机械设计基础课程设计任务书 !G,Ru~j5:
h}.0Ne
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 &EZ28k"x
%$S.4#G2
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) AuSL?kZ4|Y
ln9U>*<
目 录 I 8e{%PK
z9E*Mh(NE
一 课程设计书 2 ;p)gTQa
jR*1%.Ng
二 设计要求 2 :QB Wy
.DIHd/wA
三 设计步骤 2 V&[|%jm&
y1FS?hSD0
1. 传动装置总体设计方案 3 vA"yy"B+ V
2. 电动机的选择 4 (7&[!PS
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 JoIffI?{(D
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 BIS5u4
5. 设计V带和带轮 6 ,C!MHn^$
6. 齿轮的设计 8 ,}F{V>dhn
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 Y[@$1{YS
8. 键联接设计 26 #*XuU8q?
9. 箱体结构的设计 27 |Kh#\d
10.润滑密封设计 30 `UGHk*DL)
11.联轴器设计 30 NkA|T1w7
PudwcP{
四 设计小结 31 @<r;>G
五 参考资料 32 (?;Fnq
T ^%$
一. 课程设计书 9Iy>oV
设计课题: gtqgf<mS
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 e\tcP
表一: 44]/rP_m
题号 u 6$fF=
<Hig,(=`.
参数 1 9!}&&]Q`
运输带工作拉力(kN) 1.5 V1,O7m+F2
运输带工作速度(m/s) 1.1 zHeqV
卷筒直径(mm) 200 {H=DeQ
Sc`W'q^X
二. 设计要求 gfR B
1.减速器装配图一张(A1)。 ZQZ>{K
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 ":tQYo]d
3.设计说明书一份。 "~> # ;x{
'OK)[\
三. 设计步骤 v=RQ"iv8
1. 传动装置总体设计方案 #0zMPh /U}
2. 电动机的选择 a}c .]zm]
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 ?L|m:A`
4. 计算传动装置的运动和动力参数 cL?FloPc*
5. “V”带轮的材料和结构 oEGe y8?
6. 齿轮的设计 eZ8~t/8
7. 滚动轴承和传动轴的设计 049E#[<Q"
8、校核轴的疲劳强度 tn>$5}^;
9. 键联接设计 0 V}knR.l
10. 箱体结构设计 ^0Cr-
11. 润滑密封设计 {|9x*I
12. 联轴器设计 MDM/~Qpj_
oQ{(7.e7)
1.传动装置总体设计方案: nB[Aw7^|A
8*k#T\
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 *VmJydd
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, wz}BH
要求轴有较大的刚度。 }`FC'!(
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 1Y'9|+y+
其传动方案如下: 0O5(\8jM
_3i.o$GO
图一:(传动装置总体设计图) N<}{oIsZ+
IV]s!
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 NifzZEX
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 HN9!~G
传动装置的总效率 FJ#:RC
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; Lnc
_)RF
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, eo.y,U h
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, ?j6?KR@#
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 zZ@]Kq;.s
;nW#Dn9
2.电动机的选择 6`Zx\bPDm
|1iCt1~U
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, Hpo7diBE
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, jq#uBU%
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。 65X$k]x
$iu{u|VSu
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, ]A+q:kP
]k
&Y )
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 B! $a Y
\D}K{P
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 MBXja#(k
n#8N{ya5x1
Vj(}'h-c\
方案 电动机型号 额定功率 %%5K%z,R#
P #z$FxZT<b
kw 电动机转速 4Y2l]86
电动机重量 MLf,5f;e
N 参考价格 ig(dGKD\=9
元 传动装置的传动比 >T:
Yp<
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 Pp.qDkT
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 mVUDPMyZ
G$FNofQx
中心高 7UM!<@9\
外型尺寸 o_C
j o
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD HMDQEd;
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 IWbW=0IsS
Q%:#xG5AmE
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 46^LPC"x
lt%bGjk
(1) 总传动比 l;_zXN
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 7[aSP5e>T
(2) 分配传动装置传动比 yf5X=f.%@
=× eTVI.B@p
式中分别为带传动和减速器的传动比。 c@iP^;D
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 nW?DlECo?
4.计算传动装置的运动和动力参数 X$z@ *3=
(1) 各轴转速 wa/
:JE
==1440/2.3=626.09r/min nu|paA
==626.09/5.96=105.05r/min gQHE2$i>
(2) 各轴输入功率 @w:6m&KL9
=×=3.05×0.96=2.93kW 0NKo)HT
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW g_{hB5N](7
则各轴的输出功率: DSiI%_[Ud
=×0.98=2.989kW e+J|se4L5
=×0.98=2.929kW 3e~X`K1Q<
各轴输入转矩 s+m,ASj
=×× N·m A'(v]w
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· ^]Mlkd:
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m %*d(1?\o
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m v"x{oD$R
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m ~]t/|xep
=×0.98=242.86N·m >9KQWeD
运动和动力参数结果如下表 @#sBom+K`
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min LZC)vF5
输入 输出 输入 输出 ?Uz7($}
电动机轴 3.03 20.23 1440 h ]'VAt
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 pMJK?- )
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 ,1>ABz
P\#z[TuHKC
5、“V”带轮的材料和结构 D#lx&J.s
确定V带的截型 B/@9.a.c
工况系数 由表6-4 KA=1.2 #)im9LLC#
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 -.#He
V带截型 由图6-13 B型 :m|%=@]`
WHh=hts\
确定V带轮的直径 };m.Y>=)K
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm <cTusC<
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s xxnMvL;
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm JStT"*4j
K]q9wR'q
确定中心距及V带基准长度 S(;3gQ77
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 5~WMb6/
360<a<1030 ,XmTKOc
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm "+^d.13+]
G(piq4D
初定V带基准长度 C`|'+
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm +f)Nf)\q
%trtP
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm !Pmv
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm K>H_q@-?f
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640
~;aSE
Umwd<o
确定V带的根数 v&:R{
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw lH_S*FDa
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 E&G_7->
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 pq;)l(Hi
带长修正系数 由表6-2 KL=1 !?Tu pi
=\IcUY,4
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 r{m"E^K,
E|f&SEnzK
取Z=2 #]`ejr:2O
V带齿轮各设计参数附表 "Q*Z?6[Z
a^+b(&;k
各传动比 Q7PqN1jTE
oL' :07_
V带 齿轮 5p&&EA/
2.3 5.96 *GsrG*OM*D
n*\AB=|X
2. 各轴转速n yQQ[_1$pq
(r/min) (r/min) |q$br-0+
626.09 105.05 /wIev1Z!Y
% ~%>3
3. 各轴输入功率 P B8'(3&)My
(kw) (kw) 64s9Dy@%F
2.93 2.71 lyzMKla"
ku,Y-
4. 各轴输入转矩 T `m5cU*@D
(kN·m) (kN·m) \IQP`JR
43.77 242.86 ZgO7W]Z4
*(&,&$1K
5. 带轮主要参数 m{gK<T
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) \$J!B&i
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 Kb%j;y
带的根数z r ]1|I6:&)
160 368 708 2232 B 2 F]Zg9c{#
/A|cO
6.齿轮的设计 O'JH=
'
zqAK|jbL
(一)齿轮传动的设计计算 .ao'o,|vE
jr"~
齿轮材料,热处理及精度 cXcn}gKV
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 ~AuvB4xe~
(1) 齿轮材料及热处理 hIa@JEIt
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 N i^pP@('
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 NXDV3MH=
② 齿轮精度 zx{\SU
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 6m21Y8N
=Feavyx
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 5}e-~-
按齿面接触强度设计 GpF, =:
C78d29
确定各参数的值: e*vSGT$KgL
①试选=1.6 Dbyy H_
选取区域系数 Z=2.433 kYs2AzS{d
V]}/e!XK\
则 Z.m.Uyz{7
②计算应力值环数 Jg
k@ti.}Z
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) e,I-u'mLQs
=1.4425×10h O3*Vilx
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) 13A11XTp
③查得:K=0.93 K=0.96 @N.W#<IG
④齿轮的疲劳强度极限 B7t#H?
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: {NE;z<,*:
[]==0.93×550=511.5 R|t.wawCo
'ESy>wA{y<
[]==0.96×450=432 n<yV]i$
许用接触应力 cJ:BEe
"DWw1{ 5/
⑤查课本表3-5得: =189.8MP : M0LAN
=1 z[qM2
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 [.z1
=4.47×10N.m LEVNywk[
3.设计计算 & A9psc(,&
①小齿轮的分度圆直径d V6wYJ$]
~2A<fL,-
=46.42 WP^%[?S2
②计算圆周速度 x)#k$QU
1.52 @oYq.baHX
③计算齿宽b和模数 X?rJO~5
计算齿宽b C& Nd|c
b==46.42mm & PHHacp
计算摸数m TaM,9MAu
初选螺旋角=14 \"Sqr(~_
= vR1%&(f{
④计算齿宽与高之比 RWTv,pLK
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 @uY%;%Pa8
=46.42/4.5 =10.32 `-ENKr]
⑤计算纵向重合度 R52q6y:<x
=0.318=1.903 :g<dwuVO
⑥计算载荷系数K @ n;WVG
使用系数=1 QS=n
50T,
根据,7级精度, 查课本得 `!m+g0
动载系数K=1.07, V^L;Nw5h
查课本K的计算公式: 5+%BZ
K= +0.23×10×b +<
BAJWU
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 G=Ka{J
查课本得: K=1.35 E
C 7 f
查课本得: K==1.2 m
U7Ad"
故载荷系数: T_AZCl4d
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 <#|3z8N2
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 C
UBcU
d=d=50.64 <;9vwSH>
⑧计算模数 +~FH'DsT
= -]'Sy$,A
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 oF,8j1
由弯曲强度的设计公式 D"1ciO8^I]
≥ %_tL}m{?
>y]YF3?
⑴ 确定公式内各计算数值 )J#@L*
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m RFA5vCG
确定齿数z *QLl
jGe
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 \UB<'~z6!
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 J_P2% b=C
Δi=0.032%5%,允许 -QS_bQG%
② 计算当量齿数 e`}|*^-
z=z/cos=24/ cos14=26.27 "t_] Qu6
z=z/cos=144/ cos14=158 +oQ@E<)H
③ 初选齿宽系数 3v0)oK
按对称布置,由表查得=1 ZTS*E,U%
④ 初选螺旋角 l^0
<a<P
初定螺旋角 =14 E) z g,7Y
⑤ 载荷系数K =~aJ]T}(
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 &]z2=\^e
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y u%*;gu"2
查得: /[EI0~P
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 M6?Q w=
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 9@vY(k k
,9+@\
⑦ 重合度系数Y (\R"v^
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 A H#e>kU^
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 OH=Ffy F,
=14.07609 VJr?`
eY4
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 23+GX&Rp
⑧ 螺旋角系数Y 'm/b+9?.
轴向重合度 =1.675, =
)(;
Y=1-=0.82 >Xb]n_`
_bMs~%?~/
⑨ 计算大小齿轮的 >/'WU79TYE
安全系数由表查得S=1.25 'mmyzsQ\6
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 g?@(+\W
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 Uw)K[T
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 n!tC z<v
查课本得到弯曲疲劳强度极限 H9jj**W ;$
小齿轮 大齿轮 R`$Odplh>
)O7 Mfr
查课本得弯曲疲劳寿命系数: MCYrsgg}
K=0.86 K=0.93 $fh?(J
o}%
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 C2`END;
[]= 7CQ48LH]
[]= TUk1h\.q
l{y~N
zxsnrn;|
大齿轮的数值大.选用. o^AK@\e:^Z
7z+NR&'M$
⑵ 设计计算 St(7@)gvY
计算模数 e| kYu[^
i.byHz?/
j4NS5
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: ].1R~7b
cxmr|-^
z==24.57 取z=25 % l5J
52%.^/
那么z=5.96×25=149 ;#j/F]xG
%OzxR9
② 几何尺寸计算 S:R%%cy
计算中心距 a===147.2 +$<m ;@mZ
将中心距圆整为110 6w@l#p
E&"bgwav{(
按圆整后的中心距修正螺旋角 i@g6%V=
cPtP?)38.
=arccos (sPZ1Fr\o
0,VbB7 z
因值改变不多,故参数,,等不必修正. l5@k8tnz
?EtK/6dJZt
计算大.小齿轮的分度圆直径 Y#rao:I
;>YJ}:r"\
d==42.4 61wGIN2,
A).wjd(_,
d==252.5 US
Q{o
<
Gu
s9^_
计算齿轮宽度 O"{NHNG\oT
7,
O_'T &
B= `[`eg<xj
jI y'mGaG
圆整的 fw-LZ][
t/y0gr tm6
大齿轮如上图: XLOk + Fn
b
~F85U2
-o=qYkyLK
:@n e29,}
7.传动轴承和传动轴的设计 =NlAGzv!w
X\flx~
1. 传动轴承的设计 2.2 s>?\
GV%ibqOpQj
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 hL&z"_`
P1=2.93KW n1=626.9r/min 7MBz&wE^f
T1=43.77kn.m U${dWxC
⑵. 求作用在齿轮上的力 1k;X*r#
已知小齿轮的分度圆直径为 t&-7AjS5
d1=42.4 SVeL c
而 F= QhN5t/Hr
F= F C/lpSe
ek3/`]V:
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N r1t TY?
?n[+0a:8E
6&h,eQ!
ky[FNgQ3n
⑶. 初步确定轴的最小直径 hXZk$a'
先按课本初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 >a]{q^0
<sn^>5Ds
6J-tcL*4"%
!WAbO(l
从动轴的设计 ld}-}W-cq
.hn"NXy
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, z,$^|'pP
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M $1/yc#w
u
⑵. 求作用在齿轮上的力 _PQQ&e)E
已知大齿轮的分度圆直径为 7)<&,BWc
d2=252.5 qJrK?:O;
而 F= V\4'Hd
F= F `Y8F}%i[
*<]ulR2
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N PC=b.H8P+W
KN_3]-+B
)g+~"&Gcx
G4]T
⑶. 初步确定轴的最小直径 qK,rT*5=
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 yP6^&'I+
CO-9-sQx
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 #8rLB(
查表,选取 qgDd^0
_KLKa/3
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 FL9Dz4
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 f{G
^b&x
PA&Ev0`+
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 $CRu?WUS]'
为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,轴段右端需要制出一轴肩,故取直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 。 t#=W'HyW8
i=nd][1n
初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型. 6|| zfH
Z`T]jm-3
D B 轴承代号 ?
0p_/mZ
45 85 19 58.8 73.2 7209AC &M&*3
45 85 19 60.5 70.2 7209B -LhO
</l
50 80 16 59.2 70.9 7010C b<n*wH
50 80 16 59.2 70.9 7010AC Jx!#y A;
W 2&o'(P\
F}wy7s2i
T]HeS(
B/0Xqyu
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 jEVDz
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.查得7010C型轴承定位轴肩高度mm, oIrO%v:'!
③ 取安装齿轮处的轴段d=58mm;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取L=72. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,d=65.轴环宽度,取b=8mm. =;ClOy9
j
4!$[h
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. J;|a)Nw
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, ?(0=+o(`
高速齿轮轮毂长L=50,则 S6Y2(qdP
Gh>&+UA'$1
L=16+16+16+8+8=64 ~G,_4}#"pM
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. \|&KD
g[';1}/B4
5. 求轴上的载荷 {bHUZen
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,
4A"3C
查表对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. #9zpJ\E
Bs)'Gk`1
<-;/,uu
0Q?)?8_
B\S}*IE
@QteC@k
E@,m+
2[j(C
J/LsL
k
d^MRu#]
,_iq$I;
传动轴总体设计结构图: aKjP{Z0k$
mC2K &'[
}D># AFs6#
qYoB;gp
(主动轴) .V4-
s@Dln
Du.
;3x*pjLG:Q
从动轴的载荷分析图: aD]!
eP/)
@`$'sU
6. 校核轴的强度 E75/EQ5p]p
根据 "!+gA&
== L4,b ThSG
前已选轴材料为45钢,调质处理。 is
}>+&_
查表15-1得[]=60MP ijsoY\V50
〈 [] 此轴合理安全 @A4$k
dJ2
.7]P-]uOZ
8、校核轴的疲劳强度. 3xT9/8*
⑴. 判断危险截面 b9-IrR4h
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. <d @9[]
⑵. 截面Ⅶ左侧。 /~MH]Gh
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500
N=AHS
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 2n)?)w]!M
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 fIl;qGz85
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 GLgf%A`5/_
截面上的弯曲应力 \yl|*h3
;z.L^V0
截面上的扭转应力 0j_kK
== q`,%L1c4
轴的材料为45钢。调质处理。 q.p.$)
由课本得: R&9FdM3K`:
QF)\\D[
因 <+k"3r{y"
经插入后得 M@#T`aS
2.0 =1.31 D"rbQXR7$
轴性系数为 ki?h7
=0.85 -8xf}v~u
K=1+=1.82 u<Y#J,p`e
K=1+(-1)=1.26 hTa(^
所以 U@M3.[jw
-QroT`gy
综合系数为: K=2.8 H T|DT
K=1.62 3w</B-|nQ
碳钢的特性系数 取0.1 s'h;a5Q1'Q
取0.05 /M_$4O;*@
安全系数 =}vT>b
S=25.13 odCt6Du
S13.71 r/2=
nE
≥S=1.5 所以它是安全的 4b:|>Z-
截面Ⅳ右侧 )P$|9<_q7x
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 6Q^~O*cw
n:,mo} ?X
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 t
N{S;)q#X
&}r"Z?f)
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 51SmoFbMz
H/c
(m|KK
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 H5T_i$W
截面上的弯曲应力 BH">#&j[
截面上的扭转应力 g w"
\pD
==K= GC{M"q|_
K= ZEAUoC1E1
所以 M2O_kOeZ
综合系数为: 5~|{:29X
K=2.8 K=1.62 r- <O'^C
碳钢的特性系数 _!nsEG
VV
取0.1 取0.05 s
V_(9@b
安全系数 u=
NLR\
S=25.13 &EfQ%r}C
S13.71 $"r9U|6kk
≥S=1.5 所以它是安全的 m1l6QcT1
wY8:j
9.键的设计和计算 `gX@b^
0f^{Rp6
①选择键联接的类型和尺寸 iRzFA!wH
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键. >?, Zn
根据 d=55 d=65 T3X'73M
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 X2z<cJG|d@
b=20 h=12 =50 =l/6-j^
!sb r!Qt
②校和键联接的强度 cCe~OlXQ
查表6-2得 []=110MP 9;E=w+
工作长度 36-16=20 "8xAe0-4
50-20=30 Y@Uk P+{f=
③键与轮毂键槽的接触高度 zx3gz7>k;
K=0.5 h=5 SIe!=F[
K=0.5 h=6 #c^V%
由式(6-1)得: Y;"k5+ q
<[] CD$#}Id
<[] ~HZdIPcC
两者都合适 0!T`.UMI
取键标记为: @^P^-B
键2:16×36 A GB/T1096-1979 OT9]{|7
键3:20×50 A GB/T1096-1979 GJ+ ^t
10、箱体结构的设计 !%iHJwS#
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, Q&} 0owe
大端盖分机体采用配合. Mo,&h?VOM?
S+ kq1R
1. 机体有足够的刚度 =V^-@ji)b
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 Gv:~P_vBH[
CMa6':~
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 2 !s&|lI
|$RNY``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 M/zO|-j&
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 Zf'*pp T&q
IH]9%d)
3. 机体结构有良好的工艺性. p3I"LY
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. ]A*}Dem*5
'7Gv_G_
4. 对附件设计 5E]t4"
A 视孔盖和窥视孔 XLNbV?
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 D(!^$9e9b
B 油螺塞: ~b f\fPm
放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。 JMb_00r
C 油标: BOs/:ZbK0W
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 MdHm%Vx
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. SmRlZ!%e
Gt w>R
D 通气孔: uDf<D.+5Ze
由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. U!wi;W2
E 盖螺钉: dbI>\khI
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 OQVrg2A%(
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. ]<;,HGO
F 位销: XzUGlrp:Y#
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. __=H"UhWv
G 吊钩: k3~9;Z
在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. 0> f!S` *
8bIP"!=*W
减速器机体结构尺寸如下: )!T~l(g
iI3:<j
l
名称 符号 计算公式 结果 18X@0e
箱座壁厚 10 v}B%:1P4
箱盖壁厚 9 ]%Q!%uTh
箱盖凸缘厚度 12 vQAFg G
箱座凸缘厚度 15 ^h(wi`i
箱座底凸缘厚度 25 sX>u.
地脚螺钉直径 M24 D /eH~
地脚螺钉数目 查手册 6 +#O+%!
轴承旁联接螺栓直径 M12 s|[>@~gXk
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10
v+c>iI
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 @/2Kfr
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 %)ho<z:7U
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 +H)'(<
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 H;H=8'
22 Fn4v/)*H
18 -YRIe<}E -
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 I>c,Bo7
16 rIyH/=;
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 5!-TLwl`j\
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 qd`e:s*%
齿轮端面与内机壁距离 > 10 dzVi ~wt_&
机盖,机座肋厚 9 8.5 ho]:)!|VY
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) UKS5{"=T[
150(3轴) 5&]5*;Bv J
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) 4aW@c<-r?
150(3轴) m[hL
GD'Fi
IqOg{#sm
11. 润滑密封设计 nJDGNm,
ys_2?uv
对于二级圆柱齿轮减速器,因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于,所以采用脂润滑,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度. Y.:R-|W
油的深度为H+ Z;0~f<e%
H=30 =34 U&?hG>
所以H+=30+34=64 hI[}
-
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 #&3,T1i`
@[GV0*yz$
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 h`[$
Bp
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 fXD+
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 Q*ITs!~Z
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。
=c8}^3L~7
q+P@2FL
12.联轴器设计 f/Gx}x=
Rr) 5[
1.类型选择. o)`PSw=
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 #Z&/w.D2
2.载荷计算. [&x9<f6
公称转矩:T=95509550333.5 ?h<4trYcv
查课本,选取 6].[z+
所以转矩 yR}.Xq/
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 `Sod]bO
+U
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm t],a1I.gk
FD=%
4#|
四、设计小结 z8kO)'
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。 Hv,|XE@Y
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。 7qKz_O
五、参考资料目录 2e48L677-
[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; QcegT/vO
[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; %?~'A59
[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; |vI*S5kn6A
[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; hmy%X`%j
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 ;vx5 =^7P
[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; 3m1g"
[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。