目 录 mA(kq
q%3VcR$J
设计任务书……………………………………………………1 b<u\THy#
传动方案的拟定及说明………………………………………4 gfL :SP8
电动机的选择…………………………………………………4 k\OZ'dS
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 j7P49{
传动件的设计计算……………………………………………5 uX7L1~s-
轴的设计计算…………………………………………………8 <-`bWz=+
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 a
,mgM&yD
键联接的选择及校核计算……………………………………16 ~?/7:S
连轴器的选择…………………………………………………16 7F"ljkN1S
减速器附件的选择……………………………………………17 ().C
润滑与密封……………………………………………………18 Ab$E@H#
设计小结………………………………………………………18 c&D+=
参考资料目录…………………………………………………18 0}i
9`p
QytO0K5
机械设计课程设计任务书 / 4Q=%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 1]}\h]*
一. 总体布置简图
|gk*{3~y
Q
8]X
:V9Q<B^
]@U?hD
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 S]H[&o1o
xM_#FxJb
二. 工作情况: 2^XmtT
载荷平稳、单向旋转 L4iWR/&
ckX8eg!f
三. 原始数据 $
DN.
鼓轮的扭矩T(N•m):850 cC8$ oCR?
鼓轮的直径D(mm):350 oCo~,~kTR
运输带速度V(m/s):0.7 0hS&4nW
带速允许偏差(%):5 m0G"Aj
使用年限(年):5 IQBL;=.J.
工作制度(班/日):2 LsR<r1KDJ
v8-szW).
四. 设计内容 m]DP{-s4
1. 电动机的选择与运动参数计算; uz8eS'8
2. 斜齿轮传动设计计算 t_/qd9Jv
3. 轴的设计 S%RxYJ(
4. 滚动轴承的选择 +9HU&gQ3
5. 键和连轴器的选择与校核; L'y0$
6. 装配图、零件图的绘制 c:${qY:!
7. 设计计算说明书的编写 W@}@5,}f>
QmBHD;Gf
五. 设计任务 &Hw:65O
1. 减速器总装配图一张 eGMw:H
2. 齿轮、轴零件图各一张 0+0Y$;<
3. 设计说明书一份 P#pb48^-
5]{rim
六. 设计进度 &Zz&VwWR
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 o]0E
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 7:~3B-Tb
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 `y'%dY}$n
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 _~Lu%
,$]m1|t@z
;$eY#ypx
T#E{d
e,XT(KY
&'\-M6GW
K%9!1'
?r;F'%N=
传动方案的拟定及说明 %~eu&\os
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 (ht"wY#T<(
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 a[t"J*0
6@Q; LV+
Ps!
\k%FUl
电动机的选择 j\#)'>"
1.电动机类型和结构的选择 qPu?rU{2
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 .9DhD=8aIO
CS%ut-K<5M
2.电动机容量的选择 j+.E#:tu"
1) 工作机所需功率Pw d3oRan}z
Pw=3.4kW xfUV'=~(
2) 电动机的输出功率 25G~rklk
Pd=Pw/η N#J8 4i;ry
η= =0.904 *`s*l+0b
Pd=3.76kW :CM2kh"Iu
Z'AjeZyyE
3.电动机转速的选择 m%U=:u7#M
nd=(i1’•i2’…in’)nw `34+~;;Jh
初选为同步转速为1000r/min的电动机 UXa%$gwFw
i[/1AI
4.电动机型号的确定 n~,6!S
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。 y] Q/(O
B
\V;{:
be6`Sv"H
计算传动装置的运动和动力参数 b#(QZ
传动装置的总传动比及其分配 /0L]Pf;
1.计算总传动比 _Wp,
z`
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: #,jm3Mqj
i=nm/nw L#V e[
nw=38.4 \KEmfCx'n
i=25.14 q:_-#u
*E@as
2.合理分配各级传动比 j"0TAYmXwu
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 &S^a_L:
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 X?8bb! g%Q
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 ZU:c[`
各轴转速、输入功率、输入转矩 q|.0Ja
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 q!d7Ms{q
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 rp-.\Hl/a
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 wh]v{Fi'
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 <t *3w
传动比 1 1 5 5 1 ]{-ib:f~
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 T.!.3B$@]
c*8k _o,
传动件设计计算 )q7!CG'oY
1. 选精度等级、材料及齿数 %F*h}i
1) 材料及热处理; B3u:D"t
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 'kCr1t
2) 精度等级选用7级精度; &53LJlL
Co
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; V=GP_^F
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° Yu9(qRK
2.按齿面接触强度设计 b<g9L4s
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 _t7aOH
按式(10—21)试算,即 %Y].i/".;P
dt≥ :as2fO$?
1) 确定公式内的各计算数值 v~O2y>8Z
(1) 试选Kt=1.6 \T!tUd
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 Cp-p7g0wlg
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 kEdAt5/U{
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 9H%L;C5<
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa H+5N+AKb@
(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; k8sjW!2
(7) 由式10-13计算应力循环次数 NSh~O!pX
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 "qY_O/Eg]]
N2=N1/5=6.64×107 5
.bU2C
Gy[m4n~Z5
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 w#$Q?u ,G
(9) 计算接触疲劳许用应力 [M.!7+$o
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 "Kn%|\YL@4
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa 9r,7>#IF
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa 9&KiG* .
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa z!\)sL/"
GA)t!Xg^
2) 计算 7gbu7"Qc
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t 8<g9 ~L
d1t≥ a^GJR]]
{
= =67.85 pj'[
H
}W* q
(2) 计算圆周速度 ^&8xfI6?
v= = =0.68m/s QK/~lN
h-:te9p6>4
(3) 计算齿宽b及模数mnt w>gB&59r
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm h.h\)>DM@
mnt= = =3.39 Zut"P3d=J
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm |"EQyV
b/h=67.85/7.63=8.89 >*goDtTjp
QPpC_pZh
(4) 计算纵向重合度εβ S_56!
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 L(qQ,1VY
(5) 计算载荷系数K 5XA{<)$
已知载荷平稳,所以取KA=1 zH+a*R
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, r(cd?sL96R
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 b$1W>
由表10—13查得KFβ=1.36 rXu^]CK
*G
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 qUtlh,4)
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 p{4nWeH?B
$4&e{fLt|v
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 \B~}s }
d1= = mm=73.6mm 0T7""^'&
7gcJ.,Z.
(7) 计算模数mn r5g:#mF"
mn = mm=3.74 z#elwL6
3.按齿根弯曲强度设计 g
O ;oM?|
由式(10—17) j]'7"b5
mn≥ :NPnwX8w
1) 确定计算参数 hUGP3ExC*
(1) 计算载荷系数 $UGX vCR
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96
h"DxgG
FpM0 %
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 y d4\%%]
s xp>9&
(3) 计算当量齿数 \bPSy0
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 pw5uH
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 3c.,T
(4) 查取齿型系数 \_J;i[
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 y)e8pPDG
(5) 查取应力校正系数 TmIw?#q^
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 ^6(Nu|6\@
of k@.TmO
&;]KntxB
(6) 计算[σF] NhYce>
σF1=500Mpa .~t.B!rVSB
σF2=380MPa U sS"WflB
KFN1=0.95 %RS8zN
KFN2=0.98 a08`h.dyN
[σF1]=339.29Mpa qmx4hs8sh
[σF2]=266MPa FH}2wO~ _
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 hFp\,QSx
= =0.0126 7dbGUbT
= =0.01468 !m<v@SmL\
大齿轮的数值大。 JcDcYB
K{WLo5HP
2) 设计计算 ,`O.0e4pn
mn≥ =2.4 :7[20n}w
mn=2.5 2jiH&'@
Hlj_oDL
4.几何尺寸计算 .Do(iYO.L
1) 计算中心距 +XP9=U*g
z1 =32.9,取z1=33 Mo~zq.
z2=165 Qt`;+N(
a =255.07mm Ods/1 KW
a圆整后取255mm qRnD{g|{1
Q^k\q
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 -.=:@H}r
β=arcos =13 55’50” ?6T\uzL +%
/_l$h_{DH
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 L.tW]43K
d1 =85.00mm &;wNJ)Uc
d2 =425mm C_ 4(-OWq
]w;!x7bU(
4) 计算齿轮宽度 P ")1_!
b=φdd1 +l) [A{
b=85mm "vL,c]D
B1=90mm,B2=85mm _(%;O:i
yJn<S@)VT:
5) 结构设计 ^ 9`O
^
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。 wXKg^%t\
:'0.
轴的设计计算 x@*!MC#
拟定输入轴齿轮为右旋 zz_(*0,Qcr
II轴: DO{Lj#@
1.初步确定轴的最小直径 O=;}VZ<9
d≥ = =34.2mm ;5PBZ<w
2.求作用在齿轮上的受力 RR9G$}WS(
Ft1= =899N nc/F@HCB
Fr1=Ft =337N I92orr1
Fa1=Fttanβ=223N; KqhE=2,
Ft2=4494N sRKoM
Fr2=1685N dp DPSI
Fa2=1115N W|-<ekH_u
cfhiZ~."T
3.轴的结构设计 &\>. j|
1) 拟定轴上零件的装配方案 Pof]9qE-y
*1c1XN<7
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 3K{G =WE$
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 G A+#'R
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 Yx"un4
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 w6&p4Jw/H?
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 k!)Pl,nJ
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 %s*F~E
(F=q/lK$
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1}ER+;If
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 q:ah%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。 mGP&NOR0^y
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 =s/UF _JN
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 :&`,T.N.vK
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 EaN1xb(DYa
6. VI-VIII长度为44mm。 y1Op Z
Bm4fdf#A]
$*q^7ME
9gQ
]!Oq
4. 求轴上的载荷 _Y _v&
66 207.5 63.5 hA:RVeS{
ly( LMr
Zt/4|&w
4D=^24f`0
WlW7b.2.
,
G9{:
C7Ny-rj}IA
R?5v//[
1WUlBr/k
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21g&
dh K<5E
/5N`Euw
s~>0<3{5
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\#7@"~<
G3${\'<
KvY1bMU!
Fr1=1418.5N }UX0 eI4
Fr2=603.5N /vNHb_-
查得轴承30307的Y值为1.6 8Os: SC@Q
Fd1=443N Gy6PS{yY6t
Fd2=189N t
.-%@,s
因为两个齿轮旋向都是左旋。 ,-`A6ehg
故:Fa1=638N fjh,e
Fa2=189N 2F#DJN#
;i-<dAV8B
5.精确校核轴的疲劳强度 Gc,6;!+(
1) 判断危险截面 A Qm!7,
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 'Rq2x-72}
N}CeQ'l[R
2) 截面IV右侧的 $A^OP{
i{biQ|,.sL
截面上的转切应力为 @&9 ,0x
F2!]T =
由于轴选用40cr,调质处理,所以 s`I]>e
, , 。 |m F=X*
([2]P355表15-1) 6H^=\
a) 综合系数的计算 K+3+?oYKH
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , Uu0
([2]P38附表3-2经直线插入) Rj!9pwvT
轴的材料敏感系数为 , , Lq]t6o]
([2]P37附图3-1) )R6-]TkA_
故有效应力集中系数为 =-E%vnU
71G\b|5
w=kW~gg
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , t~M0_TnXlP
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) o]TKL'gW
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , .f-s+J&ED
([2]P40附图3-4) Nin7AOO
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 P2g}G4qf
@_H
L{q%h
k]=lo'bF4
b) 碳钢系数的确定
&Y jUoe
碳钢的特性系数取为 , ]PQ6 em
c) 安全系数的计算 d8J(~$tXQN
轴的疲劳安全系数为 g_;4@jwTP"
X86r`}
{xRO.699
y`a]##1j$M
故轴的选用安全。 *?YMoN
D_M73s!U
I轴:
*]*0uo
1.作用在齿轮上的力 Xq%ijo
FH1=FH2=337/2=168.5 pM}n)Q!{3"
Fv1=Fv2=889/2=444.5 ,m[#<}xXA
JQDS3v=1$
2.初步确定轴的最小直径 `M!'PMX
ypWhH
qnJs,"sn
3.轴的结构设计 M.``o1b
1) 确定轴上零件的装配方案 Q(jIqY1Hf
1s-=zs
46D_K
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 @umn[J#*
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。 WZN0`Od
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。 < Y)A ez
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。 e4<St`K
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。 .o)
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。 uJU;C.LX
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 Le2rc*T
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 FJ2~SKWT
2) 各段长度的确定 Zp+orc7
各段长度的确定从左到右分述如下: {w mP
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。 Y2W{?<99
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 VJS1{n=;k
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。 IgEVz^W?h
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。 (l}nwyh5
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。 (p(-E
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm Lklb
R=
.U bY
O'S9y
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 c/}-pZn<
W=62748N.mm rw%OA4>
T=39400N.mm $k^&
X
`
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 ^&\<[\
LfMN 'Cb
8gW$\
III轴 Sr+ &
1.作用在齿轮上的力 s]Z++Lh<{
FH1=FH2=4494/2=2247N VLC=>w\,
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N q3ebps9^
l} W">
yQ0
2.初步确定轴的最小直径 E&0]s
@+hO,WXN
K_-S`-eH
3.轴的结构设计 ~Gh9m]b
1) 轴上零件的装配方案 /;WFRp.
,"Nb;Yhg
Kza5_7p`L
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 <*z9:jzQ
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII RY]jY | E
直径 60 70 75 87 79 70 `gdk,L]
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 3^]Kd
*R8P brN
oiItQ4{<
t8uaNvUM}e
y-_IMu.J`
5.求轴上的载荷 ; g\rY
Mm=316767N.mm %Vhj<gN
T=925200N.mm @gi / 1 cq
6. 弯扭校合 &X)^G#
&Y-jK <
}*VRj;ff
/\m>PcPa
BrsBB"<o,
滚动轴承的选择及计算 41c4Xj?'
I轴: "cGjHy\j`
1.求两轴承受到的径向载荷 a.up&g_$
5、 轴承30206的校核 .x_F4 #Ka
1) 径向力 .F@ 2C
d[sY]_ dj
>+Y@rj2
2) 派生力 F+9(*|x%
, jR"ACup(
3) 轴向力 \1oN't.
由于 , /e7BW0$1
所以轴向力为 , @UW*o&pGqL
4) 当量载荷 (
c +M"s
由于 , , m5lTf
所以 , , , 。 5
&s<&h
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 FLQ>,=O
qTV.DCP
5) 轴承寿命的校核 )odz/\9n3c
R?8/qGSVqJ
K5 Z'kkOk
II轴: ZQ[ s/
6、 轴承30307的校核 J"Nn.iVq
1) 径向力 {$'oKJy*
.:iO$wjp5
#{zF~/Qq
2) 派生力 `}#n#C)
, VTn6@z_ x
3) 轴向力 Z+
)<FX
由于 , ]Mj N)%hT
所以轴向力为 , O[R
4) 当量载荷 Q;=3vUN
由于 , , 3 H`ES_JL
所以 , , , 。 OGPrjL+
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 9O-*iK
h`:B8+k
5) 轴承寿命的校核 ]
jycg@=B
{#&j