傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算

1、目 錄一、 設(shè)計任務(wù)01二、 電動機的選擇計算01三、 傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算02四、 傳動零件的設(shè)計計算04五、 高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算05六、 低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算10 七、 軸的設(shè)計計算16八、 滾動軸承的選擇和壽命驗算21 九、 鍵聯(lián)接的選擇和驗算22十、 聯(lián)軸器的選擇計算23十一、減速器的潤滑方式及密封方式的選擇，潤滑油牌號的選擇及裝油量的計算 24十二、設(shè)計體會25十三、參考文獻26二、電動機的選擇計算根據(jù)工作要求及條件，選擇三相異步電動機 ，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。1.選擇電動機功率滾筒所需的有效功率：Pw=FV=68000.65=4.42K

2、W 傳動裝置的總效率：查機械設(shè)計指導(dǎo)書表17-9得式中: 滾筒效率： = 0.96 聯(lián)軸器效率： = 0.99 傳動效率： = 0.92 深溝球軸承： =0.99 斜齒輪嚙合效率： = 0.97傳動總效率: 所需電動機功率 := =4.42/0.79=5.59KW 2.選取電動機的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速 =61.42r/min查機械設(shè)計指導(dǎo)書表27-1,可選Y系列三相異步電動機Y132M-4,額定功率=7.5KW， 同步轉(zhuǎn)速1500 r/min;或選Y系列三相異步電動機Y160M-6,額定功率額定功率=7.5KW,同步轉(zhuǎn)速1000 r/min.均滿足 。 表2-1 電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電機型號額定功

3、率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比1Y160M67.51000970252Y132M47.51500144037.7比較兩種方案可見，方案1選用的電動機雖然質(zhì)量和價格較低，但傳動比過低。為使傳動裝置緊湊，決定選用方案2。 表2-2 電動機型號為Y132M-4.查表得其主要性能如下電動機額定功率 P0/ KW 7.5電動機軸伸長度E/mm 80電動機滿載轉(zhuǎn)速 n0/(r/min) 1440電動機中心高H/mm 132電動機軸伸直徑 D/mm 38堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩T/N.m 22三、傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算1、分配傳動比總傳動比: =/ =1440/38.8=37.11 傳動比為24，取 則

4、減速的傳動比：=23.45/2.5=9.38 對減速器傳動比進行分配時，即要照顧兩級傳動浸油深度相近，又要注意大齒輪不能碰著低速軸，試?。? 3.56 低速軸的傳動比：= 9.38/3.56=2.64 2、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電機軸 P0=5.81KW n0=1440r/min T0=9550P0/n0=95505.81/1440=38.53 軸：即減速器高速軸 P1= 5.810.99=5.75KW n1= n0 =1440r/min T1=9550P1/n1=95505.75/1440=38.15 軸：即減速器中間軸 P2= P1=5.750.990.97=5.52kw n2

5、=n1/= n1/=1440/3.56=404.49r/min T2=9550P2/n2=95505.52/404.4=130.37 軸：即減速器的低速軸 P3= P2=5.520.970.99=5.30kw n3= n2/i23=404.49/2.64=153.22r/min T3=9550P3/n3=95505.30/153.22=330.34Nm 軸：即傳動滾筒軸 P4= P3=5.300.990.92=4.83 kw n4= n3 /i =153.22/2.5=61.288r/min T4=9550P4/n4=95504.83/61.288=752.62 Nm 將上述計算結(jié)果匯于下頁表

6、：表3-1 各 軸 運 動 及 動 力 參 數(shù)軸序號功 率P/ KW轉(zhuǎn) 速n/(r/min)轉(zhuǎn) 矩T/N.m傳動形式傳動比i效率0軸5.81144038.53連軸器1.0099軸5.75144038.15齒輪傳動3.56096軸5.52404.49130.37齒輪傳動2.64096軸5.30153.22330.34 鏈傳動2.5091軸4.83 61.288752.62四、傳動零件的設(shè)計計算1、鏈傳動的設(shè)計計算 1）確定設(shè)計功率P0分別查機械設(shè)計教材表4-14,圖4-39，表4-15得=1，K=0.8，K=1， P0= 2）選取鏈的型號根據(jù)P0和n3查機械設(shè)計教材圖4-37，選鏈號為16A。

7、所以P=25.40mm 3）確定中心距a初步選定中心距a=30P=762mm鏈節(jié)數(shù)L=100.976mm4） 中心距a=749.6mm V= F= Q=KF=5） 鏈輪直徑 = 五、高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算：原始數(shù)據(jù)：高速軸的輸入功率 ： 5.75kW小齒輪轉(zhuǎn)速 ： 1440 r/min 傳動比 ：3.56 單向傳動，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時，每年工作300天，預(yù)期工作4.5年。 1.選擇齒輪材料精度等級齒輪減速器為一般機械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表51查得 小齒輪45調(diào)質(zhì)，硬度217255HB，取硬度為235255HB；大齒輪材料選用45鋼，正火處理，硬度16221

8、7HB，取190217HB。 齒輪精度等級為8級計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N (由教材式533)查教材圖5-17得=1.0, =1.08取Zw=1.0，=1.0，=1.0，=1.0由教材圖5-16(b)得:=580Mpa，=545MPa由教材式(5-28)計算許用接觸應(yīng)力=ZN1ZXZWZLVR=580Mpa =ZN2ZXZWZLVR=588.6Mpa 2. 按接觸疲勞強度計算中心距取1.0 由教材表55查得：=189.8 取=0.35 T1=38.13m 初取： , 暫?。汗廊。?由教材式541 計算 =2.47=103.7mm 圓整取： a=125mm 一般?。?mm取標準模數(shù)： 總齒數(shù)： =196

9、.325整取 ： =196小齒輪齒數(shù) ：z1=/(u+1)=42.985整?。?z1 =43 大齒輪齒數(shù)： z2= - z1 =153?。?z1=43 z2=153 實際傳動比： 傳動比誤差： 5%故在范圍內(nèi)。修正螺旋角 ： 與相近，故、可不修正3.驗證圓周速度 故滿足要求4.計算齒輪的幾何參數(shù)由5-3 按電動機驅(qū)動，輕度沖擊 按8級精度查圖5-4(b)得：齒寬：取整：b2=45mm b1=50mm按，考慮到軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱位置查機械設(shè)計教材圖5-7a 得：按8級精度查機械設(shè)計教材表5-4得：齒頂圓直徑： 端面壓力角：齒輪基圓直徑：齒頂圓壓力角：基圓螺旋角：由教材式5-41得

10、：ZH=由教材式5-42得： 由教材式5-43得： 5.驗算齒根彎曲強度由式5-44得= =/=43/ =43.259 =/=153/=154.034 查圖5-14得：=2.43,=2.19查圖5-15得：=1.69,=1.83由式5-47計算：=1-=1-2.28=0.78 由式5-48計算：=0.25+=0.25+=0.661 由式5-31計算彎曲疲勞許用應(yīng)力查圖5-18b得：220MPa,210MPa查圖5-19得：1.0?。?Yx=1.0?。?=314.29Mpa =300Mpa = =94.102MPa=314.29Mpa 安全 =91.834MPa=300MPa 安全 6齒輪主要幾

11、何參數(shù) Z1=43 Z2=153 =11.478 mn=1.25mm d1=54.847mm d2=195.153mm = =54.847+211.25=57.347mm =195.153+211.25=197.653mm =-2.5=54.847-2.51.25=51.722mm =-2.5=195.153-2.51.25=192.028mm =125mm b1=50mm b2=45mm 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計：小齒輪：由于小齒輪齒頂?shù)芥I頂距離x5，因此齒輪和軸可制成一體的齒輪軸。對于大齒輪，500m 因此，做成腹板結(jié)構(gòu)。六、低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算由前面計算得知： 二軸傳遞的功率P2=5.52

12、kw，轉(zhuǎn)速n1=404.49r/min，轉(zhuǎn)矩T1=130.37N.m，齒數(shù)比u=2.64，單向傳動，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時，每年工作300天，預(yù)期工作4.5年。1.選擇齒輪材料，確定精度及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HB 大齒輪為45鋼，正火處理，硬度為190217HB 齒輪精度為8級計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N (由教材式533)=60=60404.491(83004.5)=5.24108 =/= 查圖517得：1.07, 1.12?。?1.0,=1.0,=1.0,=1.0查圖516得：=580MPa, =545MPa由式528=1.01.0=620.6MPa =

13、1.01.0=610.4MPa 2.按接觸疲勞強度確定中心距(u+1)mmT2=Nmm 初選=1.2，暫取,0.35由式542 0.99由表55 得=189.8由式541 計算估取 =arctan(tan/cos)= arctan(tan200/cos120)=20.41030= arctan(tancos)= arctan(tan12cos20.41030)=11.29550 則=2.45(u+1)=132.48mm圓整取： =145mm 一般?。?=(0.010.02)= (0.010.02)140=1.352.7取標準值： =2mm 兩齒輪齒數(shù)和 ： =141.83 取：=142 =/(

14、u+1)= =39.01?。?39= -z1=142-39=103 實際傳動比： =2.641 傳動比誤差： 5%故在范圍內(nèi)。修正螺旋角 ：=arccos= arccos=11.680 與初選 接近，可不修正=79.649mm =210.355mm 圓周速度： V=1.69m/s 取齒輪精度為8級 3驗算齒面接觸疲勞強度 =有表5-3查得：=1.25/100=1.6939/100=0.659按8級精度查圖5-4得動載系數(shù)=1.068齒寬 b=0.35145=50.75mm?。?mm mm =55/79.649=0.691 查圖5-7齒輪相對于軸承非對稱布置，兩輪均為軟齒面，得：=1.04，查表

15、5-4得： =1.2載荷系數(shù)=1.251.0681.041.2=1.6661 由5-42 =0.989 計算重合度，以計算：=+2m=79.649+21.02=83.649mm =+2m =210.355+21.02=214.355mm =arctan(tan/cos)= arctan(tan200/cos11.680)=20.3880 =cos=79.649cos20.3880=74.659mm =cos=210.355cos20.3880=197.177mm =arccos= arccos =26.7530 =arccos= arccos =23.0940 =(tan-tan)+(tan-

16、tan) =39 +103=1.71 = =1.61 由式5-43計算 = arctan(tancos)= arctan(tan11.68cos20.3880)=10.9670 = =2.45 由式5-38計算齒面接觸應(yīng)力=2.45189.80.7650.989 =525MPa=610.4Mpa 4校核齒根彎曲疲勞強度由式5-44得；= =/=39/ =41.5267 =/=103/=109.673查圖5-14得：=2.44,=2.23查圖5-15得：=1.67,=1.81由式5-47計算=1-=1-1.61=0.84 由式5-48計算=0.25+=0.25+=0.65 由式5-31計算彎曲疲

17、勞許用應(yīng)力查圖5-18b得：220MPa,210MPa查圖5-19得： 1.0?。?Yx=1.0取： =314.29Mpa =300Mpa = =110.315MPa=314.29Mpa 安全 =109.273MPaS, 滿足要求八、滾動軸承的選擇和壽命驗算由于轉(zhuǎn)速高、有較小軸向力，故選用深溝球軸承由機械設(shè)計課程設(shè)計查得6208軸承：=22.8KN =15.8KN由前面計算得知： 合成支反力：= = = Fa=228.475N, =0 /=228.475/15.8=0.015查表得e=0.21 /=228.475/461=0.496e=0.56，=2.10 =0 /=0e =1，=0軸承承受輕

18、度載荷沖擊,所以取=1.2= (+)=1.2(0.56461+2.1228.475)=885.549N = (+)=1.21024=1228.8N 按計算軸承的壽命=年 預(yù)期壽命: 10.27年4.5年 ，壽命足夠在預(yù)期范圍內(nèi)，不用更換軸承即可達到要求。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗算聯(lián)軸器裝在高速軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器與軸的配合直徑為32mm，軸孔長為82mm,傳遞轉(zhuǎn)矩T=38150 。1. 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。由于精度為8級，故選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。鍵的材料：45鋼。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標準中選定，鍵的長

19、度由軸孔長度確定，查表得： 高速軸與聯(lián)軸器連接的鍵：軸徑=32mm，由表24-30查得鍵剖面寬b=10mm高 h=8mm。選鍵長L=70mm 中間軸上大齒輪聯(lián)接的鍵：軸徑為42mm，鍵 1436中間軸上與小齒輪聯(lián)接的鍵軸徑為42mm,鍵1445低速軸上與大齒輪聯(lián)接的鍵：軸徑為52mm，選鍵1645 低速軸上與鏈輪聯(lián)接的鍵軸徑為40mm，選鍵1256 2.鍵聯(lián)接的強度計算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于聯(lián)軸器材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表2-10查得： =100MPa。鍵的工作長度：=-=70-10=60mm.由式2-35得：= 安全。 十、聯(lián)軸器的選擇計算在減速器

20、高速軸與電動機之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。因工作載荷不大，且有輕微沖擊，因此聯(lián)軸器應(yīng)具有緩沖減振能力，故選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。減速器中高速軸轉(zhuǎn)距：38.15Nm，根據(jù)：電動機軸直徑d=38mm，選擇聯(lián)軸器：TL6型號 GB43232002由指導(dǎo)書表4.7-1：T= 250Nm，n=3300 r/min由表查得：KA= 1.5Tca=KA T= 1.438.15=53.41Nm T=250 Nmn = 1440r/min v0 油量合理 3）滾動軸承的潤滑確定軸承的潤滑方式與密封方式減速器中高速級齒輪圓周速度: 由于所以深溝球軸承采用滑 4）滾動軸承的密封高速軸密封處的圓周速度 所以采用氈圈密封。 5）驗算齒輪是否與軸發(fā)生干涉現(xiàn)象：1、2