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1.方案分析选择:二级展开式圆柱齿轮减速器2电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算2.1选择电动机2.1.1选择电动机系列 按工作要求及工作条件,选用三相鼠笼式异步电动机,封闭式扇式结构,即:电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。2.1.2选电动机功率(1)、工作机输入功率: (取工作机效率 =1)(2)、传动装置总效率: 由机械课程设计手册第三版第五页表1-7得: 两个联轴器: 齿轮:=0.99(8级精度) 三对轴承:=0.99(球) =0.997=0.932(3)、电动机实际需要功率: 2.1.3确定电动机转速(1)、电机转速:电动机可选转速范围:传动滚筒转速 、分别为两级齿轮副的合理传动比范围,=35,=35。故n应在429.7到1193.7之间。 电机转速: 由机械课程设计手册第三版第167页表12-1初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,对应额定功率Pm为7.5kw的电动机型号分别取为Y132M-4和Y160M-6型。把Y132M-4和Y160M-6型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表1-1: 方案号电动机型号额定功率(KW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)总传动比1Y132M-47.51500144030.162Y160M-67.5100097020.31 (2)、由机械课程设计手册第三版第167页表12-1以及第168页表12-3得:电机最后确定:应选Y160M6,额定功率Pd=7.5KW,满载转速nm=970 r/min。选取电动机的安装尺寸:D42,中心高度H160, 轴伸长E110。2.2 传动装置设计2.2.1计算总传动 总传动比: 2.2.2 传动比分配,展开布置取 得:5.14,=3.95 2.3计算传动装置的运动和动力参数 2.3.1 各轴转速计算 轴1输入轴: r/min 轴2中间轴:=188.7r/min 轴3输出轴:=47.7r/min 2.3.2 各轴功率计算 轴1输入轴:=6.440.99=6.3756KW 轴2中间轴:=6.37560.990.99=6.2487KW轴3输出轴:=6.24870.990.99=6.1244KW 2.3.3 各轴转矩计算 轴1输入轴:=62.77Nm轴2中间轴:=316.217Nm轴3输出轴:=1224.2 Nm运动和动力参数的计算结果如下表:轴名输入功率P(kw)输入转矩T(Nm)转速n(r/min)16.375662.7797026.2487316.217188.736.12441224.247.73.传动零件的设计计算3.1第一级(高速级)齿轮传动设计计算由上可知:,3.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)根据传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动;(2)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度;(3)材料选择。查教材机械设计第八版第191页表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)初选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数=5.1424=123.36,圆整后取Z2=124。齿数比u=5.173.1.2按齿面接触强度设计按教材机械设计第八版第218页式(10-21)以及例10-1试算:即:(1)确定公式内各计算数值1)试选载荷系数Kt=1.3。2)小齿轮传递的转矩T1= 63000NMM3)由教材表10-7选取齿宽系数d=1。4)由教材表10-6查得材料的弹性影响系数锻钢ZE=189.8MPa5)由教材图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1=600MPa;大齿轮的接触疲劳极限lim2=520MPa。6)由教材公式10-13计算应力循环次数(设每年工作350天) 609701300288=2.235109 =4.351087)由教材图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.92;KHN2=0.968)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数S=1,则所以: (2)计算1)试算小齿轮分度圆直径d1t,由计算公式得 = 54.045mm2)计算圆周速度 =2.74 m/s3)计算齿宽b及模数Mt。 =154.045=54.045mm4)模数:=2.25mm齿高:2.252.25=5.07mm 宽高比: 5)计算载荷系数K。由教材表10-2查得使用系数KA=1;根据2.74 m/s,7级精度,由教材图10-8查得动载系数KV=1.1;由教材表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,1.42;由10.66,1.42查教材图10-13得1.29;由教材表10-3查得1。故载荷系数 11.111.42=1.5626)按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径,有=57.456mm7)计算模数m。= 2.39mm3.1.3按齿根弯曲强度设计按教材式(10-17)试算,即 (1)确定计算参数1)计算载荷系数。 11.11.421.38=1.562 2)由教材图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa;大齿轮的疲劳强度极限FE1=380MPa;3)由教材图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.86,KFN2=0.89;4)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则有 = 307.14 MPa =241.57 MPa5)查取齿形系数。由教材表10-5用插值法查得YFa1=2.65;YFa2=2.166)查取应力校正系数。由教材表10-5用插值法查得YSa1=1.58;YSa2=1.80927)计算大、小齿轮的并加以比较。=0.01317=0.01618由此,可知大齿轮的数值大。(2)设计计算 =1.7mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,而齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,取m1=2mm,已可满足弯曲强度。为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=57.456mm来计算应有的齿数。于是由 =28.728取Z11=29,则z12=i1z1=5.1429=149.06,取Z12= 150。3.1.4几何尺寸计算(1)计算中心距 = 179mm(2)计算大小齿轮的分度圆直径 58mm 200mm(3)计算齿轮宽度 158=58mm圆整后取大齿轮宽度B2=58mm, 小齿轮宽度B1=63 mm3.2第二级(低速级)齿轮传动设计计算(参照高速级设计)3.2.1选定齿轮类型、精度、材料及齿数低速级转速低、传递转矩大,故选用直齿圆柱齿轮传动;精度仍选为7级;为了减少材料品种和工艺要求,小齿轮材料仍选用硬度为280 HBS的40Cr(调质),大齿轮为硬度240 HBS的45钢(调质);仍初选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=i2z1=3.9524=94.8,取为95。3.2.2按齿面接触强度设计试算公式: (1)确定公式内各计算数值试选载荷系数Kt=1.3;小齿轮传递转矩T2=1200 NM,d=1;ZE=189.8MPa; 应力循环次数:=4.35108=1.1108;小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim=600MPa;大齿轮的Hlim=510MPa;接触疲劳寿命系数:KHN1=0.96, KHN2=0.97.取失效概率为1,安全系数S=1,计算得接触疲劳许用应力 =576MPa =0.97510=491MPa取两者平均值为:(2)计算1)小齿轮分度圆直径 =145.689mm2) 圆周速度 =0.364m/s3) 齿宽 1145.689=145.689mm模数 =6.07mm 齿高 h=2.25mt=2.256.07=13.658mm宽高比 10.645 4)载荷系数。Kv=1.01;直齿轮1.0;KA=1;1.442, 1.36;则1.456425)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径:=151.312mm6)计算模数 mm = 6.30mm3.2.3按齿根弯曲强度设计设计公式: (1)确定公式内各计算数值1)根据齿轮材料和热处理,由图1020c查得:小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa;大齿轮的疲劳强度极限FE1=380MPa;2)根据齿轮工作应力循环次数,由图10-8查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.89,KFN2=0.9;3)计算载荷系数1.3736;YFa1=2.65,YFa2=2.19;YSa1=1.58,YSa2=1.785;4)计算弯曲疲劳许用应力:取弯曲疲劳许用应力S=1.4=317.857MPa=244.286 MPa则 : =0.01317 =0.01600(2)设计计算 =4.507mm取m2=5,则小齿轮齿数 =29.1378 取Z21=29大齿轮齿数z22=i2z1=3.9529=114.55,取Z22=115。3.2.4几何尺寸计算(1)分度圆直径 295=145mm 575mm (2)中心距 =360mm(3)齿轮宽度 1145 mm=145 mm取B4=145mm,B3=150mm。3.3 传动零件尺寸小结表1 传动零件设计计算小结名称材料硬度齿数齿宽m分度圆直径齿轮
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