带传动能减小振动带来的影响,并且该工作机属于小功率、载荷变化不大,可以采用V带这种简单的结构,并且价格便宜,标准化程度高,大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速,这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称,要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边,以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。
总体来讲,该传动方案满足工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
计 算 与 说 明
三、电动机选择
1)选择电动机的类型和结构形式(Y系列三相交流异步电动
机)
2)确定电动机的功率Pd
工作机所需功率:Pw=Fv/1000=3.4×103×1.0/1000 Kw=3.4Kw 传动装置总效率:η
V带传动效率η1=0.96 传动滚筒效率η2=0.96 滚动轴承效率η3=
0.99 联轴器效率η4=0.99 齿轮传动效率η5=0.97
η=η1η2η33η42η52=0.96×0.96×0.993×0.992×0.972=0.825 电动机的输出功率:Pd
Pd =Pw/η=4.3/0.825 Kw=5.21Kw 3) 确定电动机转速nd
滚筒轴的工作转速n=60×1000v/πD=60×1000×1.0/3.14×300=63.69r/min
取V带传动的传动比i1=2~4,二级圆柱齿轮减速器的传动比i2
=8~40,则总传动比的合理范围为i=16~160,故电动机转速的可选范围为
nd=i·n=(16~160)×63.96=1023.36~10233.6 r/min 根据功率及转速,综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及
总传动比,选定电动机型号为Y112M-2
四、计算总传动比和分配传动比
Y112M-2电动机的满载转速nm,工作机主轴的转速n 1) 计算总传动比i=nm/n=2890/63.96=45.18 2) 分配传动装置各级传动比
取V带传动比i0=3,则减速器的传动比ia为 ia=i/i0=45.18/3=15.06
取二级齿轮减速器高速级传动比为 i1=1.4i2
则ia=i1·i2=1.4i22 低速级传动比为 i2=
ia/1.4=15.06/1.4=3.28
高速级传动比为
i1=1.4i2=1.4×3.28=4.59
五、计算传动装置的运动和动力参数
1) 各轴转速
nⅠ=nm/i0=2890/3=963.33r/min nⅡ=nⅠ/i1 =963.33/4.59=209.88r/min
nⅢ=nⅡ/i2=63.97/3.28=19.50r/min
2) 各轴的输入功率
Ⅰ轴 PⅠ=Pd·η4=5.21×0.99=5.16Kw Ⅱ轴 PⅡ=PⅠ·η3·η5=5.16×0.99×0.97=4.96Kw Ⅲ轴 PⅢ=PⅡ·η3·η5=4.96×0.99×0.97=4.76Kw 滚筒轴 Pw=PⅢ·η3·η4=4.76×0.99×0.99=4.67Kw 3) 各轴的输入转矩
电动机轴的输出转矩
Td=9550Pd/nm=9550×5.21/2890=17.22N·m 其他各轴的输入转矩
Ⅰ轴 TⅠ=9550PⅠ/n1=9550×5.16/963.33=51.15N·m Ⅱ轴 TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=9550×4.96/209.88=225.96N·m
Ⅲ轴 TⅢ=9550PⅢ/nⅢ=9550×4.76/19.50=2331.18N·m
滚筒轴 Tw=9550Pw/n=9550×4.67/63.69=700.24N·m
第二部分 各齿轮的设计计算
一、高速级减速齿轮设计(直齿圆柱齿轮)
1.齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高,
材料按表7-1选取,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,齿数宜取多些,取Z1=34 则Z2=Z1·i=34×4.5=153
2.设计计算。
(1)设计准则,按齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲
劳强度校核。
(2)按齿面接触疲劳强度设计
d1t?3ZZZH??H?ZE2K?dt1a?u?1u
T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.21/63.69=781212 N·mm由
选取材料的接触疲劳,极限应力为
бHILim=580 бHILin=560 选取材料弯曲疲劳极阴应力 бHILim=230 бHILin=210 应力循环次数N计算
N1=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109 N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109 查得接触疲劳寿命系数;ZN1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ;YN1=1 YN2=1 查得接触疲劳安全系数:SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3
求许用接触应力和许用弯曲应力
?????ZS
?????ZHlimmHminHlimH2N1?638MPa
aSN2?582MPHmin
a?????YYSF1linSTF1FminF2linSTN1?328KPa?300M
?????YYSF2FminN2P
将有关值代入得
d1t?3
2KTZZZ?()U???H2E2?t1du?1?65.10u
则V1=(πd1tn1/60×1000)=1.3m/s