齿轮传动电机选型计算例子
齿轮传动设计计算实例.docx
各类齿轮传动设计计算实例例1设计铳床中的一对标准直齿圆柱齿轮传动。
C 知：传递功率P = 7.5kw .小齿轮转速 m=1450r/mm 、传动比< = 2.08.小齿轮相对轴乐为不对称布誉，两班制，毎年I •作300d （天），使用 期限为5a （年九解，（1）选择齿轮材料及粘度等级考應此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿而。
小齿轮选用4OCr,调质•齿而峡度为240〜260HBS ；大齿轮选用45钢,调质，齿而硬度为220HBS （表8.5）•因是机床用齿轮,由表8.10选7精度,要求齿山丙1糙度R a < 1.6〜3.2“” .（2）按齿面接触疲劳强度设讣因两齿轮均为钢制齿轮,所以山（8.28）式得2叫S 誹确定冇关参数如下：1） 齿数乙和齿宽系数Pd収小齿轮齿轮勺=30,则大齿轮齿数z 2=i Zl =2.08x30 = 62.4・圆整z 2 = 62 o 实际传动比i 0 = — = — = 2.067◎ 30传动比误基 = 2 08-2.067 = 0 6%<2-5% 町用。
i2.08齿数比u = /0 = 2.067由表8.9 取忆= 0.9 （因非对称布置及软齿而）2） 转矩T,P7 5T. =9.55xl06—= 9.55xl06x —/nw = 4.94xl04mm“I 14503） 載荷系数K由表8.6取K = 1.35I ）许用接触应力0〃］曲图 8. 33c 査得 o Hhmi = 775M/U o Hhml = 520M 內 由式（8.33）计算应力循环次数NzN u = 6叽5 = 60 x 14 50 x 1 x （16x 300 x 5）= 2.09xl09N"由图& 34査得接傩疲劳的寿命系数Z 灯i =0.89 , Z 附2 =0.93 通过齿轮和一般匚业齿轮,按一般可靠度要求选取A S Z/ =1.0-所以计算两轮的许用接触卜/故得笛胖689.81叭1.0MFd = 483・6MFd520x0.93心"6处竺怦=7643』站心仆心x (2.076 + l)〃吩59.40MV <Pd lt \pH F V 0.9x2.076x483 62I )许用弯曲应力\a F ]由式(8.34)由图& 35c 森得：= 290MPa 厂 2L0MPa由图8. 36査得试验齿轮的咸力修正系数 按一般可靠度选取安全系数 计算阳轮的许用弯曲应力[J =叽上/ f = 290X 2X 0.SS = 40&32M 〃1 h S N1.25[]=m = 210x2x09 Mpa = 302.4M 九 1 J - S N 1.2、将求得的各参数代入式(8.29〉2K1\F 严厂亠丫刖bnrzi= 2x1.35x4.94x2 x2 52x1.625咖55X 22 X 30= 82・76MFa<E[= 80 18MF% 订 2故轮齿齿根穹曲彼劳强度足够。
圆锥齿轮计算过程及计算说明
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.4KW
3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
=π×100×960/60×1000
=5.03m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3）确定带长和中心矩
根据课本P84式（5-14）得
0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
0. 7(100+200)≤a0≤2×(100+200)
所以有：210mm≤a0≤600mm
由课本P84式（5-15）得：
符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
nII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)
nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)
2、计算各轴的功率（KW）
PI=P工作=2.4KW
电机、减速器的选型计算实例
电机减速机的选型计算1参数要求配重300kg ，副屏重量为500kg ，初选链轮的分度圆直径为164.09mm ，链轮齿数为27，（详见misimi 手册P1145。
副屏移动的最大速度为0.5m/s,加速时间为1s 。
根据移动屏实际的受力状况，将模型简化为：物体在竖直方向上受到的合力为：惯惯2121F F G G F h ++-=其中：115009.84900G m g N ==⨯=223009.82940G m g N ==⨯=110.55002501F m a N ==⨯=惯 120.53001501F m a N ==⨯=惯 所以：490029402501502360h F =-++=合力产生的力矩：0.1640923602193.6262h M F rNm =⨯=⨯= 其中：r 为链轮的半径链轮的转速为：0.5 6.1/0.082v w rad s r === 6.1(1/60)58.3/min 22w n r ππ=== 2减速机的选型速比的确定：初选电机的额定转速为3000r/min300051.558.3d n i n === 初选减速器的速比为50，减速器的输出扭矩由上面计算可知：193.6262Nm3电机的选型传动方式为电机—减速机—齿轮-链轮-链条传动，将每一级的效率初定位为0.9，则电机的扭矩为：44193.62 5.9500.9d M T Nm i η===⨯ 初选电机为松下，3000r/min ，额定扭矩为：9.55Nm ，功率3kw 转子转动惯量为7.85X10-4kgm 2带制动器编码器，减速器为台湾行星减速器，速比为50，额定扭矩为650NM4惯量匹配负载的转动惯量为：222(500300)0.082 5.4J mr kgm ==+⨯=转换到电机轴的转动惯量为：31225.4 2.161050J J i -===⨯ 惯量比为： 3142.1610 2.757.8510d J J λ--⨯===⨯ 电机选型手册要求惯量比小于15，故所选电机减速器满足要求减速机扭矩计算方法：如下公式：减速机扭矩=9550×电机功率÷电机功率输入转数×速比×使用系数知道扭矩和减速机输出转数及使用系数，求减速机所需配电机功率如下公式：电机功率=扭矩÷9550×电机功率输入转数÷速比÷使用系数。
齿轮传动例题1
2、按齿面接触强度设计
计算载荷系数 根据v=3.29m/s，7级精度，查图得动载系数Kv=1.12。
直齿轮，KH= KF= 1。
由表查得使用系数KA= 1 。 由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置 时，KH= 1.423。 由b/h=10.67，KH= 1.423查图得KF= 1.35；故载荷系数 K=KAKvKHKH=1×1.12×1×1.423=1.594
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 （GB 10095-88）。 材料选择 由表选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS； 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240 HBS。 选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=3.2×24=76.8， 取z2=77。
4、几何尺寸计算 5、结构设计及绘制齿轮零件图
YFa 1YSa 1
YFa YSa
F
并加以比较。
F 1
2.651.58 0.01379 303.57 2.2261.764 0.01644 238.86
YFa 2YSa 2
F 2
3、按齿根弯曲强度设计
设计计算
2 KT1 YFa2YSa2 m3 2 d z1 [ F ]2
2、按齿面接触强度设计
按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
d1 d1t 3
K 1.594 3 65.396 69.995mm Kt 1.3
计算模数
d1 69.995 m 2.92 mm z1 24
3、按齿根弯曲强度设计
电机减速器的选型计算实例 (1)
电机减速机的选型计算
1参数要求
（详见misimi 配重300kg，副屏重量为500kg，初选链轮的分度圆直径为，链轮齿数为27，
手册P1145。
副屏移动的最大速度为s,加速时间为1s。
根据移动屏实际的受力状况，将模型简化为：
物体在竖直方向上受到的合力为：
其中：
所以：
合力产生的力矩：
其中：r为链轮的半径
链轮的转速为：
2减速机的选型
速比的确定：
初选电机的额定转速为3000r/min
初选减速器的速比为50，减速器的输出扭矩由上面计算可知：
3电机的选型
传动方式为电机—减速机—齿轮-链轮-链条传动，将每一级的效率初定位为，则电机
的扭矩为：
初选电机为松下，3000r/min，额定扭矩为：，功率3kw转子转动惯量为带制动器编码器，减速器为台湾行星减速器，速比为50，额定扭矩为650NM
4惯量匹配
负载的转动惯量为：
转换到电机轴的转动惯量为：
惯量比为：
电机选型手册要求惯量比小于15，故所选电机减速器满足要求
减速机扭矩计算方法：
速比=电机输出转数÷减速机输出
("速比"也称"传动比") 知道电机功率和速比及，求减速机扭矩如下公式：
减速机扭矩=9550×电机功率÷电机功率输入转数×速比×使用系数
知道扭矩和减速机输出转数及使用系数，求减速机所需配电机功率如下公式：
电机功率=扭矩÷9550×电机功率输入转数÷速比÷使用系数。
齿轮传动计算示例
齿轮传动计算⽰例书P237 10-8题（题略）解：（该题本应选合⾦钢作齿轮材料，按闭式硬齿轮传动设计计算。
为给同学提供参考，现按闭式软齿轮传动设计计算如下。
）⼀、选择齿轮类型、精度等级、材料和齿数 1.选择斜齿圆柱齿轮传动2.选⽤7级精度（对于该带式运输机的齿轮减速器⽤8级精度即可）3.⼩齿轮45#钢调质HBS 1=240；⼤齿轮45#钢常化（正⽕），HBS 2=2004.齿数Z 1=23，Z 2=73，则u=Z 2/Z 1=73/23=3.174（如果是已知Z 1和u 或i ，根据Z 2= i Z 1计算Z 2，Z 2的取整原则最好是Z 2和Z 1⼀奇⼀偶）5.初选螺旋⾓β=14°⼆、按齿轮接触疲劳强度设计：公式（10-21）d 1≥[]321)(12HE H d Z Z u u KT σεφα+? 1.确定公式中各计算数值 1）试选K t =1.52）计算⼩齿轮传递的转矩5611611007.1116401301055.91055.9?=??=?=n P T N·mm 3）由表10-7选择齿宽系数Φd =0.6（该带式运输机的齿轮减速器，两⽀承相对于⼩齿轮是做不对称布置的），由图10-30选取区域系数Z H =2.433 4）由表10-6查级弹性影响系数 Z E =189.8MPa 5）由表10-21d 查级⼩齿轮的接触疲劳极限 MPa H 5901lim =σ由表10-21c 查级⼤齿轮的接触疲劳极限MPa H 4002lim =σ6）计算应⼒循环次数 N 1=60n 1jL h =60×11640×1×100=6.98×107 N 2=N 1/u=6.98×107/3.174=2.2×107 7）由图10-19查得接触疲劳寿命系数 K HN1=0.99 K HN2=1.08 8）计算接触疲劳许⽤应⼒，取安全系数S H =1，由公式（10-12）得[][][][][]MPa MPa S K MPa S K H H HH H HN H H H HN H 508)432584(21)(21432140008.1584159099.0212lim 221lim 11=+=+==?=?==?=?=σσσσσσσ9）由图10-26查得：65.187.078.087.078.02121=+=+===αααααεεεεε 2.计算1）试算⼩齿轮分度圆直径53211=??+=+?≥H E H d t t Z Z u u T K d σεφα mm2）计算圆周转速度 sm n d v t 431000601164063.7010006011===ππ3）计算齿宽b ： mm d b t d 4.4263.706.01=?==φ 4）计算齿宽与齿⾼之⽐b/h模数 m t =d 1t /Z 1=70.63/23=3.07 mm 齿⾼ h=2.25m t =2.25×3.07=6.9 mm得： b/h=42.4/6.9=6.15）计算载荷系数按v =43m/s ，7级精度。
直齿锥齿轮传动计算例题
计算实际载荷系数 。 ①由表 10-2 查得使用系数
2
v1.0 可编辑可修改
②根据 Vm=s、8 级精度（降低了一级精度），由图 10-8 查得动载系数 Kv=。 ③直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数 ④由表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数
（3）计算齿轮宽度
5
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取
。
5.结构设计及绘制齿轮零件图（从略）
6.主要设计结论
齿轮
，压力角
分锥角
、
，齿宽
。小齿轮选用 40 Cr（调质），大齿轮
选用 45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。
6
②直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数
③由表 10-4 用插值法查得
，于是
。
则载荷系数为
2） 由式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数为
按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数 =2mm，按照接触疲劳强
度
算
得
的
分
度
圆
直
径
取
互质，取
。
4.几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径
（2）计算分锥角
由式（10-15）计算应力循环次数：
，
1
由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（10-14）得
v1.0 可编辑可修改
取
和
中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即
2）试算小齿轮分度圆直径
(2)调整小齿轮分度圆直径 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度
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电机、减速器的选型计算实例
电机减速机的选型计算1参数要求配重300kg ，副屏重量为500kg ，初选链轮的分度圆直径为164.09mm ，链轮齿数为27，（详见misimi 手册P1145。
副屏移动的最大速度为0.5m/s,加速时间为1s 。
根据移动屏实际的受力状况，将模型简化为：物体在竖直方向上受到的合力为：惯惯2121F F G G F h其中：115009.84900G m g N 223009.82940G m gN110.55002501F m a N 惯120.53001501F m aN惯所以：490029402501502360hF合力产生的力矩：0.1640923602193.6262h MF r Nm其中：r 为链轮的半径链轮的转速为：0.5 6.1/0.082v wrad sr6.1(1/60)58.3/min 22w nr 2减速机的选型速比的确定：初选电机的额定转速为3000r/min300051.558.3d n in初选减速器的速比为50，减速器的输出扭矩由上面计算可知：193.6262Nm 3电机的选型传动方式为电机—减速机—齿轮-链轮-链条传动，将每一级的效率初定位为0.9，则电机的扭矩为：44193.62 5.9500.9dM T Nmi初选电机为松下，3000r/min ，额定扭矩为：9.55Nm ，功率3kw 转子转动惯量为7.85X10-4kgm 2带制动器编码器，减速器为台湾行星减速器，速比为50，额定扭矩为650NM 4惯量匹配负载的转动惯量为：222(500300)0.0825.4J mrkgm转换到电机轴的转动惯量为：31225.4 2.161050J J i惯量比为：3142.1610 2.757.8510dJ J 电机选型手册要求惯量比小于15，故所选电机减速器满足要求。
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齿轮传动电机选型计算例子
假设需要选用一个齿轮传动电机来驱动一个工作负载，工作负载有如下要求：
1. 需要在每分钟内达到100次转动；
2. 负载的工作力矩为30 Nm；
3. 所有工作均在常温下进行。
以下是齿轮传动电机选型计算的过程：
1. 计算所需的输出功率：P = 2πx F x N = 2πx 30 x 100 / 60 = 31.4 W （其中F为力矩，N为转速）。
2. 确定传动比：由于齿轮传动可以改变转速和力矩之间的比率，因此需要确定传动比以满足工作负载的要求。
假设我们选择传动比为10：1，则齿轮输入端的转速为1000 RPM。
3. 确定旋转方向：根据工作负载的要求，确定齿轮传动的旋转方向。
4. 选择适当的齿轮传动电机：根据所需的输出功率和输入端的转速，选择合适的齿轮传动电机。
在实际中，应该选择比所需的输出功率略大的电机，以确保工作的可靠性和寿命。
5. 验证齿轮传动电机的性能：在确定齿轮传动电机后，应用合适的数学公式验证其性能，确保它能够在工作负载下达到所需的效果。