| wuyanjun |
2008-12-30 18:39 |
一些齿圆柱齿轮减速器的设计员说明书
机械设计课程--带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器 目 录 {|{;:_.> 设计任务书……………………………………………………1 w&[&ZDsK 传动方案的拟定及说明………………………………………4 Lvd es.0| 电动机的选择…………………………………………………4 q5xF~SQGw2 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 9T#${NK 传动件的设计计算……………………………………………5 q>rDxmP< 轴的设计计算…………………………………………………8 L6x;<gj 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 zQ~ax!}R 键联接的选择及校核计算……………………………………16 Zk ] /m 连轴器的选择…………………………………………………16 \@B'f 减速器附件的选择……………………………………………17 V|&->9" 润滑与密封……………………………………………………18 H):(8/>( 设计小结………………………………………………………18 ]_(J8v 参考资料目录…………………………………………………18 e|}B;< 机械设计课程设计任务书
35%\"Y? 题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 BIh^b?:zU 一. 总体布置简图 $W]}m"l 1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 =6'Fm$R 二. 工作情况: f]48-X,^6 载荷平稳、单向旋转 \IaUsx"#o{ 三. 原始数据 ;-AC}jG 鼓轮的扭矩T(N•m):850 9? y&/D5O 鼓轮的直径D(mm):350 jS ?#c+9 运输带速度V(m/s):0.7 `gAW5 i-z5 带速允许偏差(%):5 bH.SUd) 使用年限(年):5 B~B, L*kC2 工作制度(班/日):2 ezb*tN! 四. 设计内容 3Fw7q" 1. 电动机的选择与运动参数计算; N*+ L'bO 2. 斜齿轮传动设计计算 yV*jc`1
3. 轴的设计 Rt>mAU$} 4. 滚动轴承的选择 k+BY 3a 5. 键和连轴器的选择与校核; *,|x
p 6. 装配图、零件图的绘制 GL%)s?
7. 设计计算说明书的编写 8]mRX~ 五. 设计任务 ,N1pw w? 1. 减速器总装配图一张 d$^@$E2f 2. 齿轮、轴零件图各一张 a<J<Oc! 3. 设计说明书一份 21O@yNpS$ 六. 设计进度 iURSYR 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 6of9lO: 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 iG#92e4 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 $zM \Jd 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 8<Pi}RH 传动方案的拟定及说明 Rl&nR$# 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 NL,6<ZOon, 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 A4g,) 电动机的选择 .W\JvPTC 1.电动机类型和结构的选择 10Q!-K),p 因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 U1 `pY:P 2.电动机容量的选择 W_6gV 1) 工作机所需功率Pw +|Izjx]ZV Pw=3.4kW nDcH;_<;9a 2) 电动机的输出功率 zm8k,e +5- Pd=Pw/η g&{CEfw& η= =0.904 -<L5; Pd=3.76kW Cp+tcrd_s 3.电动机转速的选择 ,Wtgj=1!. nd=(i1’•i2’…in’)nw W[sQ_Z1C 初选为同步转速为1000r/min的电动机 znDpg{U( 4.电动机型号的确定 yuC|_nL 由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求 M3Qi]jO98 计算传动装置的运动和动力参数 H_,4N_hL 传动装置的总传动比及其分配 Sk:x.oOZ 1.计算总传动比 (|#%omLL 由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: R;pIi/yDRe i=nm/nw `6RccEm nw=38.4 V>`9ey!U i=25.14 ~k%XW$cV 2.合理分配各级传动比 V CVKh 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 !Na@T]J 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 K:A:3~I!NW 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 L)8%*X 各轴转速、输入功率、输入转矩 f'bwtjO 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 >6Jz=N, 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 Q~/=p>=uu 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 "&{.g1i9 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 8
&v)Vi- 传动比 1 1 5 5 1 'Fc$?$c\ 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 :wEy""*N0 sgnc$x" 传动件设计计算 `4?|yp.|L 1. 选精度等级、材料及齿数 mN>(n+ly 1) 材料及热处理; NB5lxaL 选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 F@HJ3O9 2) 精度等级选用7级精度; GXk
|p8 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; GvvKM=1 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° a_]l?t 2.按齿面接触强度设计 \%9QE 因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 UkXa mGoy3 按式(10—21)试算,即 11k}Ly dt≥ 6$kh5$[ 1) 确定公式内的各计算数值 |j{]6Nu (1) 试选Kt=1.6 fQwLx
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 lon9oraF' (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 $e{[fmx (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 fdHFSnQ g (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa 2 <@g * (6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; 2kk; z0f (7) 由式10-13计算应力循环次数 ;@:-T/= N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 o\PHs4Ws'7 N2=N1/5=6.64×107 4)>S3Yr (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 KfYT (9) 计算接触疲劳许用应力 gzy|K%K 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 d c_2nF [σH]1==0.95×600MPa=570MPa uRYq.`v, [σH]2==0.98×550MPa=539MPa uHRxV"@}[1 [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa us8HXvvp{ 2) 计算 a8G<x< (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t
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+uc;[` d1t≥ = =67.85 /{/mwS"W (2) 计算圆周速度 @,}tY ?>a v= = =0.68m/s yW\kmv.O (3) 计算齿宽b及模数mnt Ra6 }<o b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm NxDVU?@p* mnt= = =3.39 [Q\(kd*4 h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm (uy\~Zb b/h=67.85/7.63=8.89 i2;,\FI@t% (4) 计算纵向重合度εβ *cCj*Zr] εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 Sqyju3Yp (5) 计算载荷系数K ,rF!o_7 已知载荷平稳,所以取KA=1 5R%y3::$S 根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, ]"htOO 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 @?;)x&<8?3 由表10—13查得KFβ=1.36 lDF7~N9J_ 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 1_]%, K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 :7 JP(j2 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 (d*||" d1= = mm=73.6mm 94]i|2qj* (7) 计算模数mn 5*Qzw[[= mn = mm=3.74 *UXa.kT@ 3.按齿根弯曲强度设计 %o0 H#7' 由式(10—17 mn≥ jGo\_O<of 1) 确定计算参数 .u=|h3& (1) 计算载荷系数
;O5Iu K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 Iz;^D! (2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 jxt]Z3a ~0 %$Xt1ub6( (3) 计算当量齿数 OECVExb@eH z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 =vriraV" z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 Ul'H(eH.v (4) 查取齿型系数 -w8?Ur1x: 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 tA'5ufj*: (5) 查取应力校正系数 Y=O-^fL 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 }jU)s{>fb (6) 计算[σF] opu)9]`z σF1=500Mpa Bn=YGEvz σF2=380MPa t]iKU@3 KFN1=0.95 {sj{3I u KFN2=0.98 ~r'ApeI9 [σF1]=339.29Mpa qPJSVo [σF2]=266MPa ;B(16&l=q (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 86dz Jh = =0.0126 @+)T"5_Y[ = =0.01468 "Vp:Sq9y 大齿轮的数值大。 ;XlCd[J< 2) 设计计算 qSD3]Dv" mn≥ =2.4 Ir*{IVvej mn=2.5 ER@RWV2 4.几何尺寸计算 Y%@;\ 1) 计算中心距 twK 3 z1 =32.9,取z1=33 0dI7{o;<| z2=165 'aEN(Mdz1e a =255.07mm 5~(nHCf> a圆整后取255mm )nK+`{;@! 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 mv`b3 $ β=arcos =13 55’50” w{;~ 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 /OMgj7olD d1 =85.00mm ~x@V"rxGw d2 =425mm 8493O x4 O 4) 计算齿轮宽度 PlgpH'z4$ b=φdd1 wAzaxeV= b=85mm TC@F*B; B1=90mm,B2=85mm s$0dLEa9 5) 结构设计 [ :Sl~ 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 ]gF=I5jn] 轴的设计计算 vBM<M3 拟定输入轴齿轮为右旋 PpNG`_O II轴: 1|>bG#| 1.初步确定轴的最小直径 +JXn d≥ = =34.2mm
J9y}rGO 2.求作用在齿轮上的受力 MU:v& sk Ft1= =899N !|9k&o Fr1=Ft =337N R?N+./{ Fa1=Fttanβ=223N; 98uMD Ft2=4494N 3Q )" Fr2=1685N ra_TN;( Fa2=1115N |RqCI9N6 3.轴的结构设计 Ys?0hd<cn 1) 拟定轴上零件的装配方案 0Jd>V i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 z U*Mk ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 /#L4ec-' iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 J*ZcZ FbWN iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 nvc(<Ovw v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 3RcnoXX_ vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 +apn3\_ 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 @ Yo*h"s 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 ?nE9@G5Gc 2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 qNMYZ0, 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 O@:R\MwFOZ 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 1Vz3N/AP%? 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 lYr4gFOs 6. VI-VIII长度为44mm。 J @IKXhb7_ 4. 求轴上的载荷 ?[DVYP 66 207.5 63.5 IEI&PRD Fr1=1418.5N /R6\_oM Fr2=603.5N
Wkr31Du\K 查得轴承30307的Y值为1.6 c{x:'@%/s' Fd1=443N %/!f^PIwX Fd2=189N "{~^EQq, 因为两个齿轮旋向都是左旋。 bhfKhXh8 故:Fa1=638N bz [?M} Fa2=189N vo~Qo;m 5.精确校核轴的疲劳强度 g"g3|$#Ej| 1) 判断危险截面 wARd^Iw 由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 d*@K5?O. 2) 截面IV右侧的 %.fwNS TIF =fQ 截面上的转切应力为 Q]dKyMSSA 由于轴选用40cr,调质处理,所以 !QME!c>*$ ([2]P355表15-1) hxw6^EA a) 综合系数的计算 4ZYywD wn 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , ^
7)H;$ ([2]P38附表3-2经直线插入) 8zjJshE/ 轴的材料敏感系数为 , , L/5th}m
([2]P37附图3-1) azRp4~2? 故有效应力集中系数为 ndk~(ex|j 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , Le,;)Nd ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) 4]xD-sc 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , M`)3(|4 ([2]P40附图3-4) Oz"_KMz 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 "od2i\ b) 碳钢系数的确定 <" 0b8 Z 碳钢的特性系数取为 , j|[ >f c) 安全系数的计算 \"Qa)1| 轴的疲劳安全系数为 _! ?a9 故轴的选用安全。 { /
,?3 I轴: ]L3MIaO2T 1.作用在齿轮上的力 >3I|5kZ6 FH1=FH2=337/2=168.5 i\#?M " Fv1=Fv2=889/2=444.5 DJ1!Xuu 2.初步确定轴的最小直径 :1v.Jk m;U_oxb 3.轴的结构设计 <uo@k' 1) 确定轴上零件的装配方案 UH((d*HX4 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 UI~ hB4V$] d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。 <EY{goW e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。 hANe$10=H f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。 {.Brh"yC g) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。 c&PaJm h) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。 xE*.,:,& i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 d9 l2mJzW j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 tNYuuC%N 2) 各段长度的确定 [&lH[:Y# 各段长度的确定从左到右分述如下: "}S6a?]V a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。 AH:0h X6+ b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 m<J:6^H@ c) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。 ghTue*A d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。 K :>O X e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。 '{)Jhl47 f) 该段由联轴器孔长决定为42mm M5N#xgR 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 ^3QJv{)Q W=62748N.mm
L08lkq, T=39400N.mm 7s Gf_`Z 45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 lnK#q.] !bCaDTz III轴 l;B 1.作用在齿轮上的力 qTGi9OP6/ FH1=FH2=4494/2=2247N vX&W;& Fv1=Fv2=1685/2=842.5N VDiW9] 2.初步确定轴的最小直径 O-3a U!L 3.轴的结构设计 O.jCDAP 1) 轴上零件的装配方案 [n3@*)q's 2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ju1B._48 I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII F'T.-lEO_d 直径 60 70 75 87 79 70 WS%yV|e 长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 aYc^ 9*7 2G_]Y8 5.求轴上的载荷 )^
P Wr^ Mm=316767N.mm HumL(S'm T=925200N.mm d)d0,fi?- 6. 弯扭校合 YdN]Tqc 滚动轴承的选择及计算 ?.Ip(g I轴: 0g#x QzE 1.求两轴承受到的径向载荷 s&XL | |