目 录 R["2kEF
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S!
设计任务书……………………………………………………1 8y;W+I(71
传动方案的拟定及说明………………………………………4 l"%|VWZ{iq
电动机的选择…………………………………………………4 4&r+K`C0
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5
HJpkR<h
传动件的设计计算……………………………………………5 9z9z:PU
轴的设计计算…………………………………………………8 :O:Rfmr~
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 a\an
键联接的选择及校核计算……………………………………16 0RY{y n3
连轴器的选择…………………………………………………16 i3I'n*
减速器附件的选择……………………………………………17 O!+LM{>
F
润滑与密封……………………………………………………18 BXgAohg!
设计小结………………………………………………………18 yYmV^7G
参考资料目录…………………………………………………18 D`]Lm 24_]
Sbub|
机械设计课程设计任务书 ~2xC.DF_N
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
/1-
一. 总体布置简图 f(.@]eu
X
\-kX-Tq
jRN*W2]V
srfFJX7*
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 '| Enc"U
8U!;
二. 工作情况: |He,v/r
载荷平稳、单向旋转 7
}`c:u~j
#yZZ$XO k
三. 原始数据 "@!z+x[8
鼓轮的扭矩T(N•m):850 $ "[1yQ<p
鼓轮的直径D(mm):350 uN bOtA
运输带速度V(m/s):0.7 m#SDB6l
带速允许偏差(%):5 j`I[M6Qxh
使用年限(年):5 '$u3i
#.\
工作制度(班/日):2 yoTbIQ
BcaMeb-Z
四. 设计内容 +5Z0-N@
1. 电动机的选择与运动参数计算; 6zK8-V?9F
2. 斜齿轮传动设计计算 #*uSYGdc
3. 轴的设计 0wZ_;FN*-
4. 滚动轴承的选择 9"_JiX~3
5. 键和连轴器的选择与校核; .$b]rx7$~
6. 装配图、零件图的绘制 grEmp9Q ?
7. 设计计算说明书的编写 XQ.czj
xQ4D| &
五. 设计任务 4?XX_=+F|
1. 减速器总装配图一张 l c)*HYqU
2. 齿轮、轴零件图各一张 dw,Nlf~*0
3. 设计说明书一份 sZFIQ)b9
BQWEC,*N
六. 设计进度 [ P\3XSR
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 fLK*rK^{"
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 v0!>":
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 KZO!
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 7"F
w8;k
D+{h@^C9Z
9_'xq.uP
L%`~`3%n-
(gBP`*2
r{qM!(T
E",s]
<{m!.9g9
传动方案的拟定及说明 5;{d*L
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 ]kLs2? \
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 VKy:e.
~rEU83
NL&(/72V
电动机的选择 #M*h)/d[A
1.电动机类型和结构的选择 f9H;e(D9]
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 y [e$
uy\<t
2.电动机容量的选择 %?+A.0]E
1) 工作机所需功率Pw [7B:{sH
Pw=3.4kW [dFxW6n
2) 电动机的输出功率 `*e',j2}UU
Pd=Pw/η ^_3idLE
η= =0.904 rb%P30qc4
Pd=3.76kW L*bUjR,C
N;tUrdgQ
3.电动机转速的选择 BDZB;DPb
nd=(i1’•i2’…in’)nw F.c`0u;=
初选为同步转速为1000r/min的电动机 qgrRH'
ju8tNL,J
4.电动机型号的确定 )hj77~{+
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。 !%J;dOcU
N kp>yVj
tu6oa[s
计算传动装置的运动和动力参数 p3 I{
传动装置的总传动比及其分配 1C+Y|p?KA
1.计算总传动比 '-3AWBWI1
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: &H,5f#
i=nm/nw /Ik_U?$*
nw=38.4 s<'^
@Y
i=25.14 OQaM4 7"
aKS
2p3
2.合理分配各级传动比 <aa#OX
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 /A\'_a|
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 0trVmWQ8
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 Gm^@lWzG
各轴转速、输入功率、输入转矩 ElhTB
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 Rct|"k_"Ys
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 /pgfa-<
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 sR,]eo<p&
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 3sc5meSu'
传动比 1 1 5 5 1 3v;o`Em&
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 0F=UZf&
eS fT+UL
传动件设计计算 AuUT 'E@E
1. 选精度等级、材料及齿数 nlXg8t^G
1) 材料及热处理; %Fq"4%
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。 K+Q81<X~
2) 精度等级选用7级精度; VJBVk8P
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; xB3;%Lc
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° rZ 9bz}K
2.按齿面接触强度设计 sp0&"&5
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 +mhYr]Z
按式(10—21)试算,即 1qbd6D|t
dt≥ *D
#H-]9
1) 确定公式内的各计算数值 [ik D4p=
(1) 试选Kt=1.6 f'F:U^
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 mu)?SGpyE
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 u /JEQz1
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 EAxg>}'1j
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa ~6.AE/ow
(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; h'^7xDw
(7) 由式10-13计算应力循环次数 6:>4}WOP
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 N~l(ng9'U
N2=N1/5=6.64×107 >`n0{:.1za
bB3Mpaw@
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 l*uNi47|
(9) 计算接触疲劳许用应力 O7ceSz
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 ].]yqD4P
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa '@2pOq
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa HKv:)h{?
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa tf|/_Y2
$5r[YdnY<
2) 计算 GBu&2}
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t |!8[Vg^Wh
d1t≥ d?WA}VFU
= =67.85 c.m '%4
]
M"{=z
(2) 计算圆周速度 jIK*psaV
v= = =0.68m/s 6hXL`A&},
1lfkb1BM
(3) 计算齿宽b及模数mnt 8NudY3cU!
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm -q&VV,
mnt= = =3.39 hEsCOcEG
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm \
lP
c,8)
b/h=67.85/7.63=8.89 eHF#ME
iOPv
% [
(4) 计算纵向重合度εβ \MsAdYR
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 go m<V?$
(5) 计算载荷系数K zBay 3a
已知载荷平稳,所以取KA=1 ?,%vndI
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, uTA
/E9OY
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 yJWgz`/L
由表10—13查得KFβ=1.36 *rSMD_>
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 d,iW#,
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 ;TF(opW:
-LzHCO/7(
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 5(1Zj`>'
d1= = mm=73.6mm a-4'jT:
r|:|\"Yk
(7) 计算模数mn uaNJTob
mn = mm=3.74 i]Lt8DiRq
3.按齿根弯曲强度设计 VxLq,$B76
由式(10—17) l?NRQTG
mn≥ _Z.lr\
1) 确定计算参数 b(_PCVC
(1) 计算载荷系数 699z@>$}
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 " _jIqj6C
^6#FqK+{u
(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 1s-k=3)
ED"@!M`1
(3) 计算当量齿数 mG7Wu{~=U
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 ?Bq"9*q
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 g[@Kd
(4) 查取齿型系数 dD1`[%
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 O}MY:6Pe
(5) 查取应力校正系数 yrnB]$hf
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 &Sj<X`^
q5 I2dNE
bENfEOf,
(6) 计算[σF] Pg-~^"?y
σF1=500Mpa P.gk'\<k
σF2=380MPa \OHsCG27
KFN1=0.95 PYkcGtVa_
KFN2=0.98 ] ^tor
[σF1]=339.29Mpa z) yUBcq
[σF2]=266MPa +[UFf3(ON
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 V=VL@=
= =0.0126 A,W-=TC
= =0.01468 yX,2`&c
大齿轮的数值大。 xoTS?7
e,={!P"f
2) 设计计算 >^Klq`"?g=
mn≥ =2.4 VjtI1I
mn=2.5 7B _;YT
LU_@8i:
4.几何尺寸计算 :&mYz(1q
1) 计算中心距 'jZ2^
z1 =32.9,取z1=33 8JAA?0L"'
z2=165 fa=#S
a =255.07mm 3%/]y=rA
a圆整后取255mm xgrk>Fb|R
/u<lh.
hPW
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 VQZ3&]o
β=arcos =13 55’50” N6c']!aM@
=
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 ;DL|%-%;$r
d1 =85.00mm 5@tpJ8E8$
d2 =425mm f~jx2?W
l$z[Vh^UU<
4) 计算齿轮宽度 o{4ya jt
b=φdd1 l,1 }1{k&
b=85mm *qAF#
B1=90mm,B2=85mm )F0_V
4
>MUwT$szs
5) 结构设计 `.
/[/z-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。 [@"H2#CQ
'd]9u9u
轴的设计计算 r62x*?/
拟定输入轴齿轮为右旋 Hig=PG5I
II轴: 79~,KFct
1.初步确定轴的最小直径 >a%NC'~rc
d≥ = =34.2mm UG s
<<
2.求作用在齿轮上的受力 UIv TC
S
Ft1= =899N 0Tp?ED_
Fr1=Ft =337N O4@Ki4f3A%
Fa1=Fttanβ=223N; G-G!c2o
Ft2=4494N gT<E4$I69
Fr2=1685N zG[fPD
Fa2=1115N Y)N(uv6
;8JJ#ED
3.轴的结构设计 r[eZV"
1) 拟定轴上零件的装配方案 [@";\C_I
#KXaz Zu"
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 1T%Y:0
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 X;w1@4!
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 % rdW:
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 L4zSro:Si
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 =3{h9
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 z<+".sD'
K-)*S\<}
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 >L$y|8O
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 fg8V6FS
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。 req=w;E:
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 Eg3rbqM- 8
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 76c4~IG#
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 tRS^|??
6. VI-VIII长度为44mm。 doFp53NhV
Qf414 oW
o2W pi
Gc~A,_(
4. 求轴上的载荷 $.QnM
66 207.5 63.5 fm;1Iu#
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BC(f1
,'Y*e[
kmy?`P10(z
Fr1=1418.5N m,K\e
Fr2=603.5N lDe9EJR
查得轴承30307的Y值为1.6 g"2@E
Fd1=443N @IB8(TZ5I
Fd2=189N '$
s:cS`=
因为两个齿轮旋向都是左旋。 KAgiY4
故:Fa1=638N |QAmN>7U
Fa2=189N z:+Xs!S
\Wt&z,
5.精确校核轴的疲劳强度 ;1NZY.pyc
1) 判断危险截面 Xvi{A]V
由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 plsf` a
_L_SNjA_
2) 截面IV右侧的 m]Z+u e
dWR?1sV|e
截面上的转切应力为
9`{Mq9J
^dZ,Itho
由于轴选用40cr,调质处理,所以 (-B0fqh=G
, , 。 To}L%)
([2]P355表15-1) /p<mD-:.M
a) 综合系数的计算 i2N*3X~
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , MG8-1M
([2]P38附表3-2经直线插入) d;D^<-[i
轴的材料敏感系数为 , , b 7aAP*$
([2]P37附图3-1) /iy2j8:z
故有效应力集中系数为 Bpo~x2p
{
zlq6z
9rn! U2
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , ]K XknEaxl
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) sFSrMI#R
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , @faf
([2]P40附图3-4) RZOk.~[v
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 ~i))Zc3,g\
5w}xjOYIjV
bCd! ap+#
b) 碳钢系数的确定 }mu8fm'
碳钢的特性系数取为 , BAzc'x&<
c) 安全系数的计算 -/#3U{O
轴的疲劳安全系数为 [<wy@W
js;IUSj.
0<nKB}9
{:4); .
故轴的选用安全。 _[0Ugfz(
d@C ;rzR
I轴: /I[cj3}{+f
1.作用在齿轮上的力 @m6pAo4P
FH1=FH2=337/2=168.5 :".!6~:2
Fv1=Fv2=889/2=444.5 O-|RPW}
YV!!bI
2.初步确定轴的最小直径 %{zM> le9
:JW~$4
Gps
3.轴的结构设计 /%)MlG
1) 确定轴上零件的装配方案 7:bqh$3!s
>f`}CLsY
8Yb/ c*
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 H{yPi7 P
d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。 |7|mnOBdDf
e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。 F4bF&% R
f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。 v^,A~oe`t
g) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。 `e`4[I
h) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。 pKr3(5~
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 M$! 0ikh
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 Ig N,]y
2) 各段长度的确定 p,kJ# I
各段长度的确定从左到右分述如下: M{~eI
a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。 :^l*_v{
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 "T~Ps$
c) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。 +|#:*GZ
d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。 !my5-f>{(
e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。 QL|Vke:N4
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm YJ1P5u:
s-8>AW
ep
2{U4wTu
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 ry7(V:ic
W=62748N.mm <<UlFE9"
T=39400N.mm ?I7H ):
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 i>!f|<
f kP
WGd
]'M4Unu#@
III轴 @XmMD6{<