| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: Da v PYg (C\hVy2X?N 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; mCWhUBghR "n: %E 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; RiTa \ `c69?/5 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; yY&3p1AxW] sU!6 hk 3、插入基准曲线(草绘): eh ,~F 9Li%KOY 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: $F/EJ> `zR+ tbm :KKa4=5L 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 *5wu
回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 uU> wg*m 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 I0'[!kBF| 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
e=kFB 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%。 Bcjx>#3?L 3. 知条件:运输带卷筒转速 , ! {82D[5 减速箱输出轴功率 马力, $&=p+ 二、 传动装置总体设计: 'Vr$MaO 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 d7&eLLx 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。 Hh4 n 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: 2~*Ez!.3 k` {@pt. 三、 选择电机 S8l1"/?aHE 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: F*Z=<]<+ -带传动效率:0.96 Cv*x2KF
G -每对轴承传动效率:0.99 QeDQo -圆柱齿轮的传动效率:0.96 NB7Y{)
w -联轴器的传动效率:0.993 M@(^AK{mU —卷筒的传动效率:0.96 9M /SH$Qy 说明: >;#=gM -电机至工作机之间的传动装置的总效率: z*a8sr 9~0^PzTA `Rdm-[& 2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4 a6h>=uT [ 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是: kip`Myw+ ^Q{Bq 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 om3`[r[{ 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下: kJAn4I.l 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 e8EfQ1 Ar r/min 额定转速 9ktEm|F3 r/min 重量 总传动比 gUR]{dq^' 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 jhGlG-^ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 s 1ge0~p3 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 cM&2SRBZ 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 ZL<
MC~ 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下: npDIX #n 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB phYDs9-K 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 OI0B:() 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: 7$k8%lI;> 总传动比: !$g+F(:(c 分配传动比:取 则 f&x0@Q/eON 取 经计算
I<=Df5M 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 m7%C#+67 五 计算传动装置的运动和动力参数: .la&P,j_L 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 AY SSa 1} ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 +zkm( 1. 各轴转速: XTeb9h)3 %5 J.RAmU < 2各轴输入功率: jAND7&W a45ss7 ibdO*E 'ZQWYr9R 3各轴输入转矩: n^hocGH* tJ=di5& 6<5Jq\-h X['2b78k {6d b{ ay_ 运动和动力参数结果如下表: 7W9~1
.SC 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min !7U\J] 输入 输出 输入 输出 N8!TZ~1$ 电动机轴 3.67 36.5 960 (D{Ys'{q 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 cgj.e 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 \m@Y WO?L 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 l
SkEuN 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 n~Szf 六 设计V带和带轮: WjM>kWv 1.设计V带 /.=r>a}l ①确定V带型号 Y'Z+, CNf 查课本 表13-6得: 则 sFb4` 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 m]IysyFFK 查课本第206页表13-7取 。 rwpgBl 为带传动的滑动率 。 C;a@Jjor' ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 RP(/x+V ③取V带基准长度 和中心距a: hN(L@0) 初步选取中心距a: ,取 。 >]}yXg=QK+ 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: 。 L"rcv:QWZa ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 WwW^[k (X ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: *+8%kn`c 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 qSQ@p\O~ vZajT!h zfjTQMaxh EF=0.1 +=8X8<Pu =1.37+0.1=1.38 ggou*;' XLTD;[jO H2Eb\v`# 4w{-'M.B EF=0.08 k_3j
' H_X?dj15 h)E|?b_ ;IC'Gq 查课本第202页表13-2得 。 Isovwd 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 D{AFL.r{ =0.95+0.009=0.959
F$*3@Y *`KrVu 6s DzPs!(5[I ARx0zI%N FD6v/Y jX|=n.#q g8yN%)[ 则 +AK:(r 取 根。 @8"18HEp# ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: U1Yo7nVf 作用在轴上压力: >QI~`MiI 。 )!C7bTv 4 七 齿轮的设计: g 2'x#%ET 1高速级大小齿轮的设计:
A1Q
+0 ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 aqfL0Rg+` ②查课本第166页表11-7得: 。 b~W)S/wF$P 查课本第165页表11-4得: 。 /Dw@d,&[ 故 。 5.k}{{+ 查课本第168页表11-10C图得: 。 ]
C,1%( 故 。 n+quSF) 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: ~JE|f 7 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 '\L0xw4 则 取 Z}[xQ5 实际传动比: N?+eWY 传动比误差: 。 l<2oklo5 齿宽: 取 6_U|(f 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: zKJ.Tj W ④验算轮齿弯曲强度: 6{7 3p@ 查课本第167页表11-9得: h]P/KVqR. 按最小齿宽 计算: QUPf*3Oy 所以安全。 hwDXm9 ⑤齿轮的圆周速度: ja75c~RUw 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 .b _? -Fv 2低速级大小齿轮的设计: [` 'd#pR ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 x(vai1CrdH 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 vpa fru4 ②查课本第166页表11-7得: 。 t {=i=K3 查课本第165页表11-4得: 。 VV\Xb31J 故 。
i_y:4 查课本第168页表11-10C图得: 。 =43d%N
故 。 y.fs,!|%@ 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 !a4cjc( 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: B<+pg ;[caiMA- 取 则 取 1C'P)f28 计算传动比误差: 合适 3q CHh 齿宽: 则取 od(:Y(4 低速级大齿轮: G)~MbesJ 低速级小齿轮: RnSm]}?
④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: w^U}|h" 按最小齿宽 计算: C1D !
V: 安全。 Oh-Fp-v87 ⑤齿轮的圆周速度: `#=fA 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 CfY7<o1> 八 减速器机体结构尺寸如下: @9<S* 名称 符号 计算公式 结果 s<d!+< 箱座厚度 QnP{$rT lY->ucS %P 10 3/l\ <{ 箱盖厚度 _^b@>C>O W'V@ 9 7y;u} 1 箱盖凸缘厚度 g#Mv&tU k%^<}s@ 12 ]DU61Z"v?b 箱座凸缘厚度 t5n2eOy~T b^%?S8]h 15 HrDTn&/ 箱座底凸缘厚度 [='p!7z bz$Qk;m=H 25 h*G#<M 地脚螺钉直径 N
tO? 2@4x"F]U; M24 %P(;8sS 地脚螺钉数目 -}< d(c 查手册 6 TMNfJz 轴承旁联结螺栓直径 s><IykIi /<6ywLD M12 }}s8D>;G~ 盖与座联结螺栓直径 [\88@B=jXP =(0.5 0.6) QP+c?ct}hF M10 m:b^,2"g 轴承端盖螺钉直径 9ptZVv=O =(0.4 0.5) yS+(< %8a=mQl1^ r7RU"H:j8 10 K q/~T7Ru 视孔盖螺钉直径 ~c!Rx' =(0.3 0.4) <8g=BWA 8 sE-x"c 定位销直径 Q6eN+i2 ; =(0.7 0.8) ~Vwk:+): 8 xnT3^ #-h , , 至外箱壁的距离 bd} r#^'K 查手册表11—2 34 P$6W`^DZ 22 s c5\( b 18 xQX<w\s , 至凸缘边缘距离 dFx2>6AZt 查手册表11—2 28 3Ca
\`m)l 16 +g)_4fV0| 外箱壁至轴承端面距离 .4Iw=T_ = + +(5 10) *Ao2j; 50 =d}gv6v2S 大齿轮顶圆与内箱壁距离 _yiRh: >1.2 ht2
f-EKf{ 15 z~BD(FDI 齿轮端面与内箱壁距离 t'dHCp} > 45?*:)l: 10 1XqIPiXJ 箱盖,箱座肋厚 3%_
4+zd fS5GICx8R 9 bK!,Pc< 8.5 oSN8Xn*qr 轴承端盖外径 P/C&R-{') +(5 5.5) N$C{f;xV 120(1轴) f#'8"ff*1 125(2轴) di"C]" ; 150(3轴) v&p,Clt-2 轴承旁联结螺栓距离 rny@n^F (m<R0 120(1轴) 7fap* 125(2轴) : :F! 150(3轴)
o G(0i 九 轴的设计: wCV>F- 1高速轴设计: jK\V|5k ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 '.]e._T ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 4kWg>F3 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 _= o1?R 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 "Q3PC!7X:5 L3=B+ +2=16+10+2=28。 NE$VeW+@ 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 7k'=F m6za 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: O3_D~O
." 查手册51页表4-1得: Tg3:VD 得:e=5.9<6.25。 2=igS#h 段装配轴承所以 L6= L3=28。 LN@lrC7X 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 /1IvLdPIu 作用在齿轮上的圆周力为: 0$n8b/%. 径向力为 tn"Y9
k| 作用在轴1带轮上的外力: I(z>)S'7r 求垂直面的支反力: aSn0o_4bD rFKo E% (! xg$Kz@ 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: A6{t%k~F 1;cv-W &_<VZS 求水平面的支承力: S1D9AcK 由 得 9
eSN+q N 4(` 2# N eNIkiJ$uS 求并绘制水平面弯矩图: u3Zzu \{ )m|X;eEo ?D RFsA 求F在支点产生的反力: F3kC"H *4(/t$)pEl T^/Gj|N* 求并绘制F力产生的弯矩图: ^m6k@VM }u(d'9u pieU|?fQ F在a处产生的弯矩: ke3HK9P; =q_&*' 求合成弯矩图: 1_Dn?G^H 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 .yctE:n }4bB7,j r[.zLXgK 求危险截面当量弯矩: _Vdb? 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) ^>,<*p 5;3c< 计算危险截面处轴的直径: N&0uXrw 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: jOoIF/So 5]4<!m 因为 ,所以该轴是安全的。 <.PPs:{8# 3轴承寿命校核: w5dIk]T 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 n:5O9,umZ 按最不利考虑,则有: Z$OF|ZZQ s=^r/Sz902 则 因此所该轴承符合要求。 BiHiVhD_ 4弯矩及轴的受力分析图如下: 4
|:Q1 '8r8
^g[ 5键的设计与校核: \3n{w
根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : , ,<uiitOo 采用A型普通键: <|KKv5[ 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为: &;6|nl9; 中间轴的设计: <
"L){$ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 <F#*:Re_y ②根据课本第230页式14-2得: <FUqD0sQ 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。 9A/Kn]s(jj 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 #a7Amh\nT 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 j=xtnIq 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 3<zTkI 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。 X/`#5<x ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 `_ J^g&y~ 作用在2、3齿轮上的圆周力: /XWPN(JC? N ?l\gh1{C 径向力: WTV3p,;6a Vq .!(x <FcPxZ 求垂直面的支反力 66^1&D" s3MMICRT. zJG x5JC 计算垂直弯矩: gCk y(4 9%3 r-U= |g?/~%7 求水平面的支承力: VQNYQqu`[ +2;#9aa
I j$|Yd= 计算、绘制水平面弯矩图: XvA0nEi JGSk4 yv!''F:9F 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: :]u}xDv3 K+h9bI/Sf 7kX7\[zN 求危险截面当量弯矩: 6uCk0
B| 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 ) "x:)$@ l$p_])x aCUV[CPw 计算危险截面处轴的直径: GqIvvnw@f n-n截面: _M"$5
T m-m截面: '&pf 由于 ,所以该轴是安全的。 ,rH)}C<Q+ 轴承寿命校核: ^EuyvftZ 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 /8$1[[[ F)E7(Un`8 .kB3jfw0, 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 0'\FrG ④弯矩及轴的受力分析图如下: Wy^[4|6 ⑤键的设计与校核: FQ9csUjpB 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 XD+cs.{5 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 e&H<lT L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 -;@5Ua1uf 根据挤压强度条件,键的校核为: YzhN |!;!k N}l]Ilm$34 所以所选键为: }<\65 B$1 从动轴的设计: D25gg ⑴确定各轴段直径 WkDn ①计算最小轴段直径。 Gh gvRR$ 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: :_~PU$%0 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 t5jhpPVf 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 ~kj(s>xP 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 。 %8}ksl07 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: 。 LG&Q>pt. ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 $vw}p. ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 ,I2reG ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 L>5!3b=b ⑦设计轴环 及宽度b dWB8 使齿轮轴向定位,故取 取 %B {D , vq0M[Vy ⑵确定各轴段长度。 SbPjU50 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). O 44IH`SI TJw.e/ 因为 ,所以 sen{f^U 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 <E}]t,'3 Y^jnlS)h 其它各轴段长度由结构决定。 %\{?(baOA (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 !iitx U 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 R 6yvpH 作用在齿轮上的圆周力: eZ.0,A*1B1 6rN5Xf cS 径向力: 0p>:rU~ ^0ZKHR(}e 求垂直面的支反力: Ay"2W%([` <1g 1hqK3 FUqhSW 计算垂直弯矩: 0Li'a{n 2 :AE;x& .m ?9r,Y;,H 求水平面的支承力。 }rMpp[ g*AD$": kJ<Xq
计算、绘制水平面弯矩图。 SiuO99'nV 8apKp?~yW iB`WXU 求F在支点产生的反力 w6In{uO-Z KlqJEtO_ zS"zb 求F力产生的弯矩图。 hPXVPLm7I 4\'81"ei U` nS` p F在a处产生的弯矩: pffw5Tc %J (
}D7-, 求合成弯矩图。 f({-j%m 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 HAUTCX g d}TTe
求危险截面当量弯矩。 >A(?P n{|a 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) I'%H:53^0 >RqT7n8h 计算危险截面处轴的直径。 dt0E0i 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: ~S=fMv^BR m6Cd^'J9^ 考虑到键槽的影响,取 pQMpkAX 因为 ,所以该轴是安全的。 10I`AjF0 (5).轴承寿命校核。 OTHd1PSOu 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 FZ.z'3I 按最不利考虑,则有: -MW(={# 则 , p$o&dQ=n[ 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 =|V]8 tN (6)弯矩及轴的受力分析图如下: 4C9"Q,o%& (7)键的设计与校核: E29gnYxu8 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 f,
j(uP 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: (xSi6EZ6; 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 *rFbehf H 因为L6=122初选键长为100,校核 rMg{j
gD 所以所选键为: . |e;z"-3 十 高速轴大齿轮的设计 {f-/,g~ 因 采用腹板式结构 2l/5i]Tq 代号 结构尺寸和计算公式 结果 d!z).G 轮毂处直径 j nA_!;b 7(USp#" 72 )I-?zyL 轮毂轴向长度 I
3,e)Z . .je< 84 u{nWjqrM*5 倒角尺寸 78inh% a;owG/\p 1 #`)-$vUv^f 齿根圆处的厚度 X%1.mTU~K 7{6. 10 Odjd`DD1 腹板最大直径 {UC<I.5X z.Kq}r ^ 321.25 l3#dfW{ 板孔直径 tBI+uu aa2 YM*6W? 62.5 D!$ =oK 腹板厚度 aKzD63 |laKntv 2 25.2 =y]b|"s~2 电动机带轮的设计 bYU+-|54 @`8 B}
C 代号 结构尺寸和计算公式 结果 D!T4k]^ uW'4
Kt 手册157页 38mm 8+cpNX Q|z06_3i zjh9ZLu[ 68.4mm TdIFZ[<7 5Zm_^IS 4_0/]:~5 取60mm zXU{p\;)\ >^GCSPe M`fXH 3D 81mm i/Lq2n3 ) EAXU{dRV B(Q.a&w45t 74.7mm "g1;TT:1~ !!O{ ppM 'nt,+`.y6 10mm CvWEXY_P2 pyJOEL]1F rw0lXs#K<E 15mm {^MAdC_ |&']ms5J ?,DbV|3_\ 5mm 4lUE(#kUM 十一.联轴器的选择: E!l1a5qB 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。 PR6uw 十二润滑方式的确定: koY8=lh/ 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。 gO!h<1 ! 十三.其他有关数据见装
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