机械设计基础课程设计任务书 _xH<R
P*i'uN
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ~+d{:WY
#eN2{G=4+
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) "uP*pR^
]8R@2L3s
目 录 tAo$;|
1ni72iz\
一 课程设计书 2 :Jf</uP_
*- ~GVe
二 设计要求 2 8KN3|)
s?s,wdp
三 设计步骤 2 .%dGSDru
`\|@w@f|;
1. 传动装置总体设计方案 3 JU;`c>8=)
2. 电动机的选择 4 BeLqk3'/
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5
B|V!=r1%
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 Tt9cX}&&
5. 设计V带和带轮 6 K2e68GU
6. 齿轮的设计 8 e`U
6JzC
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 "+4Jmf9
8. 键联接设计 26 WO{7/h</
9. 箱体结构的设计 27 :/%Y"0
10.润滑密封设计 30 Kxa1F,dZ
11.联轴器设计 30 l.]wBH#RS
3UmkFK<
四 设计小结 31 #AP;GoIf"j
五 参考资料 32 5!S#}=f=
{chZ&8)f
一. 课程设计书 mn=b&{')e
设计课题: TDbSK&w :s
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V q5S_B]|
表一: <wb6)U.
题号 7.Z-
%WKBd\O
参数 1 w &T\8k=
运输带工作拉力(kN) 1.5 2LR y/ah
运输带工作速度(m/s) 1.1 L1I1SFG
卷筒直径(mm) 200 }:YL'$:5!
l5=ih9u
二. 设计要求 8X.=
6M
1.减速器装配图一张(A1)。 SrB>_0**
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 K!qOO
3.设计说明书一份。 V=5S=7 Z:
rM,f7hm[S*
三. 设计步骤 yGNpx3H
1. 传动装置总体设计方案 2HSFMgy
2. 电动机的选择 x7<NaMK\
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 ]T|$nwQ
4. 计算传动装置的运动和动力参数 ]Jm\k'u[
5. “V”带轮的材料和结构 R&6@*Nn
6. 齿轮的设计 ybsw{[X>M
7. 滚动轴承和传动轴的设计 Dq<DW2It>
8、校核轴的疲劳强度 N%>h>HJ
9. 键联接设计 0HU0p!yt&
10. 箱体结构设计 />}zB![(K
11. 润滑密封设计 DZ\ '7%c
12. 联轴器设计 2A@oa9
sbX7VfAR`
1.传动装置总体设计方案: IDJ2epW*;
+ctU7
rVy
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 ^'`(E_2u
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, i ]8bj5j{
要求轴有较大的刚度。 VD@$y^!H
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。 nyqX\m-
其传动方案如下: %qo.n v
1\UU"
图一:(传动装置总体设计图) $:oC\K6
~Gmt,l!b
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 ZiQ<SSo:
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 9 Xl#$d5
传动装置的总效率 4H,c;g=!
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; :L+xEL
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, #9r}Kr=P
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, Yb`b/BMR
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 z9OpMA
F(."nUrf
2.电动机的选择 z8'zH>
s@"|o3BX
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, j!!s>7IZ
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, e(a,nZF.
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。 YaSBIq{z
S'qT+pP
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, =y@0il+V
QtG6v<A
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 Ns1n|^9
%Rf9KQ
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 O9d"Z$~n=j
0iZeU:FE
T:'JA
方案 电动机型号 额定功率 pO7OP"q1
P :x[()J~N
kw 电动机转速 o!~XYEXvUa
电动机重量 +%,oq]<[,
N 参考价格 Z]G#:
元 传动装置的传动比 aACPyfGQ
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 bri8o"
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 3{~(_
<EgJm`V
中心高 #yR&|*@
外型尺寸 k
Qr
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD =hb)e}l
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 7<)
@{fwM;me]P
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 '{.4~:
R\&z3<-S
(1) 总传动比 BI-'&kPk
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 x+za6e_k"
(2) 分配传动装置传动比 XI[n!)3
=× ReM]I<WuY
式中分别为带传动和减速器的传动比。 }za pN
v
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 f&^"[S"\f
4.计算传动装置的运动和动力参数 !idVF!xG
(1) 各轴转速 ;T0X7MNx
==1440/2.3=626.09r/min \6/Gy!0h-
==626.09/5.96=105.05r/min |y0k}ed
(2) 各轴输入功率 # }}6JM
=×=3.05×0.96=2.93kW Dzu//_u
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW VK*`&D<P
则各轴的输出功率: Z:AB(c
=×0.98=2.989kW R\7r!38
=×0.98=2.929kW V[*>}XQER
各轴输入转矩 [QQM/ ?
=×× N·m /*BU5
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· 11#b%dT
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m TW(X#T@Z6I
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m wzxV)1jT
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m 6la'\l#
=×0.98=242.86N·m yFmy
运动和动力参数结果如下表 qyVARy
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min Iq,h}7C8'
输入 输出 输入 输出 }ff^^7_
电动机轴 3.03 20.23 1440 HbB8A#u
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 (G./P@/[
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 ~4Fz A,,
<>f;g"qS
5、“V”带轮的材料和结构 yevJA?C4 v
确定V带的截型 t, /8U
工况系数 由表6-4 KA=1.2 2!W[ff@~7
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 >\:GFD{z
V带截型 由图6-13 B型 Ths~8{dMb
S!$S'{f<
确定V带轮的直径 +UX~'t_'v
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm _U4@W+lhX_
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s O9?.J,,mVh
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm P* &0HbJ
l"`VvW[
确定中心距及V带基准长度 P/WGB~NH
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 S~fP$L5
360<a<1030 m(9I+`
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ^;s/4
a]5y
CBm
初定V带基准长度 U" 3L
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm GLZ*5kw
L'KKU4zj
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm mP6}$D
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm sk8DW
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 D8~\*0->
c*zeO@AAn
确定V带的根数 ND.(N'/O
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw /\mYXi\
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 8O{V#aop
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 ~Yl.(R
带长修正系数 由表6-2 KL=1 *}#HBZe(9
$?z}yx$
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 3 !sZA?q
&XI9%h9|
取Z=2 :XAyMK7
V带齿轮各设计参数附表 @f|~$$k=
[) >Yp-n
各传动比 8|\ -(:v
G;wh).jG5
V带 齿轮
)
] Ro
2.3 5.96 s.;'-oA
:~W(#T,$E
2. 各轴转速n #Q["[}flVv
(r/min) (r/min) N\. g+ W
626.09 105.05 ?-3G5yy
BKI-Dh
3. 各轴输入功率 P SD%3B!cpX
(kw) (kw) [X]hb7-&
2.93 2.71
IaRwPDj6
'CJ_&HR
4. 各轴输入转矩 T dZ*&3.#D5
(kN·m) (kN·m) ALO/{:l(
43.77 242.86
ac@\\2srV
S[y_Ewzq
5. 带轮主要参数 Lh-Y5(c
o
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) %q eNC\6N
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 {0fQE@5@
带的根数z Wql=PqF
160 368 708 2232 B 2 bcuUej:
D(|+z-}M
6.齿轮的设计 $K\e
Pfk
G[>CBh5
(一)齿轮传动的设计计算 L$!2<eK
@J6r;4|&
齿轮材料,热处理及精度 =2rdbq6R
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 !U2<\!_
(1) 齿轮材料及热处理 e~># M$
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 >Q"3dw
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 Vx5fQ mx
② 齿轮精度 XrMw$_0)
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 NgsEEPu?
zZ51jA9x
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 g co;8e_
按齿面接触强度设计 -R];tpddR5
{`)oxzR
确定各参数的值: ${ DSH
①试选=1.6 'ju_l)(R
选取区域系数 Z=2.433 Unt]=S3u
m@D :t5
则 g~9rt_OV
②计算应力值环数 DW7Jk"\GH
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) 1_9Ka
V
=1.4425×10h cR55,DR,#W
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) &io+*
③查得:K=0.93 K=0.96 ]JmE(Y1(1
④齿轮的疲劳强度极限
? uP5("c
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: tOk=m'aUK
[]==0.93×550=511.5 b rDyjh
U_Mag(^-
[]==0.96×450=432 [?,+DY
许用接触应力 ;8e}X6YU
9MQwc
⑤查课本表3-5得: =189.8MP Dcs O~mg
=1 (&V*~OR
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 S @!z'$&
=4.47×10N.m T(cpU,Q
3.设计计算 `@6y Wb:X
①小齿轮的分度圆直径d QGErQ
+l
5OFB[
=46.42 _|MK0'+f
②计算圆周速度 q/@r#
1.52 !T~uxeZ/;
③计算齿宽b和模数 ||7x51-yj
计算齿宽b jzi^OI7
b==46.42mm M#8_Qbvfk
计算摸数m o:as}7/^
初选螺旋角=14 $Grk{]nT
= qI74a F
④计算齿宽与高之比 lPA}06hU
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 y<v-,b*
=46.42/4.5 =10.32 Z%I 'sWOd
⑤计算纵向重合度 {Rxb_9
=0.318=1.903 rJ6N'vw>
⑥计算载荷系数K &wkbr2P
使用系数=1 ,^v_gc
根据,7级精度, 查课本得 <{Rz1CMc
动载系数K=1.07, K}whqe]j
查课本K的计算公式: )7E7K%:b,
K= +0.23×10×b tgeXX1Eq!
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 UhU+vy6)/
查课本得: K=1.35 +j8-l-o
查课本得: K==1.2 KYg'=({x
故载荷系数: rC/z8m3z
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 ]yFO~4Nu
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 >oAXS\Ts
d=d=50.64 $c+:dO|Fb
⑧计算模数 \K
Kt&bKL
= v//Drj
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 @zt "Y~9i
由弯曲强度的设计公式 ue!4By8T
≥ W<~u0AyO
3
cy2K#
⑴ 确定公式内各计算数值 criNeKa
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m /|v
b)J
确定齿数z o7v9xm+
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 #%z@yg
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 b0N7[M1Xl
Δi=0.032%5%,允许 zmFKd5
② 计算当量齿数 ,C'mE''x
z=z/cos=24/ cos14=26.27 i>pUTT
_[
z=z/cos=144/ cos14=158 VZk;{
③ 初选齿宽系数 vsB3n$2@u
按对称布置,由表查得=1 {q);1Nnf
④ 初选螺旋角 2aUE<@RU[
初定螺旋角 =14 5F 8'f)
⑤ 载荷系数K AC?a:{./
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 j#H&~f
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y Y)AHM0;g
查得: *44E'Dxv
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 [F,s=,S'M
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 E@Yq2FBpnn
'f7s*VKG
⑦ 重合度系数Y &?9~e>.OS
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 _Vt
CC/
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 A_.}-dzF
=14.07609 =cx_3gCr{
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 5J6~]J
⑧ 螺旋角系数Y T&E'MB
轴向重合度 =1.675, r!p:73L8
Y=1-=0.82 d}^hZ8k|
ofCN[u
⑨ 计算大小齿轮的 qcBamf
安全系数由表查得S=1.25 G8b`>@rZ
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 gJOD+~
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 u&o<>d;)
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 <7MxI@\
查课本得到弯曲疲劳强度极限 !~}@Eoii4
小齿轮 大齿轮 C'joJEo
u$(XZ;Jg
查课本得弯曲疲劳寿命系数: 0T:U(5Y9
K=0.86 K=0.93 7{OD/*|
hx}X=7w
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 0P4g6t}e
[]= 6eK7Jv\K
[]= h,i=Y+1
lMjeq.5nP
o-<.8Z}>at
大齿轮的数值大.选用. D.w6/DxaXa
fvV5G,lD3h
⑵ 设计计算 s)kr=zdyo
计算模数 A+"'8%o9}
$69d9g8-(!
ByjgM`
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: FMqes5\ 3
\8Yv}wQ
z==24.57 取z=25 H66F4i
'RIx}vPf
那么z=5.96×25=149 z3|5E#m
~Z;.np(T
② 几何尺寸计算 Ce@"+k+w
计算中心距 a===147.2 E
qt\It9
将中心距圆整为110 yO J|t#
{$_Gjv
按圆整后的中心距修正螺旋角 Q.l3F3;
W!b'nRkq
=arccos tAS[T9B
N/8B@}@n
因值改变不多,故参数,,等不必修正. _j\8u`^n
7k#0EhN 1>
计算大.小齿轮的分度圆直径 zw%1a 3!
##yH*{/&
d==42.4 8 v<*xy
)bB
Va^
d==252.5 Ak@y"!wnM
Qs8Rb ]%|
计算齿轮宽度 <*db%{
/wJocx]vQ
B= ZtOv'nTD
_>Oc>.MB
圆整的 NPt3#k^bW
M HKnHPv
大齿轮如上图: )3)fq:[
x Z`h8
bHioM{S
'TDp%s*;
7.传动轴承和传动轴的设计 lxtt+R
E{IY7Xz^>
1. 传动轴承的设计 \|C~VU@
uP2Wy3`V
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 jFwJ1W;?-
P1=2.93KW n1=626.9r/min `&FfGftc
T1=43.77kn.m =nG>aAG
⑵. 求作用在齿轮上的力 _/h<4G6A
已知小齿轮的分度圆直径为 H:,Hr_;nC
d1=42.4 kntULI$`
而 F= UZ7ukn-
F= F OBnvY2)Ri
cjf_,x
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N z v:o$2Z
@eN,m {b
x{,W<oXg
}syU(];s
⑶. 初步确定轴的最小直径 kC/An@J^#
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 Kd7 Lpw1u]
Lv:;}
Xrzpn&Y=#
iq3TP5%i
从动轴的设计 $x(p:+TI\4
6MelN^\[7
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, B8?j"AF
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M .}iRe}=
⑵. 求作用在齿轮上的力 zl)r3#6hW
已知大齿轮的分度圆直径为 jluv}*If
d2=252.5 256V
xn
而 F= a*!9RQ
F= F 9K=K,6
b
u Uh6/=y
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N G-Zn-I
agnEYdM_
^ARkjYt
p}|<EL}Z9
⑶. 初步确定轴的最小直径 3PaMq6Ca
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 {R7m qzt
->J5|c#
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 e}2[g
查表,选取 X9ec*x
(FSa>
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 sJm v{wM
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 (O'O#AD
Q*R9OF
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ,A>cL#Oe
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 。 NX?6
(lO,
=T#?:J#a
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. :<xf'.
ro18%'RRI
D B 轴承代号 #QiNSS
45 85 19 58.8 73.2 7209AC 3SI%>CO}
45 85 19 60.5 70.2 7209B )H%RwV#
50 80 16 59.2 70.9 7010C h`Xl~=
50 80 16 59.2 70.9 7010AC JgcMk]|'
+"PME1
>,nK
68nPz".X
XknbcA|
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 KqWO9d?w.
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, L+0O=zJF
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. bl4I4RB
HVNX"`]"
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. gflO0$i
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=16, 6V-JyTcxGI
高速齿轮轮毂长L=50,则 &[$t%:`
|6~ Kin
L=16+16+16+8+8=64 .wkW<F7
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. zO 6Sl[)
jgT *=/GH2
5. 求轴上的载荷 2z9N/SyN
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, *r iWrG
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. (^^}Ke{J
'HvJ]}p
>;~ ia3
cd)}a_9
k~qZ^9QB~
7:wf!\@I
x24&mWgU
4JGU`L:~
r\m2Oo)]
EKzYL#(i
/(Ryh6M
传动轴总体设计结构图: #
0/,teJk
Qz([\Xx:
DC*6=m_
r%%<
(主动轴) x.>[A^
Q6fPqEX=
pY(S]i
从动轴的载荷分析图: mlbSs_LT^
v\Zq=,+
6. 校核轴的强度 wQ\bGBks
根据 H2E'i\
== &(~"OD
前已选轴材料为45钢,调质处理。 ~{[,0,lWU
查表15-1得[]=60MP +=(@=PJ6
〈 [] 此轴合理安全 {-L}YX"Bh
%(g!,!l)
8、校核轴的疲劳强度. MMf_
⑴. 判断危险截面 9f$3{ g{m
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. >; k~B
⑵. 截面Ⅶ左侧。 =p#:v
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 ybpU?n
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 HkyN$1s
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 z=DK(b;$z
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 {0Ej*%
截面上的弯曲应力 $ZnVs@:S
9a{9|p>L
截面上的扭转应力 [P%'p-Hg_
== Xh`Oin}<
轴的材料为45钢。调质处理。 ^Rmrre`uU
由课本得: [};?;YN
yeN(_t2.
因 +<f!#4T
经插入后得 <"!'>ZUt
2.0 =1.31 \D}$foHg
轴性系数为 g
(V_&Y
=0.85 zWf(zxGAz
K=1+=1.82 *5R91@xt
K=1+(-1)=1.26 N#7_)S[@0l
所以 LH>h]OTQF
yb'v*B]
综合系数为: K=2.8 Sigu p#.p
K=1.62 )Tad]Hd"W
碳钢的特性系数 取0.1 HG[gJ7
取0.05 QjyJmW("Z
安全系数 *jo1?
S=25.13 P:c'W?
S13.71 Owm2/
≥S=1.5 所以它是安全的 k 1;Jkq~
截面Ⅳ右侧 2Q[q)u
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 #5_pE1
a,\GOy(q{
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 H^8t/h
gBE1aw;
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 u9%AK g}~
d$v{oC}
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 ;V)94YT
截面上的弯曲应力 6>-Gi
截面上的扭转应力 =N{-lyr)
==K= K${CHKFf
K= Vvk\$'
所以 rcG-Vf@
综合系数为: I}1<epd ,
K=2.8 K=1.62 60%EmX
;
碳钢的特性系数 X e\,:~
取0.1 取0.05 0p!N'7N
安全系数 `/eh
S=25.13 W[.UM
S13.71 _tVrLb7`s
≥S=1.5 所以它是安全的 0/?=FM>
*wK7qS~VB2
9.键的设计和计算 >s"kL^
? p^ ':@=
①选择键联接的类型和尺寸 Y'M}lv$sa
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键. /lN09j
根据 d=55 d=65 KS(Ms*k;'
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 O<6!?1|KP
b=20 h=12 =50 ?iNihE
_c6 zzGtH
②校和键联接的强度 !8Q9RnGn
查表6-2得 []=110MP [:-o;K\.-a
工作长度 36-16=20 vA,tW,
50-20=30 HZzdelo
③键与轮毂键槽的接触高度 "=XRonQZ
K=0.5 h=5 >`+-Yi$(\
K=0.5 h=6 px.]m-
由式(6-1)得: 8rgNG7d
<[] t^@4n&Dg
<[] )z2hyGX
两者都合适 Se&%Dr3Nv
取键标记为: [:C!g#o
键2:16×36 A GB/T1096-1979 kR|(hA,$N
键3:20×50 A GB/T1096-1979 8sxH)"S
10、箱体结构的设计 A49HYX-l
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, Y([vma>U]
大端盖分机体采用配合. ]mmL8%B@_
YfOO]{x,X
1. 机体有足够的刚度 jYJfo<
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 OL)M`eVQ'
b-,]21
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 &y=~:1&f
B|n<{g[-cM
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 'Z(4Wuwb
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 <IL$8a
FR@##i$
3. 机体结构有良好的工艺性. WXC}Ie
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. NX4}o&mDwn
'HDbU#vD
4. 对附件设计 Uw5`zl
A 视孔盖和窥视孔 eA(c{
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 l<#*[TJ
B 油螺塞: 7A[`%.!F6
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。 $N1UEvC%Q
C 油标: Zf%6U[{ T
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 SH5G
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. y*Wl(w3
8y,
]>n
D 通气孔: <xeo9'k6&
由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. |J#mgA}(
E 盖螺钉: -N[Q*;h|
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 u2 xb ^vu
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. \aG:l.IM0
F 位销: +e%U6&l{
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. s8<)lO<SV.
G 吊钩: 0jN?5j
在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. v/yt C/WH"
=K2mR}n\;
减速器机体结构尺寸如下: JH0L^p
&% \`Lwh
名称 符号 计算公式 结果 '
Z}/3 dp
箱座壁厚 10 ^l\^\>8
箱盖壁厚 9 U:.
箱盖凸缘厚度 12 *0`oFTJ
箱座凸缘厚度 15 ,@Izx
箱座底凸缘厚度 25 Ih.6"ISK}
地脚螺钉直径 M24 a jCx"J
地脚螺钉数目 查手册 6 kWgZIkY
轴承旁联接螺栓直径 M12 Fhn=}7|4q
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 )R2BTE:
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 8f<[Bu ze
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 S:En9E
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 V3u[{^^f
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 zU9G:jH
22 0#rv.rJ{
18 |[VtYV _{
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 &&;ol}W
16 yw%5W=<
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 |&t 2jD(
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 ''f07R
齿轮端面与内机壁距离 > 10 Uaho.(_GP
机盖,机座肋厚 9 8.5 N'nqVYTU
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) }'KVi=qnHb
150(3轴) VzR(OB
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) |6pNe T[
150(3轴) 0pS|t/h0
c2z%|\q
11. 润滑密封设计 XACbDKyS
xPY/J#X$
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. _Z|s!~wdz
油的深度为H+ ^ )Lh5
H=30 =34 K`nI$l7hg
所以H+=30+34=64 ?5#Ng,8iT
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 pH%cbBm
uLsGb=m%b
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 >Udb*76
D
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 *@q+A1P7@
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 ~O)Uz|
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 kN4nRW9z
9K@>{69WQ
12.联轴器设计 uw@z1'D[i"
+b.qzgH>r
1.类型选择. ]Ph~-O
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 _,i]ra{%
2.载荷计算. 5O
Ob(
公称转矩:T=95509550333.5 p1Q[c0NMK
查课本,选取 .[hQ#3)W
所以转矩 dUtxG ~9
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 @+VvZc2Y
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm 0KyujU?sF
kSH3)CC P
四、设计小结 \#[W8k<Z
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。 `~hAXnQK=
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。 L!3AiAnr
五、参考资料目录 ~(tZW
[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; \`#;J?Y|`F
[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; [IVT0
i
[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; &+-ZXN
[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; Tv<iHHp
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 %Yg;s'F>#q
[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; mf'N4y%
[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。