步进输送机设计说明书(5)

18 步进输送机设计

4 传动装置的设计

4.1 电动机的选择

联轴器的效率：?1?0.99每对轴承的效率：?2?0.98蜗杆传动效率：?3?0.75传动装置的效率为

[10]

?4?0.98 ：圆柱齿轮的传动效率：所以传动装置的总效率为

2?总??12??2??3??4 (4-1)

?0.99?0.98?0.75?0.98?0.664所以电动机功率为

0.513?0.773KW0.664

电机的种类有许多种，我想选用三相异步电机。三相异步电动机的结构与单相异

P?24步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组成接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜），使电动机旋转。

我准备选择Y2系列电动机，是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。该产品应用于国民经济各个领域，如机床、水泵、风机、压缩机，也可适用于运输、搅拌、印刷、农机、食品等各类不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场合。具有设计新颖、造型美观、噪声低、效率高、转矩高、起动性能好、结构紧凑、使用维护方便等特点。整机采用F级绝缘，且按国际惯例的绝缘结构评定方法设计，从而大大提高了整机安全可靠性

[11]

。

根据功率要求，选择电动机型号为

表4-1 Y90S-4型电动机参数

电动机型号 Y90S-4 额定功率(KW) 1.1 电动机转速（r/min） 同步转速 1500 满载转速 1400 额定转矩 2.3 4.2 传动比的确定

根据电机满载转速和输出端转速可以得到总传动比为

19 步进输送机设计

i总?n满载n?1400?46.67取4730 (4-2)

蜗杆传动的一般传动比i=10~40，所以我取i=20，则齿轮部分传动比为

i齿?i总47??2.35i20 (4-3)

4.3 各轴的转速计算

第一根轴的转速：

n1?n满载?1400r/min 第二根轴的转速：

nn12?i?140020?70r/min蜗杆

第三根轴的转速：

n3?n2?70r/min

第四根轴的转速：

n704?n3i?2.35?29.79r/min取30r/min齿轮

4.4 各轴的输入功率

第一根轴的输入功率：

P1?P?联轴器?1.1KW?0.99?1.089KW 第二根轴的输入功率：

P2?P1?蜗杆?轴承?1.089?0.75?0.98?0.8KW

第三根轴的输入功率：

P3?P2?轴承?联轴器?0.8?0.98?0.99?0.776KW

第四根轴的输入功率：

P4?P3?齿轮?轴承?0.776?0.98?0.98?0.745KW

4.5 各轴的输入转矩

电动机轴的输出转矩：

(4-4)

(4-5)

20 步进输送机设计

Td?9550?P输出n?9550?1.1?7.5N?m1400 (4-6)

第一根轴的输入转矩：

T1?9550?第二根轴的输入转矩：

Pd1.1?联轴器?9550??0.99?7.43N?mn1400

T2?T1i蜗杆?蜗杆?轴承?7.43?20?0.75?0.98?109.22N?m第三根轴的输入转矩：

T3?T2?轴承?联轴器?109.22?0.99?0.98?105.97N?m第四根轴的输入转矩：

T4?T3i齿轮?齿轮?轴承?105.97?2.35?0.98?0.98?239.17N?m将上面的结果填入表格

表4-2 各轴主要数据表

轴名 电动机轴 第一根轴（蜗杆） 第二根轴（蜗轮轴） 第三根轴（高速轴） 第四根轴（低速轴） 功（KW） 1.1 率转r/min 速转N?m 矩传动比 1 1 20 1 2.35 效率 1 0.99 0.735 0.9702 0.9604 1400 1400 70 70 30 7.5 7.43 109.22 105.97 239.17 1.089 0.8 0.776 0.745 4.6 蜗轮蜗杆减速器的设计

减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。

选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。

减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。 减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成

21 步进输送机设计

（1）齿轮、轴及轴承组合 （2）箱体 （3）减速器附件

常见减速器的种类有：

（1）蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。

（2）谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。

（3）行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 减速器: 简言之，一般机器的功率在设计并制造出来后，其额定功率就不在改变，这时，速度越大，则扭矩（或扭力）越小；速度越小，则扭力越大。

根据本课题的需要，我将选择涡轮蜗杆减速器。

4.6.1 选择蜗杆精度、类型、材料

因为是步进输送机，所以其工作载荷较稳定，中等冲击，工作时间为每天8小时，工作寿命为10年（每年工作日300天）。

根据GB/T 10085---1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI），考虑到蜗杆传动功率不大，故采用45钢，因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC，蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属摸制造。4.6.2 按齿面接触疲劳强度进行设计

传动中心距

a?3KT2(ZEZ?[12]

??H?)2 (4-7)

（1）确定作用在蜗轮上的转矩T2

按z1?2，则T2?9.55?106（2）确定载荷系数K

因为工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数

P20.8?9.55?106??109142.86N?mmn270

K??1，由表11-5选取使用系数

KA?1.15，由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数KV?1.05，则：

22 步进输送机设计

K?KAK?KV?1.15?1?1.05?1.21 (4-8)

（3）确定弹性影响系数ZE

因为选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE?160MPa （4）确定接触系数

12Z?

d1?0.35d先假设蜗杆分度圆直径1和传动中心距a的比值a，则从图11-18中可查得

Z??2.9

（5）确定许用接触应力??H?

根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC，

'???可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力H?268MPa

应力循环次数

N?60jn2Lh?60?1?70?8?10?300?1.008?108 (4-9)

寿命系数

KHN则

710?8?0.99981.008?10 (4-10)

??H??KHN???H?'?0.999?268MPa?267.732MPa (4-11)

（6）计算中心距

160?2.92a?31.21?109142.86?()mm?73.475mm267.732

a取125cm，则根据表11-2的基本参数可以选取，模数m=5，蜗杆分度圆直径

d150''??0.4Z?2.7，因为Z?Z?d1?50mm，??这时a125，从图11-18中可查得接触系数，

因此以上计算结果可用。

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