目 录 2p8}6y:}7
-n`2>L1
设计任务书……………………………………………………1 "AHuq%j
传动方案的拟定及说明………………………………………4 S)G*+)
电动机的选择…………………………………………………4 +&8'@v$
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 7N[Cs$_]
传动件的设计计算……………………………………………5
@d6N[?3;
轴的设计计算…………………………………………………8 ;F\sMf{
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 K{]\}7+
键联接的选择及校核计算……………………………………16 !9. `zW"40
连轴器的选择…………………………………………………16 [35>T3Ku
减速器附件的选择……………………………………………17 >Ms_bfSK
润滑与密封……………………………………………………18 A>QAR)YP
设计小结………………………………………………………18 ny[\yj4F
参考资料目录…………………………………………………18 D 13bQ&\B-
-owap-Va
机械设计课程设计任务书 dZ'H'm;,!
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 }n$I #G}\/
一. 总体布置简图 MnD^jcx
s,;L6nX"
t{Gc,S!]5
3"iJ/Hc}9
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 d/xGo[?$
Gque@u
二. 工作情况: DO9_o9'
载荷平稳、单向旋转 h&:6S
Cc!LJ
三. 原始数据 5Z(#)sa0Og
鼓轮的扭矩T(N•m):850 AWz|HF#-
鼓轮的直径D(mm):350 ,ko0XQBl
运输带速度V(m/s):0.7 )dZ1$MC[
带速允许偏差(%):5 }} wZ
使用年限(年):5 $o>6Io|D
工作制度(班/日):2 u1_NC;
]5j1p6;(`
四. 设计内容 ^F`\B'8MF
1. 电动机的选择与运动参数计算; tY6QhhuS:
2. 斜齿轮传动设计计算 :,Ad1(
3. 轴的设计 -{s9PZ3~_
4. 滚动轴承的选择 ^<QF*!
5. 键和连轴器的选择与校核; .V?>Jhok
6. 装配图、零件图的绘制 %n:ymc
$}
7. 设计计算说明书的编写 uE:`Fo=y
yc3i> w`
五. 设计任务 UWg+7RL
1. 减速器总装配图一张 ({kOgOeC
2. 齿轮、轴零件图各一张 )SsO,E+t=U
3. 设计说明书一份 u^]Z{K_B
p)w{}@%r
六. 设计进度 T96M=?wh!
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 _"'0^F$I
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 >J_%'%%f
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 BF+i82$zo
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 3IDX3cM9
iE=:}"pI"
Lt\=E8&rh
SH#!Y
sD,FJ:dy
+IPMI#n
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2RC@Fu~zaU
传动方案的拟定及说明 jv'q:uA ^
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。 `beU2N
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。 2kVQ#JyuRI
bd@1j`i
vN3uLz'<
电动机的选择 #JW~ &;
1.电动机类型和结构的选择 i $;y
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 P_Ni
5s)
|FH|l#bu>
2.电动机容量的选择 NncII5z
1) 工作机所需功率Pw o`}(1$a>
Pw=3.4kW `} :~,E
2) 电动机的输出功率 Tl`HFZQ1
Pd=Pw/η TOXZl3s5#
η= =0.904 Xhm)K3RA*T
Pd=3.76kW 4'BZ +A,p
n>i}O!agg
3.电动机转速的选择 njg\y
nd=(i1’•i2’…in’)nw 1QJB4|5R#
初选为同步转速为1000r/min的电动机 7bC)Co#:
Q 2nqA1sRk
4.电动机型号的确定 ;;lOu~-*$p
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 ;J&9l
>
RLr^6+v)U
l fJ
lXD
计算传动装置的运动和动力参数 ;iTZzmB
传动装置的总传动比及其分配 {;E]#=|
1.计算总传动比 `}|$eF&
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: LQ3J$N
i=nm/nw ;P!x/Ct
nw=38.4 wzz>N@|
i=25.14
D/]
4+'d">+|
2.合理分配各级传动比 w-?|6I}T
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 |]'0z0>
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 '
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 z`KP
}-
各轴转速、输入功率、输入转矩 A~%h*nZc%I
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 APM!xX=N
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 ]iE)8X
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 CwQRHi
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 c&;Xjy
传动比 1 1 5 5 1 ^b@&O-&s
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 ERZWK
;/=6~%
传动件设计计算 i*2l4
1. 选精度等级、材料及齿数 ]0@
06G(y
1) 材料及热处理; Bl!R
bh\
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 *J|]E(
2) 精度等级选用7级精度; %% A==_b
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; ZtH{2j0
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° Gn}^BJN
2.按齿面接触强度设计 6qH^&O][
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 odNHyJS0
按式(10—21)试算,即 I4\
c+f9
dt≥ Xw_6SR9C
1) 确定公式内的各计算数值 )h,-zAnZ
(1) 试选Kt=1.6 F
uJ=]T
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 unN=yeut
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 +#MQ8d
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 wS}Rl}#Oh?
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa 6
~d\+aV
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; Zq\Vq:MX
(7) 由式10-13计算应力循环次数 ]#t5e>o|
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 ST7Xgma-
N2=N1/5=6.64×107 I^itlQ
[y(AdZ0*
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 UVj1nom
(9) 计算接触疲劳许用应力 jO6yZt
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 ZKco
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa VH2/
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa f$p7L.d<
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa kRH;c,E@
FErKr)
2) 计算 ztHEXM.
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t >J>|+W
d1t≥ w;(B4^?
= =67.85 JTI 'W
'Bb@K[=s
(2) 计算圆周速度 pSh$#]mZ`
v= = =0.68m/s W9%B9~\G;+
9d1 Gu"
(3) 计算齿宽b及模数mnt o dTg.m
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm &j_:VP
mnt= = =3.39 |cd=7[B
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm /!HFi>
b/h=67.85/7.63=8.89 T^XU5qgN
kF o&!
(4) 计算纵向重合度εβ ? =a,
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 PP_fTacX
(5) 计算载荷系数K -|x YT+?%
已知载荷平稳,所以取KA=1 F\(7B#
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, KuohUH+
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 **L3T3$)
由表10—13查得KFβ=1.36 ?7CHHk
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 yNkE>
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 elzKtVw
Mh;rhQ
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 1?5UVv_F
d1= = mm=73.6mm `p{,C`g,R
$dgez#TPL
(7) 计算模数mn K`% I!Br
mn = mm=3.74 I7/X6^/}
3.按齿根弯曲强度设计 6K
6uB
~
由式(10—17) kx_PMpc
mn≥ {%Ujp9i
1) 确定计算参数 Q1(6U6L
(1) 计算载荷系数 %*`yd.L0W
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 GtNGrJU
Q($aN-
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 $bv l.c
y/}ENUGR
(3) 计算当量齿数 u{"@
4
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 #w:6<$
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 l5bd);Ltq
(4) 查取齿型系数 YMEI
J}
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 #m<<]L(o8W
(5) 查取应力校正系数 +HxL>\
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 ZFsJeF'"
"-;l{tL
%B{NH~
(6) 计算[σF] !NfN16
σF1=500Mpa Ap[}[:U
σF2=380MPa Jxy94y*
KFN1=0.95 )-4xI4
KFN2=0.98 A"8"e*
[σF1]=339.29Mpa OK"B`*
[σF2]=266MPa rJ UXA<:2
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 Q]]5\C.
= =0.0126 K@PQLL#yJp
= =0.01468 rtM!|apr
大齿轮的数值大。 d|8iD`sZz
/2\%X`]<
2) 设计计算 >IzUn: 0F
mn≥ =2.4 vHz]-Q-|9
mn=2.5 /kY|PY
}7H8Y}m
4.几何尺寸计算 #=hI}%n
1) 计算中心距
G$"$k=[
z1 =32.9,取z1=33 \%! ~pfM I
z2=165 g,
%xGQ4+
a =255.07mm VY9|8g/
a圆整后取255mm }`,}e 259
+s'qcC
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 tsA+B&R_]
β=arcos =13 55’50” 4mY(* 2:HC
-OS&(7
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 9(/ ;Wutj"
d1 =85.00mm 1E*No1
d2 =425mm a|x1aN0
:2KLziO2
4) 计算齿轮宽度 $`emP
Hel
b=φdd1 rK\)
b=85mm
Z E*m;
B1=90mm,B2=85mm 6DFF:wrm&
WD^!G;}
5) 结构设计 !)(c_ uz
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。 vNhi5EU
RG)!v6
轴的设计计算 -U?Udmov
拟定输入轴齿轮为右旋 9N [PZD
II轴: v){&g5djl
1.初步确定轴的最小直径 'xUyGj:
d≥ = =34.2mm V2I"m
2.求作用在齿轮上的受力 rR4_=S<Mi:
Ft1= =899N WUM&Lq
k"
Fr1=Ft =337N AAr[xoiYp
Fa1=Fttanβ=223N; DJ)z~W2I*
Ft2=4494N W(oJ{R&m{
Fr2=1685N R`wL%I!?f
Fa2=1115N VV*Z5U@b
K{}U[@_tS
3.轴的结构设计 ERO'{nT&
1) 拟定轴上零件的装配方案 L*Mt/
G $TLWfm
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 Vs-])Q?7J
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 }hralef #N
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 E*ug.nxy
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 iINd*eXb^
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 :@:i*2=
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 Zz<k^
,m-z D
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 :Rh?#yO5
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 F_9e ju^|
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。 Q2c|sK8
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 .a%D:4GYR
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 k !S0-/h
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 0UEEvD5
6. VI-VIII长度为44mm。 +rw?k/
S <C'#vj
.{` :
/STFXR1@.u
4. 求轴上的载荷 ZqhCGHy
66 207.5 63.5 U[EM<5@I
c/Fy1Lv\
@)A) cBv#
}Fd4;
]
y9cDPwi:b
!o+Y"* /
Bb5|+bP
b^wL{q
[Bn C_^[W
=IQ+9Fl2
poZ04Uxo>
Lo^0VD!O
B{UL(6\B
*=Ko"v
}
+FD"8 ^YC
5OUGln5
:+%"kgJNL
Fr1=1418.5N <j}n/G]
Fr2=603.5N S]E1+,-*
查得轴承30307的Y值为1.6 KMO(f!?
Fd1=443N 3*< O-Jr
Fd2=189N J*Dt\[X
因为两个齿轮旋向都是左旋。 D00I!D16
故:Fa1=638N RRW/.y
Fa2=189N ~=$0=)c
>WfkWUb
5.精确校核轴的疲劳强度 {MP8B'r-6
1) 判断危险截面 : +Na8\d
由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 L *a:j
xq`mo
2) 截面IV右侧的 T r|B:)X
]ow$VF{y
截面上的转切应力为 42* y27Dtm
BHoy:Tp
由于轴选用40cr,调质处理,所以 Gk<M@d^hQ
, , 。 :@BAiKa[wa
([2]P355表15-1) bXVH7F y
a) 综合系数的计算 =L,s6J8_'
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , >?-etl
([2]P38附表3-2经直线插入) !i>&z?
轴的材料敏感系数为 , , }I3 ZNd
([2]P37附图3-1) n}KF)W=
故有效应力集中系数为 6n[O8^
d']CBoK
!*[Fw1-J
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , }BTK+Tk8
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) O*;$))<wX
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , xF:}a:c@H
([2]P40附图3-4) e70#"~gt[
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 Mnj\t3:
6Z09)}tZb
!V<c:6"
b) 碳钢系数的确定 s|p,UK
碳钢的特性系数取为 , ~.FeLWP
c) 安全系数的计算 >XTDN
轴的疲劳安全系数为 ]H ze
Ue:LKK1Gsr
1!(Og~#(
@1+gY4g
故轴的选用安全。 mEL<d,XhI
1L~y!il
I轴: ~>&