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2007-01-02 09:23 |
二级齿轮减速器说明书
目 录 G -+!h4p :."oWqb) 设计任务书……………………………………………………1 2Q5 @2jT 传动方案的拟定及说明………………………………………4 6N5(DD 电动机的选择…………………………………………………4 Ke?,AWfG 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 kc't 传动件的设计计算……………………………………………5 |%mZ|,[ 轴的设计计算…………………………………………………8 Lhe& 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 a !%,2|U 键联接的选择及校核计算……………………………………16 .9PT)^2 连轴器的选择…………………………………………………16 5)eM0,: 减速器附件的选择……………………………………………17 DL1nD5 润滑与密封……………………………………………………18 kLZVTVSJt 设计小结………………………………………………………18 $Th)z}A}EA 参考资料目录…………………………………………………18 QuPz'Ut# F P|cA^$< 机械设计课程设计任务书 t"q'"FX 题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 f17E2^(I(} 一. 总体布置简图 UU MB"3e ||awNSt n$r`s`} #?jsC) 1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 hr 6j+p: ._^ne=Lx 二. 工作情况: :TG;W,`.V 载荷平稳、单向旋转 ce}A!v tm^joK[{|J 三. 原始数据 vk48&8 鼓轮的扭矩T(N•m):850 PQ[?zNrSV 鼓轮的直径D(mm):350 Oh p@ZJ!a? 运输带速度V(m/s):0.7 f!w/zC . 带速允许偏差(%):5 hRu}P" 使用年限(年):5 1p$(\ 工作制度(班/日):2 ['.]) MyllL@kP 四. 设计内容 iBSg`"S^]C 1. 电动机的选择与运动参数计算; )Ak#1w&q 2. 斜齿轮传动设计计算 PENB5+1OK 3. 轴的设计 rxu_Ssd@" 4. 滚动轴承的选择 BOw[*hM 5. 键和连轴器的选择与校核; >{tn2Fkg> 6. 装配图、零件图的绘制 zdRVAcrwQ 7. 设计计算说明书的编写 `?(J(H n-cI~Ax+4 五. 设计任务 ~44u_^a 1. 减速器总装配图一张 oMj"l#a* 2. 齿轮、轴零件图各一张 v#%rjml[ 3. 设计说明书一份 x"e;T,c
0lg'QG> 六. 设计进度 =CK% Zo 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 \]]K{DO 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 8:V,>PH 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 O0L]xr 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 Qr$
7 U6p 6dr'nP <m`CLVx8m DX>LB$dy? -6kX?sNl)X Ia}qDGqPp! =JzzrM|V* :p/=KI_ 传动方案的拟定及说明 %Tp
k1 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 `mz}D76~# 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 "gM!/<~ -^CW}IM{ I <1*.:CL"s 电动机的选择 V=8db%^ 1.电动机类型和结构的选择 +?U[362> 因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 }'eef"DJ9 49=pB,H;H 2.电动机容量的选择 Q^2dZXk~ 1) 工作机所需功率Pw uD=Kar Pw=3.4kW Rh^@1{yr 2) 电动机的输出功率 M11\Di1 Pd=Pw/η !?JZ^/u η= =0.904 @e3+Gs Pd=3.76kW |JIlp"[ ~Yk^(hl2 3.电动机转速的选择 >=; -: nd=(i1’•i2’…in’)nw q *&H 初选为同步转速为1000r/min的电动机 $J4\jIipL /'jX_
V_$| 4.电动机型号的确定 $\J5l$tU 由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 k37?NoT _D{A`z e7;7TrB. 计算传动装置的运动和动力参数 piM4grg
\ 传动装置的总传动比及其分配 kiM:(=5 1.计算总传动比 !VWA4 e!+ 由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: \[3~*eX6 i=nm/nw v3Vve:}+ nw=38.4 gxVr1DIkN i=25.14 <jV,VKL# (2H
GV+Dg 2.合理分配各级传动比 lg-_[!4Z 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 yk?bz 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 HC$%"peN1b 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 N~$>| gn 各轴转速、输入功率、输入转矩 ;99oJD, 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 p"%D/-%Gu 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 crb^TuN 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 A|f6H6UUx 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 )]C]K B 传动比 1 1 5 5 1 b:F;6X0~Hl 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 )^o.H~Pv ,.9 lz 传动件设计计算 Uyb0iQ-,s 1. 选精度等级、材料及齿数 `qs,V 1) 材料及热处理; SDC|>e9i 选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 ;9z|rWsF 2) 精度等级选用7级精度; 3Sfd|0^ 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; 5]Rbzg2t 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° p}!i_P 2.按齿面接触强度设计 /lC# !$9vz 因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 *zPqXtw!j 按式(10—21)试算,即 5wV J.B~s dt≥ Hdew5Xn(: 1) 确定公式内的各计算数值 %evb.h) (1) 试选Kt=1.6 vGv<WEE (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 @l j| (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 Yg.[R]
UC (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 I zTJ7E*i (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa ^.LB(GZ, (6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; F&wAre< (7) 由式10-13计算应力循环次数 9Q,>I6`l N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 &q<k0_5Q N2=N1/5=6.64×107 gJ|#xZ iUcX\
uW (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 ys=}
V| (9) 计算接触疲劳许用应力 ]F+|C 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 =OO4C [σH]1==0.95×600MPa=570MPa qg#YQ'vWte [σH]2==0.98×550MPa=539MPa 0L/chP [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa C%Lr3M;S'
@!OXLM 2) 计算 q3#[6! (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t Cqnuf5e>L d1t≥ Z4/D38_ = =67.85 gV.? Myy \|S%zX (2) 计算圆周速度 3&})gU&a v= = =0.68m/s i+O7," (@ >Gpq{Ph[ (3) 计算齿宽b及模数mnt I4@XOwl{P b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm -6DRX mnt= = =3.39 ^ELZ35=qZ h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm fr(Ja; b/h=67.85/7.63=8.89 J*rYw5QB \#%GVru! (4) 计算纵向重合度εβ f\oW<2k]~ εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 :-jbIpj' (5) 计算载荷系数K Q8`V0E\~ 已知载荷平稳,所以取KA=1 Dazm8_x 根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, p[P#! 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 1?&|V1vc 由表10—13查得KFβ=1.36 B<EqzP*# 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 ;av!fK K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 F3(SbM- dGk"`/@ (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 `C: 7N=9 d1= = mm=73.6mm fd *XK/h sf2%WPK
(7) 计算模数mn EY"of[p mn = mm=3.74 2!-Q!c`y 3.按齿根弯曲强度设计 AI3x,rk# 由式(10—17) FUL3@Gb$UV mn≥ S'HA] 1) 确定计算参数 R*bx&..< (1) 计算载荷系数 CjPdN#*l K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 H 0+-$s;f lUjZ=3"' (2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 z` 6$p1U _fk}d[q0 (3) 计算当量齿数 `WH$rx! z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 (!fx5&F z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 Ydrh+ (4) 查取齿型系数 BGi'UL, 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 J#C4A]A (5) 查取应力校正系数 NTq_"`JjZ 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 Nsh/ WwsNAJ ^&&Wv'7XQ (6) 计算[σF] I<RARB-j σF1=500Mpa kkZ}&OXS; σF2=380MPa <VD7(j]'^ KFN1=0.95 TXM/+sd KFN2=0.98 `r1j>F7Xb [σF1]=339.29Mpa <b"^\]l [σF2]=266MPa r rfJs (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 Mw,]Pt6~i = =0.0126 "Q+wO+}6 = =0.01468 @#hQ0F8 大齿轮的数值大。 MD$W;rk(Hn EE]xZz>o 2) 设计计算 1p~ORQ mn≥ =2.4 B ZU@W%E mn=2.5 `\(co;: yg8= G vO 4.几何尺寸计算 .BJoY
<P* 1) 计算中心距
yHE\Q z1 =32.9,取z1=33 07>m*1G z2=165 ">=E p+ix a =255.07mm c*\i%I#f2 a圆整后取255mm 9j^rFG!n #m{(aa9; 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 ^`#7(S)a/ β=arcos =13 55’50” @nwVl8 '2Zs15)V 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 ;/V])4= d1 =85.00mm ~6t<`&f d2 =425mm >|RoLV H.iCYD_= 4) 计算齿轮宽度 g4q{
] b=φdd1 ;Egl8Vhr b=85mm dpE^BW v3 B1=90mm,B2=85mm Z0H_l/g x(sKkm`Q 5) 结构设计 yz0#0YG7 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 ncadVheKt Q1*_l 轴的设计计算 ~rI2 RJ 拟定输入轴齿轮为右旋 H[:lQ\ II轴: LsI@_,XW< 1.初步确定轴的最小直径 n}Eu^^d d≥ = =34.2mm tkm@&e=e% 2.求作用在齿轮上的受力 /zh:7N Ft1= =899N ,Vj& Fr1=Ft =337N c]1AM)xo Fa1=Fttanβ=223N; dY.X/f Ft2=4494N 2V;{@k Fr2=1685N P=}dR&gk' Fa2=1115N NApy(e5% ,)U%6=o#} 3.轴的结构设计 U.Vn|s(`z 1) 拟定轴上零件的装配方案 +MHIZI \c{sG\ > i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 O0r vr$. ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 _~tF2`,Y_p iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 kz}Bc
F iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 -4Dz98du v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 wbr$w>n vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 UxB3/!<5g3 nF]E": 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 f'"PQr^9 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 yz,_\{} 2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 x ]}'H 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 ' xaPahx; 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 V/DMkO#a 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 }+S~Ah?( 6. VI-VIII长度为44mm。 r/':^Ex n>B
,O BZTj>yd %@ >^JTkY8 4. 求轴上的载荷 Z$c&Y>@) 66 207.5 63.5 O%bltNEx1 LZG(T$dI 5cM%PYU4:v GNwFB)?j f6SXXkO+ %*<Wf4P" OcpvY~"Pr &xUCXj2-z w AdaP9h je#LD =^ Ws/k c3rj
:QK6I Hsov0 h7.jWJTo /_expSPHl (I;81h`1G I5[@C<b Fr1=1418.5N }h/7M Fr2=603.5N O1X) 查得轴承30307的Y值为1.6 gyy}-^`F Fd1=443N %< ;u
JP K Fd2=189N ;InMgo, 因为两个齿轮旋向都是左旋。 A? jaS9 &) 故:Fa1=638N 9T$%^H9 Fa2=189N >D##94PZ MVQ6I/EA4 5.精确校核轴的疲劳强度 {@x-T 1) 判断危险截面 #@V<{/;49 由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 DuAix)#FN9 %0vsm+XQ0E 2) 截面IV右侧的 T8*;?j*@ (?7}\B\ 截面上的转切应力为 9P#kV@%(0c n^55G>"0| 由于轴选用40cr,调质处理,所以 e8_EB/)_Z , , 。 I3Z\]BI ([2]P355表15-1) |z@AvS[ a) 综合系数的计算 y fuH 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , EN}4-P/5 ([2]P38附表3-2经直线插入) ]<%NX
$9\ 轴的材料敏感系数为 , , 7FaF]G ([2]P37附图3-1) /{[tU-}qJ 故有效应力集中系数为 (bNoe(<qU KG(l=? N NYxL7 :9 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , 5[*8CY ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) z~2;u5S& 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , >wYmx4W> ([2]P40附图3-4) #4nBov3d 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 Kxh WZ3 s nNd7v.U6 Y)GU{ b) 碳钢系数的确定 ,k@iNid 碳钢的特性系数取为 , t!FC) iY c) 安全系数的计算 #'i,'h+F 轴的疲劳安全系数为 &`]T#"> W^;4t3eQf }U}ppq0Eo dgByl-8Q 故轴的选用安全。 mZ?QtyljT ]_!NmB_3 I轴: =yJV8%pa 1.作用在齿轮上的力 ~Kt+j FH1=FH2=337/2=168.5 o=lZl_5/u; Fv1=Fv2=889/2=444.5 7coVl$_Zl m("KLp8 2.初步确定轴的最小直径 )C0Iy.N- GJ?J6@| iK5[P 3.轴的结构设计 7#N= GN 1) 确定轴上零件的装配方案 Qo(<>d 1p-<F3; Lo)T 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 #rz!d/)Q d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。 9m"EY@- e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。 :"i2`y;u f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。 :[C|3KKe" g) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。 mZnsr@KF h) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。 u@Z6)r' i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 /p}pdXS j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 J'I1NeK 2) 各段长度的确定 -2C^M> HZ 各段长度的确定从左到右分述如下: ?cK67|%W a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。 zCS }i_ p b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 ! bX c) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。 5RF*c,cNq d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。 GJF
,w{J e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。 *m'&<pg]X f) 该段由联轴器孔长决定为42mm w`/~y
Uw)B(;Hy? SK@lr 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 Nk$|nn9#' W=62748N.mm kFfNDM#D T=39400N.mm UnZc9 6 45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 3CSwcD ,s,AkH +5:9?&lH III轴 ;hd%wmE 1.作用在齿轮上的力 po*r14f FH1=FH2=4494/2=2247N T-js* Fv1=Fv2=1685/2=842.5N =ATQ2\T$m raMtTL+ 2.初步确定轴的最小直径 btDTC9O $?OQtz@ Jg.^h1>x 3.轴的结构设计 tCj\U+; 1) 轴上零件的装配方案 l5enlYH LZJFp@ OskQ[
e0 2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 rF/<}ye/4M I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII T I yHM1+ 直径 60 70 75 87 79 70 EgOiJH 长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 =<P$mFP2* a{.-qp , LqfwA| aMxM3" g(o^'f 5.求轴上的载荷 v#5hK<9 Mm=316767N.mm e"Tr0k T=925200N.mm J[\8:qE 6. 弯扭校合 k+eeVy h~Z:YY)4 C&.Q|S2_ IL%P\Zs YgQb(umK 滚动轴承的选择及计算 TO/SiOd I轴: %)o;2&aD 1.求两轴承受到的径向载荷 * YLpC^& 5、 轴承30206的校核 ?{OU%usQwE 1) 径向力 8`|Z9umW* YizwKcuZ AFWWGz 2) 派生力 ~yY5pnJ , ^W0eRT 3) 轴向力 & | |