| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: nX5*pTfjL3 tA#X@HIE 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; H24g+<Tv =G}_PRn 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; =t@m: u>&\@?( 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; -c<<A.X 2-llT 3、插入基准曲线(草绘): MGc=TQ. ZyCAl9{p 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: &-<"HW z$ysp! E=~H,~ 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ {tOuKnnS 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 7b+OIZB 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 \2_>$:UoV 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。 "x\3`Qk 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%。 aU^>kRGc 3. 知条件:运输带卷筒转速 , Q)#<T]~= 减速箱输出轴功率 马力, l]WV?^* 二、 传动装置总体设计: 6$ IXER 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 ~(aq3ngo. 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。 ?[RG8,B 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: ^+`vh0TPQ Redp'rXT<h 三、 选择电机 enG6T 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: Lom%eoH) -带传动效率:0.96 yl 0?Y -每对轴承传动效率:0.99 eVU:.fx -圆柱齿轮的传动效率:0.96 ,;/4E -联轴器的传动效率:0.993 M|n)LyL —卷筒的传动效率:0.96 U&u7d$AN P 说明: Ub3,x~V -电机至工作机之间的传动装置的总效率: *N>Qj-KAM_ > 7;JZuVo
n:wn(BC3 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 iS=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: X[@>1tl I.KYWs 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 '/sc `(`:0 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: _
<>+Dk& 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 UBqK$2
# r/min 额定转速 l$zNsf. r/min 重量 总传动比 <ht>> 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 uXhp+q\ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 `4k;`a 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 XX6&%7( 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 $35Oyd3s< 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下: @%#(Hse ,7j`5iq[m 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB J&3;6I
& 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 PU'v o4 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: {;p/V\ 总传动比: Ix(4<s 分配传动比:取 则 Rw/G =zV@2 取 经计算 qh2.N}lW 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 {#[a4@B0 五 计算传动装置的运动和动力参数: I[4E? 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 xDQ$Ui. ——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。 y.O? c&! 1. 各轴转速: wR;l"*j 4U6{E# piId5Gx7 2各轴输入功率: M}nalr+# %kc g#p+tE {^\-%3$ bTiw?i+6Dv 3各轴输入转矩: B"qG-ci 4;*V^\',9
0)P18n"$ >N,G@{FR t%TZu>(1O 运动和动力参数结果如下表: |SxEJ 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min :?p{ga9 输入 输出 输入 输出 xO.7cSqgw 电动机轴 3.67 36.5 960 \O0fo^+U,, 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 t{7l.>kf 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 o?b%L 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 lyi}q"Kn*; 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 R80R{Ze 六 设计V带和带轮: )ld7^G 1.设计V带 [-CG&l2?L ①确定V带型号 p;5WLAF 查课本 表13-6得: 则 !;xE7w
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 r zvX~B6 查课本第206页表13-7取 。 JxvwquI 为带传动的滑动率 。 wH`@r?& ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 aQG#bh [ ③取V带基准长度 和中心距a: :D,YR(]) 初步选取中心距a: ,取 。 iY($O/G[+ 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 yp4G"\hN9 ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 ;?[~]" ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: =&p bh 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 g|zK%tR_P ((5zwD 7 dzE"m EF=0.1 VsmL#@E =1.37+0.1=1.38 4tC_W!?$t Qnw$=L: 9=o
b: 7^iAc6QSy3 EF=0.08 l<HRD '
EDi6 b1#=q0Zl D=\|teA& 查课本第202页表13-2得 。 K$
&wO. 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 |]q=D1/A =0.95+0.009=0.959 O<3,n;56Z 4
* OU [s/@z*,M1 q>[% C5 /'1y`j< O)Qz$ Lm?*p>\Q 则 gctaarB& 取 根。 "uCQm ' 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: ]R@G5d 作用在轴上压力:
p4t)Z#0 。 lP
e$AI 七 齿轮的设计: -1:Z^&e/ 1高速级大小齿轮的设计: SSXS 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。 [z~Nw# ②查课本第166页表11-7得: 。 V\ "5<>+O 查课本第165页表11-4得: 。 !.9vW&t 故 。 T]W -g 查课本第168页表11-10C图得: 。 wb[(_@eZ 故 。 mc'p-orAf 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: kut|A 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 TJpv"V 则 取 /;4MexgB% 实际传动比: w#T,g9 传动比误差: 。 l:eN u}{& 齿宽: 取 ='0!B]<G 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: _);Kb/ ④验算轮齿弯曲强度: cnthtv+(~ 查课本第167页表11-9得: ~N9-an 按最小齿宽 计算: 6\;1<Sw* 所以安全。 YZl%JX ⑤齿轮的圆周速度: _zh5KP[{ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 1VFqT' 2低速级大小齿轮的设计: ?6d4T ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 5@$4.BGcF 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 )^H9C"7T ②查课本第166页表11-7得: 。 ;#9|l= 查课本第165页表11-4得: 。 6t:c]G'J 故 。 cEdJn@ , 查课本第168页表11-10C图得: 。 8>q%1]X 故 。 6ZpcT&yL ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 N| Pm|w*? 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: =-LX)|x} 1`lFF_stkP 取 则 取 fR4l4 GU?) 计算传动比误差: 合适 9M]"%E!s 齿宽: 则取 9D{).f0 低速级大齿轮: 3|Sy'J0'K 低速级小齿轮: lzG;F] ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: h(Ed% 按最小齿宽 计算: +[/47uFbI 安全。 r)(BT:2m ⑤齿轮的圆周速度: \!Zh= "hN 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 2?iOB6 八 减速器机体结构尺寸如下: WgJAr73
l 名称 符号 计算公式 结果 <C%-IZv$ 箱座厚度 ;-pvc<_c< PbUcbb17 10 ^r*%BUU9]% 箱盖厚度 }.UI&UZ- 9jGuelwN 9 otf%kG w 箱盖凸缘厚度 *}ee"eHs "P5bYq%0v 12 NK9WrUj) 箱座凸缘厚度 mqk(UOK` 7.
9s.* 15 ef}E.Bl 箱座底凸缘厚度 <ytKf<a%e >Y-TwDaE 25 c48J!,jCd' 地脚螺钉直径 _$\5ZVe 8V|jL?a~ M24 _:X|R#d 地脚螺钉数目 A?D"j7JD=L 查手册 6 =j+oKGkoCa 轴承旁联结螺栓直径 zc/%1 e9@fQ M12 YD46Z~$ 盖与座联结螺栓直径 cbCE
$ =(0.5 0.6) 207 O["Y M10 bq3fiT9 轴承端盖螺钉直径 *76viqY;dE =(0.4 0.5) G:c8`*5Q HS6Imi $wYuH9( 10 _d[2_b1 视孔盖螺钉直径 ?FV7|)f =(0.3 0.4) N _~KZQ11^ 8 pO/SV6N 定位销直径 cxD}t'T =(0.7 0.8) L);||]B 8 7t-*L}~WA , , 至外箱壁的距离 B2G5hbaA 查手册表11—2 34 $]%<r?MUb- 22 |c
oEBFG 18 O:,2OMB}B` , 至凸缘边缘距离 a(ux?V)E. 查手册表11—2 28 =EcIXDzC> 16 qBBYckS. 外箱壁至轴承端面距离 W?^8/1U = + +(5 10) cCh0?g7nV 50 -?aw^du 大齿轮顶圆与内箱壁距离 uZ/7t(fy >1.2 loeLj4"" 15
N8kb-2 齿轮端面与内箱壁距离 i|c`M/) h: > TDl!qp @ 10 D]pK=247 箱盖,箱座肋厚 Fp5NRM*-! Q"OV>kl k 9 q: Bt]2x 8.5 MJ>Qq[0 轴承端盖外径 Qh|-a@ +(5 5.5) Ej+]^t$\ 120(1轴) /OhaERv 125(2轴) xH"W}-#[ 150(3轴) 'HQ7
|Je 轴承旁联结螺栓距离 piYws<Q S2'`|uI 120(1轴) +EST58 125(2轴) B:3+',i1 150(3轴) nE]~E xr 九 轴的设计: 4-]Do? 1高速轴设计: <+?
Y
①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 P\22op_te- 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。 'R4>CZ%jV 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。 RwAbIXG{0 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 aCU7w5 L3=B+ +2=16+10+2=28。 x{NNx:T1 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 U`bC>sCp 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: 'a;ini 查手册51页表4-1得: gx!*O<|e4 得:e=5.9<6.25。 1u"R=D9p,= 段装配轴承所以 L6= L3=28。 L4YVH2`0) 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 O+G~Qp0b> 作用在齿轮上的圆周力为: 5,HCeN 径向力为 %~#!NX 作用在轴1带轮上的外力: N,j>;x3xT 求垂直面的支反力: *[d~Nk%Y$ n!0${QVnS ~vW)1XnK 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: Lnh':7FQJx -`zG_]=- -"~L2f"? 求水平面的支承力: G$;>ueM 由 得 +(;8@"u N 8w)e/*:j N abM84EU 求并绘制水平面弯矩图: BN+V,W
;Y
Dv.I xGKfej9 求F在支点产生的反力: 2}^+]5 b7, .cw!ls7d 求并绘制F力产生的弯矩图: 2Ryp@c&r^ jg~_'4f# o;ik Z*+* F在a处产生的弯矩: +VSZhg,Np8 @4;HC=~ 求合成弯矩图: 'n~fR]h} 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 j.k@6[R>? /VRUz++K CfQf7- 求危险截面当量弯矩: }C=Quy%Z< 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) 'eqiYY| ,+~2&>wj 计算危险截面处轴的直径: 'b8R#R\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: QZ?d2PC=>? .j:i&j( 因为 ,所以该轴是安全的。 [!^cd%l 3轴承寿命校核: s>T`l 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 $np=eT) 按最不利考虑,则有: ppEJs zyDZ$Dhka 则 因此所该轴承符合要求。 l1}R2lSEO 4弯矩及轴的受力分析图如下: !#. \QU| c)03Ms4
D 5键的设计与校核: IK3qE!,&U 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 : , L7m`HVCt& 采用A型普通键: 90p3V\LO 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: 3x![8 x 中间轴的设计: )U'yUUi ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 $R"; ②根据课本第230页式14-2得: bjlkX[{}I 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 PT+c&5A S 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 ?s%v 3T 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 JPsSw 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 U,HIB^=
R 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 [@<G+j ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 Ih()/( 作用在2、3齿轮上的圆周力: ?ZaD=nh$mK N bK<}0Ja[ 径向力: %]#VdS|N p'80d: <Pio Q>~ 求垂直面的支反力 ge$LIsE8 ]%Y\ZIS 9\>sDSCx 计算垂直弯矩: !y%+GwoW x<@kjfm5 y^G>{?Tha 求水平面的支承力: /1[gn8V691 ,%Z&*n n$YE !D' 计算、绘制水平面弯矩图: P_}/#N{C )tD6=Iz^5 U. (Tl>K|0 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: Mn@$;\: r4?b0&Xq e/>:K' { 求危险截面当量弯矩: YDFCGA 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) &n|*uLn
J\{$ot T(V8;! 计算危险截面处轴的直径: rrcwtLNbu n-n截面: `L\)ahM m-m截面: w" JGO 由于 ,所以该轴是安全的。 U` hfvTi 轴承寿命校核: \?&Au 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 *NlpotW,f U(~U!O} /EU; ?O 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 J$QBI&D ④弯矩及轴的受力分析图如下: HIGNRm ⑤键的设计与校核: q^*6C[G B 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 PrSkHxm 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 4P%m>[ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 VFSz-<L 根据挤压强度条件,键的校核为: e\9g->DUs Us-A+)r*! 所以所选键为: Hbk&6kS 从动轴的设计: ?'sXgo.} ⑴确定各轴段直径 !5UfWk\G ①计算最小轴段直径。 2xn<E>] 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: ]*;F. pZ 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 M3(k'q7&: 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 6Y7H|>g) ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 yU7I;]YP ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 nm @']
④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 qVBL>9O*. ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 =IHje;s ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 O@jqdJu ⑦设计轴环 及宽度b ,J(lJ,c 使齿轮轴向定位,故取 取 :#$F)]y'\ , k)":v3^ ⑵确定各轴段长度。 g19S 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). }+0z,s~0. 6peyh_ 因为 ,所以 P^[/Qi}j 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 eOnTW4 Oq+E6"<y;? 其它各轴段长度由结构决定。 xU}M;4kH~ (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 OCnFEX" 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 =yqHC<8: 作用在齿轮上的圆周力: VVuR+=.& 7>n"}8i 径向力: &U"X$aFc yC
!/PQ" 求垂直面的支反力: 7petHi = .`jjDJ l67KJ 计算垂直弯矩: |RhM| i I:$"E%
>= .m +\`rmI 求水平面的支承力。 kus}WJ ;6m;M63 z 2
9#]Vr 计算、绘制水平面弯矩图。 ?QpNjsF (oaYF+T 3t(c_:[% 求F在支点产生的反力 ^od<JD4 HZZDv+ 3nFt1E
求F力产生的弯矩图。 n?E}b$6 CWlW/>yF
B Q$a F在a处产生的弯矩: Q2s&L]L= <1@
(ioPH 求合成弯矩图。 iiNSDc 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 Eg8i _s~: \##5O7/1 求危险截面当量弯矩。 eVt1d2.O 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) }9&9G% n%$ &=-Fk 计算危险截面处轴的直径。 NL!9U,h5| 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: Gv~p nPA@h 考虑到键槽的影响,取 Q_O*oT(0 因为 ,所以该轴是安全的。 YV([2 (5).轴承寿命校核。 (-"`,8K 2} 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 i@zY9,b 按最不利考虑,则有: [,g~m9 则 , !buz<h 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 :"'nK6> (6)弯矩及轴的受力分析图如下: Z'M`}3O (7)键的设计与校核: A';QuWdT 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 (lWq[0^N 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: h6M;0_' 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 9_huI'"p 因为L6=122初选键长为100,校核 cm@;* 所以所选键为: . K2ewucn 十 高速轴大齿轮的设计 I>"Ci(N 因 采用腹板式结构
CL3xg)x6 代号 结构尺寸和计算公式 结果 Q`6i =mB; 轮毂处直径 mEDpKWBk .
/m hu 72 ^:cRp9l"7 轮毂轴向长度
=r6qX n?QZFeI` 84 (vyz;Ob 倒角尺寸 [m2+9MMl )bDnbO$s_ 1 YQVcECj 齿根圆处的厚度 C}"@RHEu ZkWL_ H) 10 j_Nm87i] 腹板最大直径 =NDOS{($ 5H
!y 46z 321.25 G[z
.&l 板孔直径 3 ^}A %-bS &jf7k
<^ 62.5 /A07s[L 腹板厚度 RKuqx:U :zp`6l 25.2 M_1;$fWq 电动机带轮的设计 e!X(yJI[O6 PT_KXk 代号 结构尺寸和计算公式 结果 <P4FzK r"]'`qP, 手册157页 38mm .eF_cD7v E1*QdCV2 ?R'Y?b 68.4mm Pe$6s:|NS r88"#C6E' <z0WLw0'z 取60mm V|FrN*m bToq$%sCg X0uJNHO 81mm f_\_9o"l {eHAg<+ x;#zs64f 74.7mm ~`cwG`
'N ?F@%S3h. O)#U ^ 10mm -5Utlos pIO4,VL;W %oof}=MxCL 15mm tP(h9|[N I:=dG[\h2 97`WMs 5mm pv# 2]v 十一.联轴器的选择: ?<%=:
Yh 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。 K-Mc6 十二润滑方式的确定: H^AE|U*-G 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。 YA&`&$ 十三.其他有关数据见装
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