wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: YM}a>o M@Th^yF+8H 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; x-BU$bx5 o(*\MTt? 径向间隙系数:c_modulus;齿顶高系数:ha_modulus;齿宽:teeth_width;齿厚等于http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径:dse; Q|'f3\ 2q~.,vpP 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; v e&d"8+] n{tc{LII/ 3、插入基准曲线(草绘): ^A$=6=CX {^N,=m\ 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: dli(ckr
%?ElC 'ygKP6M 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 pbH!u+DF 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 QAs)zl0 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 h `Lr5)B' 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。 [o)K1>>7 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%。 lvW
T 3. 知条件:运输带卷筒转速 , 1m*)MZ) 减速箱输出轴功率 马力, 3\7MeG`tl 二、 传动装置总体设计: 1}(22Q; 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 0<,{poMM 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。 w*F[[*j@. 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: pY31qhoZ. {9@D zP 三、 选择电机 J"`VA_[ 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: Rb6BY-/J -带传动效率:0.96 y]db]pP5 -每对轴承传动效率:0.99 k@4N7} -圆柱齿轮的传动效率:0.96 F%w!I 9 -联轴器的传动效率:0.993 :u>RyKu|&R —卷筒的传动效率:0.96 j4$nr=d.6 说明: IMf|/a9- -电机至工作机之间的传动装置的总效率: CTIS}_CWd= aI=p_+.h A@A8xn% 2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4 c]6b|mHT 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是: c!EA>:;(< x[0T$ 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 I dK*IA4 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: nBy-/BU& 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 y;b#qUd5a r/min 额定转速 hb`9Vn\-E r/min 重量 总传动比 j~q 7v
`": 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 "Z.6@
c7 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 m
Q2i$ 0u 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 (xfc_h*xA 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 $$9H1)Ny 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: iLy^U*yK fn}E1w 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB |AYii-g 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 v;,W ^#` 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
Z
RVt2 总传动比: x-%O1frc 分配传动比:取 则 x@NfN*?/+i 取 经计算 ,/f\ 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 1Lb)S@Q`*R 五 计算传动装置的运动和动力参数: g}_2T\$k 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 q5f QTV ——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。 +7.|1x;C 1. 各轴转速: j.=:S; &[G)YD E !kN h 2各轴输入功率: 2yfU]`qN Fb,*;M1' L3eF BF/ v5[gFY(? 3各轴输入转矩: Rw+r1vW:A 9qap#A [2@:jLth= "6U0
!.ro@ 7KgaXi3r 运动和动力参数结果如下表: x6cG'3&T 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min }qWnn>h9xv 输入 输出 输入 输出 FGVw=G{r 电动机轴 3.67 36.5 960 $ }/tlA&e 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 t0e6iof^o 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 aO{@. 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 P^te 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 -Q? i16pM 六 设计V带和带轮: _7!ZnJrR 1.设计V带 utck{]P ①确定V带型号 ?mNB:-Q 查课本 表13-6得: 则 ag'hHFV 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 \&F4Wl>` 查课本第206页表13-7取 。 @Ou
H=<YN 为带传动的滑动率 。 kFjv'[Y1N ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 0>Y3xNb ③取V带基准长度 和中心距a: .@{v{ 初步选取中心距a: ,取 。 2J=`"6c 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: 。 d(^8#4
④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 qc(e3x ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: YP,,vcut 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 kqB# 9 f0P,j~] ULK]' Rn EF=0.1 'xS@cFo( =1.37+0.1=1.38 (BY 0b%^ GvtK=A$b eg;r38 4q.;\n EF=0.08 fr~Eb'8
0(i3RPIj\ db 99S `R0~mx&6G 查课本第202页表13-2得 。 <VZ43I 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 RQ=rB9~:ZN =0.95+0.009=0.959 &0kr[Ik. b@J "b( '`^~Zy?c g=mKTk /)[-5n{ i6yA>#^ z#gebr~_\ 则 bIm4s 取 根。 5QqU.9M ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: |kZ!-?9Z 作用在轴上压力: 2#NnA3l]x% 。 k2eKs*WLC 七 齿轮的设计: @7}XBg[pI 1高速级大小齿轮的设计: ou0TKE9
_ ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 TDw~sxtv& ②查课本第166页表11-7得: 。 >V8!OaY5n 查课本第165页表11-4得: 。 cq>J]35 故 。 wfO-bzdw 查课本第168页表11-10C图得: 。 ,q%X`F
rc 故 。 ;40Z/#FI ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得: r.)n>
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 50 w$PW 则 取 :.=:N%3[ 实际传动比: l!}gWd,H 传动比误差: 。 H,
3Bf 齿宽: 取 ([<{RjPb 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: -W6@[5 c ④验算轮齿弯曲强度: %UdE2 D'bC 查课本第167页表11-9得: d7BpmM 按最小齿宽 计算: x
.@O]}UH 所以安全。 xJ<RQCW$ ⑤齿轮的圆周速度: N5)H(<} 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 1PxRj 2低速级大小齿轮的设计: .oM- A\! ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 sT =|"H? 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 L[PqEN\i ②查课本第166页表11-7得: 。 V}TPt6C2 查课本第165页表11-4得: 。 {8mJ<b>VA 故 。 ()j)}F#Z` 查课本第168页表11-10C图得: 。 ts&\JbL 故 。 &LI q? 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 \>4>sCC 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: \X6q A-Ht =P,mix| 取 则 取 :$VGqvO12W 计算传动比误差: 合适 De3;}]wC 齿宽: 则取 lq-F*r\/~+ 低速级大齿轮: EO(l?Fgw]$ 低速级小齿轮: +)h# !/ ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: 1\Bh-tzB 按最小齿宽 计算: [-Z 6QzT 安全。 E9k%:&]vd ⑤齿轮的圆周速度: KUPQ6v } 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 A'![*O 八 减速器机体结构尺寸如下: mx1Bk9h%Xe 名称 符号 计算公式 结果 &OFVqm^ 箱座厚度 >9XG+f66E %;]/Z%! 10 D]d! lMK/ 箱盖厚度 ^{J^oZ'%~ !M }-N 9 vR#MUKfh 箱盖凸缘厚度 #2\M(5d `r&Ui%fk;0 12 9(X~ 箱座凸缘厚度 ~Gc@#Msj zI"&g]TV5 15 Yrf?|, 箱座底凸缘厚度 3#""`]9H rx]Q,;" 25 q~18JB4WPJ 地脚螺钉直径 ,F!-17_vt 1IgTJ" \ M24 _ZWU~38PM 地脚螺钉数目 MP@}G$O 查手册 6 UC`sq-n 轴承旁联结螺栓直径 Y$^vA[]c> A$~H`W<yxB M12 mGwJ>'+d 盖与座联结螺栓直径 1h162 =(0.5 0.6) _;x` 6LM M10 U1yspHiZ 轴承端盖螺钉直径 "a _S7K =(0.4 0.5) Ozulp(8* Ir` l*:j$ jA@
uV,w 10 ]We0 RD"+ 视孔盖螺钉直径 nRHlHu =(0.3 0.4) b*Hk}
!qH 8 j$u 定位销直径 &B+_#V=X@ =(0.7 0.8) DjZTr}%q 8 ~y 2joStx , , 至外箱壁的距离 &RS)U72 查手册表11—2 34 u3 +]3!BQ 22 HA$7Q~{N-t 18 otdv;xI9 , 至凸缘边缘距离 SoCN.J30 查手册表11—2 28 +U1fa9NSn 16 CJ3/8*;w 外箱壁至轴承端面距离 ~T._v;IT = + +(5 10) iF:NDqc 50 E9.1~
) 大齿轮顶圆与内箱壁距离 't\sXN+1 >1.2 RLw/~ 15 ;]BNc" 齿轮端面与内箱壁距离 o9{1_7K > )>rYp
) 10 1 j|XC 箱盖,箱座肋厚 ~2NTXp
za.^vwkBk2 9 2fm6G).m 8.5 Y}\3PaUa 轴承端盖外径 :W'.SRD +(5 5.5) s,laJf 120(1轴) #LYx;[D6 125(2轴) 1
!.PH 150(3轴) EL
*l5!Iu 轴承旁联结螺栓距离 zs-,Y@ZL z.t,qi$;{U 120(1轴) Z 2uU'T 125(2轴) x;7p75Wm 150(3轴) p|r>tBv?x 九 轴的设计: JS >"j d# 1高速轴设计: _=qk.| p/ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 .KYDYdoS' 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。 T< <N U"n 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。 &9n=!S'Md 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 Pi[(xD8 L3=B+ +2=16+10+2=28。 kgX"I ?>d 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 bOlb 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: 8L))@SA+uJ 查手册51页表4-1得: e A9r M: 得:e=5.9<6.25。 k~1{|HxrE 段装配轴承所以 L6= L3=28。 y$|OE%S 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 2$ \#BG 作用在齿轮上的圆周力为: _ =(v? 2:? 径向力为 `LWb L*;Y0 作用在轴1带轮上的外力: erV&N,cI 求垂直面的支反力: W$R@Klz 7YU}-gi <
$rXQ 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: ( 2KopL aFy'6c}
*_uGzGB&G 求水平面的支承力: oPA m* 由 得 0^MRPE|f5 N -fx$)d~
N ,xC@@>f 求并绘制水平面弯矩图: eG5xJA^ Z@#kivcpz 4V5h1/JPm 求F在支点产生的反力: Kx,<-]4 ?CuwA-j u,Cf4H*xS 求并绘制F力产生的弯矩图: 14Jkr)N &m@DK> (DKQHL; F在a处产生的弯矩: !o`h*G-x yKOC1( ~ 求合成弯矩图: ;[j)g,7{ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 k Rp$[^ma <3bFt [ :\G`}_db' 求危险截面当量弯矩: SfwNNX% 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) )L7h:%h# <a%RKjQvT 计算危险截面处轴的直径: NB)22 % 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: ]AB4w+6! &B ^LaRg 因为 ,所以该轴是安全的。 mp>Ne6\Tu 3轴承寿命校核: xAAwH@ + 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 2xpI|+a% 按最不利考虑,则有: H}}C>p"!, lyyRyFfQ 则 因此所该轴承符合要求。 XRWy#Pj 4弯矩及轴的受力分析图如下: -Y/c]g (wZ/I(4 5键的设计与校核: g,5Tr_ 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : , #?RT$L>n 采用A型普通键: Zm/I & 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: |jTRIMj%,_ 中间轴的设计: ~~3 BV, ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 5g;i{T/6~x ②根据课本第230页式14-2得: h2m@Q={ 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。 *TP>)o 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 7,EdJ[CR$ 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 96S#Q*6+R 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 GC^>oF 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。 5TS&NefM ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 UrEfFtH' 作用在2、3齿轮上的圆周力: Ex}hk! N _T.k/a 径向力: ._US8 h7F5-~SpD BBlYy5x 求垂直面的支反力 @j=Q$k.GF =^`?O* /; 4b:q84 计算垂直弯矩: [,/~*L;7 [^2c9K^NK tkKiuh?m 求水平面的支承力: :[.**,0R QNm8`1 R*r;`x 计算、绘制水平面弯矩图: &-hXk!A :"I!$_E' U/9_: 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: MC;2.e` 0 pPSg9 :pvJpu$] 求危险截面当量弯矩: fKOC-%w 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) -]kvM M#;"7Qg B'8/`0^n5 计算危险截面处轴的直径: R-J^%4U`7 n-n截面: G#nZ%qQ:I m-m截面: &Na,D7A:3I 由于 ,所以该轴是安全的。 H[D<G9: 轴承寿命校核: yttaZhK^u 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 85Red~-M jWqjGX` kqQT^6S 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 fv/Nf" ④弯矩及轴的受力分析图如下:
aK33bn'j ⑤键的设计与校核: JK'FJ}Z4 已知 参考教材表10-11,由于 所以取
R]<N";- 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 @p ZjJ<9QM L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 ]-"G:r 根据挤压强度条件,键的校核为: XDohfa_ m6Mko2 所以所选键为: M)1Y7?r] 从动轴的设计: F_F02:t ⑴确定各轴段直径 ^Fpc8D, ①计算最小轴段直径。 Wmc@:
(n 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: y,s`[=CT 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 9wbj}tN\z 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 .W
s\%S ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 O_\%8*; ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 @L?KcGD ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 {ep(_1 ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 h0a|R4J ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 .C,D;T{ ⑦设计轴环 及宽度b g+A>Bl3# 使齿轮轴向定位,故取 取 `IV7\}I| , 03H0(ku= ⑵确定各轴段长度。 ->L> `<7( 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). e2qSU[ @L$!hTaP 因为 ,所以 oju,2kpH7# 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 55Y a(E l}SHR|7< 其它各轴段长度由结构决定。 50""n7I<% (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 &&g02>gE 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 Z7XFG&@6 作用在齿轮上的圆周力: N@0cn
q:" ZeLed[J^xJ 径向力: VYjt/\Z 7YFEyX10d 求垂直面的支反力: L3=5tuQ[5 l"-Z#[ lhC hk7l 计算垂直弯矩: 2Gh&h( $b(CN+# .m ly:2XvV3~ 求水平面的支承力。 5]xSK'6W dTjDVq&Hz +pRNrg?k 计算、绘制水平面弯矩图。 Y>6N2&Q !<24Cy ALj~e#{;z 求F在支点产生的反力 Wdi`ZE Zm0' p! dci<Rz`h 求F力产生的弯矩图。 b~qH/A}h yzT4D>1, iX[g F在a处产生的弯矩: 2VzYP~Jg 5|5p -B 求合成弯矩图。 1ktxG1"1 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 TJ1h[ }R11G9N. 求危险截面当量弯矩。 5owK2 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) Z?xRSi2~7 SA7(EJ95 计算危险截面处轴的直径。 $,yAOaa 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: AmC?qoEWQ7 G[1\5dK*uR 考虑到键槽的影响,取 c]zFZJ6M 因为 ,所以该轴是安全的。 hD=.rDvO (5).轴承寿命校核。 Uo71C 4ev 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 uFhaN\S 按最不利考虑,则有: ^=5x1<a9$ 则 , ^qnmKA>"F 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 ?U{<g,^ (6)弯矩及轴的受力分析图如下: 9z..LD( (7)键的设计与校核: e[16
7uU 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 -]+pwZ4g 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: BlQX$s] 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 kRc+OsY9 因为L6=122初选键长为100,校核 r!
HXhl 所以所选键为: . xJ2I@*DN 十 高速轴大齿轮的设计 BM`6<Z "3q 因 采用腹板式结构 &7oL2Wf 代号 结构尺寸和计算公式 结果 +FAj30 轮毂处直径 MXa^g" JJM<ywPGp 72 I}m20|vv 轮毂轴向长度 N!Rt040.% S>r",S 84 a]T&-#c,} 倒角尺寸 O`Gq7=X J|].h 1 !~yBzH;K 齿根圆处的厚度 ;}j(x;l>t 2 U]d1 10 y?3.W 腹板最大直径 50j8+xJPV "X8jpg 321.25 @1Q-.54a 板孔直径 .z.4E:Iq {*AA]z?zo 62.5 8M@'A5] 腹板厚度 S.)Jp-&K @(~:JP?KNC 25.2 80wzn,o
S 电动机带轮的设计 ##*]2Dy 4G?^#+|^ 代号 结构尺寸和计算公式 结果 6:O<k2=2 m^G(qoZ] 手册157页 38mm NOuG# P =y4dR#R(\ S k~"-HL| 68.4mm `X}:(O^GO 1XMR7liE v$W[( 取60mm dy&UF,l6 ]MV8rC[\ N);w~)MYh 81mm Wc[,kc o^\Pt<~W 6JDHwV 74.7mm fq]PKLW' *iEtXv lGl'A}]#$ 10mm hlaN'j
<C
ir6'
\ )ODF6Ag 15mm hPDKxYD]f rtRbr_ zKO7`.* 5mm K Lg1(W( 十一.联轴器的选择: TZAd{EZa 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。 ^Tm`motzh 十二润滑方式的确定: .$%p0Yx+ 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。 d]pb1ECuu 十三.其他有关数据见装
|
|