第一章傳動(dòng)裝置總體研發(fā)設(shè)計(jì)樊東

1、第一章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1.1總體方案的設(shè)計(jì)理由依據(jù)：一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比一般小于5,使用直齒、斜齒或人字齒輪，傳遞功率可達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，效率較高。工藝簡(jiǎn)單，精度易于保證，一般工廠均能制造，應(yīng)用廣泛。軸線 可水平布置、上下布置或鉛垂布置。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。結(jié)果：選擇一級(jí)圓柱齒輪作減速器。選擇的傳動(dòng)方案圖：1.2選擇電動(dòng)機(jī)1.選擇電動(dòng)機(jī)類型：3相交流電動(dòng)機(jī)2. 選擇電動(dòng)機(jī)功率工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率Pw工作機(jī)功率Pw 二Fv1000 w所以Pd =Fv1000由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率(包括工作機(jī)效率)為:式中： 1、2、3、4、5、6分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、卷筒

2、軸的軸承及卷筒的總效率。取 1 =0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.98、5=0.99、6=0.96聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。w = 0.96 0.9920.97 0.98 0.99 0.96 =0.85Fv 1250 漢 1.5Fd=kw=2.2kwd 1000 w 1000 0.853. 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速60 1000v60 1000 1.5卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速：nwr/mi n=119.4r/min兀D兀匯240因?yàn)閹鲃?dòng)的傳動(dòng)比范圍：h=24 ，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍：i2=35 ，則總傳動(dòng)I比范圍i =620二電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍：nd 二 i； nw =(620) 119.4r/min=

3、 ( 716.42388)r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min萬(wàn)案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/ (r/min )同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y112M-62.210009402Y100L1-42.21500:14203Y132S-82.2750710計(jì)算出三種方案的傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比萬(wàn)案?jìng)鲃?dòng)裝置的傳動(dòng)比總傳動(dòng)比帶傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)比17.8723.936211.8933.96135.9522.975綜合考慮電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比，選定方案1電動(dòng)機(jī)型號(hào)丫112M-61.3計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比nd940= 7.8nw119.4取 i1=2二

4、匚2丄=他=3.936ii 21.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速nmn mi1二940 =470r/minn 二=nw= 119.4r/min2. 各軸的輸入功率P = Fd4 =2.2 0.96 = 2.112kw2P_ = P- . 23 =2.112 0.990.97 =2.008kw卷筒軸 FW 二 P 4 56 = 2.008 0.98 0.99 0.96 = 1.87kw3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩Pd2 2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 Td =9550=955022.35N mnm940p2 1129550紀(jì)9550花皿.外mp2 0089550罟 955"而 E&N mp4

5、 87卷筒軸Tw =9550=9550149.57N mnw119.4運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表:軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸I軸II軸卷筒軸轉(zhuǎn)速 n/( r/min)940470119.4119.4輸入功率P/kw2.22.1122.0081.87輸入轉(zhuǎn)矩T/(N.m)22.3542.91160.61149.57傳動(dòng)比i23.9361效率耳0.960.950.93第二章傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟計(jì)算及說明結(jié)果(1 )計(jì)算功率(2 )選擇帶型(3)確定帶的 基準(zhǔn)直徑(4 )驗(yàn)算帶速(5 )計(jì)算帶長(zhǎng)查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表10-4 取Ka =1.2巳=KaP =1.2x2.2KW =2.6

6、4KW據(jù) 巳=2.64KW和 九=940r / min由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)圖10-3，選取A型帶由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表10-1，確定dd1 =90mm940 'dd2 =idd1(1 E )二 一 產(chǎn)90“1+0.02)=1764mm 。丿查表取標(biāo)準(zhǔn)值170mm叱In兀 x 90乂 940v 一化 4.4m/ s60 勺 000601000初定中心距0.7漢(90+170 )Ea0蘭2漢(90漢170)取 a0 = 400mm帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。2玄+ (dd1+dd2)+(dd2 dd1'24a0Ld0 紀(jì) 1212.2mmKa"2Pc=2.64KWA型dd1 = 9

7、0mmdd2170mmv =4.4m/ s因?yàn)?m/s<25m/s，符合要求a0 = 400mm(6 )確定中心 距(7 )驗(yàn)算帶包 角(9) 單根帶V 的初拉力(10) 作用在軸 上的力由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表10-3選取相近的Ld =1120mma =a0 +(Ld Ld0 y 2 = 354mmamin = a-0.015Ld =3540.015x 1120mm = 337mmamax = a+0.03Ld =354 +0.03x 1120mm = 387mmr =180 _57.3ldd2 _dd1 )/a= 180： 57.3 * (170 90 y 354 = 167 120

8、：據(jù) dd1和nd查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表10-5得P0 0.77KW,i式1時(shí)單根V帶的額定功率增量據(jù)帶型及i查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表10-6，得占P01 =0.108KW查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表10-7得Ka =0.96查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 表10-3 得 Kl =0.91Z =R/怕+AP°KaKL】=2.64/血.77 +0.108 卜 】対3.4l500P/2.5 丄 2Fo =c-1 +qvZv <Ka 丿F0 拓 120NFq =2ZF0s in J2) 943Nc(1=167=符合要求嗆= 0.108KW取Z=4F°=120N2.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)步驟計(jì)算及說明

9、結(jié)果(1 )選擇齒輪小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217255HBS大小齒輪選用材料和精度等齒輪選用45鋼正火，硬度為169217HBS因?yàn)槭瞧胀?5鋼調(diào)質(zhì)，硬級(jí)減速器，查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表11-2選用8級(jí)精度為 217度。255HBS;大齒(2 )按齒面接兩齒輪均是鋼質(zhì)齒輪，由式輪選用45鋼正 火，硬度為76.43J 可求出值。先確定有關(guān)參數(shù)觸疲勞強(qiáng)度設(shè) 計(jì)d1 >169 217HBS載荷系數(shù)K與系數(shù),查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表11-3取k=1.1 ;T1=42.91T1 =42.91 N mN m小齒輪齒數(shù)取 Z1 =25,則大齒輪齒數(shù)為 Z2 =98，單級(jí)k=1.1小齒輪轉(zhuǎn)矩齒輪傳動(dòng)對(duì)

10、稱布置，由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表11-5Z1 =25取齒寬系數(shù)亂=1Z2=98Ni由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)圖11-8查得d =1aHHm1=570MPa , 0Hlim2 =550MPa，由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析a H lim 1 =570MP與設(shè)計(jì)表11-7查得安全系數(shù)SH =1。按預(yù)期壽命十年，a齒數(shù)乙和齒單向運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1、N2。Q H lim 2 =550MP寬系數(shù)aM =60njLh =60x4701x(10x52x80) =1.17如09許用接觸應(yīng)N2 =98:NJi =1.17R0 /3.936 =2.97勺0fcrH =570MPa力9 H 查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)圖11-11得ZN1

11、 = 1,bH =589 MPaZN 2= 1.07,由式 B HHlimZN 有SH° H lim 1Z N1570 勺.pr7niiyip一一MPa -570MPaSh1_°Hlim2ZN2 _ 550 漢 1.07 R a _589MPa2 IVIPa 589IVIPaSh1(3 )幾何尺寸 計(jì)算(4 )按齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度校 核許用彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)強(qiáng)度校核由式d" 76.43廣號(hào)+；)得(1.1 x42.91x103x (3.936 + 1)dr K76.43 mm_ 43.3mm1x3.936x570dr 43.3d ”cm =mm=1.7

12、32mm乙25查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 表4-3,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m = 2mmdj = mZ1 =2 x 25mm = 50mmdmZ<98m =196mmb =1匯50mm = 50mm經(jīng)圓整，取b2 =50mm ，貝U d =b2 +5 =55mma = m(Z<| +Z2) /2 = 2匯(25 + 98) / 2mm = 123mm根據(jù)式 F =空!1詐乂 = 2K?1 YFYs乞tF F bd1m F s bm2Z1 F sF女口 f蘭&f】，則校驗(yàn)合格。由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)圖11-9查得，。f im 1 = 450MPa ,。f iim 2 = 410MPa由機(jī)械結(jié)構(gòu)

13、分析與設(shè)計(jì)表11-7查得Sf = 1.3由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)圖11-10查得ynYn1r 1F lim Yn1 450 工 1片 1 MPa 346MPaSf1.3L 1° F lim 2YN 2410疔 F2-MPa315MPa2Sf1.3由機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表11-6查得Ym =2.65丫尸2 =2.19乂1 = 1.59乂2 = 1.81m = 2mmd1 =50mmd2 =196mmb2 =50mm4 =55mma = 123mm1 =346MPakF =315MPa齒輪圓周速 度由式 CTf =YfYs =2YfY;蘭 &F 得bd1mbm Z12 KT 12 x

14、1.1 x 42 .91 x 10 3F 1 2YF 1丫S1 2bm Z150 疋 2 疋 25x2.65x1.59MPa =73.3MPa 蘭 kF l =346MPa F2 =bF2丫仝2 =73.3疋彳19"81 MPa =69MPaYF1Ys1蘭 trF I =315MPa可見彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。兀d1 rh3.15 470 ,v =m/ s = 1.23m / s60100060x1000可知8級(jí)精度合適crF1 = 73.3MPa如1ctF2 =69MPa蘭Gf】2v =1.23m/ s2.3軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）.低速軸軸的設(shè)計(jì)1. 軸的材料選用45鋼正火處理。查機(jī)械結(jié)構(gòu)分

15、析與設(shè)計(jì)表 12-1得抗拉強(qiáng)度匚b =600MPa ;許用彎曲應(yīng)力I-彳b =55MPa2. 按純剪切強(qiáng)度估算最小直徑9.55 106F23O*而齒輪傳動(dòng)效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.95 ;低速軸F2=2.008kw ；查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表12-2取C=115按上計(jì)算得：殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟?？紤]到軸外伸端和聯(lián)軸器用一個(gè)鍵連接，故將軸經(jīng)放大5%，取 d=32mm3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）.確定軸上零件的布置和固定方式為了滿足軸上零件的軸向固定，將該軸設(shè)計(jì)成階梯軸。按扭矩Mt二T =9550F2/n? “60.61N m查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄 9, 選用HL3型彈性套栓銷聯(lián)軸器，半聯(lián)

16、軸器的孔徑為 32mm，長(zhǎng)L=82mm ,半聯(lián) 軸器與軸頭配合部分的長(zhǎng)度為 60m m,要滿足半聯(lián)軸器的軸向固定要求，在外延 伸軸頭左端需要制出軸肩。由于是單機(jī)齒輪減速器，因此可將齒輪布置在箱體的 中央，軸承對(duì)稱的布置在布置在兩側(cè)。 齒輪以軸環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向固定、 以平鍵 連接和優(yōu)先選用過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定。兩端軸承分別以軸肩和套筒實(shí)現(xiàn)軸向固 定，以過渡配合實(shí)現(xiàn)周向固定，整個(gè)軸系（包括軸承）以兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向固 定。聯(lián)軸器以軸肩、平鍵連接實(shí)現(xiàn)軸向固定和周向固定。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。軸的結(jié)構(gòu)草圖如下圖34（2）確定軸的各段直徑外伸端直徑32mm，定位軸肩高度h 一般取h=（0.070.1）

17、d，d為軸的直徑。以此確定聯(lián)軸器定位軸肩高度血=2-24mm，通過聯(lián)軸器端蓋的軸身直徑d=38mm。非定位軸肩的高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定，一般取為12mm,因此這里選用6008型軸承，軸頸直徑為40mm,軸承的定位軸肩的高度必須低于軸承 內(nèi)圈端面的高度，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄10軸肩高h(yuǎn)min =2.8mm，所以軸肩和套筒外徑取46mm圓角r=1mm;取齒輪軸頭直徑為48mm；定位軸環(huán)高度 h=4mm，于是軸環(huán)直徑為 56mm；其余圓角均為 1.5mm 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。（3）確定各軸段長(zhǎng)度輪轂長(zhǎng)為50mm,為保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件配合 的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短 2

18、3mm，因此取軸頭長(zhǎng)度為 48mm,軸承對(duì)稱 地置于齒輪兩側(cè)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄10得軸承寬度為15m m，軸頸長(zhǎng)度與軸承寬度等為15m m。齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離一般 _10, 所以在這里齒輪兩端與箱體內(nèi)壁間的距離各取 15m m,以便容納軸環(huán)和套筒；若 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離為 k,貝U當(dāng)軸承用脂潤(rùn)滑時(shí)k=15mm,軸承用油潤(rùn)滑 時(shí)k=25mm,這里采用油潤(rùn)滑，所以軸承端面距箱體內(nèi)壁2mm,這樣就可以定跨距為85mm。按箱體結(jié)構(gòu)需要，軸身伸出端的長(zhǎng)度為 40mm,為安裝聯(lián)軸器預(yù) 留空間位置。半聯(lián)軸器與軸頭配合部分的長(zhǎng)度為 60mm。但為了保證軸端擋圈只 壓在半聯(lián)軸器上，而

19、不是壓在軸的端面上，軸頭長(zhǎng)度應(yīng)比半聯(lián)軸器的配合長(zhǎng)度略 短，取55mm為聯(lián)軸器的軸頭長(zhǎng)度。謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。4. 軸的強(qiáng)度校核Ft2Td22 160.613 N =1638.9N196 10Fr = Ft ta-1638.9 tan20 N =596.5NF = 1638.9 n 1744.1Ncos： cos 20FtFa =Fb-872.05NMac 二 Fa 42.5mm = 872.05N 42.5mm = 37.062125N mMbc 二 Fb 42.5mm =872.05N 42.5mm = 37.062125N m8.1 得 W4 =0.1D3Mmax 二 MC =37.06

20、2125N m利用第四強(qiáng)度理論：二e4二-M 2 G Mt)2W：4心對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。Wz查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表12-4 得：=0.3Mtmax 二 T- - =160.61N m查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表則有:CJe4M2MJ237.0621252 (0.3 160.61)23_3Wz0.1 196 10= 0.081MPa ： !-1- 55MPa可知強(qiáng)度足夠。（二）.高速軸的設(shè)計(jì)1. 軸的材料選用45鋼正火處理。查機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)表 12-1得抗拉強(qiáng)度匚b =600MPa ；許 用彎曲應(yīng)力匚b =55MPa2. 按純剪切強(qiáng)度估算最小直徑I69.55 10 R0.2【h而齒輪傳動(dòng)效率（包括軸承效率在內(nèi)）-0.95 ;低速軸P =2.112kw ；查機(jī)械結(jié)構(gòu) 分析與設(shè)計(jì)表12-2取C=115按上計(jì)算得：廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。fp12.112d=115漢計(jì)=19mmV 470考慮到軸和帶輪用一個(gè)鍵連接，故將軸經(jīng)放大5%，取d=20mm3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）.確定軸的各段直徑軸的外伸端與帶輪配合，設(shè)制成錐形起到固定帶輪往箱體竄動(dòng)，錐段小端直徑為20mm，大端與軸承配合，而該軸承與低速軸所用的軸承一致