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2007-01-02 09:23 |
二级齿轮减速器说明书
目 录 V;Te =4 px".pYr0 设计任务书……………………………………………………1 gtqgf<mS 传动方案的拟定及说明………………………………………4 Tgc)'8A;BN 电动机的选择…………………………………………………4 Em %"]B 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 /a(xUm @. 传动件的设计计算……………………………………………5 NDm3kMa 轴的设计计算…………………………………………………8 >Y!5c 2~`; 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 ;WWUxrWif 键联接的选择及校核计算……………………………………16 BbnY9" 连轴器的选择…………………………………………………16 2:Zb'Mj 减速器附件的选择……………………………………………17 WfL5.& 润滑与密封……………………………………………………18 grp1nWAs 设计小结………………………………………………………18 ;gP@d`s 参考资料目录…………………………………………………18 ?1JS*LQ$ uF/l,[0v 机械设计课程设计任务书 wspZ Eu>C; 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 %nSLe~b 一. 总体布置简图 ZEiW\ V 37Q9goMov %lF}! 4U(W~O 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 'x$>h)t] aq@/sMn 二. 工作情况: PVC\&YF 载荷平稳、单向旋转 Z^zUb * _)xlpy 三. 原始数据 h%|Jkx!v-t 鼓轮的扭矩T(N•m):850 )#%k/4(Y 鼓轮的直径D(mm):350 WyF1Fw 运输带速度V(m/s):0.7 KU|dw^Y k 带速允许偏差(%):5 xxpvVb)mF 使用年限(年):5 1O"7%Pvw 工作制度(班/日):2 MdV-;uf &!x!j,nT 四. 设计内容 \#?n'qyj 1. 电动机的选择与运动参数计算; -]C3_ve 2. 斜齿轮传动设计计算 5|. _K(M 3. 轴的设计 tsaf|xe 4. 滚动轴承的选择 Q&
j: ai* 5. 键和连轴器的选择与校核; @doo2qqIe] 6. 装配图、零件图的绘制 |gxT-ZM 7. 设计计算说明书的编写 @)owj^sA |j3mI\ANF 五. 设计任务 7O84R^!|2 1. 减速器总装配图一张 kmXpj3 2. 齿轮、轴零件图各一张 v!{mpF 3. 设计说明书一份 35|F?Jx.r U
bUl] 六. 设计进度 jODx&dVr 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 4=^_ 4o2 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 f?}~$agc 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 +nU"P 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 f mXU) Z#0hh%E"|y ^LO=&Cq " lar~ 6EfGJq x;w&JS1V -L<''2t !|}(tqt 传动方案的拟定及说明 /G[; kR" 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。 ky*-THS 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。 s4h3mypw %<8@NbF m/vwM" 电动机的选择 [+dOgyK 1.电动机类型和结构的选择 ozv:$>v@" 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。 f7NK0kuA OT/*|Pn9 2.电动机容量的选择 S,A\%:Va 1) 工作机所需功率Pw 2O}UVp> Pw=3.4kW 0`y;[qAG[ 2) 电动机的输出功率 :wtr{,9rZ Pd=Pw/η 'oNY4.[ η= =0.904 jF4h/((|EU Pd=3.76kW $$QbcnOf$ iX
;E"ov] 3.电动机转速的选择 G ,,c, nd=(i1’•i2’…in’)nw l'h[wwEXm{ 初选为同步转速为1000r/min的电动机 d9@!se9&Z DSiI%_[Ud 4.电动机型号的确定 5T]GyftFV 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。 2Hltgt, v}w=I}<x U-+%e:v
计算传动装置的运动和动力参数 }ti+tM* 传动装置的总传动比及其分配 M`{x*qR 1.计算总传动比 ;533;(d*o 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: ODE9@]a i=nm/nw k8]=5C?k nw=38.4 ~xz3- a/ i=25.14 eq>E<X#< ]u~6fknm 2.合理分配各级传动比 %*4Gx +b 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 %) A-zzj 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 /y2upu*! 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 G}.t!" 各轴转速、输入功率、输入转矩 p_z_d6? 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 Gp6|0:2,L~ 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 8GC(?#Kb 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 9n][#I)a3 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 M+Rxt.~6 传动比 1 1 5 5 1 %) -5'l< 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 _Se~bkw?v 8!e1T,:b 传动件设计计算 q r12"H 1. 选精度等级、材料及齿数 ]F&<{\:_} 1) 材料及热处理; 0:<dj:%M 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。 \A-w,]9^V 2) 精度等级选用7级精度; P<@Yux# 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; 3W*O%9t7 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° pfCNFF*" 2.按齿面接触强度设计 dL9QYIfP 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 gwFHp.mE 按式(10—21)试算,即 d9/YW#tm dt≥ ;dq AmBG{8 1) 确定公式内的各计算数值 lZ^UAFF (1) 试选Kt=1.6 1EW-%GQO (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 4%5H<:V7 (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 enu",wC3 (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 qG S]2KY (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa "WKE%f (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; m<ZwbD (7) 由式10-13计算应力循环次数 41swG N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 7QdU|1] N2=N1/5=6.64×107 ,nMc.
G3 BS }uv3 (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 x
Hw$ (9) 计算接触疲劳许用应力 h[c
HCVM: 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 }<Y3jQnl [σH]1==0.95×600MPa=570MPa F8 4LMk?U [σH]2==0.98×550MPa=539MPa c9e
}P [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa ldJeja~Xl 1a{~B# 2) 计算 D_E^%Ea&` (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t MI[=,0`D d1t≥ ~g2ColFhu = =67.85 }-{l(8- MS
Ui_|7 (2) 计算圆周速度 ?5m[Qc(< v= = =0.68m/s BaIh,iu luZqW`?Bt (3) 计算齿宽b及模数mnt _\ n'uW$ b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm `nMHuv mnt= = =3.39 1{+Ni{ h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm Tr}@fa b/h=67.85/7.63=8.89 g5TXs^g [|~X~AO% (4) 计算纵向重合度εβ ~S Js2-2 εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 1 'EMYQ (5) 计算载荷系数K {m}B=u 已知载荷平稳,所以取KA=1 8}p 5MG 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, k}-%NkQ
9O 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 kl[bDb1p 由表10—13查得KFβ=1.36 ?Gr<9e2Eo 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 m^_)aS K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 )|/t}|DIx 57+^T}/> (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 KM(U-<<R d1= = mm=73.6mm ja2LQe@Q PpN+q:( (7) 计算模数mn NW=j>7 mn = mm=3.74 F!{N4X>%T 3.按齿根弯曲强度设计 &eY$(o-Hw 由式(10—17) NVFAmX.Z: mn≥ T$%u=$E%F 1) 确定计算参数 FQi"OZHq
(1) 计算载荷系数 +u_mT$|T K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 /S9Mu
)1Y Z<y+D-/ (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 =fBJQK2sk >FHTBh& Y (3) 计算当量齿数 fx.FHhVu z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 Uy ;oJY z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 oTOe(5N8a (4) 查取齿型系数 `Pl=%DR 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 /H^bDUC :r (5) 查取应力校正系数 =KT7ZSTV 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 oB3>0Pm*a. @tjC{?5Y @]*z!>1 (6) 计算[σF] aqs'] σF1=500Mpa *goi^Xp σF2=380MPa iG!MIt* KFN1=0.95 }SpMHR` KFN2=0.98 )X\3bPDJR [σF1]=339.29Mpa }9P)<[> [σF2]=266MPa n2,b~S\e (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 TdD-#|5 = =0.0126 1t!Mg{&e[x = =0.01468 P9`i6H'~ 大齿轮的数值大。 RW>Z~Nj D (qT$# 2) 设计计算 f$V']dOj1q mn≥ =2.4 @zfeCxVOA mn=2.5 Q'~;RE%T )IZ$R*Y{ 4.几何尺寸计算 O";r\Z 1) 计算中心距 =NJb9S&8A z1 =32.9,取z1=33 shn`>=0.& z2=165 .M:,pw"S] a =255.07mm lt0(Kf g a圆整后取255mm :Fj4YP" L ?KEe>;r 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 [zf9UUc~ β=arcos =13 55’50” <#|3z8N2 %q>gwq
A 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 +~FH'DsT d1 =85.00mm MiOSSl}; d2 =425mm e4CG=K3s DU1,i&( 4) 计算齿轮宽度 >+oQxml6nI b=φdd1 k )){1O b=85mm &Vgjd> B1=90mm,B2=85mm 8-8=
\ -JwH^*Ad 5) 结构设计 B)^]V<l(w 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 6dq U4 Uk*s`Y 轴的设计计算 miN(a; Q2P 拟定输入轴齿轮为右旋 ;oR-\;]/. II轴: PrN?;Z. 1.初步确定轴的最小直径 }P}l4k1W d≥ = =34.2mm X#eVw| 2.求作用在齿轮上的受力 |Q:`:ODy`5 Ft1= =899N QT%&vq Fr1=Ft =337N O4$:
xjs Fa1=Fttanβ=223N; ^O892 -R Ft2=4494N ~=c^Oo: Fr2=1685N ?'_iqg3 Fa2=1115N Hh!x&;x} GB[W'QGiq 3.轴的结构设计 K{|;'N-1 1) 拟定轴上零件的装配方案 G0*$&G0nb >)S
a#w; i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 D]oS R7h ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 Y}f%/vus iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 XTeU2I iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 +U6!
bu>C v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 >J8?n,* vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 !4z"a@$ kc"U)> 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 *Li;:b"t 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 *4(.=k 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。 Qgf_ 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 Q6vkqu5!= 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 jJ?3z,h 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 VNytK_F0P 6. VI-VIII长度为44mm。 sHEISNj/^ c8}1-MKs_R fYCAwS{ +pjD{S~Y 4. 求轴上的载荷 jliKMd<? 66 207.5 63.5 e@Mm4&f[p #4"\\ 7`WK1_rR\ $!fz87-p> x3M`l| j4NS5 myJsRb5 ke/o11LP 8\ :T*u3 (,<?Pg7v:f "+HZ~:~f 7v\OS- ) I5f`r=Ry W~7q&||;C E7jv I=lA7} thq(tK7 Fr1=1418.5N KD#ip3 Fr2=603.5N _e?(Gs0BM 查得轴承30307的Y值为1.6 $%!]tNGS Fd1=443N 2j_L
jY'7 Fd2=189N -aec1+o 因为两个齿轮旋向都是左旋。 ,D#~%kq~ 故:Fa1=638N Z?^AX&F Fa2=189N UDxfS4yI e+&/Tq'2 5.精确校核轴的疲劳强度 /h 1) 判断危险截面 jI y'mGaG 由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 fw-LZ][ t/y0gr tm6 2) 截面IV右侧的 58=fT1
B tF=96u_X 截面上的转切应力为 N b+zP[C )FgcNB1|7 由于轴选用40cr,调质处理,所以 t/nu/yz5E , , 。 *!B,|]wq= ([2]P355表15-1) ! WQEv_G@ a) 综合系数的计算 xe_c`%_ 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , |*8 J.H*r ([2]P38附表3-2经直线插入) 8vchLl# 轴的材料敏感系数为 , , ,@GI3bl ([2]P37附图3-1) +VzR9ksJj 故有效应力集中系数为 5 kQC LnM+,cBz tn:tM5m 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , H!7/U_AH ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) 'S&5zwrH 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , c!6.D ([2]P40附图3-4) 6&h,eQ! 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 ky[FNgQ3n Xi$uK-AHpj X$J b) 碳钢系数的确定 "-\I?k 碳钢的特性系数取为 , !WAbO(l c) 安全系数的计算 ld}-}W-cq 轴的疲劳安全系数为 91[(K'=& ~kF^0-JZY j].XVn, joYj`K 故轴的选用安全。 = q;ACW,z JrS|Ib)6 I轴: Br;1kQ%e C 1.作用在齿轮上的力 PC=b.H8P+W FH1=FH2=337/2=168.5 bm`x Fv1=Fv2=889/2=444.5 )g+~"&Gcx Pv/$;R% 2.初步确定轴的最小直径 @2Z{en? <D!"<&N | |