哈工大机械设计课程设计

一、传动装置的总体设计

1.1 电动机的选择

1.1.1 选择电动机类型

根据设计要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380 V。

1.1.2 选择电动机容量

根据设计数据，工作机的有效功率为

从电动机到工作机输送带之间的总效率为：

式中，、、、分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传递效率。由表9.1取=0.99、=0.99、=0.97、=0.97，则

所以电动机所需工作功率为

1.1.3 确定电动机转速

按表2.1推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为

所以电动机转速的可选范围为

符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/min的电动机。

根据电动机类型、容量和转速，查表15.1选定电动型号为Y132S-6，其主要性能如下表：

电动机型号

额定功率

/Kw

满载转速

/(r/min)

Y132S-6390 2.0 2.0

型号H A B C D E FxGD G K b b1b2AA HA L1

Y132S 13221614089388010x833122802101356018475 1.2 计算传动装置总传动比并分配传动比

总传动比为

分配传动比

考虑润滑条件，为使结构紧凑，各级传动比均在推荐值范围内，取，故

1.3 计算传动装置各轴的运动及动力参数

1.3.1 各轴的转速

I轴：

II轴：

III轴：

卷筒轴：

1.3.2 各轴的输入功率

I轴：

II轴：

III轴：

卷筒轴：

1.3.3 各轴的输入转矩

为电动机的输出转矩T

d

所以：

I轴：

II轴：

III轴：

卷筒轴：

将以上结果汇总到表，如下

轴名

参数

电动机轴I轴II轴III轴滚筒轴转速n/（r/min）960.0960.0240.08888

功率P/(kW) 2.72 2.69 2.58 2.48 2.43

扭矩T/(N·mm)

传动比i1 4.0 2.731

效率0.990.960.960.98

二、传动件设计

2.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计

2.1.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级

考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面，由文献[1]表8.2得：小齿轮调制处理，齿面硬度为217~25HBW，平均硬度为236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。大小齿轮齿面评价硬度差为46HBW，在30~50HBW之间。选用8级精度。

2.1.2初步计算传动主要尺寸

因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。由

式中各参数为：

(1)小齿轮传递的转矩。由前面设计可知，

126800

T N mm =?

(2) 设计时，因v 值未知，不能确定，故可初选载荷系数K t = 1.1~1.8，此处初取

K t = 1.4。

(3) 由表6.6取齿宽系数 1.0d ?=。 (4) 由表8.5查得弹性系数。

(5) 初选螺旋角

由图8.14查得节点区域系数45.2=H Z 。

(6) 齿数比14U i ==。

(7) 初选= 21, 则2184Z UZ == ，取285Z =。传动比误差<5%，符合设计要求。 (8)

端面重合度

。

轴面重合度

由图6.16查得重合度系数由图8.24查得螺旋角系数

(9) 接触许用应力可由

求得，由图6.29（e ）、（a ）得接触疲劳极限应力

，

。

大小齿轮1、2的应力循环次数分别为

由图6.30查得寿命系数，

（允许有局部点蚀）；由表6.7，取安全

系数

。

故取

计算小齿轮1的分度圆直径，得

2.1.3确定传动尺寸

(1)计算载荷系数K。

=1.0。

由表6.3查得使用系数K

A

齿轮线速度如下式

= 1.13(设轴刚性大)；

由图6.7查得动载荷系数K

V

由图6.12查得齿向载荷分布系数；

由表6.4查得齿间载荷分布系数，故

(2)对进行修正。因为与有较大差异，故需对按照值设计出来的进行修正，即

(3)确定模数

按表6.1，取

(4)计算传动尺寸。中心距

圆整为,则螺旋角

因为值与初选值相差较大，故与有关的数值需修正，修正后的结果是

，。显然值改变后，的计算值变化很小，因此不再修正和a。故

圆整为b=45 mm。

取mm，。

2.1.4 校核齿根弯曲疲劳强度

式中各参数：

(1)K、、同前。

(2)齿宽b = 。

(3)齿形系数与应力修正系数。

当量齿数

查图6.20得齿形修正系数，。

由图6.21查得应力修正系数，。

(4)查图8.21得重合度系数。

(5)查图8.26得螺旋角系数。

(6)许用弯曲应力可由下式算得

查得弯曲疲劳极限应力

，

查得寿命系数。

查得安全系数，故

故

满足齿根弯曲疲劳强度要求。

2.1.5 齿轮传动其它几何尺寸

圆柱齿轮几何尺寸表

序号项目代号计算公式计算结果

1齿数齿轮1/21齿轮2/85

2法面模数(mm)/2

3端面模数(mm) 2.057 4法面压力角（度)/20

5端面压力角（度)20.566 6齿顶高系数/1

7顶隙系数/0.25

8标准中心距(mm)a109

9实际中心距(mm)109

10螺旋角/

11变位系数齿轮10齿轮20

12齿顶高(mm)

齿轮12

齿轮22 13齿根高(mm)

齿轮1 2.5

齿轮2 2.5

14分度圆直径(mm)齿轮143.189齿轮2174.811

15齿顶圆直径(mm)齿轮1

d a= d+2xh a

47.189齿轮2178.811

16齿根圆直径(mm)齿轮1

d f= d-2xh f

38.189齿轮2169.811

2.2.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级

与高速级一样，低速级大、小齿轮均选用45#钢，采用软齿面，小齿轮调制处理，齿面硬度为217~25HBW，平均硬度为236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。大小齿轮齿面评价硬度差为46HBW，在30~50HBW之间。选用8级精度。

2.2.2 初步计算传动主要尺寸

因是闭式软齿面传动，按齿面接触疲劳强度进行设计。根据

式中各参数为：

(1)小齿轮传递的转矩。

(2)设计时，因v值未知，不能确定，故可初选载荷系数K t = 1.1~1.8，此处初取K

t

= 1.3。

(3)由参考文献[1]表8.6取齿宽系数。

(4)由参考文献[1]表8.5查得弹性系数。

(5)由参考文献[1]图8.14查得节点区域系数。

(6)齿数比。

初选=23, 则，取。传动比误差<5%，符合设计要求。

。

由图8.5查得重合度系数

(7)接触许用应力可由算得，由高速级齿轮设计可知

，。而，故寿命系数

（允许有局部点蚀），，由参考文献[1]图6.30查得寿命系数（允许有局部点蚀）；则

故取

计算小齿轮3的分度圆直径

2.2.3 确定传动尺寸

(1)计算载荷系数K。

=1.0。

由参考文献[1]表8.3查得使用系数K

A

齿轮线速度如下式

由参考文献[1]图6.得动载荷系数K

= 1.07；由参考文献[1]图6.12载荷分布系数

V

参考文献[1]表6.4得齿间载荷分布系数故

(2)因为相差较大，故值计算出的进行修正，即

(3)确定模数m

(4)计算传动尺寸。中心距

a)计算传动尺寸

取。

2.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度

式中各参数：

(1)K、、m同前。

(2)齿宽b = =70mm。

(3)齿形系数与应力修正系数。

查参考文献[1] 图8.19得

查参考文献[1] 图8.20得

查参考文献[1] 图8.15得重合度系数。

许用弯曲应力可由下式算得

查得弯曲疲劳极限应力

由前面计算

查参考文献[1] 图6.31得寿命系数。

查参考文献[1] 表6.7得安全系数，故

故

容易看出

设计满足齿根弯曲疲劳强度要求。

2.2.5 齿轮其他几何尺寸计算

各齿轮的尺寸及参数计算详见下表。

圆柱齿轮几何尺寸表

序号项目代号计算公式计算结果

1齿数齿轮1/23齿轮2/63

2模数(mm)/3 4压力角（度)/20

6齿顶高系数/1

7顶隙系数/0.25 8标准中心距(mm)a129 9实际中心距(mm)/129

11变位系数齿轮30齿轮40

12齿顶高(mm)齿轮33