wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: kRot7-7I| :vQM>9l7 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; p&3>
`C 6Rz[?-mkLO 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; r
nBOj#N ;$!I&<) 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; i\p:#'zk5 JO1
,TtA 3、插入基准曲线(草绘): \Ph7(ik h>3H7n. FRONT平面作为草绘平面,绘制4个圆,圆的直径分别设定为:da, db, df, dse;完成后如下图: y1C/v:;
ty-
r& 5(J^N 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ xzk}[3P{ 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 1K[(ou'rl 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 'ZnIRE,N 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 H/jm
f5 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。 \ 4gXY$`@ 3. 知条件:运输带卷筒转速 , MUcNC\`z 减速箱输出轴功率 马力, iJP{|-h 二、 传动装置总体设计: +,_c/(P 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 B8~=RmWLl 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。 3j*'HST 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: fNoR\5}! /77z\[CeYH 三、 选择电机 7/>a:02 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: M+ aEma -带传动效率:0.96 v2J0u:#, -每对轴承传动效率:0.99 V/bH^@,sA -圆柱齿轮的传动效率:0.96 LK+felL -联轴器的传动效率:0.993 detL jlE —卷筒的传动效率:0.96 4<}A]BQVkJ 说明: ~ hm`uP -电机至工作机之间的传动装置的总效率: ?}sOG?{ C EqZ:c 0Hcbkep9D 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 <]Y[XI(kr 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: KXe
ka Qp!J:YV 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 (6k>FSpg 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: I,j3bC 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 V2Y$yV8g1 r/min 额定转速 ~zyQ(' r/min 重量 总传动比 #F4X} 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 u(hC^T1 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 a:u}d7T3e 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 },PBqWe 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 T
% / 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下: M=%!IT HV\"T(89 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB 1nB@zBQu- 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 z%};X$V`J 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: xOIg|2^8 总传动比: (C `@a/q 分配传动比:取 则 !K\itOEP- 取 经计算 F+*Q <a4 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 C*G/_`?9 五 计算传动装置的运动和动力参数: : bv|Ah 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 #!d]PH746 ——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。 ,?y7,nb 1. 各轴转速: b *9-}g: }ecsGw t/ eo] 2各轴输入功率: gj;@?o0 @1.9PR$x o? dR\cxj q?iCc c 3各轴输入转矩: oD,C<[(p kY!C_kFcn i+AUQ0Zbf6 .. UoyBV %EoH4LzT 运动和动力参数结果如下表: s##Ay{ 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min SG`)PW? 输入 输出 输入 输出 F[`vH 电动机轴 3.67 36.5 960 7TdQRB 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 Ff)@L-Y\K 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 G>0)I 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 k<Oy%+C 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 *(nJX.7 六 设计V带和带轮: qUg9$oh{LI 1.设计V带 4:`[q E3 ①确定V带型号 ai^t=
s 查课本 表13-6得: 则 H:Lt$ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 ' =}pxyg 查课本第206页表13-7取 。 YkI9d&ib+ 为带传动的滑动率 。 ~me\ ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 ^S=cNSpC ③取V带基准长度 和中心距a: )JX$/-
RD- 初步选取中心距a: ,取 。 zn^ v!:[ 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 0BDoBR ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 mt^`1ekoY ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: d<v~= 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 cIZ[[(Db K @C4*?P q_pmwJ:UL EF=0.1 ifHU|0_= =1.37+0.1=1.38 _XWnS9 K=o:V& TZBVU&,{Z 0@v2*\D# EF=0.08 8~qlLa>jc ^(g_.> S;h&5.p
p2^)2v 查课本第202页表13-2得 。 g@(4ujOT 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 Y2D>tpqNw =0.95+0.009=0.959 8? F
2jv nj"m^PmWo3 "?[7#d]) kz_M;h> H\d;QN9Q; 5f{wJb2 SlN" (nq 则 [tz
u;/ 取 根。 7P
c(<Ui+ ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: g+3Hwtl 作用在轴上压力: /D8EI 。 :i}@Br+R7L 七 齿轮的设计: UT~4Cfb 1高速级大小齿轮的设计: %VS 2M
#f ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 py.!%vIOQ ②查课本第166页表11-7得: 。 X]MTaD.t 查课本第165页表11-4得: 。
Y=|CPE%V 故 。 _}^u-fJ/~ 查课本第168页表11-10C图得: 。 1[px`%DR~ 故 。 n@_)fFD% ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得: xlk5Gob* 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 \ JG
#m 则 取 _V&x`ks 实际传动比: d#4 Wj0x 传动比误差: 。 !x6IV25 齿宽: 取 ^t7_3%%w 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: py=i!vb&Z% ④验算轮齿弯曲强度: 0a@c/XGBp 查课本第167页表11-9得: i!tc 按最小齿宽 计算: 4NJVW+:2 所以安全。 R7,pukK ⑤齿轮的圆周速度: Z|}H^0~7S 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 IE|,~M2 2低速级大小齿轮的设计: lqauk)(A0 ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 =^#0. 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 [Zh2DNp ②查课本第166页表11-7得: 。 16L"^EYq 查课本第165页表11-4得: 。 vWuyft* 故 。 !%X>rGkc 查课本第168页表11-10C图得: 。 :)j7U3u 故 。 =m7C Jc ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 ^^7gDgT 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: A_aO}oBX @\+%GDv 取 则 取 RZ<.\N
(M 计算传动比误差: 合适 BL7>dZOa 齿宽: 则取 =#jTo|~u4o 低速级大齿轮: )Gmb?!/^ 低速级小齿轮: =1eV ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: V@Ax}<$A 按最小齿宽 计算: _@7(g(pY 3 安全。 4^0\dq ⑤齿轮的圆周速度: <Nvlk\LQ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 6<#Slw[ 八 减速器机体结构尺寸如下: &:-GI)[o 名称 符号 计算公式 结果 ]Kof sU_{ 箱座厚度 aD0Q 0C+ ~0av3G 10 .iN-4"_j1 箱盖厚度 87R%ke C-_(13S 9 2m|Eoc&M_ 箱盖凸缘厚度 { 576+:* i[mC3ghM6, 12 uwmoM>I W^ 箱座凸缘厚度 Q=^ktKMeR ux%&lff 15 eog\pMv 箱座底凸缘厚度 b!0'Qidh0 XC
:;Rq'j 25 ^
sS>Mts 地脚螺钉直径 4fZY8 E*Pz < M24 tX+0 GLz 地脚螺钉数目 4
`j,&= 查手册 6 i-|/2I9 % 轴承旁联结螺栓直径 y?[5jL|Ue ?f(pQy@V M12 z]'|nX 盖与座联结螺栓直径 0~Um^q*'3 =(0.5 0.6) @?'t@P:4 M10 b5lk0 jA 轴承端盖螺钉直径 xhw8# =(0.4 0.5) 'm MA~|y_V #9URVq, 10 ,R7=]~<io" 视孔盖螺钉直径 zv8aV2?D =(0.3 0.4) %@M00~- 8 !#}v:~[A 定位销直径 rhlW =(0.7 0.8) @m*&c* r 8
e-L5=B , , 至外箱壁的距离 M!;`(_2 查手册表11—2 34 ykErt%k<n 22 p.6$w:eV 18 _C7abw- , 至凸缘边缘距离 6ON 查手册表11—2 28 ?$>u!V<' 16 DLwC5Iir 外箱壁至轴承端面距离 0"wbcAh) = + +(5 10) C:|q'"F 50 ">0/>>Ry 大齿轮顶圆与内箱壁距离 z&>9
s)^- >1.2 tJ(c<:zD 15 hP'~ 齿轮端面与内箱壁距离 EM>c%BH<N > l%-67( 10 pgLzFY[' 箱盖,箱座肋厚 N7RG5? ae9k[=- 9 g]EQ2g_N1 8.5 UUdu;3E=5 轴承端盖外径 r'mnkg2, +(5 5.5) $71D)*{P 120(1轴) :IP;FrcMP 125(2轴) S0Rf>Eo4 150(3轴) w@gl 轴承旁联结螺栓距离 0-;DN:> O+{pF.P#V 120(1轴) ($[r>)TG 125(2轴) U5@TaGbx 150(3轴) ne!j%9Ar 九 轴的设计: cEh0Vh-] 1高速轴设计: {WM& ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 ,q'gG`M
N 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。 <{-(\>f!9 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。 Se;?j- 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 )<]w23i L3=B+ +2=16+10+2=28。 E7Gi6w~\ 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 Nj3^"}V 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: E,ZB;
查手册51页表4-1得: 5CRc]Q#@ 得:e=5.9<6.25。 web8QzLLB 段装配轴承所以 L6= L3=28。 '
q=NTP 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 PJSDY1T 作用在齿轮上的圆周力为: e GqvnNv 径向力为 Ht=6P) 作用在轴1带轮上的外力: 4}r\E,`*X 求垂直面的支反力: BRSgB-Rr7 |)!k@?_ 0$F _hZU 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: 1"4nmw} <L!~f`nH2 OH!$5FEc 求水平面的支承力: \KnD"0KW 由 得 fn?6%q,!ls N TYJnQ2m N r:8]\RU 求并绘制水平面弯矩图: 6b+ WlIb qqz,~EhC M|Lw`?T 求F在支点产生的反力: ]` &[Se d ai;gca_P# x>8}|ou 求并绘制F力产生的弯矩图: K+`-[v5\ }
{gWTp 2XecP'+m F在a处产生的弯矩: _1>(GK5[ 0imqj7L 求合成弯矩图: Z,8+@ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 $jm>tW&; tE9_dR^K d'x<F[`O 求危险截面当量弯矩: "ZJ1`R=Mj 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) .^N#|hp^ hOrk^iYN= 计算危险截面处轴的直径: ,T21z}r 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: Y=WN4w OL
]T+6X 因为 ,所以该轴是安全的。 I$6
f.W 3轴承寿命校核: +v[$lh+ 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 [;V1y`/K1 按最不利考虑,则有: M:1F@\< sKG~<8M} 则 因此所该轴承符合要求。 lJ>QTZH!wW 4弯矩及轴的受力分析图如下: &"j).Ogm4 B,m$ur#$ 5键的设计与校核: Dxa)7dA| 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 : , {, *Y 采用A型普通键: 2Fp]S
a 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: J:-TINeB 中间轴的设计: Q3'B$,3O^ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 RzY`^A6G6 ②根据课本第230页式14-2得: m|cWX"#g 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 A@ 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 -JQg ~1 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 !wR{Y[Yu 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 m5;[,He 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 Sc"4%L ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 ]R0A{+]n 作用在2、3齿轮上的圆周力: [TfV2j* e N |`t!aG8 径向力: +8vzkfr3It Xx<&6
4W RnBmy^l" 求垂直面的支反力 F6GZZKj io33+/ I&NpN~AU 计算垂直弯矩: dV=5_wXZ$ [Fj#7VZK Gx* 0$4xJ3 求水平面的支承力: *=0r>] .s*EV!SE [QqNsco) 计算、绘制水平面弯矩图: 7 KdM>1! [dF=1E>W_J NUnc"@ 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: z&vms y=qo-v59' 6'*Uo:] 求危险截面当量弯矩: N[bf.5T 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) -r'seb5 f]A6Mx6 XM@i|AK
M0 计算危险截面处轴的直径: 2GKU9cV*` n-n截面: GV@E<dg$R m-m截面: m#K%dR
由于 ,所以该轴是安全的。 l5OV!<7~X 轴承寿命校核: _,0!ZP- 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 t7+Ic l}-`E@w ~)8i5p;P/k 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 ?_j6})2zY ④弯矩及轴的受力分析图如下: -+_aL4. ⑤键的设计与校核: 0#{]!>R 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 7>@/*S{X 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 n@,eZ! L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 <07W&`Dw 根据挤压强度条件,键的校核为: =yhfL2`aw Lz{T8yvZ 所以所选键为: 4-rI4A< 从动轴的设计: jLS]^| ⑴确定各轴段直径 :h^UC~[h 3 ①计算最小轴段直径。 O8N0 ]Mz 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: la{uJ9Iw@} 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 -x\l<\* 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 _7"W\gn:9 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 。 RkP|_Bf8) 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: 。 `"mK\M ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 }J'wz;t1 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。
'L59\y8H ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 {#M{~ ⑦设计轴环 及宽度b rZQHB[^3 使齿轮轴向定位,故取 取 )[X!/KR90 , iwjl--)@K ⑵确定各轴段长度。 Wy>\KrA1 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). /D]r"- ?F!J@Xn5 因为 ,所以 #I~dv{RX 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 OSi9J.]O HF[%/Tu 其它各轴段长度由结构决定。 Or)c*.|\ (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 ,vw`YKg 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 'wlP` 7&Tn 作用在齿轮上的圆周力: 2co{9LM (Ha}xwA~( 径向力: N_[ Q.HD" 7{F9b0zwk 求垂直面的支反力: L=!kDU 58'y~Ou A2_3zrE 计算垂直弯矩: S,v >*AF L(P:n-^ .m 7:E#c"S
q 求水平面的支承力。 `2,_"9Z( Ki;5 =) x)Kh_G 计算、绘制水平面弯矩图。 yzb& Awf=yE: ']e4! 求F在支点产生的反力 bO%ck-om! Pm;*Jv% <f{`}drp/ 求F力产生的弯矩图。 0 3 $
W Z*"t]L \1D,Kx;Cb F在a处产生的弯矩: *`'%tp"'+ NVZNQ{ 求合成弯矩图。 bO3KaOC8N 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 -vAG5x/ , D I[^H 求危险截面当量弯矩。 8>;o MM 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) [;8fL lS*.?4zX 计算危险截面处轴的直径。 3edK$B51; 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: 5g7}A` iGNKf|8{ 考虑到键槽的影响,取 vGp@YABM 因为 ,所以该轴是安全的。 58U[r)/ (5).轴承寿命校核。 Ps4A
B#3 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 qqred>K 按最不利考虑,则有: "z4E|s 则 , Q[tz)99~ 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 Nx
z ,/d (6)弯矩及轴的受力分析图如下: >&Lu0oHH (7)键的设计与校核: F$p,xFH# 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 Gfch|Q^INy 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: w*@Z-'(j 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 (7!(e
, 因为L6=122初选键长为100,校核 fltcdA 所以所选键为: . ~h|L;E" 十 高速轴大齿轮的设计 g&5VorGx 因 采用腹板式结构 5X|aa>/ 代号 结构尺寸和计算公式 结果 H8k| >4 轮毂处直径 T,@7giQg@ >g=:01z9 72 8Wp1L0$B 轮毂轴向长度 c3-bn # m':m`,c! 84 sM[c\Z] 倒角尺寸 ^@eCT}p{ 9j9?;3; 1 +Q&@2 oY" 齿根圆处的厚度 K*RRbtb U?yXTMD 10 n&&y\?n 腹板最大直径 ?q`mr_x%? +O6@)?pI 321.25 {'C74s
板孔直径 |9M
y>8k( H-lRgJdc 62.5 .<hv&t
腹板厚度 Pw1H)<X
X/"H+l 25.2 Id1[}B-T
电动机带轮的设计 VlvDodV |[ofc!/ 代号 结构尺寸和计算公式 结果 :6{HFMf" GrIdQi^8 手册157页 38mm #y%Ao\~kG ,oe4*b}O=. IC~D?c0H: 68.4mm $E6uA}s
><^@1z.J ?c*d
z{ 取60mm K*[wr@)u E>v~B;@ A+&Va\|x 81mm `dhK$jYD "w1jr 6" K`3cH6"L6 74.7mm /8R1$7 :=@[FXD4 2{\Y<%. 10mm %yVZ|d*Q h Bw~l?G ( d.i np( 15mm @hv]
[(< m? hX= 75u*ZMK 5mm @ck2j3J/ 十一.联轴器的选择: 4g9VE;Gd 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。 AF}HS8eYy 十二润滑方式的确定: ;RI,zQ 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。 Sl#XJ0 g 十三.其他有关数据见装
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