目 录 piM11W}|/
vM>`CZ
设计任务书……………………………………………………1 pl^"1Z=*
传动方案的拟定及说明………………………………………4 gm%bxr@X~
电动机的选择…………………………………………………4 S5[RSAbf*t
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 W;AWO0+
传动件的设计计算……………………………………………5 AB|VO4-?
轴的设计计算…………………………………………………8 A%2M]];%X
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 fylA0{
键联接的选择及校核计算……………………………………16 2
DNzC7}e
连轴器的选择…………………………………………………16 :tS>D5dz(
减速器附件的选择……………………………………………17 kjKpzdbD
润滑与密封……………………………………………………18 lO[jf6gB
设计小结………………………………………………………18 iJj?~\zp
参考资料目录…………………………………………………18 +>9^])K|
\oZUG
机械设计课程设计任务书 =K<I)2
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 y2hFUq
一. 总体布置简图 %JH_Nw.P
UFY~D"%/
Dqcu$V]
R(Pa Q
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 DP'Dg /D
3[O =2
二. 工作情况: 7(+ZfY~w"
载荷平稳、单向旋转 3usA
M,!no
三. 原始数据 [<1+Q =;
鼓轮的扭矩T(N•m):850 X\)KVn`
鼓轮的直径D(mm):350 pj-HLuZR
运输带速度V(m/s):0.7
#=~1hk
带速允许偏差(%):5 58ZiCvqv
使用年限(年):5 %-p{?=:K
工作制度(班/日):2 F0^~YYRJV
NF.6(PG|
四. 设计内容 ,(kXF:
1. 电动机的选择与运动参数计算; 7a_n\]t465
2. 斜齿轮传动设计计算 fy-Z{
3. 轴的设计 v.&*z48
4. 滚动轴承的选择 zc~xWy+
5. 键和连轴器的选择与校核; t
}C
^E
6. 装配图、零件图的绘制 yN f=Kl
7. 设计计算说明书的编写 teNQUIe-
8PVs!?Nne
五. 设计任务 F,2#;t4
1. 减速器总装配图一张 ?-& D'
2. 齿轮、轴零件图各一张 tnbs]6
3. 设计说明书一份 YhK/pt43C
dC|#l?P
六. 设计进度 qvT+d
l3#[
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 4J2F>m40
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 f<:SdtG5
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 5va&N<U
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 z"C(#Y56 x
f]65iE?x
Im1qWe
. pEeR
!td.ks0
{h+E&u[zL
;4#8#;
NJ!#0[@C
传动方案的拟定及说明 q x }fn/:
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。 bjX$idL
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 i4Cb&h^
`%I{l
_ShJ3\,K
电动机的选择 Y]0y
-H
1.电动机类型和结构的选择 Z`KXXlJ^i
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 "T[jQr
T>o# *{qn
2.电动机容量的选择 8=AKOOU7>
1) 工作机所需功率Pw :2d9ZDyD
Pw=3.4kW *fX)=?h56
2) 电动机的输出功率 1h0ohW
Pd=Pw/η pg`;)@
η= =0.904 +-137!x\q
Pd=3.76kW (pNng"/
5i&V ~G
3.电动机转速的选择 KA2B3\
nd=(i1’•i2’…in’)nw ?kefRev<#h
初选为同步转速为1000r/min的电动机 v@SrEmg
k~F/Ho+R&
4.电动机型号的确定 3goJ(XI
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 -iX!F~qS,
Ot<!Y M
FJiP>S[]
计算传动装置的运动和动力参数 ts$UC $
传动装置的总传动比及其分配 R7b*(33
1.计算总传动比 Qt39H@c|z~
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: `t2! M\)
i=nm/nw @C)h;TR
nw=38.4 py4_hj\v
i=25.14 U<gw<[>f
_/\H3
2.合理分配各级传动比 h2<$L
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 -*r';Mz;
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 s``L?9
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 8r,%! 70
各轴转速、输入功率、输入转矩 ["/x~\c'N
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 ri`|qy6! |
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 Jz b".A
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 __npX_4%S
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 !IU*Ayg
传动比 1 1 5 5 1 4(IP
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 r&RSQHa)
r"{1H
传动件设计计算 $sJfxh
r
1. 选精度等级、材料及齿数 r2w7lf66!
1) 材料及热处理; y9<Fv|Ric
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。 fXj
2) 精度等级选用7级精度; \[jItg,+
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; Lo4t:H&
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° LOzKpvGl
2.按齿面接触强度设计 H_]kR&F8
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 #Xly5J
按式(10—21)试算,即 5Bk
dt≥ voE c'JET
1) 确定公式内的各计算数值 (H^o8J
(1) 试选Kt=1.6 GK+w1%6)
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 V:18]:
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 &|eQLY
#l
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 ,Nh X%
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa 1uMdgrJRR
(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; !}?]&[N=
(7) 由式10-13计算应力循环次数 uI/
A_
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 o~p^`5#
N2=N1/5=6.64×107 i9tM]/SP
{wySH[V
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 uyIA]OtyN
(9) 计算接触疲劳许用应力 jT',+
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 va<pHSX&I@
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa db|$7]!w
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa Ns(F%zkm
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa 8pk">"#s
/FY_LM
2) 计算 8wOPpdc
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t ^gImb`<6-
d1t≥ IT|CfQ [D
= =67.85 X,~C
+,,~<Vm
(2) 计算圆周速度 ~7g6o^A>
v= = =0.68m/s "^`AS"z'
PH.v3
3K
(3) 计算齿宽b及模数mnt }dCnFZ{K3
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm X*@Sj;|m
mnt= = =3.39 %VCHM GP=
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm /DCUwg=0
b/h=67.85/7.63=8.89 c9V'Z d#
qM'5cxe
(4) 计算纵向重合度εβ *RhdoD|a
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 %BJ V$tO
(5) 计算载荷系数K E),T,
已知载荷平稳,所以取KA=1 t [f]
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, &I8ZVtg
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 ~Q5HM
由表10—13查得KFβ=1.36 QMP:}
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 %?ad.F+7
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 p6p_B
! WNr09`
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 Gwe9<
y
d1= = mm=73.6mm &LE/hA
~9=g" v
(7) 计算模数mn 0:nyOx(;
mn = mm=3.74 Nsb13mlY
3.按齿根弯曲强度设计 'tekne
由式(10—17) L,$9)`j
mn≥ 5n<Efi]j
1) 确定计算参数 /KkUCq2A
(1) 计算载荷系数 1QThAFN
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 Ad(j&P
y7JJ[:~~
(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 }QK-@T@4<
R/=yS7@{)
(3) 计算当量齿数 1jR<H$aS
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 "\30YO>\
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 d}1R<Q;F
(4) 查取齿型系数 ;-59#S&?tB
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 ~ ~&M&Fe
(5) 查取应力校正系数 +u7mw<A
8
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 R"jX9~3Ln
d4/ZOj+%
R b'"09)$
(6) 计算[σF] z[th@!3
σF1=500Mpa C
7v
8
σF2=380MPa i -+B{H
KFN1=0.95 72aj4k]^
KFN2=0.98 xGjEEBL
[σF1]=339.29Mpa rc"yEI-``"
[σF2]=266MPa 5bk5EE`
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 :%R3(
&
= =0.0126 D9h\=[%e
= =0.01468 6H@=O1W
大齿轮的数值大。 1r$q $\
J}BS/Tr}=
2) 设计计算 _|3n h;-m
mn≥ =2.4 o`G@Je_}x
mn=2.5 /IODRso/!
6u7>S?
4.几何尺寸计算 F[LBQI`zq
1) 计算中心距 fU,sn5zZ
z1 =32.9,取z1=33 s{!F@^a
z2=165 |VIBSty2d
a =255.07mm t<rhrW75P
a圆整后取255mm f5AK@]4G
)]'?yS"
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 (V*ggii@
β=arcos =13 55’50” tR1
kn&w
H13|bM<
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 Wcbb3N$+
d1 =85.00mm fn)c&|aCt
d2 =425mm m8.sHw
^J?I-LG
4) 计算齿轮宽度 M%Ov6u<I8
b=φdd1 c8A
//
b=85mm qm2
B1=90mm,B2=85mm uk16
VHJOj
5) 结构设计 g9g^zd,
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。 ,JX/`7y
VB\oK\F5z
轴的设计计算 F4@``20|
拟定输入轴齿轮为右旋 XDU&Z2A
II轴: |nIm$ p'
1.初步确定轴的最小直径 s/8>(-H#
d≥ = =34.2mm y8VLFe;
2.求作用在齿轮上的受力 d
n3sh<
Ft1= =899N L"9,K8
Fr1=Ft =337N !>+YEZ"
Fa1=Fttanβ=223N; ?J|~G{yH
Ft2=4494N J"# o #~
Fr2=1685N 4$C:r&K
Fa2=1115N UT%^!@u
h5>JBLawQP
3.轴的结构设计 m
z) O
1) 拟定轴上零件的装配方案 /2 ')u|
-:&qNY:Vp
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 s%GhjWZS
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 4fgA3%
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 BNL Q]
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 pbt/i+!
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 va[@XGaC3
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 1*, f
_ 7X0
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 D=i)AZqMPp
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 Q)#+S(TG
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 rjHL06qE
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 T_i]y4dg
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 ?VmEbl
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 A@^Y2:pY
6. VI-VIII长度为44mm。 x8+W9i0[1
FMhSHa/B
(< gk<e*
kWZ?86!
4. 求轴上的载荷 0rP`BK|
66 207.5 63.5 Sxa+"0d6
80DcM9^t8
DEM;)-D
bxLeQWr6
74i
Y%m^V?k
b;A(6^V
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7#wdBB%
D',[M)
.93B@u
J=Q?_$xb}
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~;>
psNy
OiAP%7i9
+X#JCLD
tj7{[3~-[
Fr1=1418.5N 0Rgo#`7l
Fr2=603.5N WCJ$S\#
查得轴承30307的Y值为1.6 LVt{`
Fd1=443N ( CDwl,
Fd2=189N VjsQy>5m
因为两个齿轮旋向都是左旋。 >,;,
6|S
故:Fa1=638N m$6u K0
Fa2=189N zI1-l9 o
!}
~K'1"
5.精确校核轴的疲劳强度 2vbm=~)$F
1) 判断危险截面 N{rC#A3
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 &