無級變速器設(shè)計【不全】
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目錄目錄第第 1 1 章章緒緒 論論 .1.1 無級變速器的簡介.1.2 無級變速器的分類.1.3 機械無級變速器. 1.3.1 機械無級變速器的發(fā)展概況 1.3.2 機械無級變速器的分類 . 1.3.3 機械無級變速器的應(yīng)用第第 2 2 章章變速器設(shè)計方案及論證變速器設(shè)計方案及論證 .2.1 變速器的設(shè)計要求.2.2 變速器設(shè)計方案論證. 2.2.1 傳動方案 2.2.2 方案的分析第第 3 3 章章變速器變速器主要參數(shù)的設(shè)計計算主要參數(shù)的設(shè)計計算 .3.1 電機的選擇.3.2 齒輪的設(shè)計. 3.2.1 齒輪的設(shè)計要求 3.2.2 齒輪的相關(guān)參數(shù)計算3.3 軸的直徑的確定.3.4 軸承的設(shè)計.3.5 鍵的設(shè)計. 3.6 聯(lián)軸器的選擇 3.7 設(shè)計零件的校核 3.7.1 軸的校核 3.7.2 軸承的校核3.8 箱體的設(shè)計.第第 4 4 章章變速器的潤滑與密封變速器的潤滑與密封 . 第第 5 5 章章 變頻器的調(diào)控分析變頻器的調(diào)控分析 5.1 變頻器的簡介 5.2 變頻器對電機的控制第第 6 6 章章 結(jié)結(jié) 論論 .參考文獻參考文獻: : .致致 謝謝 .附錄附錄 .摘要摘要 隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,機械無級變速器的適用范圍廣,采用無級變速器,尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩,能更好適應(yīng)各種機械的工況要求,使之效能最佳。在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量,適應(yīng)變速需要,節(jié)約能源,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果,故無級變速器目前已成為一種基本的通用傳動型式,應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、起重運輸、礦山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及實驗等各類機械,已開發(fā)有各種類型并已系列化生產(chǎn)。因此可見研究重載領(lǐng)域中的無級變速器對于我國的重工業(yè)發(fā)展有著重要的意義。 設(shè)計的變速器其特點是:雙輸入,通過機械行星齒輪機構(gòu)耦合單輸出,以調(diào)節(jié)其中一個小功率輸入來達到對輸出的調(diào)節(jié),從而能起到,減少耗費,節(jié)省能源和成本的效果,是一種用于重載領(lǐng)域行星式無級變速器。 本文主要介紹了機械式行星無級變速器的概述及其方案的確定、變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計、變速器齒輪的強度計算與材料的選擇、變速器軸的強度計算與校核。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:行星無級變速器 結(jié)構(gòu)設(shè)計 功率合流Abstract With the rapid development of modern industry in China,the application of the mechanical stepless transmission is range. Adopts stepless transmission, especially with reduction drive which can further enlarge its range of variable speed and output torque, it also can better adapt to the working condition of mechanical requirements,make the efficiency of the best. As in improving yield and quality of products, meet the needs of variable speed, save energy and realize mechanization, automation and so on various aspects of the whole system, it has significant effect. So the stepless transmission has become a basic universal transmission type, used in textile, light industry, food, packaging, chemicals, machine tools, lifting the transport, mining, metallurgy, engineering, agriculture, national defence and test and other kinds of machinery, it has developed various types and has set up a series production. Thus it can be seen, the research in the field of overloading stepless transmission has important significance to the development of heavy industry in our country. The features of the transmission that we designed are: double input, single output, planetary gears by mechanical coupling to adjust one of the small power input to the output adjustment, which can play, and reduce the cost, save energy and cost effect, is a kind of planet type stepless transmission used for the field of overloading. This article mainly introduced the overview of mechanical planetary stepless transmission and its solution, the selection of transmission main parameters and the design of main parts, the strength calculation of gears with the material selection, strength calculation and checking of the transmission shaft. Keywords: power confluence planetary stepless transmission structure design 第第 1 1 章章 緒論緒論1.1 無級變速器的簡介 無級變速指可以連續(xù)獲得變速范圍內(nèi)任何傳動比的變速系統(tǒng),通過無級變速可以得到傳動系與發(fā)動機工況的最佳匹配,常見的無級變速器有液力機械式無級變速器和金屬帶式無級變速器。1.2 無級變速器的分類 無級變速按傳動方式可采用液體傳動、電力傳動和機械傳動三種方式。 1、液體傳動分為兩類:一類是液壓式,主要是由泵和馬達組成或者由閥和泵組成的變速傳動裝置,適用于中小功率傳動。另一類為液力式,采用液力耦合器或液力矩進行變速傳動,適用于大功率(幾百至幾千千瓦) 。 液體傳動的主要特點是:調(diào)速范圍大,可吸收沖擊和防止過載,傳動效率較高,壽命長,易于實現(xiàn)自動化:制造精度要求高,價格較貴,輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩,滑動率較大,運轉(zhuǎn)時容易發(fā)生漏油。 2、電力傳動基本上分為三類:一類是電磁滑動式,它是在異步電動機中安裝一電磁滑差離合器,通過改變其勵磁電流來調(diào)速,這屬于一種較為落后的調(diào)速方式。其特點結(jié)構(gòu)簡單,成本低,無級變速,操作維護方便:滑動最大,效率低,發(fā)熱嚴重,不適合長期負載運轉(zhuǎn),故一般只用于小功率傳動。 二類是直流電動機式,通過改變磁通或改變電樞電壓實現(xiàn)調(diào)速。其特點是調(diào)速范圍大,精度也較高,但設(shè)備復(fù)雜,成本高,維護困難,一般用于中等功率范圍(幾十至幾百千瓦) ,現(xiàn)已逐步被交流電動機式替代。 三類是交流電動機式,通過變極、調(diào)壓和變頻進行調(diào)速。實際應(yīng)用最多者為變頻調(diào)速,即采用一變幅器獲得變幅電源,然后驅(qū)動電動機變速。其特點是調(diào)速性能好、范圍大、效率較高,可自動控制,體積小,適用功率范圍寬:機械特性在降速段位恒轉(zhuǎn)矩,低速時效率低且運轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn),價格較高,維修需專業(yè)人員。近年來,變頻器作為一種先進、優(yōu)良的變速裝置迅速發(fā)展,對機械無級變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。 3、機械傳動的特點主要是:轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,滑動率小,工作可靠,具有恒功率機械特性,傳動效率較高,而且結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,價格相對便宜;但零部件加工及潤滑要求較高,承載能力較低,抗過載及耐沖擊性較差,故一般適合于中、小功率傳動。1.3 機械無級變速器 1.3.1 機械無級變速器的發(fā)展概況 機械無級變速器最初是在 19 世紀 90 年代出現(xiàn)的,至 20 世紀 30 年代以后才開始發(fā)展,但由于當時受材質(zhì)與工藝方面的條件限制,進展緩慢。至 20 世紀50 年代,尤其是 70 年代以后,一方面隨著先進的冶煉和熱處理技術(shù),精密加工和數(shù)控機床以及牽引傳動理論與油品的出現(xiàn)和發(fā)展,解決了研制和生產(chǎn)無級變速器的限制因素;另一方面,隨著生產(chǎn)工藝流程實現(xiàn)機械化、自動化以及機械要改進工作性能,都需大量采用無級變速器。因此在這種形勢下,機械無級變速器獲得迅速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國家有日本、德國、意大利、美國和俄羅斯等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈式、帶式及脈動式四大類約 30 多種結(jié)構(gòu)型式。輸入功率一般為 N=(0.09-30)kw,個別類型可達到 N=(150-175)kw,輸入轉(zhuǎn)速一般為 n=(750、1500、3000)r/min;輸出轉(zhuǎn)速可以正、反轉(zhuǎn),增速或降速,最低轉(zhuǎn)速可降低至零。自 20 世紀 80 年代以后,機械無級變速器的主要展趨向是美、日等國進行用于汽車的高速、高效、大轉(zhuǎn)矩機械無級變速器的研制開發(fā)。 國內(nèi)無級變速器是在 20 世紀 60 年代前后起步的,當時主要是作為專業(yè)機械配套零部件,由專業(yè)機械廠進行仿制和生產(chǎn),例如用于紡織機械的齒鏈式,化工機械的多盤式以及切削機化工機械的多盤式以及切削機床的 Kopp 型無級變速器等,但品種規(guī)格不多,產(chǎn)量不大,年產(chǎn)量僅數(shù)千臺。直到 80 年代中期以后,隨著國外先進設(shè)備的大量引進,工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動流水線的迅速發(fā)展,對各種類型機械無級變速器的需求大幅度增加,專業(yè)廠開始建立并進行規(guī)?;a(chǎn),一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過十幾年發(fā)展,現(xiàn)在,國內(nèi)機械無級變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)、到情報信息各方面已組成一較完整的體系,發(fā)展為機械領(lǐng)域中一個新興行業(yè)。1.3.2 機械無級變速器的分類 機械無級變速器分為摩擦式、鏈式、帶式和脈動式四大類。 (1)摩擦式無級變速器 變速傳動機構(gòu)由各種不同幾何形狀的剛性傳動元件組成,利用主、從動件(或通過中間元件)在接觸處產(chǎn)生的摩擦力進行傳動,并通過改變接觸處的工作半徑實現(xiàn)無級變速。由于這類變速器除了利用摩擦力之外,還可以利用潤滑油膜牽引力進行傳動,故通常也把它稱為牽引(式)傳動。但是,牽引傳動實際上只有當接觸區(qū)處于液體潤滑狀態(tài)時才能實現(xiàn)。然而一般變速器大都處于混合潤滑狀態(tài),達不到液體潤滑狀態(tài)要求,故它主要還是依靠摩擦力進行傳動。 (2)鏈式無級變速器 變速傳動機構(gòu)由主、從動鏈輪及套于其上的剛質(zhì)撓性鏈組成,利用鏈條左右兩側(cè)面與作為鏈輪的兩錐盤接觸位置和工作半徑,從而實現(xiàn)無級變速。 (3)帶式無級變速器 與鏈式變速器相似,它的變速傳動機構(gòu)是由作為主、從動帶輪的兩對錐盤及張緊在其上的傳動帶組成。其工作原理也是利用傳動帶左右兩側(cè)面與錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進行傳動,并通過改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整它們與傳動帶的接觸位置和工作半徑,從而實現(xiàn)無級變速。(4)脈動式無級變速器 變速機構(gòu)主要由 35 相連桿機構(gòu)組成,或者是連桿與凸輪和齒輪等機構(gòu)的組合,其工作原理與連桿機構(gòu)相同,但為了使輸出軸能夠獲得連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動,這里需配置輸出機構(gòu)(如超越離合器) 。1.3.3 機械無級變速器的應(yīng)用 機械無級變速器的適用范圍廣,在有驅(qū)動功率固定的情況下,因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以生產(chǎn)相應(yīng)的驅(qū)動力矩者(如化工行業(yè)中的攪拌機械,即要求隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)減慢攪拌速度) ;有根據(jù)工況要求需要調(diào)節(jié)速度者(如起重運輸機械要求隨物料及運行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運行速度,食品機械中的烤干機或制藥機械要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度) ;有為了獲得恒定的工作速度或張力而需要調(diào)節(jié)速度者(如端面切削機床加工時需保持恒定的切削線速度,電工機械中的繞線機需要保持恒定的卷繞速度,紡織機械中的漿紗機及輕工機械中的薄膜幾皆需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保持有恒定的張力等) ;有為適應(yīng)整個系統(tǒng)中各種工況、工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)速度以及需要配合自動控制者(如各種各樣半自動或自動的生產(chǎn)、操作或裝配流水線) ;有為探求獲得最佳效益二需變換速度者(如實驗機械或離心機需調(diào)速以獲得最佳分離效果) ;如有為節(jié)約能源而需進行調(diào)速者(如風(fēng)機、水泵等) ;此外,還有按各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化要求而進行速度調(diào)節(jié)以及實現(xiàn)自動或程序控制等。 綜上所述,可以看出采用無級變速器,尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩,能更好地適應(yīng)各種機械的工況要求,使之效能最佳,在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量,適應(yīng)產(chǎn)品變換需要,節(jié)約能源,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果。故無級變速器目前已成為一種基本的通用式,應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、起重運輸、礦山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及實驗等各類機械,已開發(fā)有各種類型并已系列化生產(chǎn)。 第第 2 章章變速器設(shè)計方案及論證變速器設(shè)計方案及論證2.1 變速器的設(shè)計要求設(shè)計條件及相關(guān)參數(shù):機器功用變速裝置用于重載機械傳動使用壽命 預(yù)期壽命 10 年,平均每天工作 14 小時 根據(jù)設(shè)計要求,主要適用于功率高壓電機驅(qū)動的水泵、風(fēng)機、空壓機以及磨機、礦井提升等重載傳動設(shè)備的變速運行,以使廣泛的機械設(shè)備實現(xiàn)調(diào)速節(jié)能/提高效益,可分為高轉(zhuǎn)速()星輪變速器和轉(zhuǎn)速(600)星輪變速器兩種。500r / min故設(shè)置輸出功率為,輸出轉(zhuǎn)速為2.2 變速器設(shè)計方案論證 2.2.1 傳動方案 圖 1 行星齒輪傳動簡圖設(shè)計傳動方案如圖所示,兩個電機輸入,其中為大功率輸入電機,為小1M2M功率電機,大功率電機作為主要動力來源,而小電機的作用主要是功率及速度調(diào)節(jié)作用。 2.2.2 方案的分析 功率耦合部分:我們應(yīng)用了一類具有功率匯流功能的行星機構(gòu)復(fù)合變速系統(tǒng),意在使之能夠同時提高傳動效率、擴大功率容量和速比變化范圍。在各種動力傳動系統(tǒng)中,一般而言,機械式傳動雖具有傳動效率高、功率容量大的優(yōu)點,但難以獲得無級變速器(CVT)的完美傳動特性。雖然存在著一些類型的機械式無級變速器,但由于它們實際上都是基于摩擦傳動的,效率、功率容量及可用的變速比范圍均偏低。目前最典型的基于二自由度行星分匯流機構(gòu)的分割式傳動模型,它雖可提高功率容量及效率,但其速比變化范圍變得更狹窄,若不采取改進措施,將影響機械的性能,因而僅適合于工作載荷及其變化均不大的輕型機器等,應(yīng)用范圍受到很大的限制。因此機構(gòu)采用 2K-H 型行星減速器, 其基本構(gòu)造見圖 1 所示, 該變速器具有兩個自由度, 因此在使用時必須確定兩個輸入構(gòu)件的運動,根據(jù)機構(gòu)運行的要求,在行星包的基本構(gòu)件中,中心輪即太陽輪和內(nèi)齒圈作為輸入構(gòu)件,行星架即轉(zhuǎn)臂作為輸出構(gòu)件。 無級變速部分:通定控制低壓小功率電機實現(xiàn)高壓電機驅(qū)動設(shè)備調(diào)速運行,容易實現(xiàn)自動控制,維護操作方便,以致調(diào)速費用低,調(diào)控電機多樣化,除采用一個速度的標準電機外,還可采用低壓小功率變極調(diào)速、變頻調(diào)速、電磁調(diào)速、小型直流調(diào)速等電機。具有減速擴大轉(zhuǎn)矩的功能,可用高轉(zhuǎn)速標準主電機替代耗材多的低速高壓電機實現(xiàn)設(shè)備調(diào)速運動,既實現(xiàn)調(diào)速節(jié)能,又使電機材料單位重量傳遞的功率平均提高幾倍以上,節(jié)材效益顯著。第第 3 章章變速器主要參數(shù)的設(shè)計計算變速器主要參數(shù)的設(shè)計計算3.1 電機的選擇 根據(jù)設(shè)計要求及輸出功率,考慮傳動效率,選擇的電機功率分別是: 1200kwp 230kwp 電機詳細參數(shù)如下:型型號號額定額定功率功率額定額定電流電流轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速效率效率功率功率因數(shù)因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩噪聲噪聲振動振動速度速度重量重量額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 額定電流額定電流 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 級級 級級倍倍倍倍倍倍 3.2 齒輪的設(shè)計3.2.1 齒輪的設(shè)計要求、精度等級齒輪 精度等級的高低,直接影響著內(nèi)部動載荷、齒間載荷分配與齒向載荷分布及潤滑油膜的形成,并影響齒輪傳動的振動與噪聲。提高齒輪的加工精度,可以有效地減少振動及噪聲,但制造成本大為提高。一般按工作機的要求和齒輪的圓周速度確定精度等級。、齒數(shù)和模數(shù)1Z軟齒面閉式傳動的承載能力主要取決于齒面接觸疲勞強度。故齒數(shù)宜選多些,模數(shù)宜選小一些。從而提高傳動的平穩(wěn)性并減少輪齒的加工量。推薦取。硬齒面閉式傳動及開式傳動的承載能力主要取決于齒根彎曲疲124 40Z 勞強度。模數(shù)宜選大些,齒數(shù)宜選少些。從而控制齒輪傳動尺寸不必要的增加。推薦取。傳遞動力的齒輪,模數(shù)不應(yīng)小于。11724Z 、齒寬系數(shù)和齒寬d由齒輪的強度計算公式可知,輪齒越寬,承載能力越高,故輪齒不宜過窄,但增大齒寬又會使齒面上的載荷分布更趨不均勻,因此齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當。、齒數(shù)比u一對齒輪傳動的齒數(shù)比,不宜選擇過大,否則大、小齒輪的尺寸相u差懸殊,增大了傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。一般對于直齒圓柱齒輪傳動;斜齒5u 圓柱齒輪傳動。當傳動比(主動輪轉(zhuǎn)速,從動輪轉(zhuǎn)67u =nzinz12211n2n速,主動輪齒數(shù),:從動輪齒數(shù)。 )較大時,可采用兩級或多級齒輪傳動。1z2z對于開式傳動或手動傳動,必要時單級傳動的可取到。u3.2.2 齒輪的相關(guān)參數(shù)計算設(shè)該齒輪為齒輪,它傳遞小功率電機的動力,與行星機構(gòu)的齒輪嚙合。圓柱斜齒輪除可用于平行中傳動,還可用于交叉軸傳動(螺旋齒輪機構(gòu))其特點:重合系數(shù)大,傳動平穩(wěn),齒輪強度高,適于重負載,因此采用圓柱斜齒。模數(shù)m模數(shù)是齒輪的重要參數(shù)之一,圓柱齒輪標準模數(shù)系列見附表。m傳動比 和齒數(shù)比iu在一對齒輪中,設(shè)主動輪轉(zhuǎn)速、齒數(shù),從動輪轉(zhuǎn)速、齒數(shù)則傳動比nz通??杀硎緸椋?(1)=zninz從主主從在一對齒輪中,若設(shè)小齒輪齒數(shù)為,大齒輪齒數(shù)為,則齒數(shù)比為1z2zu (2)211zuz顯然,在減速傳動中 ,增速傳動中。ui1ui中心距a中心距是圓柱齒輪傳動的特征尺寸,也是最重要的幾何參數(shù)之一。設(shè)計a中應(yīng)取值整齊、簡單,并盡量不含小數(shù)。在大批量生產(chǎn)時,推薦中心距按表選用。單件或小批量生產(chǎn)時可不受此限,建議參照標準尺寸中的數(shù)系選用,或取尾數(shù)為、的整數(shù)。齒寬和齒寬系數(shù)b齒寬與小齒輪分度圓直徑之比,稱齒寬系數(shù),以公式表示,即b1dbd()齒寬系數(shù)反映齒輪寬度與徑向尺寸之間的比例關(guān)系。的取值大小將直接影響齒輪傳動的布局與傳動質(zhì)量,因此也是齒輪設(shè)計中的重要參數(shù)之一。由公式() ,齒寬可表示為:b()bd在用公式()計算齒寬時,有時會包含小數(shù)部分,一般應(yīng)對其進行圓整,即取整數(shù)。對于圓柱齒輪傳動(人字齒輪除外) ,通常還應(yīng)使小齒輪齒寬比大齒輪齒寬寬出,即一般取bb(圓整數(shù))bb()510 mmbb這是從有利于降低對安裝的要求,并可保證大齒輪能以其整個齒寬參加嚙合,而不減小輪齒的有效齒寬來考慮的。齒輪精度等級的選擇在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標準(和)中,分別對圓柱齒輪和錐齒輪規(guī)定有個精度等級,按精度的高低依次為:、。并根據(jù)對運動準確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求不同,將每個精度等級的各項公差依次分成三個組,即第公差組、第公差組和第公差組。此外,還規(guī)定了齒坯公差、齒輪副側(cè)隙和圖樣標注等各項內(nèi)容。齒輪精度等級應(yīng)根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳動功率和圓周速度等確定。齒輪材料及其選擇由齒輪失效形式可知,輪齒的工作表面應(yīng)具有較高的抗點蝕、耐磨損、抗膠合和抗塑性變形的能力,而齒根則應(yīng)具有較高的抗折斷能力。因此,一般說,理想的齒輪材料應(yīng)具備這樣的特點:即齒面要硬、齒心要韌。在這方面,鋼通過適當?shù)臒崽幚?,能夠收到滿意的效果,故通常是較為理想的齒輪材料。齒輪用鋼,分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼,或變形鋼、鑄鋼等等。變形鋼通常以鍛造成形方法制作毛坯。毛坯經(jīng)鍛造加工后,可以改善材料性能,提高零件的強度。對于直徑較大、形狀復(fù)雜、又比較重要的齒輪,一般可采用鑄鋼,并以鑄造成形方式制作毛坯。鋼制齒輪常通過調(diào)質(zhì)、正火、表面淬火以及滲碳淬火、滲氮等各種熱處理方法改善材料性能,以滿足齒輪的不同工作要求。選擇材料時,要從齒輪的工作條件、制造工藝性和經(jīng)濟性等方面考慮。選擇材料要滿足齒輪工作條件的要求,一般地說,工作速度較高的閉式齒輪傳動,齒輪容易發(fā)生齒面點蝕或膠合,應(yīng)選擇能夠提高齒面硬度的中碳或者中碳合金鋼,如:、等,并進行表面淬火處理;中速中載齒輪傳動,可選擇綜合性能較好的調(diào)質(zhì)鋼,如:、鋼等調(diào)質(zhì)。受沖擊載荷的齒輪,應(yīng)選擇齒面硬、且齒心韌性較好的滲碳鋼,如:或,并進行滲碳淬火處理。一般講,重要的或結(jié)構(gòu)要求緊湊的齒輪傳動,應(yīng)當選擇較好的材料,如合金鋼。 齒輪的詳細參數(shù)如下:、斜齒圓柱齒輪、由表選擇級精度()、材料選擇。目前國內(nèi)外的高速、重載齒輪主要采用低碳合金鋼滲碳淬火或中碳合金鋼氮化處理,以保證零件心部有足夠的韌性和塑性,傳動功率大和可靠性高,因此必須選擇力學(xué)性能高,表面硬化處理的高強度合金鋼。故采用鍛造(鍛鋼)毛坯。選用材料該材料的熱處理方法是滲碳后淬火,芯部硬度齒面硬度1200,1100BsMPaMPa、小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)124z 277z 、初步選擇螺旋角螺旋角不宜過大,以減小軸向力14tanatFF 、按齒面接觸強度設(shè)計()213121()tHEtdHK TZ Zudu (1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)1.75tAvKKKKK2)由表 1 得齒寬系數(shù)(小齒輪做懸臂布置),取10.5(1)dabud0.5a3)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩33119550 109550 10302950PTn49.711 10 N mm4)由附表查得材料的彈性影響系數(shù)(兩個鍛鋼齒輪配對)12189.8MPaEZ 5)選取區(qū)域系數(shù)2.433HZ6)由圖查得,則10.7820.87121.657)由圖()按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限為,大齒輪的接觸疲勞強度極限lim11650MPaHlim21650MPaH8)由式 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)91160=60 2950 1 511009.044 10hNn jL 99129.044 102.818 103.21NNi9)由圖取接觸疲勞壽命系數(shù),(滲10.92HNK20.95HNK碳淬火鋼)10)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效率為,安全系數(shù)為,由式得1lim110.92 1650MPa1518MPaHNHKS2lim220.95 1650MPa1567.5MPaHNHKS則許用接觸應(yīng)力為:121518 1567.51542.75MPa22HHH()計算)試算小齒輪分度圓的直徑,由公式得td142312 1.75 9.711 104.212.433 189.8()38mm0.5 1.653.211542.75td)計算圓周速度115.78m/s60 1000td nv)計算齒寬及模數(shù)bntm齒寬 10.5 3819mmdtbd模數(shù) 11cos38 cos141.536mm24tntdmz齒高2.252.25 1.5363.457mmnthm3810.993.457bh)計算縱向重合度10.318tan0.318 0.5 24 tan140.95dz )計算載荷系數(shù)K取使用系數(shù);1.25AK 由表查得齒間載荷分配系數(shù);1.4HFKK1133100N/mmATK Fb由表 查得接觸疲勞強度計算的齒向載荷分布系數(shù);1.45HK根據(jù)和級精度由圖查得動載系數(shù);1.19vK 由圖查得彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù).1.4FK故載荷系數(shù),與相近,故1.25 1.19 1.4 1.152.395AVHHKK K KKKtK不必按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。138mmtdd模數(shù):1.536mmnnntmmm按齒根彎曲強度設(shè)計由式有 ()213212cosFaSandFKTYY Ymz(1) 確定計算參數(shù)1)計算載荷系數(shù)1.25 1.19 1.4 1.42.92AVFFKK K KK) 由圖查得齒輪的彎曲疲勞強度極限為121050MPaFEFE3) 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù),95. 01FNK98. 02FNK4) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù),由式得:1110.95 1050712.5MPa1.4FNFEFKS2220.98 1050MPa1.4FNFEFKS5) 根據(jù)縱向重合度,從圖 10-28 P217 查得螺旋角影響系數(shù)0.900.89Y6) 計算當量齒數(shù)11332425.18coscos 14vzz22337784.29coscos 14vzz7) 查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由表查得齒形系數(shù),12.65FaY22.22FaY 應(yīng)力校正系數(shù),11.58SaY21.77SaY8) 計算大小齒輪的并加以比較FSaFaYY1112.65 1.580.005894712.5FaSaFYY2222.22 1.770.002325735FaSaFYY小齒輪的數(shù)值比較大(2) 設(shè)計計算42322 2.92 9.711 100.89 (cos14 )0.0058941.80mm0.5 241.65nm對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度nm計算的法面模數(shù)相差不大,取標準值,齒數(shù)不變。2mmnm 4.幾何尺寸計算(1)計算中心距12()(2477) 2104.09mm2cos2cos14nzz ma圓整為(2)被圓整后的中心距修正螺旋角12()(2477) 2arccosarccos13.79522 104nzz ma因值改變不多,故參數(shù)、等不必修正。KHZ(3) 計算大小齒輪的分度圓直徑1124 247.44mmcoscos13.795nz md2277 2158.57mmcoscos13.795nz md(4) 計算齒寬123.72mmdbd 圓整后取 224mmB 129mmB 2.5 軸的設(shè)計軸的材料和熱處理的選擇對齒輪,選擇齒軸一體化,材料與小齒輪相同對齒輪由機械設(shè)計教材表得可選號鋼,調(diào)質(zhì)處理,640MPab355MPas1275MPa軸幾何尺寸的設(shè)計計算(1) 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑根據(jù)機械設(shè)計教材 P表,取,于是得對于主動軸:主動軸3311min013011224.27mm2950PdAn考慮鍵槽1min24.27 1.0525.48mmd對于從動輪:從動軸3322min0230 0.9711235.43mm24295077PdAn考慮鍵槽2min35.43 1.0537.20mmd輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑(如圖所示) 。為了時所選的1d軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算1d轉(zhuǎn)矩,查機械設(shè)計教材 P表,考慮到轉(zhuǎn)矩變化不大,2TKTAca故取,則 1.4AK 2=1.4 97.11135.95N mcaATK T減速器載荷平穩(wěn),速度不高,無特殊要求,考慮拆裝方便及經(jīng)濟問題,選用彈性柱銷聯(lián)軸器按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩即的條件caT TTcaHL型彈性柱銷聯(lián)軸器,采用 Y 型軸孔,Z 型鍵軸孔直徑選 d=mm,軸孔長度 L=mm 2.6 軸承的選擇 軸 1 上:選擇圓錐滾子軸承, 2.7 有關(guān)鍵的選擇 公稱尺寸 軸 t= 轂=4.3 半徑16 10b h= 2.8 箱體的計算 1箱體壁厚 10mm,箱蓋壁厚 10mm,箱座上部凸緣高度 12mm,箱蓋凸緣厚度 12mm,箱座底凸緣厚 12mm 2、地腳螺釘直徑 M20 3、箱蓋與箱座螺栓連接 M8 4、軸承端蓋螺釘直徑 M6 5、外箱壁至軸承內(nèi)壁距離 12mm 6、內(nèi)齒圈齒根與箱壁距離 20mm 7、箱座肋板厚 10mm 8、通氣孔選擇 M12X1.25 9、油標選擇桿式油標 M12 10、密封件選用毛氈密封3、變速器的調(diào)控 3.1 變頻器對電機的無級調(diào)控分析 通常,把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電(DC) 。然后再把直流電(DC)變換為三相或單相交流電(AC) 。變頻器同時改變輸出頻率與電壓,也就是改變了電機運行曲線上的 n0,使電機運行曲線平行下移。因此變頻器可以使電機以較小的啟動電流,獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩,即變頻器可以啟動重載負荷。 變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能,應(yīng)用了現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù),價格昂貴但性能良好,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜但使用簡單,所以不只是用于啟動電動機,而是廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域,各種各樣的功率、各種各樣的外形、各種各樣的體積、各種各樣的用途等都有。隨著技術(shù)的發(fā)展,成本的降低,變頻器一定還會得到更廣泛的應(yīng)用。 因小功率電動機的額定功率為 30kw,故我們選擇:一個變頻器型號為 ACS550-01-072A-4+B055 的變頻器用于調(diào)節(jié)電動機 1 的輸出轉(zhuǎn)速和功率。 3.2 行星排的功率合流分析 4、總結(jié)5、致謝6、參考文獻
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