1、 1 设计说明书 设计题目：带式运输机传动装置的设计。 一、设计任务 已知条件； 1、工作条件；单班工作，（每班 8 小时）单向齿轮传动，有轻微冲击。 2、工作时间：十年 3、原动机为电动机 二、传动方案分析 单级圆柱齿轮减速器的传动比一般小于 5，使用直齿 .斜齿或人字齿齿轮，传动功率可达数万千瓦，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。轴线可作水平布置 .上下布置或铅直布置。 原始数据； 1、运输带传递的有效圆周力 F=4000N 2、运输带速度 V=0.75 3、滚筒的计算直径 D=300mm 4、 总体布置简图 轴轴轴三、选择电动机 电动机已经标准化 .系列化。应
2、按照工作机的要求，根据选择的传动方案选择电动机的类型 .容量和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。 1、电动机类型和结构型式的选择 按已知工作和要求选用 Y型全封闭式笼型三相异步电动机 2、选择电机功率 工作机所需的电动输出功率为： dp =wp2 由 wp =wFV1000电动机至工作机间的总效率为： w =1 22 3 4 5 6 其中 1 2 3 4 5 6 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效率。 . 取 1 = 970.0 2 = 973.0 3 = 975.0 4 = 977.0 5 = 979.0 6 = 980.0 则： w = 97
3、.0 3)973.0( 9 8 0.09 7 9.09 7 7.09 7 5.0 2 = 80.0 所以： dP =wFV1000= 80.01000 /75.04000 smN = 75.3 kw 3、确定电动机 卷筒轴的工作转速： wn = D 100060 = 30014.3 75.0100060 77.47 min/m 按推荐的合理传动比范围，取 V带传动的传动比 1i = 42 ， 单级齿轮传动比 2i = 53 ，则合理总传动比的范围为 i = 206 ， 故电动机转速的可选范围为： dn = wni = )206( mr/77.47 所以： dn = 955287 符合这一范围的
4、同步转速有 min/750r 与 min/1000r 根据计算出的容量，查资料可知道有四种适用的电动机型号，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较 4 个方案可得，电动机型号为 Y280M-6 比较适中，所选电动机的额定功率为 edp = kw2.2 ，满载转速为 n 940 mr/ ，总传动比较适中，传动装置结构比较紧凑。 电动机型号 额定功率 kWPed/ 同步转速 满载转速 Y280M-6 2.2 750 940 4、 计算总传动比和分配传动比 由选定电动机的满载转速 mn 和工作机主动轴的转速 wn 可得传动装置的总传动比为：wmnni 68.1977.4
5、7940 取带 i 3.94；齿轮 5i 四、计算传动装置的运动和动力参数 1、各轴转速 In =0inm = m in75.23894.3940 r 3 IIn =1inI =10iinm = m in71.475 75.238 r IIn =2inII =210 iiinm = 71.47 2、各轴的输入功率 1 dI PP = kw64.397.075.3 kwPP III 45.3975.0973.064.332 kwPP IIIII 28.3977.0973.045.342 3、各 轴输入转矩 mNnpT mdd 1.389 4 075.39 5 5 09 5 5 061.1 4 5
6、97.094.31.3810 iTT dI 68.690321 iTT III 28.632977.0973.068.69042 IIIII TT 四、带传动设计 设计 V 带传动时，一般已知条件是：传动的工作情况，传递的功率 P，两轮转速 1n 、 2n （或传动比 i）以及空间要求等。具体的设计内容有：确定 V 带的型号、长度和根数，传动中心距及带轮直径，画出带轮零件图等。 1、原始数据 额定功率 kwPed 57.3 带传动比 94.31i min/940 rnm 2、确定计算功率 计算功率 CP 是根据传递的额定功率 (如电动机的额定功率 )P, AK 表示工作情况系数，并考虑载荷性质
7、以及每天运转时间的长短等因素的影响而确定的，即 PKPAC 式中 AK 为工作情况系数，查表得 1.1AK KwKwPKP Ac 1 2 5.475.31.1 3、选择 V 带的型号 轴名 参数 电动机轴 轴 轴 卷筒轴 转速 n/(r/min) 输入功率 P/kW 输入转距 T/(N m) 940 3.75 38.1 238.75 3.64 145.61 47.71 3.45 690.68 47.71 3.28 632.28 传动比 I 效率 3.94 0.97 5 0.94 1 0.94 4 根据计算功率 CP 和主动轮转速 1n ，由教材 133 页图 8.12 和图 8.13可得选择
8、V 带型号。 根据 cP kw125.4 1n mr/940 选择 A 型普通 V带。 4、确定带轮基准直径 1d 、 2d 根据表 8.6 和图 8.13选取 1dd mm110 且 1d mmd 75min 大带轮基准直径为1212 dd dnnd m in/5 7 9.2 3 894.39 4 02 rn 所以 mmmmdd 399.433110579.238 9402 根据表 8.3选取标准值 mdd 4252 则实际传动比 i 、从动轮的实际转速分别为 i = 86.311042512 ddddm in/52.2 4 3m in/86.39 4 012 rrinn 从动轮的转速误差率
9、为 : %976.1%100425 399.433425 在 %5 以内，为允许值。 5、验算带速： 411.5100060 940110 v 带速在 sm/255 范围内 6、确定带的基准长度 dL 和实际中心距 a 1(7.0 dd )(2) 2102 ddd ddad 56025607.0 0 a 取 5000 a 由带传动的几何关系可得带的基准长度计算公式： 02222100 4 )()(22 a ddddaL ddd mm1 9 3 75 0 04 )1 1 04 5 0()4 5 01 1 0(25 0 02 2 由表 8.4 选取基准长度 mmLd 2000 实际中心距为 2 0
10、0 LLaa d mm)2 19372000500( mm5.531中心距 a 的变动范围为 dLaa 015.0m in mm)2000015.05.531( = mm5.501 dLaa 03.0m ax )2 0 0 003.05.5 3 1( mm mm5.591 5 7、校验小带轮包角 1a 3.57180 121 xa dda dd 1 2 00 6 3.1 4 73.575.5 9 1 1 1 04 5 01 8 0 8、确定 V 带根数 z Lacc KKpp PpPz )(000 根据 mmdd 1101 、 min/9401 rn 查表 8.10，用内插法可得 oP kw1
11、4.1)800940(800980 00.118.100.1 功率增量 0P 为 )11(10 ib KnKP 由表 8.18查得 bK 3100275.1 根据传动比 ,09.4i 查表 8.19得 iK 1373.1 ，则 kwP )1 3 7 3.1 11(9 4 0100 2 7 5.1 30 kw3498.0由表 8.4 查得带长度 修正系数 03.1LK 由图 8.11 查得包角系数93.0aK ，得普通 V 带根数 03.193.0)3498.014.1( 125.4 z根 89.2 根 园整得 3z 根。 9、求初拉力 0F 及带轮轴上得压力 QF 由表 8.6查得 A型普通
12、V 带的每米长质量 mkgq /10.0 根据式（ 8.19）得单根 V 带的初拉力为 20 )15.2(500 qvKzv PF ac = N 2)1 4 4.5(10.0)193.0 5.2(1 4 4.53 1 2 5.45 0 0=228.2486N 由式（ 8.20）可得作用在轴上的压力 QF 为 2sin2 10 zFFQ NN 82.12522063.147s in32486.2282 10、设计结果 选用 3 根 A-2000GB11544-89 带，中心距 mma 5.531 ，带轮直径,450,110 21 mmdmd dd 轴上压力 NFQ 82.1252 五、齿轮传动设
13、计 6 单级圆柱齿轮减速器的最大传动比一般为 imix =810，作此限制主要为避免外廓尺寸过大。 原始数据： kwP 64.31 In min/75.238 r 51i MMNT I 31061.1 4 5 1、选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用 45 钢调制，硬度为 220250HBS；大齿轮选用 45 钢正火，硬度为 170210HBS。因为是普通减速器、由表 10.21 选 8 级精度，要求齿面粗糙度 mRa 3.62.3 。 2、按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用公式（ 10.22）求出 1d 值。确定有关参数与系数： 1) 转距 1T ： MMNT I 31061
14、.1 4 5 2） 载荷系数 ：查表 10.11取 1.1 3） 齿数 1 和齿宽系数 d 小齿轮的齿数 1 取为 20，则大齿轮齿数 1012 。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表 10.20选取 1d 4）许用接触应力 H 由图 10.24查得 aH 5601lim ， aH 5302lim 由表 10.10查得 1HS 81 108 6 5.2)401052(175.2 3 86060 hn jLN 7812 101 6 2 5.74/10865.2/ iNN 查图 10.27得 00.11 NT 06.12 NTZ 由式 （ 10.13）可得 aSZ H lHNTH
15、5 6 015 6 01 l i m11 aaSZ H HNTH 5621 53006.1 2l i m22 故： mmmmu ud Hd 655 6 051 661.1 4 5101.143.76 )1(43.76 3 233 21 mmmmzdm 2.3206511 由表 10.3取标准模数 mmm 3 （ 3） 主要尺寸计算 mmmmmzd 6020311 mmmmmzd 3 0 31 0 1322 mmmmdb d 606011 7 经圆整后取 mmb 602 ， mmmmbb 65521 mmmmzzma 25.126)10120(5.221)(2121 3、按齿根弯曲疲劳强度校核
16、由式（ 10.24）得出 F ，如 FF 则校核合格。 确定有关系数与参数： 1）齿形系数 FY 查表 10.13得 65.21 FY ， 18.22 FY 。 2）应力修正系数 SY 查表 10.14得 59.11 SY ， 80.12 SY 。 3）许用弯曲应力 F 由图 10.25查得 aF 2101lim ， aF 1902lim 。 由表 10.10查得 3.1FS 。 由图 10.26查得 121 NTNT YY 由式（ 10.14）可得 aaSY F FNTF 1 6 23.12 1 0 1l i m11 aaSY F FNTF 1463.1190 2l i m22 故 aYYz
17、bm SFF 95.165.225365 1061.1 4 51.122 231211 aa F 162113 1 aaaYY YY FSF SFFF 1 4 61 3 659.165.2 8.118.21 1 3 211 2212 齿根弯曲强度校核合格 4、验算齿轮的圆周速度 smsmnd /8.0/100060 75.2385.62100060 11 由表 10.22可知 ，选 8级精度是合适的。 5、设计结果 齿轮 直径 )(mm 宽度 )(mm 模数 )(mm 中心距 小 60 60 3 126 大 303 65 3 六、 轴的设计 1、轴的设计 8 （ 1） 原始数据： min75.
18、238 sn kwP 64.3 mNT .1061.145 3 （ 2）选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知减速器的传递 功率为中小功率，对材料无特殊要求，故选用 45号钢并经调质处理，由表 14.4 查得强度极限 MPaB 650 ，再由表 14.2得许用应力 MPb 601 。 （ 3）各轴段直径的确定 按扭转强度估算轴的小直径：根据表得 107118C 由式得 mmmmnPC 26.2953.2675.2 3 864.31 1 81 0 7 33 将估算直径加大 %5%3 ，取为 13.3032.27 。有设计手册去标准直径mmd 301 （ 4）设计轴的结构并绘制结构草图 1）确定
19、轴上零件的位置和固定方式 2）确定各轴段的直径 轴段（外伸段）直径最小， mmd 301 ；轴段直径， mmd 352 ；轴段直径， mmd 753 ；轴段直径， mmd 404 ；轴段直径， mmd 355 3）确定各轴段的长度 轴段长度， mml 181 轴段长度， mml 632 ，轴段长度mml 403 ，轴段长度 mml 184 （ 5）轴的校核 原始数据： mmL 361 ， mmL 1212 ， mmL 563 ， 作用在齿轮上的圆周力为： NdTF It .2 6 4 7110/1061.1452/2 3 径向力为 NFF tr 95336.045.2 6 4 720t a n
20、 作用在轴 2 带轮上的外力 QF 1252.82N 求垂直面的支承反力： Nll FlF rV 425157 7008.95321 21 NFFF VrV 5 2 812 求水平面的支承反力： Nll FlF tH 1 1 8 0157 702 6 4 721 21 NFFF HtH 1 4 6 71 1 8 02 6 4 712 9 绘制垂直面弯矩图： NmlFM VQV 3.1510364 2 5 311 或 NmlFM VQV 89.6310121528 322 绘制水平面弯距图 NmlFM HQH 48.4210361 1 8 0 311 或 NmlFM HQH 51.1771012
21、11467 322 求合成弯距图： 由公式 QHQV MM 22 可得 NmMMM QHQVQ 15.4548.423.15 2222 aM NmMM aHaV 81.1 3 351.1 7 789.63 2222 求危险截面当量弯距： 从图可见， mm 处截面最危险，其当量弯距为：（取折合系数 6.0 ） eM NmTM Q 34.98)61.1456.0(15.45)( 2222 计算危险截面处轴的直径： 因为材料选择 #45 正火，查表得 MPaB 650 ，查表得许用弯曲应力MPab 60 1 ，则： mmMdbe 4.253.2 4 9 7601.0 1034.981.0 33 33
22、1因为 dmmddd 4.25132 ，所以该轴是安全的。 2、轴 II 的设计 （ 1）原始数据： kwP 45.3功率 min/71.47 rn mNT 31068.6 9 0 ,压力角 20 ，齿轮分度圆直径 mmd 250 10 （ 2）求作用在齿轮上的力 NdTF t 4.2 7 4 250 1068.6 9 02231 径向力 23.99820t a n4.2742t a n tr FF （ 3）选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知减速器的传递功率为中小功率，对材料无特殊要求，故选用 45号钢并经调质处理，由表 14.4 查得强度极限 MPaB 650 ，再由表 14.2得许用
23、应力 MPb 601 （ 4）按扭转强度估算轴径 根据表 14.1得 C=118107. 按扭转强度估算轴的最小直径 3 nPCd 查表取 ,118107C 所以 33 71.47 45.3)118107( nPCd mm)2.496.44( 考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大 3%5%，取为 45.951.66mm,由设计手册取标准直径 5 mmd 501 （ 5）设计轴的结构并绘制结构草图 由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。 1）确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。确定齿轮从轴的中间装入，齿轮的左端用轴肩或轴环定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完 全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮两侧。其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。 2）确定各轴段直径 轴段从右到左分别为轴段、轴段、轴段 如上图所示，轴段的直径 1d mm50 轴段的直径 mmd 602 轴段的直径 mmd 703
