目 录 R-Ys<;
7{Lp/z%r
设计任务书……………………………………………………1 3,'LW}
传动方案的拟定及说明………………………………………4 v M'!WVs
电动机的选择…………………………………………………4 z]2MR2W@X
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 S{m:Iij[;
传动件的设计计算……………………………………………5 (|\%)vH-
轴的设计计算…………………………………………………8 0tz? sN
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 aUF{57,<
键联接的选择及校核计算……………………………………16 *sQ.y
{
连轴器的选择…………………………………………………16 cQkj{u
减速器附件的选择……………………………………………17 4bCA"QM[[
润滑与密封……………………………………………………18 U!{~L$S
设计小结………………………………………………………18 (mr*Thy`@
参考资料目录…………………………………………………18 s3Wjhw/
v#lrF\G5
机械设计课程设计任务书 d"yJ0F
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 u6 QW*8b4
一. 总体布置简图 We++DWp
,.kmUd
/ Xq|SO
`_f&T}]
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 aGOS9
&q&~&j'[
二. 工作情况: 2Wg:eh
载荷平稳、单向旋转 &xt[w>/i
e"UXG\8D
三. 原始数据 Q;N)$Xx
鼓轮的扭矩T(N•m):850 r$v\ \^?2
鼓轮的直径D(mm):350 ScjeAC)
运输带速度V(m/s):0.7 'qUM38 s
带速允许偏差(%):5 b*W,8HF 4,
使用年限(年):5 [,MaAB
工作制度(班/日):2 CIui9XNU
|"PS e~ u
四. 设计内容 $EHFf$M
1. 电动机的选择与运动参数计算; ?H!jKX
2. 斜齿轮传动设计计算 s2(7z9jR
3. 轴的设计 qzNXz_#+u
4. 滚动轴承的选择 /0cm7[a ?
5. 键和连轴器的选择与校核; _M&n~ r
6. 装配图、零件图的绘制 T+x
/J]A
7. 设计计算说明书的编写 M,W-,l
]
dWi<U4
五. 设计任务 C=CZtjUt
1. 减速器总装配图一张 (-Q~@Q1
2. 齿轮、轴零件图各一张 2
FoLJ
3. 设计说明书一份 xbxzB<yL
Y4w]jIv
六. 设计进度 }Ml BmD
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 3-E-\5I
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 r;)31Tg
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 |Eh2#K0x4G
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 AOkG.u-k
~3-"1E>Rgy
@-L\c>rqT
W}N7jPO}
*P5\T4!+d
k]C k%[d
am!ssF5s
YcV^Fqi!
传动方案的拟定及说明 HL]J=Gh
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。 Pr>05lg
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。 |QF_E4ISD
q6*i/"mN*
i#^YQCy
电动机的选择 .#Nf0
1.电动机类型和结构的选择 ?w!8;xS8
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。 E<}sGzMc
{qlcTc
2.电动机容量的选择 `k*;%}X\
1) 工作机所需功率Pw
0Gc:+c7{
Pw=3.4kW 9D &vxKE
2) 电动机的输出功率 Xn?.Od(
Pd=Pw/η #AP;GoIf"j
η= =0.904 5!S#}=f=
Pd=3.76kW {chZ&8)f
1_Ks*7vuq
3.电动机转速的选择 tl{{Vc[
nd=(i1’•i2’…in’)nw '^C
*%"I]
初选为同步转速为1000r/min的电动机 qBcbMa9m
Nd"IW${Kg
4.电动机型号的确定 T)%6"rPL3!
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。 TQKcPVlE
R2?s
NlF
TBrwir
计算传动装置的运动和动力参数 _yJz:pa
传动装置的总传动比及其分配 Z*f%R\u
1.计算总传动比 k0N>J8y
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: !'rdHSy
i=nm/nw _68vSYr
nw=38.4 lyFlJm i,r
i=25.14 :!Dm,PP%
LC##em=Y
2.合理分配各级传动比 T
iL.py,
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 ZA. SX|m
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 Cse`MP
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 ab2Cn|F
各轴转速、输入功率、输入转矩 ! [1aP,
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 *k; bkd4x
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 P7zUf
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 [<{r~YFjWW
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 NOwd'iU
传动比 1 1 5 5 1 9G2rVk
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 q2J|koT
Q0Do B
传动件设计计算 ?<^8,H
1. 选精度等级、材料及齿数 V sxI
1) 材料及热处理; 5,oLl {S'
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。 _q1\8y
2) 精度等级选用7级精度; Zk lpnL*!
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; *P9" 1K+
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° $0K@=7ms
2.按齿面接触强度设计 T[xIn+w
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 {]8|\CcY?
按式(10—21)试算,即 P(Rl/eyRM
dt≥ LQr!0p.i"
1) 确定公式内的各计算数值 "_LqIW1
(1) 试选Kt=1.6 L7aVj&xM
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 Li|~%E1
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 )D#} /3s
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 Cw(yp u
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa \-]tvgA~&
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; Xe_djy'8
(7) 由式10-13计算应力循环次数 r5UVBV8T
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 1eV&oN#
N2=N1/5=6.64×107 F(."nUrf
z8'zH>
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98
s@"|o3BX
(9) 计算接触疲劳许用应力 fap]`P~#L
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 ](Wa:U}Xs
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa |>xuH#Q
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa xR%NiYNQz
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa r<n:o7
w{dRf!b69
2) 计算 Y DHP-0?
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t XD8I.q
d1t≥
D8u`6/^
= =67.85 hp/pm6
@ :PMb Ub
(2) 计算圆周速度 l4+ `x[^
v= = =0.68m/s CUG"2K9
y;fF|t<y
(3) 计算齿宽b及模数mnt ^78N25RU(
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm {V(~
mnt= = =3.39 jlF3LK)9q
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm Q>+rjN;
b/h=67.85/7.63=8.89 ,D }Ka?
)4qspy3
(4) 计算纵向重合度εβ k
Qr
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 =hb)e}l
(5) 计算载荷系数K 7<)
已知载荷平稳,所以取KA=1 W ).Kq-
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, '{.4~:
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 R\&z3<-S
由表10—13查得KFβ=1.36 BI-'&kPk
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 x+za6e_k"
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 XI[n!)3
ReM]I<WuY
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 }za pN
v
d1= = mm=73.6mm `W@jo~y<
A'~mJO/
(7) 计算模数mn >lqo73gM9
mn = mm=3.74 C@:X9NU
3.按齿根弯曲强度设计 y0T#Qq
由式(10—17) NkNFx<9T
mn≥ vdgK3I
1) 确定计算参数 nj;3U^
(1) 计算载荷系数 Z8ivw\|M8
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 A g+B*
CYE[$*g6y
(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 W<#!H e
=8`KGeP$
(3) 计算当量齿数 j5:4/vD
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 Z&iW1
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 ,9I-3**W
(4) 查取齿型系数 $G)HU6hF*
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 oLX[!0M^
(5) 查取应力校正系数 )SZ#%OE*
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 4OJD_
%B#T"=Cx
F7b%
x7b
(6) 计算[σF] {Y2J: x
σF1=500Mpa N3\RXXY
σF2=380MPa sm{0o$\Z
KFN1=0.95 %f("3!#H
KFN2=0.98 ;P ju O
[σF1]=339.29Mpa z^tzP~nI
[σF2]=266MPa 6A.%)whI;
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 4\|Q;@f
= =0.0126 O#[b NLV
= =0.01468 <N~9=g3
大齿轮的数值大。 x;bA\b
pT~3<
,
2) 设计计算 =$y J66e
mn≥ =2.4 O"o|8
l}M/
mn=2.5 #*y.C[^5{
uZ3do|um
4.几何尺寸计算 @VIY=qh
1) 计算中心距 M1NdlAAf
z1 =32.9,取z1=33 ??.aLeF&
z2=165 |X XO0
a =255.07mm rf]z5;
a圆整后取255mm JtMl/h
NhNd+SCZ@
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 *!
:j$n;
β=arcos =13 55’50” J[Mj8ee#
"bRjY?D
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 DQ/rx`BG
d1 =85.00mm -
(((y)!
d2 =425mm v9 /37AU
PbS1`8|4
4) 计算齿轮宽度 .XeZjoJ$z
b=φdd1 acUyz2x
b=85mm /&47qU4PJ
B1=90mm,B2=85mm \zk>cQ
45[,LJaMd
5) 结构设计 UeZ(@6_:
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 l4taD!WD/
Zon7G6s9`
轴的设计计算 @@\px66
拟定输入轴齿轮为右旋 (7!pc
II轴: wX6-WQR
1.初步确定轴的最小直径 z ULHgG
d≥ = =34.2mm OIw[sum2
2.求作用在齿轮上的受力 F,VWi$Po\N
Ft1= =899N ~rjK*_3/
Fr1=Ft =337N zx:;0Z:S6>
Fa1=Fttanβ=223N; 4:O.x#p
Ft2=4494N kRwY#
Fr2=1685N %rlqq*
Fa2=1115N Uj 4HVd
_ Dz*%
3.轴的结构设计 NPO!J^^
1) 拟定轴上零件的装配方案 `.pd %\
Tyaqa0
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 bYem0hzOe
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 )
d'H&c3
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 FxK!h.C.
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 />:$"+gKo
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 4)}>dxv
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 Z]2z*XD
$K\e
Pfk
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 G[>CBh5
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 L$!2<eK
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。 @J6r;4|&
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 kt_O=
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 I(&N2L$-
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 %1GKN|7
6. VI-VIII长度为44mm。 [K4k7$
-%>Tjo@Bn
dikX_ Q>D
K+L9cv4 |*
4. 求轴上的载荷 ,SdxIhL
66 207.5 63.5 qJl DQc-
"9hD4R
y!S:d
m8b-\^eP7
mrG#ox4$
4y5Q5)j
b"td]H3h
@J^
Oy 3z
qyy. &+
mxJe\[I
\YF;/KwX$
wNFx1u^/)
5BLBcw\;
gth_Sz5!#
"5N$u(: b
HKOSS-`5
g.8^ )u
Fr1=1418.5N \7$"i5
Fr2=603.5N xa?auv!
查得轴承30307的Y值为1.6 u!It';j
Fd1=443N OQg}E@LZ
Fd2=189N &h6 `hP_
因为两个齿轮旋向都是左旋。 &K=)YpT
故:Fa1=638N ]*)l_mut7
Fa2=189N %|R]nB
U
=g&c
`
5.精确校核轴的疲劳强度 #X{lV]Z
1) 判断危险截面 [;D1O;c'W.
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 wA,-!m
C\bJ_vl;'
2) 截面IV右侧的 4@ny%_/
[z;}^ 3b
截面上的转切应力为 1guiuR4
7g o Rj
由于轴选用40cr,调质处理,所以 4QiV@#o:
, , 。 *|L;&XM&/
([2]P355表15-1) *9F{+)A
a) 综合系数的计算 hHOx ]
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , F6+4Yy+
([2]P38附表3-2经直线插入) w#L`|cYCm
轴的材料敏感系数为 , , &f)pU>Di
([2]P37附图3-1) D7B g!*
故有效应力集中系数为 H2+Ijn19E
dd6l+z
Rp_ }_hL0
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , (CYQ>)a
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) t""Y -M
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , -"2%+S{
([2]P40附图3-4) :F"NF
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 Kj4L PG
oHV!>K_D
] J|#WtS
b) 碳钢系数的确定 Q+U" %
碳钢的特性系数取为 , k&u5`F
c) 安全系数的计算 9:E.Iy
轴的疲劳安全系数为 6mIRa(6V
LzEH&y_O
\x8'K
N{Pa&/V
故轴的选用安全。 y;.5AvfD
mGw*6kOIS
I轴: kp)1s>c
1.作用在齿轮上的力 a72L%oJ
FH1=FH2=337/2=168.5 ;_=dB[M
Fv1=Fv2=889/2=444.5 %;GRR (K
2ryg3%+O
2.初步确定轴的最小直径 bl|)/)6o
TD!c+${w
7Mh!@Rd_V
3.轴的结构设计 "1Y DT-I"
1) 确定轴上零件的装配方案 Vk1 c14i>
bWZzb&
m='_O+ $
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ,LU|WXRB
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。 a3 t||@v!
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。 2>^jMln
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。 ]4\6_J&
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。 "Z-YZ>2
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。 @<
0c
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 v/Xz.?a\jF
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 7;sF0oB5e
2) 各段长度的确定 i)]^b{5nyB
各段长度的确定从左到右分述如下: Gs*X> 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。 2(9~G|C.
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 CG!9{&F
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。 >H]|R }h
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。 z)
"(&__
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。 v
5&8C
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm <;!#+|L/
_xo;[rEw8
?r.U5}PBI
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 ]_! .xx>
W=62748N.mm ev5m(wR
T=39400N.mm RJD(c#r$
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 ,Q+.kAh !G
9u_D@A"aC`
{"*gX&;~
III轴 @u-CR8^
1.作用在齿轮上的力 w.-J2%J
FH1=FH2=4494/2=2247N TJ0;xn6o
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N '#612iZo
Cuom_+wV&
2.初步确定轴的最小直径 }Q;^C
iz6+jHu'l
L\t?^u
3.轴的结构设计 +!-U+W
1) 轴上零件的装配方案 4 :M}Vz-
Ce@"+k+w
7@ !3.u1B
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ]l=iKl
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 4{ED~w|
直径 60 70 75 87 79 70
4{D^ 4G
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 W!b'nRkq
r]bG,?|
7n'Ww=ttI
FND+Ok&
o?wEX%
5.求轴上的载荷 cnU()pd
Mm=316767N.mm UH7FIM7kX
T=925200N.mm Xcc i)",!
6. 弯扭校合 U%aDkC+M
j
k/-7/r
V`"Cd?R0Z
i$XT Qr0K=
'F^"+Xi
滚动轴承的选择及计算 F<Z13]|
I轴: c/-PEsk_TP
1.求两轴承受到的径向载荷 1,pPLc(
5、 轴承30206的校核 qGECw#
1) 径向力 6=jL2cqx
f(*iagEy
~Z$Ro/;l
2) 派生力 #i-b|J+%
,
lN[#+n
3) 轴向力 %ERR^
由于 , z_nY>_L83*
所以轴向力为 , }_9yemP
4) 当量载荷 x UTlM
由于 , , mZL0<vU@^
所以 , , , 。 .;%`I
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 E5t
/-4
*30T$_PiX|
5) 轴承寿命的校核 Eyg F,>.4
c- "#
4siq
II轴: o(oD8Ni
6、 轴承30307的校核 8 >!-|VSn
1) 径向力 G5!!^p~
ic?(`6N8
!'kr:r}gg
2) 派生力 -}"nb-RR\
, He LW*
3) 轴向力 7J5Yzu)D
由于 , J''lOj(@
所以轴向力为 , lLNI5C
4) 当量载荷 2mfG:^^c
由于 , , GT-ONwVDq
所以 , , , 。 9PJnKzQ4
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 dIk9C|-.
co>IJzg
5) 轴承寿命的校核 [lE^0_+
snyA
/O[Z
III轴: `/o| 1vv@_
7、 轴承32214的校核 #[sJKW
1) 径向力 $~'G<YYF4
dG}*M25
(%*~5%l\
2) 派生力
O]Q8&(
, fq !CB]C
3) 轴向力 Bh()?{q
由于 , I\('b9"*
所以轴向力为 , |uM(A~?
4) 当量载荷 Ba9"IXKH
由于 , , a!;CY1>
所以 , , , 。 fTd":F
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 HK`r9frn
Kj#h9e
5) 轴承寿命的校核 Eg$Er*)h8
/D;cm
P$"s*otr
键连接的选择及校核计算 m0JJPBp
lk4$c1ao2@
代号 直径 8FQNeQr
(mm) 工作长度 JgcMk]|'
(mm) 工作高度 +"PME1
(mm) 转矩 *N%)+-
(N•m) 极限应力 1c:/c|shQ_
(MPa) fILD~
高速轴 8×7×60(单头) 25 35 3.5 39.8 26.0 L}>ts(!q&
12×8×80(单头) 40 68 4 39.8 7.32 "_ON0._(/
中间轴 12×8×70(单头) 40 58 4 191 41.2 0t)5K O
低速轴 20×12×80(单头) 75 60 6 925.2 68.5 (YHK,aC>u
18×11×110(单头) 60 107 5.5 925.2 52.4 z<8WN[fB
由于键采用静联接,冲击轻微,所以许用挤压应力为 ,所以上述键皆安全。 ky[ ^uQ>0
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连轴器的选择 UZu.B!4
由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。 Dos';9Uq
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二、高速轴用联轴器的设计计算 - 4B&