设计热处理车间链板式运输机传动装置.docx

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设计热处理车间链板式运输机传动装置

一、课程设计任务书

题目：

设计热处理车间的链板式运输机传动装置

1.工作条件及设计要求

链板式运输机由电机驱动。

电机转动，经传动装置带动链板式运输机的驱动链轮转动，拖动输送链移动，运送热处理零件。

该机也可用于加工线或装配线上运送零件。

整机结构要求，电机轴与运输机的驱动链轮主轴垂直布置，使用寿命为10年，每日两班制工作，连续运转，单向转动，载荷平稳。

允许输送链速度偏差为5%。

工作机效率为0.95，按小批生产规模设计，要求结构紧凑。

1-电机2-传动装置3-驱动链轮4-输送链

链板式运输机的传动示意图

2.设计数据

输送链拉力F=2300N；输送链速度V=1.3m/s；驱动链轮直径D=220mm。

二、传动方案的拟定与分析

根据工作条件及设计要求，拟定设计的满足的条件的传动方案有以下几种：

传动方案（a）

传动方案（b）

传动方案（c）

1——电动机；2、4——联轴器；3——减速器；5——驱动链轮；

6——输出链轮

其中方案（a）采用的一级锥齿轮传动，传动简单，结构紧凑。

但是如果传动比过大，从而使锥齿轮尺寸过大，难以加工，成本高；

方案（b）采用一级蜗轮蜗杆传动，结构紧凑，润滑简便，效率较低，长期使用不够简便，一般在传动比较大的传动中使用；

方案（c）采用二级圆锥——圆柱齿轮传动，能够实现

较大的传动比，结构较紧凑，使用和维护比较方便，适合长期使用。

根据工作要求、结构性能和经济性，综合考虑选用传动方案（c）

三、电动机的选择

1、电动机类型的选择

电动机分交流和直流电机两种。

由于直流电机需要直流电源，结构较复杂，价格较高维护不方便，因此用交流电动机，一般用三相交流电源。

交流电机有异步和同步电机两类。

异步电机有笼型和绕线型，其中一普通笼型异步电机应用最多。

其机构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便。

按工作要求选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。

2、电动机功率选择

（1）传动装置的总效率：

（2）电机所需的功率：

又因载荷平稳，则就能满足要求，所以电机额定功率

3、确定电动机转速及电动机型号

计算工作链轮的转速：

又一般二级圆锥——圆柱齿轮减速器传动比取8~15。

则

符合这一范围的同步转速有1000、和1500r/min。

根据容量和转速，由有关手册查出有两种适用的电动机型号，参数如表1-1：

电机

型号

额定功率/kw

同速/满速r/min

电动机

质量

价格（元）

传动比

Y112M-4

4.0

1500/1440

49kg

918

12.76

Y132M-6

4.0

1000/960

75kg

1433

8.51

由上表的参数可知，型号Y112M-4电机价格便宜，重量较轻，但是会造成传动比较大，减速器结构不是很紧凑；型号Y132M-6电机传动比合适，结构紧凑。

从工作要求、结构性能和经济性综合考虑，选用型号为Y132M-6的电机。

经查有关资料电机主要外形和安装尺寸列于下表3-2：

（表3-2

四、计算总传动比及分配各级的传动比

1、总传动比

由选定电动机满载转速和工作主动轴转速,可得传动装置总传比

2、分配各级传动比

（1）

其中为锥齿轮传动比，为直齿圆柱齿轮传动比。

根据传动比的合理分配依据，取锥齿轮的传动比

（2）则圆柱齿轮传动比

五、传动装置的运动和动力学参数计算

轴系代号示意图

1、计算各轴转速

2、计算各轴的功率

式中：

——电动机的输出功率

——Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ轴的输入功率

3、计算各轴扭矩

式中：

——电动机的输出扭矩

、、、、——Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ轴的输入功率

各轴运动和动力参数

轴名

功率P/Kw

转矩T/N.m

转速

传动比

输入

输出

输入

输出

Ⅰ轴

3.553

35.160

960

Ⅱ轴

3.517

3.481

34.808

34.450

960

1

Ⅲ轴

3.343

3.310

69.844

69.146

457.10

2.1

Ⅳ轴

3.211

3.179

271.709

268.992

112.86

4.05

Ⅴ轴

3.147

3.116

266.293

263.630

112.86

1

六、传动零件的设计计算

（一）高速级齿轮设计

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1）按图所示的传动方案，高速级采用锥齿轮传动。

2）运输机为一般工作机，根据教材P210表10-8选7级精度。

齿面粗糙度Ra≤1.6~3.2μm

3）考虑减速器传递功率不大，转速又较高，所以齿轮采用软齿面传动。

小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为260~280HBS。

大齿轮选用45钢调质，齿面硬度230HBS。

4）选小齿轮齿数，则大齿轮齿数。

2、按齿面接触强度设计

由标准直齿锥齿轮的设计公式：

（教材P227式10-26）

（1）确定公式内的个计算数值

1）试选

2）由教材P201表10-6选取弹性影响系数

3）计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数安全系数S=1.由教材205式10-12得

其中由教材P206式10-13计算应力循环次数N

式中：

n---齿轮转速；j---每转一圈同一齿面的啮合次数；

---齿轮的工作寿命。

由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数：

=0.91;=0.93

由教材P209图10-21（d）查得：

σHlimZ1=600MpaσHlimZ2=560Mpa

5）小齿轮的传递转矩查表4-1得

6）由教材P224取常用值φR=0.3

（2）计算

1）试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值，由计算公式得：

2）计算圆周速度

3）计算模数

4）计算载荷系数K

载荷系数

根据教材P193表10-2，查得使用系数，7级精度；

由于为直齿锥齿轮传动，动载系数可按教材P194图10-8中低一级精度及查得；齿间载荷分配系数

式中是轴承系数，可由P226表10-9中查得,即

故载荷系数

6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由教材P式（10-10a）得：

7）计算模数

3、按齿根弯曲疲劳强度设计

由教材P218式（10-17）即

（1）确定计算参数

1）计算载荷系数

2）计算当量齿数

分度锥角

3）查取齿形系数

由教材P200表10-5计算如下：

5）查取应力校正系数

由教材P200表10-5计算如下：

6）由教材P208图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳极限。

7）由教材P206图10-18取弯曲疲劳强度寿命系数。

8）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数为，由教材P205式（10-12）得：

9）计算大小齿轮的并加以比较

大齿轮的数值大

（2）设计计算

对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数，大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=4mm，可满足弯曲强度，但为了同时满足疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有：

，取=21，

则=2.121=44.1，取=44，

实际传动比

（3）几何尺寸的计算

1）计算中心距：

取中心距

2）算大小齿轮的分度圆直径

4）计算齿轮宽度

圆整后取

5）结构设计

因大齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故选用腹板式结构为宜；而小齿轮齿顶圆直径小于160mm，故选用实心结构为宜。

（二）、低速级齿轮设计

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1）按图所示的传动方案，低速级采用直齿圆柱齿轮传动。

2）运输机为一般工作机，根据教材P210表10-8选7级精度。

齿面粗糙度Ra≤1.6~3.2μm

3）考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面传动。

小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为260~280HBS。

大齿轮选用45钢调质，齿面硬度230HBS。

4）选小齿轮齿数，则大齿轮齿数。

2、按齿面接触疲劳强度设计

由标准直齿圆柱齿轮的设计公式：

（教材P203式10-9）

（1）确定公式内的个计算数值

1）试选

2）由教材P201表10-6选取弹性影响系数

3）计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数安全系数S=1.由教材205式10-12得

其中由教材P206式10-13计算应力循环次数N

式中：

n---齿轮转速；j---每转一圈同一齿面的啮合次数；

---齿轮的工作寿命。

由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数：

=0.93;=0.96

由教材P209图10-21（d）查得：

σHlimZ1=600MpaσHlimZ2=560Mpa

5）小齿轮的传递转矩查表4-1得

6）由教材P205表10-7取φd=1

（2）计算

1）试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值，由计算公式得：

2）计算圆周速度

3）计算齿宽及模数

4）计算载荷系数K

载荷系数

已知使用系数，由教材P194图10-8查得动载系数

用差值法计算得：

得出：

由教材P195表10-3查得

故载荷系数

7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由教材P204式（10-10a）得

8）计算模数

3、按齿根弯曲疲劳强度设计

由教材P201式（10-5）即

（1）确定计算参数

1）计算载荷系数

已知载荷系数

已知使用系数，由教材P194图10-8查得动载系数,由教材P198图10-13查得。

2）查取齿形系数

由教材P200表10-5查取如下：

3）查取应力校正系数

由教材P200表10-5计算如下：

，

4）由教材P208图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳极限。

5）由教材P206图10-18取弯曲疲劳强度寿命系数。

6）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数为，由教材P205式（10-12）得：

7）计算大小齿轮的并加以比较

大齿轮的数值大

（2）设计计算

对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2.5mm，可满足弯曲强度，但为了同时满足疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有：

取，

则=取

实际传动比

（3）几何尺寸的计算

1）计算中心距：

，取

2）算大小齿轮的分度圆直径

4）计算齿轮宽度

圆整后取

5）结构设计

以大齿轮为例。

因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故选用腹板式结构为宜。

（三）传动比误差计算：

，故满足题目要求！

七、轴的设计计算

（一）输入轴Ⅱ的设计计算

1、按扭矩初算轴径。

选用45调质，硬度217~255HBS

根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=115，P为传递功率为，为一级输入轴转速r。

（实心轴）

则：

考虑有键槽，将直径增大5%，则

。

圆整后取。

2、轴的结构设计

（1）轴上的零件定位，固定和装配

二级圆锥直齿圆柱齿轮减速器的输入轴上的锥齿轮直径小于160mm，则可将齿轮和轴做成一体且相对两轴承做悬臂布置，两轴承分别以轴肩和端盖固定，联轴器轴向用轴肩