毕业设计（论文）-带式输送机的机械传动装置设计【全套图纸】.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 目目 录录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1 1 绪绪 论论.1 1.1 带式输送机的发展与现状 .1 1.2 国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势 .2 1.3 国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题：.3 1.4 我国煤矿用带式输送机的发展 .4 2 2传动装置的总体设计传动装置的总体设计 .6 2.1 拟定传动方案.6 2.2 选择原动机电动机.6 2.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配.9 2.4 算传动装置的运动和动力参数.10 3 3 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 .12 3.1 减速箱外传动零件带传动设计.12 3.2 减速器内传动零件高速级齿轮设计.15 3.3 减速器内传动零件低速级齿轮设计.20 3.4 轴的设计输入轴的设计.24 3.5 轴的设计输出轴的设计.27 3.6 轴的设计中速轴的设计.31 4 4 部件的选择与设计部件的选择与设计 .31 4.1 轴承的选择.31 4.2 输入轴输出轴键连接的选择及强度计算.32 4.3 滚动轴承的润滑和密封.34 4.4 联轴器和轴承端盖的选择.35 4.5 其它结构设计.35 4.6 箱体.38 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 全文总结全文总结 40 参考文献参考文献 .41 致致 谢谢 .42 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 1 1 绪绪 论论 现代工业发展导致能源消耗的激增，随之而来的是与工业生产相关的运输 设备有了长足的进步。在带式输送机方面，随着运行阻力计算方法、动力学分 析、高张力输送带设计、接头分析、清扫和监控技术、PLC 技术的应用，带式 输送机以广泛应用在矿山、冶金、煤炭等部门，并在长距离输送机、转弯输送 机、双向输送机、垂直提升输送机和气垫带式输送机等方面取得了新的发展。 带式输送机由于具有长距离连续运输、运输量大、运行可靠、效率高和易 于自动化等优点，现在国外高产高效矿井，顺槽可伸缩带式输送机主要参数一 般为：运距为 120020003000M，带速为 3.54m/s，输送量为 25003000t/h，驱动总功率为 15003000kw、最大达 11000kw。目前国产带 式输送机的主要参数要比国外低得多，运行性能尤其是工作可靠性差距更大。 输送带是带式输送机的承载构件，带上的物料随带一起运行，根据需要物 料可在输送机端部和中部位置卸下。输送带用旋转地托辊支撑，运行阻力小。 带式输送机可沿水平和倾斜路线布置，在输送原煤时，设计向上的最大输送角 一般为 1718；向下最大输送倾角一般为 1516。当采用花纹输送带加 之采取其他相应措施上运倾角可高达 2829；下运倾角可达 2528。当 采用某些特殊措施时，可实现更大的运输倾角，乃至垂直提升。 本课题的研究意义与目的在于，本课题所涉及的带式输送机为地面上运、 长距离输送机，其所需要解决的主要问题在于软启动问题以及拉紧装置的选取， 同时需要大工作量的计算，而且还需考虑多级驱动与功率平衡问题。1 1.11.1 带式输送机的发展与现状带式输送机的发展与现状 长距离、大运量、高速是带式输送机的最新发展方向。与其他运输设备 (如机车类)相比，带式输送机不仅具有长距离(单机长度可达 5000 米，而且可 以实现多机进行串联搭接，运距可达 206km )、大运量、连续运输的特点，而 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。带式输送机运 行维护费用远远低于公路汽运方式，而且只要生产时间超过 5 年，带式输送机 输送方式比公路汽运的总投资要小得多，所以在企业的生产过程中，凡能实现 带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。与其他设备相比， 带式输送机有以下优点： (1)输送物料种类广泛； (2)输送能力范围宽； (3)输送线路的适应性强； (4)灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料； (5)可靠性和安全性高； (6)费用低。 1.21.2 国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势国外煤矿用带式输送机技术现状和发展趋势 国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，主要用于港口、 钢厂、水泥厂、矿山等场合。带式输送机也是煤矿最为理想的高效连续运输设 备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采 机电一体化技术与装备的关键设备。 国外带式输送机技术的发展主要表现在三个方面： (1)带式输送机功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管 状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型； (2)带式输送机本身的技术向长运距、大运量、高带速等大型带式输送机 方向发展； (3)带式输送机本身关键零部件向高性能、高可靠性方向发展。 在煤矿井下，由于受环境条件的限制，其带式输送机的技术指标要比地面 用带式输送机的指标为低。国外通常使用的带式输送机的主要技术指标如表 1.1 所示。1 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 表 1.1 国外带式输送机的主要技术指标 国外 300-500 万 t/a 高产高效矿井 主要参数 顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机 运距（m）200030003000 带速（m/s）3.5445，最高达 8 输送量（t/h）2500300030004000 驱动总功率 （kw） 1200200015003000，最大达 10100 1.31.3 国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题国内煤矿用带式输送机的技术现状及存在的问题： 从 20 世纪 80 年代起，我国煤矿用带式输送机也有了很大发展，对带式输 送机的关键技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果，输送机产品系列不 断增多，从定型的 SDJ, SSJ, STJ, DT 等系列发展到多功能、适应特种用途的 各种带式输送机系列，但这一阶段的发展大都基于我国 70 年代前后引进带式 输送机的变形和改进，主体结构没有大的变化。进入 90 年代后，随着煤矿现 代化的发展和需要，我国对大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带 式输送机及长运距、大运量带式输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论 研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成 功了软启动和制动装置以及 PLC 控制为核心的防爆电控装置。随着我国煤矿高 产高效矿井的发展，煤矿井下带式输送机到目前己达到表 1.2 所示的主要技术 指标。 表 1.2 国内带式输送机的主要技术指标 主要参数顺槽可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机 运距（m）200030004500 带速（m/s）2.54.53-5 南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 输送量（t/h）1500300020003000 驱动总功率（km）900160015003000 从表 1.1 和表 1.2 的比较可以看出，我国煤矿高产高效矿井配套国产带式 输送机的水平基本达到了国际水平。目前，在带式输送机产品中，主要存在的 问题但关键零部件的可靠性水平还有待于进一步提高。 在煤矿井下，由于煤层和井下地质结构等原因，有时不得不采用下运带式 输送机。由于下运方式对制动技术、可靠性、安全性等要求较高，在矿井开拓 及运输方式设计时，大都尽量避免下运运输方式，这也是目前下运带式输送机 应用较少的原因。1 1.41.4 我国煤矿用带式输送机的发展我国煤矿用带式输送机的发展 （1）大型化、智能化 为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的运输能力要加大， 控制自动化水平要提高，长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后 发展的必然趋势。在今后的 10 年内，输送量要达到 40005000t/h，带速要提 高到 6m/s，顺槽可伸缩输送机头部集中驱动要达到 3000 米，对于固定强力带 式输送机要达到 5000 米，单机驱动功率 10001500KW,输送带要达到 PVG3150 和 ST6000 以上。 （2）提高关键零部件的性能和可靠性 设备开机率的高低主要取决于输送机关键零部件的性能和可靠性。而 要提高关键零部件的性能和可靠性，除了进一步完善和提高现有零部件的性能 和可靠性外，还要不断开发研究新的技术和零部件，如高性能可控软启动技术、 动态分析与监控技术、高效储带装置、快速自移机尾、高寿命托辊等，使带式 输送机的性能进一步提高。 （3）扩大功能，一机多用化 带式输送机是一种理想的连续运输设备，但目前其效能还没有充分发挥， 资源有所浪费。如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就 南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 可拓展到运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济 效益。 （4）开发专用机种 图型固定式带式输送机 中国煤矿的地质条件差异较大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊 要求，如弯曲、大倾角(25)直至垂直提升、长运距下运带式输送机等，而 有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。为了满足煤矿井下的某些特殊 要求，应开发满足这些特殊要求带式输送机，如波纹挡边输送机、管状带式输 送机、平面转弯带式输送机、线摩擦多驱动带式输送机、大倾角上运带式输送 机、打倾角下运带式输送机等。1 南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 2 2传动装置的总体设计传动装置的总体设计 传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动 比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。 2.12.1 拟定传动方案拟定传动方案 机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的 动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。 课程设计中，根据设计任务书，拟定传动方案，分析传动方案的优缺点。题目 中给定以下传动方案如下图所示： 图 2-1 带式运输机传动方案简图 传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求 结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。 2.22.2 选择原动机选择原动机电动机电动机 电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、 动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和 转速，提出具体的电动机型号。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 2.2.12.2.1 选择电动机类型和结构型式选择电动机类型和结构型式 电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动 机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种， 其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较 300 广的 Y 系列自扇冷式笼 型三相异步电动机，电压为 380V，其结构简单、起动性能好，工作可靠、价格 低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合， 如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。 2.2.22.2.2 确定电动机的功率确定电动机的功率 电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电 动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动 机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。 1. 带式输送机所需的功率 w P 由1中公式（2-3）得： 3 /10002.2 101.5/10003.3 w PFVKW 设计题目给定：输送带拉力 F（N）= N 3 2.2 10 输送带速度 V(m/s)=1.5 m/s 2. 计算电动机的输出功率 d P 根据文献1（机械零件设计指导关阳等编 辽宁科学技术出版）表 2 2 确定部分效率如下： 弹性联轴器：（两个）99 . 0 1 滚动轴承（每对）：（共三对，两对减速器轴承，一对滚筒轴承）99 . 0 2 圆柱齿轮传动：（精度 7 级）98 . 0 3 传动滚筒效率：96 . 0 4 V 带传动效率：95. 0 带 得电动机至工作机间的总效率: 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 858 . 0 95 . 0 96 . 0 98 . 0 99 . 0 99 . 0 3 2 3 4 21 带 输送机效率:95 . 0 96. 099 . 0 42 w 电动机的输出功率： 3 2.2 101.5 3.95 10001000 0.95 0.858 d w FV PKW 2.2.32.2.3 确定电动机的转速确定电动机的转速 同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大， 价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；高速电动机则与其相反， 设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。 三相异步电动机常用的同步转速有，min/3000rmin/1500rmin/1000r ，常选用或的电动机。min/750rmin/1500rmin/1000r 1. 计算滚筒的转速 w n 工作机的转速： 1000 601000 60 1.5 71.66 / min 400 w V nr D 设计题目给定：滚筒直径 D=400mm 输送带速度 V(m/s)=1.5 m/s 2. 确定电动机的转速 d n 由参考文献1 V 带传动比范围为，所以总传动比合理范围为42i ，故电动机转速的可选范围是：206 总 i (6 20) 71.66 / min429.96 1433.2 / min d nrr 表 2-1 电动机性能 电动机转速 n/(r/min) 方案 电动机型号 额定功 率 （KW） 同步转 速 满载转速 参考价 格(元) 参考重量 （kg） 1Y112M-441500144023045 2Y132M1-64100096035073 南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 3Y132M2-65.5100096050084 符合这一范围的同步转速有 750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min 由参考文献1中表 h11 查出有三种使用的电动机型号： 表 2-1 中，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量，价格以及总传动比， 即选定 2 方案，电动机型号为 Y132M1-6。其主要参数如下： 表 2-2 电动机相关参数 表 2-3 带式输送机相关参数 2.32.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总 m n w n 传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地 wm nni/ n iiiii 321 分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 2.3.12.3.1 计算总传动比计算总传动比 由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速960 / min m nr 可得总传动比：71.66 / min w nr 960 /13.4 71.66 mw inn 型号额定功 率 满载转 速 计算输出 功率 轴伸尺寸 D E 中心高装键部位尺寸 F GD Y132M2- 6 5.5kw960 r/min 3.95kw 38 80mm 132mm 10 41mm 皮带速 度 皮带拉 力 滚筒直 径 工作条 件 每天时 间 设计寿 命 转速功率 1.5/s N 3 2.2 10 400m 平稳连 续 16 小时8 年 71.66r /min 3.95kw 南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 2.3.22.3.2 合理分配各级传动比合理分配各级传动比 由参考文献1中表 23，取带传动比，则一级减速器传3 带 i13.4i 动比。 13.4 4.47 3 i i i 减 带 表 2-4 传动比分配 总传动 比 电机满载转 速 带轮传动 比为 齿轮传动比 为 滚筒转速 13.4i 960r/min=3 v i =4.47 1 i 71.66 r/min 2.42.4 算传动装置的运动和动力参数算传动装置的运动和动力参数 为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转速、功率和转矩，一般 按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。 2.4.12.4.1 0 0 轴（电机轴）输入功率、转速、转矩轴（电机轴）输入功率、转速、转矩 3.95 d PkW 960 / min m nr 3.95 9550/955039.294 960 ddm TPnNm 2.4.22.4.2 轴（高速轴）输入功率、转速、转矩轴（高速轴）输入功率、转速、转矩 01 3.95 0.953.75 Idd PPPKW 带 1 /960/3320 / min m nnir 带 01 39.294 3 0.95112 Id TTiNm 带 南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 2.4.32.4.3轴（低速轴）输入功率、转速、转矩轴（低速轴）输入功率、转速、转矩 1223 3.75 0.99 0.983.64 IIII PPPKW 211 320 /71.6 / min 4.37 nnir 112 112 4.77 0.99 0.98518.3 III TT iNm 2.4.42.4.4轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩 12 2.14 0.99 0.993.56 IIIII PPKW 32 71.6 / minnnr 12 518.3 0.99 0.99508 II TTNm 各项指标误差均介于+0.5%-0.5%之间。各轴运动和动力参数见表表 2- 5： 表 2-5 各轴运动和动力参数 轴名功率 P (/kw) 转矩 T（N/ m） 转速 n (r/min) 传动比 i 效率 电机轴 3.9539.29496030.95 轴 3.75112320 4.770.97 轴 3.64518.371.6 滚筒轴 3.5650871.6 10.98 注：各轴输出是依据该轴输入乘以该轴承效率得出，一对滚动球轴承效率取 0.99. 南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 3 3 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 3.13.1 减速箱外传动零件减速箱外传动零件带传动设计带传动设计 3.1.13.1.1 带传动设计要求带传动设计要求 (1) 带传动设计的主要内容 选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、 根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。 (2) 设计依据 传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原 动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。 (3) 注意问题 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它 与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。 小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相 协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段 的最小轴径。 3.1.23.1.2 V V 带传动设计计算带传动设计计算 (1) 确定计算功率 由2中表 8-7 查得工作情况系数1 . 1 A K 由2中公式 8-21： dAca PKP 1.1 3.954.34 caAd PK PkW (2) 选择 V 带的带型 根据及,由2中图 8-11 选用 A 型4.34 ca PkW960 / min m nr (3) 确定带轮的基准直径并验算带速 d d v 初选小带轮的基准直径 1d d 由2中表 8-6 和表 8-8，取小带轮的基准直径 1 112 d dmm 验算带速v 按2中公式 8-13 验算带的速度 南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 1 3.14 112 960 5.63/ 60 100060 1000 d d n vm s 因为,故带速合适。smvsm/25/5 计算大带轮的基准直径。 根据2中公式 8-15a 计算大带轮的基准直径 2d d 21 3 112336 dd didmm 由2中表 8-8 取 2 355 d dmm (4) 确定 V 带的中心距和基准长度 0 a d L 根据2中公式 8-20，, 21021 27 . 0 dddd ddadd 初定中心距mma500 0 由2中公式 8-22 计算所需的基准长度 0 2 12 2100 42 2 a dd ddaL dd ddd 2 355 112 2 5001123551763 24 500 mm 由2中表 8-2 选带的基准长度1800 d Lmm 计算实际中心距a 由2中公式 8-23 计算 0 0 1800 1763 500518.5 22 dd ll aamm (5) 验算小带轮上的包角 1 根据2中公式 8-25 计算： 121 57.357.3 180180355 112153.1590 518.5 dd dd a (6) 计算带的根数 z 计算单根 V 带的额定功率 r p 由和,查2中表 8-4a 并用插值法得 1 112 d dmm960 / min m nr 0 1.58Pkw 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 根据和 A 带查2中表 8-4b 并用插值法得960 / min3 m nri、 0 0.12Pkw 查2中表 8-5 得，查2中表 8-2 得,0.93K1.01 L K 于是由2中公式 8-26： L A r c KKPP PK P P z 00 00 (1.580.12) 0.93 1.011.6 rL PPP K KkW 计算 V 带的根数 z 4.34 2.7 1.6 c r P z P 取 3 根 (7) 计算单根 V 带的初拉力的最小值 min0 F 根据2中公式 8-27： 2 min0 5 . 2 500)(qv zvK PK F c 2 2.50.932.64 5000.1 5.63135.17 0.93 3 5.63 N 其中 q 由2中表 8-3 得 A 型带，应使带的实际初拉力。0.1/qkg m 00 min FF (8) 计算压轴力 压轴力的最小值由1中公式 8-28 得： 1 0 min min 153.15 2sin2 3 135.17 sin788.86 22 p Fz FN (9) 带轮结构设计 查2中表 8-10 得大、小带轮总宽度：2 152 948Bmm V 型带传动相关数据见表 3-1。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 表 3-1 V 型带传动相关数据 计算功率 （kw c P ） 传动比 i 带速 V (m/s) 带型根数 单根初拉 力（N） 压轴力 （N） 2.6435.63A3135.17788.86 小带轮直 径 (mm) 大带轮 直径 (mm) 中心距 (mm) 基准长度 （mm） 带轮宽度(mm) 小带轮包角 112355518.5180048 153.15 0 3.23.2 减速器内传动零件减速器内传动零件高速级齿轮设计高速级齿轮设计 3.2.13.2.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下： (1) 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动 (2) 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照2中表 10-8， 选择 7 级精度（GB10095-88） (3) 材料 由2中表 10-1 选择：两者材料硬度差为 40HBS 小齿轮 40Cr 调质 硬度 280HBS 大齿轮 45 钢 调质 硬度 240HBS (4) 试选择小齿轮齿数 24 1 z 大齿轮齿数 211 4.7724114.5ziZ 取 齿数比 2 115z 11 4.77ui 南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 3.2.23.2.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 (1) 确定公式内各计算数值 试选载荷系数3 . 1 t k 小齿轮转矩 664 1 1 2.28 9.55 109.55 106.8 10 320 I P TN mm n 由文献2中表 10-6 查得材料弹性影响系数 2 1 8 .189 MPazE 齿宽系数：由文献2中表 107 知齿宽系数1 d 由文献2中图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 ；大齿轮接触疲劳强度极限。 MPa H 600 1lim MPa H 550 1lim 计算应力循环次数 8 11 6060 320 11 8 300 52.304 10 h Nnj L 8 8 211 2.304 10 /0.65 10 3.53 NNu 由文献2中图 10-19 取接触疲劳寿命系数 90 . 0 1 HN K95 . 0 2 HN K 计算接触疲劳许应力 取失效概率为 1% 安全系数 S=1 由文献2中式 10-12 MPa S K HHN H 54060090 . 0 1lim1 1 MPa S K HHN H 5 . 52255095 . 0 2lim2 2 (2)计算 试算小齿轮分度圆直径 t d1 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 3 2 21 11 1 1 32 . 2 H E d t t Z u uTK d 2 4 3 1.3 6.8 103.53 1189.8 2.32 13.53522.5 57.18mm 计算圆周速度 v 11 57.18 320 0.96/ 60 100060 1000 t dn vm s 计算齿宽 b 1 1 57.1857.18 dt bdmm 计算齿宽与齿高比 h b 模数 1 1 57.18 2.287 25 t t d m Z 齿高 2.252.25 2.2875.146 t hm 57.18 11.11 5.146 b h 计算载荷系数 据，7 级精度。由图 10-8 查动载荷系数，直齿轮0.96/vm s1.04 v K ，由文献2中表 10-2 查得使用系数，由文献2中表1 FH KK1 A K 10-4 用插入法查得 7 级精度、小齿轮相对非对称布置时： 223 1.120.18(1 0.6)0.23 10 Hdd Kb 3 1.120.18 1.60.23 1057.181.42 由，在文献2中查图 10-13，得 ，故载11.11 h b 1.42 H K 35 . 1 F K 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 荷系数。1 1.04 1 1.421.4768 AvHH KK K KK 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献2中式 10-10a 得 ： 3 3 11 1.4768 57.1859.66 1.3 t t K ddmm K 计算模数 m 1 1 59.66 2.386 25 d mmm Z 3.2.33.2.3 按齿根弯曲强度计算按齿根弯曲强度计算 (1) 确定公式内各计算数值 由文献2中图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 500 1 大齿轮的弯曲疲劳强度极限。MPa FE 380 2 由文献2中图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数，。85 . 0 1 FN K88. 0 2 FN K 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式 10-124 . 1S MPa S K FEFN F 57.303 4 . 1 50085 . 0 11 1 MPa S K FEFN F 86.238 4 . 1 38088 . 0 22 2 计算载荷系数 K 1 1.04 1 1.351.404 AvFF KK K KK 查取齿形系数 由2中表 10-5 查得：，。62 . 2 1 Fa Y 2 2.21 Fa Y 查取应力校正系数 由2中表 10-5 查得：，。59 . 1 1 Sa Y 2 1.78 Sa Y 计算大小齿轮的 南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 013723 . 0 57.303 59 . 1 62 . 2 1 11 F SaFa YY 22 2 2.21 1.78 0.016469 238.86 FaSa F YY 大齿轮的数值大 (2) 设计计算 4 1 3 3 22 1 22 1.404 6.8 10 0.0164691.7136 1 25 FaSa dF Y YKT mmm Z 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强 m 度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力， m 而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积 有关，可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数 1.7136 并根据 GB1357-87 就近圆 整为标准值，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径。2m 1 59.66dmm 算出小齿轮的齿数： 圆整取30 1 1 59.66 29.83 2 d z m 1 z 大齿轮的齿数 圆整取 2 3.53 30105.9z 2 106z 实际传动比： 106 3.533 30 i 传动比误差： 允许 3.5333.53 100%0.085%5% 3.53 i 3.2.43.2.4 高速级齿轮几何尺寸计算高速级齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 11 30 260dz mmm 22 106 2212dzmmm 中心距 60212 136 2 amm 表 3-2 高速级齿轮设计几何尺寸及参数 南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 齿轮 压力 角 模 数 中 心 距 齿数 比 齿数 分度圆 直径 齿根圆 直径 齿顶圆 直径 齿宽 小齿 轮 3060556460 大齿 轮 202136 354 10621220721655 齿轮宽度 取 1 60 d bdmm 1 60Bmm 2 55Bmm 圆周力： 4 1 1 1 22 6.8 10 2267 60 t T FN d 径向力： 11 tan202267tan20825.12 rt FFN 3.33.3 减速器内传动零件减速器内传动零件低速级齿轮设计低速级齿轮设计 3.3.13.3.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮传动 传动速度不高，选择 7 级精度（GB10095-88） 材料选择 小齿轮 40Cr 调质 硬度 280HBS 大齿轮 45 调质 硬度 240HBS 选择小齿轮齿数 26 3 z 大齿轮齿数 圆整取69 423 2.62 2668.12zi Z 4 z 3.3.23.3.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 (1)确定公式内各计算数值 试选载荷系数 3 . 1 t k 南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 小齿轮传递的扭矩 55 5 2 3 2 95.5 1095.5 102.21 2.33 10 90.65 P TN mm n 由2中表 10-6 查得材料弹性影响系数 2 1 8 .189 MPazE 由2中表 10-7 选取齿宽系数1 d 由2中图 10-21d 按齿面硬度查得 小齿轮接触疲劳强度极限 MPa H 600 3lim 大齿轮的接触疲劳强度极限MPa H 550 4lim 由2中式 10-13 计算应力循环次数 7 32 6060 90.65 11 8 300 56.53 10 h Nnj L 7 7 3 4 2 6.53 10 2.5 10 2.62 N N u 由2中图 10-19 取接触疲劳寿命系数 94 . 0 3 HN K98 . 0 4 HN K 计算接触疲劳许应力 取失效概率为 1% 安全系数 S=1 由2中式 10-12 MPa S KHN H 56460094 . 0 3lim3 3 MPa S KHN H 53955098 . 0 4lim4 4 (2)计算 计算小齿轮分度圆直径，代入 t d3 2H 3 2 42 23 3 1 32. 2 H E d t Z u uKT d 2 5 3 1.3 2.33 102.62 1189.8 2.32 12.62539 86.54mm 南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 计算圆周速度 32 86.54 90.65 0.41/ 60 100060 1000 t dn vm s 计算宽度 b 3 1 86.5486.54 dt bdmm 计算齿宽与齿高比n b 模数 m 3 3 86.54 3.33 26 t t d mmm Z 齿高 2.252.25 3.337.5 t hmmm 86.54 11.54 7.5 b h 计算载荷系数 据 7 级精度。由2中图 10-8 查动载荷系数；0.41/vm s01. 1 v K 直齿轮。由2中表 10-2 查得使用系数。1 FH KK1 A K 由2中表 10-4 用插入法查得 7 级精度、小齿轮相对非对称布置时 bK ddH 3 22 1023. 0)6 . 01 (18. 012 . 1 3 1.120.18 1.60.23 1086.541.4279 由 查2中图 10-13 得 11.54 b h 1.4279 H K 4 . 1 F K 故载荷系数1 1.01 1 1.42791.442 AvHH KK K KK 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由2中式 10-10a 得 3 3 33 1.442 86.5489.58 1.3 t t K ddmm K 计算模数 m 3 3 89.58 3.45 26 d mmm Z 南昌航空大学科技学院学士学位论文 23 3.3.33.3.3 按齿根弯曲强度计算按齿根弯曲强度计算 （1）确定公式内各计算数值 由2中图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿MPa FE 500 3 轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 380 2 由2中图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 95 . 0 3 FN K98. 0 4 FN K 计算弯曲疲劳许应力 取弯曲疲劳安全系数 由2中式 10-124 . 1S MPa S K FEFN F 29.339 4 . 1 50095 . 0 33 3 MPa S K FEFN F 266 4 . 1 38098. 0 44 4 计算载荷系数 K 414. 14 . 1101 . 1 1 FFVA KKKKK 查取齿形系数 由2中表 10-5 查得 6 . 2 3 Fa Y 4 2.18 Fa Y 查取应力校正系数 由2中表 10-5 查得 595 . 1 3 Sa Y 4 1.79 Sa Y 计算大小齿轮的 F SaFa YY 012223 . 0 29.339 595 . 1 6 . 2 3 33 F SaFa YY 44 4 2.18 1.79 0.014669 266 FaSa F YY 大齿轮的数值大 （2）设计计算 5 3 22 1 22 1.414 2.33 10 0.01466992.4167 1 26 FaSa F Y YKT mmm dZ 南昌航空大学科技学院学士学位论文 24 根据2中表 101 就近圆整为标准值2.5mmm 计算小齿轮齿数 圆整取 3 3 89.58 35.8 2.5 d Z m 3 36Z 计算大齿轮齿数 圆整取 4 2.62 3694.32Z 4 95Z 实际传动比： 95 2.64 36 i 传动比误差： 允许 2.642.62 100%0.76%5% 2.62 i 3.3.43.3.4 低速级齿轮几何尺寸计算低速级齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 33 36 2.590dZmmm 44 95 2.5237.5dZmmm 中心距 34 2 90237.5 163.75 22 dd amm 齿轮宽度 3 1 9090 d bdmm 3 90Bmm 4 85Bmm 表 3-3 低速级齿轮设计几何尺寸及参数 齿轮 压力 角 模 数 中心 距 齿数 比 齿 数 分度圆 直径 齿根圆 直径 齿顶圆 直径 齿宽 小齿 轮 369083.759590 大齿 轮 202.5 163. 75 2.64 95237.5231.25 242.5 85 3.43.4 轴的设计轴的设计输入轴的设计输入轴的设计 3.4.13.4.1 确定轴的材料及初步确定轴的最小直径确定轴的材料及初步确定轴的最小直径 1、确定轴的材料 输入轴材料选定为 40Cr，锻件，调质。 2、求作用在齿轮上的力 南昌航空大学科技学院学士学位论文 25 根据输入轴运动和动力参数,计算作用在输入轴的齿轮上的力： 输入轴的功率 2.28 I PKW 输入轴的转速 1 320 / minnr 输入轴的转矩 4 6.8 10TN m 圆周力： 4 1 1 1 22 6.8 10 2267 60 t T FN d 径向力： 11 tan202267tan20825.12 rt FFN