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2007-01-02 09:23 |
二级齿轮减速器说明书
目 录 Bn-J_-%M UE)fUTS 设计任务书……………………………………………………1 SOH%Q_ 传动方案的拟定及说明………………………………………4 !BRcq~-. 电动机的选择…………………………………………………4 g9qC{xd 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 Q>IH``1*e 传动件的设计计算……………………………………………5 6{7 3p@ 轴的设计计算…………………………………………………8 gUGOHd(A 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 QUPf*3Oy 键联接的选择及校核计算……………………………………16 !~d'{sy6 连轴器的选择…………………………………………………16 ;\s~%~\ 减速器附件的选择……………………………………………17 n{{P3f 润滑与密封……………………………………………………18 ( 2zeG` 设计小结………………………………………………………18 [tm[,VfA^ 参考资料目录…………………………………………………18 s$3`X(Pn H56
^n<tg 机械设计课程设计任务书 O!];_q/ 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 V5Xi '= 一. 总体布置简图 b8cVnP +@>:%yX N<"`ShCNM o4'Wr 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 qwP $~Bj 1$OVe4H1 二. 工作情况: jnDQ{D 载荷平稳、单向旋转 9ET/I$n *N'hA5.z 三. 原始数据 hA5,w_G/ 鼓轮的扭矩T(N•m):850 /4H[4m]I 鼓轮的直径D(mm):350 :K;T Q 运输带速度V(m/s):0.7 ?k::tNv0 带速允许偏差(%):5 T\cR2ZT~ 使用年限(年):5 TC@bL<1 工作制度(班/日):2 V*~423 a6qwL4 四. 设计内容 m8u=u4z(" 1. 电动机的选择与运动参数计算; |f3U%2@ 2. 斜齿轮传动设计计算 3/l\ <{ 3. 轴的设计 _^b@>C>O 4. 滚动轴承的选择 +:!ScG* 5. 键和连轴器的选择与校核; 1wbTqc 6. 装配图、零件图的绘制 E+Im~=m$ 7. 设计计算说明书的编写 %GS\1 Q% XW^8A77H 五. 设计任务 S{ey@X( 1. 减速器总装配图一张 qf)C%3gXI 2. 齿轮、轴零件图各一张 %awVVt{aG 3. 设计说明书一份
363cuRP s1Okoxh/!V 六. 设计进度 _l<|1nH 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 &:q[-K@! 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 N
tO? 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 D-~G|8g 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 2mSD"[% fPOEVmj< ^~,
ndH{ q`cEA<~S ?LR"hZ> }}s8D>;G~ [\88@B=jXP QP+c?ct}hF 传动方案的拟定及说明 6mi$.'
qP 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 *$JB`=Q 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。 pK<%<dIc 6hLNJ j=FMYd8$y 电动机的选择 b#Jo Xa9 1.电动机类型和结构的选择 (eki X*y 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。 ~c!Rx' <8g=BWA 2.电动机容量的选择 ^g70AqUc 1) 工作机所需功率Pw 32s5-.{c/f Pw=3.4kW <sO?ev[ 2) 电动机的输出功率
g;(_Y1YQ Pd=Pw/η " \`BPN η= =0.904 g&q]@m Pd=3.76kW fVG$8tB (rAiDRQ[ 3.电动机转速的选择 ss/h[4h4h nd=(i1’•i2’…in’)nw l_bL,-|E8 初选为同步转速为1000r/min的电动机 Go-wAJ>
vlAO z 4.电动机型号的确定 hx*HY%\P 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。 >'eB2 lj4%(rB= S^|$23} 计算传动装置的运动和动力参数 nt drXg 传动装置的总传动比及其分配 /3OC7!~;fM 1.计算总传动比 W]Y@WKeT 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: MRjH40"2 i=nm/nw 7U&5^s
)J nw=38.4 R:]/{b4Uq i=25.14 U~oBNsU" Po'-z<}wS 2.合理分配各级传动比 :!(YEF#} 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 wTB)v ! 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 3w
t:5
Im 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 AQB1gzE 各轴转速、输入功率、输入转矩 lTxY6vi 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 Tld1P69( 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 kw6cFz 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 r hiS 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 .=>\Qq% 传动比 1 1 5 5 1 f-vZ2+HP 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 8$2l^ w9G_>+?E 传动件设计计算 5dg-d\6S 1. 选精度等级、材料及齿数 /!^L69um 1) 材料及热处理; ;3 G~["DA 选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 oP+kAV#] 2) 精度等级选用7级精度; yB0jL:|a 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; S9$o 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° ->#y(} 2.按齿面接触强度设计 '9IP; 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 -Pqi1pj] 按式(10—21)试算,即 Z[a O_6L dt≥ ;[;)P tFz\ 1) 确定公式内的各计算数值 ,Adus M (1) 试选Kt=1.6 u^}7Vs
. (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 fn1 ?Qp| (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 4C l,Iw/; (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 =#OHxM (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa ^zvA?'s (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; ^t\kLU (7) 由式10-13计算应力循环次数 M3DxapG N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 1 ;_{US5FR N2=N1/5=6.64×107 2q`)GCES~ =nJOaXR0 (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 B0-4ZT (9) 计算接触疲劳许用应力 s$f+/Hs 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 e*Uz#w: [σH]1==0.95×600MPa=570MPa K)yCrEZ [σH]2==0.98×550MPa=539MPa fl} rz [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa u3Zzu \{ B] A 5n8< 2) 计算 $w|o@ Ml) (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t [ea6dv4p d1t≥ S% JNxT7' = =67.85 XX]5T`D M[:O( (2) 计算圆周速度 SRA|7g}7W v= = =0.68m/s AzHIp^ {toyQ)C7 (3) 计算齿宽b及模数mnt el <<D b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm Fy}MXe"f mnt= = =3.39 [<#<:h&\ h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm B6tcKh9d, b/h=67.85/7.63=8.89 PphR4 sIM qT4I Y$h (4) 计算纵向重合度εβ 8gVxiFjo εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 ~[d=s (5) 计算载荷系数K pr0@sri@ 已知载荷平稳,所以取KA=1 "/4s8.dw+u 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, !A'`uf4u 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 j33P~H~ 由表10—13查得KFβ=1.36 6Nfof 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 OmT Z-*N K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 pm'@2dT TEaD-mY3 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 es.\e.HK d1= = mm=73.6mm "TBQNWZ :GwSs'$O (7) 计算模数mn {Y3_I\H8{ mn = mm=3.74 veYsctK~ 3.按齿根弯曲强度设计 aBqe+FXp4 由式(10—17) l5\B2 +}7 mn≥ ]MqH13`)A 1) 确定计算参数 EzD
-1sJ (1) 计算载荷系数 G+#| )V K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 IyG=
7 ooLnJY# (2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 877EKvsiC +E q~X=x (3) 计算当量齿数 E< zT z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 @yU!sE: z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 H y.3ccZ0 (4) 查取齿型系数 jm#d7@~4 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 l6&v}M (5) 查取应力校正系数 ?l\gh1{C 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 a`EGx{q( LH3N}J({ ?RRSrr1 (6) 计算[σF] |
Q1ubS σF1=500Mpa Wvut)T σF2=380MPa "W_jdE6v KFN1=0.95 5oT2)yz KFN2=0.98 =E{{/%u{{S [σF1]=339.29Mpa BDRYip[Sa [σF2]=266MPa -CU7u=*b (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 VQNYQqu`[ = =0.0126 a O"nD_7 = =0.01468 j$|Yd= 大齿轮的数值大。 XvA0nEi G!e}j
@@ 2) 设计计算 sl^s9kx;C$ mn≥ =2.4 x;ICV%g/ mn=2.5 FfD
,cDs =& Tu`m 4.几何尺寸计算 aiR|.opIb 1) 计算中心距 (:fE _H2z z1 =32.9,取z1=33 o/x5
z2=165 A<YZBR_ a =255.07mm h87L8qh9 a圆整后取255mm Zeme`/aBb ]df9'\ 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 {x&jh|f`g β=arcos =13 55’50” !dbA ( +]S;U&vQ 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 -hG 9 d1 =85.00mm (AM,4)lW, d2 =425mm m m J)m SVg@xu+ 4) 计算齿轮宽度 Top#u
b=φdd1 g<hv7?"[ b=85mm bn*{*=(| B1=90mm,B2=85mm &aevR^f+ f1]AfH# 5) 结构设计 XY+aunLf
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。 DX%8.@ Ghq'k:K, 轴的设计计算 a_pCjG89 拟定输入轴齿轮为右旋 !7ZfT?& II轴: F;MT4*4 1.初步确定轴的最小直径
];b!*Z d≥ = =34.2mm t7!>5e)C} 2.求作用在齿轮上的受力 <SC|A| Ft1= =899N F'5d\ v Fr1=Ft =337N vY0V{u?J Fa1=Fttanβ=223N; o.
V0iS] Ft2=4494N W
&0@&U Fr2=1685N zFdz]z3 Fa2=1115N m|ERf 2- /H;kYx 3.轴的结构设计 l6`d48U 1) 拟定轴上零件的装配方案 E!}-qbH^ C>\!'^u1 i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 +sR *d ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 #Lxj
) iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 8v)~J}[ Bz iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 ^pQ;0[9Y0 v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 0ZID
@^ vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 TNFm7}= ^d5./M8Bd 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 5k%N<e`` 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 <R~~yW:H 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。 aji~brq 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 Zs$RKJ7 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 P=sK+}5`q 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 6dS1\Y 6. VI-VIII长度为44mm。 E]eqvT NH /"%IhX- F{H0
% 9CU6o:'fW 4. 求轴上的载荷 fkv{\zN 66 207.5 63.5 Lq
$4.l[j Znl>*e/| u&d v[ f/[?5M[ i8[Y{a* Hj4w
i| x{`<);CQ d$pf[DJQo _~S^#ut+ :V-}Sde p|9ECdU>; U` nS` p E=_B@VJknW v"('_! d>"$^${
s8_NN l[\,*C Fr1=1418.5N >
%cWTC Fr2=603.5N WWs[]zr 查得轴承30307的Y值为1.6 eGypXf% Fd1=443N u*-<5&X Fd2=189N Jgv>$u 因为两个齿轮旋向都是左旋。 e}O -I 故:Fa1=638N m6Cd^'J9^ Fa2=189N pQMpkAX 10I`AjF0 5.精确校核轴的疲劳强度 OTHd1PSOu 1) 判断危险截面 >5vl{{,$K 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 Pc;
14M ;7`um 2) 截面IV右侧的 ]-Y]Q%A4 {_X1&&>8/ 截面上的转切应力为 f}ij=Y9 RJsG]` 由于轴选用40cr,调质处理,所以 eKFc
W5O , , 。 w@$o ([2]P355表15-1) ;3?J#e6; a) 综合系数的计算 i~s9Ot 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , kR~4O$riG ([2]P38附表3-2经直线插入) GGQ(|?w 轴的材料敏感系数为 , , `::'UfHc ([2]P37附图3-1) K2o0L5Lke 故有效应力集中系数为 @P5@&G "KE38`NL iXS-EB/ 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , DoB3_=yJ+ ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) H{Y=&#%d 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , Ihq@|s8 ([2]P40附图3-4) #`)-$vUv^f 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 QZa#iL l=?y=2+ o^"3C1j b) 碳钢系数的确定 IoHkcP[H 碳钢的特性系数取为 , Rf0\CEc c) 安全系数的计算 -/2$P 轴的疲劳安全系数为 X*yp=qI QV7c9)<]'} ,u^0V"hJ a`X&;jH0ef 故轴的选用安全。 /F}\V
^ 4m(>" dHP I轴: Au*?)X- $ 1.作用在齿轮上的力 z'D{:q FH1=FH2=337/2=168.5 WHLKf Fv1=Fv2=889/2=444.5 ~dr1Qi#j? y-q?pqt 2.初步确定轴的最小直径 =(5GU<} u#,'ys gWH9=%! 3.轴的结构设计 Y@S6m@.$ 1) 确定轴上零件的装配方案 n)!_HNc9 ;fME4Sp M`fXH 3D 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 v/+}FS= 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。 EAXU{dRV 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。 dq/?&X 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。 mqT0^TNPcl 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。 !!O{ ppM 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。 'nt,+`.y6 i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 CvWEXY_P2 j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 Ngc+< 2) 各段长度的确定 m_I$"ge 各段长度的确定从左到右分述如下: < LAD 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。 D %
,yA b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 t%B!\] 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。 ZDJWd=E 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。 J15T!_AW< 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。 ,[1`'nN@g f) 该段由联轴器孔长决定为42mm .p~;U|h" =>%%]0 FtDAk? 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 |aJ6363f. W=62748N.mm @W- f{V T=39400N.mm #R4KBXN 45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 o"M^sKz47 CHP6H}#|g cNc_
n<M III轴
ts!aKx 1.作用在齿轮上的力 U)]natB FH1=FH2=4494/2=2247N 0)a?W,+O Fv1=Fv2=1685/2=842.5N :FpBz~!a u3brb'Y+ 2.初步确定轴的最小直径 7]zZha4X )'|W[Sh? lS-i9U/,> 3.轴的结构设计 "FvlZRfXj 1) 轴上零件的装配方案 tKGsrgoV me^Gk/`Em e-=PT1T` 2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 =:8=5tj I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII }AYSQ~: 直径 60 70 75 87 79 70 ()
;7+ 长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25
(HKm2JuFG FY*0gp Dy@NgHe 3h4"Rv=, &bu`\|V 5.求轴上的载荷 $m
oa8 Mm=316767N.mm mLA$F4/K T=925200N.mm vUeel% 6. 弯扭校合 VSFl9/5? 7Apbi}") v"_#.!V *OcptmY< :''0z 滚动轴承的选择及计算 /*HSAjv I轴: L$Z_j()2 1.求两轴承受到的径向载荷 =ab}.dWC 5、 轴承30206的校核 `2 1) 径向力 YWFHiB7x {v
0(0 ox#4|<qM 2) 派生力 [~S0b , 4q8%!\A+ 3) 轴向力 Lr&BZM 由于 , K\Q
1/}) 所以轴向力为 , -
[j0B|cwG 4) 当量载荷 <qx-%6 由于 , , DR8dJ# 所以 , , , 。 ^o:5B%}#[ 由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 QLl44*@ SUhP
e+ 5) 轴承寿命的校核 9z}kkYk W#\4"'=I o*'3N/D~ II轴: 5]+eLKXB 6、 轴承30307的校核 ~'iuh>O) 1) 径向力 $hh=-#J8 q1Mk_(4oJ '9XwUQx 2) 派生力 \v Go5` , 5S bSz!s`$ 3) 轴向力 i .&16AY 由于 , pUx@ QyrI 所以轴向力为 ,
t-/^ O 4) 当量载荷 6m&I_icM 由于 , , tvILLR 所以 , , , 。 u e~1144 由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为 Jo]g{GX[ '/?&Go | |