| 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 R D=!No? 设计任务书……………………………………………………1 qdAz3iye 传动方案的拟定及说明………………………………………4 oMkB!s 电动机的选择…………………………………………………4 *NFy%ktu 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ZT"?W $ 传动件的设计计算……………………………………………5 TJ?}5h5 轴的设计计算…………………………………………………8 B5=L</Aj 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 |jEKUTv,G 键联接的选择及校核计算……………………………………16 /fBZRdB 连轴器的选择…………………………………………………16 `5O<U~'d 减速器附件的选择……………………………………………17 E@0wt^ 润滑与密封……………………………………………………18 +ulX(u(, 设计小结………………………………………………………18 JBeC\ \QX 参考资料目录…………………………………………………18 OAOG&6xu8 机械设计课程设计任务书 P]yER9' 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 uQ5NN*C= 一. 总体布置简图 L)y } 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 sOzjViv 二. 工作情况: '+f!(teLz 载荷平稳、单向旋转 {|%5}\% 三. 原始数据 >^+Q`"SN 鼓轮的扭矩T(N•m):850 G?<L{J2"Q 鼓轮的直径D(mm):350 iBV*GW 运输带速度V(m/s):0.7 }x~|XbG 带速允许偏差(%):5 X'7 T" 5! 使用年限(年):5 m-, ' 工作制度(班/日):2 O4]Ss}ol 四. 设计内容 AH`tkPd 1. 电动机的选择与运动参数计算; IR5 S-vO 2. 斜齿轮传动设计计算 ugVsp&i# 3. 轴的设计 *>$'aQ 4. 滚动轴承的选择 i:qc2#O:J 5. 键和连轴器的选择与校核; i*.Z~$ 6. 装配图、零件图的绘制 nITr5$f 7. 设计计算说明书的编写 |pq z(j7 五. 设计任务 EpOVrk 1. 减速器总装配图一张 e%wbUr]c2 2. 齿轮、轴零件图各一张 o1GWcxu*\ 3. 设计说明书一份 ?9mWMf%t 六. 设计进度 x03G Jy5 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 I".d>]16| 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 F]M3/M 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 7:jSP$ 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 *v8Cj(69 传动方案的拟定及说明 -S)HB$8 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 'G@Npp)&^ 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 *`|.:' 电动机的选择
Y($"i<rN 1.电动机类型和结构的选择 '9{H(DA 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。 I BES$[ 2.电动机容量的选择 ZSKk*<= 1) 工作机所需功率Pw GrVvOJr Pw=3.4kW OFQsfW3O 2) 电动机的输出功率 :_)Xe*O Pd=Pw/η n;v8Vc' η= =0.904 c6BaC@2 Pd=3.76kW P1T LH2) 3.电动机转速的选择 _Xsn1 nd=(i1’•i2’…in’)nw sAnStS=> 初选为同步转速为1000r/min的电动机 M?)>,
!Z) 4.电动机型号的确定 ?|N:[. 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 $sGX%u 计算传动装置的运动和动力参数 [#lPT'l 传动装置的总传动比及其分配 w y:. 1.计算总传动比 8$?a?7,>| 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: /vsQ <t;~ i=nm/nw &EA4`p nw=38.4 }I05&/o.3p i=25.14 NFmB ^@k 2.合理分配各级传动比 ZLE4XB] 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。
)JeiTh^ 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 xQWZk`6~L 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 > {fX;l 各轴转速、输入功率、输入转矩 ApU5,R0 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 9FcCq*D 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 2MtaOG2l&q 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 L|!9%X0. 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 IF5+&O 传动比 1 1 5 5 1 ~yB[}BPf 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 89'nbg PuUqWW'^ 传动件设计计算 UL"JwqD 1. 选精度等级、材料及齿数 }6^( 1) 材料及热处理; K
V 4>( 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。 :rk]o* 2) 精度等级选用7级精度; q SCt=eQ 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; ~q-|cl< 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° crZ\:LeJ 2.按齿面接触强度设计 /oe="/y6 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 cJi5\<b 按式(10—21)试算,即 Er~5\9,/<] dt≥ Hr96sN.R
1) 确定公式内的各计算数值
<&$!;d8 (1) 试选Kt=1.6 BR"*-$u0; (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 ~3/>;[! (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 "xnek8F (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 urXM}^ (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa o6B!ikz 8 (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; G^r^" j (7) 由式10-13计算应力循环次数 }tc,3>/ N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 o*5|W9 N2=N1/5=6.64×107 2E=E!Zwt_ (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 X}
8rrC= (9) 计算接触疲劳许用应力 QFDjsd4
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 $n(@hT>? [σH]1==0.95×600MPa=570MPa G}}oeS [σH]2==0.98×550MPa=539MPa 7<-D_$SrU [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa u )
fbR 2) 计算 $zxCv7 (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t K _O3DcQ d1t≥ = =67.85 mxP{"6 (2) 计算圆周速度 9I^_n+E v= = =0.68m/s 2{@:
:JZ (3) 计算齿宽b及模数mnt [4t_ 83 b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm {_ewc/~ mnt= = =3.39 @36^4E>h h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm %"+FN2nbm b/h=67.85/7.63=8.89 s)xfTr_$ (4) 计算纵向重合度εβ 63-`3R?; εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 ;'2y6"\Y (5) 计算载荷系数K ]O&TU X@) 已知载荷平稳,所以取KA=1 =2->1<!x6< 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, B\Rq0N]' M 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 kpK:@ 由表10—13查得KFβ=1.36 3vVhE,1N 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 |wVoJO!O} K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 -D{~7& (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 B3XVhUP d1= = mm=73.6mm eJ2[=L' (7) 计算模数mn M*aE)D ' mn = mm=3.74 <NT /+>:2 3.按齿根弯曲强度设计 < ~x5{p 由式(10—17 mn≥ (VwS9:` 1) 确定计算参数 .eq-i> (1) 计算载荷系数 D
zl#[|q K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 KJcdX9x (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 oBKZ$&_h EUUj-.dEN (3) 计算当量齿数 q0DoR@ z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 LNk
3=v2M z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 fs>0{ (4) 查取齿型系数 0#sk ]Qz 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 U{eC^yjt"o (5) 查取应力校正系数 "0zMx`Dh 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 #@lr$^M
(6) 计算[σF] *~2jP;$ σF1=500Mpa .- c3f1i σF2=380MPa ?CL1^N% KFN1=0.95 +`.%aJIi9 KFN2=0.98 C2ToT \^ [σF1]=339.29Mpa >JCSOI [σF2]=266MPa G?>~w[#mQR (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 J6NQ5S\ = =0.0126 >,hJ5-9 = =0.01468 ( 9dV%#G\ 大齿轮的数值大。 e0>@Yp[Kd 2) 设计计算
CcAsJX~_ mn≥ =2.4 kDO6:sjR7 mn=2.5 8q_3*++D 4.几何尺寸计算 }[ux4cd8Y 1) 计算中心距 wrGd40 z1 =32.9,取z1=33 &WvJg#f z2=165 '>'h7F=tY a =255.07mm UkXc7D^jwm a圆整后取255mm y%ER51+ 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 Ob0=ZW`+& β=arcos =13 55’50” Q7c_;z_ 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 |[k6X=5 d1 =85.00mm Q
7B)t;^ d2 =425mm uvD6uIW< 4) 计算齿轮宽度 B;W=61d b=φdd1 Z4hP b=85mm /1n}IRuw B1=90mm,B2=85mm h`3;^T 5) 结构设计 {
H9pF2C 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。 0FTiTrTn 轴的设计计算 TSHp.ABf 拟定输入轴齿轮为右旋 ']+H P9i$ II轴: rhNdXYY> 1.初步确定轴的最小直径 +".&A#wU d≥ = =34.2mm Ie4*#N_ 2.求作用在齿轮上的受力 }1;Ie0l=_e Ft1= =899N FopD/D{ Fr1=Ft =337N ~}4H=[Zu Fa1=Fttanβ=223N; U@Aq@d+n Ft2=4494N B#EF/\5 Fr2=1685N r<C^hs&] Fa2=1115N PO)5L 3.轴的结构设计 &[RC 4^;\V 1) 拟定轴上零件的装配方案 B*DH^";t i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 L=HL1Qe$G] ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 .=^h@C*
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 Dq2eX;c@ iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 +H="5uO< v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 ?]h+En5z8 vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 ' P-K}Y 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 \ 0<e#0-V 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 :Q\h'$C 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。 hc0VS3 k) 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 #+ n
& 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 ZMx_J 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 (W@
ypK@ 6. VI-VIII长度为44mm。 $RA"NIZ:! 4. 求轴上的载荷 7zQD.+&L 66 207.5 63.5 a-%^!pN\M Fr1=1418.5N WNL3+ Fr2=603.5N @}fnR(fS 查得轴承30307的Y值为1.6 Tb{,WUJg2 Fd1=443N A9lqVMp64 Fd2=189N ~@got 因为两个齿轮旋向都是左旋。 3_Oq4 / 故:Fa1=638N ?cg+RNI Fa2=189N zh50]tX 5.精确校核轴的疲劳强度 D0x+b2x^ 1) 判断危险截面 CqrmdWN 由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 |h6@hB\ 2) 截面IV右侧的 dHOz;4_ |ZRl.C/e 截面上的转切应力为 VK`b'U&l" 由于轴选用40cr,调质处理,所以 v8pUt\m" ([2]P355表15-1) Ud{-H_m+ a) 综合系数的计算 1N#TL"lMS 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , ]$*N5Y ([2]P38附表3-2经直线插入) OQ[>s(`*{ 轴的材料敏感系数为 , , V?Nl% M[b ([2]P37附图3-1) typ*.j[q 故有效应力集中系数为 AA05wpu8 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , m41n5T` ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) W:EXL@ 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , J`"1DlH ([2]P40附图3-4) @)}Vk 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 AKAAb~{ b) 碳钢系数的确定 u)Y#&q | |