机械设计基础课程设计任务书 Gkfzb>_V]
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课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 \' A-
Lp
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专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) =c&.I}^1L
ZDI?"dt{
目 录 ttlMZLX{TJ
t&5 Ne ?
一 课程设计书 2 >zfx2wh\a
;KmrBNF
二 设计要求 2 W[Z[o+7pK
*nHMQ/uf
三 设计步骤 2 ScVbo3{m*T
c`lL&*]
1. 传动装置总体设计方案 3 s)-bOZi
2. 电动机的选择 4 $1zWQJd[-
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 {dE(.Z?]!#
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 DOkuT/+
5. 设计V带和带轮 6 wzoT!-_X
6. 齿轮的设计 8 :h3U^
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 !>Q\Y`a,*
8. 键联接设计 26 ^4\0,>
9. 箱体结构的设计 27 " L,9.b
10.润滑密封设计 30 _;S~nn
11.联轴器设计 30 fN<Y3^i"
)_o^d>$da
四 设计小结 31 e?O$`lf
五 参考资料 32 Q:y'G9b
]EQ*!
一. 课程设计书 eHd7fhW5
设计课题: pbWjTI $
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 ty%,T.@e
表一: UFj!7gX ]
题号 Up_"qD6
TpYh)=;k
参数 1 `Nz`5}8.?
运输带工作拉力(kN) 1.5 NB.'>Sar
运输带工作速度(m/s) 1.1 \&Bdi6xAy
卷筒直径(mm) 200 }&6:0l$4!
%AWc`D
二. 设计要求 ~>~qA0m"m
1.减速器装配图一张(A1)。 em- <V5fb
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 @*UV|$~(Q
3.设计说明书一份。 S>j.i
n)35-?R/M
三. 设计步骤 gMPp'^g]_
1. 传动装置总体设计方案 # Oq.}x?i
2. 电动机的选择 qFq$a9w|@
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 2vsV:LS.
4. 计算传动装置的运动和动力参数 pDvznpQ
5. “V”带轮的材料和结构 qss)5a/x.
6. 齿轮的设计 J^<uo(
7. 滚动轴承和传动轴的设计 <Kl$ek8
8、校核轴的疲劳强度 8`]yp7ueS
9. 键联接设计 vr2PCG[~
10. 箱体结构设计 ?*7Mn`
11. 润滑密封设计 Nqz6_!
12. 联轴器设计 \ptjnwC^O
asCcBp
1.传动装置总体设计方案: SZR`uS
M,bs`amz
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 A%^7D.j
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, )%n$_N n
要求轴有较大的刚度。 [9NrPm3d
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 ?`O^;f
其传动方案如下: 27$,D XD
u3tT=5.D
图一:(传动装置总体设计图) \ a(ce?C
?k;htJcGv
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 (vchZn#
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 hv\Dz*XTs0
传动装置的总效率 x.] tGS
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; S3E5^n\\
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, #V#!@@c;?
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, 've[Mx
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 #reW)P>
?N!kYTR%}
2.电动机的选择 LGX+_"
OIjSH~a.
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, zZ<*
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, (hQi {
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。 4udj"-V
rzLW@k
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,
j|!t3}((
8]R{5RGy
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 #h4FLF_w
P~iZae
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 n&?)gKL0g
<1<xSr
7\R"RH-
方案 电动机型号 额定功率 w1aoEo "S
P {>~9?Xwh
kw 电动机转速 CgYX^h?Y9
电动机重量 /!MKijI
N 参考价格 g-"G Zi
元 传动装置的传动比 .uxM&|0H
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ['sNk[-C
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 gw[Eu>I
>TBXT+
中心高 m]8*k=v
外型尺寸 Q>rr?L`
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 P?P.QK
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 +8itP>
p3{Ff5FZ
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 8"ZS|^#
: T7(sf*!*
(1) 总传动比 fmc\Li
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 ^m&P0
(2) 分配传动装置传动比 8UqH"^9.Q7
=× .jk
A'i@
式中分别为带传动和减速器的传动比。 ?h%Jb^#9
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 5I^;v;F
4.计算传动装置的运动和动力参数 3JBXGT0gJ
(1) 各轴转速 e6J^J&`|4
==1440/2.3=626.09r/min =y)K er
==626.09/5.96=105.05r/min 1# z@D(
(2) 各轴输入功率 zp<B,Ls
=×=3.05×0.96=2.93kW ubOXEkZ8N
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW UXJblo#
则各轴的输出功率: +{V`{'
=×0.98=2.989kW ~QxW^DGa7]
=×0.98=2.929kW ]W`?0VwF
各轴输入转矩 A8Fe@$<#8
=×× N·m 2.b,8wT/
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· }zQgS8PQH
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m #u8#<
,w
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m
OWT%XUW=
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m U&Vu%+B
=×0.98=242.86N·m g3>>gu#0DC
运动和动力参数结果如下表 {ilz[LM8(
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min <p*k-mfr
输入 输出 输入 输出 ,p#B5Dif/
电动机轴 3.03 20.23 1440 rqqd} kA
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 VwPoQ9pIS
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 {5<fvMO!6
wL="p) TO.
5、“V”带轮的材料和结构 AD?XJ3
确定V带的截型 p^RX<L/\=_
工况系数 由表6-4 KA=1.2 h@G~'\8t
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 ,1N|lyV
V带截型 由图6-13 B型 ?Y,^Moc:
t(uvc{K*
确定V带轮的直径 *URT-+'
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm m:[I$b6AY
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s WGUw`sc\
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm 9*ZlNZ
/[\g8U{5B}
确定中心距及V带基准长度 'g,h
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 EGQgrwY5
360<a<1030 It&CM,=t
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm z06,$OYz
_OuNX.yrG
初定V带基准长度 m x |V)
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm b(;u2 8
b&&l
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm B#jnM~fJz
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm uMZ~[Sz
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 n>j2$m1[
; /K6U
确定V带的根数 *S:~U
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw <a @7's
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 Z6i~Dy3
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 J*$%d1
带长修正系数 由表6-2 KL=1 iKJqMES
~at@3j}W
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 aPEI_P+Ls
$a*7Q~4
取Z=2 n2B%}LLa
V带齿轮各设计参数附表 I\k<PglRA
X%IqZ{{
各传动比 5buW\_G)
bkDVW
V带 齿轮 49&i];:%7%
2.3 5.96 BL16?&RK
%(/E
`
2. 各轴转速n pS ](Emn`.
(r/min) (r/min) =IsmPQKi
626.09 105.05 y2#>a8SRS
$5JeN{B
3. 各轴输入功率 P i3N{Dt
(kw) (kw) y&,|+h
2.93 2.71 Gd%i?(U,R
m.m6.
4. 各轴输入转矩 T qsep9z.
(kN·m) (kN·m) '@.6Rd 8
43.77 242.86 #:gl+
Intuda7e1
5. 带轮主要参数 %%s)D4sW
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) h2Nt@
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 y%i9 b&gDd
带的根数z t2(X
160 368 708 2232 B 2 <WZ{<'ajI
=6Ok4Z
6.齿轮的设计 Za{O9Qc?D|
,Zn6T"[$
(一)齿轮传动的设计计算 \(i'i C
X+XDfEt:Q
齿轮材料,热处理及精度 uS`}
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 ?uSoJM`wa!
(1) 齿轮材料及热处理 1 Q(KZI
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 Hp=BnN
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 j9>[^t3U
② 齿轮精度 3)EJws!
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 }S uj=oFp
eavn.I8J
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 H_RfIX)X
按齿面接触强度设计 \s*UUODWK
HXKM<E{j
确定各参数的值: SPb+H19;
①试选=1.6 K`Kv .4
选取区域系数 Z=2.433 sWr;%<K
uAA2G\3
则 M/p9 I
gp
②计算应力值环数 rH`\UZ{cc
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) @\ y{q;
=1.4425×10h [n[dr@J7v
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) i;1pw_K
③查得:K=0.93 K=0.96 U_*,XLU
④齿轮的疲劳强度极限 !YAX.e
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: 5,gT|4|B\g
[]==0.93×550=511.5 RD:G9[
MWv@]P_0p!
[]==0.96×450=432 $VHIU1JjZ
许用接触应力 %@vF%
OK80-/8HI
⑤查课本表3-5得: =189.8MP 'z8FU~oU
=1 NF8<9
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 >g{&Qx`&
=4.47×10N.m {OEjITm
3.设计计算 N4+Cg t(
①小齿轮的分度圆直径d JI.=y5I
b M1\z
=46.42 61H_o7XXk
②计算圆周速度 r5~W/eE
1.52 Wm6qy6HR
③计算齿宽b和模数 J]TqH`MA
计算齿宽b ^ 0YQlT98
b==46.42mm M)oKtiav*
计算摸数m l9f_NJHo
初选螺旋角=14 H\QkU`b
= 3Qe|'E,U
④计算齿宽与高之比 Kz42AC
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 0beP7}$
=46.42/4.5 =10.32 X=#us7W}
⑤计算纵向重合度 |)!f".`
=0.318=1.903 **h4M2'C
⑥计算载荷系数K Qa_V
使用系数=1 _!o8s%9be
根据,7级精度, 查课本得 5=C?,1F$A
动载系数K=1.07, 9s"st\u
4
查课本K的计算公式: 0fewMS*
K= +0.23×10×b BjfVNF;hk:
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 wU+r]SK@
查课本得: K=1.35 ~".@mubt1$
查课本得: K==1.2 .1[.f}g$J
故载荷系数: D:Q#%wJ
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 o`c+eMwr(
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 @[J6JT*E
d=d=50.64 U/enq,-F^
⑧计算模数 ;<garDf
= ?\8aT"o
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 -Rw3[4>@O"
由弯曲强度的设计公式 06]3+s{{
≥ K2Abu?
`w
6Qsah
⑴ 确定公式内各计算数值 jM$bWtq2
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m fc3 nQp7
确定齿数z @6G)(NGD
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 M
v(Pp
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 tG$O[f@U6
Δi=0.032%5%,允许 7.Y;nem:(
② 计算当量齿数 %8n<#0v-|4
z=z/cos=24/ cos14=26.27 Z2M(euzfi3
z=z/cos=144/ cos14=158 8S#$'2sT
③ 初选齿宽系数 UH>~Y
N
按对称布置,由表查得=1 H*N <7#
④ 初选螺旋角 u"qu!EY2
初定螺旋角 =14 cIw X sx
⑤ 载荷系数K sR9$=91`
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 CBd%}il
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y )<V!lsUx'-
查得: (O J/u)W^
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 ?IAu,s*u
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 `e,}7zGR
[`GSc6j
⑦ 重合度系数Y 1TQ?Fxj
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 &)k=ccm
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 v,}C~L3
=14.07609 /FN:yCf
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 *Vl#]81~
⑧ 螺旋角系数Y hn2:@^=f
轴向重合度 =1.675, LKvX~68
Y=1-=0.82 YxM\qy{Vr
1!^BcrG.
⑨ 计算大小齿轮的 6 EqN>.
安全系数由表查得S=1.25 fSbLkd 9
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 =7+%31
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 PFp!T [)
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 o?}dHTk7
查课本得到弯曲疲劳强度极限 01@WU1IN
小齿轮 大齿轮 (5jKUQ8Q>
AVjRhe
查课本得弯曲疲劳寿命系数: =Lkn
K=0.86 K=0.93 (m2%7f.I
IB#
ua:
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 'df@4} 9
[]= 4S'e>:
[]= c{Z
"'t7
l\
dPfJ
tkV[^OeU>
大齿轮的数值大.选用.
= "]r{
Cl3vp_
⑵ 设计计算 R7rM$|n=o
计算模数 Y[L,rc/j
CfW#Wk:8J
!X7z y9
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: RTVU3fw
eWqS]cM#
z==24.57 取z=25 0z \KI?kd
TFb7P/g
那么z=5.96×25=149 lB _9b_|2
CL2zZk{u_
② 几何尺寸计算 iWeUsS%zpV
计算中心距 a===147.2 b&!}SZ
将中心距圆整为110 W2XWb<QSEV
UZt3Ua&J
按圆整后的中心距修正螺旋角 VJ-t#q"
eHUyV@
=arccos z#RwgSPw6
[cDDZ+6
因值改变不多,故参数,,等不必修正. c),UO^EqV
8-+# !]
计算大.小齿轮的分度圆直径 I`B ZZ-
g.Ur~5r
d==42.4 kVsX/~$
I*U7YqDC9
d==252.5 XC6 |<pru
_lI(!tj(
计算齿轮宽度 0UpRSh)#
r^.9
|YM5
B= ~L&z?'V
A?HDY_u
圆整的 ~uY5~Qs9G
"T /$K
大齿轮如上图: ^Vth;!o
>1I w!SO+
#pRbRT9
'`}D+IQ(j
7.传动轴承和传动轴的设计 wIRU!lIF9
$Rze[3
1. 传动轴承的设计 %}b
xs6!NY
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 Se??E+aX
P1=2.93KW n1=626.9r/min L7 FFa:#
T1=43.77kn.m SgQmR#5
⑵. 求作用在齿轮上的力 |LIcq0Z
已知小齿轮的分度圆直径为 .vmCKZ
d1=42.4 ii`,cJl
而 F= ?a+J4Zr3
F= F W"/,<xHuh
0RdW.rZJ
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N {nZP4jze
HRahBTd(z
f~?5;f:E
$!'Vn)Z7
⑶. 初步确定轴的最小直径 NB3+kf ,
先按课本初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 2bXCFv7}
%j2 :W\g:
cPL6(&7
siuDg,uqK5
从动轴的设计 Or/YEt}
W:f )#'
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, =`}|hI
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M jbOwpyH
⑵. 求作用在齿轮上的力 N}z]OvnZH
已知大齿轮的分度圆直径为 %> YRNW@%
d2=252.5 2MXg)GBcU>
而 F= 0^P9)<k'
F= F |.~2C14[
Ki:98a$
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N iF##3H$c
Ka{QjW!%d<
=;8q`
LD|T1.
⑶. 初步确定轴的最小直径 bA"*^"^
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 :d<F7`k
H
>4lA+1JYk
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径d,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号 ,mp^t2
查表,选取 0rDQJCm
coXm*X>z
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 D#ED?Lqf
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径 =6'D/| 3
w(%$~]h
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (=53WbOh/t
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 。 dm83YCdL
>tkU+$;-
初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型. S`spUq1o
:$^sI"hO
D B 轴承代号 }N3Ur~X\
45 85 19 58.8 73.2 7209AC UD'e%IVw
45 85 19 60.5 70.2 7209B }WNgKw
50 80 16 59.2 70.9 7010C /h!iLun7I
50 80 16 59.2 70.9 7010AC "Bn]-o|r
6:bvq?5a5
!E/%Hv1
iaaD1<m
Wf
*b"#
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 XR)I,@i`'
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, xe1xP@e?
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. @aoHz8K
q'[yYPDX5x
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. ;Uj=rS`Q
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, ;fY)7
'
高速齿轮轮毂长L=50,则 ~o/e0
03y5$kQ
L=16+16+16+8+8=64 x6~`{N1N
M
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. 1'J|yq
[~rBnzb
5. 求轴上的载荷 L5>.ku=T
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时, X?] 1/6rV
查表对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. P-lE,X
z9*7fT
"(y| iS$^T
D)LqkfJ}z^
y$pT5X G
)x&}{k6 %
kF *^" Cn
!bD`2m[Q
RiAY>:
iu.+bX|b
U7cGr\eUu
传动轴总体设计结构图: c_bIadE{
8|p*T&Cn&
4#@zn 2l
{-Y% wM8<i
(主动轴) ijWn,bj
mH} 1Zy
(%EhkTb
从动轴的载荷分析图: h3Z0NJ=xM
3YPoObY
6. 校核轴的强度 }Pe0zx.Ge
根据 [2cG 7A
== H<YS2Ed
前已选轴材料为45钢,调质处理。 My!<_Hp-W
查表15-1得[]=60MP 9y"*H2$#
〈 [] 此轴合理安全 Rm!Iv&{
e|ngnkf(G
8、校核轴的疲劳强度. kC)ye"r
⑴. 判断危险截面 :X;'37o#q
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. ,.<l^sj5
⑵. 截面Ⅶ左侧。 eu|cQ^>
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 ]\<^rEU
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 QGnBNsA h
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 !'^gqaF+
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 }-R|f_2Hp
截面上的弯曲应力 H-o>|C
Yl#r9TM
截面上的扭转应力 vHPp$lql
== H:BWv08~5
轴的材料为45钢。调质处理。 ^SKuX?f\
由课本得: k%)QrRnB
BK8)'9/
因 V'4sOn
经插入后得 t)O$W
2.0 =1.31 ,9W|$2=F
轴性系数为 }?=$?3W
=0.85 Gt^Fj&^
K=1+=1.82 0XBv8fg
K=1+(-1)=1.26 -%lA=pS{Fq
所以 UmSy p\i
$5`P~Q'U
综合系数为: K=2.8 @exeHcW61
K=1.62 c} GH|i
碳钢的特性系数 取0.1 OFTyN^([@
取0.05 )8:Ltn%
安全系数 3U0>Y%m| ,
S=25.13 *eAsA(;
S13.71 I]|X6
≥S=1.5 所以它是安全的 -#
[=1Y
截面Ⅳ右侧 B'OUT2cgB
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 \ s8j*
0wCJNXm
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 ?H\K];
ykv,>nSXLL
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 [;`B
/*)zQ?N
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 0>?%{Xy
截面上的弯曲应力 ?8AchbK;N
截面上的扭转应力 p0jQQg
==K= | N%?7PZ(
K=
Em?Z
所以 ~)XyrKw
综合系数为: 3":vjDq$
K=2.8 K=1.62 #)&kF+
碳钢的特性系数 Cku#[?G
取0.1 取0.05 \&K{v#g~
安全系数 ?6;9r[ p
S=25.13 w\o?p.drp=
S13.71 +{(f@,&~{
≥S=1.5 所以它是安全的 >?/Pl"{b
lxIoP
9.键的设计和计算 zq1je2DB
tI42]:z
①选择键联接的类型和尺寸 zPzy0lx
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. 9Z.Xo kg
根据 d=55 d=65 -][~_Hd{
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 =hZ#Z]f
b=20 h=12 =50 l`S2bb6uMR
or~2r8
②校和键联接的强度 ]_!5g3VQh
查表6-2得 []=110MP -MEp0
工作长度 36-16=20 .dA_}
50-20=30 F|+Qi BO
③键与轮毂键槽的接触高度 <'n'>@
K=0.5 h=5 k!?sHUAj
K=0.5 h=6 #m
x4pf{
由式(6-1)得: muh[wo
<[] +rAmy
<[] eh\_;2P
两者都合适 Q=YIAGK
取键标记为: oeV.K.
键2:16×36 A GB/T1096-1979 ''t\J^+&
键3:20×50 A GB/T1096-1979 .|\}]O`
10、箱体结构的设计 k }amSsE
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, tuT>,BbR
大端盖分机体采用配合. z$64Ep#
0R2KI,WI
1. 机体有足够的刚度 pco:]3BF6
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 6,wi81F,}
8jBrD1
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 ^/6LVB *
` nd/N#
因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm o >wty3l:
为保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为 `!,"">5
xUW\P$
3. 机体结构有良好的工艺性. %C[#:>'+
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. GZefeBi
Nm{+!}cC
4. 对附件设计 NUO#[7OK+x
A 视孔盖和窥视孔 ys/U.e|)!
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 PiwMl)E|!
B 油螺塞: @\*`rl]
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。 Lm-f0\(
C 油标: .-Z=Aa>
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 'zJBp 9a%
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. %I^schE*
*x!j:/S`n
D 通气孔: i C)+5L#'
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. ?4`f@=}'K
E 盖螺钉: XY`{F.2h
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 r+Pfq[z&
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. ,+P2B%2c
F 位销: F ,;B
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. iv!; gMco
G 吊钩: + *W%4e
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. A!$;pwn0
QBYY1)6S,
减速器机体结构尺寸如下: `w8Ejm?n
w,T-vf
名称 符号 计算公式 结果 `uwSxt
箱座壁厚 10 m$.7) 24
箱盖壁厚 9 q _INGCJ
箱盖凸缘厚度 12 /$\N_`bM
箱座凸缘厚度 15 <@S'vcO
箱座底凸缘厚度 25 <B
Vx%
地脚螺钉直径 M24 7VIfRN{5n
地脚螺钉数目 查手册 6 Mdw"^x$7
轴承旁联接螺栓直径 M12 r1&eA% eh
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 og?L 9
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 g#iRkz%l)&
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 P<CPA7K
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 1rIL[(r4
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 gJH^f3
22 HIqe~Vc
18 0 wjL=]X1e
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 LVaJyI@/>
16 ms&6N']
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 .~a.mT
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 /g>]J70
齿轮端面与内机壁距离 > 10 M?00n< vM
机盖,机座肋厚 9 8.5 (j(hr'f
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) <CcSChCg
150(3轴) >~l^E!<i-u
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) 7 \AoMk}
150(3轴) }U^iVq*
Bdcs}Ga
11. 润滑密封设计 \;+TZ1i_
yR% l[/ X
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. |fB/ hs \
油的深度为H+ b{CS1P
H=30 =34 `i
vE:3k
所以H+=30+34=64 q%/\
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 58t_j54
~#dfZa&
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 ^KJi|'B
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 sk5B} -
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 b5#Jo2C`AJ
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 )43z(:<
L@S1C=-/
12.联轴器设计 bt"5.nm
Y
8-;eqH
1.类型选择. ;>%wf3e
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 tmQ,>
2.载荷计算. .:t&LC][
公称转矩:T=95509550333.5 \('WS[$2
查课本,选取 7ju^B/7
所以转矩 w0O(>
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 50dx[v8
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm ~Zw37C9J
ezA&cZ5
四、设计小结 l15Z8hYhj
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。 l\TL=8u2c
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。 yJ>Bc
五、参考资料目录 $k+XH+1CW
[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; VHLt,?G
[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; ?jsgBol
[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; `NyO|9/4
[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; DB0?H+8t
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 ^SbxClUfw!
[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; }((P)\s
[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。