电动机的选择及传动装置的运动和动力设计书

课程设计 - 0 - 电动机的选择及传动装置的运动和动力设计书 2、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算 传动装置的运动和动力参数计算； （ 1）选择电动机的类型 按要求选择 Y 系列三相异步电动机，电压 380V （ 2）选择电动机的容量 电动机所需工作功率为： P P / 工作机需要的工作功率： F*V=2350s=动装置的总效率为： 4 2 4 21 2 3 4 5* * * * 0 . 9 9 * 0 . 9 7 * 0 . 9 5 * 0 . 9 6 * 0 . 9 7 0 . 8 0 滚动轴承的传动效率为 1 闭式齿轮的传动效率为 3 联轴器的效率为 2 传动滚筒的效率为 4 带效率5 动机的效率为载荷工作时有轻微振动，电动机额定功率 大于 由 机械设计基础课程设计第三版 表 13Y 系列电动机技术数据，选动机的额定功率 P 为 （ 3）确定电动机的转速 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格减速器的传动比，选定型号为 定功率为 额定电流 载转 速 r/步转速 1500r/ 课程设计 - 1 - （ 1） 总传动比 由选定的电动机满载转速 n 和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为n /n 1440/ 2） 各级 传动装置传动比 高速级传动比为 1i 则低速轴传动比 2i 1/ 电机轴： d=W 440r/ 1*9550n P = m 高速轴： W 440r/ 1*9550n P= m 课程设计 - 2 - 中间轴： 1* W 1440/r/ 2*9550n P=m 低 速轴： 2*W 22 33*9550n P= m 滚 筒轴： 3* W =r/ 4*9550n P = m 运动和动力参数结果如下表 ： 轴名 功率 P 矩 T 速 r/入 输出 输入 输出 电动机轴 440 高速轴 440 中间轴 速轴 筒轴 承传动效率 课程设计 - 3 - 3、传动零件的设计计算 （确定齿轮传动的主要参数） A 高 速齿轮的计算 1 选精度等级、材料及齿数 （ 1）材料及热处理； 选择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 （ 2）精度等级选用 7 级精度； （ 3）试选小齿轮齿数 24， 大齿轮齿数 z1*i=24* 选螺旋角，初选螺旋角 =14 2 按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算。 2131 )(12 （ 1）确定公式内的各计算数值 1）试选 ）选取尺宽系数 d 1 3）材料的区域系数 ） 则 5 5）小齿轮传递的 转矩为 程设计 - 4 - 6)材料的弹性影响系数 7）小齿轮的接触疲劳强度极限 600齿轮的解除疲劳强度极限 550）计算应力值环数 60n1 0 1（ 1 8 365 8） =108 h 108 /108 h 9）查得： = =0）齿轮的接触疲劳需用应力 取失效概率为 1%,安全系数 S=1, H 1 =600=618 H 2 =550=594 许用接触应力 M P 0 62/)( 21 （ 2）设计计算 小齿轮的分度圆直径 (12 = 33 计算圆周速度 100060 11nd t 0 060 1 44 计算齿宽 b b=td =算摸数 选螺旋角 =14 t 计算齿宽与高之比 课程设计 - 5 - h= =计 算纵向重合度 =d 14t a a n =计算载荷系数 K 使用系数 据 ,7级精度 , 查课本由1920动载系数 课本由1940H=课本由1930 : KH=载荷系数 : K K K K=按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 : =3 =计算模数o o (3). 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 : )(c 1) 确定公式内各计算数值 计算载荷系数 K K K K K K = 轴向重合度 旋角影响系数 计算当量齿数 z z / 24/ 4 z z / 119/ 4 查取 齿形系数 课程设计 - 6 - Y Y 应力校正系数 Y Y Y 弯曲疲劳寿命系数 : 弯曲疲劳应力 F 1 = 0 F 2 = 8 计算大小齿轮的 013 1 11 Y 222 Y 大齿轮的数值大 2）设计计算 计算模数 n 6660 0*3 按 1357整为标准模数 ,取 mm z1= 那么 104 3 几何尺寸计算 （ 1）计算中心距 a= 21 = 14*)10421( =将中心距圆整为 129（ 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 =)10421(a r c c o ( 21 因 值改变不多 ,故参数,k, （ 3）计算大 度圆直径 课程设计 - 7 - s 229co s 294co （ 4）计算齿轮宽度 B= 4 圆整的 452 B 501 B B 低速齿轮的计算 1 选精度等级、材料及齿数 （ 1）材料及热处理； 选择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 （ 2）精度等级选用 7 级精度； （ 3）试选小齿轮齿数 24，大齿轮齿数 85； 2 按齿面接触强度设计 2131 )(12 （ 1）确定公式内的各计算数值 1）试选 ）选取尺宽系数 d 1 3）材料的区域系数 ） 则 5）小齿轮传递的转矩为 )材料的弹性影响系数 ）小齿轮的接触疲劳强度极限 600齿轮的解除疲劳强度 极限 550）计算应力值环数 60n1 0 1（ 1 8 365 8） =108 h 108 /108 h 9）查 得： = =0）齿轮的接触疲劳需用应力 取失效概率为 1%,安全系数 S=1, 课程设计 - 8 - H 1 =600=618 H 2 =550=594 许用接触应力 M P ( 21 （ 2）设计计算 小齿轮的分度圆直径 (12 = 33 计算圆周速度 100060 11nd t 0 060 2* 计算齿宽 b b=td =算摸数 =14 t o o 计算 齿宽与高之比 h= =计算纵向重合度 =d 14t a a n =计算载荷系数 K 使用系数 据 ,7级精度 , 查课本由1920课程设计 - 9 - 动载系数 , 查课本由1940H=课本由1930 : KH=载荷系数 : K K K K=*按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 =3 =计算模数(3). 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 )(c 1) 确定公式内各计算数值 计算载荷系数 K K K K K K =* 轴向重合度 旋角影响系数 计算当量齿数 z z / 24/ 4 z z / 85/ 4 查取 齿形系数 Y Y 应力校正系数 Y Y Y 弯曲疲劳寿命系数 : 弯曲疲劳应力 课程设计 - 10 - F 1 = 0 F 2 = 计算大小齿轮的 1 11 Y 222 Y 大齿轮的数值大 2）设计计算 计算模数 n o 233 按 1357整为标准模数 , 取 mm z1= 么 11*9 1 39 3 几何尺寸计算 （ 1）计算中心距 a= 21 = 14*)3911( =（ 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 =( 21 因 值改变不多 ,故参数,k, （ 3）计算大 度圆直径 *111439（ 4）计算齿轮宽度 B= 课程设计 - 11 - 圆整的 702 B 751 B 4、轴的设计计算及校核及滚动轴承的选择和计算 1、轴 1（高速轴）的设计： 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，调制处理。根据表 150A=112，于是得 d0A 3112联轴器采用单键连接， 则轴允许的最小直径 d=1+接触轴承的选型设计： 将角接触轴承反装， F=112*=rF=* (压力角为 20) 两轴承径向分力：0.5*速级选择左选，则轴承 11被放松，轴承 12被压紧 0122aF=1程设计 - 12 - 0202 根据教材， x=y=p =x* 02y* 0 c= 3 66010 3360 C= 根据寿命要求选择 7005轴上安装轴承的轴径为 20 轴的结构设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 假设轴直径的最大部分为 28 e= 即 根据教材， x=y=p =x* 02y* 0程设计 - 14 - 由 c= 3 66010 3360 C=根据寿命要求选择 7005轴上安装轴的直径径为 25； 3，轴 3（低速轴）的设计： 选取轴的材料为 45钢，调制处理。根据表 150A=112，于是得 d0A 3112定轴与滚筒的连接采用单键，则轴的最小直径 d接触轴承的选型设计： 将角接触轴承反装， F=332*=677N =F*=rF=*轴承径向分力：0.5*68N 高速级选择左选，则轴承 11被放松，轴承 12 被压紧 0122aF=177+318=995N 0202 根据教材， x=y=p =x* 02y* 0 c= 3 66010 3360 课程设计 - 15 - C=根据寿命要求选择角接触轴承轴承内径为大于 15，结合扭转强度的要求，选择角接触球轴承 7010装内径 50轴的结构设计 2） 拟定轴上零 件的装配方案 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 1d （如上图），为了使所选的轴直径 1d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩3，查表 14虑到转矩化很小，故取 K*T=m 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准 5014用 公称转矩为 400N*m。半联轴器的孔径1d=38取 =82联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =164齿轮距箱体内壁之距离为 25 联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按5b h=10 8 82，半联轴器与轴的配合为 H7/的校核 1，轴 3（低速轴）按弯扭组合强度校核： 对齿轮的受力分析： 总的力 F=3322820N *=686 N =F*=2737N *36N *0=2572N 平面） 课程设计 - 16 - 32d+122+(122+75)=0 解得：934N 直平面） 122+(122+75)=0 解得：979N 1592N 根据 x,: 课程设计 - 17 - M= 22扭矩 图如下： 其危险截面为轴 3与联轴器的结合面，其抗弯曲截面系数 W= 32()3 2 2d b t d =d,为轴的直径 t,为轴上键槽的深度 b,为键的宽度 所以按弯扭组合强度校核： 22() 轴的计算应力 ,折合系数 M ,轴所受的弯矩 ，轴所受的扭矩 W ，抗弯截面系数 求得：程设计 - 18 - 45号钢的安全系数去 =以 20 齿轮端面与内箱壁距离 2 2 25 箱盖，箱座肋厚 1 承端盖外径 2D 2+（ 5 1轴） 87（ 2轴） 108（ 3轴 ） 轴承旁联结螺栓距离 S 2 82（ 1轴） 87（ 2轴） 108（ 3轴） 课程设计 - 26 - 6、键联接的选择和计算 （ 1） a,低速级的校核 两键均采用圆头普通平键 与齿轮联接处的键为 1 4 9 5 0b h L m m m m m m 查表得 6得许用应力 p=100 120其中间值 p=110工作长度 L =06与轮毂键槽的接触高度 k= 得 3 332 1 0 2 2 8 7 . 2 7 1 0 5 1 . 0 7 1 1 04 . 5 5 0 5 0 p a M p a M p ak l d (合格 ) b,低速级 与联轴器联接处键为 1 0 8 7 0b h L m m m m m m 查表得 6许用应力 p=100 120 键工作长度 41670 ， 键与轮毂键槽的接触高度 =5得 3 332 1 0 2 2 8 7 . 2 7 1 0 5 4 . 0 1 1 04 7 0 3 8 p a M p a M p ak l d （合格） （ 2）中间轴键校核： 两键均采用圆头普通平键 与宽齿轮联接处键为 : 8 7 4 5b h L m m m m m m 查表得 6 p=100 120其中间值 p=110 键工作长度 4 5 8 3 7l L b m m ， 键与轮毂键槽的接触高度 0 h m m 得 332 1 0 2 8 6 . 7 1 0 4 4 . 6 1 1 03 . 5 3 7 3 0 p a M p a M p ak l d (合格 ) 与细齿轮联接处键为 课程设计 - 27 - 1 0 8 3 2b h L m m m m m m 查表得 6 p=100 120 取其中间值 p=110 键工作长度 3 2 1 0 2 2l L b m m ， 键与轮毂键槽的接触高度 0 K h m m, 得 332 1 0 2 8 6 . 7 1 0 5 1 . 8 5 1 1 04 2 2 3 8 p a M p a M p ak l d 合格 (3)轴 1（高速轴）与联轴器配合的 键 键为 6 6 3 6b h L m m m m m m 查表得 6许用应力 p=100 120 键工作长度 3 6 6 3 0l L b m m ， 键与轮毂键槽的接触高度 0 . 5 0 . 5 6 3K h m m 3 312 1 0 2 2 0 . 8 1 0 2 5 . 6 1 1 03 3 0 1 8 p a M p a M p ak l d （合格） 课程设计 - 28 - 7、联轴器的选择 由于凸缘联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。 联轴器的设计计算： （ 1），高速级 由于装置用于运输机，原动机为电 动机，所以工作情况系数为 K ， 计算转矩为3 1 . 3 2 0 . 8 2 7 . 0 4c a T N m N m 查手册选用 凸缘联轴器 其主要参数如下： 材料 称转矩 40 m轴孔直径 18联轴器与轴配合的毂孔长度 L=42（ 2），对于低速轴联轴器的选择： 工况系数 K ，计算转矩3 1 . 3 2 8 7 . 3 7 3 . 1 .c a T N m N m 查手册选用 凸缘联轴器 其主要参数如下： 材料 称转矩 400 m轴孔直径 38联轴器与轴配合的毂孔长度 L=82程设计 - 29 - 8、润滑和密封的选择 对于二级圆柱齿轮减速器， 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 5( 1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ，所以采用脂润滑，箱体内选用 0号润滑，装至规定高度 . 为避免油池中 稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环。输入轴与输出轴处用毡圈密封。 9、减速器附件的选择及说明 （ 1） 窥视孔 窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜。窥视孔处应设计凸台以便于加工。 （ 2） 通气器 通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通 气器。 （ 3）油面指示器 用油标尺，其结构简单、在低速轴中常用。油标尺上有表示最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免 有溢出油标尺座 孔。 （ 4）放油孔 放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。 （ 5） 定位销 常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。 （ 6）起盖螺钉 起盖螺钉螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相同。 课程设计 - 30 - 10、设计总结 转眼三周半的课程设计临近尾声，通过这次设计实践，我对机械设计有了更全面、更深入地了解与认 识。本次课程设计填补了以往课堂上，我们只是很公式化的解题，对于实际的工程设计计算