目 录 urT/+deR
k,;lyE
设计任务书……………………………………………………1 AJ>BF.>
传动方案的拟定及说明………………………………………4 npO@Haw
电动机的选择…………………………………………………4 d(X\B{
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 #Z|%0r_~
传动件的设计计算……………………………………………5 ~^rey
轴的设计计算…………………………………………………8 0H OoKh
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 Som.
qD
键联接的选择及校核计算……………………………………16 +Q SxYV
连轴器的选择…………………………………………………16 +Mk*{A t
减速器附件的选择……………………………………………17 -[zdX}x.:
润滑与密封……………………………………………………18 Ms:KM{T0
设计小结………………………………………………………18 3yHb!}F
参考资料目录…………………………………………………18 Jb3>vCIn
$ ]W[y=
机械设计课程设计任务书 `qf\3JT\
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 lruF96C/Y
一. 总体布置简图 tDC0-N&6S~
BaWQ<T8p8
@tr&R==([
<pTQpU
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 ch0oFc$
xta}4:d-Y
二. 工作情况: MiSja#"+A
载荷平稳、单向旋转 _=|nOj39
3}>:
三. 原始数据 6[+\CS7Lt
鼓轮的扭矩T(N•m):850 bU;}!iVc]
鼓轮的直径D(mm):350 c!\.[2n
运输带速度V(m/s):0.7 6CcB-@n4
带速允许偏差(%):5 K/f>f; c
使用年限(年):5 Iz6ss(UJ
工作制度(班/日):2 qZ8|B
D'7A2 f
四. 设计内容 vF9*tK'
1. 电动机的选择与运动参数计算; 5nM kd/
2. 斜齿轮传动设计计算 6WA|'|}=
3. 轴的设计 tMxsR>sH
4. 滚动轴承的选择 pT("2:)x
5. 键和连轴器的选择与校核; wXr>p)mP
6. 装配图、零件图的绘制 M|/oFV
7. 设计计算说明书的编写 .abyYVrN4?
Y3vX)D}
五. 设计任务 5z1\#" B[
1. 减速器总装配图一张 Tg"'pO
2. 齿轮、轴零件图各一张 e1^fUOS
3. 设计说明书一份 9U#\nXM
%/UV_@x&
六. 设计进度 |RR"'o_E
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 a$ C2}
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 0zg 2g!lh
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 #d7N| 9_
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 I*^5'N'
lq:]`l,6@
C:]/8 l
TRF]i/Bs
S:/{
E)C.eW /
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Oq*n9V
传动方案的拟定及说明 #$LH2?)
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 ctp?y
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 )D:9R)m
z'7#"D
n4^~gT%b5]
电动机的选择 7sXy`+TZ->
1.电动机类型和结构的选择 }P#Vsqe V
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 d2RnQA
2ubmsbt$
2.电动机容量的选择 _~tm7o+js
1) 工作机所需功率Pw &svx@wW
Pw=3.4kW ~ct2`M$TL(
2) 电动机的输出功率 F4GP7]
Pd=Pw/η 'z)hG#{I
η= =0.904 9Hu
d|n
Pd=3.76kW -7k[Vg?
z(+&wa
3.电动机转速的选择 gXLCRn!iR
nd=(i1’•i2’…in’)nw 3FFaEl
初选为同步转速为1000r/min的电动机 \,2gTi,=
vwVVBG;t
4.电动机型号的确定 y>$1UwQ
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 QS^~77q
J5;5-:N
{{32jU7<
计算传动装置的运动和动力参数 K]X`sH:
传动装置的总传动比及其分配 fb23J|"
1.计算总传动比 Gu5~DyT`G
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: /-Wuq`P/ T
i=nm/nw _l<mu? "
nw=38.4 cA<<&C
i=25.14 rOW;yJ[
j?xk&
2.合理分配各级传动比 R\*)@[y9l
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 fmFzW*,E
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 _lXt8}:+
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 Jn=42Q:>
各轴转速、输入功率、输入转矩 :/6()_>bO
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 Axlm<3<wf"
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 )Ob]T{GY
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 #,&8&
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 lkb2?2\+
传动比 1 1 5 5 1 Z ] '>
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 .Rvf/-e
{SJsA)9:#
传动件设计计算 4@6<
1. 选精度等级、材料及齿数 ^2EhlK^)
1) 材料及热处理; h$pk<<
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 3htq[Ren
2) 精度等级选用7级精度; fJy)STQ4
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; wX0l?xdI
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° pA.._8(t
2.按齿面接触强度设计 +< yhcSSTB
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 }#6xFTH
按式(10—21)试算,即 D,Lp|V
dt≥ Me,<\rQ
1) 确定公式内的各计算数值 )Q]w6he3
(1) 试选Kt=1.6 &cc9}V)M
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 |c0,
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 cvfUyp;P
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 eLV.qLBUs
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa Ns<?b;aK
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; 6aY>lkp
(7) 由式10-13计算应力循环次数 j0x5@1`6G
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 & fu z2xv
N2=N1/5=6.64×107 qfYG.~`5
3+>OGwfQ
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 g*y/j]
(9) 计算接触疲劳许用应力 99u/fk L
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 d2~l4IL)~
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa >3PMnI
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa @7W?8
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa 6\n?48x}
>b48>@~bY
2) 计算 j;\[pg MR/
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t
$:EG%jl
d1t≥ m[:K"lZ
]2
= =67.85 a9l8{3
^m%52Tm
h
(2) 计算圆周速度 OCNPi4
v= = =0.68m/s 9x?'}
&94W-zh
(3) 计算齿宽b及模数mnt &RO7{,`
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm V_"f|[1
mnt= = =3.39 {DwIjy31T
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm TSjIz5
b/h=67.85/7.63=8.89 ,mKObMu
{kL&Rv%'
(4) 计算纵向重合度εβ g^l RG3a
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 f%XJ;y\,9H
(5) 计算载荷系数K "^Rv#
已知载荷平稳,所以取KA=1 zvO:"w}
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, 6kR\xP]Kr
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 %e?fH.)
由表10—13查得KFβ=1.36 m`}{V5;
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 G1d(,4Xp
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 O/b+CSS1
4 1t)(+r
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 PeTA$Yl
d1= = mm=73.6mm kOjf #@c
UyiJU~r1
(7) 计算模数mn %3o`j<
mn = mm=3.74 q0./O|Dj
3.按齿根弯曲强度设计 |=K_F3aJ
由式(10—17) hXB|g[zT
mn≥ fS=hpL6]@
1) 确定计算参数 (Rd$VYuf
(1) 计算载荷系数 qP1FJ89H
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 ;Vu5p#,O<M
u0
y 1
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 PsnGXcj
+Qj(B@i
(3) 计算当量齿数 [4Q"#[V&9
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 O !&,5 Dy
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 )T|L,Lp
(4) 查取齿型系数 Eu,`7iQ?(
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 ,6,]#R
:J
(5) 查取应力校正系数 7%;_kFRV
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 ?LP9iY${
1m@^E:w
w>e
s
(6) 计算[σF] MX|H}+\
σF1=500Mpa DjLL|jF
σF2=380MPa "%6/a7S
KFN1=0.95 ST dNM\+
KFN2=0.98 o:p
*_>&
[σF1]=339.29Mpa /4irAG% Oj
[σF2]=266MPa ](jFwxU
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 Log|%P\
= =0.0126 IV `%V+
f
= =0.01468 !L24+ $
大齿轮的数值大。 SA"8!soY3
A1i!F?X
2) 设计计算
V
9;[M;
mn≥ =2.4 *rh,"Zo
mn=2.5 }q[Bd
O7G"sT1Dv
4.几何尺寸计算 5:.{oSy7n
1) 计算中心距 L{fFC%|l2L
z1 =32.9,取z1=33 u bW]-U=T
z2=165 p&b5% 4P
a =255.07mm 9KuD(EJS
a圆整后取255mm Zjh2{ :
t^tmz PWA
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 yxWO[ Z
β=arcos =13 55’50” r'7LR
]9 w76Z
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 \cJa;WM>
d1 =85.00mm {KL5GowH
d2 =425mm 3'`dFY,
9 ;i\g=
4) 计算齿轮宽度 ]d}0l6
b=φdd1 9i q""
b=85mm p{$p
$/A
B1=90mm,B2=85mm wq!iV |
X6e/g{S)
5) 结构设计 5@~|*g[
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 RP4Ku9hk
LW)H"6v
轴的设计计算 Vr.Y/3N&'
拟定输入轴齿轮为右旋 G4 _,
II轴: jNDx,7F-
1.初步确定轴的最小直径 RW'nUL?_\
d≥ = =34.2mm WYcA8X/
2.求作用在齿轮上的受力 5VW|fI
Ft1= =899N #U
mF-c
Fr1=Ft =337N 9LJZ-/Wq
Fa1=Fttanβ=223N; \*t~==WB
Ft2=4494N _HOIT
Fr2=1685N f9$xk|2g
Fa2=1115N G\d$x4CVGc
l `9t}
3.轴的结构设计 i yesD
1) 拟定轴上零件的装配方案 /b#l^x:j
I^\&y(LJF
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 =@x`?oe v
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 ),:c+~@@kT
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 V N{NA+I
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 k44Q):ncY7
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 5Qwh(C^H
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 k;W@LfP
OPJ: XbG
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 68fiG
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 Hy:V`>
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 &C<yfRDu
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 jEdtJEPa
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 #SVNHpx
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 R7jmv n
6. VI-VIII长度为44mm。 W*DVi_\$y
@&F@I3`{
iRo.RU8>
G6P)C##ibn
4. 求轴上的载荷 @oP_;G
66 207.5 63.5 D1
Z{W
Oc].@Jy
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2|iV,uJ&
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