目 录 /ooGyF
}yEV&&
@
设计任务书……………………………………………………1 %hsCB
.r>|
传动方案的拟定及说明………………………………………4 x 3=1/#9
电动机的选择…………………………………………………4 L'e^D|
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 #y83tNev
传动件的设计计算……………………………………………5 ^
~Eh+
轴的设计计算…………………………………………………8 e{5?+6KH
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 P9bM+@5e
键联接的选择及校核计算……………………………………16 y4Jc|)
连轴器的选择…………………………………………………16 :3n@].
减速器附件的选择……………………………………………17 v.Ba
润滑与密封……………………………………………………18 CaJ-oy8
设计小结………………………………………………………18 k{SGbC1=VK
参考资料目录…………………………………………………18 ma~#E$i&
X
."z+-eh
机械设计课程设计任务书 'w+]kt-
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 {h?pvH_>
一. 总体布置简图 XMuZ}u[U
t]LiFpy2IC
^HSxE
[CI&4) #
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 J:m/s9r
~?F,kmO}?
二. 工作情况: NUFz'MPv
载荷平稳、单向旋转 i)o;,~ee
!CGX \cvW
三. 原始数据 K3?5bT_{
鼓轮的扭矩T(N•m):850 VGV-t
鼓轮的直径D(mm):350 zeHF-_{
运输带速度V(m/s):0.7 !%G]~
带速允许偏差(%):5 r)iEtT!p*
使用年限(年):5 <k:I2LF_
工作制度(班/日):2 |h]V9=
d.wGO]"
四. 设计内容 *,\"}x*
1. 电动机的选择与运动参数计算; !g|O.mt
2. 斜齿轮传动设计计算 h<G4tjtk
3. 轴的设计 #d-({blo<
4. 滚动轴承的选择 y&NqVR=
5. 键和连轴器的选择与校核; 0^ODJ7
6. 装配图、零件图的绘制 Hf`i~6
7. 设计计算说明书的编写 -+*h'zZ[<w
Bu{Kjv
五. 设计任务 {@InOo!4w]
1. 减速器总装配图一张 ]@&X*~c^Z
2. 齿轮、轴零件图各一张 9F/I",EA
3. 设计说明书一份 "\b>JV5
%Rk|B`ST
六. 设计进度 lMFR_g?r
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 \;{ ]YX
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 #fuUAbU0X
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 3B1\-ry1M
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 G^c,i5}w
g&$=Y7G
8Qg10Yjy
L/8oqO|
op6]"ZV-C
5)#j }`6
cJ4My#w
-zg*p&F
传动方案的拟定及说明 aCG rS{
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。 B.8B1MFm
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。 b RR N
`OfhzOp
Q0xO;20
电动机的选择 7V"?o
1.电动机类型和结构的选择 b"I#\;Ym
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。 fs!dI
V[tebv!
2.电动机容量的选择 Tv ``\<
1) 工作机所需功率Pw %N8I'*u
Pw=3.4kW P#O"{+`
2) 电动机的输出功率 <o(;~
Pd=Pw/η 6FB0g8
η= =0.904 FZ-Wgh
0z
Pd=3.76kW qezWfR`
CD`a-]6qA
3.电动机转速的选择 xs"i_se
nd=(i1’•i2’…in’)nw t!?`2Z5
初选为同步转速为1000r/min的电动机 ^#_gk uyd!
2/?Zp=|j\
4.电动机型号的确定 ~fXNj-'RW
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。 !<w6j-S
,P~e)<.
Cd%5XD^
计算传动装置的运动和动力参数 @@Q4{o
传动装置的总传动比及其分配 AwJg/VBo)
1.计算总传动比 Jq_\r'YE
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: b^W&-Hh
i=nm/nw
4E''pW]8
nw=38.4 ZdW+=;/#
i=25.14 3qWrSziD
%xgP*%Sv2
2.合理分配各级传动比 qYoW8e
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 =D(a~8&,
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 v^C\
GDH
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 9wL2NC31Q
各轴转速、输入功率、输入转矩 zdP?HJ=F
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮
qCI&H7u@
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 RZz?_1'
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 !@z9n\Yj
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 01n!T2;yW}
传动比 1 1 5 5 1 !.R-|<2|6
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 / 4Q=%n
DwBe_h .
传动件设计计算 2-F7tcya|
1. 选精度等级、材料及齿数 `q}D#0
1) 材料及热处理; r9f- [wC
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。 TXB!Y!RG#
2) 精度等级选用7级精度; (Q{JI~P
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; HS=w9:,
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° /M5.Z~|/
2.按齿面接触强度设计 {V[xBL
<
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 7] y3<t
按式(10—21)试算,即 U#f*
dt≥ lg|6~=aQ
1) 确定公式内的各计算数值 i3 js'?7E
(1) 试选Kt=1.6 lr&2,p<
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 ei2?H;H;
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 jnV#Q
;
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 ca=MUm=B
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa Kj0)/Fjl+
(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=^^Mr"Z^
(7) 由式10-13计算应力循环次数 >D=X
Tgqqq
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 +9HU&gQ3
N2=N1/5=6.64×107 L'y0$
P.(UbF d'
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 za6 hyd^
(9) 计算接触疲劳许用应力 )F9IzR-&m
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 MKtI3vi?
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa 8z93ETv7`
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa 0+0Y$;<
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa $(&uaDYv
lR?1,yLp
2) 计算 @.e4~qz\
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t IiKU=^~w
d1t≥ 3@F U-k,i
= =67.85 GUQ3XF\
0Y`+L6&UX
(2) 计算圆周速度 2-S}#S}2C
v= = =0.68m/s ^3HSw ?a"
`@Z$+
(3) 计算齿宽b及模数mnt 1mV
'
~W
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm >u%Bn\G
mnt= = =3.39 K%9!1'
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm ?r;F'%N=
b/h=67.85/7.63=8.89 %~eu&\os
(ht"wY#T<(
(4) 计算纵向重合度εβ a[t"J*0
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 1sUgjyGQ
(5) 计算载荷系数K Ps!
\k%FUl
已知载荷平稳,所以取KA=1 j\#)'>"
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, 319 4]
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 r0z8?
由表10—13查得KFβ=1.36 ]_ LAy
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 89[/UxM)
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 H(
LK}[
_bh$
t
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 QKk7"2t|
d1= = mm=73.6mm o<|u4r={s
"dG*HKrr
(7) 计算模数mn 6hcs)X7m
mn = mm=3.74 w^~s4Q_>>
3.按齿根弯曲强度设计 m[ S1
由式(10—17) i&HU7mP/
mn≥ o &b\bK%E
1) 确定计算参数 0>,i]
|Y
(1) 计算载荷系数 $y)tcVc
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 SOD3MsAK
jxK
`ShW=
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 J^kSp
x}C$/ 7^
(3) 计算当量齿数 D<Z\6)|%I
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 Nj;(QhYZ
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 j1JdG<n
(4) 查取齿型系数 j%!xb><
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 7vqE@;:dt
(5) 查取应力校正系数 j97c@
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 9dg+@FS}=
GyE5jh2
~@^ pX*%i
(6) 计算[σF] *XXa9z
σF1=500Mpa Ob'[W;p)[w
σF2=380MPa ]:6IW:
KFN1=0.95 ipiS=
KFN2=0.98 gZ(\/m8Z
[σF1]=339.29Mpa u_=>r_J[b
[σF2]=266MPa \n0Gr\:
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 _hB7;N3
= =0.0126 }g.)%Bw!
= =0.01468 !;PKx]/&
大齿轮的数值大。 !O,`Z`T?
V=GP_^F
2) 设计计算 Yu9(qRK
mn≥ =2.4 b<g9L4s
mn=2.5 U,9=&"e b
ds+0y;vc
4.几何尺寸计算 :as2fO$?
1) 计算中心距 v~O2y>8Z
z1 =32.9,取z1=33 0Q/BTT%X
z2=165 p6{8t}
a =255.07mm 7baQ4QY?n
a圆整后取255mm grCz@i
d_Y7/_i
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 l;J B;0<s"
β=arcos =13 55’50” ma2-66M~j
^^*dHWHn<
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 C'z}jM`g
d1 =85.00mm alQ:'K
d2 =425mm PwxRu
vB/G#\Zqz
4) 计算齿轮宽度 >x1?t
b=φdd1 wtro'r3
b=85mm dBp)6ok#c
B1=90mm,B2=85mm _$qH\>se
mvW,nM1Y
5) 结构设计 2HREO@._)
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。 ytGcigw(P
AtlUxFX0S
轴的设计计算 bu r0?q
拟定输入轴齿轮为右旋 4}HY= 0Um
II轴: RS[QZOoW}
1.初步确定轴的最小直径 czp}-{4X
d≥ = =34.2mm sZPA(N?
2.求作用在齿轮上的受力 h-:te9p6>4
Ft1= =899N w>gB&59r
Fr1=Ft =337N h.h\)>DM@
Fa1=Fttanβ=223N; ER$qL"H
U
Ft2=4494N |"EQyV
Fr2=1685N >*goDtTjp
Fa2=1115N QPpC_pZh
;l=ZW
3.轴的结构设计 kEM|;&=_
1) 拟定轴上零件的装配方案 0)-yLfTn
zH+a*R
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 r(cd?sL96R
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 Bgj^n{9x
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 TW}nO|qw
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 S6Fn(%T+9
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 pbePxOG
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 x.~A vJ
hE>%LcP
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 \$[S=&E
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 -mK;f$X
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。 <C,lHt
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 0_faJjTbP;
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 =5m~rJ<{
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 avo[~ `.
6. VI-VIII长度为44mm。 RW04>oxVn
5WvtvSO
VsM~$
)
&;Jg2f%.
4. 求轴上的载荷 u
=%1%p,
66 207.5 63.5 "WE*ED
8C>\!lW"
iSg^np
\_J;i[
)4BLm
'6zD`Q
TY6Q;BTU
#?EmC]N7
&;]KntxB
SV0h'd(b
w5uOkz #
RO+N>Wkt
J}'a|a@bk
^TF71uo
/f0*NNSat-
I=G-(L/&
hYS}PE
Fr1=1418.5N )D"E]
Fr2=603.5N txp^3dZ`^
查得轴承30307的Y值为1.6 9#X"m,SB
Fd1=443N [uD G;We=
Fd2=189N :sL?jGk\
因为两个齿轮旋向都是左旋。 78fFAN`
故:Fa1=638N Q'qz(G0
Fa2=189N L6=`x a,
T>2_ r6;
5.精确校核轴的疲劳强度 LaCVI
1) 判断危险截面 K~ob]I<GiB
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 Qt`;+N(
Ods/1 KW
2) 截面IV右侧的 Yg kd 1uI.
>j$y@"+
截面上的转切应力为 -.=:@H}r
GLE/ 1
由于轴选用40cr,调质处理,所以 z+(V2?xcvt
, , 。 82*nC!P3E
([2]P355表15-1) }a?( }{z-
a) 综合系数的计算 +9!=pRq
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , j| Hyv{sM
([2]P38附表3-2经直线插入) Yfd0Np~
轴的材料敏感系数为 , , J':x]_;
([2]P37附图3-1) 6k-
故有效应力集中系数为 Q^!x8oUF
zD,K_HicI
{usv*Cm
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , QDdH5EfY
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) V|W[>/
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , DP5}q"l
([2]P40附图3-4) _ ,~D]JYE
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 dn}'B%
>#Ue`)d`aY
!}pvrBS
b) 碳钢系数的确定 .:/[%q{k
碳钢的特性系数取为 , [wv;CUmgc
c) 安全系数的计算 (29BS(|!
轴的疲劳安全系数为 i_<GSUTTr/
o<8SiVC2
3 =-XA2zJ
H05xt$J
故轴的选用安全。 VteMsL/H
~lH_d[
I轴: mP[Z lS~"
1.作用在齿轮上的力 GMW,+
FH1=FH2=337/2=168.5 # ;3v4P
Fv1=Fv2=889/2=444.5 *aaK_=w
;U<}2M!g
2.初步确定轴的最小直径 f)#rBAkt
~A$y-Dt'
m4~>n(
3.轴的结构设计 8ZL9>"%l
1) 确定轴上零件的装配方案 i!u:]14>
,LftQ1*;
6O\a\z
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 Of.%rpgy
d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。 (t_%8Eu
e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。 ={[9kR i
f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。 Q.i_?a
g) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。 *w5xC5*
h) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。 Gk-49|qIV
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 Z%$tV3a?
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 wzf%~ats
2) 各段长度的确定 .{,fb
各段长度的确定从左到右分述如下: ZWXA%u7V
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。 |!hN!j*)
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 /ht-]Js$G
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。 '1vm]+oM
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。 N.F//n
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。
4"~F
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm Gc*p%2c
Wi<g
%@'[g]hk
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 BRTCo,i
W=62748N.mm ul^VGW>i
T=39400N.mm Vqp3'=No
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 J-5E# v
k@}g?X`8
w{89@ XRC
III轴 kO/]mNLG
1.作用在齿轮上的力 hp3
<HUU
FH1=FH2=4494/2=2247N wn/Y5
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N &ieb6@RO`Q
R
q9(<'F
2.初步确定轴的最小直径 Ng|c13A=
J. $U_k
@XQItc<
3.轴的结构设计 mRT$@xa]J
1) 轴上零件的装配方案 X[J?
hQ\W~3S55
Ye]-RN/W
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ]US
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII ,t@B]ll
直径 60 70 75 87 79 70 s6(bTO.
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 A;Av0@w
)QAS 7w#k
LXS)(-&
R
"qt}4m
OJT%?P%@{
5.求轴上的载荷 S+7u,%n/
Mm=316767N.mm b*TQKYT
T=925200N.mm "'*Qq@!3?
6. 弯扭校合 s_
%LU:WC
sUz,F8G
Wa<SYJ
!EOYqD
w,1&s};g\
滚动轴承的选择及计算 v{;^>"5o
I轴: ~nRbb;M
1.求两轴承受到的径向载荷 S<81r2LT
5、 轴承30206的校核 Aa}Nr5{O|
1) 径向力 T;sF@?
G'{*guYU
)QW
p[bV
2) 派生力 CPci
'SO
, guk{3<d:Jy
3) 轴向力 !`0
El',gY
由于 , p-kug]qX
所以轴向力为 , Mz: "p.
4) 当量载荷 >~*}9y0$
由于 , , Kb~i9x&
所以 , , , 。 <2t%<<%
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 Ma^}7D
/
~n;U5hcB
5) 轴承寿命的校核 >l^[73,]L
\{.c0
?fX`z(Z
II轴: `%_(_%K
6、 轴承30307的校核 _18Aek
1) 径向力 [sZ,nB/
8+Abw)]s
l,ic-Y1
2) 派生力 L0>7v
, yX%NFXD
3) 轴向力 r<!/!}fE,
由于 , p%-;hL!
所以轴向力为 , sI`oz|$
4) 当量载荷 51 "v`O+
由于 , , ?0?+~0sI
所以 , , , 。 Zp+orc7
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 {w mP
Y2W{?<99
5) 轴承寿命的校核 #{5h6IC
IgEVz^W?h
(l}nwyh5
III轴: (p(-E
7、 轴承32214的校核 Lklb
1) 径向力 R=
.U bY
glZjo
^%NjdZu DO
2) 派生力 ZM_-g4[H
, ;R7+6
3) 轴向力 grE'ySX0
由于 , 7~H"m/;U&
所以轴向力为 , / !aVv
4) 当量载荷 zO((FQ
由于 , , zcOG[-
所以 , , , 。 &W%fsy<
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 &IP`j~b
#YK=e&da
5) 轴承寿命的校核 h3V;
J
I@ D<rjR
]u47]L#
键连接的选择及校核计算 e#^vA$d
;-VXp80J
代号 直径 o"g<Vz
(mm) 工作长度 OySn[4`(i
(mm) 工作高度 RY]jY | E
(mm) 转矩 ?3do-tTp
(N•m) 极限应力 smPZ%P}P+c
(MPa) NW~`oc)NS
高速轴 8×7×60(单头) 25 35 3.5 39.8 26.0 1 }_"2
12×8×80(单头) 40 68 4 39.8 7.32 8xx2+
中间轴 12×8×70(单头) 40 58 4 191 41.2 F@1Eg
低速轴 20×12×80(单头) 75 60 6 925.2 68.5 !-tVt
D
18×11×110(单头) 60 107 5.5 925.2 52.4 LT:8/&\
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。 9j<