目 录 3I|3wQ (
CodSJ,
设计任务书……………………………………………………1 XMRNuEU
传动方案的拟定及说明………………………………………4 xAwf49N~
电动机的选择…………………………………………………4 8z<r.joxC
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 3_`szl-
传动件的设计计算……………………………………………5 Hwm?#6\5
轴的设计计算…………………………………………………8 L fl-!1
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 .1 QgK
键联接的选择及校核计算……………………………………16 M]HgIL@9#
连轴器的选择…………………………………………………16 *]x*B@RF
减速器附件的选择……………………………………………17 >?YNW
润滑与密封……………………………………………………18 3,);0@I
设计小结………………………………………………………18 Ze!92g
参考资料目录…………………………………………………18 BwJuYH7QJ$
y_}SK6{
机械设计课程设计任务书 M8@_Uj
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 'FzN[% K"
一. 总体布置简图 !]S=z^"<
S*)o)34U
i_F$&?)
l9/:FiJ_
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 1Qh`6Ya f
K`nJVc
二. 工作情况: VG*'"y*%w
载荷平稳、单向旋转 kDB iBNdB
l[/q%Ca'>
三. 原始数据 (Btv ClZ
鼓轮的扭矩T(N•m):850 2 Y|D'^
鼓轮的直径D(mm):350 c-5jYwV
运输带速度V(m/s):0.7 @ERu>nSP
带速允许偏差(%):5 IbWPlbH
使用年限(年):5 MFg'YA2/
工作制度(班/日):2 WwW^[k (X
*+8%kn`c
四. 设计内容 PM4>ThQ
1. 电动机的选择与运动参数计算; hteOh#0{
2. 斜齿轮传动设计计算 LxT rG)4
3. 轴的设计 2W3W/> 2h
4. 滚动轴承的选择 y,<$X.>QO|
5. 键和连轴器的选择与校核; A1*4*
6. 装配图、零件图的绘制 0k?Sq#7q
7. 设计计算说明书的编写 [xpQH?
H/+{e,SW"
五. 设计任务 v_sm
1. 减速器总装配图一张 St>`p-
2. 齿轮、轴零件图各一张 Qg0vG]
3. 设计说明书一份 *`KrVu 6s
FD6v/Y
六. 设计进度 n9fk,3
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 )&.!3y 660
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 Sl.o,W^
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 ^'B-sz{{
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 V:\]cGA{
M}!A]@
F14(;'Az
h#{T}[
)
p^
{Bvm'lq`
aqfL0Rg+`
xeB4r/6
传动方案的拟定及说明 }
gkP
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。 @\~tHJ?hQd
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。 S\|^ULrH
6wpU6NU
,#aS/+;[)
电动机的选择 Bn-J_-%M
1.电动机类型和结构的选择 j@C0af
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。 u)7
]1e{
aRKv+{K
2.电动机容量的选择 v[D&L_
1) 工作机所需功率Pw aFG3tuaKrQ
Pw=3.4kW _j 5N=I{U
2) 电动机的输出功率 NV#')+Ba
Pd=Pw/η rBevVc![
η= =0.904 aQmfrx
Pd=3.76kW NQ!<f\m4n
C*O
,rm}
3.电动机转速的选择 Y*\6o7
nd=(i1’•i2’…in’)nw 6z1\a
初选为同步转速为1000r/min的电动机 C|$L6n>DR6
\[T{M!s
4.电动机型号的确定 fN0bIE
Y
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。 \ 522,n`
-,/3"}<^78
qsvpW%?aE
计算传动装置的运动和动力参数 e;;):\p4
传动装置的总传动比及其分配 \c68n
1.计算总传动比 M*H<
n*
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: l% |cB93
i=nm/nw qwP $~Bj
nw=38.4 1$OVe4H1
i=25.14 jnDQ{D
_-6e0sr Z
2.合理分配各级传动比 `A"Q3sf%
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 `x4E;Wjv
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 g 9|qbKQ:[
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 w^U}|h"
各轴转速、输入功率、输入转矩 6s5b$x
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 zS?n>ElI
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 e2Ww0IK!E
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 >3+FZ@.iT
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 U,38qKE
传动比 1 1 5 5 1 bHJoEYY^
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 =
uk`pj[l
!Z-9tYO
传动件设计计算 blmmm(|~|
1. 选精度等级、材料及齿数 rV~T>x
1) 材料及热处理; jjX%$Hr
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。 f^u^-l
2) 精度等级选用7级精度; iz$FcA]
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; i[8NO$tN1)
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° T|!D>l'
2.按齿面接触强度设计 bz$Qk;m=H
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 %Dra7B%
按式(10—21)试算,即 .P8-~?&M
dt≥ =tNzGaWJ
1) 确定公式内的各计算数值 ?-d
Ain1w
(1) 试选Kt=1.6 K Ka c6Zj
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 E;xMPK$
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 n+X1AOE[L
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 R|$[U
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa XL&hs+Y
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; }}s8D>;G~
(7) 由式10-13计算应力循环次数 XN4oL[pO
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 &7fY_~ )B
N2=N1/5=6.64×107 6mi$.'
qP
T^N L:78
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 )F
+nSV;
(9) 计算接触疲劳许用应力 ,7t3>9-M"
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 ,zG <7~m
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa Q5hb0O%a
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa K q/~T7Ru
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa _IC,9bbg
([[)Ub$U
2) 计算
!8we8)7
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t 8g.AT@ ,Q
d1t≥ Is<x31R
= =67.85 ;x,+*%
0GS{F8f~,
(2) 计算圆周速度 692Rw}/
v= = =0.68m/s vJ~4D*(]l
2ve
lH;
(3) 计算齿宽b及模数mnt \y[Bu^tk
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm uXjoGcW
mnt= = =3.39 3Ca
\`m)l
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm ^=Q8]W_*
b/h=67.85/7.63=8.89 :m]/u( /N
\>4v?\8o
(4) 计算纵向重合度εβ ^GE^Q\&D&
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 FwXKRZa
(5) 计算载荷系数K (QhGxuC
已知载荷平稳,所以取KA=1 ESn6D@"
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, C2CYIok$&
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 %)BwE
由表10—13查得KFβ=1.36 ? 7/W>
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 t8t}7XD
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 A<mj8qz
U)u\1AV5
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 dFdlB`L
d1= = mm=73.6mm >_&~!Y.Z=
N 9c8c
(7) 计算模数mn 1P+Mv^%I
mn = mm=3.74 y>>vGU;
3.按齿根弯曲强度设计 D8)O4bh
由式(10—17) :0WkxEY9
mn≥ \s.1R/TyD
1) 确定计算参数 ub[""M?
(1) 计算载荷系数 D/gd
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 caGML|DeI
u+I3IdU3
(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 kX@bv"i
{9h`$e=
(3) 计算当量齿数 "}0)YRz%
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 h9w@oRp`~
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 X!,#'&p&
(4) 查取齿型系数 t9?R/:B%
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 <P+G7!KZ&
(5) 查取应力校正系数 &=v/VRan[
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 J
ZVr&KZN
di8W2cwz
]]\)=F`n77
(6) 计算[σF] f%bc64N(
σF1=500Mpa 8W19#?7>B
σF2=380MPa !T<z'zZU
KFN1=0.95 x?%rx}h
KFN2=0.98 pi^^L@@d
[σF1]=339.29Mpa R2Twm!1
[σF2]=266MPa g,00'z_D
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 >&$ $(Bp
= =0.0126 Ul'~opf
= =0.01468 .'l.7t
大齿轮的数值大。 9
eSN+q
4(` 2#
2) 设计计算 w^ixMn~nLF
mn≥ =2.4 ]NaMZ
mn=2.5 iifc;6 2
:'5G_4y)h
4.几何尺寸计算 |HaU3E*R
1) 计算中心距 4?9soc
z1 =32.9,取z1=33 *4(/t$)pEl
z2=165 2"pE&QNd
a =255.07mm gGtep*k
a圆整后取255mm y+K7WUwhq
`U{o:
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 p<Zs*
@
β=arcos =13 55’50” - XE79 fQ
8C*6Fjb#
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 3v9gb,)y\
d1 =85.00mm 5en
[)3E
d2 =425mm Y0/jH2 n
'#cT4_D^lI
4) 计算齿轮宽度 qPFG+~\c
b=φdd1 `A4QU,0
8h
b=85mm #JJp:S~`
B1=90mm,B2=85mm /E`l:&89)
K^!e-Xi6
5) 结构设计 j33P~H~
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。 AJ;u&&c4C\
OmT Z-*N
轴的设计计算 pm'@2dT
拟定输入轴齿轮为右旋 XBfia j
II轴: cCo07R
1.初步确定轴的最小直径 m[g< K
d≥ = =34.2mm ~pd1)
2.求作用在齿轮上的受力 ]wkSAi5z*
Ft1= =899N 9B!im\]O
Fr1=Ft =337N >wg9YZ~8
Fa1=Fttanβ=223N; Sb:zN'U
Ft2=4494N QrNL7{
Fr2=1685N b'Fx),
Fa2=1115N BNL8hK`D
!7IT~pO`
3.轴的结构设计 U:mq7Rd8
1) 拟定轴上零件的装配方案 WuP([8
jm#d7@~4
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 Y^c,mK^
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 C0t+Q
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 *O(/UVuD\
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 v
GR
\GFm
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 Y2=Brtc[@
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 =E{{/%u{{S
BDRYip[Sa
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 -CU7u=*b
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 VQNYQqu`[
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。 +2;#9aa
I
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 $+lz<~R
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 L6[rvM|9_
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 hVT=j ?~
6. VI-VIII长度为44mm。
:kp
8}"f|6Wm
Ry8WNVO}R
PNxVW
4. 求轴上的载荷 yNLa3mW
66 207.5 63.5 8aZey_Hw;+
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/,rF$5G,
VJ6>3
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ir@N>_
6XOpB^@
-9H!j4]T?
3'sWlhf;
Fr1=1418.5N /K1$_
Fr2=603.5N ?) ,xZ1"
查得轴承30307的Y值为1.6 F"m}mf
Fd1=443N F;MT4*4
Fd2=189N 'a-5UTT
因为两个齿轮旋向都是左旋。 t5jhpPVf
故:Fa1=638N :E >n)_^
Fa2=189N n7, 6a
~\)&{'
5.精确校核轴的疲劳强度 u6qi
1) 判断危险截面 uu@'02G8
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 (;2J(GZ:$U
soqNzdTB2
2) 截面IV右侧的 P7>C4rmQ
L"[wa.<
截面上的转切应力为 WW\)B-}T
$p6Xa;j$ 9
由于轴选用40cr,调质处理,所以 Pu%>j'A
, , 。 ~gi( 1<#
([2]P355表15-1) Y3MR:{}
a) 综合系数的计算 9Pob|UA
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , { Sliy'
([2]P38附表3-2经直线插入) <0Egkz3s
轴的材料敏感系数为 , , -{:LxE
([2]P37附图3-1) X_s G6Q@
故有效应力集中系数为 {u_k\m[Y
.{]c&Ef+f
rd 35)
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , ;DgX"Uzm
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) ETWmeMN
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , G4exk5
([2]P40附图3-4) !
^*;c#
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 kJ<Xq
SiuO99'nV
}Mb'tGW
b) 碳钢系数的确定 iB`WXU
碳钢的特性系数取为 , w6In{uO-Z
c) 安全系数的计算 zUUxxS_?
轴的疲劳安全系数为 #<i><EG
:V-}Sde
O->(9k <
=|5bhwU]
故轴的选用安全。 &CeF^
K9N0kBJ0<
I轴: %J (
}D7-,
1.作用在齿轮上的力 f({-j%m
FH1=FH2=337/2=168.5 gl7vM
Fv1=Fv2=889/2=444.5 +uiH0iGS
]Y:
W[p
2.初步确定轴的最小直径 qT>&
v_<
_:=OHURc
dR, NC-*
3.轴的结构设计 o`1V
1) 确定轴上零件的装配方案 bZ22O"F
gJFpEA {
89- 8v^ Pq
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 xE-`Bb
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。 ND9>`I5
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。 &Cpxo9-
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。 [[r3fEr$!p
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。 |9"^s x
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。 yb.|7U?/x
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 D*r Zaqy
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 [BR}4(7
2) 各段长度的确定 [#rdfN'?U
各段长度的确定从左到右分述如下: b=
ec?n #7
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。 rKs WS~U
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 ?NzeP?g
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。 V45Udwp^
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。 . N} }cJq
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。 M^Ay,jK!
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm ^]!1 'xg
K2o0L5Lke
@P5@&G
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 7(USp#"
W=62748N.mm {2*l :'
T=39400N.mm Eno2<<
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 )qP{X,Uf
B';>Hk
\C2P{q/m
III轴 eh7r'DmAR
1.作用在齿轮上的力 V?z{UZkR
FH1=FH2=4494/2=2247N `k%#0E*H
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N J8?6G&0H
M"l rwun^
2.初步确定轴的最小直径 'CAukk|
JEF7hJz~
)MW}!U9G
3.轴的结构设计 Mciq9{8&