| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: MqGF~h|+ 'b:e`2fl 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; #+N\u*-S G~1#kg 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; guz{DBlK "nP mQ 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; *:J#[ET,
gcqcY 3、插入基准曲线(草绘): #~3x^4Y Fvf308[ 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: M[}EVt~ #H{<nVvg^ (JH LWAH 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
F' s($n 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 SweaERl 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 ?BT\)@h 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。 5!$m3j_,]? 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。 ,Xs%Cg_Ig 3. 知条件:运输带卷筒转速 , )f1<-a"D| 减速箱输出轴功率 马力, MH[Zw$ 二、 传动装置总体设计: sDT(3{)L7 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 8ar2N)59 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。 /ZqBO*] 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: 8>S"aHt 7 vDZhoD=VR 三、 选择电机 TU&6\]yF_ 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: F]]np&UV. -带传动效率:0.96 W7>4-gk -每对轴承传动效率:0.99 Qj5~ lX`W -圆柱齿轮的传动效率:0.96 ["- pylhK -联轴器的传动效率:0.993 j!q5 Bc? —卷筒的传动效率:0.96 h>-JXuN 说明: &dF$:$'s -电机至工作机之间的传动装置的总效率: A`Q'I$fj #gq4%; oJe9H < 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 i#$9>X 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: |={><0 #c@Dn.W 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 8:;_MBt 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: hYMIe]kJ 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 La48M'u r/min 额定转速 }dw`[{cm r/min 重量 总传动比 ^ j;HYs_ 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 Gc>bli<- 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 2|@@xF 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 ,oX48Wg_+ 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 s|Ls 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: qp 4.XL kF.!U/C 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB Tl5K'3 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 z!;n\CV @ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: 3dfG_a61y 总传动比: Y,RED5]t 分配传动比:取 则 .NcoST9a 取 经计算 hDJq:g
wD 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 q4{Pm $OW 五 计算传动装置的运动和动力参数: [tsi8r=T 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 #&0)kr66 ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 <$wh@$PK 1. 各轴转速: ,Q4U<`ds! | qtdmm \}xK$$f2, 2各轴输入功率: GdG1e%y]z w]GoeIg({ )tR5JK} AV 1}#v<b$ 3各轴输入转矩: Be}e%Rk E]w1!Ah M GY<ErS)2 <J-bDcp +jYO?uaT 运动和动力参数结果如下表: K];nM}<
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min _H}y7 输入 输出 输入 输出 sv\'XarM 电动机轴 3.67 36.5 960 6~zR(HzV{ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 Z
l.}= 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 ;tTM3W-h 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 pxjN\q 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 +Q_(wR"FS 六 设计V带和带轮: D}'g4Ag 1.设计V带 ]\5@N7h ①确定V带型号 H|;6K`O_ 查课本 表13-6得: 则 JbpKstc; 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 tk"L2t 查课本第206页表13-7取 。 1rh\X[@ 为带传动的滑动率 。 0/hX3h ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 5MV4N[; ③取V带基准长度 和中心距a: p 7IJ3YY 初步选取中心距a: ,取 。 iY"I:1l. 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: 。 KJWYG^zI ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 7vUfA" ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: !3U1HS-i62 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 fl _k5Q'&p J0zudbP `q* 0^} EF=0.1 /+4Dq4{t) =1.37+0.1=1.38 lnL&v'{ RrKAgw #n%?} 58zs%+F EF=0.08 dVc;Tt zOYkkQE3mJ IrQ8t! *V#v6r7<Y/ 查课本第202页表13-2得 。 4 q}1 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 }l$M%Ps!a =0.95+0.009=0.959 qY\zZ WS9n.opl} q)gZo[]~ hY+3PNiI@ S`2M QL Gp9>R~$ heoOOP(# 则 !OWVOq8 取 根。 VOwt2&mZ 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: RtH[OZu(8 作用在轴上压力: x={t}qDS8 。 l2GMVAca 七 齿轮的设计: d=WC1" 1高速级大小齿轮的设计: ,'5P[- 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。 ;d G.oUk= ②查课本第166页表11-7得: 。 % \N.m/5 查课本第165页表11-4得: 。 bL_s[-7 故 。 -aG( Yx 查课本第168页表11-10C图得: 。 }#zE`IT 故 。 ?"+'OOqik 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: nkHr(tF
7 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 2#_9x7g+ 则 取 z/ T| 实际传动比: I@cKiB 传动比误差: 。 G+4a%?JH 齿宽: 取 I'"*#QOX 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: +A
W6 >yV` ④验算轮齿弯曲强度: %8`zaa 查课本第167页表11-9得: ( f8g}2 按最小齿宽 计算: .Y'kDuUu 所以安全。 )ZzwD] ⑤齿轮的圆周速度: +f\tqucI3 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 Oz^+;P1 2低速级大小齿轮的设计: ^*C6]*C}te ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 6v GcM3M 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 dDW],d}B; ②查课本第166页表11-7得: 。 /r@P\_ 查课本第165页表11-4得: 。 ,8o]XFOr 故 。 RTA9CR)JP4 查课本第168页表11-10C图得: 。 v|_?qBs" 故 。 lO%Z4V_Mj 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 [=e61Z 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: uI%h$ ;5my(J*b 取 则 取 gb@Rx 计算传动比误差: 合适 R- `{W:S 齿宽: 则取 5gF}7D@ 低速级大齿轮: Y8.0R-:ZAN 低速级小齿轮: A42At] ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得:
)%;#~\A 按最小齿宽 计算: '7>Vmr6 安全。 \#tr4g~u ⑤齿轮的圆周速度: #Vul#JHW 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 |Y(].G, 八 减速器机体结构尺寸如下: f:7Y 名称 符号 计算公式 结果 F
xFK 箱座厚度 "$0f.FO:i 8i-?\VZD 10 A40 -])'! 箱盖厚度 G D[~4G CvQ LF9| 9 z &<Rx[ 箱盖凸缘厚度 W7(OrA! g?j"d{.9t 12 U{>!`RN 箱座凸缘厚度 )yJe h "T}J|28Z 15 ,)]ZD H 箱座底凸缘厚度 H _3gVrP_ fbw{)SZ 25 [FiXsYb.8 地脚螺钉直径 KN}[N+V> xR#hU;E} M24 _nx|ZJ 地脚螺钉数目 bs+KcY:N] 查手册 6 7Fy^K;V" 轴承旁联结螺栓直径 W:rzfO.`Z ~d{E>J77j M12 sE/9~L 盖与座联结螺栓直径 !+>yCy$~_ =(0.5 0.6) SI;G|uO;/ M10 'c &Bmd40 轴承端盖螺钉直径 <V6#)^Or =(0.4 0.5) +nJ}+|@K w_U5w X/7: * 10 B.Xm*adBT 视孔盖螺钉直径 U4N
S.`V =(0.3 0.4) Do_L 8 //LXbP3/ 定位销直径 cz T@ txF =(0.7 0.8) sn Ekei|0 8 ?: meix , , 至外箱壁的距离 ZgXh[UHQy 查手册表11—2 34 p{-1%jQ}] 22 |(P>'fat-p 18 ]iz5VI@ , 至凸缘边缘距离 |23 }~c, 查手册表11—2 28 vG\Wr.h0!= 16 zkd#vAY(A 外箱壁至轴承端面距离 O-y"]Wrv = + +(5 10) j|[s?YJl 50 uq 6T|Zm 大齿轮顶圆与内箱壁距离 T|{BT!
W1E >1.2 -%t0'cKn, 15 iww h,( 齿轮端面与内箱壁距离 8F[j}.8q > RK'( {1 10 8\a)}k~4 箱盖,箱座肋厚 *|=&MU*+ G2jEwi 9 Yd<~]aXM 8.5 uj:w^t ][ 轴承端盖外径 ,LMme}FFeb +(5 5.5) 71A{" 120(1轴) M>]%Iu 125(2轴) =riP~%_ML) 150(3轴) C/cGr)|8% 轴承旁联结螺栓距离 F)%; gzs {T^'&W>8G8 120(1轴) n!N;WL3k 125(2轴) l+N?:E$5=% 150(3轴) ? {l2 九 轴的设计: cX=` Tl 1高速轴设计: ebao7r5@ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 J}YI-t ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 c:$:j,i} 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。 6F(yH4 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 &U,f~KJ L3=B+ +2=16+10+2=28。 &FZe LIt 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 YT3QwN9 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: O%)9tFT 查手册51页表4-1得: Y7jD:P 得:e=5.9<6.25。 GqAedz ;. 段装配轴承所以 L6= L3=28。 z`Q5J9_<cV 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 CTI(Kh+ 作用在齿轮上的圆周力为: j)]'kg 径向力为 I;|Aiu* 作用在轴1带轮上的外力: (
ou:"Y 求垂直面的支反力: 0 /kbxpih Ey n3Vv?v Lhc@*_2 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: HaC3y[ LJ0 RXof$2CZS @t2 Q5c 求水平面的支承力: k}O|4*.BT 由 得 hKT:@l* N 2$Ji4`p}S N +Va?wAnr 求并绘制水平面弯矩图: feopO
j6~+ E:o:)h?$ e7?W VV, 求F在支点产生的反力: M!hby31
I/>IB C[KU~@ 求并绘制F力产生的弯矩图: (gf\VYM-7 sogbD9Jc ?dmMGm0T9 F在a处产生的弯矩: YH[_0!JY^ |HU
qqlf 求合成弯矩图: %zD-gw> 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 o"FX+17 c@^:tB Gu}x+hG 求危险截面当量弯矩: /j)VES 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) X|QCa@Foe O1ha'@qID 计算危险截面处轴的直径: {UmCn>c 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: 1;xw)65 Wu4Nq+ 因为 ,所以该轴是安全的。 q5!l(QL. 3轴承寿命校核: bsP; 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 6uXW`/lvX 按最不利考虑,则有: ^sOm7S { ]6;AK\9TM 则 因此所该轴承符合要求。 h]MVFn{ 4弯矩及轴的受力分析图如下: M$W#Q\<*#r .fsk DW 5键的设计与校核: bZ9NnSuH 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : , Ntnmd 采用A型普通键: Q Bw
ZfX 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为: cGc|n3( 中间轴的设计: HV9SdJOf ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 ,?`1ve_K< ②根据课本第230页式14-2得: `I>K? 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 H/3Zdj 9 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 5y3TlR 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 7L+X\oaB 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 a!:8`X~[/$ 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。 _o?(t\B9{ ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 Y+
Z9IiS7 作用在2、3齿轮上的圆周力: @."o:K N ]k:m2$le 径向力: 6{$dFwl k4$q|x7+% bVeTseAG 求垂直面的支反力 MH.,s@ hcgc
=$^ D' `"_ 计算垂直弯矩: kxW>Da<6 l>UUaf|O (`]*Y(/2G 求水平面的支承力: f4I#a&DO KF_Wu}q
d )6Q0f 计算、绘制水平面弯矩图: B#6pQp$ MgQU6O< ewrWSffe 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: VMIX$# $XQxWH| U('<iw,Yy 求危险截面当量弯矩: %p2x^air 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) p RwGv 3EVC8ue
A<Z5 计算危险截面处轴的直径: %W4aKb?BT n-n截面: Dsj|~J3 m-m截面: [u9JL3 由于 ,所以该轴是安全的。 f4k5R 轴承寿命校核: bkwa{V 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 BO4 K#H7 e$EF% cKH EotwUT| 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 =*g$#l4 ④弯矩及轴的受力分析图如下: pTALhj#, ⑤键的设计与校核: >yBxa) 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 F[kW:-ne@Z 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 ls24ccOs L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 k9)u3 根据挤压强度条件,键的校核为: V 7l{hEo3? 6"i{P 所以所选键为: )J+{oB[>b 从动轴的设计: VS9]po>= ⑴确定各轴段直径 qggk:cN1 ①计算最小轴段直径。 N<06sRg# 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: Wzqb>. 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 rMHQzQ0% 查手册9页表1-16圆整成标准值,取
_@!QY
②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 z,bX.*.- ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 (]Ye[j^"7 ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 n#>.\F ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 V5O=iMP ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 nU&NopD+*G ⑦设计轴环 及宽度b {jhmp\PN 使齿轮轴向定位,故取 取 )Ig+uDGk , @0z0m;8 ⑵确定各轴段长度。 OK-sT7But 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). {?*<B=c =_RcoG/^~ 因为 ,所以 Jq$_=X& 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 Kx- s0cw G#e9$! 其它各轴段长度由结构决定。 1l+kO,X] (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 n @&"+ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 ]3t1=+ 作用在齿轮上的圆周力: 9zZ5Lr^21 Fm<jg}>MAd 径向力: ]<kupaRQ rGnI( m. 求垂直面的支反力: VYamskK[G: U{uPt*GUd/ !/Iq{2LX 计算垂直弯矩: 7R9nMGJ@ U*3AM_w .m ItI0x 求水平面的支承力。 d>%gW* [1{SY=) YDQ:eebg( 计算、绘制水平面弯矩图。 `^7:7Wr]= YV/>8*i DX}B0B 求F在支点产生的反力 ~;M)qR?]W E/mubA(& #NvQmz?J? 求F力产生的弯矩图。 0]AN; 4q>7OB:e {=UFk-$= F在a处产生的弯矩: *16<M)7 ^WE4*.( 求合成弯矩图。 .sM<6; 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 X'fuF2owd ?y~TC qV 求危险截面当量弯矩。 60!1D>, 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) &v^!y=Bt ?X\3&Ujy$ 计算危险截面处轴的直径。 G'
Blp 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: Y3-gUX*w0 qysTjGwa] 考虑到键槽的影响,取 E{tx/$f 因为 ,所以该轴是安全的。 *~p(GC (5).轴承寿命校核。 ;{vwBDV!' 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 wfgqgPo!v 按最不利考虑,则有: pO%{'%RA 则 , HTmI1 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 V=pMq?Nr (6)弯矩及轴的受力分析图如下: UMV)wy|j (7)键的设计与校核: ^ eQFg> 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 F{<5aLaYti 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: dsJm>U) 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 w OI^Q~ 因为L6=122初选键长为100,校核 *G9sy_ 所以所选键为: . i
AdGgK 十 高速轴大齿轮的设计 -LtK8wl^ 因 采用腹板式结构 .XXW |{ 代号 结构尺寸和计算公式 结果 !8sgq{x(( 轮毂处直径 {;s;. ,P{m k%=9 72 UtnZNdlv 轮毂轴向长度 !b8uLjd; :ygWNK[6D 84
bu>qsU3 倒角尺寸 jMM$ d,7B H~noJIw# 1 eG5Y+iL-V 齿根圆处的厚度 +#2)kg 9_ -KH)J 10 (hIF]>,kl 腹板最大直径 `K*b?:0lp }bH$O% 321.25 !Uh2}ic 板孔直径 j9d!yW > _ <'D 62.5 #2RiLht 腹板厚度 L*h{'<Bz s,6`RI% 25.2 r> k-KdS 电动机带轮的设计 {%C*{,#+8q #sTEQjJ,J 代号 结构尺寸和计算公式 结果 c~0{s> -'`TL$ 手册157页 38mm $<nCXVqL, .f:n\eT): <F;v`h|+S 68.4mm '$G"[ljr FS6<V0pil ~gE:- 取60mm ~
Vw9 ?WUF!Jk !z 53OT! 81mm Tlq-m2] 1TS0X:TCn ?YQPlv:<o. 74.7mm R\mR $\cS IvHh4DU3Z [kV;[c} 10mm H#i{?RM@l E<E3&;qD J-xS:Ha'l 15mm ehNzDr\s X(A.X:" (xl\J/ 5mm eS+g| $cW 十一.联轴器的选择: JIm4vS 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。 G(iJi 十二润滑方式的确定:
K+Y^>N 4m 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。 ?S
Z1`.S 十三.其他有关数据见装
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