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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=60 rpm；卷筒所需功率 2.9 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=2.9/0.8160=3.6kw3. 确定电动机型号按推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动
2、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）*60=5402520r/min，符合这一范围i额的同步转速有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=1000r/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Y132M1-6。主要性能：额定功率：4kw，满载转速960r/m，额定转矩2.0，质量73kg。二、 确定传动装置的总传动
3、比和分配传动比1. 减速器的总传动比为：Ia=nw/n=960/60=16.02. 分配传动装置传动比：l 根据推荐，取闭式齿轮I3 =3.3（单级减速器I=36合理）l 因为I总=I2*I3所以I2=I总/I3=16.0/3.3=4.85三、 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=960r/min2轴转速：n2=n1/3.3=960/3.3=290.913轴的转速：n3=n2=290.914轴的转速：n4=n3/4.85=290.91/4.85=59.982. 各轴的输入功率电动机轴输入功率：P1=Pd*联轴器=3.6*0.99=3.5641轴上齿轮的输入功率
4、：P2=P1*轴承=3.564*0.98=3.492轴输入功率：P3=P2*闭式齿轮=3.49*0.97=3.392轴输出功率：P4=P3*轴承=3.39*0.98=3.323轴输入功率：P5=P4*联轴器=3.32*0.99=3.293轴上齿轮功率：P6=P5*轴承=3.29*0.98=3.224轴输入功率：P7=P6*开式齿轮=3.22*0.95=3.063. 各轴的转矩电动机的输出转矩：Td=9550*Pd/nw=9550*3.6/960=35.81T1=Td*联轴器=35.81*0.99=35.45T2=T1*I3*轴承*闭式齿轮=35.45*3.3*0.98*0.97=111.21T
5、3=T2*轴承=111.21*0.98=108.99T4=T3*联轴器=108.99*0.99=107.9T5=T4*I2*开式齿轮*轴承=107.9 *4.85*0.95*0.98=487.21四、 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230HBS；Hlim2=580Mpa；FE2=200Mpa(课本表11-1);由表11-5=1.1； =1.3；=/=636MPa ； =/=527.3MPa=/=185MPa ； =/=153.85M
6、Pa（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1 确定公式内有关量的数值小齿轮转矩TITI=35.45选取齿轮为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） 计算中心距：为便于制造和测量,初定:.选定模数齿数和螺旋角一般:,初选:则.选为90.由得:取标准模数:,则:取,则:取,.齿数比:与的要求比较,误差为4.54%,可用.则:满足要求.计算齿轮分度圆直径小齿轮:;
7、大齿轮:齿轮宽度得大齿轮宽度:,取小齿轮宽度:.校核齿轮弯曲疲劳强度 查课本图11-12,得; 查课本图11-13,得: ; ，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由表11-4可知，选8级精度齿轮是合适的。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2785分度圆直径82258齿顶高33齿根高3.83.8齿顶圆直径88264齿根圆直径74250中心距170孔径B齿宽7368五、轴的设计计算及校核： 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:轴:轴:2 轴的结构设计查得:.,，.由式14-1得:联
8、轴器的计算转矩:由课本(第五版)P2911表17-1,查得:高速轴、,低速轴、,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,高速轴：推荐使用弹性柱销联轴器。由于电动机轴直径为42mm，综合电动机和高速轴扭矩，应选用LX3，1250Nm46.087Nm,半联轴器孔径d=30mm，长度L=82mm，Y型低速轴：推荐使用凸缘联轴器。应选用GY4型，224Nm114.567Nm，半联轴器孔径d=35mm，长度L=82mm，Y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
9、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,故该段的长度应比半联轴器略短,取:，d1=30mm段：d2=d1+4=30+4=34mm所以d2=34mm，考虑到轴承盖螺钉的装载空间，故取L2=L轴端挡圈+e+m=75mm初选用30208型圆锥滚子轴承，其内径为40mm，宽度为18mm。damin=47mm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=40mm，段直径：d4=d3+2h=45mm，故取L4=10mm,L4=10mm。段已知输入轴上齿轮轮毂的宽度为73mm，d5=da
10、=88mm，L5=73mm。段d6=d3=40mm，L6=18mm。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,故该段的长度应比联轴器略短,取:，d1=35mm段：d2=d1+2h=35+5=40mm所以d2=38mm，为保证联轴器不与轴承箱体和轴承端盖的尺寸冲突，而取定轴段的长度L2=L轴端挡圈+e+m=75mm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+3=48mm，已知输出轴上齿轮轮毂的宽度为68m
11、m，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=66mm，段: 齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d=0.0745=3.15，故取h=4mm。d5=d4+2h=46+24=52mm，L5=10mm，段d6=d3=45mm，L6=19mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。高速轴（mm）303440458840（mm）80751810和107318低速轴（mm）354045485245（mm）807532661219低速轴轴肩宽即轴段V长度在作图过程中校正为12.（3）按弯扭合成应力校核轴的强度作用在齿轮上的力已知高速齿轮轴的分度圆直径为d1=82mm，T1=35.
12、45得，切向力径向力轴向力求作用于轴上的支座反力水平面内支反力： 垂直面内支反力： 得，做出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩求水平面内弯矩求垂直面内弯矩求总弯矩：扭矩及扭矩应力当量弯矩此处可将轴的扭切应力视为脉动循环，故取由当量弯矩，得C截面左侧当量弯矩C截面右侧当量弯矩C截面当量弯矩 取以上两个值中较大值，即D截面当量弯矩求危险截面处轴的计算直径由轴的结构图和当量弯矩图可知，C和D处有可能是危险截面。轴的材料为45#钢，调质处理，查表得许用应力C截面的计算直径计入键槽的影响D截面的计算直径轴的强度检验经与图所示尺寸比较，C截面和D截面的计算直径分别小于其结构设计确定的直径，所以轴
13、的强度足够。作用在齿轮上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为d2=258mm，T2=111.21得，切向力径向力轴向力求作用于轴上的支座反力水平面内支反力： 垂直面内支反力： 得，做出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩求水平面内弯矩求垂直面内弯矩求总弯矩：扭矩及扭矩应力当量弯矩此处可将轴的扭切应力视为脉动循环，故取由当量弯矩，得C截面左侧当量弯矩C截面右侧当量弯矩C截面当量弯矩 取以上两个值中较大值，即D截面当量弯矩求危险截面处轴的计算直径由轴的结构图和当量弯矩图可知，C和D处有可能是危险截面。轴的材料为45#钢，调质处理，查表得许用应力C截面的计算直径计入键槽的影响D截面的计算直径轴的强度检验经与图所示尺寸比较，C截面和D截面的计算直径分别小于其结构设计确定的直径，所以轴的强度足够。六、轴承的选择及计算1、轴承的选择轴承1 单列圆锥滚子轴承30208 （GB/T 297-1994）轴承2 单列圆锥滚子轴承30209 （GB/T 297-1994）2、校核轴承圆锥滚子轴承30208，查手册，由课本第五版p279表16-9，取，由课本第五版P280表16-11查得，单列圆锥滚子轴承时的y值为：由课本P290表15-12查得，轴承的派生轴向力：，因S1+FaS2，故1为放松段，作用在轴承上的总的轴向力为：，查手册P75表6-7，得：302
