| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: yD3bl%uZ #.E\,N' 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; ;#Jq$v)D Gg=aK~q6 径向间隙系数:c_modulus;齿顶高系数:ha_modulus;齿宽:teeth_width;齿厚等于http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径:dse; #MhNdH# F@=e2e
4 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; xta}4:d-Y .Bb$j= 3、插入基准曲线(草绘): Q$xa [Krm .) FRONT平面作为草绘平面,绘制4个圆,圆的直径分别设定为:da, db, df, dse;完成后如下图: ,zAK3d&hj }zkL[qu; MekT?KPQ{L 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ aW0u8Dz 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 bGZhUEq 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 22)0zY%\ 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 pau*kMu^} 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。 a&$Zpf!! 3. 知条件:运输带卷筒转速 , Ci]'G>F@" 减速箱输出轴功率 马力, uSABh^ 二、 传动装置总体设计: B;xZ%M] 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 Rr o?q 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。 $Cz1C 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下: |rr$U t[]['Iosd 三、 选择电机 DNm(:%)0 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: q%OcLZ<, -带传动效率:0.96 &_"ORqn& -每对轴承传动效率:0.99 X|X4L(i -圆柱齿轮的传动效率:0.96 [3t0M5x w -联轴器的传动效率:0.993 ~hS3*\^~M —卷筒的传动效率:0.96 Ho|o,XvLv 说明: =E&b= -电机至工作机之间的传动装置的总效率: F;IP3tD =LlLE<X"%x C:]/8 l 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 TRF]i/Bs 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: Ap11b|v yJDeX1+, 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 EfFz7j&X 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: Gx.P]O 3 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 Iq)(UfaSve r/min 额定转速 cwk+#ur r/min 重量 总传动比 9.xvV|Sp 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 rei
8LW 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 Kb^>X{ 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 vTpStoUM 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 fx<FIj7 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: ,%A)"doaG :~vxZ*a 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB Dq?E\ 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 GHv{ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: ~ct2`M$TL( 总传动比: F4GP7] 分配传动比:取 则 I`22Zwq: 取 经计算 Y^QKp" 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 fi=0{ 五 计算传动装置的运动和动力参数: }x]&L/ 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 F;#zN ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 v9u<F6 1. 各轴转速: {1jpLdCbV^ CK2 B %Nj #0YF] 2各轴输入功率: doBNghS nt=x]wEC ndr)3tuYu `3J':Vh 3各轴输入转矩: RL6Vkd? xPt*CB }7.#Dj/r6 ;> DHD*3X cg,Ua!c 运动和动力参数结果如下表: jO=*:{#x 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min _m Xs4 输入 输出 输入 输出 D z@1rc<B 电动机轴 3.67 36.5 960 s2^B(wP 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 >:2}V]/; 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 "qawq0P8Z 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 fuMN"T 6%+ 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 b4CF`BG 六 设计V带和带轮: JT04vm4 1.设计V带 RwW$O@0 ①确定V带型号 J_PH7Z*=, 查课本 表13-6得: 则 C,"=}z1P 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 8.yCA 查课本第206页表13-7取 。 1fY>>*oP 为带传动的滑动率 。 ]KWK}Zyi ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 l x e`u}[ ③取V带基准长度 和中心距a: _42Z={pZZq 初步选取中心距a: ,取 。 r!kLV )_ 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: 。 }~F~hf>s ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 mZ7B<F[qV ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: -(9O6)Rs$ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 ePEe?o4; 9OyN i ]v\^&7pW EF=0.1 XFQNr` =1.37+0.1=1.38 Jt]&;0zn2 -w]/7cH UW6VHA> $3k
"WlRG EF=0.08 :3^dF}> ,hWcytzEw r+S;B[Vd {E51Kv&_ 查课本第202页表13-2得 。 &s8<6P7 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 <
bFy(+ =0.95+0.009=0.959 V&*D~Jq zsVcXBz >3PMnI @7W?8 6\n?48x} >b48>@~bY <bUXC@3W 则 8KMvAc 取 根。 %
5z
gd> ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: ]-:6T0JuS 作用在轴上压力: 8z}^jTM 。 VRbQdiZ{ 七 齿轮的设计: {x{H$ f 1高速级大小齿轮的设计: Vb!O8xV4;+ 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。 &RO7{,`
②查课本第166页表11-7得: 。 V_"f|[1 查课本第165页表11-4得: 。 pOA!#Aj) 故 。 ()\jCNLT 查课本第168页表11-10C图得: 。 ! E0!-UpY 故 。 ,lm=M5b 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: "IFgRaP= 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 `/4:I 则 取 H0>yi[2f 实际传动比: bL`eiol6 传动比误差: 。 vHcqEV|P/n 齿宽: 取 dv!r. 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: BzN@gQo ④验算轮齿弯曲强度: @AQwr#R"l 查课本第167页表11-9得: .Djta|puu 按最小齿宽 计算: cWa)#:JOV 所以安全。 zzIr2so ⑤齿轮的圆周速度: kOjf #@c 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 Ew$I\j* 2低速级大小齿轮的设计: -RMi8{ ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 VkZ.6kV 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 %8r/oS ②查课本第166页表11-7得: 。 vFQ,5n;fF 查课本第165页表11-4得: 。 4W;S=#1 故 。 jfp z`zE 查课本第168页表11-10C图得: 。 57Z- 故 。 80;n|nNB 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 Vrkf(E3_V 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: (=
;N{u )9L/sKz 取 则 取 lzhqcL" 计算传动比误差: 合适 )T|L,Lp 齿宽: 则取 .`p&ATgv 低速级大齿轮: 3BQ!qO17^d 低速级小齿轮: _}gtcyx ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: )uheV,ZnY 按最小齿宽 计算: T
.n4TmF 安全。 Or0O/\D) ⑤齿轮的圆周速度: '@=PGpRF 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 L,LNv 八 减速器机体结构尺寸如下: V/%~F6e 名称 符号 计算公式 结果 ~Z)/RT/ 箱座厚度 RU#F8O s?C&s|'. 10 yj_4gxJ\ 箱盖厚度 tTanW2C !L24+ $ 9 SA"8!soY3 箱盖凸缘厚度 y~
rXl ?cy4&]s 12 ~nY]o"8D 箱座凸缘厚度 pv,45z0 h2Bz F 15 }}
ZY 箱座底凸缘厚度 BS1Ap 5&!c7$K0 25 O XP\R 地脚螺钉直径 </`yd2 > * ?Jz2[B M24 qxOi>v0\H 地脚螺钉数目 4JyM7ePND} 查手册 6 S<wj*"|.s 轴承旁联结螺栓直径 YN/}9. SU.ythU2,c M12 EHf\L 盖与座联结螺栓直径 Vu8,(A7D%O =(0.5 0.6) yd_
(?V&;_ M10 h*i9m o 轴承端盖螺钉直径 @.C{OSHE =(0.4 0.5) \wvg,j= q(M:QWA q jM)C4ii.-$ 10 cmwPuK$ 视孔盖螺钉直径 d^E [|w; =(0.3 0.4) 5\fCd| 8 G4 _, 定位销直径 jNDx,7F- =(0.7 0.8) RO(TvZ0pE 8 Xd
`vDgD , , 至外箱壁的距离 C#0Qd% 查手册表11—2 34 ~a9W3b4j 22 *Mc7f ?H 18
t+uE , 至凸缘边缘距离 8+Llx 查手册表11—2 28 ,F6=b/eZ 16 J Yb}Zw; 外箱壁至轴承端面距离 8jlLUG:g = + +(5 10) 0#o/ ^Ah 50 +kK 大齿轮顶圆与内箱壁距离 >/$Fh:R- >1.2 O`1! 15 ),:c+~@@kT 齿轮端面与内箱壁距离 V N{NA+I > \c,pEXG 10
dq;|?ESP 箱盖,箱座肋厚 OHrY(I6 Y$K!7Kq 9 OWp%v_y] 8.5 n"Veem[_4g 轴承端盖外径 /UcV +(5 5.5) w'4AJ Q|; 120(1轴) C G\tQbum 125(2轴) Bh`N[\r 150(3轴) PXoz*)tk 轴承旁联结螺栓距离 9# 4Y1L S) <yA}i"-1W 120(1轴) ~+X9g 125(2轴) Oc].@Jy 150(3轴) IA zZ1#/3 九 轴的设计: WS8+7O'1\ 1高速轴设计: :e1o<JgPt ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 f>o,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。 (:V>Hjt 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。 /'2O.d0}. 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 M,5j5<7 L3=B+ +2=16+10+2=28。 h5_G4J{1 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 asiov[o; 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: $3T_. 查手册51页表4-1得: ^$>XW\yCs 得:e=5.9<6.25。 8M,9kXq{L 段装配轴承所以 L6= L3=28。 [D"t~QMr 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 %_-zWVJ 作用在齿轮上的圆周力为: Cb t{H}I3 径向力为 )4U>!KrY 作用在轴1带轮上的外力: UV
4>N 求垂直面的支反力: $0oO
&)* _mvxsG -~[9U, 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: AmPMY:1i" kqYa*| l hf/2vt
m 求水平面的支承力: []R? ViG 由 得 /M~!sPW&? N qSqI7ptA\ N yH 9!GS# 求并绘制水平面弯矩图: V-I(WzR9y 9//+Bh .o1^Oh 求F在支点产生的反力: Ab%;Z5$fr @RFs/' 5
8-e^. 求并绘制F力产生的弯矩图: PjT=$] a {}|Bf< Md6]R-l@ F在a处产生的弯矩: "vCM}F aV o;~h~ 求合成弯矩图: t>GfM 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 )D'^3)FF P&d"V< Q-Ux<# 求危险截面当量弯矩: [3l*F 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) [ xOzzp4 4nH*Ui!T 计算危险截面处轴的直径: 9=w|)p ) 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: )VCzn~uf KIA 2"KbjG 因为 ,所以该轴是安全的。 ML-)I&>tT 3轴承寿命校核: zf4Ec-) 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 ""Zp:8o 按最不利考虑,则有:
s cuHmY0 IKMeJ(:S 则 因此所该轴承符合要求。 BR^7_q4q 4弯矩及轴的受力分析图如下: SvN9aD1 9!9Z~/*m 5键的设计与校核: j*e6vX 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : , >{eCh$L 采用A型普通键: =.]l*6WV 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: jztq.2-c# 中间轴的设计: i,V;xB2 ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 <R%;~) { ②根据课本第230页式14-2得: Uie?9&3 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。 E^GHVt/. 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 >@WX>0`ht 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 T5Q{{ @Q 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 @prG%vb" 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。 =ji1S}e~p ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 dC=)^( 作用在2、3齿轮上的圆周力: sS&Z ,A N ,D\GGRw 径向力: %}86D[PF KZ!3j_pKy IchCACK 求垂直面的支反力 =.y*_Ja d=,%=@ 2,lqsd:xM 计算垂直弯矩: +\li*G]:J s[8@*/ds k>dsw : 求水平面的支承力: =n^!VXaL]] \MxoZ Qn ^bVhG+ 计算、绘制水平面弯矩图: mzQ`N}]T: &t5{J53 yNm:[bOER 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: Ngb(F84H? x^"ES%* K"<PGOF 求危险截面当量弯矩: <I}2k 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 ) =9kN_:- ,>t69 Ad 7W6cM%_B 计算危险截面处轴的直径: ,!V]jP) n-n截面: X2tk[Kr m-m截面: [^8n0{JiN 由于 ,所以该轴是安全的。 s>0Nr 轴承寿命校核: 5Z4-Z 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 tbnH,* LqdY Qd51 .(J?a" 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 qO`)F8 ④弯矩及轴的受力分析图如下: pfx3C* ⑤键的设计与校核: @/r^%G 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 7PR#(ftz 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 '0$?h9" L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 )2,eFNB#n 根据挤压强度条件,键的校核为: OB~X/ 4tSv{B/} 所以所选键为: /ywD{* 从动轴的设计: bCZ gcN ⑴确定各轴段直径 B\g]({E ①计算最小轴段直径。 47r_y\U h 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: uxg9yp@| 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 M MzGd:0b 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 2oJb)CB 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 。 v^ d]rSm 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: 。 X-Wz:NA ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 y*{Zbz#{ 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。 gX{loG ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 *5<Sr q' ⑦设计轴环 及宽度b 3]-_q"Co4f 使齿轮轴向定位,故取 取 (Qgde6 , c*d9'}E ⑵确定各轴段长度。 S osj$9E 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). VF&Z%O3n iJnU% 因为 ,所以 r%DFve:% 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 RtG}h[k/X q9"=mO0J+ 其它各轴段长度由结构决定。 K^r)CCO (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 -T6(hT\ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 -C#PQV 作用在齿轮上的圆周力: y/V%&.$o= pf4 ^Bk}e 径向力: iut`7 >=iy2~Fz , 求垂直面的支反力: c:83LZ jkiTj~WE- Gu=STb 计算垂直弯矩: J8y0d1SG H"2uxhdLK3 .m Q4t(@0e} 求水平面的支承力。 ;M]C1!D9# +l^LlqA "l={)=R 计算、绘制水平面弯矩图。 _md=Q$9!m JO14KY*% $4jell 求F在支点产生的反力 EL3|u64GO &;LqF#ZL @?C#r.vgp 求F力产生的弯矩图。 2!N8rHRt (I@bkMp Oo?,fw F在a处产生的弯矩: ~f|Z%&l| zU6a'tP 求合成弯矩图。 [nxE)D 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 )a}"^1 hO{cvHy` 求危险截面当量弯矩。 zb6ju]2 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
7\o!HMfK P7B:%HiAx 计算危险截面处轴的直径。 @1zQce> 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: R`F,aIJ] R E1/"[t 考虑到键槽的影响,取 Li 2Zndp 因为 ,所以该轴是安全的。 bg|!'1bD`5 (5).轴承寿命校核。 eMK+X \ 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 >#+IaKL7 按最不利考虑,则有: TJ?g% 则 , uhN%Aj\iu( 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 bIt=v)%$ (6)弯矩及轴的受力分析图如下: s?WCnT (7)键的设计与校核: H* !EP 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 s!/TU{8J 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: qdCWy 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 O!D/|.Q#% 因为L6=122初选键长为100,校核 _eLWQ|6Fx 所以所选键为: . }4co)B" 十 高速轴大齿轮的设计 n$m"]inX 因 采用腹板式结构 o6"*4P| 代号 结构尺寸和计算公式 结果 wHz?#MW 3L 轮毂处直径 l2b{u
GE *X%m@KLIKv 72 Dj-s5pAW 轮毂轴向长度 m9M
FwfZ X
fz`^x>M 84 g.% 倒角尺寸 QzGV.Mt2 ps1YQ3Ep& 1 B68H&h]D#' 齿根圆处的厚度 $ &5w\P 4yMW^:@ 10 >=ot8%.!,B 腹板最大直径 ,KW;2t*IQ@ Al)$An- 321.25 /I&wj^ 板孔直径 V6iL5& #i QX6WF 62.5 HN5W@5m:
. 腹板厚度 vnX uMXc0fs!$ 25.2 3bC
yTZk 电动机带轮的设计 {I%y;Aab8 [nN7qG 代号 结构尺寸和计算公式 结果 5''*UFIF1 >AD=31lq 手册157页 38mm [2$4| ;7 !7lj>B A> ^<V9'Ut 68.4mm Uv?'m&_ x49!{} o|S)C<w 取60mm XOrfs sj kL{;.WsB wN]J8Ir 81mm wV<7pi L0Vgo<A H^c0Kh+ 74.7mm 4yV].2#rl" ,^T]UHRO u,i]a#K 10mm , j980/ 0TE@xqW J2Et-Cz 1 15mm /MMtTB
H HR{s&ho \&|CM8A 5mm nW;kcS*A 十一.联轴器的选择: UKB_Yy^Y 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。 D(Ix!G/ 十二润滑方式的确定: `bgb*Yaod 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。 i&ts YnP2 十三.其他有关数据见装
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