一传动装置的总体设计方案樊东

PAGE1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=2.2kw3.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750r/min、1000r/min、1500r/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1Y112M-62.210009402Y100L1-42.2150014203Y132S-82.2750710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17.8723.936211.8933.9635.9522.975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===3.9361.4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）940470119.4119.4输入功率P/kw2.22.1122.0081.87输入转矩T/(N.m)22.3542.91160.61149.57传动比i23.9361效率0.960.950.93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计算功率选择带型确定带的基准直径验算带速计算带长确定中心距验算带包角单根带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=42.2齿轮传动设计步骤计算及说明结果选择齿轮材料和精度等级按齿面接触疲劳强度设计载荷系数K小齿轮转矩齿数和齿宽系数④许用接触应力几何尺寸计算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=42.91k=1.1=25=98=1=570MPa=550MPa2.3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=32mm3.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

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5