-
-
加入收藏
设为首页
加入收藏
设为首页
1.传动方案的分析及论证
原理图如下图所示，该传动方案是常见的减速方案，高速级采用三角带轮传动，低速级采用一级圆柱齿轮减速器，该传动方案传递效率高，结构紧凑，制造简单，通用性好，承载能力强，具有过载保护能力，价格便宜，标准化程度高，能大幅降低成本。
V带有缓冲吸振作用，能在振动环境中工作，能减小振动对工作机及减速器带来的影响，减速器部分为闭式传动，传递效率高，不受环境灰尘影响。
2．电动机选择
工作条件场合有三相电源，采用Y系列三相交流异步电动机，
计算工作机所需功率：
工作机所需转速：
计算传动装置总效率：
V带传动效率 
齿轮传动效率 
联轴器效率 
轴承效率 
所以 
电动机的输出功率：
取 
选择电动机为Y132S－4型 （见［2］表20-1）
技术数据：额定功率：5.5（
）
额定转速：1440 （
）
3. 传动装置的运动和动力参数的选择和计算
3.1 总传动比和各级传动比分配：
其中：
为齿轮传动比， 
为V带传动比，
取：；
3.2 各轴传动装置的运动和动力参数
1）高速轴：
；
；
；
2）低速轴：
；
；
；
4. V带传动的设计
1 确定计算功率 
由书表8-7得：
故
2 选V带带型
根据
，
由〔1〕图8-11得：选择SPA型带
3 确定带轮基准直径
并验算带速v
1）由〔1〕表8-6 8-8 取小带轮基准直径
2）验算带速v：
因为
所以合适
3）根据〔1〕8-15a得：
由〔1〕表8-8 ，确定为250mm
4 确定V带中心距a和基准长度
据式 
取
由〔1〕式8-22，计算所需基准长度
选取基准长度
按〔1〕式8-23，计算实际中心距
变动范围
5 验算小带轮的包角
6 计算带的根数
1）计算单根
由
和
根据〔1〕表8-4a得
根据，
，SPA型带，由〔1〕表8-4b得
〔1〕表8-5得：
，表8-2得：
2） V带根数 
根 取Z＝3
7 计算单根V带的初拉力的最小值
根据〔1〕表8-3 SPA型带取
所以
8 计算压轴力
5.齿轮传动设计(斜齿传动）
5.1 选精度等级、材料及齿数
1）为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮
小齿轮材料：45钢调质 HBS1=280
接触疲劳强度极限
MPa （由[1]P207图10-21d）
弯曲疲劳强度极限
Mpa （由[1]P204图10-20c）
大齿轮材料：45号钢正火 HBS2=240
接触疲劳强度极限
MPa （由[1]P206图10-21c）
弯曲疲劳强度极限
Mpa （由[1]P204图10-20b）
2）精度等级选用7级精度
3）初选小齿轮齿数
大齿轮齿数Z2 = Z1
= 21×3.29=69.1 取 70
4）初选螺旋角
按齿面接触强度设计
计算公式：
（由[1]P216式10-21）
1）确定公式内的各计算参数数值
初选载荷系数
小齿轮传递的转矩
N·mm
齿宽系数
（由[1]P201表10-7）
材料的弹性影响系数 
Mpa1/2 （由[1]P198表10-6）
区域系数
（由[1]P215图10-30）
，
（由[1]P214图10-26）
应力循环次数
接触疲劳寿命系数 
（由[1]P203图10-19）
接触疲劳许用应力
取安全系数
∴ 取
1．计算
（1）试算小齿轮分度圆直径
=55.44mm
（2）计算圆周速度
1.67mm/s
（3）计算齿宽b及模数mnt
mm
b/h=9.66
﹙4﹚计算纵向重合度
=2.0932
（5） 计算载荷系数 
① 使用系数
<由[1] P190表10-2> 根据电动机驱动得
② 动载系数
<由[1] P192表10-8> 根据v=1.67m/s、 7级精度
1
③ 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数
<由[1]P194表10-4> 根据小齿轮相对支承为对称布置、7级精度、
=1.0、
mm，得
=1.42
④ 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数
<由[1]P195图10-13> 根据b/h=9.66、
⑤ 齿向载荷分配系数
、
<由[1]P193表10-3> 假设
，根据7级精度，软齿面传动，得
∴=2.267
（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 
<由[1]P200式(10-10a)>
mm
（7） 计算模数
三 按齿根弯曲强度设计 <由[1]P198式(10-5)>
1 确定计算参数
（1）计算载荷系数K
（2）螺旋角影响系数
<由[1]P215图10-28> 根据纵向重合系数
，得
0.91
（3）弯曲疲劳系数KFN
<由[1]P202图10-18> 得
（4）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.2 <由[1]P202式(10-12)>得
（5）计算当量齿数ZV
取24
取78
（6）查取齿型系数YFα 应力校正系数YSα
<由[1]P197表10-5> 得
（7）计算大小齿轮的
并加以比较
比较
<
所以大齿轮的数值大，故取0.014269。
2 计算
=1.86mm
取2
四 分析对比计算结果
对比计算结果，取
=2已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1=来计算应有的
取
31
取
103
需满足、
互质
五 几何尺寸计算
1 计算中心距阿a
将a圆整为140mm
2 按圆整后的中心距修正螺旋角β
3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2
mm
mm
4计算齿宽度
B=
mm
取B1=70mm，B2＝65mm
6 轴的设计
6.1高速轴的设计
1）.已知输入轴上的功率P 、转速n 和转矩T
1）高速轴：；
；
；
材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取
C=108。
2） 确定轴的最小直径
，（外伸轴，C=108），根据联轴器参数选择 ；
轴最小直径处与带轮配合，取配合的毂孔长度L ＝38mm
3）结构设计
1）拟定轴上零件的装配方
采用图示的装配方案
4）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
d2=d1+（3~5）mm 
因为带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取
，L2=m+e+l+5=55。
d3=d2+(2~3)mm，段装配轴承且
，所以查手册62页表6-1取
。选用30306轴承。
L3=B+
+2=21。
段主要是定位轴承，d4=d3+（5~10）mm，取
。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
m查手册51页表4-1得：不做成齿轮轴形式
段装配轴承所以 
5)校核该轴：
L1=63.3 L2=63.3
作用在齿轮上的圆周力为：
径向力为
轴向力
求垂直面的支反力：
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
求水平面的支承力：
N
N
求并绘制水平面弯矩图：
求合成弯矩图：
求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m处截面最危险，其合成弯矩为：（取折合系数
）
所以该轴是安全的。
6.2低速轴的设计
低速轴的设计：
⑴确定各轴段直径
①计算最小轴段直径。
因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
同时，需要选取联轴器，跟据联轴器孔径来确定轴径，
查〔2〕269表17-1取
查手册94页表8-7选用型号为HL3的弹性柱销联轴器。
并且考虑到该轴段上开有键槽，因此取
,长度L1＝58mm.
②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径
。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取
。
③设计轴段
，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取
，采用挡油环给轴承定位。选轴承30309。
mm ,L3=51.8mm
④设计轴段
，考虑到挡油环轴向定位，故取
, L4=61mm
⑤设计另一端轴颈
，取
，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
⑵确定各轴段长度。
有联轴器的尺寸决定
(后面将会讲到).
因为
,所以
其它各轴段长度由结构决定。
（4）．校核该轴和轴承：
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
作用在齿轮上的圆周力：
径向力：
轴向力：
求水平面的支承力。
计算、绘制水平面弯矩图。
求垂直面的支反力：
计算垂直弯矩：
合成弯矩。
扭转切应力
是脉动循环变应力，则折合系数
，则
轴的计算应力：
轴的材料为45钢，调质处理，由（2）表15-1查得：
，因此 
，故安全。
六．精确校核轴的疲劳强度
判断危险截面
校核危险截面左侧：
抗弯截面系数：
抗扭截面系数：
弯矩及弯曲应力：
扭矩及扭转切应力：
轴的材料为45钢，调质处理，由（2）表15-1查得：
，
，
应力集中系数：
，，查附表3-2得：
，
由附表3-1得轴的敏性系数为：
， 
故有效应力集中系数：
35
由附图3-2得尺寸系数：
由附图3-3得扭转尺寸系数：
查附图3-4表面质量系数为：
轴未经表面强化处理，则：
综合系数值：
碳钢的特性系数：
，取：
5
，取：
则计算安全系数
，得：
轴左截面安全
3．校核危险截面右侧
抗弯截面系数：
抗扭截面系数：
弯矩及弯曲应力：
扭矩及扭转切应力：
过盈配合处的
值，由附表3-8用插入法求出，并取
，于是得：
，
轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为：
故得综合系数为：
所以轴在危险截面右侧的安全系数为：
故该轴在危险截面的右侧的强度也是足够的。（5）．
7、轴承的校核
1 低速轴轴承校核
由于低速轴受力最大，传递转矩最大，本文只校核低速轴
轴承30309的校核
求两轴承受到的径向载荷
径向力，
查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37，
派生力，
轴向力
，右侧轴承压紧
由于，
所以轴向力为，
当量载荷
由于，，
所以，，，。
由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为
，
轴承寿命的校核
8 键的设计与校核:
（1）低速轴齿轮处的键校核：
因为d=50装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得
因为L1=90初选键长为,校核
所以所选键为:
安全合格。
（3）低速轴联轴器处的键校核：
因为d=80装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得
因为L1=56初选键长为,校核所以所选键为: 安全合格。
9. 润滑方式的确定
因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于
，所以采用油润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。
10箱体尺寸
由［机械设计课程设计手册p173］查得
箱体尺寸:
由［2］p173查得
箱座壁厚：
，
所以，取。
箱盖壁厚：
，所以，取。
箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度：
箱座、箱盖的肋厚：
轴承旁凸台的半径：
轴承盖外径：
（其中，D为轴承外径，为轴承盖螺钉的直径）。
中心高：
取：
；
地脚螺钉的直径：（因为：
）；数目：4。
轴承旁联接螺栓的直径：
；
箱盖、箱座联接螺栓的直径：
轴承盖螺钉的直径：数目：4；
窥视孔盖板螺钉的直径：。
至箱外壁的距离：
至凸缘边缘的距离：。
外箱壁到轴承座端面的距离：
。
齿轮顶圆与内箱壁距离：
，取：
。
齿轮端面与内箱壁距离：
，取：。
