wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: Nz~(+pVWg5 )o{VmXe@@ 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; UxyY<H~Wx `)6>nPr7P 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; &.zj5*J @rF/]UJ 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; Y)|~:& tZ J{d(1gSZ 3、插入基准曲线(草绘): !2z!8kI 8x9Rm 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: "3SWO3-x )R~aA#<> jo)6
%w] 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 \^LWCp,C" 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 ]u+MTW; 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 W<v_2iVu 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。 P*YK9Hl< 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%。 =L"^.c@ 3. 知条件:运输带卷筒转速 , SET-8f 减速箱输出轴功率 马力, RX'-99M 二、 传动装置总体设计: #4><r.v3 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 6UlF5pom 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。 r'p =`2= 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: &1_U1 nd:E9: 三、 选择电机 MAnp{ 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: J*j5#V]; -带传动效率:0.96 ,)zt
AFn= -每对轴承传动效率:0.99 0 " y%9
-圆柱齿轮的传动效率:0.96 kh3<V'k] -联轴器的传动效率:0.993 Ra[>P _ —卷筒的传动效率:0.96 i?;R}%~ 说明: /Wu |)tx -电机至工作机之间的传动装置的总效率: \, 8p1$G b#/i.!:a 03([@d6<E 2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4 %&+TbDE+T 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是: 0I5&a W`rMtzL5 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 @A{m5h 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下: h%TLD[[/jr 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 Z19m@vMsIP r/min 额定转速 cwe1^SJ6y r/min 重量 总传动比 .'1SZe7O 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 OR4!YVVQ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 'eyJS`
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 YTQps&mD. 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 M4KWN' 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下: /syVGmS'M Gf0,RH+ 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB lZWK2 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 __I/F6{ 9V 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: nNaXp*J 总传动比: HI`q1m. 分配传动比:取 则 +@<KC 取 经计算 7LCp7$Cp 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 KKEN'-3 五 计算传动装置的运动和动力参数: P=`1 rjPE 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 {q3:Z{#>7 ——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。 7NL%$Vf 1. 各轴转速: hO#t:WxFI A\AT0th Wto;bd 2各轴输入功率: Puh$%;x *hdC?m._ !MVj=( <G~>~L.E 3各轴输入转矩: p'f%%#I ? 2#(jZ# 2 E4i0i!<z o>?*X(+le yz\c5 运动和动力参数结果如下表:
eZL MP 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min !bU\zH 输入 输出 输入 输出 W^\d^) 电动机轴 3.67 36.5 960 nfdq y) 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 gSt`% 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 G7@O`N8' 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 0F:1\9f5 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 z42F,4Gk 六 设计V带和带轮: =IjQ4 0W 1.设计V带 +4qU> ①确定V带型号 Q_p[kK H 查课本 表13-6得: 则 . + 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 .*YD&( 查课本第206页表13-7取 。 :+rUBYWx 为带传动的滑动率 。 p$E8Bn%[ ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 ',I0ih#Ls ③取V带基准长度 和中心距a: Vj?DA5W`' 初步选取中心距a: ,取 。 r0]4=6U 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 9GLb"6+PK ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 EME.h&A\G` ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: :5fAPK2r< 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 `ln1$ ArK]0$T TsQU6NNE EF=0.1 $s5a G)?7 =1.37+0.1=1.38 i38[hQR9a *|#T8t,}n %^]?5a! ZD>a>] EF=0.08 s{bdl[7 %A/_5;PZ/ x_#-tB [
ho(z30k 查课本第202页表13-2得 。 ;]sYf 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 *^%*o?M~ =0.95+0.009=0.959 a->3`c bGF7Zh9 PU<PhuMd
2";SJF'5\ @`36ku "Z=5gj U_G gCI) 则 0\9K3 取 根。 rjx6Djo> ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: kzn[
=P 作用在轴上压力: Z;l`YK^- 。 81LNkE, 七 齿轮的设计: mTNB88p8^D 1高速级大小齿轮的设计: _nh[(F<hz ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 7R4z}2F2 ②查课本第166页表11-7得: 。 -_C#wtC 查课本第165页表11-4得: 。 1BHG'y 故 。 PxS4,`#~ 查课本第168页表11-10C图得: 。 DV)3 故 。 F[
ajOb 8 ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得: 7CXW#H 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 #>=j79~ 则 取 RwI[R)k 实际传动比: ew _-Eb 传动比误差: 。 :r#)z4d5 齿宽: 取 B.r4$:+jb2 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: BVsD(
@lX ④验算轮齿弯曲强度: Q6gt+FKU9 查课本第167页表11-9得: j]|U 按最小齿宽 计算: [u}(57DS 所以安全。 m%;D ⑤齿轮的圆周速度: >MK>gLg}! 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 /S5|wNu 2低速级大小齿轮的设计:
@fv}G>t ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 j>Iaq" 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
X\$ 0 ②查课本第166页表11-7得: 。 {@! Kx`(: 查课本第165页表11-4得: 。 i)
E|bW; 故 。 ,Ys"W x 查课本第168页表11-10C图得: 。 yz8mP3"c:o 故 。 bXUy9-L 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 HK\~Qnq 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: 4P^6oh0" FR2=
las"z 取 则 取 cdqB,]" 计算传动比误差: 合适 ^7zu<lX 齿宽: 则取 8k
q5ud 低速级大齿轮: _@S`5;4x 低速级小齿轮: m]i @ +C ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: 3(C\.oRc 按最小齿宽 计算: V%$/#sza 安全。 pym!U@$t ⑤齿轮的圆周速度: 4DZ-bt' 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 =X.LA%Sf=u 八 减速器机体结构尺寸如下: AJ#Nenmj 名称 符号 计算公式 结果 {*{Ox[Nh{ 箱座厚度 @(r/dZc y.KO :P?5{ 10 .bBdQpF- 箱盖厚度 \%UkSO\nO3 lHgs;>U$ 9 quY:pqG38q 箱盖凸缘厚度 vfVj=DYj q,
O$ %-70 12 :y7c k/> 箱座凸缘厚度 :
]C~gc %*BlWk!Q 15 2eMTxwt*S 箱座底凸缘厚度 %^RN#_ro(3 (5]}5W* 25 B)d(TP,> 地脚螺钉直径 d!eYqM7-G m2AnXY\ M24 ;!(<s,c#: 地脚螺钉数目 P.gb1$7< 查手册 6 9B;{]c 轴承旁联结螺栓直径 H;RwO@v @S|XGf M12 #%DE; 盖与座联结螺栓直径 x.-+[l[1
! =(0.5 0.6) (o`{uj{! M10 UFMA:o, 轴承端盖螺钉直径 |\pbir =(0.4 0.5) %c4Hse#Y 82l~G;.n3 Jv^h\~*jH 10 ;^Dpl'v%\ 视孔盖螺钉直径 wmTb97o =(0.3 0.4) R17?eucZ 8 'inFKy'H 定位销直径 5{g?,/( =(0.7 0.8) ]q4rlT.i 8 Ofs<EQ , , 至外箱壁的距离 wb0L.'jyR) 查手册表11—2 34 _*f`iu:` 22 q<M2,YrbAI 18 AIZ]jq , 至凸缘边缘距离 79;<_(Y 查手册表11—2 28 $&=S#_HQS 16 Hm*/C4B` 外箱壁至轴承端面距离 'dn]rV0(C = + +(5 10)
094o'k 50 ~sh`r{0 大齿轮顶圆与内箱壁距离 #{;k{~;PF >1.2 {tWf 15 q#%xro>m 齿轮端面与内箱壁距离 o2F)%T DY > y+NN< EY@ 10 *}*FX+px) 箱盖,箱座肋厚 .6Pw|xu`Pw vw9@v` k 9 iUN Ib 8.5 XuFYYx~ ^3 轴承端盖外径 BI%$c~wS +(5 5.5) e~=;c 120(1轴) M<v%CawS 125(2轴) @J/K-.r 150(3轴) 4\iOeZRf 轴承旁联结螺栓距离 'DCTc&J[' ,
K~}\CR 120(1轴) 50S&m+4d+ 125(2轴) MDn ua 150(3轴) "~|6tQLc 九 轴的设计: |IzPgC 1高速轴设计: |Y,b?*UF ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 asppRL|| 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。 xqu}cz 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。 X aMJDa|M 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 s{*[]! L3=B+ +2=16+10+2=28。 _uy44;zq 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 a.k.n< 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: rC^WPW 查手册51页表4-1得: [M=7M}f; 得:e=5.9<6.25。 (@fHl=! Za 段装配轴承所以 L6= L3=28。 n-tgX?1' 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 N5lDS 作用在齿轮上的圆周力为: *Q
"wwpl? 径向力为 kaVxT_ 作用在轴1带轮上的外力: 4O^xY
6m 求垂直面的支反力: -(;26\lE ek*rp`y] *`5.|{<j{ 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: t-tg-< _@
qjV~%Sy ~:s>aQ`! 求水平面的支承力: 52Z2]T
c, 由 得 nAsh:6${ N n FHUy9q N ,/Z%@-rF 求并绘制水平面弯矩图: 8V`WO6* d:C 'H8 kTOzSiq 求F在支点产生的反力: 0z6R'Kjy A NJWA3zz
-
M4JJV( 求并绘制F力产生的弯矩图: 3M[!N $r@zs'N iL-(O;n F在a处产生的弯矩: h+g_rvIG* @=}0`bE 求合成弯矩图: rr],DGg+B] 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 c tZ uA+ 61C7.EZZ; }HYbS8 ' 求危险截面当量弯矩: PR#exm& 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) 9<6;Hr,>G X9W@&zQ 计算危险截面处轴的直径: :^6y7&o[ 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: O:;w3u7;u ;u_X) 因为 ,所以该轴是安全的。 M=@:ZQ^! 3轴承寿命校核: NX*Q F+ 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 5y.WMNNv{ 按最不利考虑,则有: dVtG/0 4yy>jXDG 则 因此所该轴承符合要求。 /$Nsd 4弯矩及轴的受力分析图如下: -">;-3,K e:DCej^z 5键的设计与校核: @e.C"@G 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 : , _YhES-Ff 采用A型普通键: |.: q 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: v!~fs)cdE| 中间轴的设计: 3) <yod= 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(I8=rVH ②根据课本第230页式14-2得: ,aZ[R27rpL 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。 {L{o]Ii?g 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 J5K^^RUR 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 %v
M-mbX 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 HAdg/3Hw 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。 GY'%+\*tj ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 O3,jg|, 作用在2、3齿轮上的圆周力: b|:YIXml N UERLtSQ 径向力: "<N*"euH AlaW=leTe Cv.C;H 求垂直面的支反力 e8a+2.!&\ Mk 6(UXY r(TIw%L$ 计算垂直弯矩: NIry)'" R B Jq-]7N%k/ 求水平面的支承力: L
ca}J&x]^ Gx/Oi)&/ kiaw4_ 计算、绘制水平面弯矩图: >1Ibc=}g l_d5oAh
L,/%f<wd 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: z43M]P< eu-*?]&Di tX s\R(?T 求危险截面当量弯矩: cKI9#t_ 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 ) )qw&%sO + NH4# &K#M*B,*p 计算危险截面处轴的直径: xJ]\+ 50 n-n截面: p8O2Z?\ m-m截面: Ffz,J6b 由于 ,所以该轴是安全的。 4xje$/_d
轴承寿命校核: O,f?YJ9S 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 YK'<NE3 4 .*Y BX7kO0j 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 zwjgE6 ④弯矩及轴的受力分析图如下: E{`fF8]K ⑤键的设计与校核: cF}".4|kZ< 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 :g0zT[f 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 +I|vzz`ZVr L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 gR;i(81U 根据挤压强度条件,键的校核为: R&k<AZ Ow,w$0(D 所以所选键为: &j"?\f? 从动轴的设计: YjKxb 9 ⑴确定各轴段直径 ",; H`V ①计算最小轴段直径。 583|blL 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: 0S!K{xyR 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 .W!i7 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 zRr*7G 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 。 ]2KihP8z
x 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: 。 _]H&,</ ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 Kw ]= 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。 8(~h"]`! ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 hRhe& ,v ⑦设计轴环 及宽度b BW4J> { 使齿轮轴向定位,故取 取 x'<X!gw , +ye3HGD ⑵确定各轴段长度。 w<(pl% 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). W^l-Y%a/o 1oGw4kD^x 因为 ,所以 >|UOz& 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 fuySN!s }K|oicpUg 其它各轴段长度由结构决定。 8&slu{M-
t (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 zQd
2 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 UZ+<\+q3^ 作用在齿轮上的圆周力: 2P0*NQ 0\P1; ak% 径向力: s2'h }o`76rDN 求垂直面的支反力: Rima;9.Y0 1=V-V< ~Mxvq9vaD 计算垂直弯矩: T_4/C2 XwaXdvmK .m 4,DeHJjAlE 求水平面的支承力。 ]}Yl7/gM1} X'iWJ8 &F~T-i>X 计算、绘制水平面弯矩图。 $=4QO ^ [@, cbTm'}R(G 求F在支点产生的反力 a&? :P1$ D*d]aC _oeS Uzq. 求F力产生的弯矩图。 G4"F+%. fz
"Y CHe Nj/
x. X F在a处产生的弯矩: WH^%:4 8Zd]wYO 求合成弯矩图。 +
{'.7# 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 >^3i|PB VI*$em O0 求危险截面当量弯矩。
Z *x'+X 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) u>vL/nI o }m3y 计算危险截面处轴的直径。 r9?Mw06Wc5 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: & 1f+, c-sfg>0 ^ 考虑到键槽的影响,取 tQ#n${a@f 因为 ,所以该轴是安全的。 La[V$+Y (5).轴承寿命校核。 K{+2G&i 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 $[ *w"iQ 按最不利考虑,则有: G 01ON0 则 , P]C<U aW'! 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 pd$[8Rmj_ (6)弯矩及轴的受力分析图如下: J#83 0r(- (7)键的设计与校核: xyXa . 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 }^\oCR@ 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: I7]8Y=xf 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 , W?VhO 因为L6=122初选键长为100,校核 j1<Yg,_.p 所以所选键为: . )boE/4 十 高速轴大齿轮的设计 J<lW<:!3] 因 采用腹板式结构 ;$Jo+# 代号 结构尺寸和计算公式 结果 }x,S%M- 轮毂处直径 \Vk:93OH21 UPGtj"2v- 72 |DwZ{(R"W 轮毂轴向长度 8eRLy/`gd x4O~q0>:Le 84 gRzxLf`K 倒角尺寸 t6t!t*jO N2o7%gJw 1 \OoWo 齿根圆处的厚度 7t3!)a|lI -nwypu 10 MHwIA *R 腹板最大直径 n=q76W\ Dha1/g1q 321.25 NxILRKwO 板孔直径 '5tCz9}Y w32y3~ 62.5 ~VB1OLgv#. 腹板厚度 0*v2y*2V -:rUw$3J 25.2 2`-Bs 电动机带轮的设计 [D1Up B-mowmJ3dg 代号 结构尺寸和计算公式 结果 -Qe'YBy: y
B$x>Q'C( 手册157页 38mm 'N(R_q6MW T> p&$]OG xYB{;K 68.4mm E*lxVua K)P%;X HbIF^LeY|R 取60mm VtohL+ %}T6]S)%u *NQ/UXE 81mm to&m4+5?6 8?C5L8) FGkVqZ Y2? 74.7mm 4&iCht
= }GIt!PG D/' dTrR 10mm S|}L &A d"Y{UE 6MI8zRX 15mm Xnh8e f
*)Z)6E :zR!/5 5mm 6H|S;K+ 十一.联轴器的选择: &c #N)U 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。 fXB0j;A 十二润滑方式的确定: S,=|AD 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。 BJ0?kX@ 十三.其他有关数据见装
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