電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算

目錄TOC\o"1-5"\h\z設(shè)計(jì)任務(wù)書 11.1設(shè)計(jì)題目 12設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 13設(shè)計(jì)工作量 1\o"CurrentDocument"電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 21選擇電動(dòng)機(jī)容量 22確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 3\o"CurrentDocument"3計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比 3\o"CurrentDocument"4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4\o"CurrentDocument"齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 51選擇材料,確定許用應(yīng)力 5\o"CurrentDocument"2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"3確定基本參數(shù)，計(jì)算主要尺寸 64計(jì)算齒輪幾何尺寸 6\o"CurrentDocument"3. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 7\o"CurrentDocument"6選擇齒輪傳動(dòng)的潤滑油粘度、潤滑方式 7軸的設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"1軸的功率轉(zhuǎn)速扭矩、轉(zhuǎn)速、扭矩 82初步估算軸徑 83軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"4按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 9滾動(dòng)軸承的選擇及驗(yàn)算 13鍵的選擇計(jì)算 13\o"CurrentDocument"減速器的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 141箱體的設(shè)計(jì) 14\o"CurrentDocument"潤滑油及潤滑方式的選擇 171齒輪的潤滑 178. 2軸承的潤滑 178. 3潤滑油的選擇 178. 4密封方法的選取 17設(shè)計(jì)小結(jié) 18參考文獻(xiàn) 19電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算按已知工作條件要求和條件選用Y系列，一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。一、選擇電動(dòng)機(jī)容量工作機(jī)所需功率P?F?u ,P=— =kW°100嘰式中F°=2500N =1.5m/s工作機(jī)的效率=0.94?0.96對皮帶輸送機(jī)取耳=0.94帶入上式，得P工作=FV/1000n=3。99KN電動(dòng)機(jī)的輸出功率P0P0式中H電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)裝置總效率P二Pnn二3.90X0.995X0.98二3.76II I滾齒n1 帶傳動(dòng)效率n2 齒輪傳動(dòng)效率 n3 滾動(dòng)軸承的效率n4 聯(lián)軸器的效率 n5 運(yùn)輸機(jī)平型帶傳動(dòng)效率取帶傳動(dòng)效率0.96齒輪傳動(dòng)效率滾動(dòng)軸承的效率0.98聯(lián)軸器的效率0.97運(yùn)輸機(jī)平型帶傳動(dòng)效率0.98n=nxr2xnxnxn總帶 軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒=0.96x0.982x0.97x0.99x0.96=0.85D2故P=—^= =4.07kw0n0.90因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)個(gè)頂功率P只需大于P即可。查設(shè)計(jì)資料中Y系列電m0動(dòng)機(jī)術(shù)數(shù)據(jù)表選電動(dòng)機(jī)的個(gè)頂功率P為5.5kwm二、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為6x104UTOC\o"1-5"\h\zn= 仔① 兀D式中：O——皮帶輸送機(jī)的帶速 D----滾筒的直徑\o"CurrentDocument"6x104U 6x104x1.690000 /.n= &= = =71.65r/min\o"CurrentDocument"①兀D兀x400 1256電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速V帶傳動(dòng)比范圍i=2?4,單級圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i=3?5,12則總傳動(dòng)比范圍為ir=2x3?4x5=6?20，可見電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為n=in=（6?20）x71.65=429.9?1433r/min型號(hào)功率滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y160M-825.513.3720850.74622Y132M-625.512.696085.30.786.52.02符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min和1000r/min兩種，為減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格,常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y132M-6，其滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min。電動(dòng)機(jī)的中心高、外形尺寸、軸伸2尺寸等均可查到。三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比

n 960n 960i——m—n 71.65w—13.39分配各級傳動(dòng)比由i—i.i，為使V帶傳動(dòng)的外部尺寸不致過大，取傳動(dòng)比i二3,則i齒帶 帶 齒13.39—13.39—4.46帶四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速軸n—^-m— —320r/minii3帶軸n—-F- —71.74r/miniii4.46齒滾筒軸n—n—71.74r/minwII各軸功率軸P—P耳—4.07x0.96—3.90kwI0帶車由 P—Pnn—3.90x0.995x0.98—3.76kwII I滾齒滾筒軸P—Pnn—3.76x0.995x0.995—3.66kwwII滾聯(lián)各軸扭距TOC\o"1-5"\h\zP 4.07電機(jī)軸T—9550f—9550x—40.48N?m0 n 960mP 3.90軸T—9550——9550x—116.39N?mn 320I軸T—9550-i-—9550x—500.52N?mn 71.74ii滾筒軸T—9550-w—9550x2^—487.21N?mw n 71.74w將以上算得的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表名冰軸、參電動(dòng)機(jī)軸I軸II軸滾筒軸轉(zhuǎn)速96032071.7471.74n/(r/min)功率P/4.073.903.763.66扭距T/(N?m)40.48116.39500.52487.21傳動(dòng)比i34.461.00效率n0.960.9650.975齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)一、選擇材料，確定許用應(yīng)力因載荷平穩(wěn)，傳動(dòng)功率較小，可采用軟齒面齒輪小輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度220HBS。大輪選用45鋼，正火，硬度為190HBS。由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中的13-35c和圖13-36c分別查得：b =555MPa，b =530MPaHlim1 Hlim2b =190MPa，b 二180MPaFlim1 Flim2由表13-8查得S二1.1，S二1.4，故HF[b]二—hiim1二504.5MPaH1SH[b]=—Hlim2=481.8MPaH2SH[b]=―fiim1=135.7MPaF1SH[b]=—Flim2=128.5MPaF2SH二、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算中心距a>(i土1)/335、KT()21[b]Pa>(i土1)H a

取[b]=[b]=481.8MPaHH2計(jì)算小輪轉(zhuǎn)矩T=9.55x106390=1.16x105Nmmi 320一般減速器，取齒寬申=0.4,i=3。a原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，輕微沖擊，支承不對稱布置，故選8級精度。選K=l。將以上數(shù)據(jù)帶入得出算中心距a=142.7mmc三、確定基本參數(shù)，計(jì)算主要尺寸選擇齒數(shù)取z=20，貝Vz=iz=3x20=60121確定模數(shù)m(z+z)a= 1 —2可得：m=3.56查表得標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4確定實(shí)際中心距"=^^="=^^=4x^^=160mm"2計(jì)算齒寬b=pa=0.4x160=64mma為補(bǔ)償兩輪軸向尺寸誤差，取b=70mm,b=64mm12四、計(jì)算齒輪幾何尺寸齒距p=m=4x3.14=12.56mm齒厚兀m3.14x4s= = =6.28mm22槽寬

兀m3.14x4e- - 一6.28mm22齒頂高h(yuǎn)一h*m一1x4一4mmaa齒根高h(yuǎn)一h+c一(h*+c*)m一5mmf a a分度圓直徑d一mz一4x20一80mm11d一mz一4x60一240mm22齒根圓直徑d一d-2h一72mmf11 ad一d-2h一232mmf2 2 a中心距m(z+z) 160a一 + 2一160mm2五、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度2KTYb=ifsiMPaF1bm2z12KTY2KTYb= 1FS2F2 bm2z1二b fs2MPaF1YFS1按z=20,z=70查表查得Y二4.38,Y二3.88帶入上式TOC\o"1-5"\h\z1 2 FS1 FS2b二49.6MPa<[b](安全)F1 F1b二43.9MPa<[b]（安全）F2 F2六、選擇齒輪傳動(dòng)的潤滑油粘度、潤滑方式由齒輪的失效分析可知，齒輪傳動(dòng)如果潤滑不良，會(huì)導(dǎo)致齒面損傷，對齒輪傳動(dòng)進(jìn)行潤滑，不僅可以減輕齒面磨損，降低傳動(dòng)噪聲，同時(shí)還能散熱、防銹、提高齒輪傳動(dòng)的使用壽命。齒輪傳動(dòng)的潤滑方式主要根據(jù)齒輪圓周速度的大小來選擇。常用的潤滑方式有：浸油潤滑也稱油浴潤滑，是將齒輪副中的大齒輪傳動(dòng)浸入油中達(dá)一定的深度，其深度取決于齒輪的圓周速度，當(dāng)O<12m/s時(shí)，對一級齒輪傳動(dòng)，大齒輪浸入油中約一個(gè)齒高。過深會(huì)增大運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，降低工作效率，過淺則不利于潤滑；對多級齒輪傳動(dòng)，因高速級大齒輪無法達(dá)到要求的浸油深度，則采用帶油輪輔助潤滑，將油帶入高速級大齒輪表面。噴油潤滑是用液壓泵將有一定壓力的潤滑油直接噴到齒輪的嚙合表面進(jìn)行潤滑。用于u>12m/s的齒輪傳動(dòng)，此時(shí)因圓周速度高，攪油損耗較大，不宜采用浸油潤滑。軸的設(shè)計(jì)（低速軸）減速器功率不大，又對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查表查得強(qiáng)度極限b=640MPa，許用彎曲應(yīng)力a]=65MPa。b -1b一、軸的功率轉(zhuǎn)速扭矩、轉(zhuǎn)速、扭矩P=3.76kwn=71?74r/min T=500.52N?m222計(jì)算作用在齒輪上的力。因小齒輪的分度圓直徑d=2401

2TF=t=4171Ntd1F=Ftana=1518.1Nrt二、初步估算軸徑安裝帶輪處軸的直徑為最小直徑軸的材料選用45鋼。根據(jù)表查得，A=126?103根據(jù)公式d>A3-=（103?126））221=38.11?46.62mm

n *71.74考慮軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器、還有鍵槽存在，故將估算增加0.5%并圓整。則取d=40mm

三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖20-8結(jié)構(gòu)，確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用軸肩定位,右端用套筒定位。齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩定位，周向采用過盈配合定位。確定各軸段的直徑。如圖所示，軸段①直徑最小，d=40mm;考慮到要對安裝在軸段①上的聯(lián)軸器1進(jìn)行定位，軸段②上應(yīng)有軸肩，同時(shí)為能很順利地在軸段②上安裝軸承，軸段②必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段②的直徑d=45mm；同樣的方法確定軸段③、2④的直徑d=50mm,d=60mm;為了便于拆卸左軸承，可查出6208型滾動(dòng)軸承的安3 4裝高速為3.5mm，取d=52mm.5確定各軸段的長度。齒輪輪轂寬度為60mm，為保證齒輪固定可靠，軸段③的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂的寬度，取為55mm；為保證齒輪斷面與箱體內(nèi)壁不相干涉。齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的間距，取該間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為18mm）,并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段④的長度取為20mm，軸承跨距l(xiāng)二118mm；根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋有一定距離的要求，取l'二75mm；查閱有關(guān)的聯(lián)軸器手冊取l'二70mm。軸與齒輪、聯(lián)軸器均采用平鍵聯(lián)接。按設(shè)計(jì)結(jié)果繪制的結(jié)構(gòu)草圖?！鯻)■■_)■③,r——①四、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑畫出軸的受力圖b作水平面內(nèi)的彎矩圖c

支點(diǎn)約束力支點(diǎn)約束力F=F=F=4171=2085.5NHAHB22I-I截面處的彎矩為118M=2085.5x =123044.5N?mmhi 2II-II截面處的彎矩為M=2085.5x29=60479.5NmmHII作垂直面內(nèi)的彎矩圖d支點(diǎn)約束力為FVA—759.1FVA—759.1N——r 22F—F-F—1518.1-759.1—759NVBrVAI-I截面左側(cè)彎矩為TOC\o"1-5"\h\zl 118M—F—759.1x —44786.9mmVI左 VA2 2I-I截面右側(cè)彎矩為l 118M—F—759x —44781mmVI右VA2 2II-II截面處的彎矩為M—Fx29—759x29—22011N?mmVII VB作合成彎矩圖eM—JM2+M2V H VI-I截面：TOC\o"1-5"\h\zM—J —+M2—(44786.9)+(123044.5)N?mm—130942N?mmI左 ■ VI左 HIM—、：：_+M2—(44781)+(123044.5)?mm—130940N?mmI右 VI右 HIII-II截面：MII2 +M2VII HII—{(22011)2+(60479.5)MII2 +M2VII HII作轉(zhuǎn)矩圖f

T=9.55x106—=9.55x106x—=500529N?mm

n 71.74求當(dāng)量彎矩。因減速器工作時(shí)作單向運(yùn)轉(zhuǎn)，故可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化修正系數(shù)a為0.6。I-I截面：M二JM2 +(aT)2=€1309402+(0.6x500529)二327621NmmeI I右MeIIII-II截面MeII+(aT)2=1643602+(0.6x500529)二307136Nmm確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度。由圖可以看出，截面IT、II-II所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎矩M>M，且軸上eIeII還有鍵槽，故截面I-I可能為危險(xiǎn)截面。但由于軸徑d>d,故也應(yīng)對截面II-II32進(jìn)行校核。I-I截面：M327621 327621Nmmc=亠= = =26.2MPaeW 0.1d3 0.1x503mm33II-II截面：M307136 307136Nmm,c=井= = =33.7MPaeiW 0.1d3 0.1x453mm3查表得，［查表得，［c=65MPa，滿足c=［c］，故設(shè)計(jì)的軸有足夠強(qiáng)度，并有

e -1b定富裕量。

H\耳15H1［弋1y八F皿H\陰\八臨i\陷T滾動(dòng)軸承的選擇及驗(yàn)算（低速軸）根據(jù)任務(wù)書上表明的條件：載荷有輕微沖擊，以及軸承主要受到軸向力，所以選擇深溝球軸承。選用6208深溝球軸承軸承壽命計(jì)算C106 C16670L=(—)￡ =(—)￡ hP60n Pn查機(jī)械零件手冊，6308軸承所具有的徑向基本額定動(dòng)載荷C=29500N,對r于球軸承，8=3。工作壽命=326243h=(C)816670=326243hPn1518.1 71.74鍵的選擇計(jì)算（低速軸）根據(jù)軸徑尺寸，查表得軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵C12x50GB1096-79鍵的強(qiáng)度校核bxh=12x8,L=502F則L=L-b=38mmQ=廠=124.13<125?150MPa=9]s ph-L ps圓周力40F=壬=22500520=25026Nrd40擠壓強(qiáng)度2FQ=廠=124.13<125?150MPa=[q]

ph-L ps因此擠壓強(qiáng)度足夠。剪切強(qiáng)度2Frt= =83.42<120MPa=[t]b-L因此剪切強(qiáng)度足夠。減速器的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算箱體的設(shè)計(jì)箱體是減速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動(dòng)零件的正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱，具有充分潤滑和很好密封箱內(nèi)零件的作用。為保證具有足夠的強(qiáng)度和剛度，箱體要有一定的壁厚，并在軸承座孔處設(shè)置加強(qiáng)肋。加強(qiáng)肋做在箱體外的稱為外肋，由于其鑄造工藝性較好，故應(yīng)用較廣泛。加強(qiáng)肋做在箱體內(nèi)的稱為內(nèi)肋，內(nèi)肋剛度大，不影響外形的美觀，但它阻礙潤滑油的流動(dòng)而增加損耗，且鑄造工藝也比較復(fù)雜，所以應(yīng)用較少。箱體是減速器中結(jié)構(gòu)和受力最復(fù)雜的零件，目前尚無完整的理論設(shè)計(jì)方法，因此都是在滿足強(qiáng)度、剛度的前提下，同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、重量輕及使用等方面而要求作經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。代號(hào)名稱減速器形式一級（齒輪）5箱座壁厚5=851箱蓋壁厚5沁（0.85?lb=7.2>615，箱座加強(qiáng)肋厚5*0.855二6.85‘1箱蓋加強(qiáng)肋厚5'u0.855二6.12i 1b箱座分箱面凸緣厚bu1.55二12

bi箱蓋分箱面凸緣厚b沁1.55=10.8i 1b2b,b3 4平凸緣底座厚斜凸緣底座厚b沁2.355=18.82bu1.55=12;bq（2.25~2.75）5=203 4dfdd2地腳螺栓軸承螺栓聯(lián)接分箱面的螺栓dq0.036a+12=16.32fdq0.7d=11.424fdq（0.6?0.7）d=10.6fd3軸承蓋螺釘d=93n（螺釘數(shù)）n=4d0d=d+（1?2）=100 3D0D=D+2.5d=107.50 3D1D=D=D+（2.5?3）d=1301 2 0 3D4D=（0.85?0.9）D=73.954D5D=D—（2.5?3）d=83.25 3ee=l?2d=10.83e1e=（0.1?0.15）D=11.051mm=19

525=92bb=9hh=(0.8-1)b=8.1d4檢查孔蓋螺釘b=55,L=100,b=85,L=130,i ib=-(b+b)=7022-L=-(L+L)=115221R=5,d=6.5,n=44n地腳螺栓數(shù)n=4c,c,D,R1 2 0 OR,r,r,A1 9 1凸緣上螺栓凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸c=l&c=14,D=25,R=51 2 0 ORuc=18,r=3,r=0.2xc=2.81 1 9 1 2l8軸承座孔邊緣至軸承螺栓軸線的距離lu(1?1.2)d=12.5781l9軸承座孔外端面至箱外壁的距離luc+R+(2?3)=389 1 1D,D,D1 2 4軸承座孔(D)外的直徑D=D=13012D=73.954h軸承螺栓的凸臺(tái)高h(yuǎn)u(0.35?0.45)D=522Hd箱座的深度H>r+30=216d aR2箱體分箱面凸緣圓角半徑R沁0.7(6+c+c)=28212R箱體內(nèi)壁R6=83圓角半徑3潤滑油及潤滑方式的選擇一、齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度V12m/s,當(dāng)m<20時(shí)，浸油深度h約為1個(gè)齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。二、軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。三、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。四、密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定