1、输入齿轮的各项参数:
`eIenA jF=gr$ 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;
j}~86JO+Cw {
T-'t/0e( 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;
)0Me?BRp <-,gAk)u 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区;
7tcPwCc{ 3WUTI( 3、插入基准曲线(草绘):
uoXAQ6k !!`!|w 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:
U` Wauv&
^V#@QPK9 /4vG3 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 *g[^.Sg 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
+eX@U;J,g 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器
op6CA "w 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。
8AnP7}n;?' 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%。
~fT_8z 3. 知条件:运输带卷筒转速 ,
Zxbo^W[[ 减速箱输出轴功率 马力,
R
+WP0&d' 二、 传动装置总体设计:
wyQzM6:,yX 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。
gMaN)ESqd4 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。
p\JfFfC 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:
T)Y=zIQ1]7 2EfF=Fm> 三、 选择电机
!kE-_dY6) 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7:
/yZQ\ {= -带传动效率:0.96
-mRA# -每对轴承传动效率:0.99
h3Q21D'f -圆柱齿轮的传动效率:0.96
&9"-`-[e: -联轴器的传动效率:0.993
tPGJ<30 —卷筒的传动效率:0.96
l"2OP6d 说明:
#:^YI
c -电机至工作机之间的传动装置的总效率:
=Q[b'*o7 UGuxV+Nwf &d5ia+# 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
ngat0'oa 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:
])Qs {hs~s QNxl/y\l0 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000
Xa[?^P 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:
XLH+C ]pfr 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
H)>;/#!r- r/min 额定转速
yZ7,QsEsN r/min 重量 总传动比
YJl("MZ 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
V`7FKL@" 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
WN_pd%m 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
q7-L53.x 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
EoxQ
*/ 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:
M>>qn_yq4 H03jDM8Q 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
cPU/tkc 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
vMs$ceq 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
i7utKj*57 总传动比:
NbGV1q'] 分配传动比:取 则
3Bx:Ntx< 取 经计算
<1.A=_
M 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。
6^c>,.R 五 计算传动装置的运动和动力参数:
}GZ}Q5 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
*r$+&8V\n ——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。
}LijnHH. 1. 各轴转速:
~DsECnD Kbb78S30 S.d^T]( 2各轴输入功率:
yT#{UA^ v!FMs< W!"}E%zx `/MvQ/ 3各轴输入转矩:
wu4NLgkE m~D&gGFt 3t0[^cY8=z XxaGp95so _"#!e{N| 运动和动力参数结果如下表:
"/nNM{^ 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
fuB)qt!E 输入 输出 输入 输出
Q26qNn
bK 电动机轴 3.67 36.5 960
&%_& 8DkG 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
M!tXN&V] 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
Qo1eXMW 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
f7 'q- 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
bQZ*r{g 六 设计V带和带轮:
bC3 F 1.设计V带
5 XA=G ①确定V带型号
*k1<:
@%e 查课本 表13-6得: 则
s #S%#LM 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。
Y2[A2Uy$ef 查课本第206页表13-7取 。
\ AC|?/sH 为带传动的滑动率 。
!2|=PB' M ②验算带速: 带速在 范围内,合适。
C( id=F ③取V带基准长度 和中心距a:
nxJee=qH 初步选取中心距a: ,取 。
k,uK6$Z 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: 。
'vbc#_; ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。
v i)%$~ ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得:
@YH+cG| 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
ZJjTzEV%^B N|Sf=q?Ko 7lo|dg80 EF=0.1
wCHR7X0*b =1.37+0.1=1.38
_HA$
j2
/LM4-S 7HHysNB"w vw)7 !/# EF=0.08
:SsUdIX;P !8@*F uyF|O/FC "z*:'8;E 查课本第202页表13-2得 。
4W#E`9
6u 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
L}yyaM) =0.95+0.009=0.959
EOoZoVdzx jkF8\dR JNFIT;L +]@Az.E T'fcc6D5p bhs(Qzx k5&bq2)I 则
{gKN d*[* 取 根。
=9LC<2 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:
{@u<3 s 作用在轴上压力:
ZCg`z 。
Cj*-[EL< 七 齿轮的设计:
h)v^q: =' 1高速级大小齿轮的设计:
Ft@Wyo`^ 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。
ZE`lr+_Y ②查课本第166页表11-7得: 。
i%#$* 查课本第165页表11-4得: 。
FhIqy %X 故 。
w^1Fi8+ 查课本第168页表11-10C图得: 。
J@9}`y=K 故 。
? &zQaxD ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得:
111D3 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
Q!M)xNl/ 则 取
*g;-H&` 实际传动比:
Be}$I_95\P 传动比误差: 。
t?^9HP1b_ 齿宽: 取
&&L"&Rc 高速级大齿轮: 高速级小齿轮:
:ZxLJK9x1 ④验算轮齿弯曲强度:
QT#6'>&7-b 查课本第167页表11-9得:
<1&Ke 按最小齿宽 计算:
K<v:-TjQZ: 所以安全。
2*U.^]~"{ ⑤齿轮的圆周速度:
s T3p>8n 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
+ySY>`1k~ 2低速级大小齿轮的设计:
ODf4+& u ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。
YYRT.U' 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
^t'3rft ②查课本第166页表11-7得: 。
F3ZxhkF 查课本第165页表11-4得: 。
i9UI,b%X 故 。
Wn!G.(Jq 查课本第168页表11-10C图得: 。
?kt=z4h9( 故 。
bO49GEUT _ 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
PdY>#Cyh 计算中心距: 由课本第165页式11-5得:
H]&!'\aUz G+)?^QTn 取 则 取
s0{
NsK> 计算传动比误差: 合适
${U6= 齿宽: 则取
T{*^_ 低速级大齿轮:
MB:n~>ga 低速级小齿轮:
pH9HK ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得:
lVeH+"M? 按最小齿宽 计算:
yBz>0I3 安全。
~Sy-gaJ ⑤齿轮的圆周速度:
Sb^
b)q" 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
7dD.G/' 八 减速器机体结构尺寸如下:
"@/ba!L+ 名称 符号 计算公式 结果
Bt>}LLBS2 箱座厚度
~4s-S3YzaM ;]&-MFv# 10
r#xk`a 箱盖厚度
R!{7OkC 9YSVK\2$ 9
Zd>ZY,-5 箱盖凸缘厚度
uFe'$vI rh $1-Y 12
k.Zll,s 箱座凸缘厚度
}%{=].)L onzA7Gre 15
* NMQ 箱座底凸缘厚度
hCLk#_ ,cQ)cY[ 25
zXgkcq) 地脚螺钉直径
-q(:%; P7 8uq M24
Bi_J5 If 地脚螺钉数目
nE<J`Wo$f 查手册 6
%EB;1 轴承旁联结螺栓直径
#f9qlM32
H8"tbU M12
y(a}IM3~ 盖与座联结螺栓直径
tD^a5qPh =(0.5 0.6)
5|m9:Hv[# M10
%9YA^ri 轴承端盖螺钉直径
1 ?]J;9p =(0.4 0.5)
sBB:$X &u4Ve8# T;%+ ]:w< 10
E$&;]a 视孔盖螺钉直径
;l#?SYY =(0.3 0.4)
'w`d$c/p 8
|>[X<>m 定位销直径
k#-[ M.i =(0.7 0.8)
^1vq{/ X 8
(T;1q^j , , 至外箱壁的距离
DMRs}Yz6 查手册表11—2 34
u4xA'X'~R 22
} _VZ 18
J
b|mXNcL , 至凸缘边缘距离
s!=!A 查手册表11—2 28
_]Z$YM 16
`oan,wq+ 外箱壁至轴承端面距离
=1_j aDp = + +(5 10)
Q9nu"x
% 50
=I{S;md 大齿轮顶圆与内箱壁距离
<,#rtVO$ >1.2
d!FONi 15
xDNw/' 齿轮端面与内箱壁距离
wP+'04H0 >
baA HP" 10
C3^X1F0 箱盖,箱座肋厚
L'zdsa}Et aj%
`x4eA 9
Pau&4h0 8.5
%pQdq[J={ 轴承端盖外径
a^(S!I +(5 5.5)
i,\t]EJAU 120(1轴)
:6qUSE
125(2轴)
&L2`L) 150(3轴)
'&&~IB4ud 轴承旁联结螺栓距离
?d,acm N$L&|4r 120(1轴)
\["1N-q b 125(2轴)
o%QhV6(F 150(3轴)
V1AEjh 九 轴的设计:
J:k@U42 1高速轴设计:
!dYX2!lvT ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
5[0l08'D 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。
,(5dQ` hA0 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。
M]pel\{M 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
`RL(N4H L3=B+ +2=16+10+2=28。
/61ag9pN 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
SvCK;$: 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴:
,L8I7O}A; 查手册51页表4-1得:
cPa 0n4 得:e=5.9<6.25。
vs)HbQ 段装配轴承所以 L6= L3=28。
g@N=N 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96
j/; @P 作用在齿轮上的圆周力为:
;nHo%`Zt 径向力为
X.W#=$;$: 作用在轴1带轮上的外力:
8*Nt&`@ 求垂直面的支反力:
{&Gk.ODI7 !S$oaCxM 6='_+{
求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:
z.\[Va$@l Z{|.xg sY K{7S 求水平面的支承力:
Jh/M}%@| 由 得
Vtc)/OH N
cC(ubUR N
Q?I"J$]&L 求并绘制水平面弯矩图:
"|~B};|MFF yQQDGFTb!= FcbA)7dD 求F在支点产生的反力:
~,3v<A[5Vi cWy*K4O %i
JU)N! 求并绘制F力产生的弯矩图:
IU;pkgBj0Y 4jZi62 ct|'I]nB.h F在a处产生的弯矩:
LQ&d|giA Ozh^Q$>u 求合成弯矩图:
<8xP-(wk; 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
eG2qOq$[ K:Xrfn{s `Mh<S+/ 求危险截面当量弯矩:
hU)f(L 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
-EX3'
[*' 7l|> 计算危险截面处轴的直径:
xF :poi 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:
<LA`PbQa ztxQv5=:, 因为 ,所以该轴是安全的。
=Q8^@i4[&D 3轴承寿命校核:
} k%\ 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
} C2i#;b 按最不利考虑,则有:
[HZCnO|N qh'f,#dI} 则 因此所该轴承符合要求。
F|3FvxA 4弯矩及轴的受力分析图如下:
N<i Vs A?Hjz%EcW 5键的设计与校核:
{G*:N[pJp 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 : ,
PXQ9P<m 采用A型普通键:
4~D>oNx4 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:
MBTt'6M 中间轴的设计:
jU9zCMyNF ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
2b&;Y /z ②根据课本第230页式14-2得:
{XUfxNDf 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。
'9F{.] 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。
SJuf` 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。
So]FDd 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。
^OcfM_4pN 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。
}4ghT(C}$ ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94
D;8V{Hs 作用在2、3齿轮上的圆周力:
n|`):sP N
{<{G 1y~ 径向力:
aFm]?75 :?XHZ V6!73 iY 求垂直面的支反力
0FR%<u e~~k}2~ hO@v\@;r 计算垂直弯矩:
s^X/
Om q^+NhAMz u~T$F/]k> 求水平面的支承力:
OcS`Fxs fvAV[9/- Ch!Q? 4 计算、绘制水平面弯矩图:
KI QBY!N+ }8]uZ)[p= (C_o^_I: 求合成弯矩图,按最不利情况考虑:
=gv/9ce)3 s3RyLT 9: |K]y 求危险截面当量弯矩:
^znv[ 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 )
vo<#sa^,j xR6IXF>* i/EiUH/~ 计算危险截面处轴的直径:
l6U' n-n截面:
5GxM?%\ m-m截面:
dw}3B8] 由于 ,所以该轴是安全的。
67:<X(u+! 轴承寿命校核:
Id
7 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
hG HzO @I.OT aC]l({-0 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。
!!#ale& ④弯矩及轴的受力分析图如下:
F+9`G[ ⑤键的设计与校核:
<%f%e4
[ 已知 参考教材表10-11,由于 所以取
fw};.M 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
!VTS
$nJ4 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
s H[34gCh; 根据挤压强度条件,键的校核为:
rbS=Ewk jCv+m7Z 所以所选键为:
z ate%y 从动轴的设计:
R~(.uV`#j ⑴确定各轴段直径
HON[{Oq ①计算最小轴段直径。
Vta;ibdeqW 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:
`7n,( 考虑到该轴段上开有键槽,因此取
XdVC>6 查手册9页表1-16圆整成标准值,取
rz7b%WY 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 。
r+Cha%&D 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: 。
bu5)~|?{t ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取
AG0x) 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。
g<c^\WG ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。
F
RUt}* ⑦设计轴环 及宽度b
^Wz{su2 使齿轮轴向定位,故取 取
%6:2cR ,
41D[[Gh ⑵确定各轴段长度。
)U`kU`+' 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
NU*6iLIq|F (_<n0
因为 ,所以
$&C%C\(>D 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
V-u\TiL 4Lb<#e13R? 其它各轴段长度由结构决定。
lV="IP^7 (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116
hlEvL 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
Q:|E 作用在齿轮上的圆周力:
|(g2fByDf zwHsdB=v 径向力:
y
+vcBuX <(%uOo$ 求垂直面的支反力:
4B
pm{b (dZ&Af kS!*kk*a 计算垂直弯矩:
M#|xj <p A
76yz`D .m
`8Ix&d3F 求水平面的支承力。
@#">~P|Hp =T6\kz9)` h|Qh/jCX 计算、绘制水平面弯矩图。
>8-
` LYv2ll`XP 5=e@yIr'# 求F在支点产生的反力
#=m5*}= =p:6u_@XWj lPP7w`[PA 求F力产生的弯矩图。
7 c7SU^hD ::w%rv KDk^)zv%! F在a处产生的弯矩:
wDzS<mm 0KEl+ 求合成弯矩图。
Jr
zU-g 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
>ZWm0nTr ps[rYy 求危险截面当量弯矩。
XZJx3!~fm 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
NU"X*g-x^ \WEC1+@ 计算危险截面处轴的直径。
NKN!X/P 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:
14O/R3+ ,P]{*uqGiB 考虑到键槽的影响,取
|/ Z4lcI 因为 ,所以该轴是安全的。
E.brQx#} (5).轴承寿命校核。
Z~<V>b 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
~-x\E#( 按最不利考虑,则有:
f.WtD`Oas 则 ,
+ `xp+Q 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
Px`yD3 (6)弯矩及轴的受力分析图如下:
na>B{6 (7)键的设计与校核:
7UfyOOFa 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
&0myA_So 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
5NK:94&JE 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
=Vfj#WL 因为L6=122初选键长为100,校核
J2-xnUa]7 所以所选键为: .
F);C?SW" 十 高速轴大齿轮的设计
<@P0sd 因 采用腹板式结构
]|oqJ2P 代号 结构尺寸和计算公式 结果
W\/0&H\i 轮毂处直径
x.aUuC,$x Mmn[ol 72
`*B8IT) 轮毂轴向长度
j"]%6RwM] ;6Z?O_zp4 84
|?8wyP 倒角尺寸
#&^+hx| Wp ]u0w 1
vv3?ewr
y 齿根圆处的厚度
<qu\q \ b/)UN*~ 10
/V^S)5r 腹板最大直径
tpS F[W s<{c?4T 321.25
K)n( U9# 板孔直径
5M3QRJ! {u7E )Fdl
62.5
gS!M7xy 腹板厚度
Nt)9-\T V&G_Bu~ 25.2
@#p4QEQA 电动机带轮的设计
1FuChd 0x84 Ah) 代号 结构尺寸和计算公式 结果
*i|hcDk PO#FtG 手册157页 38mm
(%bfNs| ,v/C-b)I
3x#G
SS 68.4mm
UV=TU=A\o Qx:+n`$/ ;^;5"nh 取60mm
k[][Md2Vh l{k g
wk\[I`; 81mm
0GB6.Ggft m<j ^cU#J :]x)lP(3E 74.7mm
REa%kU "5@Y\L ='s2S5#1 10mm
+_+_`q>] wH<S0vl G"'DoP7p9 15mm
sbgRl% !-: a`Vs+ #df Aqg' 5mm
8s|r' 十一.联轴器的选择:
]UMwpL&rY 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。
Kl^Yq 十二润滑方式的确定:
L&eO?I=, 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。
Ros5]5=dP 十三.其他有关数据见装