目 录 b7+(g[O
GB Vqc!d
设计任务书……………………………………………………1 %p7onwKq0
传动方案的拟定及说明………………………………………4 }s"].Xm^2
电动机的选择…………………………………………………4 89KFZ[.}]
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ve"tbNL
传动件的设计计算……………………………………………5 XL44pE
m
轴的设计计算…………………………………………………8 n@H;*nI|
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 EqBTN07dZS
键联接的选择及校核计算……………………………………16 W@zxGH$z>
连轴器的选择…………………………………………………16 ~Hd* Xl
减速器附件的选择……………………………………………17 Jw;G_dQ[
润滑与密封……………………………………………………18 .i )n1
设计小结………………………………………………………18 +2p}KpOsL
参考资料目录…………………………………………………18 iZ/iMDfC
[5!{>L`
机械设计课程设计任务书 a6A~,68/V
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 M@G\b^ "
一. 总体布置简图 '
Qlj"U
/V2yLHm
mBB"e"o
n'j}u
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 Xwu&K8q21
Z;tWV%F5
二. 工作情况: Z<=L
载荷平稳、单向旋转 ttB>PTg#
MLiaCG;
三. 原始数据 p1.3)=T
鼓轮的扭矩T(N•m):850 )p#L "r^)
鼓轮的直径D(mm):350 9GT}_
^fb
运输带速度V(m/s):0.7 e\-,e+
带速允许偏差(%):5 Wwr
使用年限(年):5 B>I:KGkV
工作制度(班/日):2 u|\?6fz
G pO*As_2
四. 设计内容 *5XOYb?'v.
1. 电动机的选择与运动参数计算; *c%{b3T_
2. 斜齿轮传动设计计算 _KT'W!7
3. 轴的设计 sV0NDM0
4. 滚动轴承的选择 e_l|32#/
5. 键和连轴器的选择与校核; Chad}zU`
6. 装配图、零件图的绘制 dK8dC1@,X;
7. 设计计算说明书的编写 }}rp/16
~>_UTI
五. 设计任务 zK_P3rLsS
1. 减速器总装配图一张 py%~Qz%
2. 齿轮、轴零件图各一张 5yj# 9H
3. 设计说明书一份 " j_cI-@6
1D!MXYgm1b
六. 设计进度 WWOt>C~zV
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 i6P$>8jBQ-
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 &v;o }Q}E{
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 ^wwS`vPb
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 DvLwX1(l
sX}#L
Wi,)a{
O.\\)8xA
<R~;|&o,$
yc`3)
fz8 41 <Y
x&+&)d
传动方案的拟定及说明 v046
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。 ;n|%W,b-
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。 .LnknjC
xpu2RE
8GjETq%}
电动机的选择 <9:~u]ixt
1.电动机类型和结构的选择 \~Ml<3Zd:
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。 3^$=XrD
@o#Yq
n3Y
2.电动机容量的选择 L.JL4;U P
1) 工作机所需功率Pw @[f$MRp\
Pw=3.4kW C?W}/r[
2) 电动机的输出功率 gNDMJ^`
Pd=Pw/η E`C!q
X>
η= =0.904 z[O*f#t
Pd=3.76kW Mc(|+S@w'
~v:IgS
3.电动机转速的选择 ""_G4{
nd=(i1’•i2’…in’)nw @6aJh< c
初选为同步转速为1000r/min的电动机 (#)XRm{t
d%nX;w,
4.电动机型号的确定 CBpwtI>p
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。 ,q7FK z{
SkCux
&RI;!qn6(
计算传动装置的运动和动力参数 :qAX9T'{t
传动装置的总传动比及其分配 c^puz2
1.计算总传动比 J6>tGKa+e
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: ~Je40vO[
i=nm/nw x%[NK[^&
nw=38.4 ?Pf#~U_
i=25.14 S;D]ym
XJy.xI>;
2.合理分配各级传动比 ?2\oi*$
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 5~im.XfiVx
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 gSj0+|
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 &@BAVc z
各轴转速、输入功率、输入转矩 EwuRIe;D
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮
ylS6D
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 Q"c/]Sk)
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 ]:']
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 x
ju*zmu
传动比 1 1 5 5 1 L<B)BEE.
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 z}Us+>z+jc
gN73)uJ0
传动件设计计算 %W=BdGr[8z
1. 选精度等级、材料及齿数 ]l +<-
1) 材料及热处理; #sg
dMrVQ
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。 ~Cg7
2) 精度等级选用7级精度; H8HVmfM
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; HD2C^V2@M
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° `_i|\}tl
2.按齿面接触强度设计 @3=q9ftm
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 Dsc0;7~6
按式(10—21)试算,即 rwio>4=
dt≥ 1w7XM0SHcn
1) 确定公式内的各计算数值 ~Lg ;7i1L
(1) 试选Kt=1.6 B*Om\I
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 ".N{v1
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 YK$[)x\S
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 v&d'ABeT
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa R?/xH=u>
(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| `R[
(7) 由式10-13计算应力循环次数 [u^ fy<jdp
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 #b:YY^{g_
N2=N1/5=6.64×107 =n_z `I
_5(1T%K)
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 P/^@t+KC
(9) 计算接触疲劳许用应力 x >tm[k
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 VlSM/y5
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa |!7leL
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa `-R&4%t%
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa %|^,Q -i,
v^F00@2I
2) 计算 b!Nr
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t 7/k7V)
d1t≥ oSf`F1;)HQ
= =67.85 gyV`]uqG
a#[gNT~[
(2) 计算圆周速度 @g+v2(f2v
v= = =0.68m/s 6A|XB3
L+T7Ge
q
(3) 计算齿宽b及模数mnt i gjn9p&_
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm
?*r%*CL
mnt= = =3.39 K :+q9;g
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm *:"60fkoU
b/h=67.85/7.63=8.89 yJO Jw o^
Kng=v~)N'
(4) 计算纵向重合度εβ @,;h!vB*=
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 m\/) m]wR
(5) 计算载荷系数K Z]bG"K3l
已知载荷平稳,所以取KA=1 "UhE'\()
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, +ZiYl[_|
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42
Soe2Gq
由表10—13查得KFβ=1.36 v6Y[_1
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 XeY[;}9
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 wgolgof
<Kr`R+Q$DN
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 G %\/[
B
d1= = mm=73.6mm B]}gfVO
E_[a|N"D
(7) 计算模数mn /-m)
mn = mm=3.74 M"{*))O\-c
3.按齿根弯曲强度设计 @JLN3
由式(10—17) Tz.okCo]z
mn≥ #f_'&m
1) 确定计算参数 "oFi+']*
(1) 计算载荷系数 s|c}9/Xe)
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 =2DK?]K;
+Zr~mwM=x
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 w9RBT(u
aaN/HE_
(3) 计算当量齿数 =3SJl1w1
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 PNo:vRtsq
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 R+e)TR7+
(4) 查取齿型系数 G|-RscPe
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 c9Cc%EK
(5) 查取应力校正系数 *)I^+zN
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 ].aFdy
:sLg$OF
m-;8O /
(6) 计算[σF] ,O-_Pv
σF1=500Mpa >hq{:m
σF2=380MPa q@XJ,e1A
KFN1=0.95 ^-mW k?>
KFN2=0.98 LikCIO
[σF1]=339.29Mpa _y>drvg
[σF2]=266MPa F$1{w"&
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 !TY0;is
= =0.0126 5!$sQ@#}D
= =0.01468 89{;R
大齿轮的数值大。 u;1[_~
vfx{:3fO
2) 设计计算 i[FYR;C
mn≥ =2.4 GE=S.P;
mn=2.5 "cly99t
i;]# @n|
4.几何尺寸计算 !v9`oL26
1) 计算中心距 n
c~JAT#'
z1 =32.9,取z1=33 J.U%W}Hx
z2=165 g+QIhur
a =255.07mm -a~n_Z>_
a圆整后取255mm (e!Yu#-
Knb(MI6
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 fZsw+PSy
β=arcos =13 55’50” kjdIk9 Y
Fn4yx~0
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 T3"'`Sd9;
d1 =85.00mm 45<gO1
d2 =425mm C\Yf]J
sMUpkU-
4) 计算齿轮宽度 L ed{#+
b=φdd1 /?XI,#j3kM
b=85mm 8*{jxN'M
B1=90mm,B2=85mm N`fFYO
u(f;4`
5) 结构设计 QXL .4r%
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。 P0hr=/h4
n4 N6]W\5
轴的设计计算 ]>k8v6*=
拟定输入轴齿轮为右旋 Q!=`|X|:
II轴: bT
T>
1.初步确定轴的最小直径 Xppb|$qp4H
d≥ = =34.2mm ev+H{5W8
2.求作用在齿轮上的受力 vJVh%l+
Ft1= =899N 3b_/QT5!
Fr1=Ft =337N =OPX9oG
Fa1=Fttanβ=223N; ^*B@=
Ft2=4494N ,2^A<IwR
Fr2=1685N %0}}Qt
Fa2=1115N <u0}&/
k&f/f
3.轴的结构设计 [cznhIvyO
1) 拟定轴上零件的装配方案 \b!E"I_^
l.Ev]G/5
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 :~srl)|)
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 whP5u/857
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 /4;A.r`;
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 .;ofRx<
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 2g?q4e,
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 v.>K
)%`#
;
2V$`k
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 i^A=nsD`
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 '!?t+L%gO
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。 5=<KA
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 V,'_BUl+x
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 }oSgx
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 g&EK^q
6. VI-VIII长度为44mm。 @)[8m8paV
Q{'4,J-w
~%M*@fm
(aSuxl.Dq
4. 求轴上的载荷 &N6[*7
66 207.5 63.5 Dr=$ }Y
m}oR*<.
_FcTY5."S
(3!6nQj-t
|_7k*:#q:
,RY;dX-#
.\ya
JZ5 ";*,
.oTS7rYw
P?n4B \!
~jHuJ`]DF
&y