一、传动装置的总体设计1.1 电动机的选择1.1.1 选择电动机类型根据设计要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380 V。

1.1.2 选择电动机容量根据设计数据，工作机的有效功率为P w=Fxv1000=2130Nx1.1m s⁄1000=2.343Kw从电动机到工作机输送带之间的总效率为：η∑=η12η24η32η4式中，η1、η2、η3、η4分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传递效率。

由表9.1取η1=0.99、η2=0.99、η3=0.97、η4=0.97，则η∑=η12η24η32η4=0.992x0.994x0.972x0.97=0.86所以电动机所需工作功率为P d=P wη∑=2.343kW0.86=2.72kW1.1.3 确定电动机转速按表2.1推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比i ∑′=8~40，而工作机卷筒轴的转速为n w =60x1000xv πd =60x1000x1.1πx240r min ⁄≈88 r min ⁄ 所以电动机转速的可选范围为n d =i ∑‘n w =(8~40)x88r min ⁄=(704~3520) r min ⁄符合这一范围的同步转速有750r/min 、1000r/min 和1500r/min 三种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/min 的电动机。

根据电动机类型、容量和转速，查表15.1选定电动型号为Y132S-6，其主要性能如下表：电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表：1.2 计算传动装置总传动比并分配传动比总传动比i∑为i∑=n mn w=96088=10.91分配传动比i∑=i I xi II考虑润滑条件，为使结构紧凑，各级传动比均在推荐值范围内，取i I=1.4i II，故i I=√1.4i∑=√=4i II=i∑i I=12.084.11=2.731.3 计算传动装置各轴的运动及动力参数1.3.1 各轴的转速I轴：n I=n m=960r min⁄II轴：n II=n Ii I =960r min⁄4=240r min⁄III轴：n III=n IIi II =240r min⁄2.73=88r min⁄卷筒轴：n W=n III=88r min⁄1.3.2 各轴的输入功率I轴：P I=P dη1=2.72kWx0.99=2.69kWII轴：P II=P Iη2η3=2.69kWkWIII轴：P III=P IIη2η3=2.58kWkW卷筒轴：P卷=P IIIη1η2kW1.3.3 各轴的输入转矩电动机的输出转矩T d为T d=9.55x106x P dn m =9.550x106x2.72kW960r min⁄=2.71x104N·mm所以：I轴：T I=T dη1=27100N·mmx0.99=2.68x104N·mmII轴：T II=T Iη1η2i I=26800N·mm104N·mmIII轴：T III=T IIη2η3i II=102900N·mm105N·mm卷筒轴：T卷=T IIIη1η2=269800N·mm105N·mm将以上结果汇总到表，如下二、传动件设计2.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计2.1.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面，由文献[1]表8.2得：小齿轮调制处理，齿面硬度为217~25HBW ，平均硬度为236HBW ；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW ，平均硬度为190HBW 。

大小齿轮齿面评价硬度差为46HBW ，在30~50HBW 之间。

选用8级精度。

2.1.2初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。

由式中各参数为：(1) 小齿轮传递的转矩。

由前面设计可知，126800T N mm =⋅(2) 设计时，因v 值未知，不能确定，故可初选载荷系数K t = 1.1~1.8，此处初取K t =1.4。

(3) 由表6.6取齿宽系数 1.0d ϕ=。

(4) 由表8.5查得弹性系数。

(5) 初选螺旋角由图8.14查得节点区域系数45.2=H Z 。

(6) 齿数比14U i ==。

(7) 初选= 21, 则2184Z UZ == ，取285Z =。

传动比误差<5%，符合设计要求。

端面重合度εα=[1.88 −3.2(1z 1+1z 2)]cos β= [1.88 −3.2(117+189)]×cos 12°=1.66。

轴面重合度εβ=0.318Φd z1tanβ=0.318×1.1×21×tan12°=1.42由图6.16查得重合度系数Zε=0.825由图8.24查得螺旋角系数Zβ=0.99 (8)接触许用应力可由[σ]H=Z NσHlim S H求得，由图6.29（e）、（a）得接触疲劳极限应力σHlim1=570MPa，σHlim2=390MPa，S H=1.0。

大小齿轮1、2的应力循环次数分别为N1=60n1aL h=60×960×1.0×3×8×250×5=1.728×109N2=N1i1=4.32×108由图6.30查得寿命系数Z N1=1.0，Z N2=1.1（允许有局部点蚀）；由表6.7，取安全系数S H=1.0。

[σ]H1=Z N1σHlimS H=1.0×5701.0=570.0MPa[σ]H2=Z N2σHlimS H=1.1×3901.0=429.0MPa故取[σ]H=[σ]H2=429.0MPa计算小齿轮1的分度圆直径d1t，得d1t≥√2K t TⅠΦd?u+1u?(Z E Z H ZεZβ[σ]H)23=√2×1.4×268001.0?4+14?(189.8×2.45×0.825×0.99429)23=42.01mm 2.1.3确定传动尺寸(1)计算载荷系数K。

由表6.3查得使用系数K A=1.0。

齿轮线速度如下式v=πd1t n160×1000=π×42.01×96060000=2.11m/s由图6.7查得动载荷系数K V = 1.13(设轴刚性大)；由图6.12查得齿向载荷分布系数Kβ=1.10；由表6.4查得齿间载荷分布系数Kα=1.2，故K=K A K V KβKα=1.0×1.13×1.10×1.2=1.49(2)对d1t进行修正。

因为K与K t有较大差异，故需对按照K t值设计出来的d1t进行修正，即d1=d1t √KK t3=42.89mm(3)确定模数m nm n=d1cosβz1=42.89×cos12°21=2.00按表6.1，取m n=2(4)计算传动尺寸。

中心距a=m n(z1+z2)2cosβ=2×(21+85)2×cos12°=108.37mm圆整为a=109mm,则螺旋角β=arccos m n(z1+z2)2a=arccos2×(21+85)2×109=13.47°因为β值与初选值相差较大，故与β有关的数值需修正，修正后的结果是εε=1.64，εβ=1.61，εε=0.78，εβ=0.98，ε1=40.31。

显然β值改变后，ε1的计算值变化很小，因此不再修正m n和a。

故d1=m n z1cosβ=2×21cos13.47°=43.189mmd2=m n z2cosβ=2×85cos13.47°=174.811mmb=Φd×d1=1.0×43.189=43.189mm 圆整为b=45 mm。

取b2=b=45mm，b1=50mm。

2.1.4 校核齿根弯曲疲劳强度σF=2KTⅠbm n d1Y F Y s YεYβ≤[σF]式中各参数：(1)K、TⅠ、m n同前。

(2)齿宽b = b2=45mm。

(3)齿形系数Y F与应力修正系数Y s。

当量齿数z v1=z1cos3β=21cos13.47°=22.85z v2=z2cos3β=85cos13.47°=91.41查图6.20得齿形修正系数Y F1=2.68，Y F2=2.22。

由图6.21查得应力修正系数Y s1=1.57，Y s2=1.81。

(4)查图8.21得重合度系数Yε=0.72。

(5)查图8.26得螺旋角系数Yβε=0.90。

(6)许用弯曲应力可由下式算得[σ]F=Y NσFlim S F查得弯曲疲劳极限应力σFlim1=220MPa，σFlim2=170MPa查得寿命系数Y N1=Y N2=1.0。

查得安全系数S F=1.25，故[σ]F1=Y N1σFlim1S F=1.0×2201.25=176MPa[σ]F2=Y NσFlim2S F=1.0×1701.25=136MPa故σF1=2KTⅠbm n d1Y F1Y s1YεYβ=2×1.52×16813.3840×2×36.05×2.68×1.57×0.72×0.90=48.32MPa <[σF1]σF2=σF1Y F2Y s2Y F1Y s1=48.32×2.22×1.812.68×1.57=46.14MPa<[σF2]满足齿根弯曲疲劳强度要求。

2.1.5 齿轮传动其它几何尺寸各齿轮的尺寸及参数计算详见下表。

1齿数齿轮1z1/21齿轮2z2/85 2法面模数(mm)m n/2 3端面模数(mm)m t m n/cosβ 2.057 4法面压力角（度)εε/20 5端面压力角（度)εε20.566 6齿顶高系数h an∗/1 7顶隙系数c n∗/0.25 8标准中心距(mm)am n(z1+z2)2cosβ109 9实际中心距(mm)a′1092.2.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级与高速级一样，低速级大、小齿轮均选用45#钢，采用软齿面，小齿轮调制处理，齿面硬度为217~25HBW，平均硬度为236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。