傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算

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

2、W 傳動(dòng)裝置的總效率：查機(jī)械設(shè)計(jì)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(dòng)效率： = 0.92 深溝球軸承： =0.99 斜齒輪嚙合效率： = 0.97傳動(dòng)總效率: 所需電動(dòng)機(jī)功率 := =4.42/0.79=5.59KW 2.選取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速 =61.42r/min查機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表27-1,可選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及傳動(dòng)比方案號(hào)電機(jī)型號(hào)額定功

3、率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比1Y160M67.51000970252Y132M47.51500144037.7比較兩種方案可見，方案1選用的電動(dòng)機(jī)雖然質(zhì)量和價(jià)格較低，但傳動(dòng)比過低。為使傳動(dòng)裝置緊湊，決定選用方案2。 表2-2 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4.查表得其主要性能如下電動(dòng)機(jī)額定功率 P0/ KW 7.5電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度E/mm 80電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n0/(r/min) 1440電動(dòng)機(jī)中心高H/mm 132電動(dòng)機(jī)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(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算1、分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比: =/ =1440/38.8=37.11 傳動(dòng)比為24，取 則

4、減速的傳動(dòng)比：=23.45/2.5=9.38 對(duì)減速器傳動(dòng)比進(jìn)行分配時(shí)，即要照顧兩級(jí)傳動(dòng)浸油深度相近，又要注意大齒輪不能碰著低速軸，試取：= 3.56 低速軸的傳動(dòng)比：= 9.38/3.56=2.64 2、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算0軸：即電機(jī)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(dòng)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(jì)算結(jié)果匯于下頁(yè)表

6、：表3-1 各 軸 運(yùn) 動(dòng) 及 動(dòng) 力 參 數(shù)軸序號(hào)功 率P/ KW轉(zhuǎn) 速n/(r/min)轉(zhuǎn) 矩T/N.m傳動(dòng)形式傳動(dòng)比i效率0軸5.81144038.53連軸器1.0099軸5.75144038.15齒輪傳動(dòng)3.56096軸5.52404.49130.37齒輪傳動(dòng)2.64096軸5.30153.22330.34 鏈傳動(dòng)2.5091軸4.83 61.288752.62四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）確定設(shè)計(jì)功率P0分別查機(jī)械設(shè)計(jì)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(hào)根據(jù)P0和n3查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖4-37，選鏈號(hào)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(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)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(dòng)比 ：3.56 單向傳動(dòng)，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時(shí)，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(jí)齒輪減速器為一般機(jī)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(jí)為8級(jí)計(jì)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(jì)算許用接觸應(yīng)力=ZN1ZXZWZLVR=580Mpa =ZN2ZXZWZLVR=588.6Mpa 2. 按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中心距取1.0 由教材表55查得：=189.8 取=0.35 T1=38.13m 初?。?, 暫取：估?。?由教材式541 計(jì)算 =2.47=103.7mm 圓整取： a=125mm 一般?。?mm取標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際傳動(dòng)比： 傳動(dòng)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(yàn)證圓周速度 故滿足要求4.計(jì)算齒輪的幾何參數(shù)由5-3 按電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，輕度沖擊 按8級(jí)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(duì)軸承為非對(duì)稱位置查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖5-7a 得：按8級(jí)精度查機(jī)械設(shè)計(jì)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(yàn)算齒根彎曲強(qiáng)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(jì)算：=1-=1-2.28=0.78 由式5-48計(jì)算：=0.25+=0.25+=0.661 由式5-31計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力查圖5-18b得：220MPa,210MPa查圖5-19得：1.0取： 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(jì)：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(duì)于大齒輪，500m 因此，做成腹板結(jié)構(gòu)。六、低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算由前面計(jì)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(dòng)，工作載荷有輕微沖擊，每天工作8小時(shí)，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(jí)計(jì)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(qiáng)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(jì)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?。?=145mm 一般取： =(0.010.02)= (0.010.02)140=1.352.7取標(biāo)準(zhǔn)值： =2mm 兩齒輪齒數(shù)和 ： =141.83 ?。?142 =/(

14、u+1)= =39.01?。?39= -z1=142-39=103 實(shí)際傳動(dòng)比： =2.641 傳動(dòng)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(jí) 3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =有表5-3查得：=1.25/100=1.6939/100=0.659按8級(jí)精度查圖5-4得動(dòng)載系數(shù)=1.068齒寬 b=0.35145=50.75mm取： mm mm =55/79.649=0.691 查圖5-7齒輪相對(duì)于軸承非對(duì)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(jì)算重合度，以計(jì)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(jì)算 = arctan(tancos)= arctan(tan11.68cos20.3880)=10.9670 = =2.45 由式5-38計(jì)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(qiáng)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(jì)算=1-=1-1.61=0.84 由式5-48計(jì)算=0.25+=0.25+=0.65 由式5-31計(jì)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(dòng)軸承的選擇和壽命驗(yàn)算由于轉(zhuǎn)速高、有較小軸向力，故選用深溝球軸承由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查得6208軸承：=22.8KN =15.8KN由前面計(jì)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(jì)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(dá)到要求。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算聯(lián)軸器裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)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(zhǎng)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(jí)，故選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。鍵的材料：45鋼。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長(zhǎng)

19、度由軸孔長(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個(gè)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(zhǎng)度：=-=70-10=60mm.由式2-35得：= 安全。 十、聯(lián)軸器的選擇計(jì)算在減速器

20、高速軸與電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)軸直徑d=38mm，選擇聯(lián)軸器：TL6型號(hào) 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(dòng)軸承的潤(rùn)滑確定軸承的潤(rùn)滑方式與密封方式減速器中高速級(jí)齒輪圓周速度: 由于所以深溝球軸承采用滑 4）滾動(dòng)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(yàn)算齒輪是否與軸發(fā)生干涉現(xiàn)象：1、2