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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 YM +4:P2 设计任务书……………………………………………………1 TI637yqCU 传动方案的拟定及说明………………………………………4 '# J/e0o@ 电动机的选择…………………………………………………4 e>_Il']Mb 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 Z}r9jM 传动件的设计计算……………………………………………5 #D8u#8Dz 轴的设计计算…………………………………………………8 wB%;O `Oh 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 ]Cc8[ZC 键联接的选择及校核计算……………………………………16 I!g+K 连轴器的选择…………………………………………………16 20BU;D3 减速器附件的选择……………………………………………17 @@+BPLl 润滑与密封……………………………………………………18 #}nDX4jI 设计小结………………………………………………………18 0/b3]{skK 参考资料目录…………………………………………………18 Q+^ "v]V`d 机械设计课程设计任务书 jH]?vpP 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 T2MXwd&l 一. 总体布置简图 3rVWehCv 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 sFonc 二. 工作情况: K}Rq<zW 载荷平稳、单向旋转 Q`(h 三. 原始数据 0D^c4[Y'l 鼓轮的扭矩T(N•m):850 *d,Z?S/ 鼓轮的直径D(mm):350 Q`(.Blgm; 运输带速度V(m/s):0.7 _[ufH* 带速允许偏差(%):5 "A3V(~%! 使用年限(年):5 A$XmO}+ 工作制度(班/日):2 APL #-`XC 四. 设计内容 pwr]lV$w 1. 电动机的选择与运动参数计算; Xe:e./@ 2. 斜齿轮传动设计计算 R\n*O@E
v3 3. 轴的设计 Uk= L?t 4. 滚动轴承的选择 )+12r6W 5. 键和连轴器的选择与校核; Tyt1a>!qA 6. 装配图、零件图的绘制 ev%}\^Vl[ 7. 设计计算说明书的编写 *odwg$ 五. 设计任务 Ox}a\B8 1. 减速器总装配图一张 P)&qy .+E0 2. 齿轮、轴零件图各一张 e6hfgVN 3. 设计说明书一份 {N 0i
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s 六. 设计进度 X,i^OM_ 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 xC.Tipn> 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 zFeo8S 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 n~G-X
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 p+O,C{^f 传动方案的拟定及说明 k5]`:k6 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。 _16IP 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。 Q
a8;MxK` 电动机的选择 CxJkT2 1.电动机类型和结构的选择 tAH0o\1; 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。 u(Y?2R 2.电动机容量的选择 a;[=bp 1) 工作机所需功率Pw -@yu 9=DT Pw=3.4kW $z* Y:vFP 2) 电动机的输出功率 o<nkK+=Afm Pd=Pw/η -mAi7[omh η= =0.904 *HXx;: Pd=3.76kW {/PiX1mn 3.电动机转速的选择 )-_To&S* nd=(i1’•i2’…in’)nw yUp"%_t0 初选为同步转速为1000r/min的电动机 M|uWSG 4.电动机型号的确定 \?rBtD( 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 ]J>{ZL 计算传动装置的运动和动力参数 ?PST.+l 传动装置的总传动比及其分配 l!YjDm{E 1.计算总传动比 S67>yqha 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: :ZP`Y%dt' i=nm/nw ^=V b'g3P~ nw=38.4 $ @Fvl-lK i=25.14 z]O,Vqpl? 2.合理分配各级传动比 Z/w "zCd 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 BARs1^pR4 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 DQRr(r~2Kj 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 F9 q9BH 各轴转速、输入功率、输入转矩 La#otuw+? 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 AEr8^6 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 @Ap~Wok 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 l&LrcM 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 !<I3^q 传动比 1 1 5 5 1 rLzN#Zoi 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 Eggdj+ 6e.?L 传动件设计计算 {#X]D~;s+ 1. 选精度等级、材料及齿数 22gk1'~dO 1) 材料及热处理; FqpUw<]6s 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。 1hnw+T<<W 2) 精度等级选用7级精度; uy^vQ/ 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; HHU0Nku@ho 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° i`)h~V|G 2.按齿面接触强度设计 b9gezXAcd 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 }"CX` 按式(10—21)试算,即 s#*T(pY dt≥ leSR2os 1) 确定公式内的各计算数值 vPbmQh ex (1) 试选Kt=1.6 Fv(1A_~IS (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 N akSIGm (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 <>tQa5; (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 bO2s'!x (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa vOKWi:-U (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; _K5R?"H0 (7) 由式10-13计算应力循环次数 IxQ(g#sj_k N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 ':jsCeSB N2=N1/5=6.64×107 t'pY~a9F (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 4$^\s5 K (9) 计算接触疲劳许用应力 FhkS"y 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 50l!f7 [σH]1==0.95×600MPa=570MPa F}Kkhs
{ [σH]2==0.98×550MPa=539MPa sKK*{+,kh; [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa _R 6+bB$ 2) 计算 ?=\&O=_ln (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t bXw!fYm& d1t≥ = =67.85 YAoGVey (2) 计算圆周速度 +4Uxq{.K v= = =0.68m/s $V0G[!4 (3) 计算齿宽b及模数mnt BD(Y=g b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm g*& |Eq/ mnt= = =3.39 <@puWm[p h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm fd<a%nSD b/h=67.85/7.63=8.89 ZWH9E.uj (4) 计算纵向重合度εβ !lk
-MN. εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 ".Q``d&X (5) 计算载荷系数K qij<XNZU"& 已知载荷平稳,所以取KA=1 th?w&;L 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, Pzl2X@{ % 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 qlJzXq{|` 由表10—13查得KFβ=1.36 sOY+X 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 +nj
2 K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 ^-&BGQM (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 [10y 13 d1= = mm=73.6mm `3C dW (7) 计算模数mn UbnX%2TW mn = mm=3.74 Mt93YD-2+ 3.按齿根弯曲强度设计 >-0\wP 由式(10—17 mn≥ $xK2M 1) 确定计算参数 'Cv>V"X: ` (1) 计算载荷系数 =
@EN]u K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 aA|<W
g (2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 "^UJC- -szSA (3) 计算当量齿数 fUg<+|v* z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 pp2,d`01[L z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 5S
EyAhB (4) 查取齿型系数 pmIOV~K 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 {%"n[DLps (5) 查取应力校正系数 rEF0A&5 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 26&$vgO~: (6) 计算[σF] !pqfx93R* σF1=500Mpa D\ ;(BB σF2=380MPa U_8 Z& KFN1=0.95 e@ mjh, KFN2=0.98 h|T_
k [σF1]=339.29Mpa /~O>He [σF2]=266MPa =,])xzG% (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 YcaomPo = =0.0126 UK7pQt}9 = =0.01468 g"dq;H 大齿轮的数值大。 =1vl-*uYh 2) 设计计算 Hrk]6* mn≥ =2.4 zarxv|
}$ mn=2.5 Ki,SFww8r 4.几何尺寸计算 Y_gMoo 1) 计算中心距 vR)f'+_Nz z1 =32.9,取z1=33 3bd(.he2u z2=165 0'QX*xfa> a =255.07mm GI[TD?s a圆整后取255mm (\8~W*ej" 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 R[#vFQ β=arcos =13 55’50” l+vD`aJ 3 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 aob+_9o d1 =85.00mm N*w6D: d2 =425mm MP3Vo|}3 4) 计算齿轮宽度 kF@Z4MB}yr b=φdd1 $0mR_pA\fW b=85mm lA/.4"nN B1=90mm,B2=85mm ^ 5D%)@~ 5) 结构设计 Sk6B>O <: 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 sy]hMGH:3W 轴的设计计算 ]<xzCPB 拟定输入轴齿轮为右旋 CQANex4&\ II轴: ;}dvc7 1.初步确定轴的最小直径 q?*
z<)# d≥ = =34.2mm N8E 2.求作用在齿轮上的受力 Img$D*BM Ft1= =899N 0z
=?}xr Fr1=Ft =337N T2ZB(B D Fa1=Fttanβ=223N; (B^rW,V[R Ft2=4494N gJZH??b Fr2=1685N $VxKv7: Fa2=1115N [2P6XoI# 3.轴的结构设计 RD|DHio% 1) 拟定轴上零件的装配方案
W<@9ndvH i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 rHa*WA;TE ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 Iysp) iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 QMhvyzkS iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 <0!O'" "J v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 z}a9%Fb vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 (U B?UJc 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 8-PHW,1@a3 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 p>l:^-N;f 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。 Q3I^(Ll"L 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 idNra# 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 #I"s{* 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 -hY@r 7y 6. VI-VIII长度为44mm。 x:6c @2 4. 求轴上的载荷 |[Rlg`TQ;* 66 207.5 63.5 VTwDa*]AhB Fr1=1418.5N `tPVNO,l Fr2=603.5N 6Vj=SYK 查得轴承30307的Y值为1.6 9vauCIfVC Fd1=443N ]SmN}Iq1 Fd2=189N gkmV;0 因为两个齿轮旋向都是左旋。 Ii&\LJ 故:Fa1=638N .Im=-#EN Fa2=189N ~Z~V:~ 5.精确校核轴的疲劳强度 2}n7f7[/b 1) 判断危险截面 P?ms^ 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 #\8"d 2) 截面IV右侧的 X`fb\}~R( =<%[P9y 截面上的转切应力为 aH?+^f"D 由于轴选用40cr,调质处理,所以 $Jo4n>/ ([2]P355表15-1) [jv+Of
IZ a) 综合系数的计算 1Ror1%Q"? 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , Fs3
:NH ([2]P38附表3-2经直线插入) /Nkxb& 轴的材料敏感系数为 , , akFT 0@9 ([2]P37附图3-1)
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