机械设计基础课程设计任务书 K!_''Fg
D``>1IA]
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 J1{ucFa
JM Ikr9/$
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) x>~.cey
A0 1D-)
目 录 (Y$48@x
q.NvwJ
一 课程设计书 2 ex-W{k$
9U~sRj=D
二 设计要求 2 Z|qUVD5Ic
txXt<]N
三 设计步骤 2 Blnc y
k;?E,!{
1. 传动装置总体设计方案 3 K44j-Ypb
2. 电动机的选择 4 keL!;q|r-)
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 Ld3!2g2y7&
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 6pY<,7t0
5. 设计V带和带轮 6 YR}By;Bq
6. 齿轮的设计 8 5RhP^:i@C
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 F otHITw[
8. 键联接设计 26 [u}2xsSx
9. 箱体结构的设计 27 'or8CGr^p
10.润滑密封设计 30 ;#Pc^Yzc1
11.联轴器设计 30 =
~^
O\KSPy7YQ
四 设计小结 31 *;yn_zg
五 参考资料 32 hz~jyH.h_
Qv>rww]
一. 课程设计书 Wg
?P"
设计课题: N_),'2
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 Z* L{;
表一: cJ!C=J
题号 "/}cV5=Z
eGh7 ,wngH
参数 1 auT'ATW7i
运输带工作拉力(kN) 1.5 .WT^L2l%
运输带工作速度(m/s) 1.1 Kk_h&by?
卷筒直径(mm) 200 zS+_6s
KL\]1YX
二. 设计要求 ccu13Kr>E
1.减速器装配图一张(A1)。 J,=:
]t
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 &b7i> ()
3.设计说明书一份。 %:WM]dc
;_hL
三. 设计步骤 I~.d/!>Z
1. 传动装置总体设计方案 nlkQ'XGAI
2. 电动机的选择 &\/b(|>
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 duk:: |{F
4. 计算传动装置的运动和动力参数 Om=*b#k
5. “V”带轮的材料和结构 lYMNx|PF
6. 齿轮的设计 ,dO$R.h
7. 滚动轴承和传动轴的设计 ;&%G)f
8、校核轴的疲劳强度 d$(>=gzBQ
9. 键联接设计 XTOZ]H*^
10. 箱体结构设计 oK3aW6
11. 润滑密封设计 2>bV+[@B
12. 联轴器设计 gYy9N=f+
J$Qm:DC5
1.传动装置总体设计方案: /K@{(=n
]9}T)Df'
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 Y!tjaL 9D
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, q4rDAQyPO
要求轴有较大的刚度。 ']]&<B}mz
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 &G"r>,HU
其传动方案如下: [Ifhh2
4/Bn9F
图一:(传动装置总体设计图) {UR&Y
-=A W. Zo
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 ttK`*Ng
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 >.-$?2
传动装置的总效率 K9J"Q4pEC
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; yw(E}
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, o-D,K dY
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, yU@~UCmja
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 a} w%k
#1C~i}J1
2.电动机的选择 !tNJLOYf
pM i w9}
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, F|DKp[<]8
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, ;5.o;|w?!
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。 @}e'(ju%R
iWN-X
(
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, 426)H_wx
/@.c
59r
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 Yv`8{_8L
"k${5wk#Fl
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 !j3V'XU#Zn
`>q|_w\e
R "&(Ae?LR
方案 电动机型号 额定功率 f~.w2Cna
P _0rHxh7}q
kw 电动机转速 $pT%7jV}
电动机重量 _uO#0
)l
N 参考价格 |
3`qT#p{
元 传动装置的传动比 m7XJe[O
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ;
-RhI_
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 Z`?<A da
&E{5k{Y
中心高 l}DCK
外型尺寸 I>27U<PX
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 r]{fjw(~
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 NS
l$5E
[LonY49
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 :8_`T$8i4
sQA{[l!aj
(1) 总传动比 k:4?3zJI
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 :{9|/a
(2) 分配传动装置传动比 3_atv'I
=× (/_Q
r2KfC
式中分别为带传动和减速器的传动比。 f/b }X3K
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 j}R4mh
4.计算传动装置的运动和动力参数 |7Q8WjCQ{m
(1) 各轴转速 c=2e?
==1440/2.3=626.09r/min ]
%*970
==626.09/5.96=105.05r/min 4:}`X
(2) 各轴输入功率 V=|^r?
=×=3.05×0.96=2.93kW Ss u{Lj
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW %f;(
则各轴的输出功率: ru`;cXa,
=×0.98=2.989kW 34C
^vBp
=×0.98=2.929kW t.pg;#
各轴输入转矩 );h\0w>3
=×× N·m 1V`]sfRK
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· <LW|m7
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m 4(4JQ(5
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m bIm$7a`T
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m Xh]\q)
=×0.98=242.86N·m 2LYd
# !i
运动和动力参数结果如下表 uz4mHyS6
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min .Qh8I+Q%
输入 输出 输入 输出 %:o@IRTRU
电动机轴 3.03 20.23 1440 T , =ga
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 >B~jPU
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 >V(2Ke Y
SEchF"KJQF
5、“V”带轮的材料和结构 ~+>M,LfK
确定V带的截型 LbR/it'}
工况系数 由表6-4 KA=1.2 l7{hq}@;cC
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 f
5i`B*/
V带截型 由图6-13 B型 VP 4t~$"
FA^x|C =$
确定V带轮的直径
3r em"M
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm (P#2Am$
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s [/uKo13
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm :e@JESlLf
qd|*vE
确定中心距及V带基准长度 X}zKV
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 M]` Q4\
360<a<1030 a`pY&xq::
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ^y6Pkb
P
Ql*/{#$
初定V带基准长度 ($(1KE
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm Mty]LMK
3/rvSR!
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm K[sM)_I
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm x}x@_w
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 Z `\7B e
'fAD Dh}
确定V带的根数 jZ
D\u%
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw sf*SxdoZU
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 T4!]^_t^
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 x>8f#B\Mr
带长修正系数 由表6-2 KL=1 <$yer)_J!k
hTG
d Uw]
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 ^Js9E
^LU[{HZV
取Z=2 uBE,z>/,;
V带齿轮各设计参数附表 H4:TYh
sId5pY!
各传动比 @J<B^_+Se
Na~_=3+a
V带 齿轮 ;5|EpoM
2.3 5.96 NUnP'X=J,
3N*Shzusbt
2. 各轴转速n ONGe/CEXT
(r/min) (r/min) x b0+4w|
626.09 105.05 =hs@W)-O
@E>^\!nH
3. 各轴输入功率 P _@OYC<
(kw) (kw) /MU<)[*Ro
2.93 2.71 KncoIw
(&*F`\
4. 各轴输入转矩 T 4a @iR2e
(kN·m) (kN·m) sMS`-,37u
43.77 242.86 -mkync3
H);'\]_'x
5. 带轮主要参数 7.Mh$?;i9
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) "
}ZD)7K
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 B7 PmG
f)b
带的根数z B)Q'a3d#
160 368 708 2232 B 2 XP` kf]9
PjP%,-@1
6.齿轮的设计 _N:h&uw
!xc7~D@om(
(一)齿轮传动的设计计算 @Hf}PBb
jF;4
8g@^
齿轮材料,热处理及精度 ~/x42|t
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 j&Aq^aI
(1) 齿轮材料及热处理 ,pASjFWi
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24
YiCDV(prT
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 \fz
j fZ1n
② 齿轮精度 lX4p'R-h
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 `SwnKg
|:#mw1
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 J7_H.RPa
按齿面接触强度设计 0/ Ht;(
\+uqP:Ty
确定各参数的值: "P{&UwMmh
①试选=1.6 =R'v]SXj
选取区域系数 Z=2.433 19.cf3Dh
:z\f.+MI
则 ?},ItJ#>)q
②计算应力值环数 1;P\mff3Y
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) Ax0,7,8y
=1.4425×10h (6BCFl:/Q<
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) EDo@J2A
③查得:K=0.93 K=0.96 |u{QI3#'
④齿轮的疲劳强度极限 4B]61|A
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: `"H?nf0
[]==0.93×550=511.5 ]1&9~TL
S0+zq<
[]==0.96×450=432 `0^i
#
许用接触应力
n{t',r50
1,j9(m2
⑤查课本表3-5得: =189.8MP cWc)sb
=1 T,uIA]
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 hQm4R]a
=4.47×10N.m V8yX7yx
3.设计计算 JC"K{V{
①小齿轮的分度圆直径d psC7IE<v
lAk1ncx
=46.42 'u[o`31.
②计算圆周速度 fqb$_>3Ol
1.52 8q3TeMYV
③计算齿宽b和模数
j>*SJtq7
计算齿宽b nEm7&Gb
b==46.42mm RC(D=6+[C
计算摸数m ikhX5
&e
初选螺旋角=14 &XRFX 5gP
= %5*#c*)R
④计算齿宽与高之比 CLfb`rF
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 n:'BN([]o
=46.42/4.5 =10.32 ['emP1g~
⑤计算纵向重合度 Z]TVH8%|k
=0.318=1.903 d5y2Y/QO
⑥计算载荷系数K qm=F6*@}
使用系数=1 LH#LBjOZk
根据,7级精度, 查课本得 (u&yb!`
动载系数K=1.07, rO$>zdmYHs
查课本K的计算公式: g
u =fq\`
K= +0.23×10×b &t/<yq}{
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 |u"R(7N*
查课本得: K=1.35 KN:dm!A
查课本得: K==1.2 hZWK5KwT
故载荷系数: /Q8A"'Nk
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 }AW)R&m
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 &PuJV + y
d=d=50.64 THgzT\_zq
⑧计算模数 \a2oM$PX
= DD 5EHJR
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 0t/y~TrBY
由弯曲强度的设计公式 |D`b7h
≥ u7zB9iQ&
0D3+R1>_D
⑴ 确定公式内各计算数值 s<_LcQbt{
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m Zmbz-##HQ
确定齿数z 1+tt'
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 }0*ra37z>
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 C.)&FW2F_
Δi=0.032%5%,允许 >?W;>EUH
② 计算当量齿数 d)1sP0Z_@
z=z/cos=24/ cos14=26.27 z!C4>,
z=z/cos=144/ cos14=158 sQ:VrXwP
③ 初选齿宽系数 tD7C7m
按对称布置,由表查得=1 <Mn7`i
④ 初选螺旋角 k\&IFSp
初定螺旋角 =14 cw]>a&d
⑤ 载荷系数K /W$y"!^)J1
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 \v3>Eo[
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y {9.~]dI|L
查得: @~#79B"9&
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 .cT$h?+jyl
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 0SCW2/o8
2PP-0
E
⑦ 重合度系数Y hW!@$Ph
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 2@m(XT
(
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 @z$pPo0fW
=14.07609 J%f=A1Q
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 ds$ \vSd
⑧ 螺旋角系数Y >c
y.]uB
轴向重合度 =1.675, m wEVEx24
Y=1-=0.82 S,Wl)\
hXQg=Sj
⑨ 计算大小齿轮的 Z>Kcz^a#
安全系数由表查得S=1.25 {`Fx~w;i
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 r< ?o}Qq
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 :Bv&)RK
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 ]i,Mq
查课本得到弯曲疲劳强度极限 ^W[B[Y<k
小齿轮 大齿轮 :^-HVT)qF
snTJe[^d
查课本得弯曲疲劳寿命系数: K!-&Zv
K=0.86 K=0.93 :S99}pgY
A.$VM#
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 X\p`pw$
[]= JM+sHHs
[]= uU[[[LQq
tU)r[2H2
*@G(3 n
大齿轮的数值大.选用. qSC~^N`
9B#)h)h(=
⑵ 设计计算 dW{o+9 nw
计算模数 HzG~I8o(d
cEdz;kbUM
:L [YmZ
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: ??\*D9rCn
8!&ds~?
z==24.57 取z=25 lN)Y
rtYb"-&
那么z=5.96×25=149 lNA'M&
]cLEuE^&
② 几何尺寸计算 S4 k^&$;
计算中心距 a===147.2 `Dz]z_
将中心距圆整为110 !4 4mT'Y
K.V!@bPlw9
按圆整后的中心距修正螺旋角 %7C%`)T]
DX&lBV
=arccos n&YW".iG
*,pZ fc
因值改变不多,故参数,,等不必修正. -n=$[-w
oieQ2>lYh
计算大.小齿轮的分度圆直径 \~z?PA.$
`uNvFlP
d==42.4 $K6?(x_
>ggk>s|
d==252.5 4+/fP
\N`fWh8&
计算齿轮宽度 {m_A1D/_
0uVk$\:i
B= ]5o0
H IPcZ!p
圆整的 .y %pGi
^(dGO)/
大齿轮如上图: dJ%wVY0z=
^Hz
/`4v"f0V
~{1/* &P
7.传动轴承和传动轴的设计 C}(<PNT
G!!-+n<
1. 传动轴承的设计 v2M"b?Q
|n|U;|'^
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 V_ +}^
P1=2.93KW n1=626.9r/min b!4N)t>gl
T1=43.77kn.m 097Fvt=#
⑵. 求作用在齿轮上的力 629~Uc6]
已知小齿轮的分度圆直径为 )Y&MIJ7>@
d1=42.4 [ 5CS}FB
而 F= >G-8FL
F= F 95.qAFB1
BB2_J=wA
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N G8^0^@o
_dYf
TRs[ ~K)n
0%;N9\
⑶. 初步确定轴的最小直径 ,h%D4EVx
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 1&X}1
)CC?vV
jgo e^f
^3Z7dIUww
从动轴的设计 7af?E)}v
eW\?eq+ `A
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, %+AS0 JhB
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M 88 Fb1!a5Z
⑵. 求作用在齿轮上的力 2gQY8h8
已知大齿轮的分度圆直径为 8Zcol$XS'
d2=252.5 wFK:Dp_^
而 F= 4o1Q7
F= F ]^iFqQe
+G*"jI8W
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N `FZ(#GDF
jGO9n
O{lIs_1.Z
=8$|_
⑶. 初步确定轴的最小直径 TqENaC#&
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 <u6c2!I{
x2
w8zT6M
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 ?ada>"~GR_
查表,选取 ,bB( 24LD
lTa1pp
Zw
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 R(M}0JRm
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 Hnfvo*6d.e
Ivz+Jjw
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 GwgFi@itN
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 。 Jz~+J*r;]A
;V|M3
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. Jy]FrSm^
<'r0r/0g?
D B 轴承代号 GLo\q:5A
45 85 19 58.8 73.2 7209AC ;): 8yBMk
45 85 19 60.5 70.2 7209B lr9=OlH
50 80 16 59.2 70.9 7010C Wr]O
50 80 16 59.2 70.9 7010AC J)-T:.i|0
L@7Qs6G2u
]WTf< W<
E"Zb};}
?RZq =5Um&
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 /yLzDCKn
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, uQeqnGp
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. 77+|#<J
*
eA{[
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. W\HLal
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, gsnP!2cR
高速齿轮轮毂长L=50,则 ~RcNZ\2y
MB1sQReOO
L=16+16+16+8+8=64 C>AcK#-x,{
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. 1v;'d1Hg;
4BHtR017r
5. 求轴上的载荷 j%#?m2J}
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, +#0~:&!9
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. 0LS-i% 0
%,33gZzf
BTOA &Ag
)\8URc|J
qpoquWZ
Hr(6TLNw
aPprMQ5
$2Ka u 1
4S'[\ZJO
ojX%RU
Nfr:`$k
传动轴总体设计结构图: -&@]M>r@
:qBGe1Sv(
D)y{{g*Lnm
^)|&|
(主动轴) ,g%o
p=2zS.
{nTG~d
从动轴的载荷分析图: 8Bj4_!g
kzMa+(fu
6. 校核轴的强度 4 ^4d9?c
根据 hiAxh
Y
== hXNH"0VCV
前已选轴材料为45钢,调质处理。 ~
W@X-
查表15-1得[]=60MP Gv;;!sZ
〈 [] 此轴合理安全 vT%qILTrQf
)Ea8{m!
8、校核轴的疲劳强度. ` ovgWv
⑴. 判断危险截面 yE}BfU { .
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|Z/`9T
⑵. 截面Ⅶ左侧。 10?qjjb&
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 U{"f.Z:Ydo
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 ?<!
nm&~
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 "@4ghot t
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 u %'y_C3
截面上的弯曲应力 Z{} n8b*
#Gd7M3
截面上的扭转应力 $Y6 3!*
== !5&%\NSv
轴的材料为45钢。调质处理。 EA6t36|TX
由课本得: <>]1Y$^Y
=rEA:Q`~w
因 jM]d'E?ZLA
经插入后得 #K|0laul
2.0 =1.31 #\LZ;&T'N
轴性系数为 3|zgDA
=0.85 Qo.Uqz.C
K=1+=1.82 yQ'eu;+]
K=1+(-1)=1.26 Lbsr_*4t
所以 U_l7CCK +
kQIfYtT
综合系数为: K=2.8 sXiv,
K=1.62 p'g^Wh
碳钢的特性系数 取0.1 0Qp[\ia
取0.05 JD ]OIh
安全系数 2
Kla8
S=25.13 PS$k >_=t
S13.71 +RS$5NLH
≥S=1.5 所以它是安全的 9KyZEH;pY
截面Ⅳ右侧 x/xb1"
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 N 'i,>
'#W_boN
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 wd wp9 r
lufeieW
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 ;%WdvnW
7TpRCq#
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 =*O=E@]
截面上的弯曲应力 NF mc>0-
截面上的扭转应力 ?Wa<AFXQ
==K= x,\!DLq:p
K= )|MJnx9
所以 &\^rQi/tf
综合系数为: 3fp> 4;ym'
K=2.8 K=1.62 ;Xu22fKh
碳钢的特性系数 @\jQoaLT$_
取0.1 取0.05 5ITq?%{M
安全系数 M|8
3HTJ
S=25.13 VoM6
S13.71 0%
+'
≥S=1.5 所以它是安全的 MwAJ(
^C7C$TZS
9.键的设计和计算 aMJ;bQD
$P nLG]X
①选择键联接的类型和尺寸 9B=1Yr[
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键. C
) ?uE'
根据 d=55 d=65 [;^,CD|P
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 ^N- 'xy
b=20 h=12 =50 YB5dnS"n
)Gb,^NGr
②校和键联接的强度 f4"4ZVcr
查表6-2得 []=110MP M{E{N K
工作长度 36-16=20 2h q>T&8
50-20=30 b\giJ1NJB
③键与轮毂键槽的接触高度
"SR5wr
K=0.5 h=5 Qqq
<e
K=0.5 h=6 V!&P(YO:
由式(6-1)得: si(cOCj/
<[] D:JS)+]
<[] J(s;$PG
两者都合适 WYszk ,E
取键标记为: sV2iITFp
键2:16×36 A GB/T1096-1979 y@;%Uv&
键3:20×50 A GB/T1096-1979 <2<87PU
10、箱体结构的设计 QVtM.oi!Q
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, 9$RIH\*
大端盖分机体采用配合. BJ5}GX!
;Z9IZ~
1. 机体有足够的刚度 <n^3uXzD
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 0^&!6R
f Iy]/
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 3ZojE ux`
; LMWNy4
因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm /S~m)$vu
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 Yb:pAzw6
_Y!sVJ){,c
3. 机体结构有良好的工艺性. 61@EDIYPc
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. +S9PML){h
&&7r+.Y
4. 对附件设计 F,T~\gO5,
A 视孔盖和窥视孔 Cq\I''~8
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 Fn+?u
B 油螺塞: /k6fLn2;
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。 ZnfNQl[
C 油标: 98=la,^$
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 >]?H`>4(
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. `hrQw)5?r
'~Q2!F
D 通气孔: -JV~[-,
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. JhX=l-?
E 盖螺钉: o2uj =Gnx
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 RU&_j*U
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. T):SGW
F 位销: +sZUJ
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. y%cO#P@
G 吊钩: 0LL c 1t>}
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. /:[2'_Xl
b,<9
减速器机体结构尺寸如下: shgAhx
Q6'nSBi:A_
名称 符号 计算公式 结果 ^p=L\SJ
箱座壁厚 10 &`!^Zq vG
箱盖壁厚 9 $nPAm6mH
箱盖凸缘厚度 12 `G$1n#&
箱座凸缘厚度 15 i8PuC^]
箱座底凸缘厚度 25 =Ho"N`Qy
地脚螺钉直径 M24 -<f;l_(
地脚螺钉数目 查手册 6 jbmTmh1q
轴承旁联接螺栓直径 M12 A6"Hk0Hf
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 $_X|,v9
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 0 f/.>1M=
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 pq!%?m]
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 c&'JmKV>&
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 ;#k-)m%
22 r\M9_s8
18 .EP6oKA
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 " I+p
16 =f 7r69I"
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 G|u3UhyB
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 P?ep]
齿轮端面与内机壁距离 > 10 '0t-]NAc
机盖,机座肋厚 9 8.5 b ,^*mx=
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) pa<qZZ
150(3轴) O'DW5hBL0
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) #exss=as/
150(3轴) H+C6[W=
7^:4A'
11. 润滑密封设计 `a]44es9q
V H^AcO
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. $2#7D*
Rx
油的深度为H+ Z)"61)
)
H=30 =34 =zg:aTMti
所以H+=30+34=64 E~hzh /,34
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 53OJ-m%a
8E^@yZo{
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 #-#NqX:
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 =XY]x
密封的表面要经过刮研。而且,凸缘联接螺柱之间的距离不宜太 GdmmrfXB
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 ;/8 {N0
;%!m<S|%k
12.联轴器设计 p@Q5b}xCG_
v3RcwySk
1.类型选择. 1s7^uA$}6
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 @y|_d
2.载荷计算. `
%?9=h%
公称转矩:T=95509550333.5 D!LX?_cD1i
查课本,选取 !K0JV|-?t
所以转矩 H7g<
p"
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 4Yjx{5QSAG
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm jUMf6^^
=U-r*sGLN
四、设计小结 +: Ge_-
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。 @xWdO,#
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。 HZ"Evl|n
五、参考资料目录 o'V%EQ
[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; dZ(|uC!?
[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; ^ @=^;nB
[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; z(HaRB3l
[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; ]<w:V`(
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 {1lO
[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; ~oD8Rnf
[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。