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1、500mm插齿机主要传动元件的选择与计算3.1电机的选择与校核电机的选择原则：1） 考虑电动机的主要性能启动、过载及调速等、额定功率的大小、额定转速及结构形式等方面要满足生产机械的要求。2） 结构简单、运行可靠、维护方便又价格合理。3） 根据使用场所的环境条件,如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式,选择电动机的结构形式。4） 根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级和类型。5） 根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求,以及机械减速机构的复杂程度,选择电动机额定转速。除此之外,选择电动机还必须符合节能要求,考虑运行
2、可靠性、设备供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易,以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。根据机械设备的负载性质选择电动机类型：一般调速要求不高的生产机械应优先选用交流电动机。负载平稳、长期稳定工作的设备,应采用一般笼型三相异步电动机。额定电压的选择：电动机额定电压一般选择与供电电压一致。普通工厂的供电电压为380V或220V,因此中小型交流电动机的额定电压大部都是380V或220V。本课题插齿机选择380v的供电电压。电动机容量的选择： 电动机所需要的工作功率Pd = kWPW= kW因此Pd= kW由电动机至输送链的传动总效率为a=123
3、3式中：1、2、3分别为带传动、闭式圆柱齿轮传动、联轴器的传动效率。式中1=0.98,2=0.975,3=0.96则a=0.98*0.9753*0.96=0.87所以pd=Fv/1000*0.87 =3.81Kw确定电动机转速:本课题设计的插齿机所规定的插齿刀冲程为80-520次每分钟,主运动链传动路线为电动机100/300从而确定电动机转速为1440r/min,本课题设计的插齿机为连续工作制,根据相关手册查出符合要求的电动机型号为Y112M-4,额定功率为4kw,额定转速为1440r/min。3.2同步带的传动设计带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉拽零件的传动,工作时借助零件之间的摩擦
4、或啮合来传递运动或动力。同步带的工作面有齿,戴伦的轮缘表面也制有相应的齿槽,带与带轮是靠啮合进行传动的故传动比恒定。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳作为承载层,氯丁橡胶或聚氨酯为基体。这种带薄而且轻,故可用于较高速度。传动时的线速度可达50m/s,传动比可达10,效率可达98%,所以同步带的应用日益广泛。其主要缺点是制造和安装精度要求较高,中心距要求较严格。以下是同步带的设计过程：计算项目 设计公式计算功率Pc Pc=Ka*P=1.5* 4KW=6 KW选择带型和节距 查手册得：选择重型带H型,节距p为12.700mm小带轮齿数Z1 Z1Zmin=18,取值为52大带轮齿数Z2 Z2=i*Z1=
5、3*20=80,取值为156带轮节圆直径 D1=Z1*Pc/3.14=52*6/3.14=100mm D2=Z2*Pc/3.14=156*6/3.14=300mm带速V V=3.14*D1*n1/60*1000 所以VVmax=40m/s初定中心距 0.7D1+D2a2D1+D2,即280a800, 暂选a为500mm带长及齿数 L=3.1 4*D1+D2/2+D1+D2*/2+2a*cos,=D2-D1/a=0.4,因此L=1648mm标准节线长度Lp=4445mm,齿数为200实际中心距a 由公式得a=551.5mm小齿轮啮合齿数Zm Zm=Z1/2-P*Z1*Z2-Z1/20a=18.7
6、5,圆整后为18基本额定功率Po Po=Fa-qv2*v/1000=4.45KW带宽b 由公式得b=73mm轴上载荷Fq Fq=1000Pc/v=800N 3.3齿轮传动齿轮传动的应用范围很广,传动功率很高,和其他机械传动比较,齿轮传动的主要优点是：工作可靠,使用寿命长,瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺点是：齿轮制造需专用机床和设备,成本较高；精度低时震动和噪声较大；不宜用于轴间距离大的传动等。由于本课题设计的插齿机的运动是由两个直线方向上的运动和转动构成,而且齿轮传动精度较高,配合准确；传递动力不大,故采用齿轮、齿条想啮合的方式传动。同时齿轮齿条传动平稳,
7、瞬时传动比不变,冲击震动和噪音都较小；承载能力较高,在尺寸小、重量轻的前提下,轮齿的强度高、耐磨性好。 齿轮的失效形式主要有轮齿折断和齿面损伤两类。齿面损伤又有齿面接触疲劳磨损点蚀、胶合、磨粒磨损和塑性流动等。对于闭式传动的齿轮,主要失效形式有接触疲劳磨损、弯曲疲劳折断和胶合。一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。对于开式传动的齿轮,主要失效形式是弯曲疲劳折断和磨粒磨损,只进行弯曲疲劳强度计算,用适当加大模数的办法考虑磨粒磨损的影响。普通灰铸铁的铸造性能和切削性能好,价廉、抗点蚀和抗胶合能力强,但弯曲强度低、冲击韧性差,常用于低速、无冲击和大尺寸的场合。铸铁中的石墨有自润滑作用,尤其适用于
8、开始传动。铸铁性脆,为避免载荷集中引起齿端折断,齿宽宜较窄。常用牌号为HT200HT350。此处的齿轮齿条以及减速器中的齿轮采用45钢,经过调质处理。以下是曲柄轴上外啮合齿轮的校核：计算项目 计算内容 计算结果齿面接触疲劳强度计算1、 初步计算转矩T1 T1=9.55*1000000*P/n1 T1=73462N.mm =9.55*1000000*4/520齿宽系数jd 由手册可取jd=1.0 jd=1.0接触疲劳 由手册可得 hlim1=710MPa极限hlim hlim2=580MPa初步计算的许用 h1=0.9hlim1 h1=639MPa接触应力h =0.9*710h2=0.9hlim
9、2 h2=522MPaAd值 由手册可得Ad=85初步计算的 由公示可得 小齿轮直径d1 d160mm 取d1=86mm初步齿宽b b=jd *d1=1*80 b=86mm2、 校核计算圆周速度 v v=3.14*d1*n1/60000 v=2.34m/s精度等级 由手册可得 选8级精度齿数z和模数m 初选齿数z1=43； z2=47 m=d1/z1=86/43 取m为2 则z1=d1/m=86/2 取z1=43 z2=43 z2=43使用系数Ka 由手册可得 Ka=1.5 动载系数Kv 由手册可得 Kv=1.2齿间载荷分配系数Kha 先求Ft=2T1/d1 =2*73462/86=1708.
10、4N Ka*Ft/b=1.5*1708.4/86=29.8N/mm100N/mma=1.88-3.2*cos=0.39 Z=1.1 由此可得Kha=0.826 Kha=0.826 齿向载荷分布系数Kh 由手册可得 Kh=1.38载荷系数K K=Ka*Kv*Kha*Kh K=2.05弹性系数Ze 由手册可得 Ze=189.8MPa节点区域系数Zh 由手册可得 Zh=2.5接触最小安全系数Shmin 由手册可得 Shmin=1.05总工作时间Th Th=10*300*8*0.2 Th=4800h应力循环次数Nl 由手册可得 Nl1=5.79*107 Nl2=1.93*107接触寿命系数Zn 由手册
11、可得 Zn1=1.18 Zn2=1.25许用接触应力hh1=710*1.18/1.05 h1=798MPah2=580*1.25/1.05 h2=690MPa 验算 由公式可得 h=328MPah2 计算结果表明,接触疲劳强度较 为合适,齿轮尺寸无序调整。3、 确定传动主要尺寸 实际分度圆直径D 因模数取标准值时,齿数已重新确定, 但并未圆整,故分度圆直径不会改变,即 d1=m*z1=2*43=86mm d1=86mm d2=m*z2=2*47=94mm d2=94mm中心距a a=mZ1+Z2=2*43+47=180mm a=180mm齿宽b b=jd *d1=1*86 取b1=86mm, b2=
