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1、一、电动机的选择 1. 选择电动机的类型 按工作要求和条件，选用三项异步电动机，封闭式结构，电压 380V，Y 系列。 原始数据：卷筒转速 n=70 rpm；卷筒所需功率 6.5 KW。 电动机所需功率：Pd=Pw/a（其中：Pd为电动机功率，Pw为负载功率，a为 总效率 2. 电动机功率的选择=13*23*42*5=0.983*0.95*0.97*0.992*0.96=0.8160 （1 为轴承效率；2 为开式齿轮效率；3 为闭式齿轮效率；4 为联轴器 效率；5 为卷筒效率） 折算到电动机的功率为：Pd=Pw/a=6.5/0.8160=8.0kw3. 确定电动机型号 按推荐的传动比合理范围，
2、取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 I3=36，一 级开式传动 I2=37，则总传动比合理范围为 Ib=942。电动机转速可选范围为 nd=Ib*n筒=（942）*70=6302940r/min，符合这一范围 i 额的同步转速有 750、1000、1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有两种使用的电动机型号：因此有两种传动 比方案。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传 动比，则选择 n=1500r/min。 4. 确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为 Y160M-4。 主要性能：额定功率：11kw，满载转速
3、1460r/m，额定转矩 2.2，质量 123kg。 二、确定传动装置的总传动比和分配传动比 1. 减速器的总传动比为： Ia=nw/n=1460/70=20.86 2. 分配传动装置传动比： 根据推荐，取闭式齿轮 I3 =5（单级减速器 I=36 合理） 因为 I总=I2*I3 所以 I2=I总/I3=20.86/5=4.17 三、运动参数及动力参数计算： 1. 计算各轴的转速： 1 轴的转速：n1=nw=1460r/min 2 轴转速：n2=n1/5=1460/5=292 3 轴的转速：n3=n2=292 4 轴的转速：n4=n3/4.17=292/4.17=70.02 2. 各轴的输入功
4、率 电动机轴输入功率：P1=Pd*联轴器=8.0*0.99=7.92 1 轴上齿轮的输入功率：P2=P1*轴承=7.92*0.98=7.7622 轴输入功率：P3=P2* 闭式齿轮=7.762*0.97=7.529 2 轴输出功率：P4=P3* 轴承=7.529*0.98=7.378 3 轴输入功率：P5=P4* 联轴器=7.378*0.99=7.304 3 轴上齿轮功率：P6=P5* 轴承=7.304*0.98=7.158 4 轴输入功率：P7=P6* 开式齿轮=7.158*0.95=6.800 3. 各轴的转矩 电动机的输出转矩： Td=9550*Pd/nw=9550*8.0/1460=5
5、2.329T1=Td* 联轴器=52.329*0.99=51.81T2=T1*I3* 轴承* 闭式齿轮=51.81*5*0.98*0.97=246.253T3=T2* 轴承=246.253*0.98=241.328T4=T3* 联轴器=241.328*0.99=238.915T5=T4*I2* 开式齿轮* 轴承=238.915*4.17*0.95*0.98=927.531四、传动零件的设计计算 1. 齿轮传动设计计算 （1） 选择齿轮材料及精度等级 小齿轮用 40Cr，调质，齿面硬度 260HBS；Hlim1=700Mpa；FE1=240Mpa； 大齿轮用 45 钢，调质，齿面硬度 230HB
6、S；Hlim2=580Mpa；FE2=200Mpa (表 11-1);由表 11-5=1.1； =1.3；HSFS=/=636MPa ； =/=527.3MPa1H1limHHS2H2limHHS=/=185MPa ； =/=153.85MPa1F1FEFS2F2FEFS（2）分析失效并确定设计准则由于本设计的齿轮传动是闭式软齿面传动，其主要失效形式为齿面点蚀，因此其设计准则为：先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸，再按轮齿弯曲强度公式进行校核。（3）按齿面接触强度设计公式计算齿轮主要参数，得312305) 1(uKTuaaH 1 确定公式内有关量的数值 小齿轮转矩 TI TI=51.81选
7、取齿轮为 8 级的精度制造，取载荷系数 KA=1.3， （表 11-2） ；齿宽系数=0.4；（表 11-6） a计算中心距：mmuKTuaaH51.13454 . 01081.513 . 13 .527305) 15(305) 1(332312 为便于制造和测量,初定:.mma140选定模数齿数和螺旋角nm21,ZZ一般:,初选:则.oo158,30171Z,10,201oZ10020512iZZ由得:21cos2ZZman30. 212010cos1402cos221oZZamn取标准模数:,则:5 . 2nm30.1105 . 2 10cos1402cos221onmaZZ取,则:110
8、21 ZZ4 .186110 121 1iZZZ取,.181Z92181102Z齿数比:11. 5189212ZZ与的要求比较,误差为2.2%,可用.则:5io84.102cos211 aZZmn满足要求. 计算齿轮分度圆直径小齿轮:;mmZmdn820.459821. 0185 . 2 cos1 1大齿轮:mmZmdn192.2349821. 0925 . 2 cos2 2齿轮宽度mmaba561404 . 0圆整得大齿轮宽度:,取小齿轮宽度:.mmb562mmb611校核齿轮弯曲疲劳强度00.199473. 018 cos31 1Zzv12.979473. 092 cos32 2Zzv查课
9、本图11-12,得; 85. 21FY19. 22FY查课本图11-13,得: ; 55. 11sY78. 12sY123121s11 1455.94185 . 25655. 185. 21081.513 . 122FF FMPaZbmYYKT，351.8355. 185. 278. 119. 2455.941122 12 SFSF FFYYYY2F所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求,此种设计合理. 9验算齿轮的圆周速率smdnVF/44. 31000601460185 . 2 1000601smdnVF/52. 3100060922925 . 2 1000601由表11-4可知，选8级精度齿
10、轮是合适的。 10齿轮的基本参数如下表所示:名称符号公式齿 1齿 2 齿数zz1892 分度圆直径d 45230 齿顶高ahmhhaa*2.52.5齿根高fhmchhaf)(*3.133.13齿顶圆直径adaahdd250235 齿根圆直径fdffhdd238.74223.74 中心距a2/ )(21zzma140 孔径B 齿宽b1dbd5661 五、轴的设计计算及校核：五、轴的设计计算及校核：输入轴的设计计算输入轴的设计计算 1.按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217-225HBS 根据课本，并查表，取:115c轴:ImmnPcdin2 .20146092. 7115313111 Im
11、轴:IImmnPcdinI0 .34292529. 7115313122 Im 2轴的结构设计查得:.MPaMPaMPaMPasb355,155,640,27511,，. MPab601mmNT 518102mmNT2462533 由式14-1得:联轴器的计算转矩:2TKAca由课本P351表14-1,查得:高速轴、,3 . 1AKmmNTca67353518103 . 1低速轴、,3 . 1AKmmNTca93201282462533 . 1按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查手册表8-7,99P应选用 LX1，250Nm67.353Nm,半联轴器孔径 d=24mm，长度 L=52mm
12、，Y 型 LX2,560Nm320.128Nm,半联轴器孔径 d=35mm，长度 L=82mm，J1型 （1） 轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面由轴 肩定位，左面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴 肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2） 确定轴各段直径和长度 高速轴：段：为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:，d1=24mmmmL501段：d2=d1+6=24+4=28mm 所以 d2=28mm，考虑到轴承盖螺钉的装载空间，故取 L2=L轴端挡圈+30=50mm 初选用 3
13、0206 型圆锥滚子轴承，其内径为 30mm，宽度为 16mm。damin=36mm 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。故 L3=18mm，d3=30mm， 段直径：d4=d3+2h=36mm，故取 L4=10mm,L4=10mm。 段已知输入轴上齿轮轮毂的宽度为 61mm，d5=da=50mm，L5=61mm。 段 d6=d3=30mm，L6=16mm。 低速轴：段：为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:，d1=35mmmmL801段：d2=d1+2h=35+2 3=41mm 所以 d2=41mm，为保证联轴器不与轴承箱体和轴承端盖
14、的尺寸冲突，而取定轴 段的长度 L2=L轴端挡圈+30=50mm 初选用 30209 型圆锥滚子轴承，其内径为 45mm，宽度为 19mm，damin=52mm 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为 10mm， 故 L3=32mm，d3=45mm 段直径：d4=d3+6=51mm，已知输出轴上齿轮轮毂的宽度为 56mm，为了使套 筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 L4=54mm，齿轮右端 采用轴肩定位，轴肩高度 h0.07d=0.07 45=3.15，故取 h=4mm。 段 d5=d轴承+2h=51+2 4=59mm，L5=10mm， 段 d6=
15、d3=45mm，L6=19mm。 高速（mmd242830365030）轴 （mmL ）50501810 和 106116（mmd ）354145515945低速 轴 （mmL ）805032541019（3）按弯扭合成应力校核轴的强度 作用在齿轮上的力已知低速级小齿轮的分度圆直径为 d2=230mm，T2=246.253mN 得，切向力NdTFt214123010253.24622311径向力N584cos10.8415tan2141costan。ntrFF轴向力N41084.10tan2141tanFFta。求作用于轴上的支座反力水平面内支反力： NFRRtHH5 .1070214121 21 21垂直面内支反力：012vrvRFR09522305 .472varRFF得，NRv32.7882NRv32.2041做出弯矩图 分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩
