鸡蛋重量分级机设计

梧州学院
毕业论文
论文题目鸡蛋重量分级机设计
系别电子信息工程系
专业机械设计制造及其自动化
班级 09级机械2班
学号 200900606217 学生姓名施建康
指导教师（签名）
完成时间 2013 年 5 月
摘要
鸡蛋重量分级机是禽蛋加工的初级设备。

主要由输送装置和分级装置组成。

在电机带动下，由输送装置输送鸡蛋，分级装置对鸡蛋进行分级。

本论文分为：前言、机械装置总体设计、传动系统及相关参数计算、主要零部件设计计算四个部分。

论文的前言部分是鸡蛋生产设备的发展和现状；装置总体设计中分析了机器功能原理和对执行机构结构设计，以及传动系统方案设计；传动系统及相关参数计算中选定电动机型号及其参数，计算传动系统相关的运动和动力参数；最后对鸡蛋重量分级机的关键零部件进行设计计算与校核，以满足机械设备中的强度、刚度等设计要求。

鸡蛋重量分级机有效解决了手工作业的低效率问题，提高了工作效率。

关键字：鸡蛋分级机；结构设计；零件校核
The Design of Egg Weight Classifier Mchine
Abstract
Egg weight classifier is egg processing of primary equipment. Is chiefly composed of conveyer and sizing device. In the motor driven by conveyer conveying eggs, grading device for grading eggs.
This paper is divided into: foreword, mechanical device is the overall design, transmission system and relative parameters calculation, design and calculation main components four parts. Foreword part of the paper is the development of egg production equipment and the status quo; Overall analysis in the design of the function of machine principle and the optimized design scheme of actuator, as well as the drive system scheme design; Selected motor drive system and the related parameters are calculated in the model and its parameters, the calculation of transmission system related to the movement and dynamic parameters; The key components of egg weight classifier design and checking calculation, in order to meet the design requirements such as strength, stiffness of mechanical equipment. Egg weight grading machine effectively solves the problem of the low efficiency of manual work, improve work efficiency.
Key words:Egg weight classifier The structure design Pars check
目录
第一章前言 (1)
1.1 课题研究的背景 (1)
1.2 课题研究的意义 (1)
第二章机械装置总体设计 (3)
2.1 设计方案的确定原则 (3)
2.2 原动机的选择 (3)
2.3 设计分析 (4)
2.4执行机构的选型 (5)
2.5 传动系统的方案 (8)
第三章传动系统及相关参数计算 (9)
3.1 运动分析 (9)
3.2 电动机的选择 (10)
3.3 传动比的分配 (12)
3.4运动和动力参数的计算 (13)
第四章主要零部件设计计算 (15)
4.1 V带传动的设计 (15)
4.2 齿轮传动的设计 (18)
4.3 轴的设计 (23)
4.4 蜗杆传动设计 (25)
4.5输送链设计 (30)
第五章总结 (31)
参考文献 (32)
致谢 (33)
第一章前言
1.1 课题研究的背景
目前，中国禽蛋业的产值超过一千亿元，但中国禽蛋产业的发展并不能满足我国的日益增长的消费需求。

近几年，随着蛋品下游行业以及蛋品加工技术的进一步发展，消费者对蛋品的需求进一步加大，迫切要求提高我国的蛋品加工率。

在蛋品设备中，国内主要以：洁蛋加工设备、初级加工设备为主。

我国传统工艺中，仍以手工为主。

国内蛋品加工装备企业，多数以学习模仿国外技术为主，国产蛋品加工装备与发达国家的存在较大差距。

设备的生产能力远低于发达国家、生产效率低；设备配套生产线很少，以单台作业方式为主；设备的自动化程度低，现代计算机控制技术和光、机、电、液一体化技术应用少，以人工操作机械为主；自主研发成果不多，而且多以理论技术为主，很少实际投入研究；生产设备的工作不够稳定、而且设备精度不高、安全系数相对较低，不能满足质量加工的要求。

从1947年，世界上第一家研制和生产禽蛋分级，检验和包装设备的公司MOBA 的成立，鸡蛋分级设备开始流通于市场，MOBA 是世界上技术最先进的行业领导者。

目前，市场上的鸡蛋分级机种类很多。

鸡蛋重量分级机主要由输送装置和分级装置组成。

输送鸡蛋的装置的速度比较慢，多采用链式输送机构，鸡蛋放在滚筒式输送平台上水平输送。

鸡蛋经过输送后被送到分级装置的分级执行机构，由执行机构和称重架协同作用，把鸡蛋按重量大小称重并分离归类。

MOBA 公司的鸡蛋分级设备的生产能力从最小每小时处理1600枚鸡蛋到最大单台处理量达到每小时18万枚的能力。

MOBA公司的全自动鸡蛋分级设备技术先进、高效率和高产能。

自动化鸡蛋分级包装机: 自动化在线品质检测，大小头调整和重量分级。

中低产量，经济实用。

自动化智能鸡蛋分级包装机系列: 智能化控制，更强大的检测功能和信息处理能力，产量大，适合大型禽蛋生产企业。

1.2 课题研究的意义
对蛋品机械设备的研究使蛋品加工效率不断提高，逐步形成专业化、机械化、规模化集约化的生产模式。

自动化生产设备和处理系统，使鸡蛋从产出到最后的包装入市全市自动化操作，整个过程不需要任何人工直接触摸，大大增强了蛋品食用的安全性。

这对于更好的满足广大消费人群对蛋品品质及消费需求，提高中国蛋品的国际竞争力具有重要意义。

中国的蛋品产业是涉农产业，又是关乎老百姓菜篮子质量的民生工程；蛋品机械设备的研究推动养鸡业从传统、简单的生产方式，向现代化、规模化、集约化、产业化的
蛋品产业过渡，促进蛋品产业经济结构调整和发展方式转变，提高产业运行质量和效益，对社会安定和国民经济平稳运行有着深远的意义。

全球范围内鸡蛋消费量持续增长要求蛋产业往大规模、高机械化、高生产效率的模式发展。

这样的发展趋势是离不开蛋品加工设备研发的，所以加大资金投入，研发蛋品加工设备及技术，是我国蛋品业今后发展的重要出路。

对我国蛋品产业化强国道路的有着重大而深远的意义。

第二章机械装置总体设计
机械装置是由原动机、传动机构和执行机构组成。

机械装置总体设计主要是以确定执行机构和传动方案为任务，选定机械装置动力源和具体的参数，确定传动机构总的传动比，分配好各级机构传动比，计算装置各部机构的运动参数，并以此为依据设计传动和执行机构[2]。

2.1 设计方案的确定原则
机械装置总体设计必须满足一下要求[2]：
1）保证机械装置功能的实现质量。

设计原理正确，实现方法合理，满足产品的功能及品质要求。

2）满足相关的可靠性指标。

产品能安全可靠地工作。

3）产品在工艺上要易于加工和装配，要具有良好的经济性。

4）在使用维护中，具有良好的维护性和实用性，在高效工作的同时，节约维护费用。

5）具有良好的技术经济性。

6）具有创新性
2.2 原动机的选择
机械装置的原动机应该按照它的工作环境、机器的结构以及相关的运动参数要求选择。

原动机的类型主要有内燃机、电动机、气压和液压传动件等，其中要以电动机最为常用[2]。

2.2.1 原动机的种类和特点
原动机是机器的动力原件。

常用原动机有内燃机、电动机、气压缸液压缸。

内燃机以燃烧燃料获得动力，可以输出转动，振动较大；
电动机消耗电力以获得动力，能输出转动，运动平稳；
气压缸通过压缩空气获取动力，输出直线运动；
液压缸用液压泵提供动力，输出直线运动。

电动机是一种标准系列产品，它具有效率高、价格低、选用方便等特点。

不同的工作条件选用不同的电动机，如不同功率、转速、转矩和工作环境等。

电动机分为交流、直流、步进电动机等。

工作机所需的运动和动力可以通过电动机与工作机之间的传动装置和执行机构获得。

气压缸和液压缸可以直接输出直线运动，但需要气、液供给系统工厂车间配有气、液源时可以选用。

内燃机可将燃料的化学性能转化为机械能直接为工作机提供动力[2]。

根据各类原动机的特点及鸡蛋分级机的工作条件和工作环境的综合分析，在满足各方面的条件和工作要求的条件下，选择电动机作为动力源是比较经济的合理的。

2.3 设计分析
鸡蛋重量分级机的功能就是把鸡蛋按重量大小，自动分离、归类。

操作方便，性能可靠，有较高的工作效率，分级过程中保障鸡蛋不易破损。

2.3.1 设计的原始数据
本课题设计的鸡蛋重量分级机适用于中小批量的鸡蛋分级作业，工作效率可以比手工分级高出许多。

鸡蛋分级机的功率和工作效率主要通过网上收集而来。

1）机器的功率为kw kw 75.0~2.0；
2）鸡蛋分级机的工作效率为5000~2000枚/小时；
3）鸡蛋分级机的一个工作行程大约300mm 至600mm ；
4）鸡蛋分级的级差一般是3克到5克，由重到轻区分等级。

2.3.2 功能分析
鸡蛋重量分级机的功能是实现鸡蛋的输送和分级。

输送就是经过输送机构的运送把鸡蛋输送到分级机构的蛋托上。

蛋托是分级机构中托架组成构件。

蛋托是托架放置鸡蛋的平台。

分级是就是称量鸡蛋的重量等级并分离。

分级机构由多组杠杆称和托架运动机构组成。

杠杆称一端又称重砝码。

一边是蛋篮。

托架上的蛋托是多个等距的凹槽，用来放置鸡蛋。

托架运动机构和多组杠杆称协同作用完成鸡蛋分级处理。

鸡蛋重量分级机的输送机构：鸡蛋的输送工作只需水平的连续运动就可以完成。

分级机构中的多组杠杆称和托架运动机构的运动平面相互垂直。

托架不仅要实现来回的往复运动同时还要实现上下的往复。

这样一个运动规律又可分解为四个工步：上升-前进-下降-返回。

当然四个动作并不是完全独立的。

1）上升：鸡蛋经过前级的输送机构实现鸡蛋自动装上蛋托，装机完成后托架上升。

2）前进：托架上升的同时也在前进。

3）下降：托架前进到一半行程时，蛋托上升到最高位置并高过杠杆称的水平面，然后开始下降，继续前进。

在托架前进到最大行程的过程中，蛋托平台下降到与多组杠杆称的同一高度位置继续下降时，蛋托上的鸡蛋就被放置在了多组杠杆称蛋篮里。

当鸡蛋重量比砝码重时，蛋篮往下倾斜，鸡蛋就滚入到预设轨道完成分级；反之，就会被托架在下一个行程运送到下一级的杠杆蛋篮。

以此类推，鸡蛋就被按各自的重量级别分离。

4）返回
下降工步完成后返回到初始位置重新装机，完成一个工作循环。

2.4执行机构的选型
机械装置的执行机构通常由一个或者多个机构组成。

执行机构的选型和设计要在满足不同任务的运动和动力要求的同时，对其结构及工艺可行性进行分析比较，应优先选用简单、工艺要求低的机构。

根据设计分析可知，鸡蛋重量分级机主要由输送机构和分级装置组成。

两组机构用同一原动机驱动。

2.4.1 输送机构方案的选择
输送机构要完成水平输送鸡蛋的任务。

鸡蛋容易破碎所以要保证输送过程平
υ。

传动方案采用链条带动滚轮进行输送。

稳，速度不宜过高，选择输送速度s
m/
≤
1
滚轮间距mm
S100
=。

2.4.2 分级装置的方案选择
根据上一章节功能分析，分级机构的托架机构有以下方案可以选择：
方案一平行四杆机构（如图2-1）。

如图3-5所示，平行四边形机构ABCD中，连杆BC作平动，BC线上的各点的轨迹均为以AB长为半径圆心在AD线上的圆周。

为了能使连杆运动的连续性和确定性，在机构中增加一个构件EF,使机构在原动件AB的动力带动下运动的唯一性，同时也增加了机构的刚度。

图2-1 平行四杆机构
方案二使用两个相同的曲柄-摇杆机构实现输送（如图3—2）。

两个曲柄-摇杆机构，曲柄2和2’为原动件，由同一个原动机驱动，使得连杆5按轨迹E往复运动并通过连杆5上的卡爪把物体6往前输送。

图2-2 曲柄-摇杆输送机构
方案三可以使用两个凸轮机构协同作用完成输送（如图2—3所示）。

通过原动机带动主轴转动6转动，主动轴上的盘状凸轮2控制托架3上下运动，从而将工作平台上的鸡蛋4抬起和放下；而主动轴上的端面凸轮1控制托架3的前后往复运动，从而使工作平台完成上下前后的往复循环。

托架的运动轨迹为近似矩形[3]。

图2-3双凸轮步进送进机构
1、端面凸轮
2、盘状凸轮
3、托架
4、鸡蛋
5、滑杆
6、主动轴
方案四使用双偏心轮双平行四边形机构（如图2-4）。

本机构可防止在极限位置（死点）处发生运动不明确现象。

构件1和2的角速度大小相等，方向相同。

平行四边形机构中的曲柄设计成其形状为两个偏心轮1和2.偏心轮的圆心分别是D 和C，1和2的直径相等并分别绕着固定轴线A和B转动。

连杆两端有两个圆形的套圈4，分别套在偏心轮1和2上[3]。

图2-4 双偏心轮双平行四边形机构
方案评价
方案一平行四杆机构结构紧凑，设计简单，易于上下来回往复运动的规律，运动过程平稳。

方案二采用两套相同尺寸的曲柄摇杆机构，结构简单，能近似水平推动的运动规律或者运动轨迹，机构自由度为1，一个原动件就能满足机构运动的唯一性，但是工作过程中有较大的动载荷及振动。

方案三双偏心轮加套圈能实现所要求的运动规律，工作中与偏心轮固连的构件周期性的承受方向相反的载荷，强度和刚度设计要求较高。

方案四采用了凸轮机构，凸轮机构虽然容易实现理想的运动规律，但是由于端面要执行的前进工作行程较大,并且与盘状凸轮同轴转动，致使端面凸轮的径向尺寸要求较大，所需的运动空间也较大。

综合以上分析结果：选择方案一中的平行四杆机构作为托架运动的实现方案较为合适。

2.4.3 称重机构的设计
称重机构是鸡蛋重量分级机的重要组成部分，它利用杠杆的原理设计的，由多组杠杆称组成。

杠杆称一边是有砝码，另一边有蛋篮。

平行四杆机构的横杆上有着与杠杆称组相对应的蛋托，可以放置鸡蛋。

平行四杆机构上下来回的移动的工作过程中把鸡蛋置换到杠杆称的蛋篮完成分级工作。

比砝码重的蛋就会使杠杆倾斜，鸡蛋就会滚入到预设滚道，比秤砣轻的蛋就继续输送到下一个杠杆上面继续分级。

2.5 传动系统的方案
传动装置是将原动机输出的动力和运动，以一定的转速和转矩或者是说推力传递给执行机构。

通过对传动装置的选型和设计，使原动机输出的动力和运动满足设计要求。

例如工作机的要求的速度，一般与原动机的最优速度不相符合，故需要增速或者减速（多为减速）。

如果需要减速则需要用到减速装置。

2.5.1 传动系统方案的选择
传动装置主要由传动、支承等零部件组成。

传动方案要保证传动装置工作可靠，结构简单、紧凑，易于加工和维护，并且成本低，效率高。

鸡蛋重量分级机载荷小；鸡蛋容易破碎，所以要求工作过程要平稳。

电动机的输出的速度较高，需要把速度降低才能满足的要求，所以减速机构是必不可少的。

所以综合各方面的因素考虑，选择使用电动机—带传动—齿轮传动—锥齿轮传动—链传动的传动方案如图2—5。

其中链传动比为1：1。

轴1
轴2
V型带电机齿轮
轴0
轴3
转盘
V型带轴4
图 2—5 传动系统
第三章 传动系统及相关参数计算
3.1 运动分析
根据第二章分析，选择按工作效率为5400枚/小时（即1.5枚/秒）的要求进行设计。

平行四杆机构回转一周就是一个工作循环也完成一次分级。

工作行程为300mm 。

杠杆称组的间距为100mm,一个工作循环完成三个单位的平移。

一个单位代表一个鸡蛋。

正常情况下每一个循环平均可以实现三枚鸡蛋的分级。

则工作循环周期T ：
s T 25
.13
== （3-1） 四杆机构的回转速度：
s r n h /5.02
1
==,即min /30r n h =。

（3-2）
平行四杆的主动曲柄和从动曲柄的由v 带带动。

主动杆带动横杆（托架）及杆上蛋托的来回上下动作。

横杆自重不计，横杆满载时的载重量为12枚鸡蛋的重量。

每一枚鸡蛋按60克计算。

则横杆的载荷量：
N F 2.7101012603-=⨯⨯⨯= （3-3） 由横杆载荷量可知，传动属于轻载荷传动。

传动比1=i 。

四杆机构的回转半径等于一半的行程，回转半径mm R 150=。

回转机构转矩：
m N R F T .08.1101502.73=⨯⨯=⨯=- （3-4） 由功率计算公式：FV P = 其中，F —牵引力； V —力方向的速度。

则回转功率：
w R Fn FV h h 4.3215.0302.7=⨯⨯===P （3-5） 输送链与分级机构之间是协调运动的，一个分级循环完成的同时，输送链也完成一个滚轮间距的移动。

则输送链的速度s v ： s m T v s /05.02
1
.0S ===
（3-6）
其中，S —滚轮间距； T —循环周期。

输送装置是采用链式输送。

设置三排滚轮，每排滚轮间距为mm 100，滚轮与滚轮的前后间距为mm 100。

每排设置12个滚轮，滚轮采用工程塑料制造。

输送链的输送长度为mm 1200。

单排输送能力为12枚鸡蛋，每一枚鸡蛋按60克计算，则输送装置满载输送量为36枚鸡蛋。

输送链满载载重量为：
N mg F 6.21101036603-=⨯⨯⨯== （3-7） 由于输送的形式是滚动，滚动摩擦系数很小，摩擦阻力f 很小，所以传动需要的拉力也很小。

需要的传动功率也很小。

估算传动所需功率：
w FV 08.105.06.21s =⨯==P （3-8）
3.2 电动机的选择
3.2.1 选择电动机的类型和结构
鸡蛋分级机的载荷较小，在温度不超过35℃的室内环境下工作，因此可以选用Y 系列的三相异步电动机作为原动机。

Y 系列的三相异步电动机具有国际互换性的特点，是全封闭自扇冷式电机。

用于空气中不含易燃、易爆和腐蚀性气体的场所，也适用于无特殊要求的机械上。

三相异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，可直接接于三交流电网中，在工业上应用广泛，所以设计时优先选用。

Y 系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪音低、振动小等优点[4]。

3.2.2电动机的选择
主要按电机的容量和转速选择。

为了能保证机器正常运行，所选电机的容量应大于工作要求容量。

也就是说电动机的额定功率cd P 要大于机器设备工作机所需电动机功率d P ，是电动机实际的输出功率，即
d cd P ≥P
电动机的输出功率可以通过最终的输出功率除以总传动效率计算。

总η/w d P =P （3-9） 本课题设计的鸡蛋分级机中电动机有两条输出传动链。

第一是电动机—输送链的输出传动链。

第二是电动机—平行四杆机构的输出传动链。

两者相加就是电动机所必需消耗的功率。

电动机输出功率的计算公式：
总η/w d P =P （3-10）
式中：d P —是电动机的输出功率； w P —最终输出的功率。

第一组传动系统：电动机—v 带传动—直齿轮传动—v 带传动—平行四杆机转动，三对轴承。

3
4322
12ηηηηP =P h （3-11）
式中：h P —四杆机构的回转功率；
2P —电动机第二传动链消耗的功率。

第二组传动系统：电动机—v 带传动—直齿轮传动—涡轮传动—链输送，三对轴承。

53
43211ηηηηηp p s = （3-12）
式中：s p —输送链的功率；
1p —电动机第一传动链消耗的功率； 1η—v 带传动效率； 2η—直齿轮传动效率； 3η—蜗杆传动效率； 4η—轴承（一对）效率； 5η—链传动效率。

查表2-2[4]得，96.01=η，97.02=η，75.03=η，99.04=η，96.05=η。

电动机的功率： 3
42215
3432121ηηηηηηηηh
s
d p p p p p +
=
+= （3-13）
3
2399
.097.096.04
.3299.075.097.096.008.1⨯⨯+⨯⨯⨯=
35.3759.1+=
w 94.38=
粗略计算的电动机功率 w d 94.38=P ，选择小功率电机就可以满足鸡蛋分级机的功率需求。

由于四杆机构的回转速度为min /30r n h =，v 带传动的传动比常用范围2～5，开式齿轮常用传动比2～6，总传动比的取值范围是8～150。

故电机的转速范围是：m in /4500~m in /240max min r n r n ==。

选择6-702-2Y 型号的电机。

额定功率为w 250，效率为%59，转速为
min /900r ，可以满足设计要求。

3.3 传动比的分配
3.3.1 分配原则
1）各级传动尺寸协调、结构均匀、利于安装。

2）传动零件之间不应造成互相干涉。

3）设计的传动系统应具有紧凑的外廓尺寸。

3.3.2 传动比计算
第一组传动系统总传动比： 3030
9001===
h N a n n i 分配传动装置的各级传动比；取V 带的传动比32301==i i 。

则开式齿轮传动的传动比： 3.33
330
12=⨯=i 第二传组传动系统总传动比： 2.13756
.69002==≥h N a n n i 由第一组的传动系统知，
V 带的传动比： 32301==i i
齿轮传动的传动比： 3.33
330
12=⨯=
i
则蜗杆的传动比： 86.133
3.32
.13724=⨯≥
i 蜗杆传动的传动比范围是：805≤≤i ，而80.68135≤=≤i ，满足设计要求，所
以传动比分配合理。

3.4运动和动力参数的计算
3.4.1 计算各轴的输入功率
0轴（电机轴）：w d 2500=P =P
1轴：w 24096.025*******=⨯=P =P =P ηη
2轴：w 472.23099.097.024********=⨯⨯=P =P =P ηηη 3轴：w 04.21999.096.0472.2304122323=⨯⨯=P =P =P ηηη 4轴：w 64.16299.075.0354322424=⨯⨯=P =P =P ηηη
3.4.2 计算各轴的转速
0轴（电机轴）：min /9000r n n N ==
1轴：min /3003900
/0101r i n n ==
= 2轴：min /91.903.3300
/1212r i n n ===
3轴：30.3r/min
390.91
/i n n 2323=== 4轴：min /56.686
.1391
.90/2424r i n n ===
3.4.3 计算各轴的转矩
0轴（电机轴）：mm N n ⋅=⨯=P =T 265390025095509550
000 1轴：mm N n ⋅=⨯=P =T 764030024095509550
111 2轴：mm N n ⋅=⨯=P =T 2421191
.90472
.230955095350
222
3轴：mm N n ⋅=⨯=P =T 690373.3004.21995509550
3313 4轴：mm N n ⋅=⨯=P =T 23677056
.664.16295509550
444
第四章 主要零部件设计计算
4.1 V 带传动的设计
带传动的结构示意简图如图4—1
图4—1 带传动机构示意图
4.1.1 确定V 带的带型
确定计算功率ca P ，由表3—8[5]查得：1.1=A K ,故
w P K P A ca 2752501.1=⨯== （4-1） 依据w P ca 275=，min /9000r n n N ==，由图3-5[5]选用A 型。

选择小带轮的基准直径100mm d d1=。

验算带速： s m n d v d d /71.41000
60900
1001000
600
1=⨯⨯⨯=
⨯=
ππ （4-2）
带的速度不宜过低或者过高，一般带速的取值范围：s m v s m d /25/5≤≤， 又因为：s m s m v d /5/71.4≈=，带速符合设计要求。

故选用A 型普通V 带。

4.1.2 计算大带轮直径
小带轮的直径mm d d 1001=，带传动比301=i ，
则大带轮的直径mm i d d d d 30031000112=⨯=⨯= mm i 3003100d d 01d2d2=⨯=⨯=
所以小带轮基准直径mm d d 1001=，大带轮基准直径mm d d 3002=。

4.1.3 确定带长及中心距
1）初取中心距0a
)(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+
得mm a mm 8002800≤≤，根据总体布局，取mm a 5000= 2）确定带长
根据几何关系计算带长0d L ：
)(24)()(22210
2
212100d d d d d d d d d a d d d d a L +-+++=π
mm 1648500
4)300100()300100(250022
=⨯-+
++⨯=π
带的基准长d L 度根据0d L ，表8-2[6]选取：mm L d 1600=
3）计算V 带的实际中心距
mm L L a a d d 4762
1648
1600500200=-+=-+=
由于带轮有制造误差、带长误差、带的弹性，还有因松弛而产生的补充张紧的需要，中心距可以有一定的变动范围
mm L a a d 4521600015.0476015.0min =⨯-=-=
mm L a a d 524160003.047603.0max =⨯+=+=
4.1.4 验算小带轮上的包角
()a 5.57180121︒
--︒≈d d d d α （4-3） ()a 5.57180122︒
-+︒≈d d α （4-4）
由上式可知小带轮上的包角1α小于大带轮上的包角2α。

由公式（8-6）[6]
可知，小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。

因此，
打滑只有可能在小带轮上发生。

为了提高带传动的工作能力，应使
()︒≥︒
+-︒≈90a
5.57180211d d α
()︒≥︒=︒
⨯
--︒≈90156476
5.571003001801α，包角合适。

4.1.5 确定V 带根数
1）单根V 带的额定功率： L
ca
K K p p p Z α)(00∆+≥
（4-5）
带的根数不宜过多，使V 带受力均匀，否则，应选择横截面积较大的带型，以减少带的根数。

根据100m m d 1=,min /900n N r =，301=i ，带型为A ，查表(8-4a/8-4b)[6] 得 kw 95.00=P ，kw 11.00=∆P
根据 ︒=1561α；查表8-5[6]得：94.0=αK 。

根据 mm L d 1600=查表8-2[6]得：99.0=L K ，
kw kw K K P P P L r 199.094.0)11.095.0()(00=⨯⨯+=∆+=α
2) 计算V 带的根数Z
275.01
275.0===
r ca P P Z 取 1=Z 。

3）单根单根V 带的初拉力的最小值
()2
min 0)15.2(500qv K vZ P F ca +-=α
（4-6）
查表8-3[1]得，A 型带的单位长度质量：m kg q /1.0=。

()N F 67.5071.40.1194
.05.2171.4275.05002min 0=⨯+-⨯⨯
=）（ 带的实际初拉力应大于()min 0F 。

4.1.6 带轮轴所受的压力p F
轴压力的最小值为：
()N F Z F P 48.992
156sin 67.50122
sin )(21min 0min =︒⨯⨯⨯==α
4.1.7 带轮的设计
小带轮的基准直径100m m d 1=，大带轮的基准直径300m m d 2=，小带轮采用实心式结构，大带轮使用孔板式结构。

小带轮零件图如图4—2
图4—2 小带轮
4.2 齿轮传动的设计
齿轮传动的结构设计如图4-3所示：
图4-3 齿轮传动结构简图
齿轮传动具有传动平稳、效率高、结构紧凑，齿轮传动所需空间尺寸较小。

4.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料和热处理以及齿数
1）采用直齿圆柱齿轮闭式软齿面齿轮传动。

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故精度选用8级精度。

3）材料选择，查表10-1[6]，小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度为240HBS ，大齿轮选用45号钢，正火处理，190HBS ，材料硬度差为40HBS 。

4）选小齿轮齿数241=Z ，大齿轮齿数2.793.3242=⨯=Z ，取802=Z 。

4.2.2齿轮的设计计算
(1) 按齿面接触强度计算 由设计计算公式进行试算
32
21
1][)1(32.2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛±≥H E d t t Z u u T K d σφ 式中，t K —载荷系数，3.1=t K ；
1T —小齿轮传递的转矩，mm N T ⋅=764001；
d φ—齿宽系数，选取8.0=d φ；
E Z —材料弹性影响系数，查表10—6[6]
，2
1
8.189MPa Z E =；
2H σ—接触疲劳强度，查图10—21—d [6],得小齿轮的接触疲劳强度极限
MPa H 5801lim =σ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa H 5402lim =σ； 计算应力循环次数：
8111064.8)1030082(13006060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N
88
1210186.23
.31064.8⨯=⨯==i N N
查图10—19[6]得，接触疲劳寿命系数：92.01=HN K ；94.02=HN K 计算疲劳许用应力：
取失效概率为%1，安全系数1=s ； MPa S K HN H H 6.533192
.0580][11lim 1=⨯==σσ
MPa S K HN H H 6.507194
.0540][22lim 2=⨯==σσ
计算小齿轮分度圆的直径t d 1，代入MPa H 6.507][2=σ；
3
2
211][)1(32.2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛±≥H E d t t Z u u T K d σφ
3
6.5078.1893.3113.3764003.132.2⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯+⨯⨯=）（
mm 68=。