目 录 &HK s >
-;\+uV
设计任务书……………………………………………………1 X~he36-+<
传动方案的拟定及说明………………………………………4 +Rgw+o
电动机的选择…………………………………………………4 -o_TC
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ,)$KS*f"*z
传动件的设计计算……………………………………………5 ;a&:r7]=
轴的设计计算…………………………………………………8 "Y]ZPFh#.
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 #(
sNk,^Ax
键联接的选择及校核计算……………………………………16 DME?kh>7
连轴器的选择…………………………………………………16 {z /^X<T
减速器附件的选择……………………………………………17 U"+ ry.3`
润滑与密封……………………………………………………18 Zd U{`>v
设计小结………………………………………………………18 \83A|+k
参考资料目录…………………………………………………18 8 tygs
50ew/fZj|
机械设计课程设计任务书 %^=!s
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 R.H\b!
一. 总体布置简图 SrtVoe[
*ZR@z80i
S<3!oDBs
+M##mRD
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 P"h\7V,d%
OgN1{vRFx
二. 工作情况: @CU|3Qg
载荷平稳、单向旋转 Tn0l|GRuZA
W)!{U(X
三. 原始数据 ^:!(jiH
鼓轮的扭矩T(N•m):850 yVI;s|jG
鼓轮的直径D(mm):350 X$ B]P7G7
运输带速度V(m/s):0.7 -;)SER3Wq4
带速允许偏差(%):5 S@xsAib0J
使用年限(年):5 zI&4k..4
工作制度(班/日):2 S"^KJUUc
]KK ZbEO
四. 设计内容 :aq>
1. 电动机的选择与运动参数计算; <
mK
2. 斜齿轮传动设计计算 fuD1U}c
3. 轴的设计 LAY)">*49H
4. 滚动轴承的选择 oT)VOkFq
5. 键和连轴器的选择与校核; gZ"{{#:}
6. 装配图、零件图的绘制 KTK6#[8A
7. 设计计算说明书的编写 V2s}<uG
N9=r#![>,
五. 设计任务 5Ue^>8-
1. 减速器总装配图一张 3.<6;?
2. 齿轮、轴零件图各一张 +B q}>
3. 设计说明书一份 mU+FQX
ZC5Yve8
六. 设计进度 0"^oTmQN
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 j t`p<gI
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 TFC!u0Y"$
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 nE,gQHw
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 @CaD8%j{
C*s0r;
UiK+c30FU
-hVv
*%N7QyO`I
OHP3T(Q5
~6:LUM
e}R2J`7
传动方案的拟定及说明 ui56<gI-
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。 ?St=7a(D
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。 E7yf[/it
A:.IBctsd
{rb-DB-/5M
电动机的选择 N*Yy&[
1.电动机类型和结构的选择 H#+\nT2m
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。 fb23J|"
@|BD|{k
2.电动机容量的选择 ,I ZqLA
1) 工作机所需功率Pw 0x\2#i
Pw=3.4kW cA<<&C
2) 电动机的输出功率 $`pd|K`
Pd=Pw/η )u0O_R
η= =0.904 69Nw/$
Pd=3.76kW O16r!6=-n
hd5$ yU5JQ
3.电动机转速的选择 'f*O#&?
nd=(i1’•i2’…in’)nw s
D_G)c
初选为同步转速为1000r/min的电动机 COSTV>s;
Tp?-*K
4.电动机型号的确定 H8&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。 L=RGL+f1_
wZjlHe
#1[z;Mk0
计算传动装置的运动和动力参数 B52yaG8C
传动装置的总传动比及其分配 :N2E}hxk
1.计算总传动比 fz3lR2~G
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: KnJx{8@z
i=nm/nw 3htq[Ren
nw=38.4 fJy)STQ4
i=25.14 MWs~#ReZ
^LVk5l)\>g
2.合理分配各级传动比 0oSQY[ht/
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 X'x3esw w
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 9/@ &*
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 P`EgA
各轴转速、输入功率、输入转矩 F;P5D<
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 i6Qb[\;
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 ul@3
Bt
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 zJY']8ah
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 O#EqG.L5
传动比 1 1 5 5 1 e[{mVhg4E
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 8}BS2C%P
#Ao !>qCE
传动件设计计算 2 z7}+lH
1. 选精度等级、材料及齿数 \0?$wIH?
1) 材料及热处理; U;U08/y
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 u]M\3V.
2) 精度等级选用7级精度; K(VW%hV1
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; HTk\723Rdw
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° 5/?P|T
2.按齿面接触强度设计 OxQYNi2
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 N*_"8LIfi_
按式(10—21)试算,即 Xwq]f:@V
dt≥ .'j29 6[u
1) 确定公式内的各计算数值 #!})3_Qc(y
(1) 试选Kt=1.6 JoJukoy}F
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 b7Oj<!Wo`
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 k!3 cq)
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 VRbQdiZ{
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa _ie.| 4k
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; ,h&a9:+i
(7) 由式10-13计算应力循环次数 _TUm$#@Y`
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 AnMV <
N2=N1/5=6.64×107 ?pG/m%[
3vW4<:Lgy
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 yMxTfR
(9) 计算接触疲劳许用应力 {eQWO.C{
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 %;|0
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa W~ruN4q.
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa J,5+47b1}R
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa fu4!t31
z%sy$^v@vD
2) 计算 >c~RI7uu
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t xu\eX x6H
d1t≥ pRi<cO
= =67.85 BBnq_w"a
;:]\KJm}?
(2) 计算圆周速度 Y#HI;Y^RP
v= = =0.68m/s HBiBv-=,
mgQIhXH5L
(3) 计算齿宽b及模数mnt Ef@,hX
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm 5 1dSFr<#
mnt= = =3.39 ,_ .v_
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm pC(sS0J
b/h=67.85/7.63=8.89 O{]9hm(tN
gzdG6"
(4) 计算纵向重合度εβ Vn|1v4U!
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 RMP9y$~3pU
(5) 计算载荷系数K =\3Tv
已知载荷平稳,所以取KA=1 J7+w4q~cB`
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, $,27pkwHeW
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 QDTNx!WL
由表10—13查得KFβ=1.36 gl7|H&&xV
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 X2yTlLdY
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 lAi2,bz"
rHz||jjU
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 _}gtcyx
d1= = mm=73.6mm )uheV,ZnY
d@ Ja}`
(7) 计算模数mn N#ioJ^}n:
mn = mm=3.74 c#cx>wq9
3.按齿根弯曲强度设计 'V&Y[7Aeq
由式(10—17) ig!7BxM)<h
mn≥ L'Q<>{;Ig
1) 确定计算参数 =L]Q2V}
(1) 计算载荷系数 GJA`l8`SQ
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 I#rubAl
",Cr,;]
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 n<7q`tM#
bt/ =Kq#
(3) 计算当量齿数 r ?m6$
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 @n+=vC.xO
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 _NZ@4+aW
(4) 查取齿型系数 3n;K!L%zMT
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 =^;P#kX
(5) 查取应力校正系数 h2Bz F
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 }}
ZY
19UN*g3(
c&nh>oN
(6) 计算[σF] |>
enp>
σF1=500Mpa g(4bBa9y
σF2=380MPa 7'lZg<z{~j
KFN1=0.95 `3_lI~=eH
KFN2=0.98 aSutM
[σF1]=339.29Mpa Ond'R'3 \E
[σF2]=266MPa 9jir*UI
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 !|Q5Zi;aX7
= =0.0126 pY"O9x
= =0.01468 , X{>
大齿轮的数值大。 }^kL|qmjR
Cb;WZ3HR
2) 设计计算 w3T ]H_V
mn≥ =2.4 Zyf P;&
mn=2.5 S.*~C0"
/e@H^Cgo
4.几何尺寸计算 OQ&'Dti
1) 计算中心距 \}0-^(9zd
z1 =32.9,取z1=33 \;X+X,M
z2=165 dt\jGD
a =255.07mm {R6HG{"IS6
a圆整后取255mm eOT+'[3"
V@-)\RZm
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 =n(3o$r(
β=arcos =13 55’50” C#0Qd%
xg@NQI@7
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 [{u(C!7L`
d1 =85.00mm [^YA=Khu
d2 =425mm SkQswH
#dxgB:l)%l
4) 计算齿轮宽度 BqK(DH^9N
b=φdd1 ^Q<mV*~
b=85mm ~nLN`Hd
B1=90mm,B2=85mm !U%T&?E l
KJn!Ap
5) 结构设计 O`1!
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 ,MPB/j^o5!
(.Y/
轴的设计计算 26?W
nu60
拟定输入轴齿轮为右旋 I{'f|+1
II轴: xgu `Q`~
1.初步确定轴的最小直径 nuQ]8- ,
d≥ = =34.2mm 68fiG
2.求作用在齿轮上的受力 Hy:V`>
Ft1= =899N &C<yfRDu
Fr1=Ft =337N 5Z/7kU=I
Fa1=Fttanβ=223N; q/9H..6
Ft2=4494N ,i9Byx#TN
Fr2=1685N Z4K+ /<I
Fa2=1115N Uh
eC
)::>q5c
3.轴的结构设计 G6P)C##ibn
1) 拟定轴上零件的装配方案 @oP_;G
D1
Z{W
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 Oc].@Jy
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 IA zZ1#/3
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 2|iV,uJ&
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 {]*x*aa\
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 g6t"mkMY
L
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 inb^$v
POI.]1i
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 Ox!U8g8c
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 QS.>0i/7l
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。 g1E~+@
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 +yob)%
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 \`<cH#
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 WO5O?jo'
6. VI-VIII长度为44mm。 n"PJ,ao
`N//A}9
TcTM]ixr
Cb t{H}I3
4. 求轴上的载荷 )4U>!KrY
66 207.5 63.5 WF&[HKOy/
gbeghLP[?
l- pe4x
b+-f.!j
h}_~y'^!
7\zZpPDV
AE`We$!
i@5[FC
5Z/GK2[HL
\@3Qi8u//
<:/&&@2
-4rDbDsr
9//+Bh
`!:q;i]}
3nZ9m
_\PNr.D8
\I-#1M
Fr1=1418.5N f %lD08Sl
Fr2=603.5N 1(zsOeX
查得轴承30307的Y值为1.6 /){KOCBl;
Fd1=443N UtB6V)YI
Fd2=189N OdWou|Gz
因为两个齿轮旋向都是左旋。 t>GfM
故:Fa1=638N (BxJryXm
Fa2=189N aSuM2
o*x*jn:hm
5.精确校核轴的疲劳强度 \l"&A
1) 判断危险截面 n%R;-?*v
由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 b `2|I {
fJ\sguZ
2) 截面IV右侧的 !UOCJj.cA
RCTQhTy=
截面上的转切应力为 O1 .w,U
hUQ,z7-
由于轴选用40cr,调质处理,所以 &
gJV{V5Ay
, , 。 `b8v1Os^2
([2]P355表15-1) '\~$dtI$
a) 综合系数的计算 +x9cT G
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , id<:p*
([2]P38附表3-2经直线插入) PkE5|d*,
轴的材料敏感系数为 , , gj\)CBOv
([2]P37附图3-1) ^_5L"F]sP
故有效应力集中系数为 ;N B:e
72sD0)?A
pME{jD
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , e__@GBG
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) E_F5(xSA
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , < v]3g
([2]P40附图3-4) )&era` e[
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 ccCzu6
JGC=(;
1:NrP'W^
b) 碳钢系数的确定 Zh5RwQNE~
碳钢的特性系数取为 , @prG%vb"
c) 安全系数的计算 <9=9b_z
轴的疲劳安全系数为 O\K_q7iO6
_|72r}j
t NsPB6Z
`28};B>
故轴的选用安全。 ve
~05mg
RH}A
I轴: DjU9
uZT
1.作用在齿轮上的力 =.y*_Ja
FH1=FH2=337/2=168.5 |K?#$~
Fv1=Fv2=889/2=444.5 WwC 5!kZ
r'CM
2.初步确定轴的最小直径 #`GY}-hL!
^8 ' sib
k5kdCC0FCk
3.轴的结构设计 @i^~0A#q*
1) 确定轴上零件的装配方案 g}laG8
DC1'Kyk
5L:1A2Z?c
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 8 #ndFpu
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。 6"c1;P!4
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。 t+,4Ya|Xj
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。 5TBp'7 /s~
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。 AtR?J"3E
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。 ^xf<nNF:p
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 ;"O&X<BX-
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 liR?
2) 各段长度的确定 7?B.0>$3>V
各段长度的确定从左到右分述如下: [4fU+D2\d
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。 yq+!czlZ
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 X1ZgSs+i
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。 +A~\tK{
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。 3nY1[,
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。 jBaB@LO9G
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm LqdY Qd51
.(J?a"
8/z3=O&
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 }F+zs*S
W=62748N.mm ~&\ f|%
T=39400N.mm R<i38/ ~G
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 DK0.R]&4(
3] 1-M
"EU{8b
III轴 v/ *Y#(X
1.作用在齿轮上的力
E7Cy(LO
FH1=FH2=4494/2=2247N H:p Z-v*
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N @aQ1khEd
47r_y\U h
2.初步确定轴的最小直径 jGrN\D?h
.To;"D;j,
g*w<*
3.轴的结构设计 FgL,k
1) 轴上零件的装配方案 Jc)^49Rf
65ly2gl
~[k%oA%W
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 gX{loG
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 6Es?
MW=
直径 60 70 75 87 79 70 9 2MTX
Osp
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 vIvVq:6_3
2xw6 5z
,ZblIOWb
x.1-)\
Og;-B0,A
5.求轴上的载荷 +.y
.Mp
Mm=316767N.mm r%DFve:%
T=925200N.mm Z ,^9Z
6. 弯扭校合 %!ebO*8q
~j#~\Ir
6z,&