| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: G(As%r] "*w)puD 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; <mZrR3v'D *H5PT 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; B;GxfYj [A"H/Qztk 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; qDRNtFa _{e&@d 3、插入基准曲线(草绘): CF|moc:; ~v2V`lxh 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: ?dsf@\ =[P%_v`` ls"b#eFC# 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 q%-&[%l 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 L\b]k,Ksf 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器
AanH{ 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。 jCTy:q] 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%。 psIkG0
& 3. 知条件:运输带卷筒转速 , Dac ^*k=D 减速箱输出轴功率 马力, {sC@NGW}U]X 说明: f}[H
`OF -电机至工作机之间的传动装置的总效率: \ Y*h `n
3FT= jg[5UTkcs 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 8f?rEI\0GD 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: dgS4w@)@V; 9i0M/vx 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 nQ5N=l 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: Ovvny$ 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 J?Ck4dQ r/min 额定转速 y7/PDB\he r/min 重量 总传动比 LeY+p]n~ 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 RcgRaQ2^ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 79D=d'eA 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 ~xS@]3n= 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 hUVk54~l 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: @l'G[jN5 "H>.':c"+3 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB {3hqp*xl 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 N~;*bvW{ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: s=MT, 总传动比: >;)2NrJV 分配传动比:取 则 8;TAb.r 取 经计算 ]nUR;8 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 ##H;Yb 五 计算传动装置的运动和动力参数: wW-A b 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 ]/Vh{d|I& ——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。 `gt:gx>a 1. 各轴转速: f'&GFL=c C\ vC?(n WSQ[.C 2各轴输入功率: Y
%K~w Va7c#P? P+h6!=nD7 Y+g,pX 3各轴输入转矩: Y]N~vD +'|{1gB .`,F GM](=|F \eQla8s 运动和动力参数结果如下表: mzGjRl=O 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 1HhX/fpq 输入 输出 输入 输出 0#QKVZq2> 电动机轴 3.67 36.5 960 7{pIPmJ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 @lS==O-`f 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 i'HPRY 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 f])M04< 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 i^*M^P3m 六 设计V带和带轮: Q"%S~' 1.设计V带 _.{zpF=j ①确定V带型号 2Z)4(, 查课本 表13-6得: 则 (YwalfG {C 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 {)xWD% 查课本第206页表13-7取 。 9@ndi u[ 为带传动的滑动率 。 $2KK:{VX ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 6\4Z\82 ③取V带基准长度 和中心距a: |O-`5_z$r 初步选取中心距a: ,取 。 o'Wz*oY))\ 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: 。 ~-_i ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 =q+R
⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: H<`\bej, 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 H\E7o"m t0Zk-/s 537?9 EF=0.1 f#$|t> =1.37+0.1=1.38 dv~pddOs ;F5"}x s\gp5MT oQT2S>cm^ EF=0.08 @vRwzc\ 7?J3ci\ >;4!O%F XA<ozq' 查课本第202页表13-2得 。 j13DJ.xu 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 !`&\Lx_ =0.95+0.009=0.959
l{$[}< ?59'dGnz_ l%~lz[ :et#0! 8#X_# /=)L_ J;}3t! 则 gCuAF$o 取 根。 2&he($HIzg 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: d'"r("w# 作用在轴上压力: *geN[[ 。 s5D: 七 齿轮的设计: z.oU4c 1高速级大小齿轮的设计: V`#.7uUP 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。 'T,c.Vj) ②查课本第166页表11-7得: 。 dNiH|-$an 查课本第165页表11-4得: 。 ; s|w{.<: 故 。 [AS}RV 查课本第168页表11-10C图得: 。 8Pmdk1 ~ 故 。 (R*j|HAw`X 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: l_{8+\`! 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 SeEw.;Xw 则 取 ,LhCFw{8?~ 实际传动比: 5~H#(d<oZ 传动比误差: 。 65TfFcQ<S 齿宽: 取 "6CMA0R 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: +f|BiW ④验算轮齿弯曲强度: Z=?aEU$7 查课本第167页表11-9得: R>/NE!q 按最小齿宽 计算: 3jZ6kfj 所以安全。 mr:CuqJ
⑤齿轮的圆周速度: 2;2}wM[ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 u92^(| 2低速级大小齿轮的设计: VT%:zf ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 F$V/K&&W 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 i-"
p)2d=# ②查课本第166页表11-7得: 。 !w39FfU{ 查课本第165页表11-4得: 。 LWfqEL
- 故 。 _;
Y` 查课本第168页表11-10C图得: 。 O|kOI?f 故 。 CGbwmPx 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
2]cRXJ7h 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: )h{ ]k= Jh&~ToF! 取 则 取 #,d I$gY 计算传动比误差: 合适 =u[k1s? 齿宽: 则取 72W
s
K" 低速级大齿轮: `=lc<T^ 低速级小齿轮: fHRMu:q ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: c!K]J 按最小齿宽 计算: _)T5lEFl= 安全。 kM8{Cw ⑤齿轮的圆周速度: iBTYY{-wF 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 V[o`\|< 八 减速器机体结构尺寸如下: n+;6=1d7ZW 名称 符号 计算公式 结果 Om;&_!i 箱座厚度 4JGtI*%5lq Ej".axjT 10 ;!!n{l$r' 箱盖厚度 G` XC m,UGWR 9 ).^}AFta 箱盖凸缘厚度 4%nE*H% j)C,%Ol 12 ,'xYlH3s 箱座凸缘厚度 ?']5dD {!t7[Ctb 15 YG[;"QR 箱座底凸缘厚度 E:9"cxx ?T9(Vw 25 N ,8/Y 地脚螺钉直径 9l,a^@Y: $6OkIP. M24 n!p<A.O7@ 地脚螺钉数目 VCXJwVb 查手册 6 7(5xL T$ 轴承旁联结螺栓直径 "j;4
k.`h Dn&D!B M12 V=:'SL*3| 盖与座联结螺栓直径 #wL =(0.5 0.6) C{gyj}5 M10 h 3]wL.V 轴承端盖螺钉直径 %?e& WLS =(0.4 0.5) KD`IX-r{s n a9sm h4q|lA6!k8 10 Llr>9(| 视孔盖螺钉直径 B2-V@06 =(0.3 0.4) 8GvJ0Jq}U 8 5R(/Uiv3F 定位销直径 ZovW0Q)m =(0.7 0.8) GB$;n? 8 }ZYv~E' , , 至外箱壁的距离 #Q2Y&2`yGT 查手册表11—2 34 S30?VG9U0f 22 cSXwYZDx? 18 >-H{Z{VDd , 至凸缘边缘距离 MyT q 查手册表11—2 28 "jG}B.l=, 16 bbrXgQ`s+w 外箱壁至轴承端面距离 -$\+'
\ = + +(5 10) .zi_[ 50 ^J$2?!~ 大齿轮顶圆与内箱壁距离 i_j[?.?X} >1.2 rg^'S1x| 15 0g+'/+Ho 4 齿轮端面与内箱壁距离 SHe49!RA'{ > 7=;R& mqC 10 HZ'_r cv 箱盖,箱座肋厚 L*YynF Vh_P/C+ 9 z6*X%6,8 8.5 Wf|Q$MHos 轴承端盖外径 WA+iYLx@H +(5 5.5) 0*f)=Q' 120(1轴) U4d:] z 125(2轴) Qk:Y2mL 150(3轴) o,_?^'@ 轴承旁联结螺栓距离 A"L&a
l$i Xu%'Z".>: 120(1轴) wOU_*uY@6' 125(2轴) @7IIM{ 150(3轴) k?+?v?I
= 九 轴的设计: \G*0"%!U 1高速轴设计: SLa>7`<Q ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 jYk&/@`Ly ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 |olA9mp|] 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 o]4*|ARPs 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 37s0e;aF L3=B+ +2=16+10+2=28。 sB7#
~pA 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 .+$Q<L 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: 8WXQOo8 查手册51页表4-1得:
YtmrRDQs 得:e=5.9<6.25。 ~E17L]ete 段装配轴承所以 L6= L3=28。 2LF/H$]o5 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 LRL,m_gt 作用在齿轮上的圆周力为: hgPa6Kd 径向力为 k>;`FFQU> 作用在轴1带轮上的外力: F1*>y 求垂直面的支反力: uXn1
'K<'2 X%
t1T4 ,o86}6Ag 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: vS;RJg= k\5c|Wq|g rC5
p-B% 求水平面的支承力: !>FYK}c7 由 得 Lt64JH^lz N Va"0>KX N zdB^S%cztS 求并绘制水平面弯矩图: @>,^":`#
akp-zn&je o#3ly-ht 求F在支点产生的反力: ^aItoJq )_HA>o_?C: Q /U2^ 求并绘制F力产生的弯矩图: 6'k<+IR ,wQ5.U, 11Q1AN F在a处产生的弯矩: A8muQuj]~~ we;-~A5J 求合成弯矩图: slCx w$ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 Cio
1E-4 -_=nDH f,U.7E
求危险截面当量弯矩: \V;F/Zy( 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) L>jY.d2w=K K@
I9^b 计算危险截面处轴的直径: b/+u4'" 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: f\|w' o_izl\ 因为 ,所以该轴是安全的。 Ri<u/ ]oR" 3轴承寿命校核: ^UP`%egR 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 0yk]o5a++ 按最不利考虑,则有: X8Bd3-B Dj"F\j 1 则 因此所该轴承符合要求。 ;AG8C#_ 4弯矩及轴的受力分析图如下: ~[t[y~Hup 3#LlDC_WC 5键的设计与校核: x]}^v# 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 : , y8]B:_iU9 采用A型普通键: 5%Y3 Kwyy 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: (p" %O 中间轴的设计: ROH|PKb7 ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 )3cAQ'w ②根据课本第230页式14-2得: j*|VctM 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。 $o+j
El> 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 zYH&i6nj 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 tH!]Z4}u 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 2=*H 8'k 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。 wW Lj?;bx ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 #|uCgdi 作用在2、3齿轮上的圆周力: \[;0KV_ N >xN
.F/[K 径向力: "BM#4 /!0={G &h}#HS>l 求垂直面的支反力 |Tv#4st Sj3+l7S? /4y o` 计算垂直弯矩: +Q/R{#O &sl0W-;0 f[]dfLS"W 求水平面的支承力: ?>VLTp8] oh4E7yN
{y)=eX9 计算、绘制水平面弯矩图: ]}V<*f 0j^Kgx atj(eg 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: -{("mR&] N:^n('U&j AzPu) 求危险截面当量弯矩: y#`tgJ: 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 )
2IK}vDsis _5w]a 2 ___~D
dq 计算危险截面处轴的直径: 2_>N/Z4T n-n截面: ~?l |
[ m-m截面: [|v][Hwv 由于 ,所以该轴是安全的。 (|2t#'m 轴承寿命校核: z[N`s$; 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 11 NQR[ ,Co|-DYf} )Om*@;r( 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 d z|or9& ④弯矩及轴的受力分析图如下: BT !^~S%w ⑤键的设计与校核: IYv`IS" 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 h0EEpL|\ 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 9i:L&dN L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 ?d* z8w 根据挤压强度条件,键的校核为: IW5,7. 7^avpf)> 所以所选键为: x[p|G5 从动轴的设计: =F|{#F ⑴确定各轴段直径 Zpt\p7WQ ①计算最小轴段直径。 !t"4!3 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: { qk1_yP 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 |]bsCmD 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 aj='b.2) ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 q])K,) ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 Xg6Jh`` ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 4Z3su^XR ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 L;z?aZ7n ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 p
T?}Kc ⑦设计轴环 及宽度b g _9C* 使齿轮轴向定位,故取 取 j^*dmX , g&L!1<,
p ⑵确定各轴段长度。 +Ze}B*0 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). M-VX;/&FR b`Zx!^ 因为 ,所以 #\{l"- 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 AYBns]! }rUN_.n4z 其它各轴段长度由结构决定。 >>r(/81S (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 `v!urE/gg% 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 <_L,t 1H{ 作用在齿轮上的圆周力: ~ah~cwmpS LENq_@$ 径向力: u[;\y|75 DeVv4D:}@ 求垂直面的支反力: zaIKdI'/e tAd%#:K LVM%"sd? 计算垂直弯矩: Y(ykng >b}o~F^J .m mthA4sz 求水平面的支承力。 ^LnTOdAE l'rja.\ #lo6c;*m5 计算、绘制水平面弯矩图。 =ZznFVJ`={ e*kpdS~U& :`#d:.@]o@ 求F在支点产生的反力 y-b%T|p9 9.M4o[ F~vuM$+d 求F力产生的弯矩图。 yWc$>ne[L /U*C\ xMm Tk[ $5u*, F在a处产生的弯矩: oSKXt}sh KK4`l}Fk:n 求合成弯矩图。 ($MlX BI 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 oCv.Ln1;Z R%WCH?B<} 求危险截面当量弯矩。 3pROf#M 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) QVT5}OzMt 3ZPWze6 计算危险截面处轴的直径。 ~vhE|f 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: H2 {+) Et_bH%0 考虑到键槽的影响,取 Y] _ruDIW 因为 ,所以该轴是安全的。 gs[uD5oo< (5).轴承寿命校核。 ;8&3 dm] 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 ~Ffo-Nd- 按最不利考虑,则有: -);Wfs 则 , +o{R _ 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
DPxM'7 (6)弯矩及轴的受力分析图如下: O63<AY@ (7)键的设计与校核: Kk0g0C:"EO 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 e]"W!KcD9 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: OZF
rtc+ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 =o(5_S.u; 因为L6=122初选键长为100,校核 XEp{VC@= 所以所选键为: . i>A s;* 十 高速轴大齿轮的设计 4B1v4g8} 因 采用腹板式结构 gCS<iBT(7 代号 结构尺寸和计算公式 结果 myQagqRx 轮毂处直径 /SR*W5#s ZF8 yw(z 72 N)| yu1S 轮毂轴向长度 ~
'cmSiz- 7kLz[N6Ll 84 kx{{_w 倒角尺寸 /4V#C- E0=)HTtS 1 qJs<#MQ2 齿根圆处的厚度 wu!59pL iN\4gQ! 10 34O
`@j0-3 腹板最大直径 6:5I26 -HbC!wv 321.25 6r0krbN 板孔直径 K(rWNO VBGuC c/ 62.5 HYZ5EV 腹板厚度 CS5?Ti6 BwGfTua 25.2 qvsd5P eCO 电动机带轮的设计 81F/G5 X1|njJGO1 代号 结构尺寸和计算公式 结果 drP=A~?&: \)N9aV 手册157页 38mm |Nn)m py!|\00} AaOuL,l 68.4mm *uf'zQ<9 Q7\w+ANf0 *8Xh(`
Mj7 取60mm _\G"9,)u' }Yzco52 I\{ 1u 81mm Q5`*3h6p= ~{g [<Qi @7]yl&LZ 74.7mm u@UMP@"# eS\Vib =_2jK0+}l 10mm )e+>w=t Tod&&T'UW h$>-.- 15mm IGQaDFr T{.pM4Hd f!uw zHA`? 5mm 4y?n
[/M/ 十一.联轴器的选择: M*, -zGr 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。 2g-j.TM 十二润滑方式的确定: KNvZm;Q6 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。 Uw. `7b>B 十三.其他有关数据见装
|
|