| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: <{!^ 7xz~%xC. 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; ,Fo7E H^_]' ~. 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; {];4 .I\)1kjX 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; !9|)v7} h<;kj#qbb 3、插入基准曲线(草绘): {T|sU\| Q 8&snLOU
-Q 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: %SORs(4 v\7k w20E]4" 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 @gzm4 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 eBiP\ 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 3?|gBiX 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。 .C=&`;Vs 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%。 $mFsf)1]]? 3. 知条件:运输带卷筒转速 , +9Z RCmV 减速箱输出轴功率 马力, 4
4%jz-m 二、 传动装置总体设计: K8E:8`_cx 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 _|%pe]St 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。 V#
Mw 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下: lsmzy_gV7 jRIjFn|~{Y 三、 选择电机 8\c=Un 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: H{|a+ -带传动效率:0.96 SR>Sq2cW0 -每对轴承传动效率:0.99 %4QCUc*lr -圆柱齿轮的传动效率:0.96 Q]X0O10 -联轴器的传动效率:0.993 x" 21 Jh —卷筒的传动效率:0.96 +o&E)S}wP 说明: ;:xOW$ -电机至工作机之间的传动装置的总效率: _nu
%`?Va <()xO( d5<@WI:wz 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 "aNl2 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: ~N+lI\K EN@LB2 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 ^Q8m)0DP 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[FcY2 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 4/D~H+k r/min 额定转速 {#M=gDhbX r/min 重量 总传动比 #u+BjuZo 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 FxOhF03\=[ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 X'N4a 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 !v\m%t|. 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 AfvTStwr 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: 2=tPxO')B Wo5G23:xz 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB .K^'Q|? 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 Bv"Fx*{W 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: ^5vFF@to 总传动比: 'N,3]Soi 分配传动比:取 则 j9C=m"O 取 经计算 K8*QS_* 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 6 .DJRY 五 计算传动装置的运动和动力参数: 2YK4SL 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 ><iE VrpN ——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。 X?$Eb 1. 各轴转速: Lc^nNUzPo QQ@, v@j5 s<0yQ-=.?N 2各轴输入功率: jsTb0 o*/\oVOq IDBhhv3ak k1>%wR 3各轴输入转矩: |
(P%< sBp|Lo "%ag^v9 XboOvdt^| lj%8(X u 运动和动力参数结果如下表: R@>R@V>c 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min Faa:h# 输入 输出 输入 输出 n]4)~ZIAU 电动机轴 3.67 36.5 960 d T/*O8 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 S|;a=K&hS 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 DMcvu*A 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 ,IuO;UV#) 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 +`f gn9p 六 设计V带和带轮: QHr
3J
1.设计V带 'N=' B<^;% ①确定V带型号 Hk2@X( 查课本 表13-6得: 则 uW;Uq=UN 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 /@FB;`' 查课本第206页表13-7取 。 O|,+@qtH 为带传动的滑动率 。 ,Z_nV+l_ ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 SiojOH ③取V带基准长度 和中心距a: pvy;L[c 初步选取中心距a: ,取 。 M;zRf3S 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 -j3 -H& ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 3D\.Sj% ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: ~2@U85"o 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 T'XAcH f]T1:N*t G+[>or} EF=0.1 O,qR$#l
=1.37+0.1=1.38 KtEMH voQ, K9 Sc Gmft3A !nVX .m9 EF=0.08 {KwLcSn HT?`PG 3}g?d/^E3 ?0[%+AD hM 查课本第202页表13-2得 。 b,T=0W 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 }J`{g/ =0.95+0.009=0.959 \<lV), `H/HLCt Zy*}C,Z +\Q6Onqr O-T/H-J` m OmT]X }r^MXv ~( 则 u6r-{[W} 取 根。 rLL;NTN+/ 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: MiRH i<g0 作用在轴上压力: 4vqu(w8
L 。 DA@
{ d-A 七 齿轮的设计: 8QC:ro 1高速级大小齿轮的设计: W]Ph:O^5c 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。 3}twWnQZJ ②查课本第166页表11-7得: 。 ?U-p
jjM 查课本第165页表11-4得: 。 g1zqh, 故 。 RB &s$6A 查课本第168页表11-10C图得: 。 2~J|x+
故 。 b:O4d<+% ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得: BM&'3K_y 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 eHnC^W}|s 则 取 T}!7LNE 实际传动比: 3J,/bgL5 传动比误差: 。 STOE=TC> 齿宽: 取 ae!_u
\$ 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: :He:Bdk ④验算轮齿弯曲强度: GtGToI 查课本第167页表11-9得: A{+ZXu} 按最小齿宽 计算: P{>T?-Hj 所以安全。 R2J3R5S=[ ⑤齿轮的圆周速度: .!6ufaf$ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 x~{m%)I 2低速级大小齿轮的设计: ,RT\&Ze5 ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 T@vVff 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 JK_$A;Q ②查课本第166页表11-7得: 。 g:,4Kd| 查课本第165页表11-4得: 。 ]iNSa{G 故 。 R>0ta
Q 查课本第168页表11-10C图得: 。 R6:N`S]&d[ 故 。 RgRcW5VxK ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 *v5y]E%aW 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: /?6y2 t }Ql;% 7 取 则 取 cxv)LOl- 计算传动比误差: 合适 3<`h/`ku 齿宽: 则取 bg=`
低速级大齿轮: 92tb`' 低速级小齿轮: <s{/ka3 ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: zYs? w= 按最小齿宽 计算: CNN?8/u!@ 安全。
?PQiVL ⑤齿轮的圆周速度: EwOTG
Y{0p 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 ?41| e+p 八 减速器机体结构尺寸如下: g,W#3b6>j 名称 符号 计算公式 结果 0WPxzmY 箱座厚度 }`g*pp* /kWWwy<
10 6/n;u{| 箱盖厚度 T(}da**X gSv<.fD" 9 #]'V#[;~ 箱盖凸缘厚度 a*D|$<V #,9|Hr% 12 vaU7tJ: 箱座凸缘厚度 ujSzm=_P (#,.;Y 15 i'u;"ot=
箱座底凸缘厚度
*>#cs#) z&:[.B 25 }hf*Jw
地脚螺钉直径 JjCf<ktE. y7Ub~qU M24 ^49moC- 地脚螺钉数目 >@|<1Fx| 查手册 6 GJ$,@ 轴承旁联结螺栓直径 Y\=:j7' M]{!Nx M12 ;|%r!!#-t 盖与座联结螺栓直径 Qp54(` =(0.5 0.6) sg y M10 0k>&MkM\^ 轴承端盖螺钉直径 !(~>-;A8 =(0.4 0.5) tv{.iM|V c Ij8tBT?jlL 9%wppNT/ 10 r6)1Y`K=9 视孔盖螺钉直径 .G]# _U =(0.3 0.4) IY:O? M 8 +OmSR*fA0 定位销直径 uj@<_|7 =(0.7 0.8) {MtB!x 8 aVb]H0 , , 至外箱壁的距离 4tU~ ^z 查手册表11—2 34 n\YxRs7
hF 22 vB{b/xmah 18 ? `KOW , 至凸缘边缘距离 N'1~ wxd 查手册表11—2 28 rifxr4c[X> 16 8GP}g?% 外箱壁至轴承端面距离 SMFW]I2T/ = + +(5 10) 1sJN^BvuG 50 NZuFxJ-` 大齿轮顶圆与内箱壁距离 M&FuXG% >1.2 e2fct|' 15 o~K 2K5I 齿轮端面与内箱壁距离 :I('xVNPz > ss<'g@R 10 h"ylpv+ 箱盖,箱座肋厚 w-$w Mvv=)?: 9 m { fQL 8.5 xNkY'4% 轴承端盖外径 S+G)&<a^ +(5 5.5) B>ZPn6?y 120(1轴) .B13)$C 125(2轴) ^j %UZ 150(3轴) Yn>zR I 轴承旁联结螺栓距离 5m42Bqy" }D+8K 120(1轴) xW =$j| 125(2轴) r<v%Zp 150(3轴) Ji[g@# 九 轴的设计: HqBPY[;s 1高速轴设计: ~P_kr'o ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 %#9 ~V 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。 @W8}N|jek 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。 ?<'W~Rm6n 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 hH}/v0_ jb L3=B+ +2=16+10+2=28。 SZ{cno1` 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 GuWBl$|+b 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: lg>AWTW[ 查手册51页表4-1得: M[u3]dN 得:e=5.9<6.25。 , ~xU>L^ 段装配轴承所以 L6= L3=28。 >` QX
xTn 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 %}XMhWn{ 作用在齿轮上的圆周力为: 9`xFZMd31A 径向力为 >;v0zE 作用在轴1带轮上的外力: HDyZzjgG 求垂直面的支反力: *hs<Ez.cC gc3 U/
jM ~q(C j"7 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: [9om"' tq[",&K lO> 7`2x=F 求水平面的支承力: -Y?(Zz_w 由 得 y=xe<#L N y%bqeo
L~ N +A ?+G 求并绘制水平面弯矩图: w s>Iyw.u sFCs_u1tNN xKST-:c + 求F在支点产生的反力: Uv`v|S:+2 dG>Wu o OCO,-( 求并绘制F力产生的弯矩图: t0H=NUP8 L_ qv<iM$ 5zw23! F在a处产生的弯矩: |uwteG5?$s n3g
WMC 求合成弯矩图: N vHy' 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 Pq\V($gN R
4QwWSBJ a 8hv .43 求危险截面当量弯矩: 'Oy5G7^R 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) O\F^@;]F6 mRnzP[7-\) 计算危险截面处轴的直径: 40d9/$uzh 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: n[:AV "jJdUFN 因为 ,所以该轴是安全的。 D3AtYt 3轴承寿命校核: )7"DR+;: 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 &R FM
d= 按最不利考虑,则有: us,,W(q %%,hR'+| 则 因此所该轴承符合要求。 x*"pDI0k) 4弯矩及轴的受力分析图如下: xiOrk !na0 Y 5键的设计与校核: X1V}%@3: 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 : , }V#9tWW 采用A型普通键: V<NsmC=g 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: <\9Ijuq}k
中间轴的设计: UNcJ= ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 HD8"=7zJk ②根据课本第230页式14-2得: =']}; 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。 ><
_Z 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 I;.!
hV>E 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 a0/n13c?G 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 qTa]th; 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。 z'}= A ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 nh&J3b}B! 作用在2、3齿轮上的圆周力: `_g?y) N b}?@syy8 径向力: )"c]FI[} ic{.#R.BY Gg pQ]rw 求垂直面的支反力 si!9Gz; 07LL)v~ 5)n:<U* 计算垂直弯矩:
k E#_Pc v!{'23`87 A]O5+"mc 求水平面的支承力: #9hXZr/8 ~SR(K{nf#. uM#U! 计算、绘制水平面弯矩图: ?ZuD
_L-i 71<PEawL kSDa\l!W] 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: 400Tw`AiJ B-ri}PA e"s {_V 求危险截面当量弯矩: mp+\! 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 ) lgjoF_D qvfAG 0p #SihedWi 计算危险截面处轴的直径: Q!2iOvK n-n截面: }2BH_
2 m-m截面: $kD`$L@U 由于 ,所以该轴是安全的。 c]aK
N 轴承寿命校核: */5<L99v 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 5Du>-.r |p8"9jN@}c 10l1a4 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 %M;_(jda ④弯矩及轴的受力分析图如下: i^s`6:rNu ⑤键的设计与校核: S`2mtg 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 |<$<L`xoe 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 X4P}aC L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 Q&.IlVB[ 根据挤压强度条件,键的校核为: 8W1K3[Jj< %+7T9>+ 所以所选键为: @cS1w'= 从动轴的设计: Fyh?4!/. ⑴确定各轴段直径 94'k7_q ①计算最小轴段直径。 mS)|6=Y 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: HV$9b~( 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 .cH{WZ 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 ,2
g M- 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 。 6Bq~\b^ 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: 。 "3Xv%U9@ ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 :uIi
? 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。 7$1fy0f[l ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 fZw9zqg ⑦设计轴环 及宽度b /XW&q)z-Hl 使齿轮轴向定位,故取 取 *b6I%MZn , ~3'OiIw1@ ⑵确定各轴段长度。 >TlW]st 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). Re kb?|{z
2 <6`TA*m 因为 ,所以 [B"dH-r7 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 OZ>)sL )O2Nlk~l& 其它各轴段长度由结构决定。 %EJ\|@N: (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 *793H\ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 ]M+VSU 作用在齿轮上的圆周力: zldfRo\wl HvqF@/xh 径向力: $TD~k; AK@`'$ 求垂直面的支反力: l\T!)Ql s.R-<Y3 J8u{K.(*7 计算垂直弯矩: $S6HZG:N #hD}S~ .m wQD0vsD 求水平面的支承力。 L(WL,xnBy }pl]9 M('s|>\l 计算、绘制水平面弯矩图。 ,]PyDq6 "EcX_> *PSvHXNi 求F在支点产生的反力 hzT{3YtY2 ,67"C2Y biK)&6|`sa 求F力产生的弯矩图。 y*VQ]aJ zb>f;[ e2]4a3 F在a处产生的弯矩: e/"yGQu 8)^B32 求合成弯矩图。 w(76H^e 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 Q0zW ]a Q^z=w![z 求危险截面当量弯矩。 fm(mO% 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) :]P~.PD5, }xAie( 计算危险截面处轴的直径。 (C8 U 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: {]wIM^$6+ 1R0ffP] 考虑到键槽的影响,取 ~Cjz29|gp 因为 ,所以该轴是安全的。 \~JNQ&_o (5).轴承寿命校核。 J>rka]* 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 ~bdv_|k 按最不利考虑,则有: z$JX'(<Z7 则 , Y/.AUN
Z 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 yXJ]U
\ % (6)弯矩及轴的受力分析图如下: si_W:mLF{a (7)键的设计与校核: )v[XmJ>H~o 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 `I5O4|K) 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: ,N53Iic 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 z;i4N3-: 因为L6=122初选键长为100,校核 "-w^D!C 所以所选键为: . xK(IS:HJ* 十 高速轴大齿轮的设计 O^5UB~ 因 采用腹板式结构 >\V6+$cNp 代号 结构尺寸和计算公式 结果 \|CPR6I 轮毂处直径 b2N6L2~V rh@r\H@j 72 Zp?4uQ)[W 轮毂轴向长度 $}t=RW QE|`&~sme 84 a:85L!~:l 倒角尺寸 'T\dkSJv;V U^MuZ 1 ]eE 1n2 齿根圆处的厚度 ^YGTh0$W (a[.vw^g 10 /Rj#sxtdw 腹板最大直径 O|QUNr9 |6aJwe+*
321.25 ; e@gO 板孔直径 bmu6@jT 089 k.WG 62.5 7paUpQit 腹板厚度 dL-i)F
o\Uu?.-< 25.2 cFK @3a 电动机带轮的设计 YutQ ]zYA. c!It^* 代号 结构尺寸和计算公式 结果 H+ lX-, yGxv?%%2 手册157页 38mm Ojq]HM6f mzWP8Hlw > !L&>OOx 68.4mm g+xw$A ou e+. \pe\ 8V9[a*9 取60mm Oe51PEqn VPt9QL( >{C\H.N 81mm re^Hc(8M )tS-.P rA- ]dSK
wxk 74.7mm ?s?$d&h Tk*w3c"$ pj0fM{E 10mm qi(*ty mk!Dozb/ 8Hi!kc;f6> 15mm ZtK\HDdp y500Xs[c :]PM_V| 5mm KVkMU?6 十一.联轴器的选择: ]5'
d&f 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。 6BocGo({ 十二润滑方式的确定: pXu/(&? 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。 Z
o=]dBp. 十三.其他有关数据见装
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