机械设计基础课程设计任务书 W[s>TDc`v
H=C;g)R
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 +_Z/VQv
KHtY
+93
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) K-3 _4As
RSC-+c6 1
目 录 f'dI"o&^/d
KG$2u:n
一 课程设计书 2 ZD(gYNi
%3j5Q
二 设计要求 2 A$cbH.
@AOiZOH
三 设计步骤 2 ~@lNBF
@Rm/g#!h"
1. 传动装置总体设计方案 3 pyKag;ZtP
2. 电动机的选择 4 xTT>3Fj
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 'S"F=)*-
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 ^> fs
5. 设计V带和带轮 6 O [/~V=
6. 齿轮的设计 8 c+=&5=i[3
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 SCij5il%
8. 键联接设计 26 >q`X%&l_
9. 箱体结构的设计 27 'Nh^SbD+_|
10.润滑密封设计 30 *rLs!/[Z_
11.联轴器设计 30 pC6_
jIZ
/7^~*
四 设计小结 31 s><co]
五 参考资料 32 (agdgy:#
8{C3ijR
一. 课程设计书 $4&Ql
设计课题: (P ?9Jct
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V Ju<D7
表一: Z>l>@wN m
题号 y.zQ `
scdT/|(U$
参数 1 r`2& o
运输带工作拉力(kN) 1.5 duI8^&|
运输带工作速度(m/s) 1.1 \1ZfSc
卷筒直径(mm) 200 x+pFu5,
o#i{/#oF
二. 设计要求 SpgVsz
1.减速器装配图一张(A1)。 z?PF9QL1
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 $IHa]9 {
3.设计说明书一份。 cQ`,:t#[
AF@C9s
三. 设计步骤 am}zOr\
1. 传动装置总体设计方案 v,jU9D\
2. 电动机的选择 .NKN2
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 \4ZQop
4. 计算传动装置的运动和动力参数 .eE5pyw+C
5. “V”带轮的材料和结构 {'1,JwSmb
6. 齿轮的设计 R`c5-0A
7. 滚动轴承和传动轴的设计 zSu2B6YU}
8、校核轴的疲劳强度 jAu/]
HZx
9. 键联接设计 T4[eBO
10. 箱体结构设计 \21!NPXH2
11. 润滑密封设计 _xJ&p$&
12. 联轴器设计 B4kIcHA
E~B
LY{3:
1.传动装置总体设计方案: 8L:0Wp
[K5afnq`
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 w^~,M3(+)1
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, z8oSh t`+
要求轴有较大的刚度。 {S?.bT%&
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。 %lBFj/B
其传动方案如下: ek9%Xk8
9I,Trk@&
图一:(传动装置总体设计图) gY%-0@g
/#tOi[0[
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 Pu=YQ
#F'
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 !>M: G:K
传动装置的总效率 L(.5:&Y=`
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; F
J)la9
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, ="V6z$N
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, .m
.v$(
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 hQ9VcS6=gD
8O]$)E
2.电动机的选择 r;-\z(h
}q^CR(h (R
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, IMj{n.y4
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, h T<v8
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 (uSfr]89'
[,VD^\
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, d;`JDT
@sP?@<C
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 !^y'G0
N*eZ4s'
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 G3q\Z`|3h
,+WDa%R
4oJ0,u
方案 电动机型号 额定功率 &Mol8=V)
P yovC~
kw 电动机转速 -{^Gzui
电动机重量 -Wf 2m6t
N 参考价格 ikUG`F%W
元 传动装置的传动比 {Wt=NI?Ow
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 n;[d{bU
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 ^5OR%N)
4h-tR
中心高 l2i[wc"9
外型尺寸 Z<`QDBN"4
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD |Gz(q4
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 ,#nyEE
YH@^6Be9
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 eGjEO&$
Y-v6xUc{F
(1) 总传动比 g/eE^o~;
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 R,8;GS42
(2) 分配传动装置传动比 d-y8c
=× V3
2F
式中分别为带传动和减速器的传动比。 09/Mg
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 idEhxvAo
4.计算传动装置的运动和动力参数 U<K)'l6#2n
(1) 各轴转速 J.$N<.
==1440/2.3=626.09r/min vkp_v1F%+
==626.09/5.96=105.05r/min ",Mr+;;:[
(2) 各轴输入功率 ;O+=
6>W
=×=3.05×0.96=2.93kW N:_.z~>%
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW uWkW T.>$
则各轴的输出功率: 7*.nd
=×0.98=2.989kW ,?S1e#
=×0.98=2.929kW XkDIP4v%
各轴输入转矩 :pq+SifP
=×× N·m UyENzK<%u
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· 8MU+i%hd
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m #ozui-u>
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m vhvFBx0
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m ?L x*MJZ
=×0.98=242.86N·m O |!cPB:
运动和动力参数结果如下表 g%TOYZr!X
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min evjj~xkte
输入 输出 输入 输出 kntYj}F(
电动机轴 3.03 20.23 1440 9(6f:D
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 F$M^}vsjGx
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 FF #T"y0Y
3$G &~A{
5、“V”带轮的材料和结构 zncKd{Q\tP
确定V带的截型 8
kvF~d
;
工况系数 由表6-4 KA=1.2 $+w:W85B
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 4(
$p8J
V带截型 由图6-13 B型 2ci[L:U
&n9&k
Em
确定V带轮的直径 ^p)#;$6b
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm HA$Xg
j
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s V/`vX;%
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm KT[ZOtu
$7" Y/9Y
确定中心距及V带基准长度 qF\w#nG
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 rtNYX=P
360<a<1030 .exBU1Yk@
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm Qp7h|<
DG?g~{Y~b
初定V带基准长度 #lR-?Uh
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm _iu~vU)r
9TX2h0U?
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm gFqF&t
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm ,?P< =M
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 4M#i_.`z
60;_^v
确定V带的根数 LTxP@pr
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw {xx}xib3
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 EQN)y27poW
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 'Lq+ONX5
带长修正系数 由表6-2 KL=1
]VL} eHZ
?Z2`8]-E
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 ;4l8Qg
7
Idb*,l|<
取Z=2 A'BqNsy
V带齿轮各设计参数附表 P -NR]f
rY6x):sC
各传动比 C$q};7b1N
^s6}[LDW>@
V带 齿轮 %N)B8A9kh
2.3 5.96 $C.a@gm
!KMl'kswe:
2. 各轴转速n }f;WYz 5
(r/min) (r/min) /5)*epF+
626.09 105.05 P0y DL:X[
6@TU9AZS`
3. 各轴输入功率 P <o/!M6^:
(kw) (kw) !NH(EWER
2.93 2.71 -'Ay(h
\_WR:?l
4. 各轴输入转矩 T 9w- )??
(kN·m) (kN·m) O 2-n-
43.77 242.86 ]XU4nNi
yUj`vu2
5. 带轮主要参数 1~ W@[D
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) gUNhN1=
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 :h5G|^
带的根数z N"}>);r
160 368 708 2232 B 2 "]#Ij6ml
23P&n(.
6.齿轮的设计 g'KxjjYT,
9j|v
D
(一)齿轮传动的设计计算 ]f#s`.A~
\o}T0YX
齿轮材料,热处理及精度 h~7#$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 0u1ZU4+EC
(1) 齿轮材料及热处理 /i3JP}
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 qmFG
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 ''YqxJ fb
② 齿轮精度 H,]8[qT<
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 ep=r7Mft
`mzlOB
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 `0\Z*^>
按齿面接触强度设计 n9xP8<w8
(/uAn2
确定各参数的值: 0K[]UU=P=
①试选=1.6
'g!T${
选取区域系数 Z=2.433 Hl`OT5pNf
tsAV46S
则 U3X5tED
②计算应力值环数 _8a;5hS
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) qFD ZD)K
=1.4425×10h ID43s9
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) K f/[Edn
③查得:K=0.93 K=0.96 lFGuQLuqA{
④齿轮的疲劳强度极限 &cL1 EQ(
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: ux<|8S
[]==0.93×550=511.5 4p,:}h
E
+_n@t"
[]==0.96×450=432 T9
/;$6s*
许用接触应力 Ea&|kO|
mY.v:
⑤查课本表3-5得: =189.8MP ?qNU*d
=1 1Ng+mT
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 c,4~zN8Ou
=4.47×10N.m <Z]#vrq
3.设计计算 <{isWEW9]3
①小齿轮的分度圆直径d 7v*gwBH
9B!Sv/)y!r
=46.42 V4+|D2
②计算圆周速度 itg_+%^R
1.52 6nZ]y&$G-k
③计算齿宽b和模数 e0TYHr)X>3
计算齿宽b C(ij_>
b==46.42mm UGSZg|&6#*
计算摸数m oZa'cZNs
初选螺旋角=14 lS4r pbU_
= 2aj1IBnz6/
④计算齿宽与高之比 ^.6[vmmq
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 eX+36VG\
=46.42/4.5 =10.32 e$J>z {
⑤计算纵向重合度 |NuMDVd+s
=0.318=1.903 &BRk<iwV
⑥计算载荷系数K B&]`OO>O
使用系数=1 w"v!+~/9
根据,7级精度, 查课本得 *%Rmdyn
动载系数K=1.07, \baY+,Dr+
查课本K的计算公式: 3YHEH\60^
K= +0.23×10×b n93q8U6m/U
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 8zp?WUb
查课本得: K=1.35 ye(b 7CX
查课本得: K==1.2 G-d7}Uz?
故载荷系数: 'z ?Hv
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 N d].(_
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 >Zb!?ntN`t
d=d=50.64 lU{)%4e`
⑧计算模数 q&25,zWD
= '^UHY[mX8
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 :W.H#@'(
由弯曲强度的设计公式 ,<v0(
≥ YvJFZ_faX
EhxpMTS
⑴ 确定公式内各计算数值 vGkemJ^/
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m 0P$1=oK
确定齿数z IRN,=
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 Pk;\^DRC
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 DpRMXo[
Δi=0.032%5%,允许 C%z)D1-
② 计算当量齿数 2][9Wp
z=z/cos=24/ cos14=26.27 Gyq 6?
z=z/cos=144/ cos14=158 \Y4(+t=4
③ 初选齿宽系数 dKzG,/1W[m
按对称布置,由表查得=1 5T x4u%g
④ 初选螺旋角 .C'\U[A{
初定螺旋角 =14 "^#O7.oVi+
⑤ 载荷系数K ciblj?"Wi
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 tu\XuDky
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y B4y_{V
查得: 2FMmANH0ev
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 3"h*L8No
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 &<t%u[3
2Re8rcQQU
⑦ 重合度系数Y JP>EW&M
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 zG9FO/@av
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 NNt n
=14.07609 ~P\4
N
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 >V"{]v
⑧ 螺旋角系数Y tx09B)0
轴向重合度 =1.675, ?w:\0j5~
Y=1-=0.82 xrf|c
%3`*)cp@
⑨ 计算大小齿轮的 % !@E)%d0
安全系数由表查得S=1.25 "Hw%@]#
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 "yu{b]AU
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 Ue}1(2.v
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 G<C D4:V
查课本得到弯曲疲劳强度极限 m6i ,xn
小齿轮 大齿轮 TAYh#T=S
Ic'D#m
查课本得弯曲疲劳寿命系数: c}@E@Y`@w
K=0.86 K=0.93 n*\o. :f
\l!+l
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 k6#$Nb606
[]= ~cm4e>o
[]= sVh)Ofn
O ~5t[
?8O5%IrJ
大齿轮的数值大.选用. e)}E&D;${
6 wN*d 5
⑵ 设计计算 02,t
计算模数 ]!TE
XJo.^<m
/`M#
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: _gMr]%Q
o33t~@ RX
z==24.57 取z=25 vv)q&,<c
`oMZ9Gq2E
那么z=5.96×25=149 zfop-qDOc
k~)CJ6}
② 几何尺寸计算 "nz\YQdg
计算中心距 a===147.2 CzlG#?kU?2
将中心距圆整为110 x_3B) &9
N8nt2r<h
按圆整后的中心距修正螺旋角 :
;8L1'
OG{*:1EP
=arccos ]WNY"B>+
nReIi;pi
因值改变不多,故参数,,等不必修正. P].Eb7I
S:z|"u:+
计算大.小齿轮的分度圆直径 mX>N1zAz
#j Tkz
d==42.4 %vO(.A+
k;cIEEdZD
d==252.5 mx)!] B"
g{Av
=66Z
计算齿轮宽度 E,d<F{=8,o
@KM?agtlbl
B= azFJ-0n@"
&B5&:ib1D
圆整的 R?1Z[N
TFOx=_.%i
大齿轮如上图: Lv@WI6DM
yMdu
Zmkc
r\QV%09R
Rk5#5R n
7.传动轴承和传动轴的设计 Zb_A(mnzh
h1?xfdvGd
1. 传动轴承的设计 *04}84?:
.<vXj QE
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 7# wB
P1=2.93KW n1=626.9r/min aA$\iFYA
T1=43.77kn.m 9Tr ceL;
⑵. 求作用在齿轮上的力 `}`Q qv
已知小齿轮的分度圆直径为 FI: H/e5[
d1=42.4 5=*i!c
_m
而 F= oAifM1*0
F= F aoz+T h3
Syseiw
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N lV:feX
<r <{4\%}
..Dm@m}
13 h,V]ak
⑶. 初步确定轴的最小直径 iOfO+3'Z_U
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 rMVcoO@3
Q\zaa9P
ie[X7$@
'0~?zP
从动轴的设计 NA$)qX_
3f$n8>mq
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, f?ycZ
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M UUDbOxD^w
⑵. 求作用在齿轮上的力 /pkN=OBR
已知大齿轮的分度圆直径为 >VZxDJ$R
d2=252.5 ~)#E?:h5
而 F= 0t7)x8c
F= F >l8?B L
v Cej( ))
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N ysi=}+F.
x0)=jp '
_Q Hk&-Lp
w:nH_x#C4
⑶. 初步确定轴的最小直径 *.eeiSi{
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 Kg~D~
+j
UhDf6A`]
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 Py#EjF12
查表,选取 ,<!*@xy7v
dh%O {t
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 y+Nw>\|S
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 1`|Z8Jpocj
]%-U~avph
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 T~$Eh6
D
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 。 uv-O`)
|wJdp,q R
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. D^>d<LX
&,8Qe;
D B 轴承代号 .fqy[qrM
45 85 19 58.8 73.2 7209AC 3n)Kzexh
45 85 19 60.5 70.2 7209B ugXDnM[S%
50 80 16 59.2 70.9 7010C CAvi P61T
50 80 16 59.2 70.9 7010AC $bKXP(
.7
)oWd!
>Vx_Xv`Jwb
%Iflf]l
w%TrL+v
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 jP/Vqe%%8
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.查得7010C型轴承定位轴肩高度mm, AH/^v;-
③ 取安装齿轮处的轴段d=58mm;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取L=72. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,d=65.轴环宽度,取b=8mm. d3\?:}o,
@1xVWSF
④ 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取l=50. ^HR8.9^[1u
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=16, 'bLP#TAzf
高速齿轮轮毂长L=50,则 ID`C
|*w)]2Bl
L=16+16+16+8+8=64 Nz3+yxv1
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. E<tR8='F
t}I@Rmso
5. 求轴上的载荷 3
eF c
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时, Dz$w6d
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. fQ1j@{Xa
)M"NMUuU"
S'$m3,l(k
OAiW8BAe
bJ
6ivz
A0@,^|]
3O4lGe#u
U!Zj%H1XQ0
3f^jy(
U5-8It2OR
|.RyF@N`T
传动轴总体设计结构图: $X-PjQb1Bb
\ ;]{`
<)LR
1E||ft-1i*
(主动轴) !hfpa_5
&0[L2x}7
`Rq|*:LV
从动轴的载荷分析图: 5*A5Y E-
IQC[ewk
6. 校核轴的强度 ^{IZpT3
根据 GTfM *b
== Wk3-J&QbS
前已选轴材料为45钢,调质处理。 @$5~`?
查表15-1得[]=60MP 4P)#\$d:
〈 [] 此轴合理安全 1 Vc_jYO@
P}a$#a'!
8、校核轴的疲劳强度. MUZ]*n&0
⑴. 判断危险截面 kq(><T
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. i Pr(X
⑵. 截面Ⅶ左侧。 }OnU32P
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 YR~e_cA:
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 t@#5
G*
_Q
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 8;"%x|iBoL
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 ]smu~t0\
截面上的弯曲应力 5CcX'*P
w0nbL^f
截面上的扭转应力 .eVX/6,
== eJ<P
轴的材料为45钢。调质处理。 {Y-'i;j?
由课本得: OSUiS`k
;aD~1;q
因 NWiDNK[VE}
经插入后得 q[P> s{"
2.0 =1.31 wTR?8$
轴性系数为 LzLJ6A>;R
=0.85 ^Lfwoy7R
K=1+=1.82 Rvf{u8W
K=1+(-1)=1.26 [cEGkz
所以 /<[_V/g[t?
&@|? %
综合系数为: K=2.8 bxxLAWQ(
K=1.62 S?i^ ~
碳钢的特性系数 取0.1 ?(B}w*G~
取0.05 I+kL;YdS
安全系数 cf>lY
S=25.13 M Tl
@#M
S13.71 =bJ$>Djp
≥S=1.5 所以它是安全的 O,^s)>c
截面Ⅳ右侧 Oz_CEMcy
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 nIB eZof
'
ZTRl+
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 Ho/tCU|w
b0h\l#6
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 ;}S_ PnwC@
H@zv-{}T8
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 mM/#(Ghl
截面上的弯曲应力 txnH~;(
截面上的扭转应力 r^"sZk#
==K= qR2cRepV
K= ,*lns.|n
所以 ?XyrG1('
综合系数为: MU] F'6V
K=2.8 K=1.62 @(x]+*)
碳钢的特性系数 yCkWuU9
取0.1 取0.05 \J?&XaO=
安全系数 q\!"FDOl4
S=25.13 Dqwd=$2%
S13.71 r:0RvWif
≥S=1.5 所以它是安全的 / M]P&Zb |
lc
fAb@}2
9.键的设计和计算 c; .y
3bC-B!{;g
①选择键联接的类型和尺寸 Z9% u,Cb
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键. 13 JG[,w
根据 d=55 d=65 FChW`b&S
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 4Vf-D%
h>a
b=20 h=12 =50 <daH0l0
H)*%e G~
②校和键联接的强度 \KpJIHkBRy
查表6-2得 []=110MP *n@rPr-
工作长度 36-16=20 'X&"(M
50-20=30 066\zAPdH
③键与轮毂键槽的接触高度 1T~`$zS7
K=0.5 h=5 J$jLGy& '
K=0.5 h=6 @{<^rLt
由式(6-1)得: w[QC
<[] 8h}1t4k
<[] ^eRbp?H*T
两者都合适 UY.o,I>s
取键标记为: 9K&YHg:1
键2:16×36 A GB/T1096-1979 UAI'tRYN_
键3:20×50 A GB/T1096-1979 )&)tX.
10、箱体结构的设计 B~<bc
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, m9D*I1
大端盖分机体采用配合. mSFA i
9a1R"%Z
1. 机体有足够的刚度 _a?x)3\v
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 h;cw=G
b|k(:b-G&.
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 pwVGe|h%,
XK0lv8(
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 /b4>0DXT5
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 sC :.}6
$9Xn.,W
3. 机体结构有良好的工艺性. h2+"e# _
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. %|2x7@&s
rXGaav9
4. 对附件设计 FB~IO#E8W
A 视孔盖和窥视孔 VF<VyWFC0`
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 J6zU#
B 油螺塞: \)g}
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。 !.|A}8nK
C 油标: q(#,X~0
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 6k|f]BCL
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. 1yc$b+TH
j3
@Q
D 通气孔: `Z2-<:]6&a
由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. e&<=+\ul
E 盖螺钉: [RDY(}P%
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 U'} [:h~)
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. gb^'u
F 位销: )o::~ eu
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. yyVE%e5nl
G 吊钩: 7u%OYt
D E
在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. ^w
jM u5f
}hc+ENh
减速器机体结构尺寸如下: (.$e@k=
!,DA`Yt
名称 符号 计算公式 结果 BL\H@D
箱座壁厚 10 1HRcEzA
箱盖壁厚 9 jyRz53
箱盖凸缘厚度 12 mP
+H
C)2
箱座凸缘厚度 15 $|19]3T@Z
箱座底凸缘厚度 25 > mP([]
地脚螺钉直径 M24 A(JgAV1{
地脚螺钉数目 查手册 6 WsmP]i^Q
轴承旁联接螺栓直径 M12 R8j\CiV17
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 gYw=Z_z
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10
G/_8xmsU
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 "(;t`,F
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 P`n"E8"ab<
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 ~2XiKY;W?
22 _E^ !,Wz
18 qD}O_<_1ym
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 cN:ek|r
16 5pxw[c53#
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 l27J
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 7I:<i$)V
齿轮端面与内机壁距离 > 10 P#2#i]-
机盖,机座肋厚 9 8.5 @.v{hkM`
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) ,LDdL
150(3轴) HhUk9 >7
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) JZ"XrS0?
150(3轴) <d3a
arn7<w0
11. 润滑密封设计 iuoZk5O
O6\t_.
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. e[.JS6
油的深度为H+ q{Gf@
H=30 =34 n!?u/[@
所以H+=30+34=64 CN#2-[T
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 $w! v
,@@FAL
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 xbze{9n"
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 t[bZg9;
密封的表面要经过刮研。而且,凸缘联接螺柱之间的距离不宜太 X}]g;|~SN
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 ]nx5E_j2
9Ui|8e~=
12.联轴器设计 RV6|sN[x>
t",b.vki\z
1.类型选择. y6Ea_v
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 (fC U+
2.载荷计算. A}0u-W
公称转矩:T=95509550333.5
.v#Tj|w^
查课本,选取 +C`zI~8
所以转矩 )9V8&,
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 RjG=RfB'V
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm M{`uI8vD
bqm%@*fZo
四、设计小结 G\H |\i
经过两周紧张的课程设计,终于体会到了什么叫设计。原来设计并非自己想的那么简单、随便,比如说,设计减速器时,里面的每一个零件几乎都有其国家标准,我们设计时必需得按标准进行设计,最后才能符合要求。我觉得从事设计工作的人一定得要有很好的耐性,并且要有足够的细心,因为设计过程中我们要对数据不断的计算,对图形不断的修改,这需要耐心。因此,我觉得我们有必要从现在就开始培养这样一种耐心的工作态度,细心的工作作风,以便以后更快的进入到工作中,避免不必要的错误。 Jnq}SUev
我觉得,虽然这次设计出的结果与自己所想的有一定差距,但我想至少是自己动手了,并且通过这次设计,使自己更明白自己在这方面的欠缺和不足之处,懂得要从头到尾自己设计出一样东西是多么的不容易。因此,我想在剩下的一年半时间里,我会针对自己专业方面欠缺知识进行提高,拓宽。我想不管谁找出了自己的弱点,一定要努力的去改进、提高它,这样自己才会不断的进步,虽然“人无完人”,但我想我们不断的改进、提升自己,最后会使自己成为比现在的自己更强,更优秀的人的。我想这是我这次课程设计的最大收获。 Ku] <$uo
五、参考资料目录 kBJx`tjtp
[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; h
Ap(1h#m
[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; Xwk_QFv3
[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; E>x,$w<?
[4]《减速器选用手册》,化学工业出版社,周明衡主编,2002年6月第一版; "I^pb.3
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 N/eFwv.Er
[6]《机械制图(第四版)》,高等教育出版社,刘朝儒,彭福荫,高治一编,2001年8月第四版; ;Qdw$NuW
[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。