目 录 _p{ag
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t]FFGnBZ
设计任务书……………………………………………………1 *cTN5S>
传动方案的拟定及说明………………………………………4 ?MeP<5\A
电动机的选择…………………………………………………4 DC*|tHl
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 ]8YHA}P
传动件的设计计算……………………………………………5 >T~{_|N
轴的设计计算…………………………………………………8 ~C=`yj
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 c#9 zw[y-L
键联接的选择及校核计算……………………………………16 `Y.RAw5LrE
连轴器的选择…………………………………………………16 Q}]:lmqH
减速器附件的选择……………………………………………17 r3Z-mJ$:
润滑与密封……………………………………………………18 Ltcr]T(Ic
设计小结………………………………………………………18 @tjC{?5Y
参考资料目录…………………………………………………18 CNcH)2Mk
SVXey?A;CJ
机械设计课程设计任务书 _a*Wk
题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 OY~5o&Oa
一. 总体布置简图 7+T\
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wSV[nK
lKIHBi
1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 |#5JI#,vX
v}[KVwse
二. 工作情况: ,`+y4Z6`W2
载荷平稳、单向旋转 (U/[i.r5Cj
;
@Gm@d
三. 原始数据 {LJCY<IGq
鼓轮的扭矩T(N•m):850 pSq\3Hp]Q
鼓轮的直径D(mm):350 @zfeCxVOA
运输带速度V(m/s):0.7 Mw'd<{
带速允许偏差(%):5 m!;mEBL{
使用年限(年):5 WKxJ`r\
工作制度(班/日):2 ?\\
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0]>p|m9K^<
四. 设计内容 4B]8Mp~\aL
1. 电动机的选择与运动参数计算; ;p\rgam
2. 斜齿轮传动设计计算 b'9G`Y s^
3. 轴的设计 'zT/x`V
4. 滚动轴承的选择 y''? yr
5. 键和连轴器的选择与校核; [zf9UUc~
6. 装配图、零件图的绘制 aeUm,'Y$
7. 设计计算说明书的编写 NX)7g}S
E?Q=#+}U
五. 设计任务 E? F @
1. 减速器总装配图一张 @gX@mT"
2. 齿轮、轴零件图各一张 RSmxwx^
3. 设计说明书一份 <\zb*e&vr
zKV{JUpG
六. 设计进度 L4kYF~G:4
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 AS;{O>}54
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 s?%1/&.~
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 0HxF#SlKM
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 9MM4 C
)sNtwSl^
J)g(Nw,O
>!WJ{M0
5@ZD'
7^Onq0ym T
TR)'I
iv;;GW{2
传动方案的拟定及说明 pd X9G
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。 2! wz#EC
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。 Zqam Iq
?'_iqg3
Hh!x&;x}
电动机的选择 GB[W'QGiq
1.电动机类型和结构的选择 K{|;'N-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。 xOu
cZ+
C t SAo\F
2.电动机容量的选择 s_1]&0<
1) 工作机所需功率Pw b$gDFNa
Pw=3.4kW HmX(=Y
2) 电动机的输出功率 .2Rh_ful
Pd=Pw/η #),QWTl3
η= =0.904 EKoCm)}d
Pd=3.76kW Jge;/f!i
\*_a#4a
3.电动机转速的选择 T@Q.m.iV4
nd=(i1’•i2’…in’)nw r2&{R!Fj`
初选为同步转速为1000r/min的电动机 8@$QN4^u^
VJ1`&
4.电动机型号的确定 hR{Fn L
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。 LQ{4r1,u]
}l[t0C
t
g" M1HxlV
计算传动装置的运动和动力参数 a<\m`
Es=
传动装置的总传动比及其分配 1y?TyUP
1.计算总传动比 pCg0xbc`
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: l{y~N
i=nm/nw zxsnrn;|
nw=38.4 o^AK@\e:^Z
i=25.14 7z+NR&'M$
St(7@)gvY
2.合理分配各级传动比 e| kYu[^
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 i.byHz?/
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 WnIh (
0
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 ].1R~7b
各轴转速、输入功率、输入转矩 cxmr|-^
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 a!>AhOk.
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 'rCwPsI&4
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 XE>XzsnC
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 h<uRlTk
传动比 1 1 5 5 1 e
j`lY
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 2KPXRK
/ ?Q@Pn
传动件设计计算 *J%+zH
1. 选精度等级、材料及齿数 f:HRrKf9
1) 材料及热处理; 2#py>rF(
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。 "2Ye\#BU6
2) 精度等级选用7级精度; Cjwg1?^RZ
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; n7Re@'N<
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° jNB-FVaT
2.按齿面接触强度设计 >+G=|2
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 @s@r5uR9B
按式(10—21)试算,即 pRYt.}/K
dt≥ W;hI[9
1) 确定公式内的各计算数值 6t@3
a?
(1) 试选Kt=1.6 ?N`W,
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 b)`<J @&{
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 8# 9.a]AX
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 Lo !kv*
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa -lLq)
(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; h],_1!0
(7) 由式10-13计算应力循环次数 aA\v
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 O*c+TiTb
N2=N1/5=6.64×107 >pn?~
:]?I| .a
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 B?Pu0
_|s
(9) 计算接触疲劳许用应力 eP;lH~!.0
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 7<X_\,I
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa 38JvJR yK}
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa r_Xk:
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa Plt~l3_
sdrE4-zd
2) 计算 ?_ p3^kl
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t ]V}";cm;2
d1t≥ $ABW|r
= =67.85 ?HU(0Vgn'
M`S >Q2{
(2) 计算圆周速度 V>z8*28S.
v= = =0.68m/s q?JP\_o:
*n}{)Ef
(3) 计算齿宽b及模数mnt tX6n~NJ$
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm ]BX|G`CCc
mnt= = =3.39 a^|mF#
z
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm `43E-'g
b/h=67.85/7.63=8.89 BK6oW3wD/
gh3_})8c
(4) 计算纵向重合度εβ y1@{(CDp"
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 Z+FJ cvYx
(5) 计算载荷系数K Fb.wm
已知载荷平稳,所以取KA=1 b$%W<D
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, U H
`=
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 1@;Dn'
由表10—13查得KFβ=1.36 Qp]V~s(
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 X`#vH8
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05
qN[U|3k
!-p5j3 A4L
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 eY;XF.mF
d1= = mm=73.6mm wNq#vn
x7> '
1
(7) 计算模数mn
3hGYNlQ^
mn = mm=3.74 <Zn]L:
3.按齿根弯曲强度设计 H
$XO]\
由式(10—17) "V}WV!w
mn≥ ~"#qG6dP
1) 确定计算参数 lE'2\kxI?
(1) 计算载荷系数 ^#KkO3
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 6 -N 442
RGf&KV/
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 cY0NQKUk~
\0).
ODA(
(3) 计算当量齿数 ACc tyGd
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 ~5q1zr)E
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 ot($aY,t
(4) 查取齿型系数 _<qe= hie!
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172
E{k$4
(5) 查取应力校正系数 ,K
8R%B
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 DS%~'S
A+de;&
g]vo."}5E
(6) 计算[σF] L
4V,y>
σF1=500Mpa m}hEi
σF2=380MPa ,)@njC?J
KFN1=0.95 X|y(B%:
KFN2=0.98 FUzN}"\1
[σF1]=339.29Mpa \2)D
[σF2]=266MPa y)vK=,"
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 0Un?[O
= =0.0126 ,cE yV74
= =0.01468 `%; Hj _X}
大齿轮的数值大。 B>.x@(}V~
0v+-yEkw
2) 设计计算 N,W ?}
mn≥ =2.4 UE8j8U'L
mn=2.5 R!f<6l8#W
'b)qP|
4.几何尺寸计算 `OFW^Esc
1) 计算中心距 5(>SFxz"t
z1 =32.9,取z1=33 ~(nc<M[
z2=165 VKV
:U60
a =255.07mm VWq]w5oQO
a圆整后取255mm dq,j?~ _}
B6=?Qp/f
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角
b:Z&;A|"{
β=arcos =13 55’50” wg%g(FO
J0V`sK
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 wXjidOd$
d1 =85.00mm vAp<Muj(a
d2 =425mm FFa =/XB"
*5IB@^<
4) 计算齿轮宽度 IjGPiC
b=φdd1 @}=(4%
b=85mm w4(L@1
B1=90mm,B2=85mm 2ah%,o
nv0\On7wd
5) 结构设计 F~q(@.b
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。 Ve2{;`t
Q$uv
\h;
轴的设计计算 j$K*R."
拟定输入轴齿轮为右旋 />Q}0Hg
II轴: z/u^
1.初步确定轴的最小直径 ],_+J*
d≥ = =34.2mm s1q8r!2\w
2.求作用在齿轮上的受力 q`,%L1c4
Ft1= =899N q.p.$)
Fr1=Ft =337N s$).Z(6
Fa1=Fttanβ=223N; g5
T
Ft2=4494N W:,Wex^9n
Fr2=1685N ak7kb7 5o
Fa2=1115N DmpT<SI+!
h%:rJ_#Zl
3.轴的结构设计 hTa(^
1) 拟定轴上零件的装配方案 p}^5ru
+? h}e
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 7i*eKC`ZqK
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 @^A5{qQ\
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 6$6QAW0+f
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 4);_f
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 6|zhqb|s
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 4b:|>Z-
)P$|9<_q7x
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 TWzLJ63*
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 s{-gsSmE
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。 fC[za,PXaE
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 2 %dL96
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 DMM<,1
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 H_X^)\oJ
6. VI-VIII长度为44mm。 <.Ws; HN}
?@
F2Kv
Y3Fj3NwS
|5bLV^mv]i
4. 求轴上的载荷 _dJ(h6%3
66 207.5 63.5 ZEAUoC1E1
M2O_kOeZ
u.ggN=Z
xWxc1tT`
EU$.{C_O(
q`VL i
"j@\a)a
.\n` 4A1z
$-iEcxsi
!cwZ*eM
)S
caT1I
<h/%jM>9/
1u
9hA~rj
zaqX};b
V)j[`,M:
cJ;Nh>ey
y0%1YY
Fr1=1418.5N wDJ`#"5p{
Fr2=603.5N ilA45@
查得轴承30307的Y值为1.6 9
r!zYZ`)
Fd1=443N Xw-[Sf]p
Fd2=189N # ]7Lieh[5
因为两个齿轮旋向都是左旋。 FACw;/rW
故:Fa1=638N or/gx 3
Fa2=189N UEU/505
x HRSzYn$
5.精确校核轴的疲劳强度 TSlB.pw%v
1) 判断危险截面 e$# *t
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 hF%M!otcJ-
fw%`[(hK
2) 截面IV右侧的 Fx9-A8oIR
8xAV[i
截面上的转切应力为 ZK5nN9`
.%zcm
由于轴选用40cr,调质处理,所以 3Q=^&o