机械传动系统设计实例

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：

15kW,同步转速 1000r/min,满载转速 970 r/min。 二、传动系统总传动比计算与分配 1. 总传动比计算 根据电动机满载转速和工作机主动转速求总传动比：i 总=n 电动机/nw=970/136.4=7.11。 2. 总传动比分配 为使 V 带传动外廓尺寸不致过大， 初步取 iV=2.1, 则斜齿轮传动比 i 齿轮=7.11/2.1=3.386。 三、传动系统的运动和动力参数计算 1. 各轴输入转速 nⅠ=n 电机/iV 带=970/2.1=462 r/min, nⅡ=n 电机/i 总=970/7.11≈136.4 r/min。 2. 各轴输入功率 PⅠ=Ped*η V 带=15³0.96=14.4 kW, PⅡ=PⅠ³η 轴承³η 齿轮=14.4³0.99³0.97=13.83 kW。 3.各轴输入转矩 TⅠ=9.55³106PⅠ/nⅠ=9.55³106³14.4/462=297.66³103 N²mm, TⅡ=9.55³106PⅡ/nⅡ=9.55³106³13.83/136.4=968.3971.15³103 N²mm。*注：此处以额定功率为依据，可保证系统在电动机最大输出情况下的工作能力。有些教材以计算所得 的实际输出功率为依据，则保证的是系统在目前工作机环境中的工作能力。

四、带传动设计计算 见例 9-1。见下 设计后带传动实际传动比 iV 带=425/200=2.125>2.1,使轴Ⅰ转速 nⅠ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。本章采用设计后所得到 的带传动的实际传动比：iV=2.125,修正斜齿轮传动比 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) : nⅠ=n 电机/iV 带=970/2.125=456.5r/min, TⅠ=9.55³106PⅠ/nⅠ=9.55³106³14.4/456.5=301.25³103 N²mm。 五、斜齿轮传动设计计算 见例 6-3。见下 六、轴的设计计算 低速轴设计计算见例 14-1。见下 七、滚动轴承的校核计算 从例 14-1 的轴系受力分析知，低速轴两轴承处的合成(水平和垂直两平面)径向支反 力分别为：2 2 FrA FHA FVA 4658.72 251.22 4665.5 N,

2 2 FrB FHB FVB 4658.72 3759.22 5986.2 N,

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Ped=15 KW, 转速nⅠ=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KA=1.2 ，由式 (9-10) 得Pc=KAPed =1.2×15=18 KW，由图9-7 选用B型V带。

（2）确定带轮基准直径d1和d2

由表9-2取d1=200mm, 由式 (9-6)得

d2 n1d1(1 )/n2 id1(1 ) 2.1 200 1 0.02 411.6 mm，

由表9-2取d2=425mm。 （3）验算带速

由式 (9-12)得

v

n1d1π970 200 π

10.16 m/s，

1000 601000 60

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

0.7(d1 d2) a0 2(d1 d2)，

0.7(200 425) a0 2(200 425)，

所以有437.5 a0 1250。初定中心距a0=800 mm， 由式(9-14)得带长

L 2a (d d) (d2 d1)，

0012

2

4a0

2 800

2

2

(200 425)

(425 200)2

2597.6mm。

4 800

由表9-2选用Ld=2500 mm，由式(9-15)得实际中心距 a a0 (Ld L0)/2 800 (2500 2597.6)/2 751.2mm。 （5）验算小带轮上的包角 1 由式(9-16)得

1 1800 d2 d1 57.30

a

1800 425 200 57.30 162.840 1200, 合适。

751.2

（6）确定带的根数z

由式(9-17)得 z

Pc

，

(P0 P0)KlKα

由表9-4查得P0 = 3.77kW,由表9-6查得ΔP0 =0.3kW;由表9-7查得Ka=0.96; 由表9-2查得KL=1.03，

18

z 4.47， (3.77 0.3) 0.96 1.03取5根。

（7）计算轴上的压力F0

由表9-1查得q=0.17kg/m,故由式(9-18)得初拉力F0 F0

500Pc2.5

( 1) qv2 zvKα

500 18(2.5 1) 0.17 10.162 301.75 N，

5 10.160.96

由式（9-19）得作用在轴上的压力FQ

162.840

FQ 2zF0sin 2 5 301.75 sin 2983.73 N。

22

1

（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iV带=425/200=2.125>2.1，使轴Ⅰ转速nⅠ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：iV=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）：

nⅠ=n电机/iV带=970/2.125=456.5r/min，

TⅠ=9.55³106PⅠ/nⅠ=9.55³106³14.4/456.5=301.25³103 N²mm。

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n1=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 …… 此处隐藏：6142字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……