| gyf1118 |
2007-01-02 09:23 |
二级齿轮减速器说明书
目 录 Wd#6Y}: K.~U%v} 设计任务书……………………………………………………1 ]=Q'1% 传动方案的拟定及说明………………………………………4 +0DIN4Y(4 电动机的选择…………………………………………………4 <Jz>e}*) 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 f[D#QC 传动件的设计计算……………………………………………5 0:EiCKb)ol 轴的设计计算…………………………………………………8 Ygb#U'| 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 6G],t)<A'- 键联接的选择及校核计算……………………………………16 sMK/l @7 连轴器的选择…………………………………………………16 3ssio-X 减速器附件的选择……………………………………………17 j?A+qk 润滑与密封……………………………………………………18 }{"\"Bn_ 设计小结………………………………………………………18 MRc^lYj{
参考资料目录…………………………………………………18 D~} 4N1 *(rE< 机械设计课程设计任务书 j06DP _9M 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 A
3l1$t#w 一. 总体布置简图 _1~Sj* (Lp-3Xx Yu=^`I >J1o@0tk 1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 =zKp(_[D TH-^tw 二. 工作情况: !8$}]uWP 载荷平稳、单向旋转 Y~6pJNR 6-~ 三. 原始数据 7~&Y"& 鼓轮的扭矩T(N•m):850 ?l/rg6mbI' 鼓轮的直径D(mm):350 6yU~^))bx 运输带速度V(m/s):0.7 =[,adB
带速允许偏差(%):5 ;S7xJ'H 使用年限(年):5 Y'P8 `$ 工作制度(班/日):2 !Zrvko fiZ8s=J 四. 设计内容
,Xw/
t> 1. 电动机的选择与运动参数计算; 19EU[eb 2. 斜齿轮传动设计计算 _rM%N+$&d_ 3. 轴的设计 =% p"oj]: 4. 滚动轴承的选择 _:z~P<%s 5. 键和连轴器的选择与校核; >h9U~#G= 6. 装配图、零件图的绘制 v7-'H/d. 7. 设计计算说明书的编写 wcOAyo5(n v#6.VUAw 五. 设计任务 ^V:YNUqp# 1. 减速器总装配图一张 La!PGZ{ 2. 齿轮、轴零件图各一张 s-*XAnot 3. 设计说明书一份 k}/:
xN" -H
\nFJ6+ 六. 设计进度 3B0%:Jj 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 UaBR;v-.B3 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 75F&s,4+ 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 }yw\+fc 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 Bw$-*FYE Rm
RV8 WJ6 ^~0r+w61 y|aWUX/a %[0"[ <1a C"sa.#} ; ^$RG L*_xu _F 传动方案的拟定及说明 g N[r*:B 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。 @EQ{lGpU3 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。 Kq*^*vWC [kXe)dMX8 ldxUq,p 电动机的选择 IoX(Pa 1.电动机类型和结构的选择 X>CYKRtb 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。 OJ 2M_q)e WRgz]=W3w 2.电动机容量的选择 VS`S@+p 1) 工作机所需功率Pw RPrk]<<1 Pw=3.4kW a-W&/ 2) 电动机的输出功率 :+6m<?R)T Pd=Pw/η >8VJ!Kg4 η= =0.904 6hZhD1lDG^ Pd=3.76kW /; _"A)0 TQ BL!w 3.电动机转速的选择 R =jK3yfw nd=(i1’•i2’…in’)nw hk=+t&Y<H 初选为同步转速为1000r/min的电动机 B)(A#&nrb 2@H~nw 0 4.电动机型号的确定 s)C.e# xl 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。 UeRenp /i]Gg
\) u0x\5!?2 计算传动装置的运动和动力参数 /#X O!%=7 传动装置的总传动比及其分配 K+7xjFoDIR 1.计算总传动比 { sZrI5 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: hOq1"kL i=nm/nw h m"B kOA nw=38.4 ^a(q7ZfY i=25.14 ?gkK*\x2 bi5'- .B
2.合理分配各级传动比 4, :D4WYWD 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 @<YZa$` 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 mdk:2ndP 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 Y8P 各轴转速、输入功率、输入转矩 NO<myN+N 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 A_g'9 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 gt
?&!S^ 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 4Qw!YI#40$ 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 EH[ ?*>+s 传动比 1 1 5 5 1 O`2%@%?I 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 S-1}3T% f(3#5288 传动件设计计算 ~E)I+$, 1. 选精度等级、材料及齿数 :s4CWEd 1) 材料及热处理; J/mLB7^R 选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 86I".R$d 2) 精度等级选用7级精度; `0so)2ty+ 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; ;zGGT^Dn 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° WgY3g1C 2.按齿面接触强度设计 ='mqfGRi> 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 s0\X%U(" 按式(10—21)试算,即 ]\GGC]:\@
dt≥ =e4,)Wd9& 1) 确定公式内的各计算数值 ($3QjH_@ (1) 试选Kt=1.6 Z8:iaP) (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 IX3r$}4 (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 F|"NJ*o} (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 wOOPuCw? (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa m7eO T (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; 5$y<nMP (7) 由式10-13计算应力循环次数 ";GLX%C!{@ N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 h+vKai N2=N1/5=6.64×107 |~>8]3. Y Wima=xYe\5 (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 \zKVgywR (9) 计算接触疲劳许用应力 >si<VCO 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 DO0["O74 [σH]1==0.95×600MPa=570MPa F<I-^BY) [σH]2==0.98×550MPa=539MPa alq>|,\x [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa fc
M~4yP? "=qdBG9 2) 计算 y(q1~73s (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t #$A6s~`B d1t≥ VJwzYl = =67.85 ' rXkTm1{ 'vh:(- (2) 计算圆周速度 OnD+/I v= = =0.68m/s lte~26=e &3AGj, (3) 计算齿宽b及模数mnt haY.rH]z b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm nc`[f y|} mnt= = =3.39 {6~W2zX& h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm )[/+j"F b/h=67.85/7.63=8.89 '&UX'Dd~Q YWm:#{n. (4) 计算纵向重合度εβ KC εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 QjRVdb> (5) 计算载荷系数K e#08,wgW 已知载荷平稳,所以取KA=1 }|x]8zL8G 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, T6{IuQjXs 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 or(Z-8a_ 由表10—13查得KFβ=1.36 \l#=p+x5 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 m+1MoeR K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 G66vzwO bZ0r/f,n$ (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 $rf5\_G,96 d1= = mm=73.6mm Mj[v _&N :^px1 (7) 计算模数mn uYJ6"j mn = mm=3.74 Ll&Y_Ry 3.按齿根弯曲强度设计 c~p4M64 由式(10—17) j_Dx4*vg mn≥ /EWF0XV! 1) 确定计算参数 3vmZB2QG (1) 计算载荷系数 i9+V<'h K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 84|Hn|4t t R*JM$T (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 Rh~<#"G] tTC[^Dji (3) 计算当量齿数 e PlEd'Z z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 0hCJovSG% z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 Rh,*tS (4) 查取齿型系数 /J1O{L 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 Nqy',N (5) 查取应力校正系数 3_ObCsJ#, 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 eBG7]u,Q ;clF\K> k4s >sd3 5 (6) 计算[σF] [O9(sWL' σF1=500Mpa 4RJ8 2yq- σF2=380MPa par
$0z/ KFN1=0.95 0l{').!_ KFN2=0.98 EcFYP"{U [σF1]=339.29Mpa Rm"lRkY4I[ [σF2]=266MPa F<
Qjoaz (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 c.,eIiL = =0.0126 OP%h` = =0.01468 |$^,e%bE 大齿轮的数值大。 hAKyT~[n0 U*1rA/"n 2) 设计计算 @4_W}1W mn≥ =2.4 I3p ~pt2 mn=2.5 DBbmM*r =^O84Cp 6 4.几何尺寸计算 1KAA(W;nq 1) 计算中心距 T&6{|IfM_ z1 =32.9,取z1=33 *ofK|r z2=165 yUqvF6+26 a =255.07mm kjJ\7x6M a圆整后取255mm (Sv 7^}j |s[m;Qm[ku 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 u3w `(3{< β=arcos =13 55’50” +.mIC:9 )
^!oM 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 78Nli/U d1 =85.00mm c-n'F+fZ d2 =425mm C.FGi`rrm Y)?4OB=n 4) 计算齿轮宽度 qdjRw#LS^q b=φdd1 .9S b=85mm ` L6H2:pf B1=90mm,B2=85mm [P`Q_L,+ LX!16a@SxA 5) 结构设计 $BwWhR 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 &7XB$ )j]S;Mr 轴的设计计算 2P"@=bYT " 拟定输入轴齿轮为右旋 ;XZ5r|V} II轴: AW!|xA6'`: 1.初步确定轴的最小直径 j+88J d≥ = =34.2mm (3&@c!E 2.求作用在齿轮上的受力 K&Ht37T Ft1= =899N Xb&r|pR Fr1=Ft =337N ;_%61ZI?M< Fa1=Fttanβ=223N; )U`H7\*) Ft2=4494N 72@8M Fr2=1685N <~u.:x@ R Fa2=1115N |Gzd|$%Oq XCDHd
?Ld 3.轴的结构设计 d]}
7] 1) 拟定轴上零件的装配方案 U3&*,xeU@H W#8qhmt i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 -!I.:97 N ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 VQ$=F8ivG iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 xEOR\(Z^ iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 acRPKTs
H v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 ?k<wI)JR vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 f]0kG fc+P`r 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 J<H$B +;qR 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 1x V~EX 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。 {o*z iZh 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 wGBQ.Ve[ 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 $xvEYK 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 H2zd@l:R 6. VI-VIII长度为44mm。 _(0!bUs> OV;Ho .]k(7F!W !,V8?3.aJn 4. 求轴上的载荷 AA^3P?iD
66 207.5 63.5 q@8Rlc& ad&Mk^p ~g;(`g :{E3H3 H*A)U'` s<sqO,! ^pKC0E[% 0d9rJv}~ +`mJh\* Y\%R6/Gj|u 66[yL(*+ 4_F<jx,G ?:lOn(0& 2j=3i@ !:c7I@ )qzJu*cQ b0rC\^x Fr1=1418.5N n?YGXW/ Fr2=603.5N $*G]6s 查得轴承30307的Y值为1.6 cJ&l86/l1 Fd1=443N "3Ag+>tuRW Fd2=189N sog?Mvoq 因为两个齿轮旋向都是左旋。 H-1@z$p 故:Fa1=638N kFw3'OZ, Fa2=189N GNZQj8 ?N,a {#w 5.精确校核轴的疲劳强度 jO3Q@N0_ 1) 判断危险截面 A^3cP, L 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 8W[QV dn:g_!]p 2) 截面IV右侧的 O>n L;I M\enjB7k 截面上的转切应力为 ;}.jRmnJ E4T?8TO$o% 由于轴选用40cr,调质处理,所以 <*8nv.PX* , , 。 RLw=y{%p ([2]P355表15-1) `w[0q?}"` a) 综合系数的计算 9P{5bG0o8 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , vTh-I&}: ([2]P38附表3-2经直线插入) `axNeqM 轴的材料敏感系数为 , , `if* ([2]P37附图3-1) j<8_SD =, 故有效应力集中系数为 tN3Xn] jdXkU e}(.u1 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , bsP:tFw> ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) AH`tkPd 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , yc_(L-'n ([2]P40附图3-4) HR['y9U 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 iMk`t:!;#" riFE.; `zZ=#p/ b) 碳钢系数的确定 [EB2o.EsO 碳钢的特性系数取为 , D 67H56[ c) 安全系数的计算 _q3SR[k+` 轴的疲劳安全系数为 ]L}<Y9)t \n`UkxZn+ ~
Z%>N ?uk|x!Ko] 故轴的选用安全。 YjvqU /[3 XO"!)q F I轴: goRoi\z $ 1.作用在齿轮上的力 bnB}VRal FH1=FH2=337/2=168.5 @B7; Fv1=Fv2=889/2=444.5 pC_2_,6$ TD!QqLW 2.初步确定轴的最小直径 @^k$`W; "%,zB_ng\< \< | |