wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: +nRO< u >H^bCXI 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; 7t\W{y p"/1Kwqx 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; e9h T >`8r 52 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; *J@2A)ZDv0 1i9}mzy% 3、插入基准曲线(草绘): zbP0! 38Lc|w 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: 2EsKC) ,;C92XY "8VCXD 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 ?<,9X06dP 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
N\DEY] 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 M cE$=Vv 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 g ZhE\ 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。 b mZRCvW>A 3. 知条件:运输带卷筒转速 , [#n~ L6 减速箱输出轴功率 马力, \uQB%yMoz 二、 传动装置总体设计: D M{7x77 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 {AqN@i 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。 QvK/31*QG 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下: qHg\n)R"x! ?stx3sZ 三、 选择电机 \?h + 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: `DO`c>>K -带传动效率:0.96 ~!j1</$_ -每对轴承传动效率:0.99 4(2}O-~ -圆柱齿轮的传动效率:0.96 yInW?3 -联轴器的传动效率:0.993 ~\}%6W[2 —卷筒的传动效率:0.96 83:m7; 说明: "m ):" -电机至工作机之间的传动装置的总效率: Ua\g*Cxh z}yntY]n ,ju 1:` 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 XCoN!~ 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: |HI=ykfI Ps7( 4% 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 15#v|/wI' 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: m!a<\0^ 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 )7c\wAs r/min 额定转速 { ;);E r/min 重量 总传动比 a*6x^R;) 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 @~'c(+<3 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 ;o_4)+} 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 3\|e8(bc 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 Sm;&2" 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: YN9ug3O+ lyfLkBF 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB V'
"p
a 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 KQaw*T[Q3w 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: q0jzng 总传动比: Z%6I$KAN8 分配传动比:取 则 -o6K_R}R 取 经计算 nsij;C 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 2!cP[Ck 五 计算传动装置的运动和动力参数: NtkEb : 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 6gY5v@!w ——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[ 1. 各轴转速: k]`I3>/L .Gh-T{\V' $TtCVR 2各轴输入功率: fOm=#:O EN` --^ b)(#/}jMkD Xgn^)+V: 3各轴输入转矩: -uqJ~g D C^K?"800 Ui@Q&%b L,p5:EW8. aRdk^|} 运动和动力参数结果如下表: D&0*+6j(( 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min ' ]l, 输入 输出 输入 输出 XWo:~\ 电动机轴 3.67 36.5 960 `n
Y!nh6! 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 0SwWLq 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 jAfUz7@ 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 h35x'`g7+r 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 R#1h.8 六 设计V带和带轮: Dh BUMDoB 1.设计V带 fBR,Oneo ①确定V带型号 :@KWp{ D7 查课本 表13-6得: 则 W=&\d`><k 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 b4Zkj2L 查课本第206页表13-7取 。 Uxn_nh 为带传动的滑动率 。 d2'9C6t ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 D\
HmY_ ③取V带基准长度 和中心距a: ^j[>.D 初步选取中心距a: ,取 。 36@)a5 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 %g^dB M# ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 _=3H!b = ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: 6vQAeuz<Fq 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 ;}#tm9S; )3=oS1p 8&qCH>Cf EF=0.1 1>c`c]s3 =1.37+0.1=1.38 rOm)s' |F-_YR Bbz#$M!: Y
6K<e:Y EF=0.08 gs_"H D06'" 8|.(Y usZmf=p-r 查课本第202页表13-2得 。 Y\(Q 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 yyPkjUy[ =0.95+0.009=0.959 8iB1a6TlL T?N' k= yeFt0\=H ^DS9D:oE mhH[jO) #*BcO-N sI,T"D? 则 ;26a8g( 取 根。 HTao)`. 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: C8}ujC 作用在轴上压力: @`G_6<.` 。 afqLTWUS 七 齿轮的设计: ;eI,1
[_ 1高速级大小齿轮的设计: Vl5}m 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。 ;Z-xum{ ②查课本第166页表11-7得: 。 n,hHh=.Fu 查课本第165页表11-4得: 。 oZHsCQ % 故 。 RWP`#(&/& 查课本第168页表11-10C图得: 。 ]sE~gro 故 。 'uGn1|Pvy 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: XE[~!
>' 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 J
[J, 则 取 z\*ii<-@ 实际传动比: X@:pys 8@ 传动比误差: 。 dms R>Q 齿宽: 取 ),v[.9!}: 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: GM%%7 ^uE ④验算轮齿弯曲强度: j#$ R. 查课本第167页表11-9得: {(U?)4@ 按最小齿宽 计算: }BlVLf%C 所以安全。 l3R`3@ ⑤齿轮的圆周速度: 3+@p 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 U2\g
Kg[-Q 2低速级大小齿轮的设计: G&)A7WaC ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 L#Uk= 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 'e_^s+l)a ②查课本第166页表11-7得: 。 biKom|<nm 查课本第165页表11-4得: 。 xbnx*4o0 故 。 Ac0C,*|^ 查课本第168页表11-10C图得: 。 1q0DOf]!T 故 。 Uh'3c" 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 r"d/9 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: y/k6gl[` K??%Qh5l+C 取 则 取 !(~eeE}|lM 计算传动比误差: 合适 v] &
)+0 齿宽: 则取 |&eZ[Sy(=l 低速级大齿轮: L}UJ`U 低速级小齿轮: 57k@]3
4 ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: Y!c
RzQ 按最小齿宽 计算: >&6pBtC_ 安全。 K:gxGRE ⑤齿轮的圆周速度: f=]+\0MQ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 0ubT/ 八 减速器机体结构尺寸如下: t}>6"^}U 名称 符号 计算公式 结果 `CA-s 箱座厚度 <^snS,06 Fi vgOa 10 izy7.(.a 箱盖厚度 ;wwhW|A }R4%%)j(Vj 9 u&yAMWl 箱盖凸缘厚度 3B!lE(r%J =>#
S7= 12 Kmc*z (Q 箱座凸缘厚度 7nM]E_ @8E mY,{; 15 9g3e( z@ 箱座底凸缘厚度 !
7A _UA8 649{\;*4 25 Vp{! Ft8> 地脚螺钉直径 &
9}L +/, #Jp_y| M24 OD7tM0Wn 地脚螺钉数目 Zz}Wg@&
查手册 6 Oya:{d&= 轴承旁联结螺栓直径 1Q"w)Ta
-9TNU7^ M12 DjY&)oce( 盖与座联结螺栓直径 -x)Oo` =(0.5 0.6) 8*z)aB&f3 M10 Y5?*=eM 轴承端盖螺钉直径 {`?C5<r =(0.4 0.5) 1><@$kVMm~ lVF}G[B C^9G \s' 10 >a/]8A 视孔盖螺钉直径 H8.Aq\2S =(0.3 0.4) -kFEVJbUyc 8 I/4:SNha 定位销直径 q2 K@i*s =(0.7 0.8) JrlDTNJj' 8 \GhL{Awv&a , , 至外箱壁的距离 %N+8K 查手册表11—2 34 }dcXuX4{r 22 +e
VWTRG 18 qQK0s*^W , 至凸缘边缘距离 7|Z=#3INw 查手册表11—2 28 &j=FxF9o 16 \yt-_W=[ 外箱壁至轴承端面距离 E57:ap)/ = + +(5 10) U8TH} 9Q 50 Mbbgsy3W 大齿轮顶圆与内箱壁距离 ^w]N#%k\H >1.2 N
zrHWVD 15 .axJ '*~W 齿轮端面与内箱壁距离 dJyf.VJ > uP|Py.+ 10 #._%~}U 箱盖,箱座肋厚 T%0vifoQ_$ R\DdU-k 9 l
Ozi| 8.5 eh4` a<gC 轴承端盖外径 EJC{!06L'/ +(5 5.5) )@lZ~01~d 120(1轴) Fu0"Asxce 125(2轴) :
L}Fm2^ 150(3轴) }E[u" @} 轴承旁联结螺栓距离 >
mI1wV[ ~)J]`el,Q 120(1轴) D*7JE 125(2轴) +5:Dy,F= 150(3轴) R`M>w MLH 九 轴的设计: >fZ N?>` 1高速轴设计: G@$Y6To[ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 /~sNx ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 YY{0WWua 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 tc-pVw:TV 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 u7PtGN0r% L3=B+ +2=16+10+2=28。 }5_[t9LX 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 pF0sXvWGG 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: &8=wkG% 查手册51页表4-1得: U(xN}Y? 得:e=5.9<6.25。 {tS^Q*F 段装配轴承所以 L6= L3=28。 Ih Yso7g 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 !4;A"B( 作用在齿轮上的圆周力为: d,%e?8x5 径向力为 ^a>3U l{ 作用在轴1带轮上的外力: R'Gka1v 求垂直面的支反力: MTnW5W-r9 *?? !~RE FYOQ}N
求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: [p& n]T
IBP3 tO?NbW cp 求水平面的支承力: XK*55W&og 由 得 c#)!-5E~H N J \06j%d, N N@qP}/}8 求并绘制水平面弯矩图: bQ%6z}r Bqcih$`BVU CBkI!
In2 求F在支点产生的反力: &*Sgyk
o` egXHp<bqw R #f*QXv 求并绘制F力产生的弯矩图: d#tqa`@~ , 0hk)Vvr3 xYmh{Vc8 F在a处产生的弯矩: Tasmbo^mAF |2L|Zp& 求合成弯矩图: j . "L= 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 ~nP~6Q'wSH 54lU~ " zh.^>
` 求危险截面当量弯矩: "=0(a)01p: 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) c*m7'\ "_f~8f`y 计算危险截面处轴的直径: k^H&IS! 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: B|f
=hlY 4Eri]O Ri 因为 ,所以该轴是安全的。 m}-*B1 3轴承寿命校核: pftnFOLO 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 04j]W]8# 按最不利考虑,则有: *jf%Wj)0M
x>]14bLz 则 因此所该轴承符合要求。 gTM*td(~^ 4弯矩及轴的受力分析图如下: z [|:HS& cko^_V&x 5键的设计与校核: #NyfE|MKBC 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 : , **G5fS.^W 采用A型普通键: >fq]c 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: 6*aU^#Hz6 中间轴的设计: '5)PYjMnH ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 MwuRxeRO- ②根据课本第230页式14-2得: 3>'TYXs- 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。 i8h^~d2" 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 i^SPNs= 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 gX%"Ki7. 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 {i^F4A@=Z 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。 G`e!Wv C ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 #FhgKwx 作用在2、3齿轮上的圆周力: U [R[VY7 N sU$<v( `" 径向力: ]3\%i2NM A"}Ib' {y%|Io`P 求垂直面的支反力 u~~H'*EM 2CF5qn}T Wt M1nnJp 计算垂直弯矩: "?M)2,:A QPyHos` %HD0N& 求水平面的支承力: Y-s6Z\ 2PC:F9dh\ g7;OZ#\ 计算、绘制水平面弯矩图: 8Q(A1U ;)ku SH RxA:>yOPn 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: rU
|% 0F%/R^mw j0~dJ# 求危险截面当量弯矩: =.]{OT 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 ) ]p@q.P |vPU]R>6
.Q!p Q"5 计算危险截面处轴的直径: @x@wo9<Fc n-n截面: emMk*l, m-m截面: :I2spBx 由于 ,所以该轴是安全的。 w
y&yK*w 轴承寿命校核: _&RGhA 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 Od+nBJ
NpH:5hi +62}//_? 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 +,zV
[\ ④弯矩及轴的受力分析图如下: @;X#/dZe ⑤键的设计与校核: Ww0dU _ 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 tI<6TE'!p# 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 4*9BAv L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 zmhAeblA 根据挤压强度条件,键的校核为: ;qs^+ q\/xx`L 所以所选键为: k{
$,FQ4 从动轴的设计: XzB3Xs?W2 ⑴确定各轴段直径 ;o?o92d ①计算最小轴段直径。 o]B2^Yq;x 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: Ie}7#>S 考虑到该轴段上开有键槽,因此取
N8)]d 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 c27Zh=;Tj ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 bQ-n<Lx ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 ]Na; b ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 \rY\wa ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 H<"EE15 ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 ybv]wBpM: ⑦设计轴环 及宽度b *rVI[kL 使齿轮轴向定位,故取 取 blUS6"kV} , rX22%~1 ⑵确定各轴段长度。 XEUS)X) 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). \j4!dOGZ *G[` T%g 因为 ,所以 xLP8*lvy 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 >#y1(\e l-2lb&n 其它各轴段长度由结构决定。 qE.3:bQ!` (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 tILnD1q 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 @9lGU# 作用在齿轮上的圆周力: (!a\23 . |`) k 径向力: I7C+XUQkQ 93/`e}P"o 求垂直面的支反力: ]dT]25V y!x-R!3 jX,A. 计算垂直弯矩: 4M;S&LA EcPvE=^c .m }OSf C~5P 求水平面的支承力。 ]''tuo2g8 _)~|Z~ eGUe#(I / 计算、绘制水平面弯矩图。 qv`:o
` I#xhmsF `F~Fb S 求F在支点产生的反力 0Qg%48u d;a"rq@a) %5;kNeD\Fq 求F力产生的弯矩图。 9Dyw4'W.N \rCdsN 2H 1(kd3qX F在a处产生的弯矩: w_YY~Af (CE2]Nv9") 求合成弯矩图。 _X)]/A%@ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 8g/r8u~ t5QGXj 求危险截面当量弯矩。 VKi3z%kwK 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
K4^B ~0~ <4;f?eu 计算危险截面处轴的直径。 eh*F/Gu 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: 5;9.&f 'IER9%V$ 考虑到键槽的影响,取 |h:3BV_ 因为 ,所以该轴是安全的。 'YEiT#+/ (5).轴承寿命校核。 P2)g%$ME 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 }80n5X<9 按最不利考虑,则有: ND5E`Va5R 则 , Uzk_ae 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 +>v{#A_u (6)弯矩及轴的受力分析图如下: bre6SP@ (7)键的设计与校核: *8 ] 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 z<BwV
/fH} 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: _[
`"E' 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 .gI9jRdKw 因为L6=122初选键长为100,校核 b$FXRR\G 所以所选键为: . g:"Hg-s 十 高速轴大齿轮的设计 5gPAX $j H 因 采用腹板式结构 >2)!w 代号 结构尺寸和计算公式 结果 ^[zF IO 轮毂处直径 i4
tW8Il Xg97[ I8/ 72 5xG/>fn 轮毂轴向长度 %P]-wBJw 1x|/z,
84 i)e)FhEY6 倒角尺寸 B Zw#ACU yM34G S=,J 1 0M>%1* 齿根圆处的厚度 *$>$O% Y'%_-- 10 7h/{F({r= 腹板最大直径 M,UYDZ', d>7bwG+k 321.25 ; d
> 板孔直径 on1mu't_; e 3>k" 62.5 +<I1@C 腹板厚度 B6vmBmN v6?<)M% 25.2 :Zd# }P 电动机带轮的设计 =;xlmndT, 3'2}F%!Mv 代号 结构尺寸和计算公式 结果 s/'gl ]t3
NA*mM 手册157页 38mm 'lNl><e- k07) g:_ j|WaWnl= 68.4mm |wj/lX7y 2=NYBOE V1;Qt-i 取60mm {1YT a:evl 9tC8|~Q \9k{"4jX\ 81mm 4/U]7Y n*6',BY |,&!Q$<un 74.7mm U>x2'B v ~K],hi^<P =-pss 47 10mm qkUr5^1 NI s4v(! cCV"(Oo[H| 15mm 0I?3@Nz6 |_2ANWHz IL:"]`f* 5mm *Ucyxpu~$ 十一.联轴器的选择: _zmx 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。 O\KAvoQ%s 十二润滑方式的确定: [Iihk5TT 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。 = xX^ 十三.其他有关数据见装
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