链板式运输机传动装置设计

设计一用于链板式运输机传动装置，其为圆锥-圆柱斜齿齿轮减速器。链条有效拉力F=10kN,链速V=0.3m/s,链节距为38.1mm。每日两班制，寿命10年，传动不逆转，有中等冲击，链速允许误差为5%。

2、选择电动机

2.1电动机类型和结构形式；

2.2电动机容量

2.2.1链轮的输出功率

由,知 

2.2.2电动机输出功率  Pd=Pw / η

取ηw=0.95（链轮）, η1=0.96（开齿轮） , η2=0.99（联轴器）, η3=0.98（圆锥滚子轴承）, η4=0.96（圆锥齿轮）；η5=0.97（圆柱齿轮）

η=ηwη1（η2）（η4η5=0.75

 故 Pd=3.16/0.75=4.21KW;

 2.23电动机额定功率

由此可知选取型号为Y132M2-6，功率为5.5KW, =960r/min.

3、计算传动装置的运动和动力参数

3.1对于链轮输出功率与转速

V=可知 n= r/min 

3.2传动装置的总传动比

I=n/n=960/27.79=34.54

3.3分配各级传动比

选择链轮传动比=2,开式齿轮=3,圆柱斜齿齿轮i2=4,圆锥齿轮=0.25=1.44

3.4各轴转速

共6根轴，各轴序号如简图

高速轴1的转速   n1==960 r/min

中间轴2的转速   n2 = n1/i1=960/1.44= 666.67r/min

低速轴3的转速   n3= n2/i2= 666.67r/min/4=166.67r/min

开式齿轮轴4的转速  n4=n3 =166.67r/min

开式齿轮轴5的转速  = n4/ =55.56r/min

滚筒轴的转速        = /27.78

3.5各轴输入功率：

高速轴1的输入功率    P1=Pmη2η3=5.5×0.99×0.98=5.34kw

中间轴2的输入功率    P2= P1η4η3=5.34×0.96×0.98=5.02kW

低速轴3的输入功率    P3=P2η3η5=5.02×0.97×0.98=4.77kW

轴4的输入功率    P4=P3η2η3=4.77×0.99×0.98=4.63kW

轴5的输入功率    P5=P4η1η3=4.63×0.96×0.98=4.36kW

轴6的输入功率    P6= P5ηw=4.36×0.95=4.14kw

3.6各轴输入转距：

高速轴1的输入转矩T1=9550×P/n1=（9550×5.34）/960=53.12N·m

中间轴2的输入转T2= 9550×P/n2=（9550×5.02）/666.67=71.91 N·m

低速轴3的输入转矩 T3=9550×P/n3=（9550×4.77）/166.67=273.72N·m

轴4的输入转矩T4=9550×P/n4=（9550×4.63）/166.67=265.29 N·m

轴5的输入转矩 T5=9550×P/n5=（9550×4.36）/55.56=749.42 N·m

轴6的输入转矩 T6=9550×P/n6=（9550×4.14）/27.78=1423.22 N·m

4.传动件的设计计算

4.1圆锥直齿齿轮设计

  4.1. 1.选定齿轮的精度等级、材料及齿数

      1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度

      2）材料选择 由《机械设计（第八版）》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS

      3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数

4.1.2.按齿面接触疲劳强度设计

(1).确定公式内各计算数值

1）.试选载荷系数1.8

2）.小齿轮传递转距

3）.由《机械设计（第八版）》表10-7选取齿宽系数0.33

   4）.由《机械设计（第八版）》表10-6查得材料的弹性影响系数

5）.由《机械设计（第八版）》图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限

6）.计算应力循环次数

     7).由《机械设计（第八版）》图10-19查得接触疲劳寿命系数

8).计算接触疲劳许用应力

取失效率为1%，安全系数S=1，故

(2).计算

1).试算小齿轮分度圆直径,

    2).计算圆周速度

3).计算载荷系数

      根据4.87m/s，7级精度，由图10-8查得动载荷系数1.14

      直齿轮   =1,由表10-2查得使用系数1.25

      根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查表得，则1.25

     接触强度载荷系数2.23

4).按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

5).计算模数

      取整为4mm

6)．计算齿轮相关系数

7)．圆整并确定齿宽

   圆整取

4.1.3.校核齿根弯曲疲劳强度

   1)．确定弯曲强度载荷系数

   2)．计算当量齿数

    3).查取齿形系数和应力校正系数

         由《机械设计（第八版）》表10-5查得

    4)．由《机械设计（第八版）》图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限

   5)．由《机械设计（第八版）》图10-18取弯曲疲劳寿命系数

   6)．计算弯曲疲劳许用应力

        取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得

 7)．校核弯曲强度

     根据弯曲强度公式  进行校核

满足弯曲强度，所以参数合适。

4.2圆柱斜齿轮设计

  4.2. 1. 选定齿轮的精度等级、材料及齿数

     1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度

     2）材料选择 由《机械设计（第八版）》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS

     3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数,

     4) 选取螺旋角。初选螺旋角

4.2.2.按齿面接触疲劳强度设计

（1）.公式内各计算值

1).试选

2).由《机械设计（第八版）》图10-30选取区域系数ZH=2.433

     3).由《机械设计（第八版）》图10-26查得，则

4).小齿轮传递转距

5).由《机械设计（第八版）》表10-7选取齿宽系数

  6).由《机械设计（第八版）》表10-6查得材料的弹性影响系数

7).由《机械设计（第八版）》图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限

8).应力循环次数

   9).由《机械设计（第八版）》图10-19查得接触疲劳寿命系数

10).计算接触疲劳许用应力

取失效率为1%，安全系数S=1，故

11).许用接触应力

（2）.计算

1). 试算小齿轮分度圆直径

   2).计算圆周速度

3).计算齿宽b及模数

  4).计算纵向重合度

  5).计算载荷系数K

由《机械设计（第八版）》表10-2查得使用系数

根据v=1.76m/s，7级精度，由《机械设计（第八版）》图10-8查得动载荷系数,由表10-4查得,由图10-13查得,由表10-3查得 

     故载荷系数  

   6).按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

   7).计算模数

4.2.3.按齿根弯曲强度设计

（1）.确定计算参数

    1）.计算载荷系数

    2）.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数

    3）.计算当量齿数

    4）.查取齿形系数和应力校正系数

         由《机械设计（第八版）》表10-5查得

    5）．由《机械设计（第八版）》图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限

    6）．由《机械设计（第八版）》图10-18取弯曲疲劳寿命系数

    7）．计算弯曲疲劳许用应力

        取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得

     8）.计算大、小齿轮的并加以比较

      大齿轮的数值。

   （2）.设计计算

    取

    故

 4.2.4几何尺寸计算

（1）.计算中心距

             将中心距圆整为148mm

（2）按圆整后的中心距修正螺旋

     因β值改变不多，故等值不必修正。

   （3）.计算大、小齿轮的分度圆直

    （4）.计算齿轮宽度

    圆整后取B2=60mm,B1=72mm  

4.3开式齿轮

   4.3.1.选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数

      1）按传动方案，选用开式直齿圆柱齿轮传动

      2）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度

      3）材料选择 由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS

      4）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数

4.3.2.按齿面接触疲劳强度设计

（1）.确定公式内各计算数值

1）.试选载荷系数1.3

2）.小齿轮传递转距

3）.由《机械设计（第八版）》表10-7选取齿宽系数1

   4）.由《机械设计（第八版）》表10-6查得材料的弹性影响系数

5).由《机械设计（第八版）》图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限

6).计算应力循环次数

     7).由《机械设计（第八版）》图10-19查得接触疲劳寿命系数

8).计算接触疲劳许用应力

取失效率为1%，安全系数S=1，故

（2）.计算

1）. 试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值

   2).计算圆周速度

  3)．计算齿宽b

   4)．计算齿宽与齿高之比

模数     

齿高     

    5).计算载荷系数K

由《机械设计（第八版）》表10-2查得使用系数

根据v=0.779m/s，7级精度，由《机械设计（第八版）》图10-8查得动载荷系数,由《机械设计（第八版）》表10-4查得,由《机械设计（第八版）》图10-13查得,由表10-3查得

     故载荷系数  

    6).按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

     7).计算模数m

 4.3.3. 按齿根弯曲强度设计

（1）. 确定公式内的个各算数值

1)．由《机械设计（第八版）》图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限

2).由《机械设计（第八版）》图10-18查得弯曲疲劳寿命系数

3).计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，故

4)．计算载荷系数K

5).查取齿形系数和应力校正系数

         由《机械设计（第八版）》表10-5查得

       6）. 计算大、小齿轮的并加以比较

      大齿轮的数值大。

（2）. 设计计算

    圆整，可满足齿根弯曲疲劳强度，为满足齿面接触疲劳强度取

    故 

   则

4.3. 4.几何尺寸计算

   （1）. 计算分度圆直径

（2）. 计算中心距

    （3）. 计算齿轮宽度

5.轴的设计计算

5.1输入轴设计

5.1.1、求输入轴上的功率、转速和转矩

5.1.2、求作用在齿轮上的力

已知高速级小圆锥齿轮的分度圆直径为

而

圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示

5.1.3.初步确定轴的最小直径

先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据《机械设计（第八版）》表15-3，取，得  ，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。

联轴器的计算转矩，查《机械设计（第八版）》表14-1，由于转矩变化很小，故取  ，则

查《机械设计课程设计》选LX1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。

5.1.4.轴的结构设计

（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下

(2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

   1）.为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径

2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由《机械设计课程设计手册》初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30207，其尺寸为  ，  而  。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由《机械设计课程设计》查得30207型轴承的定位轴肩高度，因此取 

3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使套筒可靠地压紧轴承，5-6段应略短于轴承宽度，故取  。

4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，

求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取

5）锥齿轮轮毂宽度为40mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取 

6）由于，故取 

（3）.轴上的周向定位

联轴器处的平键尺寸为 b  h  l=6  6  32

圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面  ，键槽用键槽铣刀加工，长为30mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。

（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸

圆角为R=1.5  取轴端倒角为

5).求轴上的载荷

载荷

=3.16kw

Pd=4.21kw

电动机

Y132M2-6

=5.5kw

=960r/min

=27.79 r/min 

=2

=3

i2=4

=0.25=1.44

n1=960 r/min

n2=666.67r/min

n3=166.67r/min

n4=166.67r/min

=55.56r/min

=27.78r/min

P1=5.34kw

P2=5.02kW

P3=4.77kw

P4=4.63kW

P5=4.36kW

P6=4.14kw

T1=53.12N·m

T2=71.91 N·m

T3=273.72N·m

T4=265.29 N·m

T5=749.42 N·m

T6=1423.22 N·m

Z1=25

Z2=36

d1=100

d2=144

=

=

=

b1=25

b2=30

=

=

=

a=148mm

Z1=23

Z2=92

=

=

Z1=25mm

Z2=75mm

=4mm

d1=100mm

d2=300mm

a=200mm

b=100mm

P1=5.34kw

n1=960r/min

T1=53.12N·m

弹性柱销联轴器LX1

半联轴器的孔径

半联轴器长度

初选轴承

圆锥滚子轴承

30207

联轴器处的平键尺寸为 b  h  l=6  6  32

圆锥齿轮处的平键尺寸为

齿轮轮毂与轴的配合为

滚动轴承与轴的配合：

轴的尺寸公差为k6。

中间轴的基本尺寸见左图

初选轴承：

3036

平键选择：

圆锥齿轮：

配合为；

圆柱齿轮：

配合为

滚动轴承处轴的尺寸公差为。

取轴端倒角为，圆角为R=1.5

联轴器的选择：

选LX2型弹性柱销联轴器

半联轴器的孔径

半联轴器长度

毂孔长度为60mm。

输出轴的基本尺寸见左图

初选轴承：

30310 

平键选择：

齿轮处

配合：

联轴器处

配合：

滚动轴承处轴的尺寸公差

轴端倒角

轴上圆角

r=1.5mm