机械传动系统设计实例doc

机械传动系统设计实例

设计题目：V带——单级斜齿圆柱齿轮传动设计。

某带式输送机的驱动卷筒采用如图14-5所示的传动方案。已知输送物料为原煤，输送机室内工作，单向输送、运转平稳。两班制工作，每年工作300天，使用期限8年，大修期3年。环境有灰尘，电源为三相交流，电压380V。驱动卷筒直径350mm，卷筒效率0.96。输送带拉力5kN，速度2.5m/s，速度允差±5%。传动尺寸无严格限制，中小批量生产。

该带式输送机传动系统的设计计算如下：

一、电动机选择

1．电动机类型选择

按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2．电动机容量选择

工作机所需工作功率P工作=FV=5×2.5 =12.5 kW，

所需电动机输出功率为P d=P工作/η总

电动机至输送带的传动总效率为：η总=ηV带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒

例9-1试设计某带式输送机传动系统的V 带传动，已知三相异步电动机的额定功率P ed =15 KW, 转速n Ⅰ=970 r/min ，传动比i =2.1，两班制工作。 [解] （1） 选择普通V 带型号

由表9-5查得K A =1.2 ，由式 (9-10) 得P c =K A P ed =1.2×15=18 KW ，由图9-7 选用B 型V 带。

（2）确定带轮基准直径d 1和d 2

由表9-2取d 1=200mm, 由式 (9-6)得

()6.41102.012001.2)1(/)1(12112=-⨯⨯=-=-=εεid n d n d mm ，

由表9-2取d 2=425mm 。 （3）验算带速

由式 (9-12)得

11π970200π

10.16100060100060

n d v ⨯⨯=

==⨯⨯ m/s ，

介于5～25 m/s 范围内，合适。

（4）确定带长和中心距a

由式(9-13)得

)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+，

)425200(2)425200(7.00+≤≤+a ，

所以有12505.4370≤≤a 。初定中心距a 0=800 mm ，

由式(9-14)得带长

2

122

1004)()(2

2a d d d d a L -+++=π，

2

(425200)2800(200425)2597.62

4800

π

-=⨯+

++

=⨯mm 。

由表9-2选用L d =2500 mm ，由式(9-15)得实际中心距 2.7512/)6.25972500(8002/)(00=-+=-+=L L a a d mm 。 （5）验算小带轮上的包角1α 由式(9-16)得

012013.57180⨯--=a

d d α

000042520018057.3162.84120,751.2

-=-⨯=> 合适。

（6）确定带的根数z

由式(9-17)得 00l α

()c

P z P P K K =

+∆，

由表9-4查得P 0 = 3.77kW,由表9-6查得ΔP 0 =0.3kW;由表9-7查得K a =0.96; 由表9-2查得K L =1.03，

47.403.196.0)3.077.3(18

=⨯⨯+=z ， 取5根。

（7）计算轴上的压力F 0

由表9-1查得q =0.17kg/m,故由式(9-18)得初拉力F 0 2c 0α

500 2.5

(1)P F qv zv K =

-+ 75.30116.1017.0)196

.05.2(16.105185002=⨯+-⨯⨯= N ，

由式（9-19）得作用在轴上的压力F Q

1

Q 0162.842sin 25301.75sin 2983.7322

F zF α==⨯⨯⨯= N 。

（8）带轮结构设计及绘制零件图（略）

设计后带传动实际传动比i V 带=425/200=2.125>2.1，使轴Ⅰ转速n Ⅰ略有降低，误差小于5%。若保持斜齿轮传动比i 齿轮=3.386，则输送带速度下降幅度在允许范围内；也可在保证总传动比不变的前提下重新分配传动比，则输送带速度满足2.5m/s 。本章采用后者：i V =2.125，斜齿轮传动比i 齿轮=7.11/2.125=3.35，此时，重新计算轴Ⅰ的输入转速和转矩（其他参数不变）：

n Ⅰ=n 电机/i V 带=970/2.125=456.5r/min ，

T Ⅰ=9.55×106P Ⅰ/n Ⅰ=9.55×106×14.4/456.5=301.25×103 N ·mm 。

例6-3 试设计某带式输送机单级减速器的斜齿轮传动。已知输入功率P ＝14.4KW ，小齿轮转速n 1=456.5r/min ，传动比i =3.35, 两班制每年工作300天，工作寿命8年。带式输送机运转平稳，单向输送。

[解]（1）选定齿轮材料、热处理方式、精度等级

据题意，选闭式斜齿圆柱齿轮传动。此减速器的功率较大，大、小齿轮均选硬齿面，齿轮材料均选用20Cr ，渗碳淬火，齿面硬度为56～62HRC 。齿轮精度初选7级。

（2） 初步选取主要参数

取z 1=20，z 2=iz 1=3.35×20=67，

取ψa ＝0.4，则ψd =0.5(i +1)ψa =0.5×(3.4+1)×0.4=0.88，符合表6-9范围。

（3） 初选螺旋角β=12°。

（4） 按轮齿齿根弯曲疲劳强度设计计算 按式（6-34）计算法面模数

n m ≥

确定公式内各参数计算值：

①载荷系数K 查表6-6，取K Ａ=1.2； ②小齿轮的名义转矩T 1

6631114.4

9.55109.5510301.2510456.5P T n =⨯=⨯⨯=⨯ N ·mm ；

③复合齿形系数Y FS 由113320

21.37cos cos 12v z z β===︒

， 223

367

71.59cos cos 12v z z β=

==︒

， 查图6-21得，FS1 4.34Y = , FS2 3.96Y =；

④重合度系数εY 由t 12111

11.88 3.2cos 1.88 3.2cos12 1.642067z z εβ⎡

⎤⎛⎫⎡⎤⎛⎫=-+=-+⨯︒=⎢⎥

⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎝⎭⎣⎦

得εt

0.75

0.75

0.250.250.7091.64

Y ε=+

=+

=； ⑤螺旋角影响系数βY 由1n

d 1d cos z m b d ψψβ

==及式（6-27）可得 d 1βn tan sin 0.8820tan12 1.191πππ

z b m ψββε⨯⨯︒

=

==≈>，取β1ε=计算， ββ

12110.9120120Y β

ε︒

=-=-

=︒

︒

； ⑥许用应力 查图6-22(b)，Flim1σ=Flim2σ＝460 MPa ，

查表6-7，取S F =1.25，