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传动方案的拟定及说明题目：A2组，设计带式运输机传动装置（1）工作条件：工作年限8年，工作为二班工作制，载荷变动较大，滚筒效率j=0.92，运输带速度允许误差=5%。（2）原始数据：输送带速度v=2.5m/s，滚筒直径D=450，滚筒圆周力F=1200N。传动方案的分析：机器通常由原动机、传动装置和工作机等三部分组成。传动装置位于原动机合工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作机功能要求。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都很有影响，因此应当合理地拟定传动方案。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为普通V带传动，第二级为斜齿轮圆柱齿轮传动。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是斜齿轮圆柱齿轮传动。传动装置的布置如下:电动机的选择1电动机类型及结构形式：Y系列三相异步交流电动机，卧式封闭结构。2电动机的选择（1）工作机所需功率Pw =3kW（2）电动机输出功率 =1 2 23 45 j =0.960.9920.970.990.980.92=0.815 Pd = =3.68kW式中1 ，2 5 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4差得V带传动1=0.96，滚动轴承2=0.99，圆柱齿轮传动3=0.97，弹性联轴器4=0.99，卷筒轴滑动轴承5=0.98。按表20-1确定电动机额定功率为Ped=4kW(3)电动机转速的选择nw =106r/min由表2-1查得V带传动传动比范围i1 =24，单级圆柱齿轮传动范围i2=36，则nd =(i1i2 )nw =6362544r/min选n=1500r/min(4)电动机型号的确定 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y112M-4。其主要性能：额定功率4kW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，最大转矩2.3，质量43kg。（5）总传动比及其分配i=nmnw=1440106=13.58 根据表2-1，取V带传动的传动比i1=3,则单级圆柱齿轮传动的传动比 i2=ii1=13.583=4.53所得i2 值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。3计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速nn0=nm=1440r/minn1=n0i1 =14403=480r/minn2=n1i2 =4804.53=105.96r/min（2）各轴输入功率P0=Ped=4kWP1=P01=40.96=3.84kWP2 = P1 2 3 =3.840.990.97=3.69kW（3）各轴输入转矩T0=9550P0/n0=95504/1440=26.53NmT1=9550P1/n1 =95503.84/480=76.4NmT2=9550P2/n2 =95503.69/105.96=332.57NmV带传动设计计算1.确定计算功率Pc由教材表3.5查得带传动工作情况系数KA=1.3，故 Pc=KAP=1.34=5.2kW2.确定V带的型号根据Pc=5.2kW和n0=1440r/min，查教材图3.29确定选用A型普通V带。3.确定带轮直径dd1、dd2（1）确定小带轮的基准直径dd1 根据图3.29的推荐，小带轮可选用的直径范围是80100.参照表3.3选择dd1 =90。（2）验算带速vv=6.79m/s故5m/sv25m/s，带速合适。（3）计算大带轮直径dd2=i1dd1 (1-)=390(1-0.02)=264.6根据表3.3，取dd2=2654.确定带长度Ld及中心距a（1）初取中心距a0 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)得248.5a0710，初选a0=600（2）确定带长Ld 根据几何关系计算带长得 Ld0 =2a0 +(dd1+dd2)+=1770.39查教材表3.2，取Ld=1800。（3）计算实际中心距Aa0+=600+=614.805.验算包角1 1=180- 57.3=180-57.3=163.69120故包角合适。6.确定V带的根数z z查表3.7得P0=1.07，表3.9得LdT =1700，表3.10 得P0 =0.17由公式K=1.25（1-5-/180）得K=0.961，KL=1+0.5(Ld-LdT)=1.0124，故Z=3.96，取Z=4。7.确定出拉力F0F0 =500(-1)+qv2 =500(-1)+0.12.52=417N由表3.1查得q=0.10kg/m8.计算带轮轴所受的压力QQ=2zF0sin=24417sin=3302.27N齿轮的设计计算1.齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、确定许用应力、齿轮制造精度及选择、齿数z1的初步选择。（1）查表4-10，小齿轮用40MnB，调质，齿面硬度为260HBS；大齿轮用45#钢，调质，硬度为220HBS。二者材料硬度差为40HBS，合适。（2）查图4-38(c)，得Hlim1=700MPa, Hlim2=560MPa，查表4-13，取SH=1.1，故 H1= =636.4MPa H2= =509.1MPa（3）查图3-39(c)得Flim1 =240MPa，Flim2 =170MPa，查表4-13，取SF =1.3故 F1= =184.6MPa F1= =13.8MPa（4）因无特殊要求，由表4-11初选7级精度。（5）初选小齿轮齿数Z1=23，则大齿轮齿数z2=iz1=4.5323=104.19，取z2=105。2.按齿面解除疲劳强度计算（1）由于载荷变动较大，查表4-12，取载荷系数K=1.7，且属于轻型减速器，取齿宽系数a=0.35。（2）小齿轮上的转矩T1=9.55106 =9.55106 =7.64104 N（3）初取螺旋角=15。（4）初算中心距a(u+1) ()2 1/3 =(4.53+1)( )2 1/3=170.68（5）法面模数mn=2.58按表4-1取mn =3（6）确定中心距a=198.77，取a=199。（7）确定螺旋角=arccos= arccos=15.24（8）计算分度圆直径d1=71.51d2=326.48（9）计算齿宽b=a a=0.35199=69.65，取b2=70，b1=75。3.校核齿根弯曲疲劳强度（1）计算当量齿数zv1=25.61zv2=116.90由图4-37，取YF1=2.7，YF2=2.2。（2）校核齿根弯曲疲劳强度F1 =37.36F1 F2 =F1 =37.36=30.44F2 故安全。4.计算齿轮圆周速度v=1.80m/s对照表4-11可知选用7级精度是合适的。5.齿轮结构设计轴的设计及校核计算 1. 轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案从右往左安装的零部件依次是齿轮、套筒、轴承、轴承端盖、弹性联轴器，从左往右安装的只用轴承和轴承端盖。（3）确定轴的最小直径选取轴的材料为45#钢，调质，查表6.2，取A0=125，得dminA0 ()1/3 =125()1/3 =40.82考虑装有单键，应把轴径加大7%，所以dmin=40.821.07=43.68，圆整为d1=50。查表6.13，工作情况系数KA=1.5，则Tca=KAT2=1.5332.57=498.855Nm，按计算Tca 应小于联轴器公称扭矩的条件，查表17.4选用HL4弹性柱销联轴器，其公称扭矩为1250 Nm，半联轴器长度L=112，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84。（4）从dmin 处起逐一确定各段轴的直径轴段处d1=50。轴段处为大带轮的定位轴肩，轴肩高度a=(0.070.1) 50=3.55，取a=4，d2 =58。轴段处为与轴承配合的轴段，应按轴承内径的标准系列来取，取d3=60。无特殊情况时尺寸系列按正常宽度、中系列选，轴向力不大，结构选=25的AC型。由此，可选初轴承的型号为7212AC的角接触球轴承。查相关手册，轴承的宽度为22，定位轴肩的高度a=(0.070.1) 60=4.26，取a=5，则轴段的轴径d4=70。轴段为轴环，由齿轮的定位轴肩高度a=(0.070.1) 70=4.97，取a=6，则d5 =82。轴段为轴颈，取与轴段一样的直径d6 =60。（5）确定各轴段的长度考虑压紧空间，轴段的长度应比L1长度小24，其中L1 =84，则轴段处的长度l1 =81。齿轮宽度为70，考虑压紧空间2，取轴段的长度l4 =68。轴环宽度l5 =1.46=8.4mm，可取l5 =9mm。轴段的长度l2 =44+3=47mm。轴段的长度l6 =22+3=25mm。轴段的长度l3 =2l5 +l6 =29+25=43mm，套筒的长度=43-22=19mm。2. 校核轴的强度 由于该轴为转轴，应按弯扭合成强度的条件进行计算。（1） 作轴的受力简图（见图a）求作用在齿轮上的力T2 =332.57Nm P2=3.69Kw n2=105.96r/mim d2=326.48mmFt=2037.31NFr=Ft=2037.31=768.55NF=Fttan=2037.31tan15.24=555.05N长度lAB =lBC=55.5mmlOA=+l2 =109mm（2） 作轴的垂直面受力简图(见图b)M =90606.362Nmm（3） 绘制垂直面弯矩图 求垂直面的支反力MA =0 Rvc=1200.55N RVA=FrRVC=768.55-1200.55=-432N 求垂直面弯矩MVB1 =RVA lAB =43255.5=23976NmmMVB2 =MVB1 -M=23976-90606.362=-66630.362Nmm 绘制弯矩图(见图c)（4） 作轴的水平面受力简图(见图d)（5） 绘制水平面弯矩图 求反支力RHA=RHC=Ft 2=2037.312=1018.655N 求水平面弯矩MHB =RHA lAB =1018.65555.5=56535.3525Nmm 绘制弯矩图(见图e)（6） 绘制合成弯矩图 计算合成弯矩MB1 =(M2 VB1 +M2HB ) 1/2 =(239762 +56535.35252 ) 1/2 =61409.24MB2 =(M2 VB2 +M2HB ) 1/2 =(66630.3622+56535.35252 ) 1/2 =87383.36 绘制弯矩图(见图f)（7） 绘扭矩当量弯矩图（见图g）轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，则扭矩当量弯矩MT =T2 =0.6332.57=199.542Nm（8） 绘总当量弯矩图 计算总当量弯矩MeB1 =(M2 B1 +M2T ) 1/2 =(61409.242 +1995422 ) 1/2 =208777.6NmmMeB2 =(M2 B2+M2T) 1/2 =(87383.362 +1995422 ) 1/2 =217836.8Nmm 绘总当量弯矩图(见图h)B Ft Fr (a) Fa O A B C RVA Fr RVC (b) M O A B C MVB1 (c) O A B C MVB2 RHC Ft RHC (d) O A B C (e) O A B C MHB MB1 MB2 (f) O A B C (g) MT O A B C MT MeB1 MeB2 (h) O A B C（9） 校核轴的强度轴的材料为45#钢，调质，由设计手册查得-1=60MPa。从总当量弯矩图及轴的直径分布情况可以看出，截面O和B是危险截面。截面B为齿轮处，dB =d4 =70mmbB=6.35MPa60MPa 截面O处为弹性柱销联轴器安装处，dO=d1=50mmbO=15.96MPa60MP故强度足够。a3. 轴承寿命校核查相关手册，7212AC角接触球轴承的判断系数e=0.68，当Fa /Fr e，X=0.41,Y=0.87，Fa /Fr e，X=1,Y=0，基本额定动载荷Cr=42.8KN，轴承采用正安装，要求寿命为46720h。（1） 绘出轴承的计算见图（见下图） FS1 FS2 Fr1 1 2 Fa Fr2 （2） 计算各轴承所受总的径向力由轴的计算可知：A、C处水平面支反力为RHA=RHC=1018.655NA、C处垂直面的支反力为RVA=-432N，Rvc=1200.55NFr1 =(R2 VA +R2HA) 1/2 =(4322 +1018.6552 ) 1/2 =1106.47NFr2 =(R2 VC+R2HC ) 1/2 =(1200.552 +1018.6552 ) 1/2 =1574.48N（3） 计算各轴承的内部派生轴向力FS1 =eFr1 =0.681106.47=752.40NFS2 =eFr2 =0.681574.48=1070.65N（4） 判断放松、压紧端FS1 +Fa =752.40+555.05=1307.45NFS2 轴有右窜趋势，轴承1放松，轴承2压紧，则Fa1 =FS1 =752.40N，Fa2 =FS1 +Fa =752.40+555.05=1307.45N（5） 计算当量动载荷P 对于轴承1: =0.68=e，X1 =1,Y1 =0 P 1=X1 Fr1 +Y1 Fa1 =11106.47=1106.47N 对于轴承2: =0.68=e，X2 =1,Y2 =0P 2=X2 Fr2 +Y2 Fa2 =11547.48=1547.48N P 2 P 1 ，故取P=P 2 =1547.48N（6） 轴承寿命校核计算L h = ( ) =( ) 3 =570617.99h46720h所以轴承符合要求。键的选择及校核计算 由轴段直径及表5.6，根据d1 =50mm选键的截面为bh=149；由轴长l1 =81mm及表5.6，取键的长度L=70mm。齿轮、轴和键的材料均为45#钢，查表5.7得键连接许用挤压应力p=70MPa 。选用C型普通平键，键的工作长度l=L-b/2=70-14/2=63mm，即键C1470GB1096-79。则根据挤压强度条件P = =46.92MP a p故该键强度足够。同理，根据d4 =70mm，选键的截面为bh=2012，由轴长l4=68mm，取键的长度L=56mm。选用A型普通平键，键的工作长度l=L-b=56-20=36mm，即键2056GB1096-79。则根据挤压强度条件P = =42.67MP a p故该键强度足够。联轴器的选择查表6.13，工作情况系数KA=1.5，则Tca=KAT2=1.5332.57=498.855Nm，按计算Tca 应小于联轴器公称扭矩的条件，查表17.4选用HL4弹性柱销联轴器，其公称扭矩为1250 Nm，半联轴器长度L=112，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84。润滑方式及润滑油的选择减速器的润滑包括齿轮传动润滑与滚动轴承的润滑两部分。1. 齿轮：浸油润滑2. 滚动轴承的润滑轴承的润滑方式取决于浸油齿轮的圆周速度，即大齿轮的圆周速度v=1.81m/s3m/s应选用脂润滑。参考文献1.北京航空航天大学出版社 机械设计基础案例教程（上册） 主编：王云 潘玉安2.高等教育出版社 机械设计机械设计基础课程设计主编：王昆 何小柏 汪信远设计小结设计过程中的经验教训总结：1.设计的过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想、方法和技能各方面获得较好的锻炼与提高。2.机械设计课程设计是在老师的指导下独立完成的，必须发挥设计的主动性，主动思考问题分析问题和解决问题。3.设计中药正确处理参考已有资料和创