机械设计基础课程设计任务书 *%`jcF
kv'gs+,e
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 K+J fU
J
|9cSG),z
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) Gf1O7L1rX
$ACD6u6
目 录 =5Auk5&
nvnJVkL9s
一 课程设计书 2 aXO|%qX
1brKs-z
二 设计要求 2 dX:#KdK
%G>V .d
三 设计步骤 2 &C7HG^;W9
rCdf*;
1. 传动装置总体设计方案 3 1$G'Kg/
2. 电动机的选择 4 G`r*)pdm
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 uA2-&smw
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 nH^RQ'19
5. 设计V带和带轮 6 $*i"rlJC
6. 齿轮的设计 8 5!)_"u3
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 esVZ2_eL
8. 键联接设计 26 d8Kxtg
Y
9. 箱体结构的设计 27 bkfk9P
10.润滑密封设计 30 SR\F2@u
11.联轴器设计 30 2DbM48\E
gC qQ~lWZ
四 设计小结 31 H0 .,h;
五 参考资料 32 o{&UT VyGs
'U'#_mYG
一. 课程设计书 '}q1 F<&
设计课题: nmrYB w>
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V ,dIo\Lm
表一: N$SJK
题号 Du2v,n5@
@UidQX"b
参数 1 CAD:ifV
运输带工作拉力(kN) 1.5 qxe%RYdA'j
运输带工作速度(m/s) 1.1 T{%'"mm;
卷筒直径(mm) 200 kbkq.fYr
E[RLBO[*n
二. 设计要求 Ew kZzVuX
1.减速器装配图一张(A1)。 xz$S5tgDQK
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 p-t*?p
C
3.设计说明书一份。 -'OO6mU
N%.DjH
三. 设计步骤 1"82JN|!
1. 传动装置总体设计方案 9k@`{+wmZ
2. 电动机的选择 hj.Du+1
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 9w! G
4. 计算传动装置的运动和动力参数 32sb$|eQq
5. “V”带轮的材料和结构 uF=x o`=|
6. 齿轮的设计 ]'/ZSy,
7. 滚动轴承和传动轴的设计 dn1Tu6f;|
8、校核轴的疲劳强度 t[ZumQ@HC
9. 键联接设计 T?Dq2UW
10. 箱体结构设计 ~?c}=XL-
11. 润滑密封设计 c.\J_^
12. 联轴器设计 KQ x<{-G6
%Jpb&CEY
1.传动装置总体设计方案: D@ji1$K
Um$a9S8b&
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 +RO=a_AS
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, j;k(AM<
要求轴有较大的刚度。 A<&:-Zz
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。 j8G>0f)
其传动方案如下: '*KP{"3\
Z)U#5|sf
图一:(传动装置总体设计图) {mp;^/O`er
B43o_H|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。 d%istFL)
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 N3};M~\
传动装置的总效率 ibOXh U
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; y{eZrX|
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, W&>+~A
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, !!c.cv'
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 JAA P5ur
`f:5w^A
2.电动机的选择 Wb4%=2Qn
w^*jhvV%kW
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, vR?L/G^.
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, 8<g_JW[%
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。 )W@H
]'aGoR
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, b'N"?W^YQ
,
"zS
pN
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 FVsNOU
B(MO!GNg=
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 Dz&4za+{
ubhem(p#
'Ph4(Yg
方案 电动机型号 额定功率 <EI'N0~KG
P Y54*mn
kw 电动机转速 $ZDh8
*ND
电动机重量 1F5F2OT$8
N 参考价格 gzDb~UEoF
元 传动装置的传动比 D0QXvrf
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 s=huOjKL]
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 yh5KN_W
UhCd,
中心高 "`:#sF9S
外型尺寸 /]xd[^
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD cQPH le2
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 ?=IbiT
#U/B,`= >
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 No[xf9>t
V!KtF
(1) 总传动比 ]?)zH:2)
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 S0=BfkHi.
(2) 分配传动装置传动比 t9pPG {1
=× `T9<}&=!
式中分别为带传动和减速器的传动比。 o7 !@WOeZ3
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 bM^'q
4.计算传动装置的运动和动力参数 Y,mH ]
(1) 各轴转速 wU#Q>ut'%
==1440/2.3=626.09r/min `bC_J,>_
==626.09/5.96=105.05r/min iCx'`^HnP
(2) 各轴输入功率 v!`M=0k
=×=3.05×0.96=2.93kW Q|G[9HBI
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW P6=|C;[
则各轴的输出功率: sZ4H\
=×0.98=2.989kW R4qk/@]t
=×0.98=2.929kW 9DtSYd/
各轴输入转矩 G>_ZUHdI
=×× N·m d&'6l"${
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· d'-^VxO0
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m 98 O z
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m hG;u8|uT^i
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m alu`T
c~
=×0.98=242.86N·m $9J"r9@@
运动和动力参数结果如下表 @/7Rp8Fr
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min Z=H
fOC
输入 输出 输入 输出 =C:0='a
电动机轴 3.03 20.23 1440 OQsH,'
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 |]]fcJOBP
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 i'EXylb
ss2:8up 99
5、“V”带轮的材料和结构 er<~dqZ}]
确定V带的截型 d~_OWCg`
工况系数 由表6-4 KA=1.2 {jq-dL
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 G![1+2p:Tq
V带截型 由图6-13 B型 qzyQ2a_p
(p2a{v}fEz
确定V带轮的直径 4v?S`w:6
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm "{:*fI;!
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s (nzzX?`nY
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm HYY|)Wo
{M$8V~8D
确定中心距及V带基准长度 6Rt pB\hq
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 /;>EyWW
360<a<1030 GS^4tmc
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ]zm6;/S
p*'?(o:=
初定V带基准长度 w7W-=\Hvh
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm 9!OpW:bR|
4q~E\l|.5
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm :H87x?e[
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm ?:2Xh/8-
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 .KD07
aD:+,MZ
确定V带的根数 ["7}u^z@<+
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw 8L@di Y
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 *5NffiA}-
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 &V;a:
带长修正系数 由表6-2 KL=1 n-Xj>
Z~R i%XG
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 TvP# /qGgG
?\yo~=N^
取Z=2 x{- caOH
V带齿轮各设计参数附表 c2U>89LlZ
r3-3*_
各传动比 F,bl>;{[{
p)ONw"sb
V带 齿轮 68SM br
2.3 5.96 OwEz(pj@
MoA{ /{
2. 各轴转速n VuY.})+J:
(r/min) (r/min) Uwp
+w
626.09 105.05 q}!4b'z^
3,[2-obmi
3. 各轴输入功率 P 7PMZt$n
(kw) (kw) )0Lq>6j9
2.93 2.71 7~16letQ
TQou.'+v
4. 各轴输入转矩 T S;NXOsSu
(kN·m) (kN·m) yV8).4
43.77 242.86 xEBjfn
gr;M
5. 带轮主要参数 (pmo[2kg
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) cNVdGY%&
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 1 W0; YcT]
带的根数z A=$oYBB
160 368 708 2232 B 2 Yx"z&J9p
qkIU>b,B
6.齿轮的设计 )~/U+,
JvDsr0]\#
(一)齿轮传动的设计计算
W6~=?C
d}ZHY[
齿轮材料,热处理及精度 /K^cU;E,
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 cabN<a
l
(1) 齿轮材料及热处理 lK4+8VZ
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
zCHr
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 pV7Gh`<y
② 齿轮精度 E(@;p%:
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 -)oBh
tX251S
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 L9T u>4
按齿面接触强度设计 Cu:Zn%
=CoT{LRQ_
确定各参数的值: K288&D|1WU
①试选=1.6 |6>_L6t
选取区域系数 Z=2.433 z'lNO| nU
>-P0wowL
则 q}5A^QX
②计算应力值环数 F(<8:`N;G
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) i.sq^]j
=1.4425×10h 9QMn%8=j
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) :j~5(K"
③查得:K=0.93 K=0.96 akQH+j
④齿轮的疲劳强度极限 hptuTBD
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: to3J@:V8e
[]==0.93×550=511.5 ]D%k)<YK
H#inr^Xa
[]==0.96×450=432 GcR`{ 3hO
许用接触应力 4*x!B![]y
X}(0y
⑤查课本表3-5得: =189.8MP Gq*)]X{Ua
=1 ~8*oGG~s
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 7g)3\C
=4.47×10N.m L2'd sOn
3.设计计算 1c#'5~nB
①小齿轮的分度圆直径d $VWzv4^:
ImY.HB^&
=46.42 ^d80\PXz
②计算圆周速度 M N#C2 qz
1.52 Zjg\jo
③计算齿宽b和模数 `fZD%o3l
计算齿宽b d|]O<]CG_
b==46.42mm +5[oY,^cO
计算摸数m <(4#4=ivP
初选螺旋角=14 |A0$XU{
= xXZKj
④计算齿宽与高之比 |QLX..
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 V=&,^qZ
=46.42/4.5 =10.32 ,g_onfY
⑤计算纵向重合度 5L}>+js2
=0.318=1.903 |xZcT4
⑥计算载荷系数K SDHc[66'
使用系数=1 R: <@+z^A[
根据,7级精度, 查课本得 ^Pd37&B4V
动载系数K=1.07, Cc)P5\jh
查课本K的计算公式: p &>A5
K= +0.23×10×b pYl{:uIPN8
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 Reu{
查课本得: K=1.35 y?n2`l7f
查课本得: K==1.2 PgLS\_B
故载荷系数: j yRSEk$
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 *frJ^ Ws{
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 bz0P49%
d=d=50.64 `QdQ?9x{F
⑧计算模数 M~Qj'VVL
= tRnW%F5
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 :KSor}t
由弯曲强度的设计公式 QZ3(u<f
≥ tx5T^K7[
;{f?? G
⑴ 确定公式内各计算数值 rA1r#ksQ
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m $[iT~B$
确定齿数z ny(GTKoUz
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 g'ZMV6b?K
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 @f{_=~+
Δi=0.032%5%,允许 C$LRY~\
② 计算当量齿数 U`8|9v
z=z/cos=24/ cos14=26.27 zLQ#GF
z=z/cos=144/ cos14=158 ,p!B"#
ot
③ 初选齿宽系数 ydND$@; Z
按对称布置,由表查得=1 ]}[Yf
④ 初选螺旋角
xs'kO=
初定螺旋角 =14 <*"pra{3
⑤ 载荷系数K
ml.;wB|
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 y168K[p
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y x} &a{;
查得: <D!c
~*[
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 dA1
C)gLi
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 ;DD>k bd
n2d8;B#
⑦ 重合度系数Y Z-SwJtWk
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 AB"1(PbG
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 d)0LVa(
=14.07609 *el(+ib%
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 8b 8\
⑧ 螺旋角系数Y *i?rJH
轴向重合度 =1.675, R+E_#lP_$
Y=1-=0.82 'sRg4?PT
YxEbg(Y
⑨ 计算大小齿轮的 LMFK3Gd[
安全系数由表查得S=1.25 G7Z vfLR{:
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 1a&/Zlr
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 HX3D*2v":
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 drENkS=,
查课本得到弯曲疲劳强度极限 VJN/#
小齿轮 大齿轮 &^&$!Xmu9
o)tKH@`vE
查课本得弯曲疲劳寿命系数: 2"leUur~rO
K=0.86 K=0.93 19F ;oFp
3+(yI 4
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 goDV2alC^
[]= .QXG"R
[]= /WgPXE B
+_
*eu
mPs%ZC
大齿轮的数值大.选用. \[hn]@@
t/KcXM
⑵ 设计计算 -c+[6A>j
计算模数 "H>r-cyh
<rX\LwR
X!o[RJY
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: W?qpnPW
7q%|4Z-~
z==24.57 取z=25 C}b|2y
5^i.;>(b
那么z=5.96×25=149 =[]x\&@t
4l lD6&%
② 几何尺寸计算 /"""z=q
计算中心距 a===147.2 &|Lh38s@$#
将中心距圆整为110 m$fQ `XzU
t_jyyHxoZ:
按圆整后的中心距修正螺旋角 + "cRhVR
{I0w`xe
=arccos 5vD3K!\u
o'C~~Vg).
因值改变不多,故参数,,等不必修正. {y,nFxLq
+I|Rk&
计算大.小齿轮的分度圆直径 (n=9c%w
=X%!YZk p
d==42.4 fyM3UA\U
x3Nkp4=Xd
d==252.5 ;>NP.pnA)
X*pZNz&E
计算齿轮宽度 1ZT^)/ G
\un sh^M
B= VmN}FMGN
vO\:vp4fH
圆整的 a9[mZVMgUK
Y!SE;N&
大齿轮如上图: }>2t&+v+
Z6
;Wd_
>n]oB~P%
Da-u-_~
7.传动轴承和传动轴的设计 glv ;C/l
9Ei5z6Vk/+
1. 传动轴承的设计 s(t eQ\
?-e7e%
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 '%R<"
P1=2.93KW n1=626.9r/min Pp,Um(
T1=43.77kn.m :^n*V6.4
⑵. 求作用在齿轮上的力 WFouoXlG0
已知小齿轮的分度圆直径为 HLVQ7
d1=42.4 '|Qd0,Z
而 F= Q4RpK(N
F= F 7 0_}S*T
@B?FE\
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N >tN5vWW
>-b&v $
G\R*#4cF
kP@HG<~
⑶. 初步确定轴的最小直径 `19qq]
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 Uo~T'mA"
$]C=qM28-
Tr~sieL
u$C\E<G^
从动轴的设计 H( vx/q
<Z},A-\S*
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, V\0E=M*P
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M sm0fAL
⑵. 求作用在齿轮上的力 vv+km +
已知大齿轮的分度圆直径为 g0PT8]8
d2=252.5 p!_[qs
而 F= W RF.[R"
F= F O$^xkv5.
ioxbf6{
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N OVZP x%a
vB.l0!c\e_
=J](.78
6hO-H&r++
⑶. 初步确定轴的最小直径 "tUwo(K[
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 :5J_5,?;`
eIH$"f;L
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 =_l)gx+Y+y
查表,选取 lCR!:~
8] `Ru5nd
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 1c$vLo832
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径 5MR,UgT
M%I@<~wl
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 b?8)7.{F{
为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,轴段右端需要制出一轴肩,故取直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 。 +y/ 55VLq
z8E1 m"
初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型. <`)iA-Df;9
Ke!'gohv
D B 轴承代号 -\4zwIH
45 85 19 58.8 73.2 7209AC -}P7$|O&
45 85 19 60.5 70.2 7209B V^TbP.
50 80 16 59.2 70.9 7010C Or8kp/d
50 80 16 59.2 70.9 7010AC Rb EKP(uw
a7#?h%wf
X%4Kj[I^
kJT+
QTH7grB2v
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 I-kWS4
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, .XS9,/S
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. rQb7?O@-
V%*b@zv
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. wP<07t[-g
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, GSi>l,y'
高速齿轮轮毂长L=50,则 F'FP0t!S
VL\t>n
L=16+16+16+8+8=64 lyv4fP
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. +.kfU)6@
9AQxNbs
5. 求轴上的载荷 3TS_-l
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, *z8|P#@
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. rS7)6h7(7
Dvc&RG
nL-K)G,
S\*`lJzPM
x#*QfE/E(@
!q'
4D!I
S\=1_LDx"
AXPMnbUS
>/=> B7
,R2U`EO;
5T?-zFMM
传动轴总体设计结构图: ?!'ZfQ:zK
E\U`2{^.
O9"/
kmB
*F`A S>
(主动轴) 69G`2_eKCp
;
)Eo7?]-
Fmr}o(q1
从动轴的载荷分析图: -7{$Vj
yZkyC'/
6. 校核轴的强度 +>\id~c(
根据 }`\/f
== /.z;\=;[n!
前已选轴材料为45钢,调质处理。 g(|{')8?d
查表15-1得[]=60MP 6"f}O<M5H
〈 [] 此轴合理安全 yuhnYR\`m
&ldBv_
8、校核轴的疲劳强度. ye}p~&
⑴. 判断危险截面 D5,P)[
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以A Ⅱ Ⅲ B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅵ和Ⅶ处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面Ⅵ的应力集中的影响和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面Ⅳ和Ⅴ显然更加不必要做强度校核.由附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小,因而,该轴只需胶合截面Ⅶ左右两侧需验证即可. x@Hd^xH`
⑵. 截面Ⅶ左侧。 )#iq4@)|g
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 Sa1l=^
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 N!2Rl
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 [7FItlF%I
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 O1'm@
q)
截面上的弯曲应力 \Ae9\Jp8M
eKvV*[Na
截面上的扭转应力 9f+>ix,ek*
== Av' GB
轴的材料为45钢。调质处理。 H1n1-!%d
由课本得: VVP:w%yW
/FP5`:PfL
因 c%m3}mrb
经插入后得 Uyx!E4pl(
2.0 =1.31 7R!5,Js+
轴性系数为 6/V3.UP-
=0.85 )lk&z8;.=
K=1+=1.82 xg_Df,
K=1+(-1)=1.26 4(Iplo*Ys@
所以 M-V&X&?j
XxIHoX&
综合系数为: K=2.8 *jIqAhs0{
K=1.62 V'*~L\;pU
碳钢的特性系数 取0.1 a2Pf/D]n
取0.05 A+J*e
安全系数 %\|'%/"`2(
S=25.13 ~w8JH2O
S13.71 +5VLw
≥S=1.5 所以它是安全的 &`0/CV
截面Ⅳ右侧 ?;/^Ya1;Z
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 1$qh`<\
'52~$z#m
抗扭系数 =0.2=0.2=25000
]$b[`g&
g<{xC_J
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 $un?0S
)XcOl7XLN
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 5%sE]Y#
截面上的弯曲应力 _4^R9Bt
截面上的扭转应力 EF3Cdu{]P
==K= b)(?qfXWP
K= !*6CWV0
所以 m3Il3ZY.
综合系数为: hW!)w
K=2.8 K=1.62 mU}F!J#6
碳钢的特性系数 T^J >ZDA
取0.1 取0.05 z~`b\A,$
安全系数 b[V^86X^
S=25.13 s(X;Eha
S13.71 g1t0l%_7^
≥S=1.5 所以它是安全的 UG=K|OXWJ
ME'|saP
9.键的设计和计算 o sKKt?^?
;2B{ 9{
①选择键联接的类型和尺寸 M1KqY: 9E
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. >jD[X5Y
根据 d=55 d=65 (?nCyHC%g
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 }.s~T#v
b=20 h=12 =50 E[Cb|E
c("_bOAT
②校和键联接的强度 Qxj JN^Q
查表6-2得 []=110MP \7CGUB>L
工作长度 36-16=20 K tNY_&xd
50-20=30 9k{PBAP
③键与轮毂键槽的接触高度 lRXK\xIP ,
K=0.5 h=5 itC-4^
K=0.5 h=6 rtc9wu
由式(6-1)得: #8)*1?
<[] @')[FEdW
<[] Z?\>JM >;
两者都合适 ,G)r=$XU
取键标记为: ,cNLkoN
键2:16×36 A GB/T1096-1979 '3uVkp 6tF
键3:20×50 A GB/T1096-1979 t. ;LnrY
10、箱体结构的设计 T?X_c"{8M
减速器的箱体采用铸造(HT200)制成,采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量, Dc,I7F|%
大端盖分机体采用配合. EAM5{Nc
qT+%;(
1. 机体有足够的刚度 vh$%9ed
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 b9!FC$^J
L*:jXmUM_~
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 rW=Z>1
lv04g} W
因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm j:VbrR
为保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为 !jTcsN%
^jx7@LgS=
3. 机体结构有良好的工艺性. Oeok; :
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. x@[rms
4T ~}
4. 对附件设计 4M2j!Sw
A 视孔盖和窥视孔 -PfX0y9n
在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区的位置,并有足够的空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成,用M6紧固 cI4K+
B 油螺塞: qw^uPs7Uw
放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。 [C'JH//q*t
C 油标: _WRFsDZ'
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 5rU[Tir
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. r4SXE\
G
X<I+&Zi
D 通气孔: h-[VH%
由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. J|qZ+A[z
E 盖螺钉: H*r)Z90
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 +8Rg F
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. |EJD3&
F 位销: H["`Mn7j2
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. =Lf,?"S
G 吊钩: ^y<<>Y'I
在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. V T\F]Oa#
H<PtAYFS
减速器机体结构尺寸如下: r2,.abo
U`2e{>'4t
名称 符号 计算公式 结果 xwq+j "
箱座壁厚 10 .N
,3od@
箱盖壁厚 9 f}9zgWU
箱盖凸缘厚度 12 zN^n]N_?
箱座凸缘厚度 15 d^{RQ
箱座底凸缘厚度 25 ]7Tkkw$
地脚螺钉直径 M24 4b98KsYg
地脚螺钉数目 查手册 6 gaZu;t2u
轴承旁联接螺栓直径 M12 e,W%uH>X
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 OCBgR4I
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 n(;|q&3
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 =A83W/4
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 h4T5+~rw
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 XovRg,
22 iKX-myCz
18 @$[?z9ck"
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 i3@)W4{
16 xc=b
|:A
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 X\{LnZ@r4
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 {xXsBh
Y
齿轮端面与内机壁距离 > 10 Vex{.Vh,"
机盖,机座肋厚 9 8.5 @~^5l
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) l`#4KCL(
150(3轴) )48QBz?
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) (|klSz_4LM
150(3轴) H4:`6 PSL
fF7bBE)L/|
11. 润滑密封设计 I ?gSG*m
l]Ax : Z
对于二级圆柱齿轮减速器,因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于,所以采用脂润滑,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度. (k5We!4[1
油的深度为H+ %A1o.{H
H=30 =34 dfKF%27
所以H+=30+34=64 \Q0[?k
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 &"&Z
#llb
v0z5j6)-1
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 6-$jkto
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 2$+bJJM
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 2^h27A
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 {.C!i{|
O}-jCW;K
12.联轴器设计 /:~\5}tW
B+\3-q
1.类型选择. IzikDc10
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 *>7 >g"
2.载荷计算. 8']M^|1
公称转矩:T=95509550333.5 >3_jWFq
查课本,选取 Pg,b-W?n*
所以转矩 oHd FMD@
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 I&}L*Z?`
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm V58wU:li
U>=Z-
T
四、设计小结 52:HNA\E/
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。 A9I{2qW9+Z
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。 ^1iSn)&
五、参考资料目录 $HHs ^tW
[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; vQosPS_2L
[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; n.'8A(,r3
[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; +)!Y rKuu
[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; @XLy7_}
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 t<#mP@Mz=N
[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; #hfXZVD
[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。