| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: hqEnD RPb/U8 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; z:m` .#py5&`% 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; Z^Y_+)=s XaFu(Xu7 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; - v\n0Jt %}t<,ex(yO 3、插入基准曲线(草绘): {Q/XV= [&IJy 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: d E0
`tX YA7h! %52) <2{CR0]u 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 yrp;G_ 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 P)hZFX 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 qu}`;\9@ld 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。 6fP"I_c 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%。 "rV-D1Dki 3. 知条件:运输带卷筒转速 , zn5U(>=c 减速箱输出轴功率 马力, +
?z=,') 二、 传动装置总体设计: (:JX;<- 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 w
Pk\dyP 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。 ".n,R"EF 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: NGA8JV/U -\Y"MwIED 三、 选择电机 Z/y&;N4 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: =Gka;,n -带传动效率:0.96 P>*B{fi^ -每对轴承传动效率:0.99 a4zq`n|3U -圆柱齿轮的传动效率:0.96 *$ -联轴器的传动效率:0.993 vDGAC' —卷筒的传动效率:0.96 '\vmm> 说明: 'X()|{ -电机至工作机之间的传动装置的总效率: s~A#B)wB --(e(tvf ck=x_HB1 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 ^/K]id7 2 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: F XpI-?#E< Ro&s\T+d 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 xJ/<G$LNJ0 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: '}\#bMeObg 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 MfX1&/Z+ r/min 额定转速 +<\)b( r/min 重量 总传动比 4|?y
[j6 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 Ec44JD 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 n^H Kf^] 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 7Wd}H Z 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 h KZ<PwBi 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: !=C74$TH
L7~9u|7a# 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB In[!g 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 \Vc-W|e 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: SN${cs% 总传动比: *bi!iz5F 分配传动比:取 则
j -H2h 取 经计算 q%G"P*g$( 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 |)"`v'8> 五 计算传动装置的运动和动力参数: oxs0)B 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 =Nyq1~ ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 P^wDt14> 1. 各轴转速: cip"9|" PWch9p0U I}?+>cf 2各轴输入功率: ,'7 X|z/_> *0EB{T1 (%bqeI!ob ~\UH`_83[ 3各轴输入转矩: EAPLe{qw:q +,"O#`sy< !x%$xC^Iz #:UP'v=w 12D>~#J 运动和动力参数结果如下表: kjS9?>i 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 2 Nr* 输入 输出 输入 输出 m%=]
j<A 电动机轴 3.67 36.5 960 "[Z'n9C 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 GN&-`E]- 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 D-v}@tS' 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 LqDj4[} 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 EFZ]|Z7 六 设计V带和带轮: /t4#-vz 1.设计V带 ZxDh94w/ ①确定V带型号 KOYU'hw 查课本 表13-6得: 则 PP]Z~ne0X 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 [EdX6 查课本第206页表13-7取 。 j'2:z# 为带传动的滑动率 。 ,V>7eQt? ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 1@$n)r` ③取V带基准长度 和中心距a: 2@W'q=+0 初步选取中心距a: ,取 。 P+9%(S)L3 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 @ 4ccZ&` ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 h'wI ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: v`G [6Z 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
i_[nW eu^B Xb/W[rcs EF=0.1 vrGx<0$ =1.37+0.1=1.38 -45xa$vv n'i~1pM,? 54^2=bp _e9S"`` EF=0.08 {&I3qk2( dPVl\<L1 JSCZX:5 4:50dj 查课本第202页表13-2得 。 hFiJHV 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 }O7!>T =0.95+0.009=0.959 +~ZFao qf f ^vz zCuN8 &_Vd #P^cR_|\ FN>ns, HOY@<' 则 +eIX{J\s 取 根。 +{7/+Zz ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: T \"eqa 作用在轴上压力:
mRYM, 。 a6/$}lCq 七 齿轮的设计: KhWt9=9 1高速级大小齿轮的设计: 7hq$vI%0 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。 YU(|i}b ②查课本第166页表11-7得: 。 $I$ B8 查课本第165页表11-4得: 。 '|jN!y^2p 故 。 X1N*}@:/ 查课本第168页表11-10C图得: 。 w~lxWgaY7 故 。 ;vkk$
- 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: 61*inGRB 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
[<!4 a 则 取 :Qd{V3*] 实际传动比: %aHQIoxg 传动比误差: 。 exfJm'R?n 齿宽: 取 ]y52%RAKI 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: Xb'UsQ ④验算轮齿弯曲强度: tAxS1<T4 查课本第167页表11-9得: 6.0/asN} 按最小齿宽 计算: A2xfNY< 所以安全。 7c7:B2Lq ⑤齿轮的圆周速度: K[G=J 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 iAd3w 6 2低速级大小齿轮的设计: '{I YANVT ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 JIYZ 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 $ Lf-Gi ②查课本第166页表11-7得: 。 &nXa/XIZ_ 查课本第165页表11-4得: 。 6.>l 故 。 -$0w-M8' 查课本第168页表11-10C图得: 。 JPt0k 故 。 dK^WZQ 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 $SAk| 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: 3R|C$+Sc ]u(EEsG/ 取 则 取 y G{;kJ P 计算传动比误差: 合适 017(I:V?(: 齿宽: 则取 <lxE^M 低速级大齿轮: ~,:
FZ1wh 低速级小齿轮: |mO4+:-~D+ ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: x8v2mnk 按最小齿宽 计算: >qT4'1S*g 安全。 9bVPMq7}i ⑤齿轮的圆周速度: y"o@?bny 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 '*XX|\. 八 减速器机体结构尺寸如下: D3MRRv# 名称 符号 计算公式 结果 =u,8(:R]s 箱座厚度 J<'7z%2w +_E\Omcw 10 kd3vlp 箱盖厚度 41'|~3\X q=+AN</ 9 }vGWlNd#g 箱盖凸缘厚度 ^vQ,t*Uj= i[\`]C{gf 12 (='e9H!3D 箱座凸缘厚度 m0(]%Kdw q4wS<,3 15 6_#:LFke 箱座底凸缘厚度 pMy];9SvW [fjP.kw;J 25 tXWhq 地脚螺钉直径 2xEG s Q UOwEA9q% M24 %l.5c Sn@ 地脚螺钉数目 `ywI+^b 查手册 6 8U$(9X 轴承旁联结螺栓直径 y {PUklq 2U
Q&n` A M12 -ghmLMS%t 盖与座联结螺栓直径 B{^ojV;]m =(0.5 0.6) `uN}mC!r] M10 8:=EA3 轴承端盖螺钉直径 nR2pqaKc =(0.4 0.5) 2xx 8M DX()Bm HLYTt)f} 10 j0F'I*Z3 视孔盖螺钉直径 `1T?\ =(0.3 0.4) S#9EBw7 8 #Xa TUT 定位销直径 MS~|F^g =(0.7 0.8) <PayP3E 8 )PNeJf|@ , , 至外箱壁的距离 jZ5 mpYUO 查手册表11—2 34 Q-qM"8I 22 n=+K$ R 18 *t-Wol , 至凸缘边缘距离 (r ]3tGp 查手册表11—2 28 {ejJI/o0 16 5jb/[i^V 外箱壁至轴承端面距离 <:tD m = + +(5 10) Zc<fopi h 50 \>%.ktG 大齿轮顶圆与内箱壁距离 1l(_SD;90t >1.2 hA0g'X2eC 15 ha%3%O8Z 齿轮端面与内箱壁距离 "kHQ}#6r > TO|&}sDh 10 Bn5O;I13 箱盖,箱座肋厚 F*bmV>Qq k^vsQ'TD 9 T,sArKBI 8.5 {r$n
$ 轴承端盖外径 wP <) +(5 5.5) =WYI|3~Cz 120(1轴) 64hl0'67y 125(2轴) uzA_Zjx 150(3轴) J!5>8I(_wX 轴承旁联结螺栓距离 j?YZOO>X <Kq4thR 120(1轴) xXJl Qbs 125(2轴) QQB\$[M!Z 150(3轴) EzXGb 九 轴的设计: 7E-1
#4 1高速轴设计: 20O\@}2q2M ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 nVp*u9] 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。 n&`=.[+A 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。 has \W\( 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 CXZO L3=B+ +2=16+10+2=28。 vwlPFrLl 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 G/w&yd4 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: POl[]ni=> 查手册51页表4-1得: QNk\y@yKw 得:e=5.9<6.25。 + \DGS 段装配轴承所以 L6= L3=28。 "8'aZ.P 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 K)z!e;r 作用在齿轮上的圆周力为: ?0U.1N 径向力为 z&3in 作用在轴1带轮上的外力: 78iu<L+If 求垂直面的支反力: #K5)Rb-H 7AE)P[ I1IuvH6 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: sI@y)z rr@S|k:| 1236W+ 求水平面的支承力: )o:%Zrk 由 得 <vP{U N 6eUM[C. N
S#kA$yO 求并绘制水平面弯矩图: xcF:moL .??[qBOTE ,:Q+>h 求F在支点产生的反力: VS W:h 3XCePA5z Q :<&<i=I 求并绘制F力产生的弯矩图: Q*W`mFul &L88e\
c+ :U,n[.$5' F在a处产生的弯矩: 4H<@da} ,-C%+SC 求合成弯矩图: pCE,l'Xa 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 Xx=jN1=, CSUXa8u7 8>}k5Qu 求危险截面当量弯矩: +/bT4TkML 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) sS 5aJ}Qs yo#aX^v~y 计算危险截面处轴的直径: , ;'y <GA 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: f.Uvf^T}2 !rK,_wH
因为 ,所以该轴是安全的。 /M}jF*5N 3轴承寿命校核: BrWo/1b 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 @Kx@ 2#~b 按最不利考虑,则有: ~^&]8~m*d 5gdsV4DH$ 则 因此所该轴承符合要求。 @w%{yzr% 4弯矩及轴的受力分析图如下: (}]ae* 20Umjw.D 5键的设计与校核: Z{9
mZlIy 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 : , f1hjU~nJ 采用A型普通键: %Sgdhgk1 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: cgQ4 JY/6 中间轴的设计: CJ@G8> ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 @v#]+9F ②根据课本第230页式14-2得: NrHh(: 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。 :`pgdn 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 p\"WX 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 &jg..R 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 ([mC!d@a 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。 ODggGB` H` ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 8Pkw'.r 作用在2、3齿轮上的圆周力: ~ AU!Gm. N 6lp.0B 径向力: D2060ze >~nc7j
u 2feiD?0 求垂直面的支反力 *0*1.>Vg k*?Axk# o
0-3[W'x< 计算垂直弯矩: UBgheu dbmty|d 1ymq7F(2 求水平面的支承力: w9Eb\An X;~3 U
9 yV'<l
.N 计算、绘制水平面弯矩图: shn{]Y K}r@O"6*\
g[#4`Q<. 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: I^CKq?V?: R*DQm @CxXkR 求危险截面当量弯矩: ]0g$3 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) i uNBw] Ah_Ttj %
T2C0P 计算危险截面处轴的直径: O%$XgEJ8p n-n截面: !6yyX}%o m-m截面: wva| TZ 由于 ,所以该轴是安全的。 _olhCLIR- 轴承寿命校核: #S*@RKSE|7 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 voD0u "EE=j$8u+ *Dz<Pi^ 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 |?kZfr&9q ④弯矩及轴的受力分析图如下: ZeL v! ⑤键的设计与校核: ';CL;A ; 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 kOQq+_Y
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 HxH.=M8S_ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 OLl?1 根据挤压强度条件,键的校核为: F1q a`j^' b6LwKUl 所以所选键为: q%RPAe 从动轴的设计: ^T{ww=/v ⑴确定各轴段直径 <+/:}S4w) ①计算最小轴段直径。 Zl:Z31 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: Mzbbr57n 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 DNh{J^S"}w 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 MgP6ki1z ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 ](z?zDk ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 *1>zE>nlP ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 ?eU=xO ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 /.[;u1z"^ ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 :J'ibb1 ⑦设计轴环 及宽度b k *#fN(_ 使齿轮轴向定位,故取 取 lwhVP$q} , IhRYV`: ⑵确定各轴段长度。 4)IRm2G 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). OFyZY@B-C~ E2
5:eEXa 因为 ,所以 ?9?eA^X% 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 R24ZjbKL _BA2^C':c{ 其它各轴段长度由结构决定。 Ep@NT+VnI (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 3XOf-v:~ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 */kX|Sur 作用在齿轮上的圆周力: ZRjqjx B!#F!Wk" 径向力: 5 GwXZ;(G <gdKuoY 求垂直面的支反力: !aVwmd'9 Qxvj`Ge IO(Y_7 计算垂直弯矩: E@f2hW2 pO;BX5(x .m
H/eyc` 求水平面的支承力。 @t;WdbxB% w(y#{!%+ e2onR~Cf 计算、绘制水平面弯矩图。 S!/N
lSr< 77:s=) $c WO`\XM 求F在支点产生的反力 g.cD3N )bM #s">Y F%}0q& 求F力产生的弯矩图。 +>F #{b LPOZA` }-e F在a处产生的弯矩: WLb*\ NWGSUUa 求合成弯矩图。 =t+{)d.w 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 ~4{E0om@ {U`B| 求危险截面当量弯矩。 7=o2$ 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) C&\vVNV;9 bwo{
Lw~ 计算危险截面处轴的直径。 CD]2a@j{ 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: d^&F%)AT iz2I4 _N 考虑到键槽的影响,取 WF6'mg^^? 因为 ,所以该轴是安全的。 ATeXOe (5).轴承寿命校核。 }x[d]fcC 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 /$IF!q+C 按最不利考虑,则有: `f@VX
:aL} 则 , <Wn"_Ud= 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 NjTVinz (6)弯矩及轴的受力分析图如下: "dKYJ&$ (7)键的设计与校核: ~)S Q{eK?& 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 _t:l:x.;T 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: Z UvA` 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 A/ eZ!"Y 因为L6=122初选键长为100,校核 %HRFH 所以所选键为: . I82?sQ7 十 高速轴大齿轮的设计 R|Oy/RGY$ 因 采用腹板式结构 S;o U'KOY 代号 结构尺寸和计算公式 结果 xLE+"6;W 轮毂处直径 gc'C"(TO( -jZP&8dPH 72 >!j= {hK 轮毂轴向长度 q4k)E _{EO9s2FG 84 &h7q=-XU 倒角尺寸 62BJ;/ ] ;%1ob f 89 1 Tl#Jf3XY} 齿根圆处的厚度 q2I;Ly\3o 1MtvnPY 10 !;SpQ28 腹板最大直径 e JMD8# ub"(,k P 321.25 zS Yh ?NB5 板孔直径 Fr%LV#Q JJnZbJti 62.5 n'/w(o$& 腹板厚度 lu^c^p; o6pnTu 25.2 AgsMk 电动机带轮的设计 i^{.Q- 1i}Rc: 代号 结构尺寸和计算公式 结果 \C3ir & {IeW~S'& 手册157页 38mm )x.}B4z v+Vpak9| &bx;GG\<4 68.4mm >G2o oZO6J-ea 8Ek<J+&|I 取60mm 9=&e5Oq} XA~Rn>7&H ]McLace& 81mm "C$z) .>0e?A4,5? -ob_]CKtJ~ 74.7mm 7N^9D
H{` Y&xmy|O# 0fvQPs!O 10mm 4#uWj?u 6Q,-ZM=Z_p ^e$;I8l 15mm O6P0Am7s MN2# oK h#th 5mm 09"C&X~ 十一.联轴器的选择: R@``MC0 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。 m",wjoZe* 十二润滑方式的确定: ^*C+^l&J! 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。 uROt h_/ 十三.其他有关数据见装
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