| 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 Y^EcQzLw 设计任务书……………………………………………………1 SmSH2m- 传动方案的拟定及说明………………………………………4 'Xq|Kf ( 电动机的选择…………………………………………………4 <s<n 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ~<F8ug# 传动件的设计计算……………………………………………5 XBu"-( 轴的设计计算…………………………………………………8 54R#W:t 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 65$+{s 键联接的选择及校核计算……………………………………16 MJ
[m 连轴器的选择…………………………………………………16 JNXq.;:`Q 减速器附件的选择……………………………………………17 ieCEo|b 润滑与密封……………………………………………………18
>rKIG~P_ 设计小结………………………………………………………18 l$pm_%@2] 参考资料目录…………………………………………………18 mQ26K~ 机械设计课程设计任务书 UJ7*j%XQz_ 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 EC!02S 一. 总体布置简图 |AU~_{H 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 EGU
0)< 二. 工作情况: Q%tXQP .r 载荷平稳、单向旋转 ryUQU^v 三. 原始数据 a:IC)]j$_ 鼓轮的扭矩T(N•m):850 ;d"F%M
y 鼓轮的直径D(mm):350 '3DXPR^B6 运输带速度V(m/s):0.7 9FYUo 带速允许偏差(%):5 `1{ZqRFQ 使用年限(年):5 x'>9d 工作制度(班/日):2 n QZwC
四. 设计内容 >kDQkhZ 1. 电动机的选择与运动参数计算; VfC <WVYiZ 2. 斜齿轮传动设计计算 }DfshZ0QM 3. 轴的设计 *>'V1b4} 4. 滚动轴承的选择 ?u=Fj_N_ 5. 键和连轴器的选择与校核; d#rf5<i 6. 装配图、零件图的绘制 a PfO$b: 7. 设计计算说明书的编写 (U_ujPD ? 五. 设计任务 (G4at2YLd 1. 减速器总装配图一张 Z=Y& B>:[ 2. 齿轮、轴零件图各一张 ~{B7 k: 3. 设计说明书一份 +tIF
h' 六. 设计进度 L<-_1!wh 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 0c'<3@39k| 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 ]kRfB:4ED 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 {9;CNsd 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 =eXU@B 传动方案的拟定及说明 a85$K$b> 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。 (\hx` Yh=> 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。 1;r|g)VM 电动机的选择 5Y'qaIFR 1.电动机类型和结构的选择 X0H!/SlS 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。 2%@4] 2.电动机容量的选择 E=CsIK 1) 工作机所需功率Pw Cc' 37~6~P Pw=3.4kW i6tf2oqO7 2) 电动机的输出功率 K'Tm_"[u Pd=Pw/η aa?b`[Xa η= =0.904 )3Iz (Ql Pd=3.76kW 6YLj^w] % 3.电动机转速的选择 QP^Cx= nd=(i1’•i2’…in’)nw 3kIN~/<R+7 初选为同步转速为1000r/min的电动机 1 s2>C!\ 4.电动机型号的确定 _jI,)sr4ic 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 +[A QUc 计算传动装置的运动和动力参数 4Lh!8g=/ 传动装置的总传动比及其分配 k_qd| 1.计算总传动比 J^nBdofP 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: W5lR0)~#* i=nm/nw ox>^>wR* nw=38.4 rEnQYz i=25.14 o]` *M| 2.合理分配各级传动比 4 \K7xM! 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 dTC7Fm 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 {M$1N5Eh 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 >CgTs 各轴转速、输入功率、输入转矩 Lh"<XYY 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 pV
+|o.<C 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 {3p4:*} 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 ,p@y]
cr 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 \oXpi$ 传动比 1 1 5 5 1 @ ZwvBH 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 a|x.C6Pe NP#w+Qw 传动件设计计算 !t%j?\f 1. 选精度等级、材料及齿数 _AYK435>N 1) 材料及热处理; &)Tdc 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。 Ic:(Gi- % 2) 精度等级选用7级精度; 2c,9e` 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; Xe'x[(l 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° fue(UMF~ 2.按齿面接触强度设计 AGO+p(6d=g 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 N/'b$m5=
S 按式(10—21)试算,即 '&R2 U_ dt≥ ?|C2*?hZ+ 1) 确定公式内的各计算数值 #m<nAR (1) 试选Kt=1.6 |y#
Jx (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 vnt%XU,,Y (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 qu6D 5t (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 cAqLE\h (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa R'`qKc (6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; ks qQM (7) 由式10-13计算应力循环次数 C8:f_mJU N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 Lpz>>} N2=N1/5=6.64×107 c|B('3h (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 #7$
H (9) 计算接触疲劳许用应力 K?Nhi^f"L 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 ]G=L=D^cK [σH]1==0.95×600MPa=570MPa omu|yCK [σH]2==0.98×550MPa=539MPa V-2(?auZd [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa Bz-c$me1 2) 计算 gHEu/8E (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t #n#}s d1t≥ = =67.85 n;C
:0 (2) 计算圆周速度 6|%?te x v= = =0.68m/s m@F`!qY~Y\ (3) 计算齿宽b及模数mnt YnS#H" b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm vHc%z$-d mnt= = =3.39 Jr!JHC9i h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm #ut b/h=67.85/7.63=8.89 ]BZA:dd.G (4) 计算纵向重合度εβ =tn)}Y.<e εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 rgv?gaQ> (5) 计算载荷系数K o5O#vW2Il& 已知载荷平稳,所以取KA=1 \gGW8Q; 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, 7\[@m3s 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 ;_I8^? d 由表10—13查得KFβ=1.36 vjCu4+w($Z 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 <C iSK! K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 8)3*6+D (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 HTS0s\R$ d1= = mm=73.6mm |\t-g"~sN (7) 计算模数mn *?>T,gx} mn = mm=3.74 [`[|l
3.按齿根弯曲强度设计 uEP*iPLD@ 由式(10—17 mn≥ J#(LlCs?@c 1) 确定计算参数 mh#a#< (1) 计算载荷系数 A#<? 4& K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 c )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 7#a-u<HF" jo@6?(
*4 (3) 计算当量齿数 o4,6.1} z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 D|p9qe5% z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 o5GcpbZ3k (4) 查取齿型系数 1{.|+S Z! 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 (D&3G;0tK (5) 查取应力校正系数 vX"*4m>b?+ 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 n\'4 (6) 计算[σF] XJ\DVZ σF1=500Mpa At>DjKx]O σF2=380MPa )m)-o4c KFN1=0.95 iByf{ I>+ KFN2=0.98 lU\[aNs [σF1]=339.29Mpa 50wulGJud [σF2]=266MPa [kB7@o (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 M h}m;NI = =0.0126 ]|ag = =0.01468 =v&hWjP 大齿轮的数值大。 uyWunpT 2) 设计计算 O+]ZyHnB mn≥ =2.4
#A/ mn=2.5 >\#*P'y`d 4.几何尺寸计算 "m8^zg hL 1) 计算中心距 q`7PhA z1 =32.9,取z1=33 &`r-.&Y z2=165 /Iokf@5 a =255.07mm &h)yro a圆整后取255mm 4.aZ#c91_ 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 v{N`.~,^ β=arcos =13 55’50” *OsQ}onv 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 Y\P8v d1 =85.00mm ,R\ \ % d2 =425mm |aS.a&vwR 4) 计算齿轮宽度 H$t_Xw== b=φdd1 xm~`7~nFR b=85mm 4E+e}\r:6 B1=90mm,B2=85mm k]|~>9eY] 5) 结构设计 T3<4B!UB& 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 |syR6(U} 轴的设计计算 vn8aFA 拟定输入轴齿轮为右旋 U< fGGCw II轴:
Pmx-8w 1.初步确定轴的最小直径 WE#^a6 d≥ = =34.2mm b_taC^-l 2.求作用在齿轮上的受力 |YWD8 + Ft1= =899N V1zmG y Fr1=Ft =337N {}przrU^c Fa1=Fttanβ=223N; Q3~H{)[Kq Ft2=4494N Hvi49c]] Fr2=1685N +Kc Fa2=1115N ;H*T^0 3.轴的结构设计 K5h 1) 拟定轴上零件的装配方案 FD
#8mg i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 ^{`exCwMx ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 g$-PR37( iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 qe#tj/aZ iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 $a]`nLUa v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 1CZgb vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 \gaw6S>n} 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ]%H`_8<gc 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 >+1duAC 2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 uGG t\.$]s 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 /,yd+wcW# 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 S%>]q
s 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 + &Eqk 6. VI-VIII长度为44mm。 Zu[su>\ 4. 求轴上的载荷 C,r;VyW6BI 66 207.5 63.5 rM%1GPVob Fr1=1418.5N $6 f3F?y7 Fr2=603.5N tyFzSrfc 查得轴承30307的Y值为1.6 XpHrt XD Fd1=443N #;yZ Fd2=189N 1))8
A@, 因为两个齿轮旋向都是左旋。 gwMNYMI 故:Fa1=638N
}my`K Fa2=189N 8nV+e~-w 5.精确校核轴的疲劳强度 oMa6(3T?E 1) 判断危险截面 T8$y[W-c 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 73;GW4, 2) 截面IV右侧的 7?_CcRe #X1ND 截面上的转切应力为 DTL.Bsc-. 由于轴选用40cr,调质处理,所以 h2R::/2. ([2]P355表15-1) TC*g|d @b a) 综合系数的计算 f]CXu3w(J 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , k9!{IScq ([2]P38附表3-2经直线插入) F]&*ow 轴的材料敏感系数为 , , sO@Tf\d ([2]P37附图3-1) xb8!B 故有效应力集中系数为 "chDg(jMZ 查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , {P_.~0pc* ([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) ?e 4/p 轴采用磨削加工,表面质量系数为 , t{{QE:/ ([2]P40附图3-4) \4fQMG 轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 5.GR1kl6 b) 碳钢系数的确定 3!]rmZ-W 碳钢的特性系数取为 , %.|@]!C c) 安全系数的计算 '`Hr} 轴的疲劳安全系数为 VOLj>w 故轴的选用安全。 NzvXN1_% I轴: tR$NRMZ. 1.作用在齿轮上的力 ]/L0,^RI FH1=FH2=337/2=168.5 6'f;-2 Fv1=Fv2=889/2=444.5 SmO~,2= 2.初步确定轴的最小直径 >hIu2jm +ZP7{% 3.轴的结构设计 "w<#^d_6 1) 确定轴上零件的装配方案 9pfIzs
su3 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (E1~H0^ 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。 1'Dai ` 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。 8}:nGK|kx 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。 (ToUgVW1N 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。 9\(|
D# 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。 1'8YkhQ2a i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。
[$UI8tV j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 qHsA1<wg 2) 各段长度的确定 C0Z=~Q% 各段长度的确定从左到右分述如下: -KbYOb 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。 JucY[`|JV b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 mt.))#1 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。 8z\xrY 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。 E]r?{t`] 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。 0"z9Q\{} f) 该段由联轴器孔长决定为42mm F!K>K z 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 |_U= z;Y W=62748N.mm u*9V&>o T=39400N.mm Z;"vW!%d 45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 .=;
; (/]
J3 III轴 K*d Cc}:` 1.作用在齿轮上的力 <1!O1ab FH1=FH2=4494/2=2247N klhtKp_p Fv1=Fv2=1685/2=842.5N \_f v7Fdp{ 2.初步确定轴的最小直径 <~=Vg 3.轴的结构设计 dAj$1Ke 1) 轴上零件的装配方案 yB6?`3A: 2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ?aMOZn? I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII lu/
(4ED 直径 60 70 75 87 79 70 &%Tj/ Qx 长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 ySI!d|_ w4Z'K& | |