目 录 _ :^7a3I
}{],GHCjQ
设计任务书……………………………………………………1 EA{U!b]cU
传动方案的拟定及说明………………………………………4 W$?e<@
电动机的选择…………………………………………………4 #^mqQRpgq
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 R21~Q:b!
传动件的设计计算……………………………………………5 kB\kpW
轴的设计计算…………………………………………………8 Bo\D.a(T
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 .\5$MIF
键联接的选择及校核计算……………………………………16 [B6DC`M
连轴器的选择…………………………………………………16 (B`sQw@tu
减速器附件的选择……………………………………………17 o7xgRSz\
润滑与密封……………………………………………………18 -)w]a{F
设计小结………………………………………………………18 F;D1F+S
参考资料目录…………………………………………………18 S_8r\B[>P
w}<^l
机械设计课程设计任务书 h{]#ag5`
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 Rf[V)x
一. 总体布置简图 {0's~U+@
jQtSwVDr
0rzVy/Z(
%cW;}Y[?P
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 .2X2b<%)
XT||M)#
二. 工作情况: m)f|:MM
载荷平稳、单向旋转 uu}-"/<~7
2@MN]Low
三. 原始数据 wq72%e
鼓轮的扭矩T(N•m):850 &:!ij
鼓轮的直径D(mm):350 |Cf
mcz(56
运输带速度V(m/s):0.7 *W^=XbG
带速允许偏差(%):5 [b`6v`x
使用年限(年):5
lfy7w|
工作制度(班/日):2 Vm!i
4MX7=!E
四. 设计内容 d=e{]MG(
1. 电动机的选择与运动参数计算; jp m#hH{R
2. 斜齿轮传动设计计算 GNghB(
3. 轴的设计 xv0M
4. 滚动轴承的选择 ex phe+b
5. 键和连轴器的选择与校核; k|#Zy,
6. 装配图、零件图的绘制 _pSIJ3O
7. 设计计算说明书的编写 @}eNV~ROu
R=35
7^[R
五. 设计任务 ~t9Mh^gij
1. 减速器总装配图一张 u33zceE8
2. 齿轮、轴零件图各一张 5<N~3
1z
3. 设计说明书一份 @+dHF0aXd
N5\{yV21",
六. 设计进度 lO&cCV;
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 'rx?hL3VW
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 ]<X2AO1
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 GYqJ!,
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 9Dq.lr^
D -iUN
m0Z7N5v)
`Qq/F]
IHVMHOq}'
1"$R 3@s;
T?e9eYwS
Ws>i)6[
传动方案的拟定及说明 bs:QG1*.
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 vXf:~G]
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 lA4hm4"i(,
x3;jWg~'
ZvyjMLf
电动机的选择 ux&:Rw\
1.电动机类型和结构的选择 DvJB59:_}
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 \^m.dIPdO
;/aB)JZ5=
2.电动机容量的选择 6JWGu/A
1) 工作机所需功率Pw r./z,4A`
Pw=3.4kW 2*YP"Ryh
2) 电动机的输出功率 zf7rF}
Pd=Pw/η ?w8pLE~E
η= =0.904 44<v9uSK
Pd=3.76kW IrUi
Eq
R
^^1/%
3.电动机转速的选择 Vs|sw
nd=(i1’•i2’…in’)nw `rq<jtf+
初选为同步转速为1000r/min的电动机 !*8#jy
*G9
[j$
4.电动机型号的确定 1>yha
j(K
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。 #Wq#beBb
*XOS. $zGz
>eu
`!8
计算传动装置的运动和动力参数 s8yCC#H"
传动装置的总传动比及其分配 tnNZ`]qY
1.计算总传动比 ^^'[%ok
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为:
sxt`0oE
i=nm/nw u
IF$u
nw=38.4 o6:45
i=25.14 \ bC}&Iz6
|9x%gUm
2.合理分配各级传动比 pNBa.4z:
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 ^xmZ|f-
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 -t%L#1k
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 tw]/,>\G
各轴转速、输入功率、输入转矩 uH0#rgKt
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 b%<16 4i
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 B0S8vU
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 :"y0oCu7`W
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 5UPPk$8`
传动比 1 1 5 5 1 FBcm;cjH
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 Plb}dID"
7<fL[2-
传动件设计计算 I>d I[U
1. 选精度等级、材料及齿数 vs+We*8H
1) 材料及热处理; 5a8JVDLX^
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 m&,bC)}
2) 精度等级选用7级精度; "h QV9 [2\
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; HKM~BL
"X
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° !+5C{Hs2
2.按齿面接触强度设计 p|b+I"M
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 {WIY8B'c
按式(10—21)试算,即 VPdwSW[eM
dt≥ r+SEw ;
1) 确定公式内的各计算数值 u0wn=Dg
(1) 试选Kt=1.6 B<(Pd
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 OuMco+C
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 9/FG,9
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 _s2m-jm7
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa 7&=-a|k~
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; 4c
(7) 由式10-13计算应力循环次数 C{DlcZ<
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 RfD{g"]y
N2=N1/5=6.64×107 Wk7L:uK
Gg'<Q.H
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 .MzOLv
(9) 计算接触疲劳许用应力 wwo(n$!\
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 ~6\& y
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa ?e"Wu+q~L
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa B{[f}h.n
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa &b5T&-C<
2f`WDL
2) 计算 XulaPq
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t X!HDj<
d1t≥ -08&&H
= =67.85 14mXx}O
}Q47_]5
(2) 计算圆周速度 5{8x*PSl
v= = =0.68m/s $o/0A
s"pR+)jf1D
(3) 计算齿宽b及模数mnt i_[^s:*T
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm HyZVr2
mnt= = =3.39 {E;2&d
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm /'R UA
b/h=67.85/7.63=8.89 GS$ZvO
ox!|)^`$_
(4) 计算纵向重合度εβ yjGGqz$
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 3'?h;`v\Lo
(5) 计算载荷系数K C/{nr-V3u
已知载荷平稳,所以取KA=1 @SKO~?7T
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, |WD,\=J2
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 >2]Eaw&W
由表10—13查得KFβ=1.36 9(QU2QY
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 9
Q0#We*
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 ~AEqfIx*^&
WF+bN#YJ
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 3I'M6WA
d1= = mm=73.6mm ,maAw}=
3g?MEM~
(7) 计算模数mn >k$[hk*~
mn = mm=3.74 ?l)}E
3.按齿根弯曲强度设计 Sf+(1_^`t
由式(10—17) E9L!O.Q
mn≥ 7V9%)%=h|
1) 确定计算参数 m1^dT_7Z
(1) 计算载荷系数 WHlD%u
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 K[iY{
g\
8#:@at
(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 &Iv\jhq
ki[;ZmQqY
(3) 计算当量齿数 y8<lp+
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 "o\6k"_c>
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 -IpV'%nX;
(4) 查取齿型系数 u#zP>!
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 ;']vY
(5) 查取应力校正系数 sf.E|]isW
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 4FfwpO3,Ku
377j3dP
}Q{
=:X9
(6) 计算[σF] ef;&Y>/
σF1=500Mpa r6O7&Me<
σF2=380MPa syWv'Y[k?
KFN1=0.95 SX_kr^#
KFN2=0.98 %4|n-`:
[σF1]=339.29Mpa $Nt=gSWw5
[σF2]=266MPa %0ll4"
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 |x _-I#H
= =0.0126 /tI d#/Y
= =0.01468 Z4wrXss~
大齿轮的数值大。 9,iq"dQ
wu&|~@_s@
2) 设计计算 42n@:5`{+
mn≥ =2.4 D+*uKldS;
mn=2.5 +(QMy&DtS
+LQs.*
4.几何尺寸计算 nJ'>#9~a'>
1) 计算中心距 SU_]C+
z1 =32.9,取z1=33 -7Aw
s)
z2=165 4'}_qAT
a =255.07mm UtW"U0A
a圆整后取255mm Z?.p%*>`T=
brYYuN|Vc
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 x8SM,2ud
β=arcos =13 55’50” wB1|r{
}C`}wS3i
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 Y1U"HqNl*
d1 =85.00mm ery?G-
d2 =425mm HdY3DdC%q
4t%:O4
3e
4) 计算齿轮宽度 OIXAjU*N
b=φdd1 V:0uy>
b=85mm =}%#$
B1=90mm,B2=85mm Y1Gg (z
zP{<0o
5) 结构设计 ^?K?\
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。 TY54e T
_ RT"1"r
轴的设计计算 'sjJSc
拟定输入轴齿轮为右旋 {P<BJ52=
II轴: bzj!d|T`
1.初步确定轴的最小直径 t_zY0{|P
d≥ = =34.2mm Oc"'ay(g
2.求作用在齿轮上的受力 Q#J>vwi=
Ft1= =899N |`94W j<
Fr1=Ft =337N {'c%#\
Fa1=Fttanβ=223N;
#8Id:56
Ft2=4494N 3@Zz-~4Td
Fr2=1685N ^qId]s
Fa2=1115N } TX'Z?Lq
_#^A:a^e8
3.轴的结构设计 >QZt)<[
1) 拟定轴上零件的装配方案 x3I%)@-Z
?{.b9`
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 Wf`OyeRz
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 $5Y^fwIK
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 ,#
jOf{L*
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 r"u(!~R
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 c&Su d, &
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 -MHX1`P:Sn
]=86[A-2N
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 32-3C6f@oZ
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 (;Q <@PZg
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 u>Axq3F
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 )q]j?Z.
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 &J&w4"0N'
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 ?/l}(t$H
6. VI-VIII长度为44mm。 K3r>nGLBo
wkZ2Y-#='
ZAo)_za&mH
i:Z.;z$1
4. 求轴上的载荷 t6L^
#\'
66 207.5 63.5 X $9D0;L
Ng;b!S
O'& \-j 1
k0e|8g X
XUqE5[O%
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%`T^qh_dE
MTITIecw=
CQuvbAo
(27F
aXK%m
,tR'0&=
l& ^B
;'18
;k41+O:f@
>'1Q"$;
Fr1=1418.5N v!'@NW_
Fr2=603.5N OB
i!fLa
查得轴承30307的Y值为1.6 CD<u@l,1
Fd1=443N ?e_}X3{
Fd2=189N J0WXH/:
因为两个齿轮旋向都是左旋。 8H`l"
故:Fa1=638N MdoWqpC
Fa2=189N eg~^wi
&qI5*aQ8T
5.精确校核轴的疲劳强度 -qCJwz30
1) 判断危险截面 MVL }[ J
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 ']6#7NU
UCj#t!Mw
2) 截面IV右侧的 \utH*;J|x
k#r7&Y
截面上的转切应力为 p*&LEjaVM4
3{LvKe
由于轴选用40cr,调质处理,所以 /G{3p&9
, , 。 |b;M5w?
([2]P355表15-1) leYmVFE
a) 综合系数的计算 S+xGHi)
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , @k #y-/~?
([2]P38附表3-2经直线插入) ]<_!@J6k
轴的材料敏感系数为 , , hE#8_3 4%s
([2]P37附图3-1) Z!i'Tbfn
故有效应力集中系数为 +4p;4/=
+bd{W]={
5F+ f '~
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , .&Gtw
_
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) zr9Pm6Rl
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , [^=8k2
([2]P40附图3-4) gV44PI6h
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 ]{U*+K%,J
n *0F
;3}b&Z[N]
b) 碳钢系数的确定 4sE=WPKF#
碳钢的特性系数取为 , B;7s ]R
c) 安全系数的计算 43Uy<%yb>}
轴的疲劳安全系数为 ~4` ec
5.HztNL
8A]q!To
B=/=U7T
故轴的选用安全。 $/#)
g\nL
n#
I轴: acZ|H
1.作用在齿轮上的力 +hhbp'%
FH1=FH2=337/2=168.5 \mit&EUh}
Fv1=Fv2=889/2=444.5 pR7G/]U$A
][qA@3^Tw
2.初步确定轴的最小直径 _r)nbQm&
Cu<ojN- $
RXvcy<
3.轴的结构设计 #{`NJ2DU]
1) 确定轴上零件的装配方案 (8F?yBu
",GC\#^v
1L9
<1
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 *4\ub:9
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。 m{Xf_rQ
w
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。 >(Ddw N9l
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。 1@@]h!>k:
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。 cwU6}*_zn
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。 =
$Yk8,
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 oYm"NDS_.
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 3VgH*vAU}
2) 各段长度的确定 udr'~,R
各段长度的确定从左到右分述如下: w5R9\<3L
a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。 P9~kN|
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 `u)V9{
c) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。 Ok"wec+,
d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。 cl8Mv
e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。 :{i mRa-
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm imuHSxcaV
!LESRh?
XwGJ 8&N
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 %tjEVQa
W=62748N.mm 7P(:!ce4-
T=39400N.mm PkO(Y!
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。
KX@Fgs
_J`M>W)8
N4FG_N
III轴 u(qpdG||7
1.作用在齿轮上的力 ]vG)lY.=
FH1=FH2=4494/2=2247N g:V6B/M&
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N C_;6-Q%V
;!Mg,jlQ
2.初步确定轴的最小直径 Z.:A26
9EQ,|zf'
<]J5AdJ
3.轴的结构设计 {K}+$jzGVt
1) 轴上零件的装配方案 OTm"Iwzu@
R2gax;
>m46tfoM
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 R 1\]Y
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII !ym5'h
直径 60 70 75 87 79 70 JD.z}2+
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 Iu]P^8
_TiF}b!hi
dv:&N
z5zm,Jw
WbF\=;$=7
5.求轴上的载荷 nfR5W~%*:
Mm=316767N.mm dzap]RpB
T=925200N.mm fz\Az-
6. 弯扭校合 bEJZh%j!
1,,: 4*)
pQJZE7S
n~)%ou
gfHlY Q]
滚动轴承的选择及计算 :>u{BG;=79
I轴: 5VS<I\o}
1.求两轴承受到的径向载荷 a7R7Ks|q
5、 轴承30206的校核 Nsy.!,!c
1) 径向力 Yy5F'RY
6{ Eh={:b
i+6/ g
2) 派生力 mv_-|N~
, ?M);wBe(
3) 轴向力 ]](hwj
由于 , J=Z"sU=
所以轴向力为 , 3FfS+q*3S
4) 当量载荷 O@VmV>m
由于 , , W&nVVV8s@
所以 , , , 。 n$8A"'.M
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 +VDB\n
e~1??k.;=
5) 轴承寿命的校核 d#su
}T@AoIR0t
+a{>jzR
II轴: ^[6AOz+L
6、 轴承30307的校核 X|:O`b$G
1) 径向力 {Ffr l(*
uQ}kq7gd
.#SWfAb2h
2) 派生力 (]L=$u4
, oz QL2
3) 轴向力 J5-^@JYK
由于 , bZ=d!)%P-{
所以轴向力为 , -Cl0!}P4I
4) 当量载荷 3UEh%Ho
由于 , , l%fl=i~oN
所以 , , , 。 vKxwv
YDe
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 o_S8fHqjt
}5|uA/B
5) 轴承寿命的校核 :7 maN^
5E]I
M~v{\!S
III轴: <