| 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 |$.?(FZYu 设计任务书……………………………………………………1 -:}vf? 传动方案的拟定及说明………………………………………4 H4i}gdR 电动机的选择…………………………………………………4 2"0VXtv6 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 *oO%+6nL 传动件的设计计算……………………………………………5 :kZ]Swi 5 轴的设计计算…………………………………………………8 'r'=%u$1C 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 bLT3:q#s 键联接的选择及校核计算……………………………………16 v[CR$@Y 连轴器的选择…………………………………………………16 * :"*' 减速器附件的选择……………………………………………17 e9acI>^w 润滑与密封……………………………………………………18 a%q,P @8 设计小结………………………………………………………18 3G// _f 参考资料目录…………………………………………………18 %<i sdvF 机械设计课程设计任务书 U$:^^Zt`B 题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 4S(G366 一. 总体布置简图 H4Bt.5O* 1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 <I,4Kc! 二. 工作情况: f,YORJ 载荷平稳、单向旋转 LP3#f{U 三. 原始数据 @`.4"*@M 鼓轮的扭矩T(N•m):850 81RuNs] 鼓轮的直径D(mm):350 T*p7[}# 运输带速度V(m/s):0.7 R ENCk( 带速允许偏差(%):5 cT(nKHL 使用年限(年):5 zU5@~J 工作制度(班/日):2 @= <{_p 四. 设计内容 0GMb?/
1. 电动机的选择与运动参数计算; HB9"T5Pd* 2. 斜齿轮传动设计计算 piIZ*@' 3. 轴的设计 XT0-"-q 4. 滚动轴承的选择 8%4;'[UV 5. 键和连轴器的选择与校核; :GvC#2p 6. 装配图、零件图的绘制 '[
c-$X2Ak 7. 设计计算说明书的编写 2d[tcn$;h] 五. 设计任务 sBlq)h;G?6 1. 减速器总装配图一张 fWP]{z` 2. 齿轮、轴零件图各一张 d /jx8(0 3. 设计说明书一份 ;&lXgC^* 六. 设计进度 su0K#*P&I
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 $GoS?\G 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 nS#F*) 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 CW`^fI9H 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 Jq1oQu|rs 传动方案的拟定及说明 x.t<@y~ 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 q~>!_q]FE 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 c[J 2;"SP 电动机的选择 mmQC9nZ 1.电动机类型和结构的选择 uVYn,DB` 因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 X8}r= K~ 2.电动机容量的选择 ['QhC( { 1) 工作机所需功率Pw sta/i?n Pw=3.4kW S5|7D[* 2) 电动机的输出功率 Y1o[|ytW Pd=Pw/η Rd(8j+Q?ps η= =0.904 ZW M:Wj192 Pd=3.76kW hGFi|9/-u 3.电动机转速的选择 !fs ~ > nd=(i1’•i2’…in’)nw iBWzxPv:z 初选为同步转速为1000r/min的电动机 s=$xnc}mf 4.电动机型号的确定 CCpRQKb= 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 M_O$]^I3w 计算传动装置的运动和动力参数 l>jrY1u 传动装置的总传动比及其分配 Q3=X#FQ 1.计算总传动比 +R?E @S 由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: [,&g46x22 i=nm/nw ?Gf'G{^} nw=38.4 :qS~"@ ?< i=25.14 8V(~u^!%_ 2.合理分配各级传动比 WLWfe- 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 '"Cqq{* 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 uWGp>;m eO 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 yI=nu53BV 各轴转速、输入功率、输入转矩 H F*~bL 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 +;H=_~b 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 uA`e 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 z:UkMn[ 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 )~P<ruk>,C 传动比 1 1 5 5 1 Ym%#" 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 q2k}bb + /&?ei*z 传动件设计计算 2C0j.Ib 1. 选精度等级、材料及齿数 \>T1&JT 1) 材料及热处理; Pf8_6 z_ 选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 i Q3wi 2) 精度等级选用7级精度; 0?R$>=u 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; R||$Wi[$ 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° MPp:EH 2.按齿面接触强度设计 d*!H&1L 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 bil>;&h 按式(10—21)试算,即 qHrIs-NR dt≥ 5Bcmz'?! 1) 确定公式内的各计算数值 Jbima> (1) 试选Kt=1.6 >$<Q:o}^ (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 sS)tSt{C (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 E=v4|/['N (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 `,
|l (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa M#o=., (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; qvsfU*wo? (7) 由式10-13计算应力循环次数 @8YuMD; N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 u`L* N2=N1/5=6.64×107 :U1V 2f'l3 (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 R]kH$0` (9) 计算接触疲劳许用应力 ?`*`A9@ 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 4pDZ +}p [σH]1==0.95×600MPa=570MPa PHsM)V+ [σH]2==0.98×550MPa=539MPa 11J:>A5zt [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa DL_M#c`< 2) 计算 9 Up>e (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t .GnoK? d1t≥ = =67.85 ]~WIGl"g (2) 计算圆周速度 ,!~U5~ v= = =0.68m/s OOsd*nX/ (3) 计算齿宽b及模数mnt yC}x6xG b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm =F*{O= mnt= = =3.39 ZDrTPnA[ h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm i;)r|L`V? b/h=67.85/7.63=8.89 Qe<c@i" (4) 计算纵向重合度εβ oRn 5blj εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 5OFb9YX (5) 计算载荷系数K Z${@;lgP 已知载荷平稳,所以取KA=1 .|ZnU]~T 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, ,"5p=JX` 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 KrECAc 由表10—13查得KFβ=1.36 =2wy;@f 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 &kOb#\11u K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 z:$TW{%M (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 J0Y-e39 ` d1= = mm=73.6mm Lj3q?>D*^6 (7) 计算模数mn 3TD!3p8 mn = mm=3.74 :n?}G0y 3.按齿根弯曲强度设计 HQ|{!P\/?U 由式(10—17 mn≥ _`94CC: 1) 确定计算参数 xeHqC9Ou (1) 计算载荷系数 7w"YCRKh K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 Kib?JRYt (2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 In4T`c?kQ Z$@ XMq! (3) 计算当量齿数 M7lMOG(\ z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 hmd, g>J:< z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 2TC7${^9}J (4) 查取齿型系数 "V_PWEi 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 Yc'7F7.<6 (5) 查取应力校正系数 4VL]v9 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 kA:cz$) (6) 计算[σF] !NOvKC! σF1=500Mpa z[, ` σF2=380MPa T1b9Zqc)f KFN1=0.95 -1u N
Z{0 KFN2=0.98 ? Kn~fs8 [σF1]=339.29Mpa i`:r2kU:*W [σF2]=266MPa iNs (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 V/!8q`lYNJ = =0.0126 .!t'&eV = =0.01468 Vi>kK|\b 大齿轮的数值大。 7,"1%^tU 2) 设计计算 2\!.w^7'^T mn≥ =2.4 dTP$7nfe mn=2.5 dkf?lmC+M 4.几何尺寸计算 )Nq$~aAm 1) 计算中心距 iyhB;s5Rgw z1 =32.9,取z1=33 B6Tn8@O z2=165 "|"bo5M: a =255.07mm @le23+q a圆整后取255mm \bb,gRfP 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 ]urcA,a β=arcos =13 55’50” 8YBsYKC 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 \G*vY#] d1 =85.00mm UkL'h&J~ d2 =425mm Fx0<!_tY- 4) 计算齿轮宽度 /T*]RO4%>] b=φdd1 j:,*Liz b=85mm ;z7iUke0% B1=90mm,B2=85mm ni]gS0/ 5) 结构设计 B: uW(E
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。 uoKC+8GA 轴的设计计算 P>kS$U) 拟定输入轴齿轮为右旋 #,qikKjt2 II轴: @,sg^KB 1.初步确定轴的最小直径 femAVx}go d≥ = =34.2mm Fk
1M5Dm 2.求作用在齿轮上的受力 NzRL(A6V Ft1= =899N p2y
h Fr1=Ft =337N >UuLSF} Fa1=Fttanβ=223N; W#0pFofXw Ft2=4494N /^0Hi4+\ Fr2=1685N {{=7 mbc Fa2=1115N !=0N38wA 3.轴的结构设计 -]PW\}w1 1) 拟定轴上零件的装配方案 G0//P
.# i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 2Sb~tTGz79 ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 Q_1EAxt iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 W?/7PVGv5h iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 qx53,^2 v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 ScfW; vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 -i @!{ ? 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 mrd(\&EhA 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 Ar=pzQ<Z{ 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。 ;nv4lxm 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 dmrM %a}W- 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 *RM#F!A 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 m(Bv}9 6. VI-VIII长度为44mm。 wEzLfZ Oz/ 4. 求轴上的载荷 Ctt{j'-[ 66 207.5 63.5 P/Sv^d5=e Fr1=1418.5N /5r[M=_ihr Fr2=603.5N F=^vu7rf 查得轴承30307的Y值为1.6 Jp5~iC2d Fd1=443N sOLo[5y' Fd2=189N ?~S\^4] 因为两个齿轮旋向都是左旋。 ]b<k% 故:Fa1=638N -F|(Y1OE Fa2=189N v=SC* 5.精确校核轴的疲劳强度 I%*o7" 1) 判断危险截面 lcIX
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