第一章传动装置的总体设计樊东.doc

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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。
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
工作机功率
所以
由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机效率)为：

式中： 、、、、、分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的总效率. 取 =0.96、=0.99、=0.97、=0.98、=0。99、=0.96
==0.85
=kw=2。2kw
3。 确定电动机转速
卷筒轴的工作转速：r/min=119。4r/min
因为带传动的传动比范围：=2~4 ， 齿轮传动的传动比范围：=3~5 ， 则总传动比范围=6～20
电动机转速范围：119。4r/min=（716.4~2388)r/min
符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min

方案
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
1
Y112M—6
2。2
1000
940
2
Y100L1—4
2.2
1500
1420
3
Y132S-8
2。2
750
710

计算出三种方案的传动装置的传动比

方案
传动装置的传动比
总传动比
带传动比
齿轮传动比
1
7。87
2
3.936
2
11。89
3
3。96
3
5.95
2
2。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Y112M—6。

1.3 计算总传动比和分配传动比

取 =2
===3.936
1.4计算传动装置的运动和动力参数

1.各轴转速

2. 各轴的输入功率

卷筒轴
3。各轴输入转矩
电动机转矩

卷筒轴

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)
940
470
119。4
119。4
输入功率P/kw
2。2
2。112
2。008
1.87
输入转矩T/(N。m)
22.35
42。91
160。61
149.57
传动比i
2
3.936
1
效率
0。96
0.95
0。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

（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
查《机械结构分析与设计》表10-4 取

据
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

查表取标准值170mm

初定中心距
取
带的基准长度

由《机械结构分析与设计》表10-3选取相近的

据查《机械结构分析与设计》表10-5 得
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 查《机械结构分析与设计》表10—7 得 查《机械结构分析与设计》表
10-3 得

A型

因为
5m/s<25m/s，符合要求

符合要求

取Z=4

2.2 齿轮传动设计
步骤
计算及说明
结果
（1） 选择齿轮材料和精度等级

（2） 按齿面接触疲劳强度设计
载荷系数K

‚小齿轮转矩

ƒ齿数和齿宽系数

④许用接触应力

（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

ƒ强度校核

④齿轮圆周速度

小齿轮选用45钢调质，硬度为217～255HBS；大齿轮选用45钢正火,硬度为169～217HBS.因为是普通减速器,查《机械结构分析与设计》表11—2选用8级精度。
两齿轮均是钢质齿轮，由式可求出值。先确定有关参数与系数, 查《机械结构分析与设计》表11—3 取k=1.1；=42.91
小齿轮齿数取=25，则大齿轮齿数为=98，单级齿轮传动对称布置,由《机械结构分析与设计》表11—5取齿宽系数=1
由《机械结构分析与设计》图11—8查得=570MPa ，=550MPa ,由《机械结构分析与设计》表11—7查得安全系数=1 .按预期寿命十年，单向运转,计算应力循环次数、。

查《机械结构分析与设计》图11-11得，， 由式有

由式 得

查《机械结构分析与设计》表4—3，取标准模数

经圆整 ，取
，则

根据式
如，则校验合格.
由《机械结构分析与设计》图11-9查得， ，
由《机械结构分析与设计》 表11-7查得
由《机械结构分析与设计》图11-10查得

由《机械结构分析与设计》表11—6查得

由式 得

可见弯曲疲劳强度足够。

可知8级精度合适
小齿轮选用45钢调质，硬度为217～255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169~217HBS

=42.91
k=1。1
=25
=98
=1
=570MPa
=550MPa

2.3 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《机械结构分析与设计》表12—1 得抗拉强度;许用弯曲应力
2。 按纯剪切强度估算最小直径

而齿轮传动效率（包括轴承效率在内） ；低速轴 ；查《机械结构分析与设计》表12—2 取C=115 按上计算得：

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=32mm
3。 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 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60mm，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。
轴的结构草图如下图

（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=（0.07~0.1)d，d为轴的直径。以此确定联轴器定位轴肩高度， 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1~2mm,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， 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

（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2~3mm，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15mm，轴颈长度与轴承宽度等为15mm。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15mm，以便容纳轴环和套筒;若轴承端面至箱体内壁的距离为k,则当轴承用脂润滑时k=15mm，轴承用油润滑时k=2～5mm，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。
4。 轴的强度校核

利用第四强度理论： 对其进行强度校核.
查《机械结构分析与设计》表12—4 得

查《机械结构分析与设计》表8.1 得 则有：

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;许用弯曲应力
2. 按纯剪切强度估算最小直径

而齿轮传动效率（包括轴承效率在内） ;低速轴 ；查《机械结构分析与设计》表12—2 取C=115 按上计算得：

考虑到轴和带轮用一个键连接，故将轴经放大5% ，取d=20mm
3. 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，则得大端直径为40mm。
中间段齿轮轴的齿部分与齿轮配合,分度圆相切,由上可知：a=123mm，,m=2mm齿顶高
齿根高
齿顶圆直径
齿根高直径
轴承用轴肩固定，其与低速轴一致 取轴肩高度为3mm。
（2）. 确定各轴段长度
齿轮轴的齿部分由齿轮设计中得到其长为55mm.按箱体结构需要，轴身伸出端的长度为40mm。锥部与带轮配合,其长于带轮宽度相致.其余各部分与低速轴一致。
高速轴的设计草图:

2.4 键连接的设计
1。 键类型和尺寸设计选择
低速轴与轮毂采用平键连接，选A型键,根据轴直径d=48mm和轮毂宽度50mm，从《机械结构分析与设计》表12—6查得键的截面尺寸b=14mm，h=9mm，L=40mm。此键的标记为：键 1440 GB/T 1095-1990

2。强度校核
（1）。 校核挤压强度

工作长度
由于 查《机械结构分析与设计》表12-7 得

则

(2）。 校核剪切强度
查《机械结构分析与设计》表12-7得

故挤压和剪切强度都足够.

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