传动装置总体设计.docx
《传动装置总体设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《传动装置总体设计.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
传动装置总体设计
传动装置总体设计:
1.组成:
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.特点:
齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。
其传动方案如下:
一、电动机的选择
1)选择电动机的类型
按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机,全封闭自扇冷式结构,电压380V。
2)选择电动机的容量
工作机的有效功率为Pw=F•v=3×0.8=2.4kWi=0
从电动机到工作机传送带间的总效率为η。
η=η1•η2•η3•η4•η5=0.96^0×0.99^4×0.97^2×0.99^1×0.96^1=0.859i=1
由《机械设计课程上机与设计》可知:
η1:
V带传动效率0.96
η2:
滚动轴承效率0.99(球轴承)
η3:
齿轮传动效率0.97(7级精度一般齿轮传动)
η4:
联轴器传动效率0.99(弹性联轴器)
η5:
卷筒传动效率0.96
所以电动机所需工作功率为:
Pd=Pw/η=2.4/0.859=2.79kWi=2
式中:
Pd——工作机实际所需电动机的输出功率,kW;
Pw——工作机所需输入功率。
kW;
η——电动机至工作机之间传动装置的总功率。
3)确定电动机转速
按推荐的传动比合理范围,V带传动≤(2~4),一级圆柱齿轮传动≤5,两级圆柱齿轮传动为(5~40)。
因为nw=v•60/(π•D)=(0.8×60)/(π×250)=61.12r/mini=3
nd=i•nw=(1~20)•61.12=(61.12~1222.4)r/mini=4
所以电动机转速的可选范围为:
(61.12~1222.4)r/mini=5
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为750r/mini=6
电动机。
根据电动机类型、容量和转速,查表选定以下电动机,其主要性能如表格1。
二、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1).总传动比i为
i=nm/nw=710/61.12=11.62i=7
2).分配传动比
i=i0•i1•i2=11.62i=8
考虑润滑条件等因素,初定
i0——为V型带传动比
i1——为第一组齿轮传动比
i2——为第二组齿轮传动比
当为两级传动时:
i1=(1.3~1.4)•i2取1.4,i0=3
当为一级传动时:
i1=i/i0i0=3
所以经过计算以后可得:
i1=4.03i=10
i1=1.4•i2=1.4×4.03=2.88i=11
(1).各轴的转速
电动机轴:
nm=710r/mini=13
Ⅰ轴:
nⅠ=710/1=710r/mini=14
Ⅱ轴:
nⅡ=710/4.03=176.18r/mini=15
Ⅲ轴:
nⅢ=176.18/2.88=61.17r/mini=16
卷筒轴:
nw=nⅢ=61.17/1=61.17r/mini=17
(2).各轴的输入功率
电动机轴:
Pd=3kWi=19
Ⅰ轴:
PⅠ=Pd•η1•η2=3×0.99×0.96=2.85kWi=20
Ⅱ轴:
PⅡ=PⅠ•η2•η3=2.85×0.99×0.97=2.74kWi=21
Ⅲ轴:
PⅢ=PⅡ•η2•η3=2.74×0.99×0.99=2.63kWi=22
卷筒轴:
Pw=PⅢ•η2•η4=2.63×0.99×0.99=2.58kWi=23
(3).各轴的输入转矩
电动机轴的输出转矩Td为:
Td=9550×Pd/nm=9550×3/710=40.35N•mi=25
电动机轴:
Td=40.35N•mi=26
Ⅰ轴:
TⅠ=9550×PⅠ/nⅠ=9550×2.85/710=38.33N•mi=27
Ⅱ轴:
TⅡ=9550×PⅡ/nⅡ=9550×2.74/176.18=148.52N•mi=28
Ⅲ轴:
TⅢ=9550×PⅢ/nⅢ=9550×2.63/61.17=410.6N•mi=29
卷筒轴:
Tw=9550×Pw/nw=9550×2.58/61.17=402.8N•mi=30
三、齿轮的设计
1)齿轮1、2的设计
(1)齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高。
都采用45号钢,锻选项毛坯,大齿轮、正火处理,小齿轮调质,均用软齿面。
齿轮精度用8级,轮齿表面精糙度为Ra1.6,软齿面闭式传动,失效形式为占蚀,考虑传动平稳性,齿数宜可取多些。
由《机械设计基础》表11-1选择齿轮1材料为45钢(调质),硬度为280HBS,σHlim1=600MPa,FE=450MPa,齿轮2为45钢(正火),硬度为240HBS,Hlim2=380MPa,σFE=320MPa。
由《机械设计基础》表11-5取SH=1.25,SF=1.6。
i=62
[σH1]=σHlim1/SH=600/1.25=480Mpai=63
[σH2]=σHlim2/SH=380/1.25=304Mpai=64
[σF1]=σHFE1/SF=450/1.6=281.25Mpai=65
[σF2]=σHFE2/SF=320/1.6=200Mpai=66
(2)按齿面接触强度设计
设齿轮按8级精度制造,取载荷系数为1.5i=67
。
齿宽系数Φd为0.8i=68
对于铸钢ZE取188,ZH取2.5
d1≥(2•K•TⅠ•(i1+1)/(Φd•i1)•(ZE•ZH/[σH])^2)^(1/3)=(2•1.5•38.33•1000•(4.03+1)/(0.8•4.03)×(188×2.5/480)^2)^(1/3)=55.61mmi=69
齿数取z1=28i=70
则z2=i1•z1=112i=71
模数m=d1/z1=55.61/28=1.99mmi=72
齿宽b=Φd•d1=0.8×55.61=44.49mmi=73
取b1=40mmi=74
b2=30mmi=75
按《机械设计基础》表4-1取m=2mmi=76
实际的d1=z1•m=28×2=56mmi=77
d2=z2•m=112×2=224mmi=78
中心距a=(d1+d2)/2=(56+224)/2=140mmi=79
(3)验算齿轮弯曲强度
齿形系数(由《机械设计基础》图11-8和图11-9可得)
YFa1=2.54i=80
YSa1=1.62i=81
YFa2=2.03i=82
YSa2=1.63i=83
σF1=2•K•YFa1•YFa1/(b1•m^2•z1)=2×38.33×1000×1.5×2.54•1.62/(40×2^2×28)=105.62Mpa≤[σF1]i=84
σF2=σF1•YFa2•YSa2/(YFa1•YSa1)=105.62×(2.03×1.63/(2.54×1.62))=84.93Mpa≤[σF2]i=85
所以安全的。
(4)齿轮的圆周速度
v1=π•d1•nⅠ/(60×1000)=π×56×710/(60×1000)=2.08m/si=86
对照表11-2选用7级是正确的!
齿轮参数见表格4 i=87
2)齿轮3、4的设计
(1)齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高。
都采用45号钢,锻选项毛坯,大齿轮、正火处理,小齿轮调质,均用软齿面。
齿轮精度用8级,轮齿表面精糙度为Ra1.6,软齿面闭式传动,失效形式为占蚀,考虑传动平稳性,齿数宜可取多些。
由《机械设计基础》表11-1选择齿轮3材料为45钢(调质),硬度为280HBS,σHlim3=600MPa,FE=450MPa,齿轮2为45钢(正火),硬度为240HBS,Hlim4=380MPa,σFE=320MPa。
由《机械设计基础》表11-5取SH=1.25,SF=1.6。
[σH3]=σHlim3/SH=600/1.25=480Mpai=88
[σH4]=σHlim4/SH=380/1.25=304Mpai=89
[σF3]=σHFE3/SF=450/1.6=281.25Mpai=90
[σF4]=σHFE4/SF=320/1.6=200Mpai=91
(2)按齿面接触强度设计
设齿轮按7级精度制造,取载荷系数为1.5i=92
。
齿宽系数Φd为0.8i=93
对于铸钢ZE取188,ZH取2.5
d1≥(2•K•TⅡ•(i2+1)/(Φd•i2)•(ZE•ZH/[σH])^2)^(1/3)=(2•1.5•148.52•1000•(1.4×4.03=2.88+1)/(0.8•2.88)×(188×2.5/480)^2)^(1/3)=89.6mmi=94
齿数取z3=30i=95
则z4=i2•z3=86i=96
模数m=d3/z3=89.6/30=2.99mmi=97
齿宽b=Φd•d3=0.8×89.6=71.68mmi=98
取b3=70mmi=99
b4=60mmi=100
按《机械设计基础》表4-1取m=3mmi=101
实际的d3=z3•m=30×3=90mmi=102
d4=z4•m=86×3=258mmi=103
中心距a=(d3+d4)/2=(90+258)/2=174mmi=104
(3)验算齿轮弯曲强度
齿形系数(由《机械设计基础》图11-8和图11-9可得)
YFa3=2.5i=105
YSa3=1.63i=106
YFa4=2.21i=107
YSa4=1.61i=108
σF3=2•K•YFa3•YFa3/(b3•m^2•z3)=2×38.33×1000×1.5×2.54•1.62/(40×3^2×30)=180.12Mpa≤[σF3]i=109
σF4=σF3•YFa4•YSa4/(YFa3•YSa3)=180.12×(2.21×1.61/(2.5×1.63))=157.27Mpa≤[σF4]i=110
所以安全的。
(4)齿轮的圆周速度
v3=π•d3•nⅡ/(60×1000)=π×90×176.18/(60×1000)=0.83m/si=111
对照表11-2选用7级是正确的!
齿轮参数见表格4 i=112
四、轴的设计
1)轴Ⅰ的设计 i=199
圆周力:
Ft1=2TⅠ/d1=2×38.33/0.056=1368.93Ni=200
径向力:
Fr1=Ft1•tanα=1368.93•tan20°=498.25Ni=201
轴向力:
Fa1=0Ni=202
2)初步确定轴Ⅰ的最小直径
材料为45钢,正火处理。
根据《机械设计基础》表14-2,取C=110,于是dmin=C3•(PⅠ/nⅠ)^(1/3)=110×(2.85/710)^(1/3)=17.48mmi=203
由于键槽的影响,故最小直径为:
18mmi=204
显然最小值的轴颈肯定是安在电动机的联轴器,故取标准值轴Ⅰ的最小最小直径d1=28mmi=205
根据带轮或者是联轴器的结构可选轴轴向长度l1=56mmi=206
3)轴Ⅰ的结构设计
(1).为满足带轮的轴向定位要求,1段需要一轴肩故d2=37mmi=207
(2).初步选择滚动轴承
因轴承同时受有径向力和轴向力的做用,故选用接触球轴承。
按照工作求并根据d2=37mmi=208
查手册选取单列角接触球轴承7