目 录 U 3wsWSO
-6em*$k^
设计任务书……………………………………………………1 ,\m;DR1
传动方案的拟定及说明………………………………………4 Sug~FV?k$e
电动机的选择…………………………………………………4 8vX*SrM
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ^cPo{xf
传动件的设计计算……………………………………………5 u$Pf.#
轴的设计计算…………………………………………………8 i SAidK,
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 l?yZtZ8
键联接的选择及校核计算……………………………………16 VAF:Z
连轴器的选择…………………………………………………16 Un8#f+odR
减速器附件的选择……………………………………………17 H(5ui`' s
润滑与密封……………………………………………………18 @=MZ6q
设计小结………………………………………………………18 Us@ {w`T
参考资料目录…………………………………………………18 *'`3]!A
npG+#z
机械设计课程设计任务书 l b1sV
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 x jP" 'yU
一. 总体布置简图 9`gGsC
KOAz-h@6
)z*$`?)k
X"qbB4(I
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 {%+3D,$)
]'
"^M
二. 工作情况: &]"_pc/>m
载荷平稳、单向旋转 qu#@F\gX
S#0|#Z5qD
三. 原始数据 ^RFmRn
鼓轮的扭矩T(N•m):850 u{E^<fW]
鼓轮的直径D(mm):350 #LNB@E
运输带速度V(m/s):0.7 [ ;3EzZL
带速允许偏差(%):5 ru6H nLhL
使用年限(年):5 NkjQyMF
工作制度(班/日):2 |V~(mS747:
d)17r\*>I
四. 设计内容 i>kNz(*
1. 电动机的选择与运动参数计算; \.{pZMM
2. 斜齿轮传动设计计算 5@%=LPV
3. 轴的设计 )8N)Z~h
4. 滚动轴承的选择 w4<u@L
5. 键和连轴器的选择与校核; 8 *(W |J
6. 装配图、零件图的绘制 -~Z@,
7. 设计计算说明书的编写 sJYKt
JY050FL
五. 设计任务 dn.c#,Y
1. 减速器总装配图一张 s$nfY.C
2. 齿轮、轴零件图各一张 t&Y^W <
3. 设计说明书一份 omUl2C
>*Qk~kv<%
六. 设计进度 <4A(Z$ZX)
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 ]zM90$6
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 EBn:[2
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 .*wjkirF#~
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 k9VQ6A
@l6dJ
$Ln2O#
+[l{C+p
u!EulAl
2Nt]Nj`
?k7/`gU
a~N)qYL:
传动方案的拟定及说明 gu.))3D9
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。 |sZ9/G7
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。 ])ZJ1QL1
^MWW,`
{Z~VO
电动机的选择 QX~72X=(
1.电动机类型和结构的选择 O6/=/-?N=c
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。 P@T $6%~
qP .VK?jF|
2.电动机容量的选择 B xN#Nk~
1) 工作机所需功率Pw zm^p7&ak$
Pw=3.4kW kU9AfAe
2) 电动机的输出功率 Pc:'>,3!V3
Pd=Pw/η -3XnK5
η= =0.904 (S93 %ii
Pd=3.76kW N|#x9mE
l=OC?d*m
3.电动机转速的选择 gdn,nL`dP
nd=(i1’•i2’…in’)nw 0BwQ!B.
初选为同步转速为1000r/min的电动机 <h>fip3o
WAXrA$:3J
4.电动机型号的确定 g=' 2~c
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 9Qm{\
Ita!07
Uc;IPS
计算传动装置的运动和动力参数 a{YVz\?d}
传动装置的总传动比及其分配 pDS4_u
1.计算总传动比 bX1! fa
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: #+Gs{i Xr
i=nm/nw i*rv_G|(Zj
nw=38.4 -Y,Ibq
i=25.14 w9?wy#YI
-kS5mR
2.合理分配各级传动比 CMf~Yv
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 :r+
1>F$o
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 )uJ`E8>-
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 C2%3+
各轴转速、输入功率、输入转矩 6B P%&RL
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 F,$$N>
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 8pKPbi;(2
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 IaqN@IlWb
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 :<G+)hIK
传动比 1 1 5 5 1 e/~<\
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 r,@|Snv)
g(/O)G.
传动件设计计算 =7Gi4X%
1. 选精度等级、材料及齿数 3JO:n6
1) 材料及热处理; XSIO0ep
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。 Wl"fh_
2) 精度等级选用7级精度; ^Q:`2C5
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; 3]82gZGG
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° Z.f<6<gF
2.按齿面接触强度设计 ({62GWnn_
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 `l@t3/
按式(10—21)试算,即 u"3cSuqy
dt≥ eh=bClk
1) 确定公式内的各计算数值 ::t!W7W
(1) 试选Kt=1.6 vx ,6::%]
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 blS4AQ?b^
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 5WX2rJ8z
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 G!Q)?N
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa 6/C
(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; Z.19v>-c
(7) 由式10-13计算应力循环次数 35\0g&
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 Qx#)c%v\\
N2=N1/5=6.64×107 V3nv5/6
_dY}86{
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 KWkT
9[H
(9) 计算接触疲劳许用应力 L^Af3]]2
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 2^j9m}`
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa @uWD>(D
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa iTyApLV
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa 0
N^V&k
lKSI5d
2) 计算 pEP.^[
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t 3<SC`6'?
d1t≥ 7m$/.\5
= =67.85 &0blHDMj{#
;#Nci%<J\
(2) 计算圆周速度 =1uI >[aN
v= = =0.68m/s Y`Rf E
>l[N]CQ
(3) 计算齿宽b及模数mnt `hhG^O_
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm l#:Q V:
mnt= = =3.39 q3:'
69
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm +d15a%^`
b/h=67.85/7.63=8.89 g==^ioS}*
L*38T\
(4) 计算纵向重合度εβ 3sNq3I
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 D~,R@7
(5) 计算载荷系数K ld6@&34
已知载荷平稳,所以取KA=1 1 ErYob.p
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, \FM- FQK
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 p*,mwKN:
由表10—13查得KFβ=1.36 R["7%|RV
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 &c!-C_L 2
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 n40Z
<WmCH+>?r
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 /+7L`KPD
d1= = mm=73.6mm AE Jm/8,T
oE&[W>,x
(7) 计算模数mn =Ch#pLmH
mn = mm=3.74 _JXE/
3.按齿根弯曲强度设计 R&p5 3n
由式(10—17) aV.<<OS
mn≥ bf+2c6_BN0
1) 确定计算参数 &3. 8i%
(1) 计算载荷系数 XQPJ(.G
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 w5Z3e^g
+ u+fEg/A
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 c9'b`# '
}#M|3h;q9+
(3) 计算当量齿数 wz=I+IN:
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 b/`'?|
C
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 6P8X)3CE<T
(4) 查取齿型系数 M`F L&Ac
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 04TV./uA
(5) 查取应力校正系数 "M]]H^r5
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 |Can
YVi]f2F%
,\b5M`<c
(6) 计算[σF] O!jCQ{ T
σF1=500Mpa ,q1RJiR
σF2=380MPa n_j[hA
KFN1=0.95 jLg4_N1SD
KFN2=0.98 AmHIG_'
[σF1]=339.29Mpa N 2\,6 <
[σF2]=266MPa t!LvV.g+
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 UF
tTt`N2
= =0.0126 Hl51R"8o
= =0.01468 h";sQ'us
大齿轮的数值大。 u/:@+rTV_
d!cx%[
2) 设计计算 TaH9Nu
mn≥ =2.4 r=;k[*;{
mn=2.5 BH^q.p_#>X
t<-Iiq+tL
4.几何尺寸计算 0FBifK
1) 计算中心距 nBd;d}LD
z1 =32.9,取z1=33 {fWZ n
z2=165 a,.9eHf
a =255.07mm ]v#Q\Q8>
a圆整后取255mm 8in8_/x
(Y%}N(Jg
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 Im2g2]
β=arcos =13 55’50” _kfApO)O
!#QD;,SE+
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 BTB,a$P/
d1 =85.00mm :hr%iu
d2 =425mm TSeAC[%pL
g_`8K,6ln
4) 计算齿轮宽度 mT;z `*
b=φdd1 f-PDgs
b=85mm c`Tg xMu
B1=90mm,B2=85mm Z=ho7i
& Ef'5
5) 结构设计 y3vOb , 4
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。 a,X3=+_K
k~R_Pq
S
轴的设计计算 ~be&T:7.
拟定输入轴齿轮为右旋 Z"A:^jZ<s
II轴: 4&tY5m>
1.初步确定轴的最小直径 w] VvH"?
d≥ = =34.2mm lw7wvZD
2.求作用在齿轮上的受力 gxF3gM
Ft1= =899N a83o(9
Fr1=Ft =337N @E1N9 S?>
Fa1=Fttanβ=223N; >%{h_5
Ft2=4494N %
nR:Rc!
Fr2=1685N f?)qZPM
Fa2=1115N w1.~N`g$
zk?lNs
3.轴的结构设计
!9-dS=:Y
1) 拟定轴上零件的装配方案 o9JJ_-O"
"p<f#s}
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 3N?uY2
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 C0e<
_6p=
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 ],#9L
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 Da.v yp
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 p!=/a)4X
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 wEk9(|
qr:[y
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 @>da%cX
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 ]F,5Oh :OY
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。 ]^dXB0
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 R5Ti|k.~Y"
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 h.PY$W<
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 bBGLf)fsTG
6. VI-VIII长度为44mm。 X)\t=><<
|= ~9y"F
g=b'T-
VF;%Z
4. 求轴上的载荷 ee6Zm+.B
66 207.5 63.5 5<9}{X+@o
ugOcK Gf
H`kfI"u8
="MG>4j3.F
PM,I?lJ ,
[(]uin+9Q
w<>B4m\
`g3H;E
pX"f "
5E4np`J
NU81 V0:jG
L_Om<LO2
<.#i3!
C&r&&Pw
~r+;i,,X
A+>+XA'
U",kAQY
Fr1=1418.5N Ak&eGd$d
Fr2=603.5N k]w;(<
查得轴承30307的Y值为1.6 XNsMXeO]&
Fd1=443N Ee^2stc-
Fd2=189N whr[rWt@>
因为两个齿轮旋向都是左旋。 0jG8Gmh!
故:Fa1=638N |G }qY5_
Fa2=189N eWE7>kwh
p v%`aQ]o{
5.精确校核轴的疲劳强度 qo/`9%^E?
1) 判断危险截面 l.El3+
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 ^_n(>$
EK
1)w^.8f
2) 截面IV右侧的 5V]!xi
PIl:z?q({
截面上的转切应力为 [s"xOP9R
&i$p5
由于轴选用40cr,调质处理,所以 :.J Ad$>P
, , 。 6;Wns'
([2]P355表15-1) 7
wH9w
a) 综合系数的计算 ^|gD;OED7O
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , .7_<0&kW