角均為 1.5mm 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。（3）確定各軸段長度輪轂長為50mm,為保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件配合 的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短 2

18、3mm，因此取軸頭長度為 48mm,軸承對稱 地置于齒輪兩側(cè)，查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書附錄10得軸承寬度為15m m，軸頸長度與軸承寬度等為15m m。齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離一般 _10, 所以在這里齒輪兩端與箱體內(nèi)壁間的距離各取 15m m,以便容納軸環(huán)和套筒；若 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離為 k,貝U當(dāng)軸承用脂潤滑時k=15mm,軸承用油潤滑 時k=25mm,這里采用油潤滑，所以軸承端面距箱體內(nèi)壁2mm,這樣就可以定跨距為85mm。按箱體結(jié)構(gòu)需要，軸身伸出端的長度為 40mm,為安裝聯(lián)軸器預(yù) 留空間位置。半聯(lián)軸器與軸頭配合部分的長度為 60mm。但為了保證軸端擋圈只 壓在半聯(lián)軸器上，而

19、不是壓在軸的端面上，軸頭長度應(yīng)比半聯(lián)軸器的配合長度略 短，取55mm為聯(lián)軸器的軸頭長度。謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。4. 軸的強度校核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利用第四強度理論：二e4二-M 2 G Mt)2W：4心對其進行強度校核。Wz查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表12-4 得：=0.3Mtmax 二 T- - =160.61N m查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表則有:CJe4M2MJ237.0621252 (0.3 160.61)23_3Wz0.1 196 10= 0.081MPa ： !-1- 55MPa可知強度足夠。（二）.高速軸的設(shè)計1. 軸的材料選用45鋼正火處理。查機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計表 12-1得抗拉強度匚b =600MPa ；許 用彎曲應(yīng)力匚b =55MPa2. 按純剪切強度估算最小直徑I69.55 10 R0.2【h而齒輪傳動效率（包括軸承效率在內(nèi)）-0.95 ;低速軸P =2.112kw ；查機械結(jié)構(gòu) 分析與設(shè)計表12-2取C=115按上計算得：廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。fp12.112d=115漢計=19mmV 470考慮到軸和帶輪用一個鍵連接，故將軸經(jīng)放大5%，取d=20mm3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）.確定軸的各段直徑軸的外伸端與帶輪配合，設(shè)制成錐形起到固定帶輪往箱體竄動，錐段小端直徑為20mm，大端與軸承配合，而該軸承與低速軸所用的軸承一致