机械设计基础课程设计任务书 f+d{^-
lcih
[M6z
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计
^s%Qt
#GTmC|[
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) Q_ $AGF
H`fkds
目 录 v5&WW?IBQ
Drg'RR><
一 课程设计书 2 am`eist:
mv5!fp_*7
二 设计要求 2 D 4@=+
K^Xg^9
三 设计步骤 2 U9Y'eP.2
Um%E/0j
1. 传动装置总体设计方案 3 n6oVx5/
2. 电动机的选择 4 p/@z4TCNX
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 O'(qeN<^w
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 b\}`L"
5. 设计V带和带轮 6 E#T'=f[r~
6. 齿轮的设计 8 i`E]gJ$
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 9~a_^m/
8. 键联接设计 26 5^pQ=Sgt
9. 箱体结构的设计 27 )Y)7p//
10.润滑密封设计 30 Oyz=|[^,W
11.联轴器设计 30 csYIC Lj
vhT9#) HI
四 设计小结 31 ^E>}A
五 参考资料 32 =#8J9
K?P.1H`
一. 课程设计书 qbB.Z#w
设计课题: N:=D@x~]
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V UUX
_x?BD
表一: {Ke3
题号 -6#i~a]
OS,-dG(
参数 1 #~(@Ka.eA0
运输带工作拉力(kN) 1.5 5C/u`{4]Hg
运输带工作速度(m/s) 1.1 i;yz%Ug
卷筒直径(mm) 200 N+h|Ffnp
Ie` `Wb=
二. 设计要求 6Ba>l$/q
1.减速器装配图一张(A1)。 ;0@"1`
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 K&Zdk (l)
3.设计说明书一份。 tw^V?4[Miu
OG0ro(|dI
三. 设计步骤 ^]OD+ v
1. 传动装置总体设计方案 9'O<d/xj/
2. 电动机的选择 }k'8*v}8
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 \\)3:1X
4. 计算传动装置的运动和动力参数 GMd81@7
5. “V”带轮的材料和结构 tBdvk>d
6. 齿轮的设计 (n#
7. 滚动轴承和传动轴的设计 =yk#z84<
8、校核轴的疲劳强度 ==Ju2D?%
9. 键联接设计 ^k~{6S,
10. 箱体结构设计 Q TM+WD
11. 润滑密封设计 L[rJ7:
12. 联轴器设计 VAV@Qn
jt;68SA
P
1.传动装置总体设计方案: :'#BU:
}?"f#bI
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 kf^Wzp
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, UI |D?z<
要求轴有较大的刚度。 h|_G2p^J+"
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 ?^0#:QevC
其传动方案如下: -H{c@hl
m&b!\"0
图一:(传动装置总体设计图)
Ws}u4t
DH@*Oz-
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 R>#T{<<L
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 65qH
传动装置的总效率 ^PO0(rh
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; QR<IHE{~8
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, Ix-FJF-
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, `ffWV;P
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 "0nto+v
X=_N7!
2.电动机的选择 v-4eN1OS
i5V ly'Q
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, PJ9JRG7j
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, z$H
|8L
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 $:F] O$A
ExV>s* y
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, k2p{<SO;
RwN*/Li
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 6d` 6=D:
)=ZWn,ZB
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 Z6
(;~"Em
MZ6?s(mkx
WRL &tz
方案 电动机型号 额定功率 ZN',=&;n'
P f GY. +W_
kw 电动机转速 &nTB^MF
电动机重量 FtT+Q$q=
N 参考价格 ^=FtF9v
元 传动装置的传动比 M%sWtgw(
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 jja9:$#
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 :8jHN_u
zEpcJHI%
中心高 \<a(@#E*~
外型尺寸 B?$pIG^Mn
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD p7Gs
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 zT`LPs6T
!~"q$T>@
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 bsR&%C
@tRq(*(/:
(1) 总传动比 r68'DJ&m3
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 UACWs3`s+
(2) 分配传动装置传动比 , z<\ Z!+=
=× Azq,N@HO
式中分别为带传动和减速器的传动比。 >/eQjp?:
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 7-Fh!=\f/
4.计算传动装置的运动和动力参数 dEJ>8e8
(1) 各轴转速 O83vPK
3
==1440/2.3=626.09r/min V<?t(_Y
==626.09/5.96=105.05r/min cdf8YN0!
(2) 各轴输入功率 e:6R +8s2
=×=3.05×0.96=2.93kW J$v0
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW BoHMz/DB
则各轴的输出功率: Ik(TII_
=×0.98=2.989kW 0r.*7aXu
=×0.98=2.929kW sn]8h2z
各轴输入转矩 9#@dQ/*
=×× N·m hd8:| _
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· 2_R'Kl![
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m t%/Y^N;
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m MX xRM~
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m 1wi{lJaz
=×0.98=242.86N·m Yhb=^)@))
运动和动力参数结果如下表 \:'=ccf
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min P}KyT?X:
输入 输出 输入 输出 }pTy mAN
电动机轴 3.03 20.23 1440 bH~ue5q
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 =pF 6
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 5NZob<<
OGzth$7A
5、“V”带轮的材料和结构 K\`L>B. 1
确定V带的截型 8~u#?xs6
工况系数 由表6-4 KA=1.2 Ir_K83VM
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 4M}u_}9
V带截型 由图6-13 B型 ~Q0gSazXFt
% tN{
确定V带轮的直径 k "LbB#Q
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm S=n,unn#t
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s Y\Odj~Mj
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm YJ'h=!p}G
hp@giu7
确定中心距及V带基准长度 9P#E^;L
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 #e((F,1z
360<a<1030 weEmUw Z
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ,)@Q,EHN;
S2HGf~rE
初定V带基准长度 AhZ8B'Ee
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm BHy#g>KUF
Q
*![u5#
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm \`Db|D?oy
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm 7q<I7Wt
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 }:5AB93(
I!%T!B540
确定V带的根数 %`t;5kmR
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw wyzj[PDS
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 G,FYj'<!7,
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 R+
lwOVX
带长修正系数 由表6-2 KL=1 T@;z o8:
Y 4sf 2w
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 h3$.`
>l
t|jX%s=
取Z=2 iov55jT~l@
V带齿轮各设计参数附表 r DX_$,3L
o$FqMRep
各传动比 K, ae-#wgb
oe}nrkmb
V带 齿轮 K'+GK S7.
2.3 5.96 }#Z Q\[
gk >-h,>"
2. 各轴转速n .Wv2aJq
(r/min) (r/min) w4H3($
K
626.09 105.05 L1D{LzlBti
f^@`[MJj1C
3. 各轴输入功率 P (D]l/akP
(kw) (kw) yd2v_
2.93 2.71 6q RZ#MC
rj&
4. 各轴输入转矩 T 9->E$W
(kN·m) (kN·m) M:z)uLDw
43.77 242.86 n8DWA`[ib
"K5n |{#
5. 带轮主要参数 *G7$wW:?
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) OM*N) *
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 /Y_F"GQ
带的根数z ,'?%z>RZm
160 368 708 2232 B 2 *|h-iA+9
Va/LMw
6.齿轮的设计 <"Z]S^>$
R,-y
(一)齿轮传动的设计计算 Mt (wy%{zK
^B8%Re%
齿轮材料,热处理及精度 :j)H;@[I
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 Xm`jD'G
(1) 齿轮材料及热处理 O?/\hZ"&c
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 /bv`_>
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 xwhH_[
② 齿轮精度 pV]m6!y&
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 PXof-W
t33/QW
r
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 JG @bl
按齿面接触强度设计 Y4e64`V)
t<mT=(zt*
确定各参数的值: -fFM-gt^t
①试选=1.6 Q]9H9?}N?
选取区域系数 Z=2.433 Aq@_^mq1A
Sr Z\]
则 3CK4a,]Dm
②计算应力值环数 Oaf!\z}
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) zc>/1>?M
=1.4425×10h e@"1W
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) ,R]hNjs-{
③查得:K=0.93 K=0.96 -Zc
6_]F|
④齿轮的疲劳强度极限 iD+Q\l;%
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: F#>?i}
[]==0.93×550=511.5 Mk9'
~9c?g(0
[]==0.96×450=432 01<~~6A
许用接触应力 JYB"\VV
N+%E=D>
⑤查课本表3-5得: =189.8MP ~?4'{Hc'
=1 (1p[K-J)r
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 &0Yv*,4]
=4.47×10N.m VZBT'N
3.设计计算 58)`1p\c'
①小齿轮的分度圆直径d ~Fp,nE-B
>F+Mu-^
=46.42 fr
kDf-P
②计算圆周速度 LDqq'}qK6
1.52 CKwrE]h
③计算齿宽b和模数 L1ZhH3}X
计算齿宽b ovJ#2_
b==46.42mm |:Gz9u +
计算摸数m rKEi1b
初选螺旋角=14 '0)a|1,
= {E`[`Kf
④计算齿宽与高之比 +InAK>NZ'
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 l6Wa~ E
=46.42/4.5 =10.32 fWie fv[&
⑤计算纵向重合度 *X- 6]C
=0.318=1.903 l]D?S]{a
⑥计算载荷系数K !i=LQUi.
使用系数=1 0;
GnR 0
根据,7级精度, 查课本得 !dQG 5v
动载系数K=1.07, \x?q!(;G2
查课本K的计算公式: |6/k2d{,(
K= +0.23×10×b _1jd{?kt
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 B@g 0QgA
查课本得: K=1.35 )cOw9s
查课本得: K==1.2 KPO?eeT.WZ
故载荷系数: oe,I vnt
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 J%`-K"NB
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 F|p&v7T
d=d=50.64 ]G.ttfC
⑧计算模数 }pOL[$L
= ?u.&BP
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 0gdFXh$!e
由弯曲强度的设计公式 l",JN.w
≥ fa7Z=:aG
[@d$XC]Qz
⑴ 确定公式内各计算数值 a9S0glbwf
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m Pf&\2_H3s9
确定齿数z |"h# Q[3
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 BUT{ }2+K
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 mYLqT$t.+
Δi=0.032%5%,允许 W>3[+wB
② 计算当量齿数 v5STe`
z=z/cos=24/ cos14=26.27 HE
GMwRJG
z=z/cos=144/ cos14=158 LV|ZZ.d h
③ 初选齿宽系数 LVNq@,s
按对称布置,由表查得=1 hu}`,2
④ 初选螺旋角 c\"t+/Z
初定螺旋角 =14 'p<lfT
⑤ 载荷系数K I3 /^{-n
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 KwGk8$ U
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y w#]> Nf
查得: hTgWqp
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 Qvc "?yx8}
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 &)jBr^x#>
a@(4X/|
⑦ 重合度系数Y O[ tD7!1
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 m(MPVY<X
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 <vxj*M;
=14.07609 Co[fq3iX#
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 .B2?%2S
⑧ 螺旋角系数Y HKu? J
轴向重合度 =1.675, ]7<}EG
Y=1-=0.82 _<tWy+.
GJ YXCi
⑨ 计算大小齿轮的 n8W+q~sW%
安全系数由表查得S=1.25 Ln6\Iis
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 :`('lrq
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 GIXxOea1
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 O ?`=<W/R
查课本得到弯曲疲劳强度极限 /{Ff)<Q.Z
小齿轮 大齿轮 Yq~$Q4
anDwv
}
查课本得弯曲疲劳寿命系数: yB][
3?lv
K=0.86 K=0.93 Ky"]L~8$
\@G
7Kk*l
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 >6fc`3*!
[]= b4NUx)%ln
[]= OZ{YQ}t{^1
JjBG9Rp{
u!kC+0Y
大齿轮的数值大.选用. G@s]HJ:
/S4$qr cM
⑵ 设计计算 @9-/p^n1
计算模数 poJ7q (
b4TZnO
9A|deETa-
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: 50MdZ;R-3
K)NB{8 _
z==24.57 取z=25 jUny&Alj
1Z9_sd~/6
那么z=5.96×25=149 uZ[7[mK}n7
TL^af-
② 几何尺寸计算 _i@{:v
计算中心距 a===147.2 F_28q15~:
将中心距圆整为110 &8kc0Z@y
3&H#LGoV$
按圆整后的中心距修正螺旋角 >%qk2h>
z4qw*. 5
=arccos Kob i!
kjCXP
因值改变不多,故参数,,等不必修正. |>w>}w`~
pwj ?
计算大.小齿轮的分度圆直径
t9zPUR
1oD1ia#
d==42.4 RM^3Snd=V
2'R;z<_
d==252.5 .I~#o$6
:.;pRz
计算齿轮宽度
=+I~K'2
z"cF\F
B= 4 h}03 oG
bCv=Uo,+6
圆整的 . X(^E
x#wkODLqi
大齿轮如上图: }b$?t7Q)
@|e4.(9A
X5s.F%Np!
_e2=BE`W)
7.传动轴承和传动轴的设计 |r5e#3w
rE:"8d}z
1. 传动轴承的设计 5|T[:m
y r4j
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 +>zjTP7\e"
P1=2.93KW n1=626.9r/min 0D x,)C
T1=43.77kn.m
dv?ael^
⑵. 求作用在齿轮上的力 _(#HQd,i
已知小齿轮的分度圆直径为 {zTo[i
d1=42.4 +
F{hFuHV
而 F= "c0I2wq
F= F :5Y
yI.T
GM1z@i\5
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N <F>^ffwGH-
;$`5L"I5$
=[N=mC
]4{ )VXod
⑶. 初步确定轴的最小直径 dA)JR"r2
先按课本初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 R?%J
E_fH,YJ?9
tl:V8sYTP
*wH.]$
从动轴的设计 (d>
M/x?W
6Kl%|VrJs
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, 'H19@b5rx
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M %l4;-x<e
⑵. 求作用在齿轮上的力 F&tU^(7<
已知大齿轮的分度圆直径为 b"Z$?5
d2=252.5 fGeDygV^`
而 F= (-<s[VnXP
F= F [`F}<L."
?L%BD7
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N \wJ2>Q
9.:]eL
Yk;-]qi7
p`dH4y]D
⑶. 初步确定轴的最小直径 QR ?JN\%?
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 fbTq?4&Q
m;_gNh8 Ee
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径d,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号 #[
H4`hZ
查表,选取 (6y[,lYH
} @)r\t4m
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 (G>S`B
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径 I pp#{'Do
'-,$@l#
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 p\'0m0*
为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,轴段右端需要制出一轴肩,故取直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 。 K@f@vyw]
6-fdfU
初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型. Gu#Vc.e
xJ$/#UdP
D B 轴承代号 Z!/!4(Fh
45 85 19 58.8 73.2 7209AC z[cs/x
45 85 19 60.5 70.2 7209B Cr7T=&L
50 80 16 59.2 70.9 7010C ]+"25V'L
50 80 16 59.2 70.9 7010AC }&*wJ]j`L
[%0{7pz}
[%uj+?}6O
~E8L,h~
hfJeVT-/v
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 FI(iqSJ6
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.查得7010C型轴承定位轴肩高度mm, j`D%Wx_
③ 取安装齿轮处的轴段d=58mm;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取L=72. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,d=65.轴环宽度,取b=8mm. K9HXy*y49
A2 r\=for
④ 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取l=50. nxjP4d>
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=16, -MK9IO]i
高速齿轮轮毂长L=50,则 <hV%OrBz-
)bgaqca_{
L=16+16+16+8+8=64 8|"26UwD/
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. 8v ZY+Q >
b2tUJ2p
5. 求轴上的载荷 #Q]^9/;|4n
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时, svaclkT=
查表对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. {f(RY j
^vY[d]R _\
\) FFV-k5
Q,m&XpZ
W=S<DtG2
6IPQ}/l
xXRlQ|84
1iJa j
BN~gk~t_
,J4rKGG
Yo*.? Mq'
传动轴总体设计结构图: 3F gTM(
T&q0TBT
IA;'5IF
%B~@wcI)W
(主动轴) Pm/Rc
YApm)O={
TF%MO\!
从动轴的载荷分析图: >]}c,4D(
^2a 63_
6. 校核轴的强度
UOa
n
根据 JC.nfxG@:
== 3JFX~"rV9I
前已选轴材料为45钢,调质处理。 Fd;%wWY.zm
查表15-1得[]=60MP d=DQS>Nz
〈 [] 此轴合理安全 *A([1l&]i
0}3Xry,{
8、校核轴的疲劳强度. 'Z8=y[l
⑴. 判断危险截面 '/'dg5bfV
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以A Ⅱ Ⅲ B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅵ和Ⅶ处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面Ⅵ的应力集中的影响和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面Ⅳ和Ⅴ显然更加不必要做强度校核.由附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小,因而,该轴只需胶合截面Ⅶ左右两侧需验证即可. )Y &RMYy
⑵. 截面Ⅶ左侧。 asZ(Hz%
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 L}\ oFjVju
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 UJiy]y
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 j[${h,p?
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 F nc MIzp
截面上的弯曲应力 >pm`(zLn
]99@Lf[^f
截面上的扭转应力 oe*CZ
== 61W[
轴的材料为45钢。调质处理。 T9\G,;VQ7/
由课本得: I&9Itn p$
dvu8V_U
因 f;=<$Y>i
经插入后得 WNSY@q
2.0 =1.31 ;J,`v5z0:
轴性系数为 /^sk y!
=0.85 |"
ag'h
K=1+=1.82 LaX<2]Tx:
K=1+(-1)=1.26 BMO &(g
所以 yHf:/8Z
/liZ|K3A
综合系数为: K=2.8 LUzn7FZk
K=1.62 %j/}e>$"Nk
碳钢的特性系数 取0.1 -BC`p 8
取0.05 1\Z/}FT
安全系数 ;~GBD]
S=25.13 PJL
[En*
S13.71 K/0Wp %
≥S=1.5 所以它是安全的 -sxu7I
截面Ⅳ右侧 lx<!*2
-^
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 0{(5J,/BF
Al+}4{Q+?
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 8 .t3`FGH
)I"I[jDw
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 joBS{]
?|Ey WAL
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 )fl+3!tq
截面上的弯曲应力
no(or5UJ
截面上的扭转应力 oFKTBH:I
==K= gKP=@v%-
K= cHC4Y&&uZ
所以 SQJ+C%
综合系数为: 9v/=o`J#
K=2.8 K=1.62 X<Ag['r
碳钢的特性系数 e F)my
取0.1 取0.05 b(\Mi_J
安全系数 !j/54,
S=25.13 $;rvKco)%
S13.71 &Qmb?{S0
≥S=1.5 所以它是安全的 M<r]a{Yv
<;*w97n
9.键的设计和计算 F#^/=AR'
1&RB=7.h
①选择键联接的类型和尺寸 S3s6
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键. w:ASB>,!
根据 d=55 d=65 DWS#q|j`"
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 (9{qT>eJg=
b=20 h=12 =50 [Z^26/5a
yO`
|X
②校和键联接的强度 Fj46~#ZZ
查表6-2得 []=110MP 6mqp`x`
工作长度 36-16=20 ECk3Da
50-20=30 \U<d)j/
③键与轮毂键槽的接触高度 aeDhC#h
K=0.5 h=5 "m`}J*s"
K=0.5 h=6 &Im-@rV!
由式(6-1)得: %2\6.c=c
<[] \Vpv78QF;
<[] ,H_d#Koa.
两者都合适 $>T(31)c
取键标记为: k t
|j]:
键2:16×36 A GB/T1096-1979 yxi&80$
键3:20×50 A GB/T1096-1979 fw5+eTQ^
10、箱体结构的设计 ~x^Ra8A
减速器的箱体采用铸造(HT200)制成,采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量,
#jsN
大端盖分机体采用配合. h]vEXWpG ]
-EP(/CS!
1. 机体有足够的刚度 !>f:wk2
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 EQQ@nW{;
Zs8]A0$
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 2f1Q&S
6z]y
=J
因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm !<out4Mz"
为保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为 4I9Yr
z4(`>z2a
3. 机体结构有良好的工艺性. Q5A,9ovNZ
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. -hq^';,
nzZs2
4. 对附件设计 9z`72(
A 视孔盖和窥视孔 tN.$4+
在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区的位置,并有足够的空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成,用M6紧固 VK!HuO9l
B 油螺塞: x.$cP
放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。 qMoo#UX
C 油标: ss6{+@,
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 6uTC2ka[&R
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. -q8l"i>h=
dc0&*/`:
D 通气孔: 4 Dy1M}7
由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. abv*X1
E 盖螺钉: Z>l|R C
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 LG:d
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. 1CR\!?
F 位销: g W_E
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. *sau['Ha
G 吊钩: !p76I=H%
在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. DWEDL[{
olr-oi`4C
减速器机体结构尺寸如下: ;kWWzg
"G,,:H9v
名称 符号 计算公式 结果 E;9J7Q
4
箱座壁厚 10 X{(?p=]
箱盖壁厚 9 =M}tet
}
箱盖凸缘厚度 12 n^b CrvD
箱座凸缘厚度 15 K#'$_0.
箱座底凸缘厚度 25 'nq~1 >i
地脚螺钉直径 M24 y^[t3XA6Q
地脚螺钉数目 查手册 6 IG7,-3
轴承旁联接螺栓直径 M12 uF1&m5^W
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 lMG+,?<uK&
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 `7'^y
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 1k^$:'
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 KUq7O a!
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 OnhR`
22 eo@8?>}{X
18 /n6ZN4
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 WnOvU<Z
<
16
NFP h}D
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 E0l&d
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 cK2;)&U7
齿轮端面与内机壁距离 > 10 :_]0 8
机盖,机座肋厚 9 8.5 t: oQHhO?
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) .z=%3p8+
150(3轴) G9V2(P
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) @t@B(1T
150(3轴) Rkp
+}@Y_
}_F:]lI*R
11. 润滑密封设计 iz)r.TJ
oO`a {n-
对于二级圆柱齿轮减速器,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. 23Dld+E&
油的深度为H+ '9zKaL
H=30 =34 ~kj96w4eAR
所以H+=30+34=64 {:b~^yW
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 /Oi(5?Jn
; yE.R[I
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 Ihr[44#
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 wnK6jMjkSf
密封的表面要经过刮研。而且,凸缘联接螺柱之间的距离不宜太 ZHUW1:qs
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 J#FHR/zV
%#PWD7a\
12.联轴器设计 ~7PiIky.
SS24@:"{
1.类型选择. KATf9-Sz
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 2y|n!p
T
2.载荷计算. W}"tf
L8
公称转矩:T=95509550333.5 rNKeY48\
查课本,选取 h oM%|,0
所以转矩 G@Sqg
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 if*~cPnN
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm DU)q]'[u
),y`Iw
四、设计小结 6Vncr}
经过两周紧张的课程设计,终于体会到了什么叫设计。原来设计并非自己想的那么简单、随便,比如说,设计减速器时,里面的每一个零件几乎都有其国家标准,我们设计时必需得按标准进行设计,最后才能符合要求。我觉得从事设计工作的人一定得要有很好的耐性,并且要有足够的细心,因为设计过程中我们要对数据不断的计算,对图形不断的修改,这需要耐心。因此,我觉得我们有必要从现在就开始培养这样一种耐心的工作态度,细心的工作作风,以便以后更快的进入到工作中,避免不必要的错误。 zUDXkG*Lv
我觉得,虽然这次设计出的结果与自己所想的有一定差距,但我想至少是自己动手了,并且通过这次设计,使自己更明白自己在这方面的欠缺和不足之处,懂得要从头到尾自己设计出一样东西是多么的不容易。因此,我想在剩下的一年半时间里,我会针对自己专业方面欠缺知识进行提高,拓宽。我想不管谁找出了自己的弱点,一定要努力的去改进、提高它,这样自己才会不断的进步,虽然“人无完人”,但我想我们不断的改进、提升自己,最后会使自己成为比现在的自己更强,更优秀的人的。我想这是我这次课程设计的最大收获。 g kV`ZT9
五、参考资料目录 N`$F>E,T%
[1]《机械设计课程设计》,高等教育出版社,王昆,何小柏,汪信远主编,1995年12月第一版; Mw"[2PA
[2]《机械设计(第七版)》,高等教育出版社,濮良贵,纪名刚主编,2001年7月第七版; NFtA2EMLu[
[3]《简明机械设计手册》,同济大学出版社,洪钟德主编,2002年5月第一版; <;'{Tj-"
[4]《减速器选用手册》,化学工业出版社,周明衡主编,2002年6月第一版; nd,\<}uP9
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 (d@(QJ
[6]《机械制图(第四版)》,高等教育出版社,刘朝儒,彭福荫,高治一编,2001年8月第四版; \IYv9ScAx
[7]《互换性与技术测量(第四版)》,中国计量出版社,廖念钊,古莹庵,莫雨松,李硕根,杨兴骏编,2001年1月第四版。