传动装置的运动及动力参数的选择和计算

1、传动装置的运动及动力参数的 选择和计算辽宁工业大学机械设计课程设计说明书目录一、设计任务 01二、电动机的选择计算 01三、传动装置的运动及动力参数的选择和计算 02四、传动零件的设计计算 04五、高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 05六、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 10七、轴的设计计算 16八、滚动轴承的选择和寿命验算 21九、键联接的选择和验算 22十、 联轴器的选择计算 23 十一、减速器的润滑方式及密封方式的选择，润滑油牌号的选择及装油量的计算 24 十二、设计体会 25 十三、参考文献 26辽宁工业大学机械设计课程设计说明书二、电动机的选择计算根据工作要求及条件，选择三相异步电动机 ，

2、封闭式结构，电压 380V，Y系列。1. 选择电动机功率滚筒所需的有效功率：Pw=FV=68000.65=4.42KW传动装置的总效率：24总 链? 齿? 承? 联 ? 卷筒查机械设计指导书表17-9 得式中 :滚筒效率：滚筒 = 0.96联轴器效率：联 = 0.99传动效率：链 = 0.92深沟球轴承：承 =0.99承斜齿轮啮合效率：斜 = 0.97传动总效率 :总 0.92 0.972 0.994 0.99 0.96 0.79总所需电动机功率 :P总= PI/ 总 =4.42/0.79=5.59KW2. 选取电动机的转速滚筒转速60 nI = D=60 0.9 =61.42r/min0.2

3、8查机械设计指导书表 27-1, 可选 Y 系列三相异步电动机 Y132M-4,额定功率 P0 =7.5KW，同步转速 1500 r/min;或选 Y系列三相异步电动机 Y160M-6,额定功率额定功率 P0=7.5KW,辽宁工业大学机械设计课程设计说明书同步转速 1000 r/min. 均满足 P0 Pr表 2-1 电动机数据及传动比方案号电机型号额定功率同步转速满载转速总传动比1Y160M67.51000970252Y132M47.51500144037.7比较两种方案可见，方案 1 选用的电动机虽然质量和价格较低，但传动比过低 为使传动装置紧凑，决定选用方案 2。表 2-2 电动机型号为

4、 Y132M-4. 查表得其主要性能如下电动机额定功率 P0/ KW7.5电动机轴伸长度 E/mm80电动机满载转速n 0/(r/min)1440电动机中心高 H/mm132电动机轴伸直径D/mm38堵转转矩 / 额定转矩 T/N.m2 2三、传动装置的运动及动力参数的选择和计算1、分配传动比总传动比 :i总 =n0/ n1 =1440/38.8=37.11 传动比为 2 4，取i链 2.5则减速的传动比： i减 i /i带 =23.45/2.5=9.38辽宁工业大学机械设计课程设计说明书对减速器传动比进行分配时，即要照顾两级传动浸油深度相近，又要注意 大齿轮不能碰着低速轴，试取：i1 1.3

5、5i减 = 1.35 9.38 = 3.56低速轴的传动比： i2=i减 /i1= 9.38/3.56=2.642、各轴功率、转速和转矩的计算0 轴：即电机轴P 0= P电=5.81KWn 0=1440r/minT 0=9550P0/n0=95505.81/1440=38.53 N m 轴：即减速器高速轴P 1= P0 联 5.81 0.99=5.75KWn 1= n 0 =1440r/minT 1=9550P1/n1=95505.75/1440=38.15 N m 轴：即减速器中间轴P 2= P1 齿? 承=5.750.990.97=5.52kwn 2=n1/ i12 = n 1/ i1 =

6、1440/3.56=404.49r/minT 2=9550P2/n2=95505.52/404.4=130.37 N m 轴：即减速器的低速轴P 3= P2 齿? 承=5.520.970.99=5.30kwn 3= n 2/i 23=404.49/2.64=153.22r/minT 3=9550P3/n3=95505.30/153.22=330.34N m 轴：即传动滚筒轴P 4= P3 承? 链=5.30 0.99 0.92=4.83 kwn 4= n 3 /i =153.22/2.5=61.288r/minT 4=9550P4/n4=95504.83/61.288=752.62 N m将上

7、述计算结果汇于下页表：表 3-1 各 轴 运 动 及 动 力 参 数轴序号功P/ KW率转 速 n/(r/min)转矩 T/N.m传动形式传动比 i效率0轴5.81144038.53连轴器1.0099轴5.75144038.15齿轮传动3.5096轴5.52404.4130.3697齿轮传动2.6096轴5.30153.2330.3424轴4.8361.288752.62链 传动2.5091辽宁工业大学机械设计课程设计说明书四、传动零件的设计计算1、链传动的设计计算1 ）确定设计功率 P0分别查机械设计教材表 4-14, 图 4-39 ，表 4-15 得KA =1，Kz =0.8，Kp=1，P

8、 5.3 0.99 5.247KW4.2KWP0=KAKZP =1 0.8 5.247 K P 12 ）选取链的型号根据 P0和 n3查机械设计教材图 4-37 ，选链号为 16A。 所以 P=25.40mm3 ）确定中心距 a初步选定中心距 a0 =30P=762mm2链节数 LP=2a0 z1 z2 p z2 z1 =100.976mmp 2 a0 2辽宁工业大学机械设计课程设计说明书4）中心距 a=4p Lpz1 z2222V=Fpz1n360 1000 1000p t=v23 153.22 25.460 10001.49m/s 15m/sF=KQFt=1000vKQPv1000 1.2

9、 5.2471.494225.8NLp z1 z2 8 z2 z1 =749.6mm p 2 25）链轮直径d1=sinP180z25.4180sin23186.54mmd2P 25.4461.1mm180180sin sin z57五、高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算：原始数据：高速轴的输入功率 ： 5.75kW小齿轮转速： 1440 r/min传动比：3.56单向传动，工作载荷有轻微冲击， 每天工作 8 小时，每年工作 300 天，预期工作 4.5 年。1. 选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用 45 钢，调质处理，由表 5 1 查得 小齿轮 45 调质，硬度 217255

10、HB，取硬度为 235255HB； 大齿轮材料选用 45 钢，正火处理，硬度 162217HB，取 190217HB。 齿轮精度等级为 8 级计算应力循环次数 N （ 由教材式 5 33）N1 60n1 jLh 60 1440 1 （4.5 300 8 2） 1.866 109N2 N1 i12 1.866 109 3.56 5.24 108查教材图 5-17 得 ZN1=1.0, ZN2 =1.08辽宁工业大学机械设计课程设计说明书取 Zw=1.0， SH lim 1 =1.0 ， Z LVR =1.0 ， Z X =1.0由教材图 5-16(b) 得 :H lim 1 =580Mpa， H

11、 lim 2 =545MPa由教材式 (5-28) 计算许用接触应力H 1= H lim 1 ZN1ZXZWZLVR= 580 1.0 1.0 1.0 1.0 =580MpaSH min1.0HH lim 2SH minZN2ZXZWZLVR=545 1.08 1.0 1.0 1.01.0=588.6Mpa2. 按接触疲劳强度计算中心距取 Z x 1.0a (u 1)3 2KTa1u(ZHZ ZEZ / H)由教材表 55 查得： ZE =189.8 MPa取 R =0.35 T 1=9550 p1 =38.13 N mm n1初取： Kt Z2 1.2 , 暂取： 12估取： t n 20

12、b 12由教材式 5 41 计算 Z HZ cos 0.99ZH2cos b /cos t sin t2 cos12cos20 sin20=2.47at (u)1)3 2KT1u (ZHZ ZEZ /2 au= 3.56 1 3 1.2 38130 2.47 189.8 0.99 22 0.35 3.56 580=103.7mm辽宁工业大学机械设计课程设计说明书圆整取： a=125mm一般取：mn (0.010.02)a (0.01 0.02) 125 1.25 2.5mm取标准模数：mn 1.25mm总齿数：z =2acos =196.325 mn整取 ：z =196小齿轮齿数 ：z1=z

13、/(u+1)=42.985整取： z1 =43大齿轮齿数： z 2= z - z 1 =153取： z1=43 z 2=153实际传动比：z2 153i 2 3.558 z1 43传动比误差：i i理 i实 100% 0.11% 5% i理故在范围内。修正螺旋角 ：cosmn(z1 z2)/ 2a 1.25 (43 153) /(2 125) 0.9811.478与 12 相近，故 Z 、 ZH 可不修正d1 mnz1 /cos54.847mmd2 mnz2 /cos 195.153mm3. 验证圆周速度v n1d1 60 1000 1.95m / s 6m/ s故满足要求4. 计算齿轮的几何

14、参数由 5-3 按电动机驱动，轻度冲击 K A 1.25vz/100 1.95 43/100 1.78m / s 按 8级精度查图 5-4(b) 得： KV 1.09辽宁工业大学机械设计课程设计说明书齿宽： b a a 0.35 125 43.75mm5-7a取整： b2=45mm b1=50mm 按b/d 45/ 54.847 0.82， 考虑到轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称位置查机械设计教材图 得： K 1.0625 按 8 级精度查机械设计教材表 5-4 得： K 1.2K K AKV K K 1.737齿顶圆直径：da1 d12ha*m 54.847 2 1.25 57.347mm

15、da2 d 2 2ham195 .153 2 1.25 197 .653 mm端面压力角： t arctan( tan n ) arctan( tan20 o ) 20.375 cos cos11.478齿轮基圆直径：db1 d1 cos t 54.847 cos 20.375 51.415mmdb2 d2cos t 195.153 cos 20.375 182 .943 mm齿顶圆压力角：db151.415at1 arccos b1 arccos 26.291da157.347at2arccosdb2a2182.943 arccos197.65322.2451z1 tan at1 tan t

16、2z2 tan at2 tan t1.76bsin2.28mn基圆螺旋角：b acr tan(tan cos t ) 10.777由教材式 5-41 得：ZH=2cos b cos t sin2.45辽宁工业大学机械设计课程设计说明书由教材式 5-42 得： Z cos 0.99由教材式 5-43 得： Z 1 0.75ZHZEZ Z 2KT1 bd (u 1) 301.86MPa H 1 580MPa5. 验算齿根弯曲强度 由式 5-44 得Y F = 2KT2 Y Y YF =YFa Ysa Ybd2mnzv1 = z1/ cos3 =43/ cos3 11.478 =43.259 zv2

17、 = z 2 / cos3 =153/ cos311.478 =154.034查图 5-14 得： YFa1 =2.43, YFa2 =2.19查图 5-15 得： Ysa1=1.69, Ysa2 =1.83由式 5-47 计算 Y ：Y =1- =1-2.28 11.478 =0.78 120 120由式 5-48 计算Y ：Y =0.25+0.75cos2=0.25+0.75cos2 10.7771.76=0.661由式 5-31 计算弯曲疲劳许用应力查图 5-18b 得： F lim1 220MPa, F lim2 210MPa取：Y x=1.0取：Yst 2.0,SF min 1.4查

18、图 5-19 得： YN1 YN2 1.0F1YN1YXF lim 1F2F min=220 2 11.4F lim 2YST Y YYN 2YXSF min=210 2 11.411 =314.29Mpa11 =300Mpa辽宁工业大学机械设计课程设计说明书= 2KT1 Y Y Y YF1= YFa1 Ysa1 Y Y bd1mn2.43 1.690.661 0.78= 2 1.798 3813045 54.847 1.25=94.102MPa F 1 =314.29Mpa 安全F2YFa 2Ysa 2F1 YFa1Ysa12.19 1.83 =94.102=91.834MPa F 3 =3

19、00MPa 安全2.43 1.69 F 36 齿轮主要几何参数Z1=43 Z2=153 =11.478 mn=1.25mm d1=54.847mm d2=195.153mmda1= d1 2ha*mn =54.847+211.25=57.347mm d f 1 =d1 -2.5 mn =54.847-2.5 1.25=51.722mmda2 =d 22ha*mn =195.153+2 11.25=197.653mmdf2=d2-2.5 mn =195.153-2.5 1.25=192.028mm a =125mm b1=50mm b 2=45mm齿轮的结构设计：小齿轮：由于小齿轮齿顶到键顶距离

20、 x5，因此齿轮和轴可制成一体的齿轮 轴。对于大齿轮， da2 500m 因此，做成腹板结构。六、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算由前面计算得知：二轴传递的功率 P2=5.52kw，转速 n1=404.49r/min ， 转矩 T1=130.37N.m，齿数比 u=2.64 ， 单向传动，工作载荷有轻微冲击，每天工作 8 小时，每年工作 300 天，预期工作 4.5 年。1. 选择齿轮材料，确定精度及许用应力小齿轮为 45 钢，调质处理，硬度为 217 255HB大齿轮为 45 钢，正火处理，硬度为 190 217HB10辽宁工业大学机械设计课程设计说明书齿轮精度为 8 级 计算应力循环次数 N

21、( 由教材式 5 33)8N1=60n1 jL h =60 404.49 1(83004.5)=5.24 108 85.24 10 8N2 =N1 / i2=1.99 1082 1 2 2.64查图 5 17得： zn1 1.07, zn2 1.12取： zw =1.0, SH min =1.0, zLVR =1.0, zx =1.0查图 5 16得： H min 1 =580MPa, H min 2 =545MPa由式 5 28H lim 1H 1zN1zX zWzLVRSH min580 1.07 1.0 1.0 1.0=620.6MPa1.0545H2 Hlim2 zN2zXzWzLVR

22、 =1.12 1.0 1.0 1.0=610.4MPaSH min1.02. 按接触疲劳强度确定中心距mmKT2 ZH ZEZ Z a(u+1) 3 2KTau2 ZHZEZZT2=9550 p2 =130370Nmm n2初选 KtZ t 2 =1.2 ，暂取12 ,a 0.35由式 5 42 zcos 0.99由表 55 得 Z E =189.8 MPa由式 541 计算 Z H估取n 2012t =arctan(tann /cos )= arctan(tan200/cos12 0)=20.410311辽宁工业大学机械设计课程设计说明书b= arctan(tancos t )= arcta

23、n(tan12 cos20.4103 0)=11.2955 0则ZH = 2cos b2 cos11.2955cos t sin t=2.45 cos20.4103 sin 20 .4103(u+1) 3 2KT2 ZH ZEZ Zau1.1 165363.73= 2.884 1 32 0.4 2.88422.45 189.8 0.99610.4=132.48mm圆整取：=145mm般取：mn =(0.010.02)t= (0.01 0.02) 140=1.352.7取标准值：mn =2mmz 2acos 2 145 cos12 两齿轮齿数和 ： z = = =141.83 mn 2取： z

24、=142z 142Z1=z /(u+1)= 142 =39.012.64 1取： Z1 =39Z2 = z -z1=142-39=103实际传动比： i实 z2 = 103 =2.641实z1 39传动比误差： i i i 100% 0 .039% 5% i理故在范围内。修正螺旋角 ：12辽宁工业大学机械设计课程设计说明书 =arccos mn z1 z2 = arccos2a2 39 1032 145=11.680与初选 接近， ZH ，Z 可不修正mn z12 391= =cos cos11.68=79.649mmd2 =mn z2cos2 103cos11.68=210.355mm圆周速

25、度： V= d1n13 = 79.649 404.49 =1.69m/s60 10360 1000取齿轮精度为 8 级3 验算齿面接触疲劳强度2KT u 1H=ZHZE Z Z2 u 1 Hbd1 u有表 5-3 查得： K A =1.25Vz1/100=1.69 39/100=0.659按 8 级精度查图 5-4 得动载系数 Kv =1.068齿宽 b= aa =0.35 145=50.75mm取： b 2 55 mm b1 60 mmb / d2 =55/79.649=0.691查图 5-7 齿轮相对于轴承非对称布置，两轮均为软齿面，得： K =1.04 ，查表 5-4得：K =1.2载荷

26、系数 K =KAKv K K =1.25 1.068 1.04 1.2=1.6661由 5-42 z cos cos11.68 =0.989计算重合度 a ， 以计算 z ：da1=d1+2ham=79.649+21.0 2=83.649mm13辽宁工业大学机械设计课程设计说明书da2 =d2+2ha m =210.355+2 1.0 2=214.355mmt =arctan(tan n /cos ) = arctan(tan20 0/cos11.68 0)=20.388 0db1 =d1 cos t =79.649 cos20.388 0=74.659mmdb2=d2 cost =210.3

27、55cos20.388 0=197.177mmat1 =arccosdd1 = arccosda174.659 =26.753 083.649at2 =arccosdd 2 = arccosda2197.177 =23.094 0214.35521=39 2z1 (tan at1 -tant )+ z2 (tan at 2 -tan t )tan 26.753 tan 20.388 +103 tan 23.094 tan 20.388 =1.71bsin60 sin11.68 =1.61111.710.765cos0.989b= arctan(tancos t )= arctan(tan11.

28、68 cos20.388 0)=10.967 0ZH = co2scaossinbacosat sinat2 cos10.967=2.45cos20.388 sin 20.388由式 5-38 计算齿面接触应力 HH=ZHZEZ Zbd222KT2 u 1=2.45 189.80.7650.9892 1.6661 130370 2.641 1260 79.64922.64114辽宁工业大学机械设计课程设计说明书=525MPa H =610.4Mpa4 校核齿根弯曲疲劳强度 由式 5-44 得；= 2KT1F=bd1mnYFa Ysa Y Y Fzv1 = z1/ cos3 =39/ cos3

29、11.68 =41.5267 zv2 = z2 / cos3 =103/ cos3 11.68 =109.673查图 5-14 得： YFa1 =2.44, YFa2 =2.23查图 5-15 得： Ysa1=1.67, Ysa2=1.81由式 5-47 计算 Y11.68Y =1- =1-1.61 11.68 =0.84120 120由式 5-48 计算 YY =0.25+0.75cos2=0.25+20.75 cos2 10.9671.71=0.65由式 5-31 计算弯曲疲劳许用应力查图 5-18b 得： Flim 1 220MPa, Flim2 210MPa查图 5-19 得： YN1

30、 YN2 1.0取： Y x=1.0取： Yst 2.0,SFmin 1.4F1F lim 1YST Y YYN1YXSF min220 2 1 11.4=314.29MpaF2F lim 2YST Y YYN 2YXSF min=210 2 11.411 =300Mpa= 2KT1 Y Y Y YF1 = YFa1 Ysa1 Y Y bd1mn15辽宁工业大学机械设计课程设计说明书= 2 1.6661 13037055 79.649 22.44 1.67 0.65 0.84=110.315MPa F 1 =314.29Mpa 安全F2F1YFa 2Ysa 2YFa 1Ysa1=110.315

31、2.23 1.81 =109.273MPaS,满足要求八、滚动轴承的选择和寿命验算由于转速高、有较小轴向力，故选用深沟球轴承 由机械设计课程设计查得 6208 轴承：Cr （动） =22.8KN Cro（静） =15.8KN由前面计算得知：RaH 420NRbH 970 .7 NRbV326NRaV 190.56N 合成支反力：R1= Ra2H Ra2V = 4202 190.562 461NR2 = Rb2H Rb2V = 970.72 3262 1024N22辽宁工业大学机械设计课程设计说明书A1= F a=228.475N, A2 =0A1/ Cro (静) =228.475/15.8=

32、0.015 查表得 e=0.21A1/ R =228.475/461=0.496 eX1 =0.56 ， Y1 =2.10A 2 =0 A 2 / R2 =0 e X 2 =1， Y 2 =0 轴承承受轻度载荷冲击 , 所以取 f d =1.2P1= f d ( X 1 R1 +A1 Y1) =1.2 (0.56 461+2.1 228.475)=885.549NP2= f d ( X 2 R2+A2 Y2 )=1.2 1024=1228.8N P14.5 年 ，寿命足够 在预期范围内，不用更换轴承即可达到要求。九、键联接的选择和验算 联轴器装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。联轴器

33、与轴的配合直径为 32mm，轴孔长为 82mm传, 递转矩 T=38150N mm 。1. 选择键联接的类型和尺寸。由于精度为 8 级，故选择最常用的圆头( A型)平键，因为它具有结构 简单，对中性好，装拆方便等优点。键的材料： 45 钢。 键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d 由标准中选定，键的长度由轴孔长 度确定，查表得：23辽宁工业大学机械设计课程设计说明书高速轴与联轴器连接的键：轴径 =32mm，由表 24-30 查得键剖面宽 b=10mm高 h=8mm。 选键长 L=70mm中间轴上大齿轮联接的键： 轴径为 42mm，键 14 36 中间轴上与小齿轮联接的键 轴径为 42mm键, 14 45 低速轴上与大齿轮联接的键：轴径为 52mm，选键 16 45 低速轴上与链轮联接的键 轴径为 40mm，选键 12 562. 键联接的强度计算 普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于 联轴器材料是钢，许用挤压应力由表 2-10 查得：=100MPa。键的工作长度：由式 2-35 得：十、联轴器的选择计算l =L- b =70-10=60mm.4T1dhl4 3815032 8 609.9MPap 100MPa 安全。在减速器高速轴与电