【正文】 計任務(wù)以及包裝機(jī)的設(shè)計設(shè)計參數(shù)和用途。第3章 傳動系統(tǒng)第3章 傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)簡介傳動系統(tǒng)是機(jī)器的重要組成部分，由它驅(qū)動各執(zhí)行部件按工藝要求完成各種動作。傳動系統(tǒng)的精度將直接影響機(jī)器的加工余量，傳動系統(tǒng)的震動、噪音是機(jī)器震動、噪音的主要來源，傳動系統(tǒng)直接影響機(jī)器的復(fù)雜程度，關(guān)系到機(jī)器的結(jié)構(gòu)和性能。 電機(jī)的計算與選用 選擇電機(jī)類型選擇Y系列(IP44)封閉式三相籠型異步電動機(jī)，該類型的電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，重量較輕，成本較低，工作效率高，負(fù)載特性較硬，能滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的電器傳動需要，而Y系列(IP44)型能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電機(jī)內(nèi)部。 確定電機(jī)容量電動機(jī)的輸出功率主要分配給兩部分，即切割裝置和封口裝置。切割裝置：按最高產(chǎn)量120袋/min計算，切刀的旋轉(zhuǎn)速度為120r/min， 傳動系統(tǒng)效率：減速器效率：鏈傳動效率：軸承效率：直齒錐齒輪傳動效率：無級變速器效率封口裝置：封口裝置驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為60r/min，刀具轉(zhuǎn)速為30r/min,刀具旋轉(zhuǎn)一周包裝材料的消耗量為554=220mm，v=220n/60=110mm/s，=，F(xiàn)=300N由此可得: 傳動系統(tǒng)效率：：減速器效率：鏈傳動效率：軸承效率：直齒錐齒輪傳動效率：無級變速器效率：漸開線直齒輪傳動效率所以電機(jī)容量 確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速初步確定鏈輪的傳動比為1～2，直齒錐齒輪傳動比為1～4，減速器傳動比約為15，～4，～480，～14400r/min,符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min,3000r/min，綜合考慮電動機(jī)的傳動裝置的尺寸，重量，價格以及總傳動比，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，選擇電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1390r/min,電機(jī)質(zhì)量為17Kg,電機(jī)型號為Y8024。 總傳動比的分配總傳動比分配：直齒錐齒輪傳動=2，鏈傳動=2，減速器傳動=，無極變速器傳動= 運(yùn)動學(xué)計算各軸輸入功率：各軸轉(zhuǎn)速：各軸轉(zhuǎn)矩： 減速器的選用減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置，用來增大轉(zhuǎn)矩和降低轉(zhuǎn)速，以滿足工作需要。減速器的種類很多，按傳動類型可分為齒輪減速器，蝸桿減速器和行星輪減速器，以及它們相互結(jié)合起來的減速器，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，本機(jī)選擇蝸輪蝸桿減速器，采用蝸桿下置式，嚙合處冷卻和潤滑都較好，蝸桿軸承潤滑也方便，一般用于蝸桿圓周速度v﹤5m/s，選擇CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，CW型圓弧圓柱蝸桿減速器具有整體機(jī)體，模塊化設(shè)計的特點(diǎn)，用于傳遞兩交錯軸間的運(yùn)動和功率的機(jī)械傳動，如冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、化工、建筑、建材、能源及輕工等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備。使用范圍為：減速器的輸入軸轉(zhuǎn)速≤1500r/min；減速器工作環(huán)境溫度40176。C40176。；當(dāng)工作環(huán)境溫度低于0176。C，啟動前潤滑油必須加熱到0176。C以上，或采用低凝固點(diǎn)的潤滑油，當(dāng)工作環(huán)境溫度高于40176。C時，必須采用冷卻措施，減速器輸入軸可正、反兩方向旋轉(zhuǎn)。 JB/T 79351999 重量20Kg,主要生產(chǎn)廠家：西安重型機(jī)械研究所。 機(jī)械無極變速器的選用本機(jī)器選用普通V帶無極變速器，傳動比i=～4,結(jié)構(gòu)為：單面可動錐盤式。其結(jié)構(gòu)簡單，變速范圍小，它廣泛應(yīng)用于金屬切削機(jī)床、紡織機(jī)械、造紙機(jī)械、印刷機(jī)械、化學(xué)機(jī)械、食品工業(yè)及造船工業(yè)等，起著傳遞動力和曾減速的作用。其特點(diǎn)為：1) 結(jié)構(gòu)簡單，制造精細(xì)，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用；2) 依靠V帶與摩擦錐體間的摩擦傳遞動力，輸出軸裝有螺旋自動調(diào)壓裝置，在工作負(fù)荷變化時，仍能使V帶兩側(cè)保持一定得壓力，故保證了轉(zhuǎn)速均勻，無相對滑動。3) V帶由滌綸，橡膠制成，外加金屬骨架，剛?cè)峤Y(jié)合，故功率損耗小，耐磨性強(qiáng)；采用封閉式自給潤滑，經(jīng)長時間使用后才需要更換潤滑油，故維修保養(yǎng)簡單；4) 安裝不受角度限制。5) 傳動平穩(wěn)，無噪聲。另外根據(jù)所選電動機(jī)的型號，所選變速器的型號為：。 鏈傳動鏈傳動是一種撓性傳動，它由鏈條和鏈輪(大鏈輪和小鏈輪)組成，通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力，鏈傳動在機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用。 鏈傳動的特點(diǎn)與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高，又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用在軸上的徑向壓力較小，鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，同時鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低，在遠(yuǎn)距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便的多。鏈傳動的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲，不易用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動中。 鏈傳動的主要設(shè)計任務(wù)確定鏈條型號，鏈節(jié)數(shù)和排數(shù)，鏈輪齒數(shù)Z以及鏈輪的結(jié)構(gòu)，材料和幾何尺寸，鏈傳動的中心距a,壓軸力，潤滑方式和張緊裝置等。 鏈傳動的張緊鏈傳動的張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的松邊垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的震動現(xiàn)象，同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。當(dāng)中心線與水平線的夾角大于60176。時，通常設(shè)有張緊裝置。張緊的方法很多，中心距不可調(diào)時，設(shè)張緊輪。張緊輪可以是鏈輪，也可以是滾輪，張緊輪的直徑應(yīng)與小鏈輪的直徑相近，張緊輪有自動張緊和定期張緊。 鏈傳動部分的設(shè)計總傳動系統(tǒng)簡圖：圖31 傳動系統(tǒng)簡圖減速機(jī)軸—中心軸(切割裝置驅(qū)動軸)(1)取小鏈輪齒數(shù),i=1,大鏈輪齒數(shù)(2)修訂算功率式中 工況系數(shù) (3)確定鏈型規(guī)格，鏈節(jié)距根據(jù)計算的功率和小鏈輪的轉(zhuǎn)速n=120r/min,可選取鏈的規(guī)格型號為08A142GB/T 12431997，鏈條節(jié)距P=(4)初定中心距取(5)確定鏈長節(jié)數(shù)X鏈長節(jié)數(shù)實(shí)際鏈條節(jié)數(shù)鏈條長度(6)最大中心距（理論中心距）為保證傳動松邊一定的下垂度，實(shí)際中心距應(yīng)比計算值小約2～5mm實(shí)際中心距(7)鏈速(8)有效圓周力(9)作用在軸上的拉力(10)潤滑方式的選定根據(jù)鏈號08A和鏈條速度，選用潤滑方式為用油壺或油刷定期人工潤滑。同理，計算出各軸之間的中心距和其他參數(shù)如下表（其中鏈的規(guī)格型號均為08A142GB/T 12431997，鏈條節(jié)距P=）表31 各軸中心距數(shù)值表參數(shù)減速機(jī)軸—中心軸中心軸—凸輪軸凸輪軸—計量盤驅(qū)動軸X(mm)886680L(mm)1016a(mm)440260350v(mm)FN(N)899432577FQ(N)10785717362．鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸：圖32 鏈輪尺寸示意圖齒數(shù)均為16，節(jié)距p=，滾子外徑dr=分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬齒側(cè)倒角齒側(cè)半徑輪轂厚度輪轂長度輪轂直徑排距各鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸見下表：32 各鏈輪參數(shù)數(shù)值表鏈輪齒數(shù)d(mm)da(mm)df(mm)bf(mm)h(mm)Z1 Z216Z316Z4 Z532Z616Z7 Z824Z932Z101249 齒輪傳動 齒輪傳動特點(diǎn)1)瞬時傳動比恒定。2)傳動比范圍大，用于增速或減速。3)速度和傳遞功率的范圍大，可用于高速、中速和低速的傳動功率可以小于到。4)傳動效率高，一對高精密的漸開線圓柱齒輪，效率可達(dá)99%以上。5)結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近距離傳動。6)制造成本高，某些具有特殊齒形或精度很高的齒輪，故需要專用或高精密的機(jī)床、刀具和兩儀等，故制造工藝復(fù)雜，成本高。7)精度不高的齒輪，傳動時噪聲、振動和沖擊大，污染環(huán)境。8)無過載保護(hù)作用。 齒輪的材料對齒輪材料的基本要求是：齒面要硬，齒芯要韌，以抵抗齒面失效和輪齒折斷。另外，選擇材料時還應(yīng)考慮加工和熱處理工藝性及經(jīng)濟(jì)性的要求。制造齒輪的材料最常用的是各種鋼材，其次是鑄鐵，以及非金屬材料。鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩大類，處尺寸較大（d400~600㎜），結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜時宜用鑄鋼外，一般均用鍛鋼制造齒輪。鑄鐵：由于抗彎和耐沖擊性能均較差，故鑄鐵主要用于制造低速不重要的開式傳動齒輪和功率不大的場合。常用材料有HT250、HT300、QT500等。非金屬材料：在高速、小功率、精度不高的齒輪傳動中，也有用非 材料制造齒輪的。 直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算1)選擇齒輪材料，確定試驗齒輪的疲勞極限應(yīng)力初選齒輪材料為45，調(diào)質(zhì)，硬度220～240HBS，精度等級為8級，齒數(shù)，查得2)按彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定模數(shù)，并初選主要參數(shù)式中齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩:載荷系數(shù)K:考慮到齒輪做不對稱布置，速度較低，沖擊載荷不大，取K=。齒寬系數(shù)：取齒數(shù)比：取許用彎曲應(yīng)力：，取最小安全系數(shù)外齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)：將以上數(shù)據(jù)代入計算模數(shù)的公式得取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：齒寬：分度圓直徑：3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度使用系數(shù)：動載荷系數(shù)：式中齒輪分度圓上的圓周力：圓周速度：將各數(shù)據(jù)代入公式得彎曲強(qiáng)度計算的載荷分布系數(shù)：彎曲強(qiáng)度計算的載荷分配系數(shù)：彎曲強(qiáng)度計算的重合度：將以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計算公式得：許用應(yīng)力：：抗彎強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)其中壽命極限：相對齒根圓角敏感性系數(shù)：相對表面狀況系數(shù)：尺寸系數(shù)：所以安全系數(shù)取最小安全系數(shù)所以結(jié)論：結(jié)構(gòu)符合要求4)主要尺寸 直齒錐齒輪傳動的設(shè)計計算熱封裝置錐齒輪設(shè)計：1)選擇齒輪材料，初步確定齒數(shù)選擇兩齒輪材料為45，調(diào)質(zhì)，硬度220～240HBS，精度等級為8級。小齒輪齒數(shù)，傳動比，大齒輪齒數(shù)，查得2)按彎曲疲勞強(qiáng)度初步確定模數(shù)，并初選主要參數(shù)設(shè)計公式許用彎曲應(yīng)力：，取最小安全系數(shù)外齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)：載荷系數(shù)：所以取3)幾何計算分錐角：大端分度圓直徑：外錐距：當(dāng)量齒數(shù)：齒寬系數(shù)取齒寬： 取實(shí)際齒寬系數(shù)：中點(diǎn)模數(shù)：中點(diǎn)分度圓直徑：切向變位系數(shù)：，高變位系數(shù)：，頂隙：大端齒頂高：大端齒根高：全齒高：齒根角：齒頂角：，（采用等頂隙收縮齒）頂錐角：根錐角：大端齒頂圓直徑：當(dāng)量齒輪分度圓直徑：當(dāng)量齒頂圓直徑：當(dāng)量齒輪傳動中心距：當(dāng)量齒輪基圓齒距：嚙合線長度當(dāng)量齒輪頂圓直徑：端面重合度：齒中部接觸線長度：齒中部接觸線的投影長度：4)齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核使用系數(shù)：精度等級和中點(diǎn)圓周速度：動載荷系數(shù)：齒輪分度圓上的圓周力：復(fù)合齒形系數(shù)， 重合度系數(shù)：錐齒輪系數(shù)：載荷分布系數(shù)則齒根彎曲應(yīng)力：齒根許用彎曲應(yīng)力:齒根彎曲疲勞強(qiáng)度基本值壽命系數(shù)：(長期工作，取為無限壽命設(shè)計)相對齒根圓角敏感系數(shù)：相對齒根表面狀況系數(shù)：尺寸系數(shù)：最小安全系數(shù)：許用彎曲應(yīng)力值：齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果：，所以設(shè)計符合結(jié)構(gòu)要求。切割裝置錐齒輪設(shè)計：齒數(shù)：模數(shù)：大端分度圓直徑：中點(diǎn)分度圓直徑：齒輪分度圓上的圓周力：分錐角：外錐距：齒寬：b=16mm 大端齒頂高：大端齒根高：齒根角：齒頂角： 軸的設(shè)計計算 軸的強(qiáng)度計算按許用切應(yīng)力計算：受轉(zhuǎn)矩T(Nmm)的實(shí)心圓軸，其切應(yīng)力為：寫成設(shè)計公式，則軸的最小直徑為：式中為軸的抗扭截面系數(shù)：軸傳遞的功率：軸的轉(zhuǎn)速：與軸材料有關(guān)的系數(shù)，軸的材料為45鋼，取：許用切應(yīng)力，取40Mpa各軸的直徑最小值計算如下：中心軸：切割裝置驅(qū)動軸：凸輪軸：空轉(zhuǎn)軸：計量盤驅(qū)動軸： 軸的校核按安全系數(shù)法進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核（以切割裝置驅(qū)動軸為例進(jìn)行校核）：圖33 切割裝置驅(qū)動軸簡圖圖34 軸受力圖圖35 水平面（XY）平面受力圖圖36 垂直面（XZ）平面受力圖圖37 水平面彎矩圖圖38 垂直面彎矩圖圖39 合成彎矩圖1） 計算錐齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力2） 計算軸承反力水平面：垂直面：3)畫出水平面彎矩圖（圖37），垂直面彎矩圖圖（圖38）和合成彎矩圖（圖39）。4）初步分析截面1有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中。下面以截面1為例進(jìn)行安全系數(shù)校核。5）軸材料選用45號鋼調(diào)質(zhì)，，求得疲勞極限：由式，得 6）求截面1上的應(yīng)力彎矩7）求截面1的有效應(yīng)力集中系數(shù)因在此截面處有軸直徑變化，過度圓角，又因為，