关于二级传动.docx

1、关于二级传动一、电动机的选择1)选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y 系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2)选择电动机的容量工作机的有效功率为Pw=Fv=31.2=3.6 kW i=0从电动机到工作机传送带间的总效率为。=12345=0.9610.9940.9720.9910.961=0.825 i=1由机械设计课程上机与设计可知：1：V 带传动效率 0.962：滚动轴承效率 0.99(球轴承)3：齿轮传动效率 0.97 (7 级精度一般齿轮传动)4：联轴器传动效率 0.99(弹性联轴器)5：卷筒传动效率 0.96所以电动机所需工作功率为：Pd = Pw /= 3

2、.6/0.825=4.36 kW i=2式中：Pd工作机实际所需电动机的输出功率，kW；P w工作机所需输入功率。kW；电动机至工作机之间传动装置的总功率。3)确定电动机转速按推荐的传动比合理范围，V带传动(24)，一级圆柱齿轮传动5，两级圆柱齿轮传动为(540)。因为 nw=v 60/(D)=(1.260)/(350)=65.48 r/min i=3 nd=inw=(1080)65.48=(654.85238.4) r/min i=4所以电动机转速的可选范围为：(654.85238.4) r/min i=5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

3、速为 1500 r/min i=6电动机。根据电动机类型、容量和转速，查表选定以下电动机，其主要性能如表格1。二、确定传动装置的总传动比和分配传动比1).总传动比i为 i=nm/nw= 1440/65.48=21.99 i=72).分配传动比 i=i0i1i2=21.99 i=8考虑润滑条件等因素，初定i0为V型带传动比i1为第一组齿轮传动比i2为第二组齿轮传动比当为两级传动时： i1=(1.31.4) i2 取1.4 ， i0=3当为一级传动时： i1=i/i0 i0=3所以经过计算以后可得： i1=3.21 i=10 i1=1.4i2=1.43.21=2.29 i=11(1).各轴的转速电

4、动机轴：nm=1440 r/min i=13轴 ：n=1440/3=480 r/min i=14轴 ：n=480/3.21=149.53 r/min i=15轴 ：n=149.53/2.29=65.3 r/min i=16卷筒轴 ：nw= n=65.3/1=65.3 r/min i=17(2). 各轴的输入功率电动机轴： Pd=5.5 kW i=19轴 ： P=Pd12= 5.50.990.96=5.23 kW i=20轴 ： P=P23=5.230.990.97=5.02 kW i=21轴 ： P= P23=5.020.990.99=4.82 kW i=22卷筒轴 ： Pw= P24=4.8

5、20.990.99=4.72 kW i=23(3).各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为： Td=9550Pd/nm=95505.5/1440=36.48 Nm i=25电动机轴： Td=36.48 Nm i=26轴 ： T=9550P/n=95505.23/480=104.06 Nm i=27轴 ： T=9550P/n=95505.02/149.53=320.61 Nm i=28轴 ： T=9550P/n=95504.82/65.3=704.92 Nm i=29卷筒轴 ： Tw=9550Pw/nw=95504.72/65.3=690.29 Nm i=30三、V带设计1)求计算功率Pc查表得

6、 Ka=1.2 i=32故 Pc=KaPd=1.24.36=5.23 kW i=332)选V带型号可用普通V带或窄V带，现选以普通V带。根据Pc=1.24.36=5.23 kW i=34 nd=1440 n/min i=35查图查出此坐标点位于图中 A型带 i=36所以现在暂选用 A型带 i=373)求大、小带轮基准直径dl2、dl1由表 dl1应不小于75 mm i=38取(标准)dl1= 100 mm i=39dl2=nd/ndl1(1-)= 1440/480100(1-)=294 mm i=40一般为0.02。查表得取(虽然dl2的大小会影响传动比，但其误差为小于5% i=41) 取标准

7、dl2=300 mm i=424)验算带速v v=dl1nd/(601000)=1001440/(601000)=7.54 m/s i=43带速在525 m/s范围内，合适。5)求V带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距a0=1.5(dl1+dl2)=1.5(100+300)=600 mm i=44取 a0=600 mm i=45符合a0=0.7(dl1+dl2)2(dl1+dl2)。 L0=2a0+/2(dl1+dl2)+(dl2-dl1)2/(4a0)=2600+/2(100+300)+(300-100)2/(4600)=1844.99 mm i=46查机械设计基础表13-2，对所选的A型

8、带 i=47所以 Ld=2000 mm i=48则中心距aa0+(Ld-L0)/2=600+(2000-1844.99)/2=678 i=496)验算小带轮包角1 1=180-(dl2-dl1)/a57.3=180-(300 -100)/67857.3=163.1 i=50此结果大于120所以合适7)求V型带根数z z=Pc/(P0+P0) KaKL)查表得查机械设计基础表13-3得 P0=1.32 kW i=51两轮之间的传动比i=dl2/(dl1(1-)=300/(100(1-0.02)=3.06 i=52 查表13-5得P0=0.17 i=53查表13-7得Ka=0.89 i=54查表1

9、3-2KL=1.03 i=55由此可得 z=5.23/(1.32+0.17)0.891.03)=3.82 i=56取 z=4 i=578)求作用在带轮轴上的压力FQ查机械设计基础表13-1 得q=0.1 kg/m i=58故得单根V带的初拉力 F0=500Pc/(zv) (2.5/Ka-1)+qv2=5005.23/(47.54) (2.5/0.89-1)+0.17.542=162.53 N i=59V型带的尺寸大小见表格3作用在轴上的压力 FQ=2zF0sin(1/2)=24162.53sin(163.1/2)=1286.13 N i=60四、齿轮的设计1)齿轮1、2的设计(1)选择材料及确

10、定许用应力 因要求结构紧凑故采用硬齿面的组合；小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，Hlim1=1500MPa，FE=850MPa；大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，Hlim1=1500MPa，FE=850MPa。取SF=1.25， SH=1 (表11-5) 取ZH=2.5 ，ZE=189.8（表11-4) i=113F1=F2=0.7FE1/SF=0.7850/1.25=476 MPa i=115H1=H2=Hlim1/SH=1500/1=1500 MPa i=116(2)按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.5 i=117齿宽系

11、数d=0.6 i=118初选螺旋角 =15齿数 取z1=30 i=119则z2=3.2130=96.3 i=120取z2=96 i=121齿形系数Zv1=z1/(cos 15)3)=30/(cos 15)3)=33.29 i=122Zv2=z2/(cos 15)3)=96/(cos 15)3)=106.52 i=123查图11-8得YFa1=2.5 i=124YFa2=2.19 i=125由图11-9得YSa1=1.63 i=126YSa2=1.63 i=127因YFa1YSa1/F1=2.51.63/476=0.0086 i=128YFa2YSa2/F2=2.191.63/476=0.007

12、5 i=129故应进行弯曲强度计算的齿轮为齿轮1 i=130法向模数 mn(2KTYFa1YSa1(cos)2)/(d(z1)2F1)(1/3)=(21.5104.062.51.63(cos 14.252)/(0.6(30)2476)(1/3)=1.9269410326992 mm i=131由表4-1取mn=2 mm i=132中心距 a=mn(z1+z2)/(2cos)=2(30+96)/(2cos 15)=130.44479873167 mm i=133取 a=130 mm i=134确定螺旋角 =arccos(mn(z1+z2)/(2a)=arccos(2(30+96)/(2130 m

13、m)=14.25 i=135齿轮分度圆直径 d1=mnz1/cos=230/cos14.25=61.9 mm i=136 d2=mnz2/cos=296/cos14.25=198.1 mm i=137齿宽 b=dd1=0.661.9=37.14 mm i=138取 b1=35 mm i=139b2=25 mm i=140(3)验算齿面接触强度将各参数代入式(11-8)得H=ZEZHZB(2KT(i1+1)/(b1d12i1)(1/2)=189.82.5(cos)14.25(1/2)(21.5104.06(3.21+1)/(3561.923.21)(1/2)=816.24 MPaH1 i=141

14、所以安全。(4)齿轮的圆周速度v1=d1n/(601000)=61.9480/(601000)=1.56 m/s i=142对照表11-2，选8级精度是合宜的。 i=1432)齿轮3、4的设计(1)选择材料及确定许用应力 因要求结构紧凑故采用硬齿面的组合；小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，Hlim3=1500MPa，FE=850MPa；大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，Hlim4=1500MPa，FE=850MPa。取SF=1.25， SH=1 (表11-5) 取ZH=2.5 ，ZE=189.8（表11-4)F3=F4=0.7FE3/SF=0.785

15、0/1.25=476 MPa i=144H3=H4=Hlim3/SH=1500/1=1500 MPa i=145(2)按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.5 i=146齿宽系数d=0.6 i=147初选螺旋角 =15齿数 取z3=32 i=148则z4=2.2932=73.28 i=149取z4=73 i=150齿形系数Zv3=z3/(cos 15)3)=32/(cos 15)3)=35.51 i=151Zv4=z4/(cos 15)3)=73/(cos 15)3)=81 i=152查图11-8得YFa3=2.48 i=153YFa4=2.24 i=154由图11-9得

16、YSa3=1.64 i=155YSa4=1.6 i=156因YFa3YSa3/F3=2.481.64/476=0.0085 i=157YFa3YSa4/F4=2.241.6/476=0.0075 i=158故应进行弯曲强度计算的齿轮为齿轮3 i=159法向模数 mn(2KTYFa3YSa3(cos)2)/(d(z3)2F3)(1/3)=undefined i=160由表4-1取mn=2.5 mm i=161中心距 a=mn(z3+z4)/(2cos)=2.5(32+73)/(2cos 15)=135.879998678823 mm i=162取 a=135 mm i=163确定螺旋角 =arc

17、cos(mn(z3+z4)/(2a)=arccos(2(32+73)/(2130 mm)=13.54 i=164齿轮分度圆直径 d3=mnz3/cos=2.532/cos13.54=82.29 mm i=165 d4=mnz4/cos=2.573/cos13.54=187.72 mm i=166齿宽 b=dd3=0.682.29=49.37 mm i=167取 b3=35 mm i=168b4=25 mm i=169(3)验算齿面接触强度将各参数代入式(11-8)得H=ZEZHZB(2KT(i2+1)/(b3d32i2)(1/2)=189.82.5(cos)13.54(1/2)(21.5320

18、.61(2.29+1)/(3582.2922.29)(1/2)=1129.7 MPaH3 i=170所以安全。(4)齿轮的圆周速度v3=d3n/(601000)=82.29149.53/(601000)=0.64 m/s i=171对照表11-2，选8级精度是合宜的。 i=172五、轴的设计1)轴的设计 i=198圆周力： Ft1=2T/d1=2104.06/0.0619=3362.2 N i=200径向力： Fr1=Ft1tan=3362.2tan20=1262.59 N i=201轴向力： Fa1=Ft/cos 20=3362.2/cos 20=854 N i=2022)初步确定轴的最小直

19、径材料为45钢，正火处理。根据机械设计基础表14-2，取C=110,于是dmin=C3(P/n)(1/3)=110(5.23/480)(1/3)=24.39 mm i=203由于键槽的影响，故最小直径为：26 mm i=204显然最小值的轴颈肯定是安在电动机的联轴器,故取标准值轴的最小最小直径d1=38 mm i=205根据带轮或者是联轴器的结构可选轴轴向长度l1=76 mm i=2063)轴的结构设计(1).为满足带轮的轴向定位要求，1段需要一轴肩故d2=47 mm i=207(2).初步选择滚动轴承因轴承同时受有径向力和轴向力的做用，故选用接触球轴承。按照工作求并根据d2=47 mm i=

20、208查手册选取单列角接触球轴承7011AC i=209其尺寸为dDB=559018 mm i=210故 d3=d7=55 mm i=211故 l7=B=36 mm i=212(3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端4的直径的d4=59 mm i=213故 l4=50 mm i=214由轴肩高度h0.07d，则轴肩的直径d5=67 mm i=215则d6=59 mm i=216则l6=33 mm i=217(4).根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求。故l2=95 mm i=218(5).根据安装时齿轮中心要在一条线上，可得l3=18 mm i=219至此，已初步确定了轴的各段和长度。

21、见草图1 i=2204).轴的校核根据两个轴承的位置可确定L=129 mm i=221取齿轮中间为a-a截面，带轮离最近轴承的距离L2=142 mm i=222取右端轴承至从右到左第一个齿轮截面的距离为L3=44.5 mm i=223(1).求垂直面得支撑反力图1-aF1v=(Fr1*L3-Fa1d1/2)/L=(1262.590.0445-8540.0619/2)/0.129=230.65 N i=224F2v=Fr1-F1v=1262.59-230.65=1031.94 N i=225(2).求水平的支撑反力图1-bF1H=Ft1L3/L=3362.20.0445/129=1159.83

22、N i=226F2H=Ft1-F1H=3362.2-1159.83=2202.37 N i=227(3).V型带拉力产生的支撑反力图1-cF1F=FQ(L2+L)/L=1286.13(0.142+0.129)/0.129=2701.87 N i=228F2F=F1F-FQ=2701.87-1286.13=1415.74 N i=229(4).绘垂直面得弯矩图图1-dMav=F2vL3=2701.87-1286.13=45.92 Nm i=230Mav=F1v(L-L3)=230.65(0.129-0.0445)19.49 Nm i=231(5).绘水平面的弯矩图图1-eMaH=F1HL3=11

23、59.830.0445=51.61 Nm i=232MaH=F1H(L-L3)=1159.83(0.129-0.0445)=98.01 Nm i=233(6).带轮拉力产生的弯矩图图1-fM1F=FQL2=1286.130.142=182.63 Nm i=234MaF=F2FL3=1415.740.0445=63 Nm i=235(7).求合成弯矩图图1-g考虑到最不利的情况。Ma=(Mav2+MaH2)(1/2)+MaF=(45.922+51.612)(1/2)63=132.08 Nm i=236Ma=(Mav2+MaH2)(1/2)+MaF=(19.492+98.012)(1/2)63=1

24、63 Nm i=237M1=M1F=182.63 Nm i=238所以危险截面为：轴承1 i=239(8).求危险截面处的当量弯矩取危险弯矩为M，从截面中发现其当量弯矩为Me=(M2+(T)2)(1/2)取=0.6.可得：Me=(182.632+(0.6104.06)2)(1/2)=193.01 Nm i=240(9).计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢，调质处理，由表得B=650MPa，由表14-3查得_1b=60MPa,则d(Me/(0.1_1b)(1/3)=(193.01/(0.160)(1/3)=31.8 mm i=241考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故d1.0531.8

25、=33.39 mm i=242查看草图说明当初估算的直径是合理。 i=2435).轴的设计 i=289圆周力： Ft2=2T/d2=2320.61/0.1981=3236.85 N i=290径向力： Fr2=Ft2tan=3236.85tan20=1215.52 N i=291轴向力： Fa2=Ft/cos 20=7792.2/cos 20=1876 N i=292圆周力： Ft3=2T/d3=2320.61/0.08229=7792.2 N i=293径向力： Fr3=Ft3tan=7792.2tan20=2917.21 N i=294轴向力： Fa3=Ft/cos 20=7792.2/c

26、os 20=1876 N i=2956)初步确定轴的最小直径材料为45钢，正火处理。根据机械设计基础表14-2，取C=110,于是dmin=C3(P/n)(1/3)=110(5.02/149.53)(1/3)=35.49 mm i=296由于键槽的影响，故最小直径为：42 mm i=2977)轴的结构设计(1).初步选择滚动轴承因轴承同时受有径向力和轴向力的做用，故选用接触球轴承。查手册选取单列角接触球轴承7012AC i=298其尺寸为dDB=609518 i=299故 d5=d1=60 mm i=300(2).由齿轮2、齿轮3的尺寸可知，齿轮处的轴端4的直径的d4=64 mm i=301故

27、 l4=23 mm i=302故 d2=64 mm i=303故 l2=33 mm i=304(3).根据齿轮到内壁的距离以及轴承定位的要求。故l1=40 mm i=305故 l5=45 mm i=306至此，已初步确定了轴的各段和长度。见草图2 i=3078).轴的校核根据两个轴承的位置可确定L=133 mm i=308取齿轮2中间为b-b截面，齿轮3中间为c-c截面。b与c截面的距离L2=38 mm i=309取右端轴承至从右到左第一个齿轮截面的距离为L3=48.5 mm i=310(1).求垂直面得支撑反力图2-aF3v=(Fr2(L3+L2)+Fa3d3/2+Fa2d2/2-Fr2L3

28、)/L=(2917.21(0.0485+0.038)+18760.08229/2+822198.1/2-1215.520.0485)/0.133=2646.56 N i=311F4v=Fr2+F3v-Fr3=1215.52+2646.56-2917.21=944.87 N i=312(2).求水平的支撑反力图2-bF4H=Ft2(L-L3)-Ft3(L-L2-L3)/L=(3236.85(0.133-0.0485)+7792.2(0.133-0.038-0.0485)/0.133=-3887.5 N i=313F3H=Ft3+Ft2-F4H=3236.85+7792.2-667.85=-667

29、.85 N i=314(3).绘垂直面得弯矩图图2-cMbv=F4vL3=944.870.0485=45.83 Nm i=315Mbv=Fa3d3/2+Fr3L2-F3v(L-L3)=18760.0485/2+2917.210.038-2646.56(133-48.5)=-35.59 Nm i=316Mcv=F4v(L2+L3)+Fa2d2/2-Fr2L3=944.87(0.038+0.0485)+8220.1981/2-1215.520.0485=104.2 Nm i=317Mcv=-F3v(L-L2-L3)=-2646.56(0.133-0.038-0.0485)=-123.07 Nm i=318(4).绘水平面的弯矩图图2-dMbH=F4HL3=-667.850.0485=-32.39 Nm i=319MbH=F3H(L-L3)=-3887.5(0.1