目 录 `
Y"Rh[C
{ 6*h';~
设计任务书……………………………………………………1 vV,H@WK
传动方案的拟定及说明………………………………………4 L3'o2@$
电动机的选择…………………………………………………4 a'rN&*P
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 | \ C{R
传动件的设计计算……………………………………………5 j?#S M!f
轴的设计计算…………………………………………………8 0~Z2$`(
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 =2#
C{u.
键联接的选择及校核计算……………………………………16 b2duC
连轴器的选择…………………………………………………16 9-I;'
减速器附件的选择……………………………………………17 3@_je)s
润滑与密封……………………………………………………18 pO4}6\1\
设计小结………………………………………………………18 mq do@
参考资料目录…………………………………………………18 JmtU>2z\
/&Khk #
机械设计课程设计任务书 R@u6mMX{N,
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 x4Y+?2
一. 总体布置简图 W_ngB[
gs7H9%j{U
6uOR0L
JO1KkIV
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 Rq<T2}K
Kw+?Lowp
二. 工作情况: L00,{g6wqb
载荷平稳、单向旋转 JY~s-jxa
*4dA(N\k"
三. 原始数据 \ 2*<Pq
鼓轮的扭矩T(N•m):850 (Rve<n6{A
鼓轮的直径D(mm):350 Gmf.lHr$%
运输带速度V(m/s):0.7 K3M<%
带速允许偏差(%):5 "n=`{~F
使用年限(年):5 Da0E)
工作制度(班/日):2 w%g@X6
FU E/uh
四. 设计内容 Q+[gGe
JUF
1. 电动机的选择与运动参数计算; O
sbY}*S
2. 斜齿轮传动设计计算 ?TLMoqmXM{
3. 轴的设计 _A;jtS)SY
4. 滚动轴承的选择 #db8ur3?
5. 键和连轴器的选择与校核; }[SWt3qV1
6. 装配图、零件图的绘制 o5-oQ_j
7. 设计计算说明书的编写 V#'sH
&>ii2% 4
五. 设计任务 (>%Ddj6_>
1. 减速器总装配图一张 LsS/Sk
2. 齿轮、轴零件图各一张 x;?4A J{
3. 设计说明书一份 x}?y@.sn8
EgFV
六. 设计进度 I QS|
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 :MV]OLRM
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 7
g8SK
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 <=l!~~%
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 snK$? 9vh
&jT>)MXPu
wm}6$ n?Za
TxoMCN?7c
>2_BL5<S
y{0`+/\`
|CexP^;!U
5wmH3g#0
传动方案的拟定及说明 Z2_eTC
u
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。 Q.*qU,4);
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。 ;EP 7q[
RY8;bUSR
H[wJ; l
电动机的选择 Py^F},?J
1.电动机类型和结构的选择 $W<H[k&(B
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 "CapP`:
^/47*vcN5
2.电动机容量的选择 #UG| \}Lp
1) 工作机所需功率Pw ;nyV)+t+a
Pw=3.4kW s#/JMvQ#
2) 电动机的输出功率 QXY-?0RO#
Pd=Pw/η #oSQWC=T
η= =0.904 G"T)+!6t
Pd=3.76kW PspH[db
A,ttn5Sh?
3.电动机转速的选择 6;60}y
nd=(i1’•i2’…in’)nw IAf,TKfe
初选为同步转速为1000r/min的电动机 (cAv :EKpo
rk*Igqf
4.电动机型号的确定 p%EU,:I6
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 4(o: #9I
VT96ph
z'=*pIY5f
计算传动装置的运动和动力参数 GMU.Kt
传动装置的总传动比及其分配 w|pk1~c(_
1.计算总传动比 ~Z!xS
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: A)Wp W M
i=nm/nw nud,ag
nw=38.4 yw^t6E
i=25.14 %H75u6
;2q;RT`h
2.合理分配各级传动比 C(Ujx=G+3
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 @+h2R
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 v|t_kNX;v*
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 tQ_;UQlX
各轴转速、输入功率、输入转矩 EGO;g^,
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 lBqu}88q0
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 6e&Y%O'8
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 w~y+Pv@
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 H$zjN8||"
传动比 1 1 5 5 1 I~H:-"2
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 XL c&7
1fM=>Z
传动件设计计算 $'btfo4H
1. 选精度等级、材料及齿数 $%ZEP>]
1) 材料及热处理; b)J(0,9`G"
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 ~z#Faed=a
2) 精度等级选用7级精度; ?6+GE_VZ
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; <Z{\3X^
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° m:5 *:Ii.
2.按齿面接触强度设计 9_V'P]@
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 h.>6>5$n
按式(10—21)试算,即 9#{?*c6
dt≥ *X+T>SKL
1) 确定公式内的各计算数值 XKN`{h-@
(1) 试选Kt=1.6 7\@[e, ^9
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 |B<+Y<)f^
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 G 5w:
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 [_*%
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa J@C8;]
(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; V^B'T]s
(7) 由式10-13计算应力循环次数 NlXHOUw)u
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 9:"%j
N2=N1/5=6.64×107 Ar7vEa81
Os'
7h
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 +RQlMAB
(9) 计算接触疲劳许用应力 %myg67u
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 D@*<p h=
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa g+;m?VJ
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa :"7V,UP
@
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa Bm2"} =
qFp }+s
2) 计算 r7o63]
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t 8X!^ 2B}J
d1t≥ KZUB{Y^)
= =67.85 VeeQmR?u-
&dp<i[ec^
(2) 计算圆周速度 .vYU4g]
v= = =0.68m/s ?RJ
)u
^_
L'I%%[
(3) 计算齿宽b及模数mnt CM?dB$AwX
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm =UYZ){rt9E
mnt= = =3.39 fa9c!xDt
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm Fl<|/DCg
b/h=67.85/7.63=8.89 W- 5Z"m1I
K n%[&
(4) 计算纵向重合度εβ [t/7hx"2t
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 ts/rV#s~
(5) 计算载荷系数K z}&w7O#
已知载荷平稳,所以取KA=1 'D(| NYY
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, !4TM gM
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 3tY\0y9
由表10—13查得KFβ=1.36 tQE=c7/M
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 ua[ d
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 Wm\HZ9PN
19O /Q,9
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 $\?BAkx
d1= = mm=73.6mm }@%A@A{R
c+$alwL~
(7) 计算模数mn ?CIMez(h
mn = mm=3.74 h}r64<Y2{
3.按齿根弯曲强度设计 ;zVtJG`
由式(10—17) \nT, NV11
mn≥ k)j,~JH
1) 确定计算参数 AX3iB1):K
(1) 计算载荷系数 %~Vgz(/
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 e<o{3*%p)
?EQ]f34
(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 &U/7D!^X
ZdG?fWWA
(3) 计算当量齿数 9NX f~-V-
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 7`-f N|
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 d Bn/_
(4) 查取齿型系数 'jh9n7mH
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 ~5LlIpf36|
(5) 查取应力校正系数 KqC8ozup
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 Xm,w.|dx
6t@kft>Nv
bV c"'RQ
(6) 计算[σF] _0^f
σF1=500Mpa eT8(O36%
σF2=380MPa NvCq5B$C
KFN1=0.95 *b#00)d
KFN2=0.98 1N8gH&oF
[σF1]=339.29Mpa
}>~';l
[σF2]=266MPa vzDoF0Ts*p
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 aVTTpMY
= =0.0126 S5B12P
= =0.01468 j$v2_q
大齿轮的数值大。 1=Npq=d
XL!\Lx
2) 设计计算 h\C" ti2
mn≥ =2.4 "Z xM,kI
mn=2.5 5-rG 8
!F]7q]g
4.几何尺寸计算 |VC|@ Q
1) 计算中心距 "eKNk
z1 =32.9,取z1=33
?X{ul
z2=165 &oi*]:<FNe
a =255.07mm
:)7{$OR&
a圆整后取255mm ~J #^L*
_19x`J3
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 dC&{zNG
β=arcos =13 55’50” ~+ _|J"\
2Cy">Exl
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 w.v yEU^
d1 =85.00mm ynkPI6o
d2 =425mm ~:h-m\=8Y
B?o ?LI
4) 计算齿轮宽度 (H=7 (
b=φdd1 +-8u09-F
b=85mm ^)-* Ubzz
B1=90mm,B2=85mm WEX6I16
u~
%xU~v
5) 结构设计 *hugQh]a
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 ~r(/)w\
r7dvj#^
轴的设计计算 Fh)`A5#
拟定输入轴齿轮为右旋 5Z
(1&
II轴: 42 6l:>D(
1.初步确定轴的最小直径 P?QVT;]
d≥ = =34.2mm K8>-%ns
2.求作用在齿轮上的受力 h5@v:4Jjo~
Ft1= =899N #f*,mY|>
Fr1=Ft =337N \TchRSe
Fa1=Fttanβ=223N; F|Y}X|x8Q
Ft2=4494N 3RYg-$NK[
Fr2=1685N <|qh5Scp
Fa2=1115N
'ju
M{sn{
3.轴的结构设计 L
p(6K
1) 拟定轴上零件的装配方案 s]=bg+v?j
RDFOUqS
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 W
PDL$y
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 qRV5qN2{XY
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 FPg5!O%
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。
N\Nw mx
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 ]J`yh$a
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 52RFB!Z[
=aL=SC+
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 hu=b,
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 h ~\bJ*Zp
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。 49/j9#hr
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 u<}PcI.
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 zYL</!6a[
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 RA5*QW
6. VI-VIII长度为44mm。 (C1@f!Z
NTj: +z0
r$=YhI/=
Y(:.f-Du
4. 求轴上的载荷 O-5s}RT
66 207.5 63.5 sg=mkkD!g
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J}c`\4gD
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