傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算

1、傳動裝置的運動及動力參數(shù)的 選擇和計算遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書目錄一、設(shè)計任務 01二、電動機的選擇計算 01三、傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算 02四、傳動零件的設(shè)計計算 04五、高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 05六、低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 10七、軸的設(shè)計計算 16八、滾動軸承的選擇和壽命驗算 21九、鍵聯(lián)接的選擇和驗算 22十、 聯(lián)軸器的選擇計算 23 十一、減速器的潤滑方式及密封方式的選擇，潤滑油牌號的選擇及裝油量的計算 24 十二、設(shè)計體會 25 十三、參考文獻 26遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書二、電動機的選擇計算根據(jù)工作要求及條件，選擇三相異步電動機 ，

2、封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V，Y系列。1. 選擇電動機功率滾筒所需的有效功率：Pw=FV=68000.65=4.42KW傳動裝置的總效率：24總 鏈? 齒? 承? 聯(lián) ? 卷筒查機械設(shè)計指導書表17-9 得式中 :滾筒效率：滾筒 = 0.96聯(lián)軸器效率：聯(lián) = 0.99傳動效率：鏈 = 0.92深溝球軸承：承 =0.99承斜齒輪嚙合效率：斜 = 0.97傳動總效率 :總 0.92 0.972 0.994 0.99 0.96 0.79總所需電動機功率 :P總= PI/ 總 =4.42/0.79=5.59KW2. 選取電動機的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速60 nI = D=60 0.9 =61.42r/min0.2

3、8查機械設(shè)計指導書表 27-1, 可選 Y 系列三相異步電動機 Y132M-4,額定功率 P0 =7.5KW，同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min;或選 Y系列三相異步電動機 Y160M-6,額定功率額定功率 P0=7.5KW,遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書同步轉(zhuǎn)速 1000 r/min. 均滿足 P0 Pr表 2-1 電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比1Y160M67.51000970252Y132M47.51500144037.7比較兩種方案可見，方案 1 選用的電動機雖然質(zhì)量和價格較低，但傳動比過低 為使傳動裝置緊湊，決定選用方案 2。表 2-2 電動機型號為

4、 Y132M-4. 查表得其主要性能如下電動機額定功率 P0/ KW7.5電動機軸伸長度 E/mm80電動機滿載轉(zhuǎn)速n 0/(r/min)1440電動機中心高 H/mm132電動機軸伸直徑D/mm38堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩 T/N.m2 2三、傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算1、分配傳動比總傳動比 :i總 =n0/ n1 =1440/38.8=37.11 傳動比為 2 4，取i鏈 2.5則減速的傳動比： i減 i /i帶 =23.45/2.5=9.38遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書對減速器傳動比進行分配時，即要照顧兩級傳動浸油深度相近，又要注意 大齒輪不能碰著低速軸，試?。篿1 1.3

5、5i減 = 1.35 9.38 = 3.56低速軸的傳動比： i2=i減 /i1= 9.38/3.56=2.642、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0 軸：即電機軸P 0= P電=5.81KWn 0=1440r/minT 0=9550P0/n0=95505.81/1440=38.53 N m 軸：即減速器高速軸P 1= P0 聯(lián) 5.81 0.99=5.75KWn 1= n 0 =1440r/minT 1=9550P1/n1=95505.75/1440=38.15 N m 軸：即減速器中間軸P 2= P1 齒? 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 軸：即減速器的低速軸P 3= P2 齒? 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 軸：即傳動滾筒軸P 4= P3 承? 鏈=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將上

7、述計算結(jié)果匯于下頁表：表 3-1 各 軸 運 動 及 動 力 參 數(shù)軸序號功P/ KW率轉(zhuǎn) 速 n/(r/min)轉(zhuǎn)矩 T/N.m傳動形式傳動比 i效率0軸5.81144038.53連軸器1.0099軸5.75144038.15齒輪傳動3.5096軸5.52404.4130.3697齒輪傳動2.6096軸5.30153.2330.3424軸4.8361.288752.62鏈 傳動2.5091遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書四、傳動零件的設(shè)計計算1、鏈傳動的設(shè)計計算1 ）確定設(shè)計功率 P0分別查機械設(shè)計教材表 4-14, 圖 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 ）選取鏈的型號根據(jù) P0和 n3查機械設(shè)計教材圖 4-37 ，選鏈號為 16A。 所以 P=25.40mm3 ）確定中心距 a初步選定中心距 a0 =30P=762mm2鏈節(jié)數(shù) LP=2a0 z1 z2 p z2 z1 =100.976mmp 2 a0 2遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書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）鏈輪直徑d1=sinP180z25.4180sin23186.54mmd2P 25.4461.1mm180180sin sin z57五、高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算：原始數(shù)據(jù)：高速軸的輸入功率 ： 5.75kW小齒輪轉(zhuǎn)速： 1440 r/min傳動比：3.56單向傳動，工作載荷有輕微沖擊， 每天工作 8 小時，每年工作 300 天，預期工作 4.5 年。1. 選擇齒輪材料精度等級齒輪減速器為一般機械，小齒輪材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 5 1 查得 小齒輪 45 調(diào)質(zhì)，硬度 217255

10、HB，取硬度為 235255HB； 大齒輪材料選用 45 鋼，正火處理，硬度 162217HB，取 190217HB。 齒輪精度等級為 8 級計算應力循環(huán)次數(shù) 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查教材圖 5-17 得 ZN1=1.0, ZN2 =1.08遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書取 Zw=1.0， SH lim 1 =1.0 ， Z LVR =1.0 ， Z X =1.0由教材圖 5-16(b) 得 :H lim 1 =580Mpa， H

11、 lim 2 =545MPa由教材式 (5-28) 計算許用接觸應力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. 按接觸疲勞強度計算中心距取 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?。?Kt Z2 1.2 , 暫取： 12估?。?t n 20

12、b 12由教材式 5 41 計算 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遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書圓整?。?a=125mm一般?。簃n (0.010.02)a (0.01 0.02) 125 1.25 2.5mm取標準模數(shù)：mn 1.25mm總齒數(shù)：z =2acos =196.325 mn整取 ：z =196小齒輪齒數(shù) ：z1=z

13、/(u+1)=42.985整取： z1 =43大齒輪齒數(shù)： z 2= z - z 1 =153?。?z1=43 z 2=153實際傳動比：z2 153i 2 3.558 z1 43傳動比誤差：i i理 i實 100% 0.11% 5% i理故在范圍內(nèi)。修正螺旋角 ：cosmn(z1 z2)/ 2a 1.25 (43 153) /(2 125) 0.9811.478與 12 相近，故 Z 、 ZH 可不修正d1 mnz1 /cos54.847mmd2 mnz2 /cos 195.153mm3. 驗證圓周速度v n1d1 60 1000 1.95m / s 6m/ s故滿足要求4. 計算齒輪的幾何

14、參數(shù)由 5-3 按電動機驅(qū)動，輕度沖擊 K A 1.25vz/100 1.95 43/100 1.78m / s 按 8級精度查圖 5-4(b) 得： KV 1.09遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書齒寬： b a a 0.35 125 43.75mm5-7a取整： b2=45mm b1=50mm 按b/d 45/ 54.847 0.82， 考慮到軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱位置查機械設(shè)計教材圖 得： K 1.0625 按 8 級精度查機械設(shè)計教材表 5-4 得： K 1.2K K AKV K K 1.737齒頂圓直徑：da1 d12ha*m 54.847 2 1.25 57.347mm

15、da2 d 2 2ham195 .153 2 1.25 197 .653 mm端面壓力角： t arctan( tan n ) arctan( tan20 o ) 20.375 cos cos11.478齒輪基圓直徑：db1 d1 cos t 54.847 cos 20.375 51.415mmdb2 d2cos t 195.153 cos 20.375 182 .943 mm齒頂圓壓力角：db151.415at1 arccos b1 arccos 26.291da157.347at2arccosdb2a2182.943 arccos197.65322.2451z1 tan at1 tan t

16、2z2 tan at2 tan t1.76bsin2.28mn基圓螺旋角：b acr tan(tan cos t ) 10.777由教材式 5-41 得：ZH=2cos b cos t sin2.45遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書由教材式 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. 驗算齒根彎曲強度 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查圖 5-14 得： YFa1 =2.43, YFa2 =2.19查圖 5-15 得： Ysa1=1.69, Ysa2 =1.83由式 5-47 計算 Y ：Y =1- =1-2.28 11.478 =0.78 120 120由式 5-48 計算Y ：Y =0.25+0.75cos2=0.25+0.75cos2 10.7771.76=0.661由式 5-31 計算彎曲疲勞許用應力查圖 5-18b 得： F lim1 220MPa, F lim2 210MPa?。篩 x=1.0取：Yst 2.0,SF min 1.4查

18、圖 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遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書= 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 齒輪主要幾何參數(shù)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齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計：小齒輪：由于小齒輪齒頂?shù)芥I頂距離

20、 x5，因此齒輪和軸可制成一體的齒輪 軸。對于大齒輪， da2 500m 因此，做成腹板結(jié)構(gòu)。六、低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算由前面計算得知：二軸傳遞的功率 P2=5.52kw，轉(zhuǎn)速 n1=404.49r/min ， 轉(zhuǎn)矩 T1=130.37N.m，齒數(shù)比 u=2.64 ， 單向傳動，工作載荷有輕微沖擊，每天工作 8 小時，每年工作 300 天，預期工作 4.5 年。1. 選擇齒輪材料，確定精度及許用應力小齒輪為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 217 255HB大齒輪為 45 鋼，正火處理，硬度為 190 217HB10遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書齒輪精度為 8 級 計算應力循環(huán)次數(shù) 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查圖 5 17得： zn1 1.07, zn2 1.12?。?zw =1.0, SH min =1.0, zLVR =1.0, zx =1.0查圖 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. 按接觸疲勞強度確定中心距mmKT2 ZH ZEZ Z a(u+1) 3 2KTau2 ZHZEZZT2=9550 p2 =130370Nmm n2初選 KtZ t 2 =1.2 ，暫取12 ,a 0.35由式 5 42 zcos 0.99由表 55 得 Z E =189.8 MPa由式 541 計算 Z H估取n 2012t =arctan(tann /cos )= arctan(tan200/cos12 0)=20.410311遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書b= arctan(tancos t )= arcta

23、n(tan12 cos20.4103 0)=11.2955 0則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圓整?。?145mm般?。簃n =(0.010.02)t= (0.01 0.02) 140=1.352.7取標準值：mn =2mmz 2acos 2 145 cos12 兩齒輪齒數(shù)和 ： z = = =141.83 mn 2?。?z

24、=142z 142Z1=z /(u+1)= 142 =39.012.64 1?。?Z1 =39Z2 = z -z1=142-39=103實際傳動比： i實 z2 = 103 =2.641實z1 39傳動比誤差： i i i 100% 0 .039% 5% i理故在范圍內(nèi)。修正螺旋角 ：12遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 =arccos mn z1 z2 = arccos2a2 39 1032 145=11.680與初選 接近， ZH ，Z 可不修正mn z12 391= =cos cos11.68=79.649mmd2 =mn z2cos2 103cos11.68=210.355mm圓周速

25、度： V= d1n13 = 79.649 404.49 =1.69m/s60 10360 1000取齒輪精度為 8 級3 驗算齒面接觸疲勞強度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 級精度查圖 5-4 得動載系數(shù) Kv =1.068齒寬 b= aa =0.35 145=50.75mm?。?b 2 55 mm b1 60 mmb / d2 =55/79.649=0.691查圖 5-7 齒輪相對于軸承非對稱布置，兩輪均為軟齒面，得： K =1.04 ，查表 5-4得：K =1.2載荷

26、系數(shù) K =KAKv K K =1.25 1.068 1.04 1.2=1.6661由 5-42 z cos cos11.68 =0.989計算重合度 a ， 以計算 z ：da1=d1+2ham=79.649+21.0 2=83.649mm13遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書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 計算齒面接觸應力 HH=ZHZEZ Zbd222KT2 u 1=2.45 189.80.7650.9892 1.6661 130370 2.641 1260 79.64922.64114遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書=525MPa H =610.4Mpa4 校核齒根彎曲疲勞強度 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查圖 5-14 得： YFa1 =2.44, YFa2 =2.23查圖 5-15 得： Ysa1=1.67, Ysa2=1.81由式 5-47 計算 Y11.68Y =1- =1-1.61 11.68 =0.84120 120由式 5-48 計算 YY =0.25+0.75cos2=0.25+20.75 cos2 10.9671.71=0.65由式 5-31 計算彎曲疲勞許用應力查圖 5-18b 得： Flim 1 220MPa, Flim2 210MPa查圖 5-19 得： YN1

30、 YN2 1.0?。?Y x=1.0?。?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遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書= 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,滿足要求八、滾動軸承的選擇和壽命驗算由于轉(zhuǎn)速高、有較小軸向力，故選用深溝球軸承 由機械設(shè)計課程設(shè)計查得 6208 軸承：Cr （動） =22.8KN Cro（靜） =15.8KN由前面計算得知：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遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書A1= F a=228.475N, A2 =0A1/ Cro (靜) =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 軸承承受輕度載荷沖擊 , 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 ，壽命足夠 在預期范圍內(nèi)，不用更換軸承即可達到要求。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗算 聯(lián)軸器裝在高速軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器

33、與軸的配合直徑為 32mm，軸孔長為 82mm傳, 遞轉(zhuǎn)矩 T=38150N mm 。1. 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。由于精度為 8 級，故選擇最常用的圓頭( A型)平鍵，因為它具有結(jié)構(gòu) 簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。鍵的材料： 45 鋼。 鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d 由標準中選定，鍵的長度由軸孔長 度確定，查表得：23遼寧工業(yè)大學機械設(shè)計課程設(shè)計說明書高速軸與聯(lián)軸器連接的鍵：軸徑 =32mm，由表 24-30 查得鍵剖面寬 b=10mm高 h=8mm。 選鍵長 L=70mm中間軸上大齒輪聯(lián)接的鍵： 軸徑為 42mm，鍵 14 36 中間軸上與小齒輪聯(lián)接的鍵 軸徑為 42mm鍵, 14 45 低速軸上與大齒輪聯(lián)接的鍵：軸徑為 52mm，選鍵 16 45 低速軸上與鏈輪聯(lián)接的鍵 軸徑為 40mm，選鍵 12 562. 鍵聯(lián)接的強度計算 普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于 聯(lián)軸器材料是鋼，許用擠壓應力由表 2-10 查得：=100MPa。鍵的工作長度：由式 2-35 得：十、聯(lián)軸器的選擇計算l =L- b =70-10=60mm.4T1dhl4 3815032 8 609.9MPap 100MPa 安全。在減速器高速軸與電