传动装置的运动和动力参数计算教学文稿

传动装置的运动和动力参数计算

一、 工作机转速和所需功率计算

工作机（卷筒）转速ηω（r/min ）

D

v

πηω60000=

V —工作机的移动式提升速度m/s D —卷筒直径mm

72400

5

.160000=⨯⨯=

πηωr/min

工作机所需的工作功率ωP （KW ）

V F P ⋅=ω F —工作机的工作拉力或提升重力 KN 2.45.18.2=⨯=ωP KW

二、 选择电动机

1.确定电动机工作功率：a

ηω

P Pd =

ωP —工作机所需功率kw

a η—电动机至工作机传动装置总功率

2.电动机的额定功率P N : P N >P d

ηa =ηge 2ηbe 4ηcu 2ηω=0.972⨯0.984⨯0.992⨯0.96=0.817

a ηωP Pd =

=817

.02.4kw =5.14kw 3.确定电动机的转速

n N ÷n ω=i a =i 1i 2i 3 i 1i 2i 3—各级合理传动比 二级圆柱斜齿轮传动比i=8~40 n N =（8~40）⨯72=576~2880

可选同步转速有1000r/min ，1500r/min 可选 选用Y132S —4电机

三、 分配转动比

总转动比i a =n m /n=1440/72（r/min ）=20

该减速器为展开式减速器 查表可知：i 1=5.5 ， i 2=3.64

四、 传动装置的动力和动力参数计算

1． 各轴转速 n Ⅱ=n m /i 1 (r/min) n Ⅲ=n Ⅰ/i 2=n m /(i 1i 2) r/min

n m —电动机满载转速 i —电动机到Ⅰ轴的传动比 n Ⅱ=1440/5.5=262r/min n Ⅲ=72r/min

2． 各输入轴功率 P Ⅰ=Pd ·η01=5.5⨯0.99=5.445kw

P Ⅱ= P Ⅰ·η12=5.445⨯0.97⨯0.98=5.176kw P Ⅲ=P Ⅱ·η23=5.176⨯0.98⨯0.97=4.92kw P 卷筒轴=P Ⅲ·η34=4.92⨯0.98⨯0.99=4.77kw

3． 各轴输出转矩n Pd T 9550

d ==9550⨯1440

5.5=3

6.48N ·m 4． Ⅰ—Ⅲ轴输入转矩 T Ⅰ=T d ·i 0·η01=36.11N ·m

T Ⅱ=T Ⅰ·i 1·η12=188.79N ·m T Ⅲ=T Ⅱ·i 2·η23=653.26N ·m 卷筒轴输入转矩 T =T Ⅲ·η2·η4=633.79N ·m

五、 高速级齿轮传动设计

1. 小齿轮材料为40Cr （齿面硬度180HBS ），大齿轮材料为45#（齿面硬度240HBS ），

两者均调质。初选螺旋角β=14°，压力角α=20°。齿面精度为8级精度，带式运输机为一般工作机器。n 1=1440r/min ，n 2=262r/min ，i 1=5.5。选小齿轮齿数为Z 1=25，Z 2=25⨯i=25⨯5.5=137.5，取Z 2=137。 2. 按齿面接触疲劳强度设计

d 1t []2

1t 1d 2⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⋅+⋅≥

H E H H Z Z Z Z T K σμμφβ

ε 试选载荷系数K Ht =1.3 Z H =2.443

计算重合度系数εZ

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=βααcos tan arctan t =20.562° ⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛

+=βααcos 2cos arctan *111a t

at h Z Z =29.67°

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=βααcos 2cos arccos *222

a t t h Z Z =22.53° π

tan 1d β

φεβZ =

=1.987

()()()[]

π

2tan tan tan tan 221

1

t at t at Z Z αααα

εα'-+'-=

=1.64

()

α

β

β

β

εεεεε+--=

13

4Z =0.663 螺旋系数：985.0cos ==

ββZ

查表取d φ=1 Z e =189.8MPa 1/2

计算接触疲劳应力[]

H σ：查得小齿轮和大齿轮的解除疲劳极限分别为

[]

H

σlilim1=600MPa,

[]

H

σlilim2=550MPa 。计算应力循环次数N 1=60n 1jL n =5.046⨯109

N 2=N 1/n=9.208⨯108。

查取接触疲劳强度系数：K HN1=0.89，K HN2=0.93。 取失效效率为1%，安全系数S=1

[]H

σ1

=S

K

H HN 1

lim 1

σ=534MPa

[]H

σ2

=S

K

H HN 2

lim 2

σ= 511.5MPa

取[]H σ=[]H

σ2

=511.5MPa

[]

3

2

1

112⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛⋅+⋅

≥

H E H d

Ht t Z Z Z Z T K d σμ

μφβε=31.99mm

1

1cos d m Z β

=

=1.246

调整分度圆直径： 圆周速度1000

60d 1

1⨯=

n V t π=2.412m/s

齿宽t d d 1b φ==31.99mm 计算实际载荷系数K H ① K A =1

② 根据V=2.412，8级精度，K V =1.14 ③ 由1

1

12d T F t =

=2.26⨯103N ，

b

F K t A 1

=70.6<100N ·m ，查表得αH K =1.4 ④ 查表βH K =1.446，H K =A K V K αH K βH K =2.227

实际载荷系数算得的分度圆直径 d 1=38.277mm 响应模数1

1cos d m Z β

==1.486

按齿面弯曲疲劳强度设计

[]3

2

121cos 2m F Sa Fa d Ft nt Y Y Z Y T K σφβ

ε⋅

≥

1） 确定公式中各参数的数值

① 试选载荷系数t F K =1.3