目 录 aA`eKy) \
]RCo@QW
设计任务书……………………………………………………1 Pd91<L
传动方案的拟定及说明………………………………………4 3B1\-ry1M
电动机的选择…………………………………………………4 / FcRp ,"
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 Mn0.!J
"
传动件的设计计算……………………………………………5 yLa@27T\A
轴的设计计算…………………………………………………8 9M96$i`P
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 Z=JKBoAY
键联接的选择及校核计算……………………………………16 X1^VdJE
连轴器的选择…………………………………………………16 ^Oz~T|)
减速器附件的选择……………………………………………17 46:<[0Psl/
润滑与密封……………………………………………………18 \O|SPhaIf
设计小结………………………………………………………18 t dm7MPM
参考资料目录…………………………………………………18 PIri|ZS
LDlYLsF9
机械设计课程设计任务书 F!vrvlD`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 \o>-L\`O
一. 总体布置简图 P7drUiX
@>8(f#S%
cgb>Naa<
%ih\|jRt
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 \"O5li3n
46C%at
M0}
二. 工作情况: %SmOP sz
载荷平稳、单向旋转 b'z
$S+
Af|h*V4Xu
三. 原始数据 R]"Zv'M(AM
鼓轮的扭矩T(N•m):850 !M~:#k
鼓轮的直径D(mm):350 ,>j3zjf^
运输带速度V(m/s):0.7 A0{xt*g
带速允许偏差(%):5 zj`c%9N+
使用年限(年):5
'LYDJ~
工作制度(班/日):2 #/G!nN #
iXWHI3
四. 设计内容 g257jarkMF
1. 电动机的选择与运动参数计算; Ik:G5m<ta
2. 斜齿轮传动设计计算 ' @!&{N
3. 轴的设计 c9|4[_&B~
4. 滚动轴承的选择 q%3VcR$J
5. 键和连轴器的选择与校核; !:+U-mb*
6. 装配图、零件图的绘制 .}dLqw
7. 设计计算说明书的编写 7Jb&~{DVk
[+[W\6
五. 设计任务 yX
rI
1. 减速器总装配图一张 :w^:Z$-hf
2. 齿轮、轴零件图各一张 g#I`P&
3. 设计说明书一份 q`e0%^U
$xu2ZBK
六. 设计进度 : /5+p>Ep}
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 t#(NfzN
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 2"6L\8hd2
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 @fd<
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 Z!v,;MW
(
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*"^X)Y{c+l
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3U6QYD55]]
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11PL1zzH
JQ+Mg&&Q
传动方案的拟定及说明 G]B0LUT6c
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 r'i99~
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 I gJu/{:y^
s.z)l$
%jAc8~vW?
电动机的选择 _kD5pC =
1.电动机类型和结构的选择 Gb^63.}
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。 dOD(<
AG >D,6Y
2.电动机容量的选择 ~vF*&^4Vh
1) 工作机所需功率Pw H;=yR]E
Pw=3.4kW hTBJ\1
-
2) 电动机的输出功率 ;8H&FsR
Pd=Pw/η u/tJ])~@
η= =0.904 RrLiH>
Pd=3.76kW aMqt2{f+
9No6\{[M
3.电动机转速的选择 c:${qY:!
nd=(i1’•i2’…in’)nw W@}@5,}f>
初选为同步转速为1000r/min的电动机 QmBHD;Gf
&Hw:65O
4.电动机型号的确定 eGMw:H
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 0+0Y$;<
P#pb48^-
5]{rim
计算传动装置的运动和动力参数 &Zz&VwWR
传动装置的总传动比及其分配 o]0E
1.计算总传动比 <_/etw86Z
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: `y'%dY}$n
i=nm/nw _~Lu%
nw=38.4 ,$]m1|t@z
i=25.14 ;$eY#ypx
T#E{d
2.合理分配各级传动比 e,XT(KY
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 &'\-M6GW
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 K%9!1'
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 ?r;F'%N=
各轴转速、输入功率、输入转矩 %~eu&\os
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 (ht"wY#T<(
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 a[t"J*0
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 6@Q; LV+
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 Ps!
\k%FUl
传动比 1 1 5 5 1 j\#)'>"
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 319 4]
r0z8?
传动件设计计算 ]_ LAy
1. 选精度等级、材料及齿数 89[/UxM)
1) 材料及热处理; i?>>%juK
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。 BDN}`F[F
2) 精度等级选用7级精度; xqT} 9,
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; o<|u4r={s
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° "dG*HKrr
2.按齿面接触强度设计 M!G/5:VZ
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 nJH'^rO!C
按式(10—21)试算,即 __z/X"H
dt≥ i&HU7mP/
1) 确定公式内的各计算数值 o &b\bK%E
(1) 试选Kt=1.6 0>,i]
|Y
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 $y)tcVc
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 Jcvp<
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 ='#7yVVcs
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa fN`Prs A
(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; USE!
(7) 由式10-13计算应力循环次数 /0L]Pf;
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 ^(*eo e
N2=N1/5=6.64×107 ~LH).\V
m=`V
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 %*L8W*V
(9) 计算接触疲劳许用应力 Ornm3%p+e
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 SM}&
@cJ
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa kaZcYuT.9
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa @C'qbO{
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa 787i4h:71
9dg+@FS}=
2) 计算 f]+.
i-c=
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t UuJ gB)
d1t≥ ZB}zT9JaE
= =67.85 en MHKN g
?AQR\) P
(2) 计算圆周速度 ++kVq$9@y
v= = =0.68m/s \a:-xwUu<
uN&49o
(3) 计算齿宽b及模数mnt 7r3EMX\#Qm
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm P+p:Ed80
mnt= = =3.39 N[=R$1\Z
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm X)Rh&ui
b/h=67.85/7.63=8.89 cMUmJH
R*"zLJP
(4) 计算纵向重合度εβ E-rGOm" m
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 ?cr^.LV|h^
(5) 计算载荷系数K $+
\JT/eG9
已知载荷平稳,所以取KA=1 c}7Rt|`c
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, Nrp1`qY
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 ]gb?3a}A
由表10—13查得KFβ=1.36 B?XqH_=0L
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 -1F+,+m
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 j&?@:Zg v
w##$SaTI
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 ~<_PjV
d1= = mm=73.6mm |A
u+^#:;
6$+F5T
(7) 计算模数mn !uHVg(}
mn = mm=3.74 K30{Fcb< h
3.按齿根弯曲强度设计 {Pi]i?
由式(10—17) ADZU?7)
mn≥ nrZZk QNI
1) 确定计算参数 Y&b JKX
(1) 计算载荷系数 gM#]o QOGE
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 !vSj1w
SnW>`
(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 #F >R5 D
I_h&35^t
(3) 计算当量齿数 :'gX//b):
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 ~LN
{5zg
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 uHO>FM,
(4) 查取齿型系数 8DJoQl9
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 &Sp2['a!
(5) 查取应力校正系数 jUX0sRDk
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 7pz #%Hf
m:{IVvN_
[,ns/*f3R
(6) 计算[σF] $>PV6
σF1=500Mpa 1A\N$9Dls
σF2=380MPa fnO>v/&B
KFN1=0.95 |`6*~ciUV
KFN2=0.98 Ut^ {4_EC
[σF1]=339.29Mpa 9rhl2E
[σF2]=266MPa KdtQJ:_`k
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 -]~vEfq+T
= =0.0126 D~JrO]mi
= =0.01468 m&8'O\$
大齿轮的数值大。 EJ`"npU
/aD3E"Op
2) 设计计算 PPSSar
mn≥ =2.4 C.;H?So(
mn=2.5 P>i[X0UnL
q'[q]
4.几何尺寸计算 4XXuj
1) 计算中心距 %Y// }
z1 =32.9,取z1=33 nhP ua&
z2=165 N1i%b,:3
a =255.07mm EG[Rda
a圆整后取255mm IX)\z
KI{B<S3*Z
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 $4a;R I
β=arcos =13 55’50” u'+;/8
$UGX vCR
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径
h"DxgG
d1 =85.00mm yJAz#~PO/
d2 =425mm z8\z`#g!
jou741
4) 计算齿轮宽度 v46 5Z
b=φdd1 HTU?hbG(
b=85mm 7[?{wbq
B1=90mm,B2=85mm E1-BB
WvJidz?5
5) 结构设计 P4S]bPIp
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 zBTyRL
l
Y<0R5rO
轴的设计计算 >")<pUQ
拟定输入轴齿轮为右旋 iy\ 6e k1
II轴: K/Qo~
1.初步确定轴的最小直径 n6]8W^g
d≥ = =34.2mm (Ld,<!eN0
2.求作用在齿轮上的受力 TcM;6h`
Ft1= =899N p`-Oz]
Fr1=Ft =337N Z0I>PBL@l
Fa1=Fttanβ=223N; R+y 9JE
Ft2=4494N cg]>*lH
Fr2=1685N sw^4h`^'
Fa2=1115N C=>IJ'G
)eaEc9o>
3.轴的结构设计 51&K
1) 拟定轴上零件的装配方案 14
Toi
>q7/zl
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 qzt.k^'-^
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 84eqT[I'
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 \x9.[?;=e
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 M4`.[P4
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 +<1MY'>y
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 1ms(03dp
z[~ph/^
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 |)}&:xA%
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 %!r@l7<
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。
vle`#c.
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 |s$w
i>7l
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 rCp'O\@S
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 cA8A^Iv:0
6. VI-VIII长度为44mm。 0c6Ea>S[
yT<