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 2 电机选择 传动方案简述：选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、合过载保护等优点，并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。由于传动系统作 的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。考虑现实条件我决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构 。 2.1切断钢筋需用力计算 为了保证钢筋的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力。即切断钢筋的条件为： 查资料可知钢筋的许用剪应力为： MPa,取最大值142MPa。由于本切断机切断的最大刚筋粗度为： mm。 则本机器的最小切断力为： 取切断机的Q=22000N。 2.2 功率计算 由图可知，刀的速度小于曲轴处的线速度。则切断处的功率P： W 查表可知在传动过程中，带传动的效率为η= 0.94~0.97； 二级齿轮减速器的效率为η= 0.96~0.99； 滚动轴承的传动效率为η= 0.94~0.98； 连杆传动的效率为η= 0.81~0.88；滑动轴承的效率为 由以上可知总的传动效率为: η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72 由此可知所选电机功率最小应为 kw 查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为：Y系列封闭式三相异步电动机，代号为Y112M-6，输出功率为2.2kw，输出速度为960 r/min。 3. 传动结构设计 3.1 基本传动数据计算 3.1.1 分配传动比 电动机型号为Y，满载转速为960 r/min。 a) 总传动比 b) 分配传动装置的传动比 上式中i0、i1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取i0 =2，则减速器的传动比为 c) 分配减速器的各级传动比 按展开式布置，查阅有关标准，取 i11=6.4，则i22=5。（注以下有i1代替i11，i2代替i22） 3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数 a) 各轴的转速ⅠⅡⅢ Ⅰ 轴 Ⅱ 轴 Ⅲ 轴 b) 各轴的输入功率 Ⅰ 轴 Ⅱ 轴 Ⅲ 轴 c) 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 3.2 带传动设计 3.2.1 由设计可知：V带传动的功率为2.2kw，小带轮的转速为960r/min，大带轮的转速为480r/min。 查表可知 工况系数取 KA=1.5 ，Pc=1.5×2.2=3.3kw。根据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取A型V带。 3.2.2 带轮基准直径：查阅相关手册选取小带轮基准直径为d1=100mm，则大带轮基准直径为d2=2×100=200mm 3.2.3 带速的确定： 3.2.4 中心矩、带长及包角的确定。由式 0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2) 可知： 0.7(100+200)<a0<2(100+200) 得 210〈a0〈600 初步确定中心矩为 a0=400 根据相关公式初步计算带的基准长度： 查表选取带的长度为1250mm 计算实际中心矩： 取386mm 验算小带轮包角： 3.2.5 确定带的根数： 查表知 p1=0.97 Δp1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 则 取Z=4 3.2.6 张紧力 查表 q=0.10kg/m 3.2.7 作用在轴上的载荷： 3.3 齿轮传动设计 3.3.1 第一级齿轮传动设计 a) 选材料、确定初步参数 1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为20，则大齿轮的齿数为20×6.4=128 3) 齿数比即为传动比 4) 选择尺宽系数ψd和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 ψd=0.6 初估小齿轮直径d1=60mm，则小齿轮的尺宽为b=ψd× d1=0.6×60=36mm 5) 齿轮圆周速度为： 参照手册选精度等级为9级。 6) 计算小齿轮转矩T1 7) 确定重合度系数Zε、Yε：由公式可知重合度为 则由手册中相应公式可知： 8) 确定载荷系数 KH 、KF 确定使用系数 KA：查阅手册选取使用系数为KA=1.85 确定动载系数Kv：查阅手册选取动载系数Kv=1.10 确定齿间载荷分布系数KHa、KFa： 则 载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知 b) 齿面疲劳强度计算 1) 确定许用应力[σH] ① 总工作时间th，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则： ② 应力循环次数 N1、N2 ③ 寿命系数 Zn1、Zn2 ，查阅相关手册选取Zn1=1.0、Zn2=1.15 ④ 接触疲劳极限取：σhlim1=720MPa、σhlim2=580MPa ⑤ 安全系数取：Sh=1.0 ⑥ 许用应力 [σh1]、[σh2] 2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取 3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH=2.5 4) 求所需小齿轮直径d1 与初估大小基本相符。 5) 确定中心距，模数等几何参数 中心距a： 圆整中心矩取222mm 模数m：由中心矩a及初选齿数Z1 、Z2得： 分度圆直径d1,d2 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=60×0.6=36mm 小齿轮尺宽取 b2=40mm c) 齿根抗弯疲劳强度验算 1) 求许用弯曲应力 [σF] ① 应力循环次数NF1、NF2 ② 寿命系数Yn1、Yn2 ，查阅相关手册选取Yn1=1、Yn2=1 ③ 极限应力取：σFlim1=290MPa、σFlim2=220MPa ④ 尺寸系数Yx：查阅机械设计手册选，取Yx=1.5 ⑤ 安全系数SF：参照表9-13，取SF=1.5 ⑥ 需用应力[σF1] 、[σF2] 由式（9-20），许用弯曲应力 2) 齿形系数YFa1、YFa2 由图9-19，取 YFa1=2.56 YFa2=2.15 3) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 由图9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.82 4) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），齿根弯曲应力 3.3.2 第二级齿轮传动设计： a) 选材料、确定初步参数 1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为28，则大齿轮的齿数为28×5=140 3) 齿数比即为传动比 选择尺宽系数ψd和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 ψd=2/3 |
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