机构二级传动设计

项目：二级传动设计 系部：机电工程系 班级：11级机电4班 学号：20110103159 姓名：黄建军 指导老师：刘光浩 目录 一 设计卷扬机传动装置……………………3 二 设计传动装置中带传动………………8 三 设计减速箱的齿轮……………………10 四 轴的结构设计…………………………15 五 计算轴承的寿命………………………23 六 附图……………………………………24 机构设计任务2 一、 设计卷扬机传动装置。 由已知条件可得： (1)、确定工作机需要的功率Pw和卷扬机的转速Nw PW=FV／1000nw=4.2kw nw=601000V／∏D=24.92r／min (2)、初定电动机的类型和转速 初估系统的总效率为0.8≈0.9，需要电动机的功率为 Pd=Pw/n=4.67≈5025kw 根据Ped≥Pd,则可以选用的电动机有Y-132M2-6、Y-132S-4、Y132S1-2，以这三种方案做一个比较表，综合考虑传动装置的传动比、重量、价格三方面的因素，拟选用电动机的型号为： 方案 电动机型号 额定功率/kw 满载转速 总传动比 1 Y-132M2-6 5.5 kw 960r/min 38.46 2 Y-132S-4 5.5 kw 1440r/min 57.78 3 Y132S1-2 5.5 kw 2900r/min 116.37 (3)功能分析 总传动比i=nd/nw=38.46 根据总传动比的大小，可采取二级减速传动。每一级传动又有很多种传动方案： 各种传动的方案 子功能 局部方案 摩擦传动 闭式啮合传动

1 2 3 4 5 6 第一级传动 V带传动 直齿传动 斜齿传动 人字齿传动 锥齿传动 蜗杆传动

第二级传动 — 直齿传动 斜齿传动 人字齿传动 链传动

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从可行方案中初选四个较佳的方案，传动示意图如附件1所示： 方案一：A1+B2 方案二：A3+B4 方案三：A4+B5 方案四：A5+B3 由四种传动方案的简图可知，完成同一个任务的机器，改变减速传动装置，其设计方案可有多种形式，若改变机器的工作原理，则设计方案还会更多。 分析上述四种传动方案。 方案四：传动效率高，结构紧凑，使用寿命长。当要求大启动力矩时，制造成本较高。 方案三：能满足传动比要求，但要求大启动力矩时，链传动的抗冲击性能差，噪音大，链磨损快寿命短，不易采用。 方案二：传动效率高，使用寿命长，但要求大启动力矩时，启动冲击大，使用维护较方便。 方案一：采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，可适当启动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。缺点是传动尺寸较大，V带使用寿命较短。 综合分析比较，选用方案一。 （4）确定输入功率Pd和额定功率功率Ped 如传动方案一图所示，为串连方式组合，根据查表可得。取滚动轴承效n1=0.99，V带传动效率n2=0.96，一对齿轮啮合传动效率n3=0.97，联轴器效率n4=0.99，传动系统的效率为： n=( n2)(n23)(n31) (n4)=0.960.9720.9930.99=0.868 传动系统的效率为0.868，在估计值的范围内，所以电动机型号仍可选用Y-132M2-6，额定功率Ped=5.5kw，转速： Pd=Pw/n=4.2kw/0.868=4.84kw Pd作为传动系统动力计算的依据。 （5）传动比的分配。 经分析，取带传动比i1=3，两级齿轮传动的传动比i,2=13。两级闭式齿轮啮合，为保证两级传动的大齿轮和合理的侵油深度，高速传动比i2与低速级传动比i3的关系为i2≈1.3i3,则： i2= 3.1,2i=4.1 i3= i,2/i2=3.2 (6)各轴的运动和动力参数 根据公式的各轴的转速： 小带轮轴 n1=nm=960r/min Ⅰ轴的转速 nⅠ=n1/i2=320r/min Ⅱ轴的转速 nⅡ= n1/i1i2=960/(34.1)=78r/min Ⅲ轴的转速 nⅢ=n2/i3= n1/ i1i2i3=960/(34.13.2)=24r/min 根据公式的各轴的输入功率： 小带轮的输入功率 P1= Pd=4.84kw Ⅰ轴的输入功率 PⅠ= P1n12=4.65kw Ⅱ轴的输入功率 PⅡ= P1n23=4.46kw Ⅲ轴的输入功率 PⅢ=PⅡn34=4.28kw 卷筒轴的输入功率 P筒=PⅢn45=4.19kw 根据公式的各轴的转矩： 小带轮轴的转矩： T1=9550 P1/ n1=44.57N.m Ⅰ轴的转矩： TⅠ=9550PⅠ/nⅠ=138.77N.m Ⅱ轴的转矩： TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=546.06N.m Ⅲ轴的转矩： TⅢ=9550PⅢ/nⅢ=1703.08N.m 卷筒机的转矩： T筒=9550P筒/n筒=1605.7N.m 计算结果见下表 一般允许设计值与设计要求有3%≈5%的误差。 方案一传动系统各轴的运动和动力参数计算结果

电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 转速n/r*min-1 960 320 78 24

输入功率P/kw 5.5 4.65 4.46 4.28 输入转矩T/kw 44.57 138.77 546.06 1703.08

传动比i 3 4.1 3.2 效率n 0.96 0.96 0.96 二、 设计传动装置中带传动。 由上计算可得：电动机额定功率P=5.5kw，电动机转速n1=960r/min，从动轮转速n2=320r/min，每天工作16个小时。 步骤 计算及说明 结果

(1)计算功率 (2)选择带型 (3)确定带轮基准直径 (4)验算带速 (5)计算带长 查表10—4取KA=1.3 Pc= KAP=1.35.5kw=7.15kw 根据Pc=7.15kw和n1=960r/min由表10-3选取A型带 由表确定d1d=112mm,d2d=id1d(1-)=(960/320) 112(1-0.02)=321mm, 查表取标准值355mm V=∏dn/(601000) =3.14112960/(601000)≈5.6m/s 初定中心距0.7（112+355）≤a0≤2(112+355),取a0=500mm,带的基准长度 L0d=2 a0 +∏/2(d1d+d2d)+(d2d-d1d)2/4a0 =1762mm 查表10-3选取相近的Ld=1800mm KA=1.3 Pc=7.15kw A型 d1d=112mm d2d=355mm

V=5.6m/s因为5m/s＜V＜25m/s,符合。 a0=500mm

Ld=1800mm 步骤 计算及说明 结果 (6)确定中心距

(7)验算包角 （8）确定带的根数z (9)单根V带的初拉力 （10）作用在轴上的力 a= a0+( Ld-L0d)/2=500+(1800-1762)/2 =519mm, amin=a-0.015Ld=519-0.0151800= 492mm amax=a+0.03Ld=519-0.031800= 465mm a1=180-57.3(d2d-d1d)/a=180-57.3 (355-112)/519=153＞120 根据d1d和n1查表得片P0=1.15kw, i≠1时，单根V带的额定功率增量 根据带型及i查表的⊿P01=0.11kw 查表的Ka=0.93,查表的KL=1.01有 z=Pc/[(P0+P01)KaKL]=7.15/(1.60+0.11)10.89≈6.06 F0=500 Pc/zv(2.5/Ka-1)+qV2≈184N FQ=2Z F0sin(a1/2) ≈ a =519mm a1=153,符合。 P0=1.15kw P01=0.11kw 取z=6

F0=184N 三、 设计减速箱的齿轮 （1）、已知Ⅰ轴的传动率P=4.65kw,小齿轮转速n1=320r/min,传动比i=4.5,两班制工作。 步骤 计算及说明 结果 (1)选择齿轮材料和精度等级 (2)按齿面接触强度设计 1) 载荷系数K 2) 小齿轮转矩T1 3) 齿轮Z和齿宽系数d 4) 许用接触力【H】 小齿轮选用45钢调制，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，由表可知选用9级精度。 两齿轮均为调质齿轮，由公式可得d1值，先确定有关参数与系数：查表取K=1.1 T1=9.55106(P/n1)=1.44105N.mm 小齿轮齿数22，则大齿轮齿数为99，Ⅰ轴的齿轮传动为不对称布置，由表取齿宽系数 d =1 由图可得1limH=560MPa, 2limH= 530MPa.由表查的安全系数SH=1.按使用寿命10年，双向运转，计算应力循环次数N1、N2 N1=60njLh=603201(105240)= 3.99108 N2= N1/i=3.10108/4.5=8.7107 小齿轮选用45钢调质，硬度217≈255HBS, 大齿轮选用45钢正火 K=1.1

T1=1.4105N.mm z1=22,z2=99

d=1

1limH=560MPa

2limH=530MPa