机械设计传动装置设计
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XXXX职业技术学院
机电信息工程系
机
械
设
计
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目 录
一、 课程设计的目的
二、 分析和拟定传动方案
三、 选择电动机
1、 计算电动机所需功率
2、 确信电动机转速
四、 确信传动装置的总传动比和分派传动比
五、 计算传动装置的运动和动力参数
1、 各轴转速
2、 各轴输入功率
3、 各轴输入转矩
六、 齿轮的设计
1、 高速级大小齿轮的设计
2、 低速级大小齿轮的设计
七、 减速器机体结构尺寸
八、 轴的设计
一、高速轴的设计
二、中间轴的设计
3、低速轴的设计
九、轴承的设计
一、高速轴承的设计 二、中间轴承的设计
3、低速轴承的设计
一、 课程设计的目的
课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培育学生机械设计能力的重要实践环节。
课程设计的要紧目的是：
（1） 通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。
（2） 通过课程设计的实践，培育学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生把握机械零件、机械传动装置或简单机械的一样设计方式和步骤。
（3） 提高学生的有关设计能力，如计算能力、画图能力和运算机辅助设计（CAD）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的利用，把握体会估算等机械设计的大体技术。
二、 分析和拟定传动方案
一般工作机械通常由原动机、传动装置和工作装置三个大体职能部份组成。传动装置传送原动机的动力、变换其运动，以实现工作装置预定的工作要求，它是机械的要紧组成部份．
传动装置的设计方案通常由运动简图表示。它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者间的运动和力的传第关系。如以下图即为带式运输机运动简图；
1-电动机
2-联轴器 3-直齿圆柱齿轮传动
4-斜齿圆柱齿轮传动
5-卷筒
6-运输带
传动装置第一应知足工作机靠得住。另外，还应该结构简单，尺寸紧凑、本钱低，效率高和易保护等。同时要知足上述要求是困难的，因此，应该依照具体要求，选用具体方案。
分析和选择传动机构的类型及其组合是拟定传动方案的重要一环，这时应综合考虑工作装置载荷、运动和机械的其他要求，再结合各类传动机构的特点适用范围，加以分析比较，合理选择。
传动装置中普遍采纳减速器。
1、 斜齿轮传动较直齿轮传动平稳，相对应用于高速级
2、 传动装置的布局应使结构紧凄、匀称，强度和刚度好．并适合车间布置情形和工人操作，便于装拆和维修。
3、 在传动装置整体设计中，必需注意避免因过载或操作疏忽而造成机械损坏和人员工伤，可视具体情形在传动系统的某一环节加设平安保险装置。
4、 在一台机械中可能有几个彼此之间必需严格和谐运动的工作构件。
三、 选择电动机
1、 计算电动机所需功率
⑴、确信工作机功率
Pω=Fν1000ηω=2300×1.51000×0.97 kw=3.557 kw
⑵、确信电动机功率 Pd= Pωη总
η总—电动机到工作机之间的总效率
η总=η轴承3·η齿轮2 ·η联轴器2
η轴承 = ~
η齿轮 = ~ 齿轮联轴器：η联轴器 =
依照电动机功率： Pd= Pωη总
η总= η轴承3·η齿轮2·η联轴器2 =
那么电动机功率为：
Pd= Pωη总 = 3.5570.88 kw= 4 kw
2.确信电动机转速
总传动比：i总= n电动机n滚筒 n电动机= i总·n滚筒
i总= i齿轮=(3~5)×(3~8)=9~40
n滚筒= 60×1000νπD= 60×1000×1.53.14×295 rmin⁄=97.16 rmin⁄
∴ n电动机=874.44~3886.4 rmin⁄
∴ 电动机的转速为 ：874.44 ~ 3886.4 rmin⁄
功率为 ：4 kw
符合这一范围的转速有：1000、1500、3000
依照电动机所需功率和转速查手册得有4种适用的电动机型号，如下：
电动机型号 额定功率 电动机转速／（rmin⁄）
Ped／kW 同步转速 满载转速
Y112M-2 4 3000 2890
Y112M-4 4 1500 1440
Y132M1-6 4 1000 960
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，比较但个方案可知：所选电动机型号为Y112M-4。
四、确信传动装置的总传动比和分派传动比
电动机选定后，依照电动机的满载转速nm及工作轴的转速nw即可确信传动装置的总传动比 i= nmnw 。总传动比数值不大的可用一级传动，数值大的通常采纳多级传动而将总传动比分派到组成传动装置的各级传动机构。假设传动装置由多级传动串联而成，必需使各级传动比 i1 、i2 、i3 、… in 乘积与总传动比相等，即：
i=i1 ·i2 ·i3 · …in 合理分派传动比是传动装置设计中的又一个重要问题，它将阻碍传动装置的外廓尺寸、重量及润滑等很多方面。
一样关于展开式二级圆柱齿轮减速器，推荐高级传动比取i1=(1.3~1.5) i2，同轴式减速器那么取 i1=i2
传动装置的实际传动比要由选定的齿数或带轮基准直径准确计算，因此极可能与设定的传动比之间有误差。一样许诺工作机实际转速与设定转速之间的相对误差为±（3～5）% 。
传动比分派：
原那么：各级传动比应在合理的范围为：i1=3~8 ，i2=3~5
各级传动尺寸和谐，传动比应该知足：i2 < i1
i总= n电动机n滚筒= 144097.16=14.82 （假设选定电机为1440 rmin⁄）
各级平均传动比 ：i平=√i总=3.85
由于i1=(1.3~1.5) i2 假设取i2=3.2
那么i1=4.63
五、 计算传动装置的运动和动力参数
1、 各轴转速
Ⅰ轴：nⅠ= nmi0 = 14401 rmin⁄=1440 rmin⁄
Ⅱ轴：nⅡ= nⅠi1 = 14404.63 rmin⁄=311.02rmin⁄
Ⅲ轴：nⅢ= nⅡi2 = 311.023.2 rmin⁄=97.19 rmin⁄
2、 各轴输入功率
Ⅰ轴：PⅠ=Pd · η联轴器=4 ×0.99 kw=3.96 kw
Ⅱ轴：PⅡ=Pd·η联轴器·η轴承·η齿轮=4×0.99×0.985×0.97kw=3.78kw
Ⅲ轴：PⅢ=Pd·η联轴器2·η轴承2·η齿轮=4×0.992×0.9852×0.97kw=3.69kw
3、各轴输入转矩
电动机轴的输出转矩为：Td=9550×Pdnm=9550×41440N·m=26.53N·m
Ⅰ轴：TⅠ=Td·i0·η联轴器=26.53×1×0.99N·m=26.26N·m
Ⅱ轴：TⅡ=TⅠ·i1·η联轴器·η轴承·η齿轮 =26.26×4.63×0.99×0.985×0.97 kw=115 kw
Ⅲ轴：TⅢ=TⅡ·i2·η联轴器2·η轴承2·η齿轮
=115×3.2×0.992×0.9852×0.97kw=339.44kw
运动和动力参数的计算结果列于下表：
轴名
参数 电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴
转速n(rmin⁄)⁄
1440 1440
输入功率Pkw⁄ 4
输入转矩T（N·m)⁄ 115
传动比i 1
效率η 0．95
六、 齿轮的设计
1、 高速级大小齿轮的设计
（1）选择齿轮精度品级
小齿轮选用45钢调质，硬度为220~250HBS；大齿轮选用45钢正火，硬度为170~210HBS。因为是一般减速器，由教材211页表选8级精度，要求齿面粗糙度Ra≤~6.3m。
（2）按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮均为钢质齿轮，可应用教材194页式（）求出d1值。确信有关参数和系数：
1）转矩T1
T1=9.55×106 Pn1=9.55×106 ×41440 N·mm=2.65×104 N·mm
2）载荷系数K
查教材192页表取K =
3）齿数z、螺旋角β和齿宽系数∅d
因为是软齿面齿轮传动，小齿轮的齿数Z1=25 ，那么Z2=118。
因二级齿轮传动一样为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，因此由教材210页表选择∅d=1.2
初选螺旋角β= 120。
4）许用接触应力[σH]
由教材188页图（c）查得 σHlim1=560 Mpa ,σHlim2=530 Mpa
由教材190页表查得 SH=1
N1=60njLh = 60×1440×1×(9×52×80)=3.2×109 N2= N1i⁄ = 3.2×1093⁄ =1.07× 109
由教材190页图得表 ZNT1= ZNT2=1
由教材188页式（）可得
[σH]1= ZNT1 σHlim1SH= 1×5601 Mpa=560 Mpa
[σH]2 = ZNT2σHlim 2SH=1×5301 Mpa=530 Mpa
故应用教材200页式（）求出d1值，即
d1≥ √KT1(i+1)i∅d｛3.17ZE[σH]｝23 =√1.1×2.65×104×5.631.2×4.63×｛3.17×189.8530｝2 3 mm=33.62mm
mn= d1cosβz1 =33.62×cos12025 mm=1.32
由教材172页表取标准模数mn=1.5
5)、要紧尺寸计算
a= mn(z1+z2)2cosβ=1.5×(25+118)2cos12° mm=109.44mm
将中心距圆整成110mm，那么
a=mn(z1+z2)2cosβ
