目 录 d~P<M3#>
Nv*E .|G
设计任务书……………………………………………………1 >yPFL'
传动方案的拟定及说明………………………………………4 ~|0F?~eR7
电动机的选择…………………………………………………4 )Yy#`t
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ]iE.fQ?;J
传动件的设计计算……………………………………………5 /z.7:<gZ(
轴的设计计算…………………………………………………8 :!Y?j{sGU
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 ^J*G%*
键联接的选择及校核计算……………………………………16 5* o\z&*L
连轴器的选择…………………………………………………16 #*7/05)
减速器附件的选择……………………………………………17 iA^+/Lt
润滑与密封……………………………………………………18 8f6;y1!;
设计小结………………………………………………………18 U||w6:W5
参考资料目录…………………………………………………18 I!soV0VU]
3_jCsX
机械设计课程设计任务书 ,:dEEL+>c
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 cA (e"N
一. 总体布置简图 [Q.4]K2
N8MlT \+r
3Q!J9t5dc
n'&`9M['%d
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 Wc`J`.#
7gdU9c/q,
二. 工作情况: skC|io-Zv
载荷平稳、单向旋转 >b!X&JU
f2w=ln
三. 原始数据 gw~em
鼓轮的扭矩T(N•m):850 33,JUQ2u
鼓轮的直径D(mm):350 9Sj:nn^/u
运输带速度V(m/s):0.7
8.;';[
带速允许偏差(%):5 8t*%q+Z
使用年限(年):5 ek;&<Z_ ]
工作制度(班/日):2 ah!O&ECh
5[j!\d}U
四. 设计内容 0Z);.l^
1. 电动机的选择与运动参数计算; ?3"D|
cS1
2. 斜齿轮传动设计计算 BHJ'[{U*w
3. 轴的设计 mJDKxgGK
4. 滚动轴承的选择 fj
t_9-.
5. 键和连轴器的选择与校核; AZ9\>U@hD
6. 装配图、零件图的绘制 ^ yukn*L
7. 设计计算说明书的编写 b]g&rwXYt
_AFt6\
五. 设计任务 s
eZ<52f2
1. 减速器总装配图一张 >%p
m"+h{
2. 齿轮、轴零件图各一张 \gI:`>-
x
3. 设计说明书一份 ;iC'{S
5q_OuZ/6
六. 设计进度 z)Q^j>%
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 M6hvi(!X2
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 ,M/#Q6P0}
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 <%3SI.
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 l;Wy,?p
6 XOu~+7
%d[xr h
zyp"*0zUr
548[!p4
]20"la5
">vYEkZ3
Y7t{4P
传动方案的拟定及说明 };|PFWs
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。 _hyxKrm'
6
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。 , w'$T)
C8W`Oly:]
|Q)w3\S$
电动机的选择 PSQ:'
1.电动机类型和结构的选择 7" STS7_
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。 FvNSu"O~K1
!
7*_Z=
2.电动机容量的选择 (jE:Q2"
1) 工作机所需功率Pw ~!d)J
Pw=3.4kW c.{&~
2) 电动机的输出功率 zI:5I @ X
Pd=Pw/η #HuA(``[d
η= =0.904 UrcN?
Pd=3.76kW -J7,Nw
.SV3<)
3.电动机转速的选择 HFx"fT
nd=(i1’•i2’…in’)nw AB&wn>q
初选为同步转速为1000r/min的电动机 !4,xQ^
o`8+#+@f7
4.电动机型号的确定 :0j`yo:w
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。 AUjTcu>i
Q%VR@[`\
[`-O-?=
计算传动装置的运动和动力参数 2l(j
4~g
传动装置的总传动比及其分配 j _9<=Vu
1.计算总传动比 &|\}\+0Z
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: KIBZQ.uG
i=nm/nw 5F sj_wFk
nw=38.4 pL/.JzB
i=25.14 jG(~9P7
PW//8lsR
2.合理分配各级传动比 IS
9q 5/]
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 ecZOX$'5
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 s&`XK$p
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 YB3=ij!K
各轴转速、输入功率、输入转矩 M@X#[w:
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 dlzamoS@AR
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 9c %Tv
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 1LIV/l^}f
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 RrpFi'R
传动比 1 1 5 5 1 kBT}Siw
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 A}Dpw[Q2@8
yW(+?7U
传动件设计计算 *#^1rKGWK
1. 选精度等级、材料及齿数 Ry S{@=si
1) 材料及热处理; ]bE?n.NwZ
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。 7c]Ai
2) 精度等级选用7级精度; MVd
3*
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; to|9)\
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° h}&IlDG
2.按齿面接触强度设计 >@Vr'kg+V
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 Dj.+5f'
按式(10—21)试算,即 XK-x*|
dt≥ T<?BIQz(}
1) 确定公式内的各计算数值 UBHQzc+,
(1) 试选Kt=1.6 vGHYB1=~
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 DMN H?6
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 }/r%~cZ
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 'R'a/ZR`B7
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa Rs[]i;
(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; l'%R^
(7) 由式10-13计算应力循环次数 $cU/Im`
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 Vot+gCZ
N2=N1/5=6.64×107 jF_I4H
[]!r|R3
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 5m?$\h
(9) 计算接触疲劳许用应力 i O|,,;_
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 PSR`8z n
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa +M&S
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa oz-I/g3go
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa O~'yP@&`
;O|63
2) 计算 ,6Q-k4_
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t yP4.Z9
d1t≥ K61os&K
= =67.85 %{abRBny
4F6o
(2) 计算圆周速度 =T}uQ$X
v= = =0.68m/s QXj(Urp
\%Q
rN+WQ
(3) 计算齿宽b及模数mnt 7zZ|=W?&{
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm 4PM`hc
mnt= = =3.39 G@!9)v]9
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm g^UWf <xp
b/h=67.85/7.63=8.89 @\}36y
r!,V_a4n
(4) 计算纵向重合度εβ 3*2pacHpE
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 U/o}{,$A
(5) 计算载荷系数K s2=X>,kz?
已知载荷平稳,所以取KA=1 nn%xN\~<
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, z5vI0 N$
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 ?}
tQaj
由表10—13查得KFβ=1.36 C~V$G}mM
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 j!7Uj]
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 0*@S-Lj^c
o|q#A3%?
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 Vnb#N4vR
d1= = mm=73.6mm IuW10}"9
]_8 \g`"u
(7) 计算模数mn yo?Q%w'Nh
mn = mm=3.74 mP[u[|]
3.按齿根弯曲强度设计 oF
xVK
由式(10—17) ", )
mn≥ U~t(YT
1) 确定计算参数 ??V["o T
(1) 计算载荷系数 1Di&vpn0u
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 j~q`xv+R
Tj9q(Vq
(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 e|yuPd
Dx'e+Bm
(3) 计算当量齿数 X&Lt?e,&
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 &[5az/Hj*
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 a"aV&t
(4) 查取齿型系数 -1JHhRr]
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 \]%U?`A
(5) 查取应力校正系数 G].KJ5,y
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 3:
Uik
p]4
sN
PM7/fv*,
(6) 计算[σF] UXHFti/A<
σF1=500Mpa Shz;)0To
σF2=380MPa sKO
;p
KFN1=0.95 g"Bv!9*H
KFN2=0.98 ]
),'=@
[σF1]=339.29Mpa }DaYO\:yK*
[σF2]=266MPa "g-NUl`'
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 y>8?RX8
= =0.0126 <@u6*]
= =0.01468 6<Z9p@6
大齿轮的数值大。 z, [+
&)-?=M
2) 设计计算 :^a$ve3(Jq
mn≥ =2.4 2-84
mn=2.5 G2D<LRWt4
=C|^C
4.几何尺寸计算 JB<4m4-
1) 计算中心距 G\%hT5^
z1 =32.9,取z1=33
N=9lA0y+
z2=165 PAkW[;GSDh
a =255.07mm C.<4D1}P
a圆整后取255mm 's<}@-]
<lR8MqjM_
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 ;rgsPVbVf
β=arcos =13 55’50” YPl{5=
gp=0;#4
4
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 x]Ef}g
d1 =85.00mm t
,$)PV
d2 =425mm 1CbC|q
k
W ,|>
4) 计算齿轮宽度 ~\P.gSiz
b=φdd1 s3J$+1M>
b=85mm {NR~>=~K-
B1=90mm,B2=85mm odDt.gQXU
?L^ Gu ]y
5) 结构设计 B|v
fkX2f
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 CR<l"~X
qM+T Wp
轴的设计计算 K-ebAaiC
拟定输入轴齿轮为右旋 .+yJ'*i$d
II轴: S[M$>
1.初步确定轴的最小直径 *?{)i~
d≥ = =34.2mm /l
L*U
2.求作用在齿轮上的受力 =#fqFL,
Ft1= =899N P}gh-5x
Fr1=Ft =337N vs~*=d27Pf
Fa1=Fttanβ=223N; R<-KXT9
Ft2=4494N h.nz kp5
Fr2=1685N iYnt:C
Fa2=1115N +dfSCs
8CCA/6
3.轴的结构设计 +Ji dP
1) 拟定轴上零件的装配方案 bGZy0.
# V+e
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 D$\ EZ
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 `|R{^Sk1o
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 k.%F!sK
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 -t]0DsPg
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 xQQ6D
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 2.yzR DfZ
5s;#C/ZZ
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 Ne%X:h
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 ~0L>l J
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。 #]rw@c
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 #ed]zI9O
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 ]l`DR4
=
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 ~c4Y*]J
6. VI-VIII长度为44mm。 Lxl?6wZ
N}\i!YUD
7 UR)4dYA
~jgd92`{z
4. 求轴上的载荷 a`}-^;}SW
66 207.5 63.5 [yz;OoA:;
R0Qp*&AL
\C#Vh7z"2&
E)Dik`Ccl
F)C8LH
fI6F};I5}T
so;aN'{6@
\>+gZc]an
=3FXU{"Qi4
fYwumx`J
^VA)vLj@
3'8~H]<W
fy-(B;
"YivjHa7H
}G]]0Oi2
Mf?4 `LM
Q,>AT$|
Fr1=1418.5N t<4+CC2H
Fr2=603.5N 9rhz#w
查得轴承30307的Y值为1.6 d<y
B ~Y
Fd1=443N ,\VNs'j
Fd2=189N cB|](gWS~
因为两个齿轮旋向都是左旋。 W_?S^>?l/
故:Fa1=638N \eN }V
Fa2=189N /Z^+K
c Mq|`CM
5.精确校核轴的疲劳强度 "F=O
1) 判断危险截面 Q.x3_+CX
由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 'INdZ8j_
HR4^+x
2) 截面IV右侧的 =T[kGg8`
+?%huJYK,
截面上的转切应力为 /MA4Er r
nfc&.(6x<
由于轴选用40cr,调质处理,所以 J:t1W=lJ3
, , 。 1g
*4e
([2]P355表15-1) %GJ,&b|
a) 综合系数的计算 1Eh(U
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , 0 j6/H?OT
([2]P38附表3-2经直线插入) l/Sb JrM*
轴的材料敏感系数为 , , m/<7FU8
([2]P37附图3-1) m!g
f!
故有效应力集中系数为 K?) &8S
U\+o$mU^
YI|7a#*F
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , leiP/D6s
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) O>UR\l|+:2
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , =^NR(:SaaU
([2]P40附图3-4) g^=p)h3
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 >=wlS\:"
KATt9ox@
23zB@aE_?1
b) 碳钢系数的确定 QD<f)JZK
碳钢的特性系数取为 , JBp^@j{_
c) 安全系数的计算 OX I.>9
轴的疲劳安全系数为 q45Hmz
sk9*3d5I
WJ8i,7
<yBZsSj
故轴的选用安全。 JW
(.,Ztm
=}F &jl
I轴: 0:Xvch0
1.作用在齿轮上的力 Fe}Dnv)}Z
FH1=FH2=337/2=168.5 >IsRd
Fv1=Fv2=889/2=444.5 &0~E+
9b
LJ9^:U
2.初步确定轴的最小直径 +Uq$'2CT
0KE+RzrB
Z%k)'%_
3.轴的结构设计 $o0o5 ^Z-
1) 确定轴上零件的装配方案 (i1]+.
YRqIC -_
]:d`=V\&N
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 m!V ?xGKJ
d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。 o/
ozX4C
e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。 b|P[\9
f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。 -r7*C:E
g) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。 `;L>[\Xi
h) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。 ~J)_S'
#
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 8i;EpAwB
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 HTAJn_
2) 各段长度的确定 ?Mtd3F^o?
各段长度的确定从左到右分述如下: 'gI q_t|^
a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。 LY(YgqL
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 F|Pf-.r`t
c) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。 E9i
M-Lw
d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。 A}W)La\
e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。 Z_Qs^e$
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm x4Q*~,n
u1R_u9
:XqqhG
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 EBc_RpC/Z
W=62748N.mm j#hFx+S
T=39400N.mm Yi1lvB?m
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 Js.2R$o =*
ErnjIx:
mII7p LbQ
III轴 -{n2^vvF
1.作用在齿轮上的力 ',$Uw|N
FH1=FH2=4494/2=2247N 2dg+R)%
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N *mwHuGbZed
`lygJI?H+{
2.初步确定轴的最小直径 46OYOa
~gg(i"V
>$Sc}a3
3.轴的结构设计 GG<{n$h
1) 轴上零件的装配方案 X: PB
}
84 5a%A$
QhR.8iS
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 2[-@
.gH
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII iZm#
"}VG
直径 60 70 75 87 79 70 P@lDhzd
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 J)tk<&X
}ya@*jH
>ka*-8?
4IfOvAN%
`<_A#@
5.求轴上的载荷 P5-1z&9O
Mm=316767N.mm $v5)d J
T=925200N.mm [&y