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

ι.ι.ι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 VO

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

从电动机到丄作机输送带Z 间的总效率为:

η∑ = HintninA

式中，肛、η2> ∏3' η4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η1=0.99> η2=0.99> η3=0.97> η4=0.97,则

ηz = η(ηfη 訓 4 = 0.992x0.994x0.972x0.97 = 0.86

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i z = 8~40,而工作机

卷筒轴的转速为

60xlOOOXV 60x1000x1.1 n w = --------- ---- = --------- τ-rχ ---- r /min ≈ 88 r/min

πα πxz4U

所以电动机转速的可选范围为

n d = i^n w = (8~40)x88 ι*∕min = (704~3520) r/min

符合这-范【*1的同步转速有750r∕IlIinX 1000r∕nιin 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。

其主要性能如 下表：

电动机型 额定功率 满载转速 启动转矩 最人转矩 号

/Kw

/(r∕nun)

额定转矩 额定转矩

Y132S-6

3

90

2.0

2.0

电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表:

1000

2130Nxl.lm∕s

IOOO =2.343Kw

Pd =

PvV =

n∑

2.343kW

0.86

=2.72kW

Y132S 132 216 140 89 38 80 10x8

33 12 280 210 135 60 18 475

1.2计算传动装置总传动比并分配传动比

总传动比吐为

分配传动比

? = iιxiιι

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i 1 = 1.4i 11,故

i 1 = J1.4i z = √1.4xl0.91 = 4 iy 12.08

i

" = ^=4.11= 273

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：n 1 = n m = 960 r/min

II ?: n π =^ = !≤2? = 240 r/min

h

4

III 轴：nιιι =严=Un = 88 r/min

1

II

2?73

卷筒轴：n vv = n πι = 88 r/min

1.3.2各轴的输入功率

I 轴： P l = P d η1 = 2.72 kWxO.99 = 2.69 kW

II 轴：Rl = P 1η2η3 = 2.69kWx0.99x0.97 = 2.58kW III 轴：Plll = Pnη2η3 = 2.58 kWxO.99xO.97 = 2.48 kW

卷筒轴：P 卷=P πιη1η2 = 2.48x0.99x0.99 = 2.43 kW

1.3.3各轴的输入转矩

电动机的输出转矩Td 为

T d = 9.55X 106X -= 9.550X 106X Q

^2^W = 2.71xlO 4

N ? mm U

n m

960 r/min

所以：

I 轴： T l = T d η1 = 271OON ? mmxθ.99 = 2.68xlO 4N ? mm

II 轴：T ll = T 1η1η2iι = 268OON ? mnιxθ.99xθ.97x4 = 10.29xl04N ? mm

III 轴：T nl = T πη2η3i∏ = 1029OON ? mmx0.99x0.97x2.73 = 2.698xlO 5N ? mm 卷简

轴：T 卷=T ιπη1η2 — 2698OON ? mmxθ.99xθ.99 = 2.644xlO 5N ? mm 将以上结果汇总到表，如下 960

=10.91

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，齿而硬度为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190HBWO大小齿轮齿面评价硬度差为46HBW,在30?50HEW之间。选用8级精度。

2.1.2初步计算传动主要尺寸

因为是软齿而闭式传动，故按齿而接触疲劳强度进行设计。由

式中齐参数为:

⑴小齿轮传递的转矩厂。由前面设计可知，I；= 268OON ?Ilin

⑵设计时，因V值未知，KP不能确定，故可初选载荷系数Kt =1.1?1.8,此处初取

K t= 1.4o

(3)由表6.6取齿宽系数5=10。

⑷ 由表8.5査得弹性系数ZE = 189.8 VMPZ O

⑸初选螺旋角B = 由图&14査得节点区域系数ZH =2.45。

(6)齿数比U = i1 = 4 o

⑺ 初选?= 21,则Z2 =UZ1 =84 ,取Z2=85O传动比误差＜5%,符合设计要求。

实用标准

COS β = 1.88 — 3.2 （吉 + —）1 X COS12° =

1.66。

(8)

端面重合度

轴面重合度

εβ = 0.318Φd z 1 tan β = 0.318 X 1.1 X 21 × tan 12o = 1.42

由图6.16査得重合度系数N = 0.825由图8.24査得螺旋角系数Z? = 0.99

(9)接触许用应力可由

r η ZNOHIim

[O ]H = — --------

求得，由图6.29(e)、(a)得接触疲劳极限应力OHliml = 570MPr OHIim2 = 390MP Q , SH = 1.0 O

大小齿轮1、2的应力循环次数分别为

N l = 60n 1aL h = 60 × 960 × 1.0 × 3 × 8 × 250 × 5 = 1.728 × IO 9

N I Q

N 2 = ≠= 4.32 × IO 8

1

I

由图6.30査得卷命系数Z NI = 1.0, Z N 2 = 1.1 （允许有局部点蚀）：由表6.7,取安全 系数SH=

LOo

r I

Z Nl a H I im

W HI = — ----------

r η

Z N2σH Ij m

LOJH2 = Q --------------

d

H 故取回 H = M H 2 = 429.0MPa 计算

小齿轮1的分度圆直径d 】t ，得 2KJ[ u+ 1

-

Φd U -

εZβ√

1.0 × 570

———=570.0MPa 1.0 1.1 × 390

———=429.0MPa 1.0

∣2 X 1.4 X 26800 4+1

/189.8 X 2.45 X 0.825 X 0.99f J 1.0 4 \ 429 丿

=42.01 mm 2.1.3确定传动尺寸

(1)计算载荷系数K 。

由表6.3查得使用系数K A =I.Oo

齿轮线速度如下式

TrdltIh

60 × IOOO 60000

由图6.7查得动载荷系数KV= 1?13(设轴刚性大)： 由图6.12查得齿向载荷分布系数K 卩=1.10： 由表6.4査得齿间载荷分布系数Ka = 1.2,故

π × 42.01 X 960

=2.11 m/s K = KAKVKPKa = 1.0 X 1.13 X 1.10 X 1.2 = 1.49

(2)对Ckt 进行修正。因为K 与Kt 有较大差异，故需对按照Kt 值设计出来的Cht 进行修 文

1?88-3?2

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