【《粮食输送机传动系统的设计计算过程案例》3300字】

粮食输送机传动系统的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u9629粮食输送机传动系统的设计计算过程案例 170211.1电动机的选用 1202571.1.1电机类型的确定 15211.1.2选择电动机的容量 258821.2计算总传动比并分配各级传动比 3184581.2.1计算总传动比 3148651.2.2分配各级传动比 352741.4减速器齿轮的设计 4292791.4.1高速级齿轮传动的设计计算 4217271.4.2低速级齿轮传动的设计计算 9118102设计计算 98991.5轴的设计 10301001.5.1轴的材料 10183591.5.2轴径的初步估算 1070321.5.3轴的结构设计 11143741.5.4按弯扭合成进行轴的强度校核 1230462(1)对轴I(输入轴)进行校核 121.1电动机的选用1.1.1电机类型的确定很多人一碰到电动机的转型就头疼，其实电机的选型还是很有规律的，只要把握住方法，选择电动机的类型是非常方便的。首先选电动机第一考虑就是应用场合，应用场合分为几个方面去考虑：首先需要使用电机的设备，他对运动的精度要求高不高，如果要求很高，比如是精密的机床设备，那么我们必须要使用伺服电机，如果是简单的农用机械，只要输出转速就行，那么就选用异步电机即可。第二个要考虑的是电机供电，比如有的设备只能提供直流电，那么必须使用直流电机，这样交流电机就被排除了，反之也是一样的。第三个要考虑的是经济型，所谓好马配好鞍，高精密的设备选用的肯定是价格高的精密电机；经济型的设备选用的往往都是价格低廉的电机。经济性在实际应用中很多人都会考虑，因为没有人会愿意在电机的类型上花冤枉钱。正因为这种心态的作祟，很多人就一味追求电机的经济性，而对于电机的性能则能省就省，这样就会造成很多设备使用一段时间以后电机故障频发。这种功利的心理在科学严谨的电机选型上是不允许存在的。考虑完应用场合以后再来看电机的功率和输出转速是否合乎要求，很多人会把选择电机功率与选择电机的类型划上等号，甚至有的人选择电机时只看电机的功率，只要发现电机功率满足要求就选它，这种简单粗暴的选择方式缺乏科学严谨。科学的选择方法是电机额定功率在满足要求情况下，再放适当的余量，避免电机过载烧毁。电机的额定转速也是比较重要的，对于电机的选型而言，额定转速必须要满足要求，比如旋翼飞行器额定转速要达到五六千专才行。而普通机械一般只要求输出一千多转。额定转速满足要求时，还要考虑到电机耐热性、绝缘性等。我们按照上述这些选择电机的要求和步骤，同时结合本设计工作要求，选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。1.1.2选择电动机的容量工作所需的功率： （3-1）=FV/（1000）所以：=FV/（1000η）式中电动机的工作功率kw总效率为：η=...式中、、、、分别为齿轮传动、卷筒、轴承、联轴器的效率。取=0.97、=0.96、=0.98、=0.99则：η=0.972×0.96×0.984×0.992=0.817（3-2）所以：==（3-3）为了防止实际使用超过载荷，要适当放宽安全余量。查《机械零件设计手册》取电动机的额定功率为110kw。查电机标准选择型号为Y315S-4（实物如下图3-1所示）,所选电动机的额定功率P=110kw，满载转速n=1480r/min。图3-1Y315S-4电动机实物图1.2计算总传动比并分配各级传动比1.2.1计算总传动比==24.79（3-4）1.2.2分配各级传动比推荐高带级传动比。基本传动结构简图如下图3-2所示。图3-2传动简图1.4减速器齿轮的设计1.4.1高速级齿轮传动的设计计算1.选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数齿轮和轴作为传动系统中关键的零部件，他们是直接传递动力和扭矩的，可以说是传动系统中的中流砥柱。所以他们使用的材料都是有讲究的，强度刚度要满足要求自然不用说，另外还要有一定的韧性要求。一般情况下作为轴来说45号钢和它的老搭档40Gr都是非常合适的材料，之所以这些材料常用，是因为他们的性价比高，调制过后的综合力学性能非常好价格也不贵。所以对于大部分没有特殊要求的轴来说，都可以使用他们来制造，当然也有一些工作在极端恶劣条件下的轴，之所以说这些轴工作条件恶劣，不单单是因为它和其他的轴一样承受弯矩和扭矩，而且还要承受不断的交变载荷。交变载荷对于机械部件来说是一个很大的考验，很多零部件没有经受过这样的考验，时间一长磨损特别严重，有的甚至就直接断裂了。断轴在机械传动中是非常危险的，除了影响机械本身正常工作以外，有的可能会酿成大的事故，所以十分危险。对于这些特殊的轴，自然要用特殊的办法，首先要使用韧性好的材料，一般是合金钢表面渗碳，这样的轴内部是合金钢具有充足的韧性，即使是不断的交变载荷也不会出现断裂，外部渗过碳以后非常硬不容易磨损。齿轮和轴由于有太多的相似之处，所以轴用的材料齿轮也可以用，轴用的热处理齿轮也需要，轴能用的办法齿轮照样可以用。也就是说常规的齿轮用45钢或40Gr，要求高的齿轮用合金钢加热处理。本设计当高速轴需要承受一定的振动和冲击，所以齿轮采用40Cr调制，齿面硬度为4855HRC。高速轴传动，我们选用的是携程传动，齿数为=18，大齿轮的齿数为==取。初选螺旋角2按齿面接触强度设计（3-5）（1）确定式中的各计算数值1).试选=1.62).小齿轮传递的转矩即=511.05Nmm3).由《机械设计手册》图10-30,选取区域系数=2.4234)查《机械设计手册》得=0.78=0.89则=+=0.78+0.89=1.675).齿宽系数，取值=0.8。6）查《机械设计手册》，查得材料的弹性影响系数=188.9。7）计算应力循环次数。=60×（3-5）=60×1480×1×(8×300×5)=1.06×===1.93×（3-6）8)计算接触疲劳选用应力。查《机械设计手册》，得=0.96；=0.98由式(10-12)，=得：==0.96×1100/1=1056MPa（3-7）==0.98×1100/1=1078MPa（3-8）故取==1067MPa（2）设计计算1)计算小齿轮的分度圆直径，=mm=64.45mm（3-9）2)计算圆周速度==4.99m/s（3-8）3)计算齿宽b及模数b==0.864.45=51.56mm（3-9）===1.47mm（3-10）h==2.25=2.251.47=7.8mm（3-11）b/h=51.56/7.8=6.614)计算纵向重合度=0.318=0.3180.818tan=1.1425)计算载荷系数k《机械设计手册》，得到载荷系数K==11.141.21.29=1.776)按实际分度圆直径得=64.45=66.65mm7)计算模数===1.59mm（3-12）1.按齿根弯曲强度设计（3-13）(1)确定式中计算参数1)计算载荷系数由上面的可知=1=1.14;由《机械设计手册》10-3查得=1.2，=1.22K==11.141.21.24=1.696（3-14）2)根据纵向重合度=1.142,螺旋角影响系数=0.853）计算当量齿数==19.7（3-15）==108.37（3-16）4)查齿表系数，得=2.80=2.185)查取应力校正系数，得=1.55=1.796)由《机械设计手册》10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限=620MPa7)由《机械设计手册》10-18，取弯曲疲劳寿命系数=0.88=0.918)计算弯曲疲劳许用应力（取弯曲疲劳安全系数S=1.4）得===389.7MPa（3-17）===403MPa（3-18）9)计算大小齿轮的并加以比较==0.0114（3-19）==0.00968（3-18）(2)设计计算=1.30mm（3-19）=18.49取=18，则=u=5.4918=98.82取=994.几何尺寸计算（1）计算中心距a==（3-20）将中心矩圆整为210mm(2)按圆速后的中心矩修正螺旋角=（3-21）==因值改变不多，故、、参数等不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径===64.6mm（3-22）=355.38mm（3-23）（4）计算齿轮宽度b==0.8=51.68mm圆整后取=52mm=57mm1.4.2低速级齿轮传动的设计计算低速级齿轮材料仍然为40，并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC。小齿轮的齿数=21，大齿轮的齿数为=214.51=94.71取=95。2设计计算（1）计算大、小齿轮的分度圆直径===91.2mm==414.2mm（低速轴大齿轮结构如下图3-2所示）（2）计算中心距a==252.7（3-24）（3）计算齿轮宽度b==0.8=70.08mm圆整后取=70mm=75mm图3-2低速轴大齿轮1.5轴的设计下面我们对低速级和高速级的齿轮进行的计算，下面我们对减速器的三根轴也就是高速轴、中间轴和低速轴进行计算。1.5.1轴的材料轴的选材与小齿轮相同为40，调质处理。1.5.2轴径的初步估算（3-25）由《机械设计手册》15-3得，=11297取=110轴=1\*ROMANI：==41.45mm轴=2\*ROMANII:==71.9mm轴=3\*ROMANIII:==116.81mm避免键槽对轴的削弱，还要增加5%~7%。所以有：41.45(1+7％)=44.3571.9(1+5％)=75.50116.8(1+5％)=122.64将上面三轴的计算结果取整，初步估定三轴的最小直径如下：=48mm=80mm=125mm1.5.3轴的结构设计除了结构要考虑多方面，首先要满足减速器乃至粮食输送机的工作要求，其二要便于加工，方便制造。下面分别是减速器低、中、高速三轴的结构，如图3-3所示。A高速轴结构简图B中间轴结构简图C低速轴结构简图图3-3低速轴、中间轴和高速轴的轴结构简图1.5.4按弯扭合成进行轴的强度校核(1)对轴=1\*ROMANI(输入轴)进行校核1.计算作用在轴上的力轴=1\*ROMANI上高速级齿轮为斜齿轮，==15.8KN（3-26）==5.9KN（3-27）tan=15.8tan=1.59KN（3-28）2.求支点反力根据静力学平衡条件得：A支点反力：=10.42KN=1.89KNC支点反力：=5.38KN=2.01KN1.作弯矩图如图，c水平面弯矩图：B截面处的弯矩最大。=739.82Nme垂直面弯矩图：B截面处的弯矩最大。=276.2Nm=161.33Nm轴向力所产生的转矩为：Ma===116Nmf合成弯矩图：（3-29）==789.70Nm==757.63Nm4.作扭矩图T=511.0