带式运输机(一)参考答案

第2章 一级圆柱齿轮传动方案2.1传动方案的确定第一种传动方案——一级带减速加一级齿轮减速。

2.2电机的选择(1)电机类型的选择：Y 系列三相异步电机 (2)电机功率的选择 1)传动方案的总效率33be =0.960.970.990.990.8945g c b ηηηηη⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=总2)工作功率的确定FV 1600 1.6===2.862KW 100010000.8945P η⨯⨯工作总3)电机额定功率的确定由于在这种工作的情况下，很容易就会出现超载的现象，所以我们在设计电动机功率的时候做了点额度设置，使电机的额定功率是工作功率的1.1—1.3倍。

P = 1.1 1.3P = 3.15 3.72KW 额定工作（—）（—） 所以选择的电机的功率是4KW (3)电机转速的选择1)传动方案总传动比查资料机械设计手册：一级带减速的传动比范围是2~4，一级圆柱齿轮减速的传动比范围是3~5所以总的传动比范围是12i =i i 620⨯=总—2)电机转速的确定 圆筒的转速为v 1.6n =102(/min)3.14 3.140.3r d ==⨯筒 电机的转速为=n i =6122040r n ⨯总筒电机（—）/min由上述数据并查机械设计手册可知满足条件的电机型号如下。

另外查网页资料可以得知其他的相关输入一并如下：不过在选取电机考虑价格质量等因素的同时也要考虑大传动比对齿轮要求的经济附加值，所以我们综合各种因素可以得知选取Y132M1-6是最合适的抉择。

3)电机的选择 电机型号Y132M1-6主要性能数据：额定功率4KW ，同步转速1000r/min,满载转速960r/min, 最大转矩2KN*m,质量75Kg.2.3总传动比及各级传动比确定(1)总传动比的确定 960i ===9.41102n n 总总筒 (2)各级传动比分配1）取V 带的传动比为i 带=3.(带的传动比范围是2—4) 2）因为i =i i ⨯总带齿轮 所以齿轮的传动比i 9.41i ===3.14i 3总齿轮带 2.4运动参数及动力参数运算(1)计算各轴转速V 带高速轴：=960r /min n n I =电机 减速器高速轴：1960==320r/min 3n n i I =带 减速器低速轴：12320==102r/min 3.14n n i =齿轮圆筒转速：=102/min n r 筒 (2)计算各轴输入功率V 带低速轴：=4P P KW ∏=额定减速器高速轴：1be =P 40.96 3.84P KW η⨯=⨯=额定减速器低速轴：21 3.840.990.97 3.69b g P P KW ηη=⨯⨯=⨯⨯=滚筒轴：222c 3.690.990.99 3.56b P PKW ηη=⨯⨯=⨯⨯=筒 (3)计算各轴转矩电动机输出轴：3349.5109.51039.79n 960P T N m I I=⨯⨯=⨯⨯=•额定 减速器高速轴：33111 3.849.5109.510114.6n 320P T N m =⨯⨯=⨯⨯=• 减速器低速轴：33222 3.699.5109.510345.26n 102P T N m =⨯⨯=⨯⨯=• 滚筒轴：33 3.569.5109.510333.31n 102P T N m =⨯⨯=⨯⨯=•筒筒筒2.5传动零件的设计计算2.5.1皮带传动的设计计算 (1) 选普通V 带截面由课本表2—9可知A K 1.0= 所以A P =K 1.044cA P KW ⨯=⨯= 由课本图2—8可知可以选取A 型带(2) 选择大小轮直径并确定转速由课本表2—4及图2—8可知选取小带轮直径1100d d mm =，所以大轮直径2300d d mm = 是标准直径，所以传动误差是0，符合设计要求。

带速为1 5.03/601000d d n V m s πI==⨯(3) 确定带传动中心距根据课本式（2—24）120120.7()2()d d d d d d a d d +≤≤+可知00.7(100300)2(100300)a +≤≤+ 即0280800a ≤≤ 取0400a =则带长22100120()2()145324d d d d d d L a d d mm a π-=+++=由课本表2—5取1400d L mm =所以中心距为03732d L La a mm -=+= 小轮包角21118057.3=149.3120d d d d aα-=-⨯≥。

故小轮包角满足要求。

所以中心距为373a mm =(4) 确定带根数00z ()ca A car a LP K P P P P K K ==+∆ 查表2—6，2—7，2—8，2—5可知00.95P = 00.11P ∆= 0.96L K = 0.92a K = 所以0014z 4.27()(0.950.11)0.920.96ca A ca r a L P K P P P P K K ⨯====+∆+⨯⨯ 故5z = (5) 轴上压紧力 1002sin 2Q F Z F α=其中20 2.5500(1)139.1aP F qv N vz K =⨯-+= 所以100149.32sin 25139.1sin1341.422Q F Z F N α==⨯⨯⨯=。

2.5.2 齿轮的设计计算 （1）齿轮的材料和精度由于传递功率不大，故采用软齿面。

大齿轮：45钢，调质处理，由表2—19知齿面硬度220HBW 小齿轮：40Cr,调质处理，由表2—19知齿面硬度为250HBW 根据课本表2—20取齿轮精度为8级。

（2）齿轮弯曲疲劳极限和接触疲劳极限的确定由图2—37（d ）可知2lim 500H Z MPa σ= 1lim 700H Z MPa σ= 由图2—35 可知2420FE MPa σ= 1600FE MPa σ= （3）计算循环次数81160603201(3001210) 6.910h N n t γ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 82260601021(3001210) 2.210h N n t γ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ （4）确定参数查图2—36可知弯曲寿命系数10.88N Y = 20.93N Y = 查图2—38可知接触寿命系数10.9N z = 20.95N z = 查表2—26可知安全系数min 1.1H S = min 1.3F S = （5）确定许用应力 111min min57.27H zH N H Z MPa S σσ⎡⎤=•=⎣⎦222min min431.82H z H N H Z MPa Sσσ⎡⎤=•=⎣⎦ 111min406.2FE F N F Y MPa S σσ⎡⎤=•=⎣⎦222min300.5FE F N F Y MPa S σσ⎡⎤=•=⎣⎦（6）分析失效，确定设计准则。

齿面采用低硬度材料制造，齿面疲劳点蚀更易发生，因此需要按照接触强度进行设计，在进行弯曲疲劳强度校核。

（7）按齿轮接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数小齿轮转矩：33111 3.849.5109.510114.6n 320P T N m =⨯⨯=⨯⨯=• 由表2—18取载荷系数 1.2K = 由表2—22取齿宽系数11d bd ϕ== 试选小齿轮齿数1=30Z 则大齿轮齿数21=3.14=94.2Z Z ⨯故2=95Z1d 14.2mm ≥==故110.47n d m z ==，所以在设计中可以采用标准模数 2.5n m = （8）齿轮的几何尺寸计算分度圆直径11 2.53075n d m z mm ==⨯= 22 2.595237.5n d m z mm ==⨯= （9）齿轮圆周速度11753201.26(/)601000601000d n V m s ππ⨯⨯===⨯⨯（10）确定精度查表2—20可知，精度只要达到8级即可满足要求2.6 轴的材料和计算2.6.1 选择轴的材料选轴的材料为45号钢，调质处理。

查[2]表2-19可知：b 570MPa σ= 284s MPa σ=查[2]表13-6可知：[]1215b bb MPa σ+= []0102bb MPa σ= []160bb MPa σ-=2.6.2输入轴的设计计算（1）按弯扭合成强度计算已知175d mm = 1114.6T N m =• 由课本2-33可知：1t1212F t T F d ==切向力 r1t12F F tan r F α=•=径向力故1t13122114.6F 30567510T N d -⨯===⨯ r1t1F F tan 3056tan 201112N α=•=⨯= 计算轴上的力：考虑对称性可知各轴在水平方向上的力12F F 15282tH H F N === 在竖直方向上的力12F F 5562r V V FN ===在设计的时候取两轴承间的距离120L mm = 计算弯矩：在水平方向上91.6*2aH H LM F N m =•=在竖直方向上33.6*2aV V LM F N m =•=计算合成弯矩是97.578*a M N m == 计算当量弯矩，由于是静载荷可知取0.6α=119.36*e M N m == 计算危险截面直径：27.09d mm ≥=考虑到键槽将直径增大5%，可得最小直径28.45d mm ≥ 故取130d mm = （2）输入轴直径的确定轴段1的直径为轴的最小直径，故选定130d mm =； 轴段2要考虑到密封圈的安装需要，选择235d mm =；轴段3为安装轴承，为便于安装应取32d d >，且与轴承内径标准 列相符，取340d mm =（轴承型号为6208）轴段4安装齿轮，此直径选用标准系列值，取445d mm =轴段5为轴环，考虑右面轴承的装卸以及右面齿轮的定位，故取550d mm =轴段6要放置档油环，故选645d mm =轴段7应该与轴段3直径相同，故取740d mm =（3）输入轴轴段长度的确定轴段1根据v 带传动中长轮的宽度(1)2B z e f =-+z ─轮槽数为5，得B=4×15+18=78mm ，取得182L mm =轴段2取242L mm =轴段3为保证对称性取330L mm =轴段4保证齿轮固定可靠，轴段4的长度应短于齿轮轮毂的长度，故选择458L mm =轴段5为轴环，取57L mm = 轴段6要放置档油环，取64L mm =轴段7根据轴承内圈宽度B=19mm ，轴段721L mm = 轴长224L mm = （4）轴上零件的确定单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮由轴肩和套筒定位，以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和轴承盖定位，则采用过渡配合固定2.6.3输出轴的设计计算（1） 按弯扭合成强度计算已知2237.5d mm = 2347.4T N m =• 由课本2-33可知：2t222F T d =切向力 r2t2F F tan α=•径向力 故2t23222347.4F 2926237.510T N d -⨯===⨯ r2t2F F tan 2926tan 201065N α=•=⨯= 计算轴上的力：考虑对称性可知各轴在水平方向上的力12F F 14632t H H FN ===在竖直方向上的力12F F 532.52rV V F N === 在设计的时候取两轴承间的距离120L mm = 计算弯矩：在水平方向上87.78*2aH H LM F N m =•=在竖直方向上31.95*2aV V LM F N m =•=计算合成弯矩是93.41*a M N m == 计算当量弯矩，由于是静载荷可知取0.6α=228.41*e M N m == 计算危险截面直径：32.64d mm ≥=考虑到键槽将直径增大5%，可得最小直径34.27d mm ≥ 故取135d mm = （2）输入轴直径的确定轴段1的直径为轴的最小直径，故选定135d mm =； 轴段2要考虑到密封圈的安装需要，选择240d mm =；轴段3为安装轴承，为便于安装应取32d d >，且与轴承内径标准 列相符，取345d mm =（轴承型号为6209）轴段4安装齿轮，此直径选用标准系列值，取450d mm =轴段5为轴环，考虑右面轴承的装卸以及右面齿轮的定位，故取555d mm =轴段6要放置档油环，故选650d mm = 轴段7应该与轴段3直径相同，故取745d mm =（3）输入轴轴段长度的确定轴段1与联轴器相连，故其长度应该与联轴器轴孔长相等取得182L mm =轴段2取242L mm =轴段3为保证对称性取330L mm =轴段4保证齿轮固定可靠，轴段4的长度应短于齿轮轮毂的长度，故选择458L mm =轴段5为轴环，取57L mm =轴段6要放置档油环，取64L mm =轴段7根据轴承内圈宽度B=19mm ，轴段721L mm = 轴长224L mm = （4）轴上零件的确定单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布齿轮由轴肩和套筒定位，以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴 和轴承盖定位，则采用过渡配合固定2.7滚动轴承的选择和校核2.7.1输入轴轴承由于r1t1F F tan 3056tan 201112N α=•=⨯= 和课本式(3-17) 166010p h r t f P nL C f ε⎛⎫=⎪⎝⎭其中查表3-13可知 1.4p f =(中等冲击)查表3-10可知 1.0t f =(工作温度小于100摄氏度) 且 3.84P KW = 320/min n r = 10300123600h L h =⨯⨯= 所以1136660 1.4111260320360001376410 1.010p h r t f p nL C N f ε⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 查指导书选6208满足条件29500r C N = 2.7.2输出轴轴承由于r2t2F F tan 2926tan 201065N α=•=⨯= 和课本式(3-17) 166010p h r t f P nL C f ε⎛⎫=⎪⎝⎭其中查表3-13可知 1.4p f =(中等冲击)查表3-10可知 1.0t f =(工作温度小于100摄氏度) 且 3.84P KW = 320/min n r = 10300123600h L h =⨯⨯=所以1136660 1.4106560320360001318310 1.010p h r t f p nL C N f ε⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 查指导书选6209满足条件31500r C N =2.8键的选择（1）输入轴键的选择由轴颈130d mm =,查得/10962003B1450GB T ⨯—8mm h =70mm L = 选键1070B ⨯ /10962003GB T —由轴颈445d mm =查得14b mm =9h mm =50L mm = 选键B1450⨯ /10962003GB T —(2)输出轴键的选择由轴颈130d mm =,查得10b mm =8h mm =70L mm = 选键1070B ⨯ /10962003GB T —由轴颈445d mm =查得14b mm =9h mm =50L mm = 选键B1450⨯ /10962003GB T —2.9联轴器的选择根据课本P197表4-13查得工作情况系数K A =1.5 33222 3.699.5109.510345.26n 102P T N m =⨯⨯=⨯⨯=• T=1.5345.26=517.89(N m)C A T K =⨯•查机械设计手册，选弹性套柱销联轴器HL3Y.它的公称扭矩为630 N·m 联轴器材料为钢时，许用转速为5000r/min 。