电动机的选择与运动参数计算

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机械设计输送传动装置设计书

二.总传动比误差为士 5%单向输出轴功率P/KW 3 输出轴转速n/（r/mi n ）35传动工作年限（年）6工作制度（班/ 日） 2工作场所车间批量小批附酣I —电动机；2—Y 和专釦3—副柱齿轮减速器；4 一开式时 5—输蜒机枸的输入轴。

轻微冲击。

机械设计输送传动装置设计书.总体布置简图如图1三.原始数据:四.设计容:1. 电动机的选择与运动参数计算；2.齿轮传动设计计算；3. V 带传动设计计算；4.轴的结构尺寸设计；5.键的选择；6.滚动轴承的选择；7. 装配图、零件图的绘制；8.设计说明书的编写。

【电动机的选择】1.电动机类型和结构的选择：按照已知条件的工作要求和条件，选用丫型全封闭笼型三相异步电回转,XTI.」EV- ili-iX动机2. 电动机容量的选择：工作机所需功率：Pw= 3kW电动机的输出功率：Pd= Pw/n,n〜0.82 , Pd= 3.66kW电动机转速的选择：nw=35r/min , V带传动比i1=2 —4,单级齿轮传动比i2=3 —5 （查表2.3 ）nd =（i1 x i2 x i2 ）nw。

电动机转速围为630—3500r/min3. 电动机型号确定：由附录八查出符合条件的电动机型号，并根据轮廓尺寸、重量、成本、传动比等因素的考虑，最后确定选定Y112M—4型号的电动机，额度功率为4KV Y满载转速1440r/mi n【计算总传动比和分配传动比】1 .由选定电动机的满载转速nm和输出轴转速nw,总传动比为i=nm/nw,得i=41.142. 合理分配各级传动比：V带传动比i仁3,闭合齿轮传动比i2=3.5，开式齿轮传动比i3=3.923. 运动和动力参数计算结果列于下表：【传动件设计计算】减速器齿轮设计：1.按表11.8选择齿轮材料小齿轮材料为45钢调质，硬度为220— 250HBS大齿轮材料为45钢正火，硬度为170-210HBS2 .因为是普通减速器，由表11.20选用9级精度，要求齿面粗糙度Ra=6.3 3.按齿面接触疲劳强度设计确定有关参数与系数：转矩：T=69154 N - mm查表11.10得：载荷系数K= 1.1选小齿轮齿数Z1= 30,则大齿轮齿数Z2= iZ仁3.5 X 30=105实际齿数比u=3.5因单级直齿圆柱齿轮为对称布置，又为软齿面，由表11.19选取© d (齿宽系数)=14 .许应接触应力[(T H]:由图11.23 查得(T Hlim1 = 560MPa ° Hlim2 = 530MPa由表11.19查得Sh=1。

02 机械设计基础拓展阅读：机械传动装置总体设计方法

机械传动装置总体设计方法机器由原动装置、传动装置、执行装置和控制装置四部分组成，传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。

它可以改变执行装置的速度大小、方向，力或力矩的大小等。

如带式输送机是一台简单机器，电动机是它的原动装置，带传动和减速器是它的传动装置，输送带部分是它的执行装置。

如何对机器的传动装置进行总体设计呢？下面就设计任务、设计内容和设计步骤向大家作详细的介绍。

机械传动装置总体设计任务是选定电动机型号、合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。

一、电动机的选择一般机械中多用电动机为原动机。

电动机是已经系列化和标准化的定型产品。

设计时，须根据工作载荷大小与性质、转速高低、启动特性、运载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定电动机的具体型号。

常用的电动机型号及技术数据可由机械设计手册中查取。

那么电动机类型和结构形式如何选择呢？电动机分为交流电动机和直流电动机，工业上常采用交流电动机。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为鼠笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛。

如无特速要求，一般选择Ｙ系列三相交流异步电动机，它高效、节能、噪声小、振动小，运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准（ＩＥＣ），适用于无特殊要求的各种机械设备，设计时应优先选用。

电动机的结构有防护式、封闭自扇式和防爆式等，可根据防护要求选择。

同一类型的电动机又具有几种安装形式，可根据不同的安装要求选择。

其次确定电动机功率其次，电动机功率如何确定？如果选用电动机额定功率超出输出功率较多时，则电动机长期在低负荷下运转，效率及功率因数低，增加了非生产性的电能消耗；如所选电动机额定功率小于输出功率，则电动机长期在过载下运转，使其寿命降低，甚至使电动机发热烧毁。

因此，我们必须通过下面的计算来正确选择电动机。

第1步，确定电动机的输出功率。

机械设计课程设计-二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计图3-1 轴的弯矩图和扭矩图3.6 按弯扭合成应力校核轴的强度3Ⅵ.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强目录1 电动机的选择及运动参数的计算 (1)1.1电动机的选择 (1)1.2计算传动装置的总传动及其分配 (2)1.3 计算传动装置的运动和动力参数 (3)2 齿轮传动设计 (5)2.1高速轴上的大小齿轮传动设计 (5)2.2低速轴上的大小齿轮传动设计 (8)3 轴的设计计算 (13)3.1 输出轴上的功率转速和转矩 (13)3.2 求作用在齿轮上的力 (13)3.3 初步确定轴的最小直径 (13)3.4 轴的结构设计 (14)3.5 求轴上的载荷 (15)3.6 按弯扭合成应力校核轴的强度 (16)3.7 精确校核轴的疲劳强度 (17)Ⅳ.齿轮轴的结构设计 (21)4 滚动轴承的选择及校核 (25)4.1 轴承的选择（表4-1） (25)4.2 滚动轴承（低速轴）的校核 (25)5 键联接的选择及校核 (27)5.1 与联轴器间键的选择及校核 (27)5.2 与齿轮间键的选择及校核 (27)6 联轴器的选择及校核 (28)7 箱体结构的设计 (29)8 减速器的附件 (30)8.1 视孔盖和窥视孔 (30)8.2 放油孔和螺塞 (30)8.3 油标： (30)8.4 通气孔 (30)8.5 定位销 (30)8.6 吊钩： (30)8.7 起盖螺钉 (31)9 润滑和密封方式的选择 (33)9.1.齿轮的润滑 (33)9.2 滚动轴承的润滑 (33)9.3 润滑油的选择 (33)9.4 密封方式选取： (33)后序设计小结 (34)附录参考文献 (35)。

伺服电机的选型和转动惯量的计算

伺服电机的选型和转动惯量的计算引言：伺服电机是一种能够实现精确定位和速度控制的电动机。

在自动化控制系统中，伺服电机广泛应用于机械装置的定位与运动控制，如机床、工业机械手臂、机器人等。

为了确保控制系统的性能和稳定性，正确选型和计算转动惯量是非常重要的。

一、伺服电机选型1.负载特性分析：首先需要对负载特性进行分析，包括负载的质量、摩擦系数、惯性矩等。

这些参数影响到伺服电机的选择，如电机的额定转矩等。

在分析负载特性时需要考虑静态特性和动态特性。

2.运行速度要求：根据系统的运行速度要求，选择电机的额定转速。

如果要求快速响应，需要选择具有较高转速的电机；如果要求大转矩输出，需要选择具有较大额定转矩的电机。

3.控制方式：根据系统的控制方式，选择合适的伺服电机。

常见的控制方式有位置控制、速度控制和力控制。

不同的控制方式对电机的性能要求也不同。

4.转矩和转速曲线：了解电机的转矩和转速曲线，可以帮助选择合适的伺服电机。

转矩曲线决定了电机能够产生的最大转矩，转速曲线决定了电机能够输出的最大转速。

5.电机功率：根据负载特性和运行速度要求，计算出所需的电机功率。

一般情况下，应选择稍大于所需功率的电机，以保证系统的可靠性和安全性。

6.品牌和价格：最后根据伺服电机的品牌和价格进行选择。

国际知名品牌的产品质量较高，但价格也较高。

可以根据实际需求和预算进行选择。

转动惯量是描述物体抗拒改变转动状态的特性。

在伺服电机的选型和控制系统设计中，转动惯量是一个重要的参数。

计算转动惯量的一般公式为：J=m*r^2其中，J是转动惯量，m是物体的质量，r是物体相对转轴的距离。

如果物体是一个均匀的圆盘或圆柱体，根据其几何形状可以通过以下公式计算转动惯量：J=1/2*m*r^2其中，m是物体的质量，r是物体的半径。

如果物体是由多个部分组成，可以通过将各部分的转动惯量相加得到整体的转动惯量。

在实际应用中，还需要考虑其他因素对转动惯量的影响，如内部零件的分布、负载的摩擦系数等。

电动葫芦设计计算说明书

电动葫芦设计题目：根据下列条件设计电动葫芦起升机构的齿轮减速器。

已知：额定起重量Q＝6t，起升高度H ＝9m，起升速度v＝8m／min，工作类型为中级：JC％＝25％，电动葫芦用于机械加工车间，交流电源(380V)。

解：(一)拟订传动方案，选择电动机及计算运动和动力参数1．拟订传动方案采用图4-l所示传动方案，为了减小齿轮减速器结构尺寸和重量，应用斜齿圆柱齿轮传动。

2．选择电动机按式(4-2)、式(4-7)和式(4-8)，起升机构静功率而总起重量Q”=Q+Q’=60000+0.02×60000=61200N起升机构总效率η0=η7η5η1=0.98×0.98×0.90=0.864故此电动机静功率按式(4-9)，并取系数K e＝0.90，故相应于JC％＝25％的电动机P jC=K e P0=0.90×9.44=8.5 kW按表4-3选ZD141-4型锥形转子电动机，功率P jc＝13 kW，转速n jc＝1400 r／min。

3．选择钢丝绳按式(4-1)。

钢丝绳的静拉力按式(4-3)，钢丝绳的破断拉力按标准[2]选用6×37钢丝绳，其直径d＝18mm，断面面积d＝89.49mm2，公称抗拉强度σ＝1770MPa，破断拉力Q s＝204200N。

4．计算卷简直径按式(4-4)，卷筒计算直径D0＝ed＝20×18＝360 mm按标准取D0＝355mm。

按式(4-6)，卷筒转速5．确定减速器总传动比及分配各级传动比总传动比这里n3为电动机转速，r／min。

在图4-3所示电动葫芦齿轮减速器传动比分配上没有一个固定的比例关系。

设计时可参考一般三级圆柱齿轮减速器按各级齿轮齿面接触强度相等，并获得较小外形尺寸和重量的分配原则来分配各级传动比，也可以参考现有系列结构参数拟定各级齿轮传动比和齿轮齿数(表4-2)。

现按表4-2，根据起重量Q，拟定各级传动比(图4-4)和齿数。

机械设计计算说明书

设计计算说明书启动,运输带速允许误差为5% 。

3、使用期限工作期限为十年，小批量生产，两班制工作。

具体设计内容及步骤：一、电动机选择和运动、动力参数计算(一)、确定电动机的功率1、工作机的功率Pw=FV/1000=1200×1.7/1000=2.04 kW 工作机所需电动机功率Pd = Pw/ŋ传动装置的总效率为ŋ=ŋ1ŋ32ŋ3ŋ4ŋ5由课程设计中表2-5可确定各部分的效率为：V带的传动效率ŋ1=0.96，滚动轴承效率（一对）ŋ2=0.99，闭式齿轮传动效率ŋ3=0.97，联轴器效率ŋ4=0.99，传动滚筒效率ŋ5=0.96；得总效率：ŋ=ŋ1ŋ32ŋ3ŋ4ŋ5=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.859所需电动机的功率为：Pd =Pw/ŋ=2.04/0.859 kW=2.37kW因为动载荷比较平稳，电动机额定功率Ped 略大于Pd即可，由Y系列电动机的技术数据可以确定电动机的额定功率为3 kW。

2、确定电动机转速滚筒轴的工作转速为nw=60×1000×V/(∏×D)=60×1000×1.7/(∏×270)r/min=120.25 r/min由于V带传动的传动比常用范围为2～4，一级圆柱齿轮减速器的传动比≤5，所以总的传动比范围ia≤20。

故电动机转速的可选范围为nd =ianw≤2405 r/min由课程设计书中的表6-164可知符合参数的电动机型号有Y100L-2﹑Y100L2-4﹑Y132S-6﹑Y132M-8, Y100L-2电动机的总传动比大，传动装置的外廓尺寸大，结构不紧凑，不可取。

通过对其它三种型号电动机的转速及其他参数的比较，选取电动机的型号为：Y100L2-4 ,其具体参数为PN =3 kW，n=1420 r/min，TM=2.2 N·m。

步进电机的选型与计算

步进电机的选型与计算步进电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各种自动控制系统中。

步进电机以其结构简单、运动精确和控制方便的特点，被广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。

在选择步进电机和进行计算时，需要考虑以下几个方面：步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度。

本文将对步进电机的选型和计算进行详细介绍。

1.步进角度选择步进电机通常有两种步进角度可选：1.8度和0.9度。

其中1.8度步进角度的电机更为常见，但如果需要更高的运动精度，可以选择0.9度步进角度的电机。

步进角度越小，电机一圈的步数越多，运动精度也就越高。

2.扭矩选择扭矩是步进电机的输出能力，通常由电机的尺寸和电流决定。

选择合适的扭矩需要考虑应用场景下的负载情况。

如果负载较大或需要较大的运动力矩，需要选择具有较大扭矩的电机。

3.电流选择4.电压选择选择步进电机的电压需要考虑到驱动器的额定电压。

步进电机的电压应该与驱动器能够提供的电压匹配，以确保电机正常工作。

通常，选择合适的电压可以提高电机的响应速度和运动精度。

5.转速和加速度选择在进行步进电机的计算时，可以根据具体的参数和公式进行计算。

以下是步进电机常用的几个计算公式：1.步进电机的转速计算公式：转速 = 频率× 步进角度× 60（单位：rpm）2.步进电机的转矩计算公式：转矩=功率/转速（单位：Nm）3.步进电机的加速度计算公式：加速度 = （最终速度 - 初始速度）/ 时间（单位：rad/s²）这些公式可以根据具体的参数进行灵活计算，以满足不同应用场景的需求。

总结起来，步进电机的选型和计算需要考虑步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度等因素。

根据具体的应用场景需求，选择合适的步进电机，并进行相关参数的计算，以满足项目的设计要求。

同轴式二级圆柱齿轮减速箱设计说明书

一、设计任务1.题目2 —（3）设计一用于带式输送机上的同轴式二级圆柱齿轮减速器。

2.总体布置简图图13.工作情况工作平稳，单向运转4.运输机卷筒扭矩（N•m）运输带速度（m/s）卷筒直径（mm）带速允许偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）1400 0.75 350 5 10 25.（1）电动机的选择与运动参数计算（2）斜齿轮传动设计计算（3）轴的设计（4）滚动轴承的选择（5）键和联轴器的选择与校核（6）装配图、零件图的绘制（7）设计计算说明书的编写6.设计任务（1）减速器总装配图1张（0号或1号图纸）（2）齿轮、轴零件图各一张（2号或3号图纸）（3）设计计算说明书一份二、传动方案的拟定及说明传动方案如总体布置简图（图1）所示，中间传动采用V带传动和同轴式二级减速箱进行降速。

V带传动适用于中高速级，具有结构简单，传动平稳，过载保护等优点；同轴式减速箱横向尺三、电动机的选择（此段计算均查自此书）表，圆柱齿轮传动η四、传动比配置和传动装置运动、动力参数计算(315-⨯6481498.5214=== cos14cos1425531053cos142553''⨯''206设计计算及说明结果1．高速轴设计1）基本数据转矩1118.71T N m =⋅，转速1576/min n r =，功率17.16P kW = 2）计算作用在轴上的力高速轴小齿轮分度圆直径186.74d mm =周向力：31122118.71102737.1186.74t T F N d ⨯⨯===径向力：tan tan 202737.111028.7cos cos142553n r tF F N αβ==⨯='''轴向力：tan 2737.11tan142553704.4ae t F F N β'''==⨯= 受力分析见图6-1-2（各力已经向中心作等效变换）3）初步确定轴的最小直径先按《机械设计》式（15-2）（此段未作说明均查自此书）初步估算轴的最小直径。

(整理)电动机的选择及传动装置运动和动力参数计算1

＝＝＝１２５ｒ／ｍｉｎ
Ⅰ轴＝＝４．３８×０．９６＝４．２０ＫＷ
Ⅱ轴＝＝４．２０×０．９９×０．９７＝４．０３ＫＷ
＝９５５０＝９５５０× ＝４３．５７Ｎ·ｍ
＝９５５０＝９５５０× ＝８３．６１Ｎ·ｍ
＝９５５０＝９５５０× ＝３０７．８９Ｎ·ｍ
＝４．３８ＫＷ
＝７５０～２５００ｒ／ｍｉｎ
(3)查表9-2（P143），取带的基准长度为 =1800mm
(4)按式9-21计算实际中心距
a= +
=570+
=566mm
(5)按式9-22确定中心距调节范围
=a+0.03 =566+0.03×1800
=620mm
=a-0.015 =566-0.015×1800
=470mm
由式9-23
= - ×
= - ×
（四）安全预评价内容
安全评价的原理可归纳为四个基本原理，即相关性原理、类推原理、惯性原理和量变到质变原理。
第五章环境影响评价与安全预评价
，
标准齿轮材料，则
两轮的材料均为钢，查表6-4（P96）,
将上述各参数代入公式得
模数
由表5-2(P58)，取m=2.5mm
取
由式（6-13）
查表6-5（P97）
查图6-9c（P93）得
查图6-9b（P93）得
查图6-7（P91）得
取
考虑到式闭式齿轮传动，采用浸油润滑。
，主动齿轮采用实心式结构
200mm＜ ≤500mm从动轮采用辐板式结构。
选电动机Ｙ１３２ｍｚ－６
＝４８０ｒ／ｍｉｎ
＝１２５ｒ／ｍｉｎ
＝４．２０ＫＷ
＝４．０３ＫＷ

一级圆柱齿轮减速器

设计题目：带式输送机传动装置中一级直齿圆柱齿轮减速器。

设计的主要容：（1）电动机的选择与运动参数计算；（2）齿轮传动设计计算（3）轴的设计（4）滚动轴承的选择（5）键和连轴器的选择与校核；（6）装配图、零件图的绘制（7）设计计算说明书的编写（8）选择一主要零件完成数控加工设计（9）对一主要零件进行三维建模说明：（8），（9）为任选题目、传动方案拟疋 -------------------_ 、电动机的选择 -------------------三、各轴运动的总传动比并分配各级传动比---四、运动参数及动力参数计算--------------五、V带传动设计---------------------六、齿轮传动设计 -------------------七、车由的设计 -------------------八、滚动轴承的选择及校核计算--------------九、键的校核计算 ----------------十、十一、联轴器的选择 -------------------- 润滑与密封 ----------------------十二、减速器附件的选择及简要说明---------------十三、、箱体主要结构尺寸的计算------------------传动方案拟定设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器1总体布局简图5_1带传动 2电动机 3减速机 4联轴器 5转筒 6传送带2工作情况：载荷平稳、单向旋转3原始数据二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用丫系列三相异步电动机。

2、选择电动机的容量工作机的效率n =0・943・96对带式输送机取 n =0.94带入上述得：Pw =-^1000 nw=1500 X1/ (1000 ＞0.94 ) 胡.6KW3. 确定电动机的功率：电动机输出功率 Po=Pw/ n式中n 为电动机至滚筒轴的传动装置总效率(1) 传动装置的总效率：查表2—2，取V 带传动效率n 为0.96，滚动轴承(两对)n 为0.99，齿轮效率n 为0.97，联轴器效率n 为0.98由n 总=耳带＞耳轴承＞n 齿轮＞n 联轴器＞n 滚筒 =0.96 X).99 X).99 X).97 X0.98 =0.90(2) 电机所需的工作功率：PwPo =工作机所需功率 Pw=FV 1000 nwn胡.77KW因载荷平稳，电动机额定功率Pm只需略大于Po即可，安表10-1中丫系列电动机技术数据表选取电动机的额定功率Pm为2.2KW(3确定电动机的转速滚筒轴工作转速为；门W=60x1000V/（冗D）=60x1000x1/（冗x250）=76.39r/min安表2-1推荐的各级传动比围为：V带传动比围i =2-4,单级圆柱齿轮传动比围：i〃=3-5,则总传动比围i =2x3-4x5=6-20,可见电动机的转速可选围为：n =i ' n w=（6-20）x76.39=458.34-1527.8r/min符合这一围的同步转速有750r/min和1000r/min 三种，为减少电动机的重量和价格，由附表10-1选常用的同步转速为1500r/min的丫系列电动机Y100L1-4,其满载转速n w=1420r/min(3) 选用电动机查JB/T9616 1999 选用Y100L1 -4 三相异步电动机，主要参数如下表1-2 :三、各轴运动的总传动比并分配各级传动比1、总传动比：工作机的转速n 筒=60x1000V/（冗D）=60x1000x1/（冗X250）=76.39r/mini 总=n 电动/n 筒=1420/76.93 = 18.62、分配各级传动比i总=i齿xi带为使V带传动的外廓尺寸不致过大，V带传动的传动比i带=4，则齿轮传动比：i 齿=i 总/i 带=18.6/4=4.65四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min )n 电=1420r/min)n 戶n 电/i 带=1420/4 = 355(r/min)n n /i 齿=355/4.65 = 76.34(r/min)n 筒= n n= 76.34(r/min)2、计算各轴的功率(KW)P 电=Po = 1.77KWP K Po Xn 带M.77 X0.96 = 1.7KWP n=Po Xn 轴承Xn 齿轮*.7 X0.99 X0.97=1.57KWP 筒* P Xn 轴承Xn 联轴器* 1.57 X0.99 xo.981.52KW3、计算各轴转矩T 电=9550Po/n 电=9550 X1.77/1420=11.9N mTI = 9550P n * 9550 X1.7/355=45.73N mT n=9550P “n n= 9550 X1.57/76.34=196.4N mT 筒* 9550P 筒/n 筒* 95501.52/76.34=190.15N m将上述数据列表如下:五、V带传动设计1、选择普通v带截型由表15-8 得：kA = 1.2 P 电=2.2KWPC = KA P 电=1.2 X2.2 = 2.64KW据PC = 2.64KW 和n 电=1420r/min由图15-8得：选用A型V带2、确定小带轮基准直径由表15-8，表15-4，表15-6，取d d1 = 100mm3、确定大带轮基准直径d d2 = i 带=4 X100 = 400mm4、验算带速带速V: V =n d d1 n i/ (60 X1000 )= nX100 X1420/ (60 X1000 )=7.43m/s带速太高，离心力增大，使带与带轮间的磨檫力减小，容易打滑，带速太低，传动功率一定时所需的有效拉力过大，也会打滑。

电机选型及参数

步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。

每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。

电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。

步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。

步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。

广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。

而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。

在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。

一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。

选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。

在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。

但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。

精度是由电机的固有特性所决定。

论文天地欢迎您选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

选择步进电机需要进行以下计算：（1）计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下:i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1)式中φ---步进电机的步距角（o/脉冲）S ---丝杆螺距（mm)Δ---(mm/脉冲）（2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2] （1-2）式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量（N）S ---丝杆螺距（cm）（3）计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt （1-3）Ma=（Jm+Jt).n/T× 1.02×10ˉ 2 （1-4）式中Ma ---电机启动加速力矩（N.m)Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)n---电机所需达到的转速（r/min）T---电机升速时间（s）Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ 2 （1-5）Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m)u---摩擦系数η---传递效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ 2 （1-6）Mt---切削力折算至电机力矩（N.m)Pt---最大切削力（N）（4）负载起动频率估算。

电机的选择计算

2.1选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用丫系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V.2.2选择电动机的容量工作机的有效功率为 P w=FV/1000=(2200N< 1.0m/s)/1000=2.2kw. 从电动机到工作机输送带间的总效率：联轴器的传动效率n 1=0.99.带传动效率n 2=0.96. 一对圆锥滚子轴承的效率 n 3= 0. 98.一对球轴承的效率n 4= 0.99.闭式直齿圆锥齿传动效率n 5= 0.97. 闭式直齿圆柱齿传动效率n 6= 0.97.总效率=n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6=0.99 x 0.96 x 0. 98 x 0.99 x 0.97 x0.97=0.817.所以电动机所需工作功率为：P d =Pw/n 刀=2.2kw/0.817=2.69kw 2.3确定电动机转速查表得二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比i=8-40 ,而工作机卷筒轴的转速为:d=250mm nw=60X 1000V/ n d=76.5r/m所以电动机转速的可选范围为:nd=i x nw =(8-40) x 76.5=(612-3060)r/m符合这一范围的同步转速有 750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m 四种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/m 的电动机如表2-1 : 表2-1课程设计电机的选择计算电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如表2-2 : 表2-22.4计算传动装置的总传动比i 刀并分配传动比2.4.1分配原则1. 各级传动的传动比不应该超过其传动比的最大值2. 使所设计的传动系统的各级传动机构具有最小的外部尺寸3. 使二级齿轮减速器中，各级大齿轮的浸油深度大致相等，以利于实现油池润滑 2.4.2 总传动比i 刀为：i 刀=nm/ nw=960/76.5=12.549243分配传动比：i E =i i i 2圆锥齿轮传动比一般不大于3,所以：直齿轮圆锥齿轮传动比：i 1=3 直齿轮圆柱齿轮传动比：i 2=4.18 实际传动比：i ' E = 3X4.18=12.54 因为△ i=0.009<0.05,故传动比满足要求2.5计算传动装置各轴的运动和动力参数2.5.3各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩 T d =9.55 X 106X 2.69/960=2.68 X 104N.mmI 轴 n I =nm=960r/m n 轴 n n =n I / i 1=960/3=320 r/m m 轴 n m =n n / i 2=320/4.18=76.6 r/m w 轴 n w =n m =76.6r/m各轴的输入功率I 轴 P I = P d n 1=2.69kwX 0.99=2.663kw n 轴 P n = P I n 5n 4=2.663 X 0.99 X0.97=2.557kwm 轴 P m = P n n 6 n 3=2.557 X 0.97 X0.98=2.43kww 轴 P w = P n n 1 n 3=2.43 X 0.99 X 0.98=2.358kw2.5.1 各轴的转速2.5.2i=T d Xn 1=2.68 X 104X 0.99=2.65 X 104N.mm44n =T Xn 5n 4X i 1=2.65 x 10 x 0.99 x 0.97 x 3=7.63 x 10N.mmm =T n Xn 6 n 3 X i 2=7.63 X 104X 0.97 X 0.98 X 4.18=3.03 X105N.mm3.1闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算a. 选材七级精度小齿轮材料选用45号钢，调质处理，HB=217~286 大齿轮材料选用45号钢，正火处理，HB=162~217 按齿面接触疲劳强度设计：T Hmin1=0.87HBS+380由公式得出：小齿轮的齿面接触疲劳强度T Hmi n1=600 Mpa ; 大齿轮的齿面接触疲劳强度THmi n2 =550 Mpa b.(1)计算应力循环次数N:N1=60njL=60X 960X 1X 8X 10X 300=2.765 X 109 N2=N1/ i 1=2.765 X 109/3=9.216 X 108⑵ 查表得疲劳寿命系数：K HN =0.91,K HN =0.93,取安全系数Smin =1 [(T ] C HminX K H N / S Hmin•°・[T ] H 1=600X 0.91/1=546 Mpa [T ] H 2=550X 0.93/1=511.5 Mpa3传动零件的设计计算W 轴运动和动力参数计算结果整理如表 2-3 : 所以:I 轴 n 轴 m 轴w =T m Xn 1 n 3=3.03 X 105X 0.99 X 0.98=2.94 X 105N.mm•.• [ (T ] H1>[ (T ] H2 •••取511.5 Mpa(3)按齿面接触强度设计小齿轮大端模数(由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计)：取齿数Z1=24，贝U Z2=Z1X i1=24 X 3=72,取Z2=72•••实际传动比u=Z2/Z1=72/24=3，且u=tan S 2=cot S 1=3• S 1=18.435 °S 2=71.565 °则小圆锥齿轮的当量齿数zm1=z1/cos S 1=24/cos18.435 ° =25.3zm2=z2/cosS 2=72/cos71.565 ° =227.68⑷查表有材料弹性影响系数ZE=189.8,取载荷系数Kt=2.0有••• T1=2.65X 104 T/(N.mm) , u=3,① R1=1/3.•••试计算小齿轮的分度圆直径为：d1t >2.92 *(ZE/[ ]H)2V KtT1/ R1(1 0.5 R1)2 u =63.96mmb.齿轮参数计算(1)计算圆周速度v=n *d1t*n I /60000=3.14*63.96*960/60000=3.21335m/s(2)计算齿轮的动载系数K根据v=3.21335m/s，查表得：Kv=1.18,又查表得出使用系数KA=1.00取动载系数K =1.0取轴承系数K =1.5*1.25=1.875齿轮的载荷系数K= Kv*KA* K *K =2.215(3)按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式：d1= d1t X ^K / Kt =63.96 X ^2.221/ 2 =66.15mmm=66.15/24=2.75c.按齿根弯曲疲劳强度设计：T Fmin1=0.7HBS+275由公式查得：(1)小齿轮的弯曲疲劳强度T FE1=500 Mpa ;大齿________m> 3/[4KT1/ R(1 0.5 R)2Z12^ZU^]* Y Fa Y Fs/[7⑵查得弯曲疲劳强度寿命系数心1=0.86,K FN2=0.88.计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取 S=1.4由[(T F ]=(T Fminx K FN / S Fmin 得[(T F ] 1= C FE1* K FN /S=500*0.86/1.4=308.929 Mpa[T F ]2=T FE2* K FN /S=380*0.88/1.4=240.214 Mpa 计算载荷系数 K= K V *KA* K *K =2.215 1.查取齿形数: Y Fa1=2.65, Y Fa2=2.236 2.应力校正系数 Y sa1=1.58, Y sa2=1.7543.计算小齿轮的Y Fa * Y sa /[ T F ]并加以比较••• Y Fa1 * Y sa1 /[ T F ] 1 =2.65*1.58/308.928=0.01355 Y Fa2 * Y sa2/[ T F ] 2 =2.236*1.754/240.214=0.01632二 Y Fa1 * Y sa1 /[ T F ] 1 < Y Fa2 * Y sa2/[ T F ] 2 所以选择 Y Fa2 * Y sa2/[ T F ] 2=0.01632m> M4KT_______________=3/[4*2.215*2.65*10 4/1/3(1 0.5*1/ 3)2*24%?321]*0.0162 =2.087对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由因为齿轮模数m 的大小主要由弯曲强度决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径有关，所以将取标准模数的值，即m=2.5。

电动机的选择

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=70 rpm；卷筒所需功率 6.5 KW。

电动机所需功率：P d=P w/ηa（其中：P d为电动机功率，P w为负载功率，ηa为总效率2.电动机功率的选择η=η13*η2η3*η42*η 5=0.983*0.95*0.97*0.992*0.96=0.8160（η1为轴承效率；η2为开式齿轮效率；η3为闭式齿轮效率；η4为联轴器效率；η5为卷筒效率）折算到电动机的功率为：P d=P w/ηa=6.5/0.8160=8.0kw3.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比范围I3=3~6，一级开式传动I2=3~7，则总传动比合理范围为I b=9~42。

电动机转速可选范围为n d=I b*n =（9~42）*70=630~2940r/min，符合这一范围i额的同步转速有750、1000、筒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=1500r/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Y160M-4。

主要性能：额定功率：11kw，满载转速1460r/m，额定转矩2.2，质量123kg。

二、确定传动装置的总传动比和分配传动比1.减速器的总传动比为：I a=n w/n=1460/70=20.862.分配传动装置传动比：●根据推荐，取闭式齿轮I3 =5（单级减速器I=3~6合理）●因为I总=I2*I3所以I2=I总/I3=20.86/5=4.17三、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=n w=1460r/min2轴转速：n2=n1/5=1460/5=2923轴的转速：n3=n2=2924轴的转速：n4=n3/4.17=292/4.17=70.022.各轴的输入功率电动机轴输入功率：P1=P d*η联轴器=8.0*0.99=7.921轴上齿轮的输入功率：P2=P1*η轴承=7.92*0.98=7.7622轴输入功率：P3=P2*η闭式齿轮=7.762*0.97=7.5292轴输出功率：P4=P3*η轴承=7.529*0.98=7.3783轴输入功率：P5=P4*η联轴器=7.378*0.99=7.304 3轴上齿轮功率：P6=P5*η轴承=7.304*0.98=7.158 4轴输入功率：P7=P6*η开式齿轮=7.158*0.95=6.800 3. 各轴的转矩电动机的输出转矩：Td=9550*Pd/nw=9550*8.0/1460=52.329 T1=Td*η联轴器=52.329*0.99=51.81T2=T1*I3*η轴承*η闭式齿轮=51.81*5*0.98*0.97=246.253 T3=T2*η轴承=246.253*0.98=241.328 T4=T3*η联轴器=241.328*0.99=238.915T5=T4*I2*η开式齿轮*η轴承=238.915*4.17*0.95*0.98=927.531 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 ；σHlim1=700Mpa ；σFE1=240Mpa ；大齿轮用45钢，调质，齿面硬度230HBS ；σHlim2=580Mpa ；σFE2=200Mpa (表11-1);由表11-5H S =1.1；F S =1.3；[1H σ]=1lim H σ/H S =636MPa ； [2H σ]=2lim H σ/H S =527.3MPa [1F σ]=1FE σ/F S =185MPa ； [2F σ]=2FE σ/F S =153.85MPa （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。

齿轮传动设计(课程设计)

一、电动机的选择与运动参数的计算1. 电动机的选择 ① 电动机类型的选择 ② 选择电动机的容量（1）工作机所需功率 Pw=Fv/1000=4.16kw （见《机械设计课程设计》P7〜9）（2）传动装置的总效率为:n = n 1 n 2…n n按《机械设计课程设计》P8表2-2确定各部分的效率为：V 带传动n 1=0.95 ;滚动轴承（每一对）效率：n 2=0.99，圆柱齿轮传动效率n 3=0.96；弹性联轴器效率n 4=0.995,卷筒轴滑动轴承效率:n 5=0.96.则：n =0.96*0.993*0.962*0.995*0.96 〜0.828（3 ）确定电动机的转速。

由转轮的线速度"晟（朋河推出转轮的速度为:般选用同步转速为 1000 r/min 或1500r/min 的电动机作为原动机通常V 带传动常用传动范围i 仁2~4，圆柱齿轮3~6，则电机转速 n d =n w i 带i 1i 2= （2*3〜4*5 ） *95.497=572.982〜1909.94因载荷平稳，电动机的额定功率 Ped 大于Pd 即可，由表17-1选 Y132S-4型电动机，额定功率为 5.5kw ，转速为:n m =1440 r/min6 104v =D6 104 1.632095.49表2-5电动机主要性能参数、尺寸③计算传动装置的总传动比及分配各级传动比④ 2.3.1 总传动比：Q = n m=l440= 15.07n w 95.49⑤分配各级传动比选取V带传动的传动比：i带2，则i2为圆柱齿轮减速器的传动比。

由i总i带i i i2, h 1.1i2得：i1 2.87, i2 2.61（4）计算机传动装置的运动参数和动力参数0轴——电机轴1轴一一高速轴R T P0 1n。

i带P on oT oP d4.16kwn m 1440r / minP9550」27.58N ?m4.16144029550旦nn o0.957209550遊7203.95KWr/m in52.41N ?m2轴——中速轴 P 2Pi 23.95 0.99 0.96 3.75KWn 2nii i720 2 .87250 .87 r/m in3轴——低速轴P 3n 3工作轴:3.564 9550 P 2 n 2P2 2n 29550 P0.99 n 33.75 9550 250.87142.75N ?m3.75 0.99250 .87 2 .619550鎏 96.110.96 3.564KW96 .11 r/m in354.13N ?m0.995 0.96 3.37KWn 4 n w 95.49r/m inT 49550p 4 9550玉7 337.03N ?mn 4 95.49计算所的动力参数与计算参数2. V 带传动的设计计算 ① V 带传动的计算功率P ea由参考文献，表8-8得工作情况系数K A 1.1，故:F C a K A P 1.1 5.5 6.05kw② 确定V 带的截型根据P ea 及n1查参考文献确定选用 A 型带 ③ 确定带轮的基本直径d d 1、d d2(1 )由参考文献表8-8和表8-6得，dd1 9°mm(3)验算带速v 为;因为5m/s 10.15m/s 25m/s ，所以带速合适。

机械设计课程设计单级直齿圆柱齿轮减速器说明书

实用文档课程设计任务书课程设计题目：带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器（一）设计容1、电动机的选择与运动参数的计算2、齿轮传动的设计；3、轴的设计；4、绘制零件的工作图和装配图(1) 减速器的装配图(2) 绘制零件的工作图5、编写设计说明书(1)、目录；(2)、设计任务书；(3)、设计计算：详细的设计步骤与演算过程；(4)、对设计后的评价；(5)、参考文献资料。

（二）设计工作量1.减速器装配图一2.零件图二（轴一，齿轮一）3.设计说明一份。

目录传动方案拟定与说明 4电动机的选择 5齿轮传动的设计计算 8轴的设计计算 12减速器铸造机体结构尺寸计算结果表 18设计小结 21传动方案拟定与说明系统简图：原始数据：带工作拉力F=2000N，带速度V=2.4m/s，卷筒直径D450mm工作要求：每日两班制，传动不逆转，有中等冲击，链速允许误差为5%电动机的选择1、电动机类型的选择Y系列三相异步电动机2、电动机功率的选择（1）工作机所需功率Pw。

Pw=Fv/1000=(2000·2.4)/1000=4.8Kw（2）电动机输出功率Pd。

考虑传动装置的功率损耗，所需电动机的输出功率为Pd=Pw/η式中：η1. η2.，η3，η4为别为传动系统中联轴器、滚动轴承、齿轮传动与卷筒传动的效率，查表2-3，取η1=0.99，η2=0.98，η3=0.97，η4=0.96，则η=0.992·0.984·0.972·0.96=0.817所需电动机的输出功率为Pd=Pw/η=4.8/0.817=5.88Kw（2）确定电动机的额定功率Ped。

选定电动机的额定功率Ped=7.5Kw 3、选择电动机的转速计算工作机的转速n wn w=（60·1000·v）/πD=101.9r/min安表2-2推荐的传动比合理围，二级圆柱齿轮减速器传动比围是i’=8~40.则电动机转速的可选围为Nd=I’n w=*8~40）·101.9=815.2~4076Kw可见同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min的电动机都符合要求，查表14-1，初选同步转速1000r/min、1500r/min 的两种电动机进行比较，则为Y160M-6、Y132M-4，其传动比为9.81、14.72.因此电动机Y160M-6传动比小，选定电动机型号为Y160M-6。

步进电机的计算与选型---实用计算

步进电机的计算与选型对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤：1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ;2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ；3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据；4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。

1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。

eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。

2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。

通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。

（1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1Teq1amax f 0T =T +T +T (4-8)式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ；f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ；0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。

具体计算过程如下：1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：amax eq 2T =J =60eq ma J n t πε （4-9）式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ⋅；ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ；m n ——电动机的转速，单位r/min ；a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。

2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩：f T =2F i πη摩h P （4-10）式中 F 摩——导轨的摩擦力，单位为N ；h P ——滚珠丝杠导程，单位为m ；η——传动链总效率，一般取0.70.85η=；i ——总的传动比，/s m i n n =，其中m n 为电动机转速，s n 为丝杠的转速。