第3章电机与减速器的选择

第3章电机与减速器的选择

3.1概述

回转支承在送料小车中主要实现料台的回转运动运动，由于料台回转有一定的速度限制，为了使回转小车在一定速度下运转，需要设计减速器，同时选择合适的电动机。根据送料小车的设计要求可知，减速器的传动比较大，要求结构紧凑，而用于短期间歇使用，综合考虑应选用涡轮蜗杆传动。在涡轮蜗杆传动中，1圆弧圆柱蜗杆减速器适用于起重、运输、化工、轻工等部门，其包括CWV 、CWS 、CWO 三个系列，采用圆环面包络圆柱蜗杆，其输入轴(蜗杆轴)转速不超过1500r/min ，工作环境温度范围-40°～40°

为实现回转支承的转速为4.5r/min 设计的传动链为：电动机——减速器——回转支承——回转料台，回转支撑的外齿与圆柱齿轮啮合，圆柱齿轮与涡轮安装在同一轴上，电动机输入的转速通过涡轮蜗杆减速后，又通过直齿圆柱齿轮的减速，从而实现料台的回转运动。

3.2电动机的选择确定

由回转支承外齿模数M=8，齿数Z 2=127,De=1047.5可知该传动系统传递功率不大，故采用闭式软齿面齿轮传动，通常Z 1=20～40，初选Z 1=24,则i=5，在常用机械传动的单级传动比推荐值范围内，只需校核齿根弯曲疲劳强度，校核公式为a a 1m bd 2S F F Y Y K πσ=≦[F σ]。因传递功率不大，转速不高齿轮材料选用便于制造且价格便宜的材料，故小齿轮选用45钢（调质）硬度为240HBS ，因该小车为

一般工作机器，速度不高，固齿轮精度等级选用8级精度。由表13-8（《机械设计基础》，徐启贺主编）初选齿宽系数d φ=0.8，已知T 1=1000N 、T 2=3000N,载荷系数K=1.21

d 1=mz 1=192mm 、m=8，由表13-7（《机械设计基础》，徐启贺主编）齿形系数得 Y 1a F =2.65、Y 2a F =2.17， 由表13-7（《机械设计基础》，徐启贺主编）应力修正系数得Y 1a S =1.58、Y 2Sa =1.802，由图13-9（《机械设计基础》，徐启贺主编）查得弯曲疲劳强度寿命系数Y 1N 、Y 2N ，Y 1N =Y 2N =1。取弯曲强度最小安全系数 S F =1.4

计算许应弯曲应力[1F σ]=F N F S Y 11lim ς=321.4mp, [2F σ]=4

.11400⨯=285.7mp 1F σ=1a 1a 11m

bd 2S F Y Y KT =58.165.28192150100021.12⨯⨯⨯⨯⨯⨯=0.13mp ＜[1F σ]=321.4mp 2F σ=2a 2a 11m

bd 2S F Y Y KT =80.117.28192150300021.12⨯⨯⨯⨯⨯⨯=0.123＜[2F σ]=285.7mp 因此有上述可知与回转支承相啮合的支持圆柱齿轮的齿数Z 1=24满足条件，该齿轮动的分度圆直径d 1=mz 1=192mm 。已知回转支承分度圆直径d 2=mz 2=127×8=1016mm

1221d d n n =由回转料台转速n 2=4.5r/min 可知n 1=23.8r/min ，由已知条件设计减速器传动比i=40，所以输入减速器的转速n=i n 2=40×23.8r/min=952.4 r/min 已知回转料台n 2=4.5r/mi 、T=3000N.m ，

输出功率P w =9550n w T kw=1.41kw ，P d =w

w ηP w η=43221ηηηη=0.982×0.97×0.99×0.98=0.90

1η、2η、3η、4η为从电动机到回转料台之间的传递效率

1η--滚动轴承传动效率，2η--圆柱齿轮传动效率，3η--弹性联轴器效率， 4η--回转支承传动效率；

以上数据由表2-4（《机械设计课程设计》王坤、何小柏等主编）可查得。 由电动机转速n=952.4r/min 、P d =1.57Kw ，初步选择同步转速为1000r/min (6级)、Ped=3、满载转速为960r/min ，型号为Y132S-6的三相异步电动机

3.3减速器Ⅰ的选择确定

3.3.1减速器方案的比较

由工作机要求可知，减速器需要有较大的传动比和传动方向的改变，通过查阅《机械设计手册》第三版 第3卷 成大先主编，化学工业出版社 减速器篇，选出2种方案进行比较，以下是方案的比较：

⑴圆弧圆柱蜗杆减速器，其传动特点如下:

①蜗杆与蜗轮两轴投影交角为90 ，两轴线不在同一平面内，且可改变运动

方向

②传动比大，蜗杆为主动，蜗轮为从动

③传动平稳，无噪音，蜗杆蜗轮都是螺旋齿啮合，体积小，结构紧凑

④能自锁，即不能以蜗轮为主动反过来带动蜗杆，因此广泛用于起重减速机构⑵圆锥齿轮减速器，其传动特点如下:

①圆锥直齿制造方便，对变形及安装误差很敏感，承载能力较低，噪声大，

传动速度较低

②可以改变运动方向

③圆锥弧形齿轮传动平稳，承载能力强，常用于汽车、船舶等动力机械中的

行星机构，但制造比较困难

④传动比较小，常用i=1～6

通过上述比较，综合实际应用考虑，选择方案（1）减速器比较合适

3.3.2减速器型号及相关参数的确定

由于此减速器用于料台的回转运动部分，查设计手册，初选减速器型号为CWS，为标准形式，风扇冷却。根据小车使用的已知条件，即原动机为电动机，

输入转速n

1=960r/min、输出转矩T

2

=1000N.m启动转矩T

max

2

=3000N.m、公称传

动比i=40、输出轴轴端负荷F

R

=5000N，每日工作16小时，每小时启动25次，

每次运转1min，工作环境温度为30︒c

由已知条件，工作机为运输机，属中等冲击载荷

原动机为电动机，每日工作16h，由表16-1-74（机械设计手册第三版第3卷，

成大先主编，化学工业出版社）查得每日运转时间系数f

1

=1.25

每小时启动25次，由表16-1-75（手册同上）查得启动频率系数f

2

=1.1

每小时载荷率J

c =

60

25

1⨯

×100﹪=42﹪，

由表16-1-76（手册同上）查得小时负荷率系数f

3

=0.78

工作环境温度为30︒c由表16-1-77（手册同上）查得f

4

=1.14

减速器型号为CWS，由表16-1-78（手册同上）查得f

5

=1

风扇冷却的热损耗系数，由表16-1-79（手册同上）查得f

6

=1