1、输入齿轮的各项参数:
UZFs]z!,k +UOVD:G 齿数:tooths;模数:mn;压力角:angle;螺旋角:helix;变位系数:xn;齿高变动系数:teeth_change_modulus;
4=^Ha%l k*2khh- 径向间隙系数:c_modulus;齿顶高系数:ha_modulus;齿宽:teeth_width;齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径:dse;
$s1/Rmw DFZ0~+rh 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区;
"@VYJ7.1 1O0)+9T82 3、插入基准曲线(草绘):
yy/'B:g ^zT=qBl FRONT平面作为草绘平面,绘制4个圆,圆的直径分别设定为:da, db, df, dse;完成后如下图:
7P2(q _oa*E2VN |PYyhY 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ go=xx.WJ 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
#w5%^HwO 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器
#'f5owk>, 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
;TDvk]: 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。
l%Ke>9C 3. 知条件:运输带卷筒转速 ,
X4\T=Q?uLx 减速箱输出轴功率 马力,
aUa+]H[ 二、 传动装置总体设计:
Qh8pOUD0l} 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。
T[e+iv<8j 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。
hFycSu 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下:
/YPG_,lRA k9H}nP$F 三、 选择电机
w#a`k9y 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7:
T; [T` -带传动效率:0.96
J3 oUtu -每对轴承传动效率:0.99
$; _{|{Yj -圆柱齿轮的传动效率:0.96
ZR=i*y -联轴器的传动效率:0.993
%}N01P|X> —卷筒的传动效率:0.96
a(fiW%eFb 说明:
dzbbFvG -电机至工作机之间的传动装置的总效率:
c^H#[<6p 7Cz=; b(U5n"cdA 2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4
XD6Kp[s 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是:
->{\7|^ yRQ1Szbjli 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000
^Ar1V!PFk 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下:
(aJ$1bT=T 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
nXy" r/min 额定转速
!W&|kvT^ r/min 重量 总传动比
/8:e|
] 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
e)-$#qW 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
<x<qO=lq 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
B/Q>i'e 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
8 *m,# 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下:
O:,Gmft+ t vW0 W 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
JY:Fu 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
".AW 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
rKOa9M 总传动比:
JB5%\ 分配传动比:取 则
)2d1@]6# 取 经计算
)9/iH( 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。
5xUZeLj 五 计算传动装置的运动和动力参数:
P^q!Pye 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
iV@\v0k ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。
75P!`9bE 1. 各轴转速:
uJ1oo| sn Pu!C,7vUQ K",Xe> 2各轴输入功率:
ESIeZhXVH })mD{c/ (yEU9R$I" $mq+/|bn 3各轴输入转矩:
O]="ggq& e&(Wn2)o $i3`cX)g h3\(660>$ n
sN n>{ 运动和动力参数结果如下表:
pK>/c>de 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
gm:Y@6W 输入 输出 输入 输出
#QOb[9(Tu( 电动机轴 3.67 36.5 960
h^WMv
*2 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
h6`VU`pPI 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
^{8CShUCv 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
#MMp0 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
:$X dR:f}} 六 设计V带和带轮:
RSM+si/ 1.设计V带
Y!(w. G ①确定V带型号
XTb.cqOC 查课本 表13-6得: 则
j\BtaC 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。
b9b`%9/L 查课本第206页表13-7取 。
Mac :E__G 为带传动的滑动率 。
"yU<X\ni ②验算带速: 带速在 范围内,合适。
>N~jlr | ③取V带基准长度 和中心距a:
5Tidb$L;Du 初步选取中心距a: ,取 。
}Vm'0 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。
m+pK,D~{" ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。
u!VrMH ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得:
.o<9[d" 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
n:<Xp[;R Dn>C
:YS` Q"LlBp>t|# EF=0.1
&MrG ,/ =1.37+0.1=1.38
gV5mERKs G"
(ck4 8-O:e !D
'A EF=0.08
oO;<$wx2t %~Ymb&ugg ypA 9WF -HFyNk]> 查课本第202页表13-2得 。
UG]5Dxk 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
z`dnS]q9 =0.95+0.009=0.959
[#:yOZt KWw?W1H FT gt$I D_w<igu!3 |Y+[_D} +sd':vE Pn}oSCo 则
dTU`@!f 取 根。
?/Aql_?3 ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力:
.MxMBrM 作用在轴上压力:
[s-!tE3- 。
. Eb=KG 七 齿轮的设计:
t |:XSJ9 1高速级大小齿轮的设计:
|'L$ogt6 ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
/cD]m ②查课本第166页表11-7得: 。
3-![%u 查课本第165页表11-4得: 。
_ [hVGCSB 故 。
uKT\\1Jrq 查课本第168页表11-10C图得: 。
H"V)dEm 故 。
BQ!_i*14+ ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得:
<$nMqUu0 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
pD6a+B\;k 则 取
<+`}:
A 实际传动比:
8U-<Q> 传动比误差: 。
?=Mg"QU 齿宽: 取
f[$Z<:D-ve 高速级大齿轮: 高速级小齿轮:
c/G^}d% ④验算轮齿弯曲强度:
myZ8LQ& 查课本第167页表11-9得:
I9cZZ`vs 按最小齿宽 计算:
X5P1wxk' 所以安全。
`?(9Bl ⑤齿轮的圆周速度:
[sG!|@r 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
~uO9>(?D 2低速级大小齿轮的设计:
(ZK(ODn)i ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。
f87lm*wZ 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
Z&y9m@ ②查课本第166页表11-7得: 。
\XG\ 查课本第165页表11-4得: 。
TUR2|J@n 故 。
[PU0!W; 查课本第168页表11-10C图得: 。
|w`Q$ c 故 。
M7AUY#) ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数
a#P{ [ 计算中心距: 由课本第165页式11-5得:
y/Q,[Uzk\ OQsF$%* 取 则 取
AkV8}>G?#A 计算传动比误差: 合适
KrD?Z2x 齿宽: 则取
4ko(bW#jL 低速级大齿轮:
9iOTT%pq 低速级小齿轮:
:]IYw!_-p ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得:
JVNp= ikK 按最小齿宽 计算:
>z69r0)> 安全。
G(7WUMjl ⑤齿轮的圆周速度:
GMoE,L 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
G9a6 $K)b 八 减速器机体结构尺寸如下:
}JBLzk5| 名称 符号 计算公式 结果
d}]jw4 箱座厚度
t>(}LV. | D,->k 10
=(>pv, 箱盖厚度
]kyGm2Ty9 2z027P-Q 9
p EbyQ[ 箱盖凸缘厚度
."JtR
6J%yo[A(w 12
'"Y(2grP 箱座凸缘厚度
si3@R?WR6* .uu[MzMIu 15
$2gZpO| 箱座底凸缘厚度
W%^;:YQ9i kG$U 25
A"~4|`W 地脚螺钉直径
G^/8lIj :B]yreg M24
K-drN)o 地脚螺钉数目
R3%&\<a)9 查手册 6
H)l7:a 轴承旁联结螺栓直径
;*XH[>I B1Cu?k);. M12
l^%W/b>?b 盖与座联结螺栓直径
E(G&mfhb =(0.5 0.6)
'Q F@@ 48 M10
H^C$2 f 轴承端盖螺钉直径
?_bzg' =(0.4 0.5)
/L? ia 80;^]l
H|*Ual 10
@fG'X
视孔盖螺钉直径
K/ 5U;oC =(0.3 0.4)
/32x|Ow# 1 8
%?z8*G]M 定位销直径
vX/("[ =(0.7 0.8)
1A.e cv' 8
xl4 A< , , 至外箱壁的距离
TQg~I/ 查手册表11—2 34
Y('?Z] 22
L:E?tR}H 18
|Y&&g=7 , 至凸缘边缘距离
.-HwT3 查手册表11—2 28
UCVdR<<Z 16
s'Wu \r' 外箱壁至轴承端面距离
%d"d<pvx = + +(5 10)
u</LgOP`- 50
_[t:Vme}v 大齿轮顶圆与内箱壁距离
M=Cl| >1.2
*'jI>^o 15
cHjnuL0fsy 齿轮端面与内箱壁距离
G=l-S\0@ >
pDV8B/{ 10
|g,99YIv> 箱盖,箱座肋厚
].r~?9'/ N(=Z4Nk5 9
hX9vtV5L 8.5
nBJ'ak 轴承端盖外径
0S71&I$u] +(5 5.5)
s2*~n_B 120(1轴)
GZWU=TC2{2 125(2轴)
Cu&y',ee~ 150(3轴)
urK~]68 轴承旁联结螺栓距离
mfCp@1;26 ^M6R l0 120(1轴)
fobnK~2 125(2轴)
e
.1!
K 150(3轴)
,,HoD~]rd 九 轴的设计:
-fCR^`UOS 1高速轴设计:
"cD MFu ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
&f($= 68 ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
+nU=)x?38 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
&Xh_`*]ox 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
bAS/cuZs L3=B+ +2=16+10+2=28。
&\$~ 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
Ev>P|kV&A 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴:
8$`$24Wx 查手册51页表4-1得:
n5>OZ3 E@ 得:e=5.9<6.25。
6%L#FSI 段装配轴承所以 L6= L3=28。
u%sfHGrH 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96
Ci(c`1av 作用在齿轮上的圆周力为:
IC6r? 径向力为
oF L7dL 作用在轴1带轮上的外力:
DA_}pS" 求垂直面的支反力:
34<k)0sO gJBw6'Z {L/hhKT 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:
e82xBLxR% Lq2ZgKd! jG["#5<? 求水平面的支承力:
R@~=z5X(Q 由 得
i+ICgMcd N
GUn$IPOM N
<%?!3 n* 求并绘制水平面弯矩图:
+;/ s0 {R8)DK
|'qvq/#^ 求F在支点产生的反力:
= P$Q;d .H
9r_ [P*zm 8b 求并绘制F力产生的弯矩图:
L(o#)I>j {H3B1*Dk J_ 7#UjGA, F在a处产生的弯矩:
]FEDAGu 7sq15oL 求合成弯矩图:
;a 6Z=LB 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
{uN-bl?o T~8kKw Y_nl9}&+C0 求危险截面当量弯矩:
BU.O[?@64 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
z1nKj\AM2 uj:1_&g 计算危险截面处轴的直径:
{Y|?~ha# 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则:
%>!W+rO, 0+T:};] 因为 ,所以该轴是安全的。
089v;
d 6 3轴承寿命校核:
UM2yv6:/ 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
~9Qd83`UH 按最不利考虑,则有:
.z[#j]k [ji')PCAi; 则 因此所该轴承符合要求。
08+\fT [ 4弯矩及轴的受力分析图如下:
GT,1t=|&V CsEU:v 5键的设计与校核:
c 5 `74g 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : ,
|3 mcL' 采用A型普通键:
t:"%d9]
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为:
35JVF*z 中间轴的设计:
dU-nE5 ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
RFPcH8-u7 ②根据课本第230页式14-2得:
n0Qp:_2z 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
p<+Y;,+ 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。
?[;>1+D 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。
7(d#zu6n 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。
5Od&-~O 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
YC(X=
D ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94
$[oRbH8g 作用在2、3齿轮上的圆周力:
\k{d'R#~( N
6O_l;A[=1 径向力:
s|I$c;> VTwQD"oB |
{Q}:_/q 求垂直面的支反力
qu&p)*M5 a7!{`fR5 a"l\_D'.K8 计算垂直弯矩:
>qBJK)LHOv Xl:.`{5L dQ_hlx!J 求水平面的支承力:
p3>Md?e !%[fi[p PS8^= 计算、绘制水平面弯矩图:
(3~^zwA 9h/Hy aN |{JI=$ 求合成弯矩图,按最不利情况考虑:
7'#_uAQR k136n#KN1 qeb} ~FL"o 求危险截面当量弯矩:
H%>^_:h 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
O`5h jq# X]o"4#CQIX yy+:x/(N[ 计算危险截面处轴的直径:
WrS>^\: n-n截面:
{$#88Qa\- m-m截面:
'j-U=2,n 由于 ,所以该轴是安全的。
4)8e0L*[B? 轴承寿命校核:
xz,o Mlw 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
vCXmu_S4^> WZTAXOw 1 e]D=2y 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。
"l hj1zZ ④弯矩及轴的受力分析图如下:
fjy7 gC2 ⑤键的设计与校核:
i[ >U#5 已知 参考教材表10-11,由于 所以取
b
0qA 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
RB6Q>3g L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
iXq*EZb"R 根据挤压强度条件,键的校核为:
OL%}C*Zq MiR$N 所以所选键为:
D)Ep!`Q
从动轴的设计:
mkhWbzD'S ⑴确定各轴段直径
W 1u!&:O ①计算最小轴段直径。
hC9EL=
A 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得:
CO9PQ`9+ 考虑到该轴段上开有键槽,因此取
R1/c@HQw? 查手册9页表1-16圆整成标准值,取
/]U;7) ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。
IRueq @4 ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
7XLqP ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取
gVe]?Jva` ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
!
,{zDMA ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。
J_fs}Y1q\ ⑦设计轴环 及宽度b
(z8;J>7 使齿轮轴向定位,故取 取
JU.!< ,
; O(M l }z ⑵确定各轴段长度。
uE<8L(*B 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
|>[qC O #C~ </R% 因为 ,所以
Pouo# 5 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
9X,iQ 1uppE| 其它各轴段长度由结构决定。
`6lOq H (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116
;^u,[d 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
/.=aA~| 作用在齿轮上的圆周力:
![nL/ k14<E/ 径向力:
.6LRg 5gII|8>rQ 求垂直面的支反力:
"}#%h&, }+bo?~2E& Jm#p!G+ 计算垂直弯矩:
Sc#3<nVg TOF V`7q;3 .m
r>7+&s*yk 求水平面的支承力。
%l14K_ *^Ges;5$" /-i m
g^^ 计算、绘制水平面弯矩图。
9#m3<oSJ 8|<</v8i w-2#CX8jY 求F在支点产生的反力
ExSM=
)Tp"l"(G 2~l7WW+lx, 求F力产生的弯矩图。
[z ]P5 DB65vM MG~Z)+g=y F在a处产生的弯矩:
(_8.gS[
5S2 j5M00 求合成弯矩图。
p5tb=Zg_ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
JqZt1um iETUBZ 求危险截面当量弯矩。
a/J Mg 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
4}k@p>5v' ZSW@,Ti 计算危险截面处轴的直径。
pgiZA?r*< 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则:
:Yn.Wv- Q{?\qCrrYl 考虑到键槽的影响,取
n|6G\99l+M 因为 ,所以该轴是安全的。
Bpm COA (5).轴承寿命校核。
2G$px 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
{?Y\T 按最不利考虑,则有:
3)ox8,{%} 则 ,
t-o,iaPG3 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
h@\-]zN{ (6)弯矩及轴的受力分析图如下:
[Z"Z5e` (7)键的设计与校核:
-j]c(Q MA] 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
YY :{/0? 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
`4snTM!v& 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
7M7Lj0Y)L 因为L6=122初选键长为100,校核
pe0ax-Zv 所以所选键为: .
D_0sXIbg 十 高速轴大齿轮的设计
yo->mD 因 采用腹板式结构
R]e&JoY 代号 结构尺寸和计算公式 结果
egSs=\ 轮毂处直径
R!QR@*N G+Z ,ic 72
.?5
~zK 轮毂轴向长度
J$42*S Y
[?|yQ x 84
r7g@(K 倒角尺寸
:wXiz`VH !j`<iPI7B 1
#n{4f1TZ 齿根圆处的厚度
>
^zNKgSQ fdX|t"oz 10
0m]QQGvJ{ 腹板最大直径
t0e5L{ QJ dm[cl~[
Q 321.25
2ua!<^, 板孔直径
<mlN\BcX; {6 h 1
62.5
=v?P7;T 腹板厚度
h)ZqZ'k$ M1Ff ,]w 25.2
{*F
=&D 电动机带轮的设计
k(^TXUK\o mj e9i 代号 结构尺寸和计算公式 结果
_b&26!gl *cCx]C.~ 手册157页 38mm
%q3`k#?< _q#pEv <!FcQVH+L 68.4mm
(wq8[1Wzup ;lb Qt{){uE 取60mm
YR0AI l:L ^*`#+*C Z81;Y=( 81mm
RHn3\N 3{|~'5* y[85eM 74.7mm
XZ]ji9' BRM `/s n@ba>m4{ 10mm
"*D9.LyM 9%|skTgIqH hvO$ f.i 15mm
48^C+#Jbc 5o 5DG aWJ
BYw6{L 5mm
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QX 十一.联轴器的选择:
cL*oO@I&_ 计算联轴器所需的转矩: 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
4hxP`!< 十二润滑方式的确定:
)'f=!'X 因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于 ,所以采用脂润滑,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度。
hx&fV#m 十三.其他有关数据见装