传动装置的运动及动力参数的选择和计算

.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 ，封闭式构造，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：查机械设计指导书表17-9得式中: 滚筒效率： = 0.96 联轴器效率： = 0.99 传动效率： = 0.92 深沟球轴承： =0.99 斜齿轮啮合效率： = 0.97传动总效率: 所需电动机功率 := =4.42/0.79=5.59KW 2.选取电动机的转速滚筒转速=61.42r/min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=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=7.5KW,同步转速1000 r/min.均满足 。 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比拟两种方案可见，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Y132M-4.查表得其主要性能如下电动机额定功率 P0/ KW 7.5电动机轴伸长度E/mm 80电动机满载转速 n0/(r/min) 1440电动机中心高H/mm 132电动机轴伸直径 D/mm 38堵转转矩/额定转矩T/N.m 22三、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: =/ =1440/38.8=37.11 传动比为24，取 则减速的传动比：=23.45/2.5=9.38 对减速器传动比进展分配时，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：= 3.56 低速轴的传动比：= 9.38/3.56=2.64 2、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴 P0=5.81KW n0=1440r/min T0=9550P0/n0=95505.81/1440=38.53轴：即减速器高速轴 P1= 5.810.99=5.75KW n1= n0 =1440r/min T1=9550P1/n1=95505.75/1440=38.15轴：即减速器中间轴 P2= P1=5.750.990.97=5.52kw n2=n1/= n1/=1440/3.56=404.49r/min T2=9550P2/n2=95505.52/404.4=130.37轴：即减速器的低速轴 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 轴：即传动滚筒轴 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 将上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 率P/ KW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3.56096轴5.52404.49130.37齿轮传动2.64096轴5.30153.22330.34 链传动2.5091轴4.83 61.288752.62四、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=1，K=0.8，K=1， P0= 2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=25.40mm 3确定中心距a初步选定中心距a=30P=762mm链节数L=100.976mm4） 中心距a=749.6mm V= F= Q=KF=5） 链轮直径=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51查得 小齿轮45调质，硬度217255HB，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533)查教材图5-17得=1.0, =1.08取Zw=1.0，=1.0，=1.0，=1.0由教材图5-16(b)得:=580Mpa，=545MPa由教材式(5-28)计算许用接触应力=ZN1Z*ZWZLVR=580Mpa =ZN2Z*ZWZLVR=588.6Mpa 2. 按接触疲劳强度计算中心距取1.0由教材表55查得：=189.8取=0.35 T1=38.13m 初取： , 暂取：估取：由教材式541 计算 =2.47=103.7mm 圆整取： a=125mm 一般取： mm取标准模数： 总齿数： =196.325整取 ： =196小齿轮齿数 ：z1=/(u+1)=42.985整取： z1 =43 大齿轮齿数： z2= - z1 =153取： z1=43 z2=153 实际传动比： 传动比误差： 5%故在围。修正螺旋角 ：与相近，故、可不修正3.验证圆周速度 故满足要求4.计算齿轮的几何参数由5-3 按电动机驱动，轻度冲击 按8级精度查图5-4(b)得：齿宽：取整：b2=45mm b1=50mm按，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5-7a 得：按8级精度查机械设计教材表5-4得：齿顶圆直径：端面压力角：齿轮基圆直径：齿顶圆压力角：基圆螺旋角：由教材式5-41得：ZH=由教材式5-42得： 由教材式5-43得： 5.验算齿根弯曲强度由式5-44得=/=43/ =43.259 =/=153/=154.034 查图5-14得：=2.43,=2.19查图5-15得：=1.69,=1.83由式5-47计算：=1-=1-2.28=0.78 由式5-48计算：=0.25+=0.25+=0.661 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力查图5-18b得：220MPa,210MPa查图5-19得：1.0取： Y*=1.0取： =314.29Mpa =300Mpa =94.102MPa=314.29Mpa 平安 =91.834MPa=300MPa 平安 6齿轮主要几何参数 Z1=43 Z2=153 =11.478mn=1.25mm d1=54.847mm d2=195.153mm = =54.847+211.25=57.347mm =195.153+211.25=197.653mm =-2.51.25=51.722mm =-2.51.25=192.028mm =125mm b1=50mm b2=45mm 齿轮的构造设计：小齿轮：由于小齿轮齿顶到键顶距离*5，因此齿轮和轴可制成一体的齿轮轴。对于大齿轮，500m 因此，做成腹板构造。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217255HB 大齿轮为45钢，正火处理，硬度为190217HB 齿轮精度为8级计算应力循环次数N (由教材式533)=60=60404.491(83004.5)=5.24108 =/=查图517得：1.07, 1.12取：=1.0,=1.0,=1.0,=1.0查图516得：=580MPa, =545MPa由式528=1.01.0=620.6MPa =1.01.0=610.4MPa 2.按接触疲劳强度确定中心距(u+1)mmT2=130370Nmm 初选=1.2，暂取,0.35由式542 0.99由表55 得=189.8由式541 计算估取 =arctan(tan/cos)= arctan(tan200/cos120)=20.41030= arctan(tancos)= arctan(tan12cos20.41030)=11.29550则=2.45(u+1)=132.48mm圆整取： =145mm 一般取： =(0.010.02)= (0.010.02)140=1.352.7取标准值： =2mm 两齿轮齿数和 ： =141.83 取：=142 =/(u+1)= =39.01取：=39= -z1=142-39=103 实际传动比： =2.641 传动比误差： 5%故在围。修正螺旋角 ：=arccos= arccos=11.680 与初选 接近，可不修正=79.649mm =210.355mm 圆周速度： V=1.69m/s 取齿轮精度为8级 3验算齿面接触疲劳强度 =有表5-3查得：=1.25/100=1.6939/100=0.659按8级精度查图5-4得动载系数=1.068齿宽 b=0.35145=50.75mm取： mm mm =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：=1.04，查表5-4得： =1.2载荷系数=1.251.0681.041.2=1.6661 由5-42 =0.989 计算重合度，以计算：=+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-tan) =39 +103=1.71 = =1.61 由式5-43计算= arctan(tancos)= arctan(tan11.68cos20.3880)=10.9670= =2.45 由式5-38计算齿面接触应力=2.45189.80.7650.989=525MPa=610.4Mpa 4校核齿根弯曲疲劳强度由式5-44得；=/=39/ =41.5267 =/=103/=109.673查图5-14得：=2.44,=2.23查图5-15得：=1.67,=1.81由式5-47计算=1-=1-1.61=0.84 由式5-48计算=0.25+=0.25+=0.65 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力查图5-18b得：220MPa,210MPa查图5-19得： 1.0取： Y*=1.0取： =314.29Mpa =300Mpa =110.315MPa=314.29Mpa 平安 =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，应选用深沟球轴承由机械设计课程设计查得6208轴承：=22.8KN =15.8KN由前面计算得知： 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轴承承受轻度载荷冲击,所以取=1.2= (+)=1.2(0.56461+2.1228.475)=885.549N = (+)=1.21024=1228.8N 按计算轴承的寿命=年 预期寿命: 10.27年4.5年 ，寿命足够在预期围，不用更换轴承即可到达要求。九、键联接的选择和验算联轴器装在高速轴轴端，需用键进展周向定位和传递转矩。联轴器与轴的配合直径为32mm，轴孔长为82mm,传递转矩T=38150 。1. 选择键联接的类型和尺寸。由于精度为8级，应选择最常用的圆头A型平键，因为它具有构造简单，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： 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 1436中间轴上与小齿轮联接的键轴径为42mm,键1445低速轴上与大齿轮联接的键：轴径为52mm，选键1645 低速轴上与链轮联接的键轴径为40mm，选键1256 2.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：=-=70-10=60mm.由式2-35得：=平安。 十、联轴器的选择计算在减速器高速轴与电动机之间需采用联轴器联接。因工作载荷不大，且有轻微冲击，因此联轴器应具有缓冲减振能力，应选用弹性套柱销联轴器。减速器中高速轴转距：38.15Nm，根据：电动机轴直径d=38mm，选择联轴器：TL6型号 GB43232002由指导书表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滚动轴承的润滑确定轴承的润滑方式与密封方式减速器中高速级齿轮圆周速度:由于所以深沟球轴承采用滑 4滚动轴承的密封高速轴密封处的圆周速度所以采用毡圈密封。 5验算齿轮是否与轴发生干预现象：1、2轴之间距离：125mm，2轴上小齿轮齿顶圆半径41.8245mm。碰不到1轴。 2、3轴间距离：145mm，2轴上大齿轮的齿顶圆半径：107.1675mm。2轴大齿轮与3轴之间的距离：46mm。即使3轴直径为70mm,也碰不到3轴。因此，齿轮传动设计合理。十二、设计体会： 时间过得真快，转眼间，课程设计已经完毕了，在过去的这段时间里，真的感觉经历了很多，领悟了很多，也学到了很多，课设是辛苦的，但却又是愉快而有意义的。 在这段时间的课程设计过程中，我学到了很多东西，还明白了很多道理， 在此期间，我对CA*A电子图板的应用，及绘图技巧有了更深入的认识和很大的提高，为以后的学习，乃至以后工作奠定了很好的根底。与此同时，我对绘图过程中应注意的问题也有了跟多的了解，对一些国家标准也更明确了。更重要的是，这次课设让我明白了很多道理，让我明白了，做任何事都要认真，要持之以恒，要有责任心，要左眼，靠自己，更要虚心的向他人请教。当然在课设的过程中我也遇到过一些问题，例如画图过程中的一些细节问题，线条的选择，剪切，标注等。不过经过教师的知道同学的帮助，这也问题都迎刃而解了！课程设计真的让我学到了很多，真的非常有意义，今后，我一定把在课设过程中学到的，领悟到的，应用到学习上，生活中，勤思好闻，认真细致的完成任务！做一个学习刻苦吗，工作认真，文明礼貌的大学生！十三、参考文献：1、机械设计：主编 志礼 冷兴聚 延刚 曾海泉；2、机械设计课程设计：主编 巩云鹏 田万禄 祖立 黄秋波；3、机械设计习题解题分析：主编 喻子建 磊 邵伟平。.