| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: K%
snE7X?) 3rHn? 齿数:tooths;模数:mn;压力角:angle;螺旋角:helix;变位系数:xn;齿高变动系数:teeth_change_modulus; 0Ba]Zo Z `ItoL7bi 径向间隙系数:c_modulus;齿顶高系数:ha_modulus;齿宽:teeth_width;齿厚等于http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径:dse; YZ:C9:S6X :eL[nyQr 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; fyT|xI`iD Vh=U/{Rp1 3、插入基准曲线(草绘): [FF}HWf ]LxE#R5V FRONT平面作为草绘平面,绘制4个圆,圆的直径分别设定为:da, db, df, dse;完成后如下图: qgfP6W$ t~4Cf]) sz/^Ie-~ 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ 9Qu(RbDqC 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 \I}EWI 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 3'i(wI~<[ 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 X}x\n\Z 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。 h0dZr-c 3. 知条件:运输带卷筒转速 , !'[?cEog 减速箱输出轴功率 马力, P {n*X 二、 传动装置总体设计: ] `q]n 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 {' 0#<Z 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,要求轴有较大的刚度。 )/Eu=+d 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。 其传动方案如下: rx9y^E5T`; {SXSQ '= 三、 选择电机 2,g4yXws5 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: R)SY#*Y -带传动效率:0.96 q7soV(P -每对轴承传动效率:0.99 biw .
~ -圆柱齿轮的传动效率:0.96 iV#A-9 -联轴器的传动效率:0.993 d@a<Eq —卷筒的传动效率:0.96 )'RaMo` 4 说明: [ "3s -电机至工作机之间的传动装置的总效率: 9MI9$s2y 7hPwa3D^ L$);50E
2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4 W4k$m2 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是: 84e8z { 3< 6h~ek) 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 *ej< 0I{ 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下: f9kdO& 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 ?mK&Slh. r/min 额定转速 a8Xwz@ M r/min 重量 总传动比 $%31Gk[I 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 rMjb,2*rC7 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 HYT~AO-! 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 6`7bk35B 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 5cU:wc 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下: $YY{|8@kjv oq$#wiV"Q 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB BB69U 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 m0h,! 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: A:Gd F-;[ 总传动比: s]kzXzRC? 分配传动比:取 则 &hL2xx= 取 经计算 xHaz*w1| 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 L1g0Dd\Ox 五 计算传动装置的运动和动力参数: Ac|dmu 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 OA\]|2 : ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 Lr8|S 1. 各轴转速: TKAs@X,t OUGkam0UK z9OpxW@Ou 2各轴输入功率: `\;Z&jlpT @^-Y&N!b= >D~8iuy]8. F$'u` 3各轴输入转矩: $>yfu=]? X9FO"(J sb8bCEm-\ ,t wB" * $^?VyHXvY 运动和动力参数结果如下表: A9K$:mL<2 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min z;<~j=lP 输入 输出 输入 输出 fvi0gE@bd 电动机轴 3.67 36.5 960 =VZ_';b h 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 }}~a4p>% 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 #rBfp|b]1 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 2?Jw0Wq5D 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 zYY]+)k? 六 设计V带和带轮: |?g-8":H8P 1.设计V带 Xa?igbgAwx ①确定V带型号 GtZ.'?- 查课本 表13-6得: 则 /JC1o&z_T 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 A]i!131{w| 查课本第206页表13-7取 。 es#6/ 为带传动的滑动率 。 Qb/:E}h]$ ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 hf2bM
`d ③取V带基准长度 和中心距a: )mBYW}} T 初步选取中心距a: ,取 。 =4SXntU!e 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 Y\B6c^E) ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 Mz2TwU_ ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: ,&M#[>\(3 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 rQ]JM M")/6 PH8 ,~ZD"'*n6g EF=0.1 ~ *"iLf@, =1.37+0.1=1.38 pXN'vP Jx}-Y*
o \6?a {R@V EF=0.08 m26YAcip} @d 7V@F0d (Ll'j0]k> U887@-!3 查课本第202页表13-2得 。 Gvh"3|u?z 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 +BL4 6Bq =0.95+0.009=0.959 BYM6cp+S L_vl%ii- HSROgBNI: pl1CPxSdO Bh cp=# W~D_+[P|_ YkB@fTTS 则 _\tv ${ 取 根。 v7./u4S|V ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: xt,Qn460; 作用在轴上压力: j"h/v7~ 。 $>O~7Nfst7 七 齿轮的设计: }a~hd*-# 1高速级大小齿轮的设计: [NO4Wzc ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 7G-?^ ②查课本第166页表11-7得: 。 ws!~MSIy 查课本第165页表11-4得: 。 hPBBXj/= 故 。 &U|c=$!\ 查课本第168页表11-10C图得: 。 p5or"tK 故 。 EXVZ?NG ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得: h L [ eA 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 eeCG#NFY5 则 取 Q9O_>mZy 实际传动比: HV/:OCK 传动比误差: 。 AK&>3D 齿宽: 取 V27RK-.N! 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: x$BNFb%I1 ④验算轮齿弯曲强度: Yn="vpM1 查课本第167页表11-9得: MU
a[}? 按最小齿宽 计算: ;j1E 6 所以安全。 Gg9MAK\ C9 ⑤齿轮的圆周速度: Y 2ANt w@ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 lNg){3 2低速级大小齿轮的设计: ~r8<|$; ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 fy"}#
2 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 ..u{v}4& ②查课本第166页表11-7得: 。 HBE[q# 查课本第165页表11-4得: 。 nD*iSb* 故 。 qovsM M 查课本第168页表11-10C图得: 。 MYy58N 故 。 s~ 8g ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 mXyP;k 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: 1;=L]
L? >{Hg+/ 取 则 取 >bZ-mX)j\0 计算传动比误差: 合适 L@(. i 齿宽: 则取 -\?- 低速级大齿轮: fIQ,}> 低速级小齿轮: zs#-E_^%M ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: !9/`PcNIpy 按最小齿宽 计算: ~bb6NP;'L 安全。 :\"0jQ.y| ⑤齿轮的圆周速度: raPOF6-_rH 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 vNs%e/~vj 八 减速器机体结构尺寸如下: nahq O|~ 名称 符号 计算公式 结果 3qe`#j 箱座厚度 m1%rm-M ^ l]!'" 10 G:$kGzhJ 箱盖厚度 Gr2}N"X= jC>ZMy8U)4 9 ch0^g8@Q[ 箱盖凸缘厚度 F:ycV~bE @r*GGI! 12 G`0O5G:1 箱座凸缘厚度 I &iyj99n +S(# 7 15 :wIA.1bK} 箱座底凸缘厚度 h76j|1gI Bzwll 25 ,ZJ}X 9$< 地脚螺钉直径 EZB0qZIp ^vd$j-kjTP M24 _j, Tc*T 地脚螺钉数目 Ljz)%y[s 查手册 6 Y0,{fw< 轴承旁联结螺栓直径 pwfQqPC#_ ]C,j80+pK M12 9abUh3 盖与座联结螺栓直径 ZSQiQ2\) =(0.5 0.6) L1RD`qXu. M10 |9S8sfw 轴承端盖螺钉直径 |(%<FY$ =(0.4 0.5) {"Sv~L|J; _$>);qIP4 !I?C8) 10 PM84Z@Y 视孔盖螺钉直径 Lbz/M_G =(0.3 0.4) RG45S0Ygj 8 PdO"e 定位销直径 ZiuD0#"! =(0.7 0.8) I*a@_EO 8 qLLrR,: , , 至外箱壁的距离 im&N&A 查手册表11—2 34 md{nHX& 22 +&G(AW 18 (9%?ik , 至凸缘边缘距离 q&@s/k 查手册表11—2 28 ZUHW*U. 16 3\m! 外箱壁至轴承端面距离 ^x O](,H = + +(5 10) n+=qT$w) 50 }>@SyE'Q 大齿轮顶圆与内箱壁距离 g$GGo[_0 >1.2 4Px|:7~wT8 15 _=I1 齿轮端面与内箱壁距离 PzKTEYJL > 7(o`>7x* 10 +C!GV.q[ 箱盖,箱座肋厚 xbCR4upS k5-4^ 9 Q9OCf"n $ 8.5 D1y`J&A>Q 轴承端盖外径 "G>d8GbIh +(5 5.5) M4)U
[v 120(1轴) Fvk=6$d2 125(2轴) A!!!7tj 150(3轴) VCc=dME 轴承旁联结螺栓距离 Ich^*z(F$ $rW(*#C 120(1轴) 26aDPTP $< 125(2轴) _(J#RH 150(3轴) BmpAH}%T 九 轴的设计: *ilh/Hd> 1高速轴设计: :u9'ZHkZ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 &mtt,]6C_ ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 ShC$ue?Q 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 P0>2}/;o 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 /Yi4j,8!| L3=B+ +2=16+10+2=28。 ep"{{S5g 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 T=YVG@fm? 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: 7Q|<6210 查手册51页表4-1得: LGuZp?" 得:e=5.9<6.25。 {K+f&75 段装配轴承所以 L6= L3=28。 ]CLM'$ 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 Q SF0?Puf 作用在齿轮上的圆周力为: (]cL5o9 径向力为 KJyCfMH&:@ 作用在轴1带轮上的外力: l9uocP:D 求垂直面的支反力: pqO0M]} I\_2=mL 99*k&mb 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: }.045 Wuu `,SL\\%u GFLat 求水平面的支承力: 0'6ai=W 由 得 %C`P7&8m=O N }&/>v' G N `PAQv+EYz 求并绘制水平面弯矩图: P]n0L4c M7?ktK9`ma cdkEK 求F在支点产生的反力: o} QP+ ',g%L_8Sq "9'3mmZm=? 求并绘制F力产生的弯矩图: '|=Pw 4o M~ <o|fH~?X F在a处产生的弯矩: D)x^?! `w#VYs|k 求合成弯矩图: KwHN c\\ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 hNh!H<}|m8 eb`3'&zV&) octQ[QXo# 求危险截面当量弯矩: RK-bsf 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) Ox#vW6;) 'V^M+ng 计算危险截面处轴的直径: M`K]g&57hL 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: [ x+-N7 !HU$V9C 因为 ,所以该轴是安全的。 rfVQX<95=/ 3轴承寿命校核: >3D1:0Sg 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 ``<#F3 按最不利考虑,则有: 3'x>$5W >)C7IQ/ 则 因此所该轴承符合要求。 pLe4dz WA 4弯矩及轴的受力分析图如下: "{~FEx4 Nb:j]U 5键的设计与校核: hd'fWFWN 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : , B|a <=~ 采用A型普通键: D+;4|7s+ 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为: @,1_CqV 中间轴的设计: WqefH{PB ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 ?jfh'mCA ②根据课本第230页式14-2得: l (rm0_ 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 LE{@J0r#n 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 8tSY|ME 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 j;uUM6 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 kwUUvF7w 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 nI?*[y} ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 ~l:Cj*6x8 作用在2、3齿轮上的圆周力: kM4z
% N Q 8Ek}O\MC 径向力: r3?8nQ$ XdDQ$'*X ]\K?%z 求垂直面的支反力 !I1p`_(_7 pD[&,gV$ 6R^F^<< 计算垂直弯矩:
Txo{6nd/ gYN;Fu-9Z "2%R? 求水平面的支承力: EsWB |V> 2|\mBP`ok p'^}J$ 计算、绘制水平面弯矩图: !QAndg{;D z =H?@z S+KKGi_e 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: OQ2G2>p B /3~[ ' Q(N'Oj:J 求危险截面当量弯矩: r)>'cjx/ 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) .(Ux1.0C {BM:c$3@j =.S2gO > 计算危险截面处轴的直径: +7OE,RoQ n-n截面: $I-iq
@ m-m截面: YhglL!pC 由于 ,所以该轴是安全的。 <5KoK!H 轴承寿命校核: chD7^&5] 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 a9lYX*: hU( 0e"KdsA:<U 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 =3hJti9[ ④弯矩及轴的受力分析图如下: M6cybEk` ⑤键的设计与校核:
PC@HNto{ 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 F !v01]O 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 N%:uOX8{ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 W'k&DKhTqF 根据挤压强度条件,键的校核为: b *|?7 `4@`G:6BL 所以所选键为: _d~GY,WTdO 从动轴的设计: #|769=1 ⑴确定各轴段直径 p({|=+bl ①计算最小轴段直径。 :.H@tBi*E 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: V^qBbk%l>D 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 J.2BBy 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 E.$//P n|1 ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 a&[[@1OY ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 "AJ>pU3 ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 _kOuD}_| ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 (1{OQ0N+x ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 <5]_u: ⑦设计轴环 及宽度b /Y\q&} 使齿轮轴向定位,故取 取 &C,]c#-+ , _mdJIa0D6k ⑵确定各轴段长度。 25, [<Ao 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). BI#(L={5 tvzO)&)$ 因为 ,所以 w\t 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 cv_O2Q4,@ 5.0;xz}#y 其它各轴段长度由结构决定。 zSsogAx (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 QQHC
1 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 H-5f!>) 作用在齿轮上的圆周力: Z+J~moW ` %u|Qh/?7 径向力: bg4VHT7?>)
&@7|_60 求垂直面的支反力: n!b*GXb\ S9/\L6Rmf 2(D&jL 计算垂直弯矩: y;9K Q"xDRQA .m _x#r,1V+D 求水平面的支承力。 ";0-9*I g=v[@{9Pw SR)@'-Wd 计算、绘制水平面弯矩图。 |("5 :m p|*b] 36 &zP\K~Nt 求F在支点产生的反力 I#p-P)Q%S H~*[v" L?y,xA_ 求F力产生的弯矩图。 ~ YZi"u `+r5I5 pk=z<OTb F在a处产生的弯矩: }Ty_} 6a5 .Qj`_q6= 求合成弯矩图。 ] @1ncn7N 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 eP3 itrH( \=~<I 求危险截面当量弯矩。 CV7.hF< 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) L/cbq*L )=D9L 计算危险截面处轴的直径。 aR;Q^YJ+a 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则:
})w5`?Y Y.Ew;\6U 考虑到键槽的影响,取 Un[#zh<4 因为 ,所以该轴是安全的。 qdu:kA:] (5).轴承寿命校核。 #$fFp 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 ~yf 5$~Z 按最不利考虑,则有: 4'; [' 则 , AB#hhi# 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 7,LT4wYH (6)弯矩及轴的受力分析图如下: )Zm E" (7)键的设计与校核: X!_OOfueP8 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 #wm)e)2@ 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: r*3XM{bZ/@ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 !8s:3] 因为L6=122初选键长为100,校核 Ap> n4~ 所以所选键为: . AAl`bhx'n 十 高速轴大齿轮的设计 gf@'d.W} 因 采用腹板式结构 ->#7_W 代号 结构尺寸和计算公式 结果 >"nk}@ 轮毂处直径 y.oJzU[p% Y2D)$ 72 C,z]q$4 轮毂轴向长度 )DLK<10 P?uKDON 84 ,[hJi3xM 倒角尺寸 >)
:d38M O@Kr}8^, 1 -jw=Iyv 齿根圆处的厚度 %E!0,y,: p]g/iLDZ 10 nW%c95E 腹板最大直径 Wl2>U(lj xX>448= 321.25 *:_hOOT+[ 板孔直径 nz&JG~Qfm aH#|LrdJ 62.5 QtzHr 腹板厚度 t-Fl"@s liB>~DVC 25.2 NV;tsuA| 电动机带轮的设计 Kj>_XaFCg! 3G&1. 8 代号 结构尺寸和计算公式 结果 0\o'd\ LMDa68 s 手册157页 38mm Q'Tn+}B& ZqGq%8\.s `'QPe42 68.4mm
t|DYz#] 0&-sz=L j)5Vv
K\ 取60mm lqs_7HhvRS *]=)mM# mnia>;
0H 81mm g<-cHF uQNoIy J) tpctz~ . 74.7mm KKzvoc?Bt J.d `tiN `F@yZ4L3S 10mm M>#{~zr {Q"<q`c IR&u55#I6 15mm U|QDV16f -d~'tti WveFB%@`; 5mm "8I4]' 十一.联轴器的选择: #]'xUgcE9 计算联轴器所需的转矩: 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。 (qrT0D6 十二润滑方式的确定: {m?x}, 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。 =EJ"edw]%0 十三.其他有关数据见装
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