带式传动机.doc

1.传动方案1.1 电动机1.1.1 选型说明 根据双班连续单向工作制，选用闭型Y系列三相交流鼠笼式异步电动机，电压380伏，它属于一般用途的全封闭自扇冷电动机。其结构简单，工作性能可靠，价格低廉，维护方便。 由于减速器输出轴与轮毂之间不可固定，故采用可移式联轴器。又因为所传递的扭矩不大，因此采用弹性柱销联轴器。1.1.2 所需功率及额定功率工作机所需功率 kW电动机输出功率 传动装置的总效率 =式中，、分别为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由2 P7 表24查取V带传动效率=0.94，滚动轴承效率=0.98，圆柱齿轮传动效率=0.96，弹性联轴器效率=0.99，则=0.940.9820.960.990.86故， kW电动机额定功率 由2 P196表20-1选取 kW1.1.3 额定转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由2 P4表2-1查得V带传动常用传动比范围 ，单级圆柱齿轮传动比范围 ，则电动机转速可选范围为 = r/min可见，同步转速为1000r/min、1500 r/min、3000r/min的电动机均符合。 由于尺寸小、成本低、传递扭矩小，尽可能选择高转速，故选择同步转速为1500r/min的电动机。1.1.4 电机型号及安装尺寸 根据同步转速为1500r/min，额定功率5.5 kW，查2 P196表20-1确定电机型号为Y132S-4。查2 P197表20-2电机外形示意图如（图一）所示（图一）电机外形尺寸及安装尺寸如（表一）所示电动机型号尺寸HABCDEFCDGKABADACHDAABBHALY132S-413221614089388010833122802101353156020018475（表一）1.2 传动比分配1.2.1 总传动比 查2 P196表20-1得电动机满载转速=1440 r/min传动装置总传动比 1.2.2 各级传动比的分配及其说明 取V带传动的传动比 则单级圆柱齿轮减速器的传动比 所得的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36。 总传动比及其分配（理论值）如（表二）所示总传动比V带传动比齿轮传动比10.142.24.61（表二）1.3 各轴转速、转矩及传递功率 电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，鼓轮轴为轴 各轴转速： r/min r/min r/min r/min 各轴输入功率： kW kW kW kW 各轴输出功率： KW KW 各轴输入转矩： Nm Nm Nm Nm 各轴输出转矩： Nm Nm各轴转速、转矩及传递功率（理论值）汇总如（表三）所示项目电动机轴（0）高速轴（）低速轴（）鼓轮轴（）输出输入输出输入输出输入转速（r/min）1440655142142功率（kW）5.124.814.714.534.444.4转矩（Nm）33.9670.1368.67304.66298.61295.92传动比2.24.611效率0.940.940.97（表三）1.4 联轴器1.4.1 选型说明 综合比较5种联轴器，由于减速器输出轴与轮毂之间不可固定，故采用可移式联轴器。又因为所传递的扭矩不大，因此采用弹性柱销联轴器。它是利用若干非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两轴的联接。柱销通常用尼龙制成，而尼龙有一定的弹性。传动装置是独立底座，减速器输出轴与鼓轴不固定，弹性柱销联轴器能补偿两轴间较大的相对位移，结构简单、更换方便。并且具有吸振和缓冲能力，且一般用于高速级中，小功率轴系的传动，可用于经常正反转，起动频繁的场合。1.4.2 联轴器型号 由 1 P269表17-1查得联轴器工作情况系数 名义转矩 Nm 由 1 P269表17-1确定计算扭矩 Nm 根据的值查2 P164表17-4选用联轴器HL3 40112 GB5014-85联轴器外形示意图 如（图二）所示（图二）联轴器外形及安装尺寸如 (表四)所示型号公称扭矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)轴孔长度J1型D(mm)转动惯量（kgm2）许用补偿量L1L轴向径向角向HL3630500040841121600.610.15030（表四）1.5 传动方案说明 传动装置平面布置简图如（图三）所示（图三）传动装置主要参数及主要部件型号如（表五）所示电动机 型号额定功率（kW）满载转速（r/min）堵转转矩最大转矩 质量 （kg）额定转矩额定转矩Y132S-45.514402.22.368联轴器 型号公称扭矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)D (mm)转动惯量（kgm2）HL36305000401600.6（表五）传动方案已由设计任务书给定，为V带-单级斜齿圆柱齿轮传动。将传动能力较小的V带传动布置在第一级，由于V带的转速较大则单根V带额定功率P较大，这样带轮的带数和轮径相对而言就此较小，使得结构紧凑。此外V带有弹性，放在第一级吸振效果好。若将齿轮放在第一级，由于d2,使得齿轮结构减小的作用不大，同时也会引起很大的噪音，布置不合理。因此，将带轮放在第一级，有利于整个传动系统结构紧凑、匀称，同时有利于发挥其传动平稳、缓冲吸振、减小噪音的特点。设计任务书规定为室内工作，即要求工作不宜在恶劣环境中进行，规定工作机双班制工作、单向运转，使用期限为6年，即工作及使用寿命较短。闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下，斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。因此采用单级斜齿圆柱齿轮传动方案是合理的。综上所述，本方案从任务书所给定的条件设计的方案具有合理性，可行性。2. 各级传动2.1 V带传动2.1.1 主要传动参数 确定计算功率 根据双班工作，即每天工作16小时，工作机为带式运输机，其载荷不均匀，由1 P205表13-6取 kW 选择普通V带型号 根据 KW， r/min，由1 P205图13-15确定选用普通V带A型。 确定小带轮的基准直径和大带轮的基准直径 由1 P206表13-7，初步选取 mm 由1 P200式13-9得， mm 由1 P206表13-7，取 mm V带实际传动比 相对误差 故，合理 验算带速 m/s带速在525 m/s范围内，因此可以选用。求V带基准长度和中心距 取 mm，由1 P195式13-2得带长 mm 由1 P202表13-2，对A型带选用基准长度 mm 由1 P206式13-16，计算实际中心距 mm 验算小带轮包角 由1 P195式13-1得小带轮包角 合适 求V带根数 由1 P204式13-15得V带根数 根据r/min，mm，由1 P203表13-3查得kW 根据，由1 P204表13-4查得kW 根据，由1 P204表13-5取 根据mm，由1 P202表13-2查得 由此可得 故，取3根V带 计算预紧力 由1 P201表13-1查得A型V带每米长的质量kg/m由1 P206式13-17得N 计算作用在轴上的压力 NV带传动的主要传动参数汇总如（表六）所示带型KAd1 （mm）d2 （mm）v （m/s）Ld （mm）a （mm）ZF0 （N）FQ （N）A1.21252659.42180059031801072.4（表六）2.1.2带轮 带轮材料的简要说明选用普通A型V带，抗拉体材料采用化学纤维。 由于带速m/s，而铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s，所以大、小带轮均采用铸铁带轮HT150 带轮结构形式的简要说明 大、小带轮的基准直径分别为265mm和125mm，皆小于300mm 对于小带轮，其孔径应与电动机轴径相配合，根据（表一）可知 mm，由2 P64表9-1得mm故，mm 因此小带轮结构可采用腹板式 对于大带轮，初选孔径mm，由2 P64表9-1得mm故，mm 因此大带轮结构可采用孔板式 小带轮如（图四）所示 大带轮如（图五）所示（图四） （图五）各轴转速、转矩及传递功率（实际值）汇总如（表三修正）所示项目电动机轴（0）高速轴（）低速轴（）鼓轮轴（）输出输入输出输入输出输入转速（r/min）1440679142142功率（kW）5.124.814.714.534.444.4转矩（Nm）33.9667.6566.25304.66298.61295.92传动比2.124.781效率0.940.940.97（表三修正）2.2 齿轮传动2.2.1 主要传动参数 选择材料及确定许用应力 小齿轮用45钢 调质 ，齿面硬度230HBS 大齿轮用45钢 正火 ，齿面硬度180HBS 由1 P166图11-7得 Mpa， Mpa 根据1 P165表11-4，因软齿面，故取 Mpa Mpa Mpa 由1 P168图11-10得 Mpa， Mpa 根据1 P165表11-4，因软齿面，故取 Mpa Mpa按齿面接触强度设计 按齿轮减速器初定9级精度制造 按不大的中等冲击载荷的电动机驱动，由1 P164表11-3取载荷系数 按软尺面圆柱齿轮传动取齿宽系数 小齿轮上的转矩 Nm 单级圆柱齿轮减速器传动比 由1 P171式11-13得mm 取小齿轮的齿数 ，则大齿轮的齿数 ，取 齿轮实际传动比 相对误差 故，合理 初步选取螺旋角 模数 由1 P57表4-1取 mm 确定中心距 mm mm 齿宽 mm mm ，取mm 实际螺旋角 按弯曲强度校核验算齿根弯曲强度 由1 P68式4-27得当量齿数 由1 P167图11-9查得齿形系数 ， Mpa Mpa 故，安全 齿轮的圆周速度 m/s 参照1 P162表11-2可知选用9级精度是合适的 计算齿轮几何参数 分度圆直径 mm mm 齿顶圆直径 mm mm 齿根圆直径 mm mm 齿顶高 mm 齿根高 mm 全齿高 mm齿轮材料及主要参数如（表七）所示齿轮齿数材料热处理表面硬度（HBS）分度圆直径（mm）小齿轮2745钢调质23056.08大齿轮12945钢正火180267.92传动传动比中心距（mm）模数 （mm）螺旋角计算齿宽（mm）4.78162265（表七）2.2.2 齿轮 小齿轮结构形式的简要说明由于齿根圆直径 mm，会造成与轴径很接近，因此可以将齿轮与轴做成一件，故采用齿轮轴。 大齿轮结构形式的简要说明由于齿根圆直径 mm在150500mm的范围内，因此采用腹板式。又因为生产批量不大，故采用自由锻。 齿轮几何尺寸如（表八）所示齿轮号分度圆直径（mm）齿顶圆直径（mm）齿根圆直径（mm）齿宽 （mm）齿顶高 （mm）齿根高 （mm）156.0860.0851.087022.52267.92271.92262.926522.5（表八）3. 轴及轴毂连接3.1 减速器各轴结构设计3.1.1 高速轴 选材 由于高速轴为齿轮轴，因此选用45钢，调质处理。 轴伸类型的确定 轴伸上装大带轮，且轴与电动机相匹配，故轴伸直径 kW， r/min， mm 由1 P230表14-2可知45钢值为107118，取=30.4 mm 轴伸直径要符合标准直径系列，根据3根A型带查2 P65表9-1取轴伸直径 mm 查圆柱形轴伸标准系列值，取短系列轴长 mm 确定其他各轴段直径 轴2 遵循定位轴肩的轴肩直径差可取610mm且轴上装密封元件和轴承盖，查2 P158表16-10，轴径应与骨架油封内径一致，故 mm 轴3 装滚动轴承，故应与初选深沟球轴承6308内径一致， mm 轴4 有一个工艺轴肩，故 mm 轴5 由于是齿轮轴，故 mm 轴6 与轴4一致，故 mm 轴7 与轴3一样装深沟球轴承6308，故 mm高速轴与轴上零件装配简图如（图六）所示（图六）3.1.2 低速轴 选材 轴的材料选用45钢，正火处理。 轴伸类型的确定轴上装联轴器，因此轴伸要与联轴器匹配，故 kW， r/min 由1 P230表14-2可知45钢值为107118，取 mm 轴伸直径要符合标准直径系列且要与联轴器配合，查2 P164表17-4根据HL3型联轴器，取轴伸直径 mm 查圆柱形轴伸标准系列值，取短系列轴长 mm确定其他各轴段直径 轴2 遵循定位轴肩的轴肩直径差可取610mm且轴上装密封元件和轴承盖，查2 P158表16-10，轴径应与骨架油封内径一致，故 mm 轴3 装滚动轴承，故应与初选深沟球轴承6210内径一致， mm 轴4 形成工艺轴肩且装大齿轮，应于齿轮孔径相配合符合标准尺寸，查2 P117表11-2，故 mm 轴5 形成定位轴肩，故 mm 轴6 与轴3一样装深沟球轴承6210，故 mm3.2 减速器各轴强度验算3.2.1 高速轴 小齿轮的各啮合分力 压力角，螺旋角，高速轴输入转矩 Nm，小齿轮分度圆直径 mm，作用在轴上的压力 N圆周啮合分力 N径向啮合分力 N 轴向啮合分力 N 两滚动轴承中心线之间的距离 mm 轴承中心线至轴伸中心线之间的距离 若小齿轮为左旋 水平面支承反力 N N 垂直面支承反力 N 的支承反力 N N 水平面弯矩 Nm Nm 垂直面弯矩 Nm 所产生的弯矩 Nm a-a截面产生的弯矩为 Nm合成弯矩 Nm Nm 危险截面的当量弯矩 轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数 Nm 危险截面处轴的直径 轴的材料选用45号钢，调质处理。 由1 P226 表14-1查得 强度极限Mpa，由1 P231表14-3查得许用弯曲应力Mpa，则 mm 装小齿轮的轴径取60.08 mm 28.74 mm，故高速轴符合弯扭强度要求。 力学模型、弯矩图、扭矩图如（图七）所示力学模型水平面支承反力图水平面弯矩图垂直面支承反力图垂直面弯矩图的支承反力图所产生的弯矩图合成弯矩图轴传递的扭矩图3.3 键联接工作能力验算 轴与大齿轮周向固定的键 大齿轮宽mm, 公称直径mm ，Nm 选择A型键，由2 P140表14-1查得 mm，mm，根据L系列，取LB，则L取56 mm，工作长度mm 根据轮毂材料为钢，轻微冲击，由1 P155表10-10查得许用挤压应力Mpa 符合挤压强度要求 由此可得，轴与大齿轮的周向固定使用 键A1656 GB1096-79轴与大带轮的周向固定的键 大带轮宽mm，公称直径 mm， Nm选择C型键，由2 P140表14-1查得 mm，mm，根据L系列，取LB，则L取56 mm，工作长度mm 根据轮毂材料为铸铁，轻微冲击，由1 P155表10-10查得许用挤压应力Mpa 符合挤压强度要求 由此可得，轴与大带轮的周向固定使用 键C1056 GB1096-79 轴与联轴器的周向固定的键 联轴器宽mm，公称直径 mm，Nm选择C型键，由2 P140表14-1查得 mm，mm，根据L系列，取LB，则L取80 mm，工作长度mm 根据轮毂材料为钢，轻微冲击，由1 P155表10-10查得许用挤压应力Mpa 符合挤压强度要求 由此可得，轴与联轴器的周向固定使用 键C1280 GB1096-794. 轴承4.1 减速器各轴所用轴承 由于传动主要受径向载荷、同时承受一定的轴向载荷，所以选用深沟球轴承。 高速轴因承受载荷较大，直径系列取中系列，故选用6308。 低速轴承受载荷相对较小，直径系列取轻系列即可，故选用6210。 减速器各轴所用轴承代号及尺寸如（表九）所示型号外形尺寸（mm）安装尺寸（mm）额定动载荷Cr(kN)额定静载荷C0r(kN)内径 d外径 D宽度 BD1 minD2 maxra max高速轴630840902348801.531.222.2低速轴62105090205783127.019.8（表九）4.2 高速轴轴承寿命计算4.2.1 预期寿命 r/min，双班制每天工作16小时，一年以250天计，使用年限为6年，则 h4.2.2 寿命验算 初选轴承类型6308，由（表九）可知N，N 通过高速轴的强度计算可知：N，N，N假设小齿轮为左旋 水平面支承反力 N N 垂直面支承反力 N 的支承反力 N N 径向载荷 N N 轴向载荷 ， N 确定当量动载荷 查1 P260表16-12得 ，则， N ，则， N ，故 N计算使用寿命 根据受轻微冲击，查1 P259表16-10取 工作温度正常，查1 P259表16-9取 由于采用深沟球轴承， h假设小齿轮为右旋 水平面支承反力 N N 垂直面支承反力 N 的支承反力 N N 径向载荷 N N 轴向载荷 N ， 确定当量动载荷 查1 P260表16-12得 ，则， N ，则， N ，故 N计算使用寿命 根据受轻微冲击，查1 P259表16-10取 工作温度正常，查1 P259表16-9取 由于采用深沟球轴承， h 综上所述，右旋 左旋，即小齿轮左旋，轴承的寿命越接近于预期寿命，因此小齿轮采用右旋会更合理。选用深沟球轴承6308是合适的，平均每6年更换一次。5. 减速器的润滑与密封齿轮传动的润滑方式根据2 P19表3-3，由于我们所设计的是单级圆柱斜齿齿轮减速器且圆周速度所以此齿轮传动机构采用油池的润滑方式，浸油深度h=10 mm。滚动轴承的润滑方式根据2 P20表3-4，脂润滑适用于齿轮减速器。由于所设计的齿轮减速器且圆周速度，所以采用脂润滑。减速器润滑油油面高度的确定传动件浸入油中的深度要适当，即要避免搅油损失太大，又要保证充分的润滑。油池应保持一定深度的储油量，以保证润滑和散热。根据2 P19表3-3推荐， mm根据2 P32 箱座高度 mm因此，所设定的 mm油量验算根据书2 P31，单级减速器每传递1kW功率所需油量约为350700 cm 3。现已知传递的功率kW，则所需油量为1683.53367 cm 3。内壁长cm，宽cm，cm实际油量 因此，减速器油量适宜。减速器各处密封方式内密封：由于轴承用润滑脂润滑，为了防止轴承中的润滑脂被箱内齿轮啮合时挤出的油冲刷、稀释而流失，需在轴承内侧设置挡油盘。外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，应在轴承盖的轴孔内设置密封件。由于轴承的润滑方式采用脂润滑，在此采用骨架油封。它是利用密封圈的密封唇弹性和弹簧的压紧力，使密封唇压紧在轴上来实现密封的。其特点是密封性能好，工作可靠。查2 P158表16-10根据直径确定其型号高速轴 骨架油封 38628 GB9877.1-88低速轴 骨架油封 50728 GB9877.1-886. 减速器箱体及其附件6.1 箱体 减速器箱体采用剖分式结构。箱体由箱座与箱盖两部分组成，用螺栓联接起来构成一个整体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合，有利于轴系部件的安装和拆卸。箱体采用外肋式结构。箱内壁形状简单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。 减速器采用HT200铸造箱体，铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。 箱体主要结构尺寸如（表十）所示名称符号尺寸关系箱座壁厚mm箱盖壁厚mm箱体凸缘厚度、箱座mm箱盖mm箱底座mm加强肋厚、箱座mm箱盖mm地脚螺钉直径取20 mm地脚螺