目 录 #1[u(<AS
q:(%*sY>
设计任务书……………………………………………………1 UI#h&j5pW
传动方案的拟定及说明………………………………………4 `2snz1>!j
电动机的选择…………………………………………………4 If.r5z9
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 n| ;Im&,
传动件的设计计算……………………………………………5 CWlw0X
轴的设计计算…………………………………………………8 @.C2LIb
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 xfQ1T)F3g
键联接的选择及校核计算……………………………………16 7 3m1
连轴器的选择…………………………………………………16 ceV}WN19l
减速器附件的选择……………………………………………17 ?8$Q-1=
润滑与密封……………………………………………………18 ]-q;4.
设计小结………………………………………………………18 ^s=8!=A(
参考资料目录…………………………………………………18 ]tD]Wx%
RZ7@cQY
机械设计课程设计任务书 ys~x$
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 *or(1DXP8
一. 总体布置简图 `]X>V,
kl`W\t F
,)XLq8
PdCEUh\>y
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 8RX&k
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二. 工作情况: Z7#+pPt!
载荷平稳、单向旋转
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:0ep(<|;
三. 原始数据 . ^u,.
鼓轮的扭矩T(N•m):850 i$@:@&(~Y
鼓轮的直径D(mm):350 G#CXs:1pd+
运输带速度V(m/s):0.7 NgwbQ7)
带速允许偏差(%):5 "{n&~H`
使用年限(年):5 RpK@?[4s
工作制度(班/日):2 Jvi#)
^"g~-
四. 设计内容 hc1N~$3!G
1. 电动机的选择与运动参数计算; 8QK&_n*
2. 斜齿轮传动设计计算 ;,TFr}p`
3. 轴的设计 "zc l|@
4. 滚动轴承的选择 aYeR{Y]
5. 键和连轴器的选择与校核; GmG5[?)
6. 装配图、零件图的绘制 g\U-VZ6;p
7. 设计计算说明书的编写 JVJMgim)0
>Q/Dk7 #
五. 设计任务 XkqCZHYkS
1. 减速器总装配图一张 ;*N5Y}?j'
2. 齿轮、轴零件图各一张 :Al!1BJQ
3. 设计说明书一份 @,}UWU
u y+pP!<
六. 设计进度 =vPj%oLp'a
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 So;<6~
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 B[}6-2<>?C
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 >usL*b0%
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 @L`jk+Y0vF
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BWNi [^]
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HsWk*L `y
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传动方案的拟定及说明 wq{hF<
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 *hrvYil2b
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 }qUX=s
GG
{_}I!`opr$
|:o4w
电动机的选择 uO**E-`
1.电动机类型和结构的选择 "~nZ GiK
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。 >_TZ'FT
N#]ypl
2.电动机容量的选择 0_/[k*Re
1) 工作机所需功率Pw yu|>t4#GT
Pw=3.4kW TvM~y\s
2) 电动机的输出功率 "tZe>>I
Pd=Pw/η m'U0'}Ld};
η= =0.904 m~|40)
Pd=3.76kW [UR-I0 s!/
l] vm=7:
3.电动机转速的选择 +_!QSU,@
nd=(i1’•i2’…in’)nw W)/#0*7
初选为同步转速为1000r/min的电动机 wL1MENzp*z
RCrCs
4.电动机型号的确定 iscz}E,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。 B?QIN]
#mT"gs
UG^q9 :t
计算传动装置的运动和动力参数 Iv *<La
传动装置的总传动比及其分配 "Q<MS'a
1.计算总传动比 S/ *E,))m
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: )BE1Q*=
n
i=nm/nw SM'|+ d
nw=38.4
G*m0\
i=25.14 baasGa3}s
|)&%A%m
2.合理分配各级传动比 ]'cs.
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 x2EUr,7
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 .`lCWeHN
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 f3;5Am
各轴转速、输入功率、输入转矩 mw!F{pw
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 7pd$\$
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 3]>| i
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 /z!%d%"
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 F2WKd1U
传动比 1 1 5 5 1 sK{e*[I>W
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 [
3Gf2_
\m,PA'nd/
传动件设计计算 XSDpRo
1. 选精度等级、材料及齿数 }EPY^VIw
1) 材料及热处理; Ba,`TJ%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。 |>Vb9:q9Po
2) 精度等级选用7级精度; $`c:&
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; uZ5p#M_
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° hM{bavd
2.按齿面接触强度设计 PsYpxNr
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 eavV?\uV%
按式(10—21)试算,即 zda 3
,U2o
dt≥ \G[$:nS
1) 确定公式内的各计算数值 =&]L00u.
(1) 试选Kt=1.6 @- xjfC\d
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 Ey2^?
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 8Wx=p#_
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 :]KAkhFkbb
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa KwS@D9bok
(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; +R &gqja
(7) 由式10-13计算应力循环次数 vt8By@]:
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 l;Wj]
N2=N1/5=6.64×107 2 nCA<&
6t$8M[0-U
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 rH-23S
(9) 计算接触疲劳许用应力 \85i+q:LuA
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 "[J^YKoF
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa UfGkTwoo=
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa tA;}h7/Lc~
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa W4S,6(
Upe%rC(
2) 计算 Ytkv!]"
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t SU0
hma8
d1t≥ 2ESo2
= =67.85 p2eGm-Erq
X8|,
(2) 计算圆周速度 0S"MC9beg
v= = =0.68m/s U/U);frH
$i&zex{\
(3) 计算齿宽b及模数mnt p+eh%2Jm
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm 3w=J'(RU
mnt= = =3.39 #e"[^_C@!
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm XSRsGTCC=
b/h=67.85/7.63=8.89 aUp
g u"
lN@o2QX
(4) 计算纵向重合度εβ rp$'L7lrX
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 @dKTx#gZ
(5) 计算载荷系数K )GpK@R]{
已知载荷平稳,所以取KA=1 Ac@VGT:9
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, ^[[P*NX3
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42
s!J9|]o
由表10—13查得KFβ=1.36 9w"*y#_
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 #"!<W0
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 %EH)&k
h{Y",7]!
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 ZVBXx\{s
d1= = mm=73.6mm Vr}'.\$
tw;}jh
(7) 计算模数mn >Tgv11[
mn = mm=3.74 7#XzrT]
3.按齿根弯曲强度设计 dd;~K&_Q/i
由式(10—17) <E~'.p,
mn≥ :;}P*T*PU
1) 确定计算参数 4s-!7
(1) 计算载荷系数 e6*8K@LHB
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 dPlV>IM$z
@JMiO^
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 .#gzP2 [q
jcOcWB|
(3) 计算当量齿数 79gT+~z
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 Hl"N}
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 (QEG4&9
(4) 查取齿型系数 0mE 0 j
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 [n@]
r2g)3
(5) 查取应力校正系数 01]f2.5
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 _6Sp QW
(`^1Y3&2
-@'FW*b
(6) 计算[σF] (.:e,l{U%
σF1=500Mpa V[LglPt
σF2=380MPa Q,g\
KFN1=0.95 h p1Bi
KFN2=0.98 A.SvA Yn
[σF1]=339.29Mpa ?<!|
[σF2]=266MPa BPrt'Nc
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 `Di{}/2
= =0.0126 KlEpzJ98
= =0.01468 N2G{<>=
大齿轮的数值大。 i!Ba]n
>4TO=i
2) 设计计算 itz,mrP
mn≥ =2.4 MgZ/(X E
mn=2.5 1MFbQs^
}BEB1Q}L
4.几何尺寸计算 _a, s
)
1) 计算中心距 m67V_s,7B
z1 =32.9,取z1=33 yi[x}ffdE
z2=165 #!=tDc
&
a =255.07mm ZJoM?g~WFI
a圆整后取255mm :gv"M8AP
).O)p9
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 ~N4m1s"
β=arcos =13 55’50” w0.
u\
tQVVhXQ7
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 P55fL-vo|}
d1 =85.00mm PCA4k.,T
d2 =425mm K/$KI7P
(3e2c
4) 计算齿轮宽度 ?6!LL5a.
b=φdd1 X}]-*T|a
b=85mm T{"(\X$
B1=90mm,B2=85mm l/D}
X
t20K!}D_
5) 结构设计 btB%[]
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。 /r 5eWR1G
BtZ yn7a
轴的设计计算 7<4qQ.deE
拟定输入轴齿轮为右旋 Om&Dw|xG8
II轴: \V:^h[ad
1.初步确定轴的最小直径 [[ZJ]^n,
d≥ = =34.2mm 4-w{BZuS
2.求作用在齿轮上的受力 !-bB559Nv
Ft1= =899N okXl8&mi
Fr1=Ft =337N ]:;&1h3'7
Fa1=Fttanβ=223N; buC{r,
Ft2=4494N 7)m9"InDI
Fr2=1685N al0L&z\
Fa2=1115N =1!
'QUc
Bvj0^fSm
3.轴的结构设计 MD]>g>
1) 拟定轴上零件的装配方案 }JfjX'
*hrd5na
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 *j=%
#
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 @HW*09TG
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 hZ3bVi)L\
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 *:1ey{w:
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 'qi}|I
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 AW .F3hN)
6~{C.No}
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
)jj0^f1!j
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 llDJ@
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。 6zkaOA46V
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 X]=t>
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 !k%#R4*>
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 s{++w5s
6. VI-VIII长度为44mm。 m|# y
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0V]s:S
4. 求轴上的载荷 $M#>9QHhc
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Fr1=1418.5N }Lv;!
Fr2=603.5N n(Uyz`qE
查得轴承30307的Y值为1.6 h~26WLf.
Fd1=443N aT<q=DO
Fd2=189N VX/#1StC
因为两个齿轮旋向都是左旋。 6RM/GM
故:Fa1=638N U&xUfBDt
Fa2=189N yNc2@
3F0 N^)@
5.精确校核轴的疲劳强度 9cgUT@a
1) 判断危险截面 2%>FR4a
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 C7vxw-o|&p
\1`O_DF~o
2) 截面IV右侧的 i?gSC<a
@KA4N`
截面上的转切应力为 IAEAhqp
w*!aZ,P
由于轴选用40cr,调质处理,所以 ]d`VT)~vje
, , 。 jIF
|P-
([2]P355表15-1) DN/YHSYK
a) 综合系数的计算 &?vgP!d&M
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , l]cFqLp
([2]P38附表3-2经直线插入) nd(S3rct&
轴的材料敏感系数为 , , 6,uX,X5
([2]P37附图3-1) qVPeB,kIz
故有效应力集中系数为 {|\.i
4~=l}H>&
~v83pu1!2s
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , Th[dW<