目 录 iN8[^,2H|
0]5XTc3r
设计任务书……………………………………………………1 L E\rc A
传动方案的拟定及说明………………………………………4 SAq.W"ri
电动机的选择…………………………………………………4 ynw(wSH=
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 <B>qEa_I
传动件的设计计算……………………………………………5 ?u#s ?$ Y?
轴的设计计算…………………………………………………8 YT?Lt!cl=
滚动轴承的选择及计算………………………………………14 Jd/d\P
键联接的选择及校核计算……………………………………16 YD[AgToo0
连轴器的选择…………………………………………………16 -6J <{1V
减速器附件的选择……………………………………………17 jywS<9c@
润滑与密封……………………………………………………18 w#)u+^ -
设计小结………………………………………………………18 U+'zz#0qN
参考资料目录…………………………………………………18 }< '6FxR
sxr,]@
机械设计课程设计任务书 l F64g
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 &iWTf K7
一. 总体布置简图 gw"SKp!]
Fy\q>(v.
q`PA~C];
jR}EBaI}
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 B~]6[Z
I)yaR+l
二. 工作情况: 3PvxU|*F
载荷平稳、单向旋转 tXA?[ S
.WKJ37od
三. 原始数据 =c\(]xX
鼓轮的扭矩T(N•m):850 \},H\kK+^
鼓轮的直径D(mm):350 s:lH4B
运输带速度V(m/s):0.7 ^ U,iDK_
带速允许偏差(%):5 jY\z+lW6A
使用年限(年):5 vcj(=\
e8v
工作制度(班/日):2 muXP5MO
?,7!kTRH
四. 设计内容 'qEw]l
1. 电动机的选择与运动参数计算; gdD|'h
2. 斜齿轮传动设计计算 o:v_I{
3. 轴的设计 z*.G0DFw
4. 滚动轴承的选择 HqsqUS3[
5. 键和连轴器的选择与校核; #y: F3$c
6. 装配图、零件图的绘制 !X: TieyVu
7. 设计计算说明书的编写 >'Lkn2WI
p4IyKry,
五. 设计任务 ?i_/f} .K
1. 减速器总装配图一张 p,k1*|j
2. 齿轮、轴零件图各一张 >Z*b0j
3. 设计说明书一份 }%}$h2:
sg-^ oy*^
六. 设计进度 Q?T+^J
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 [Y!HQ9^LEp
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 l"JM%LV
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 e.L&A|
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 b]?5r)GK
pHb,*C</
|LJv*
SVwxK/Fci
uSYI
X
H(K!{k
*YH!L{y
HOu$14g
传动方案的拟定及说明 vh&~Y].W Y
由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 =9QyOh
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 o=94H7@
Has}oe[
h{o,*QL
电动机的选择 LiFR7\z
1.电动机类型和结构的选择 ?glx8@
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 kuBtPZ
|1
qrU(
2.电动机容量的选择 Ff>X='{
1) 工作机所需功率Pw ORKJy)*"
Pw=3.4kW p q?# X0
2) 电动机的输出功率 ?r(vXq\
Pd=Pw/η SJ22
η= =0.904 h&i(Kfv*
Pd=3.76kW Cp!9 "J:
h`! 4`eI
3.电动机转速的选择 xcl;~"c*
nd=(i1’•i2’…in’)nw L-U4
8 i
初选为同步转速为1000r/min的电动机 % +
K!(WcoA&2i
4.电动机型号的确定 20$Tky_
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。 gO*Gf2AG
um]N]cCD`
4MDVR/Z7
计算传动装置的运动和动力参数 K)l*$h&-
传动装置的总传动比及其分配 R~A))4<%%
1.计算总传动比 >cjxu9Vr1K
由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为:
h8p{
i=nm/nw [-#1;!k
nw=38.4 ,0HID:&
i=25.14 }Gb^%1%M
%vf;qVoA~
2.合理分配各级传动比 tjV63`LD
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 MW^FY4V1m
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 &q4~WRnzJk
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 :T6zT3(")D
各轴转速、输入功率、输入转矩 t3}_mJ
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 l0yflFGr
转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 yTbtS-
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 [Z'4YXS
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 aB G*
传动比 1 1 5 5 1 4E!Pxjl 3a
效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 >d
.|I&
b)XGr?
传动件设计计算 #0*I|gfV
1. 选精度等级、材料及齿数 A ?~4Pe
1) 材料及热处理; ;1,#rTs
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 LM"b%
2) 精度等级选用7级精度; 4u|6^wu.I
3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; gQ '=mU
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° MD1d
2.按齿面接触强度设计 M>RLS/r>d
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 {az
LtTh
按式(10—21)试算,即 _6n za)OFH
dt≥ ByWad@-6i
1) 确定公式内的各计算数值 Z'^.H3YvL
(1) 试选Kt=1.6 hZe9 Y?)
(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 H lFVc
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 XxB%
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 [sPLu)q2
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa \q-["W34
(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; +C`vO5\0
(7) 由式10-13计算应力循环次数 E9 #o0Di
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 _cfAJ)8=
N2=N1/5=6.64×107 jP3 ~O
^=cXL
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 L(`q3>iC4.
(9) 计算接触疲劳许用应力 8p~[8}
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 |])Ko08*tE
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa G
in
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa OnW,R3eg
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa Q6X}R,KA1
|>I4(''}
2) 计算 N~yGtnW
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t 99q$>nx,w
d1t≥ p_3VFKq>0
= =67.85 cz>`$Zz
!G~\9
(2) 计算圆周速度 Me,AE^pgL'
v= = =0.68m/s #0qMYe>Y
oB}rd9
(3) 计算齿宽b及模数mnt v}z{OB
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm qp1rP#
mnt= = =3.39 zgpvI~Ck
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm ~65lDFY/
b/h=67.85/7.63=8.89 +qF,XJ2
P}p6{
(4) 计算纵向重合度εβ f%d
=X>_
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 1\,wV,
(5) 计算载荷系数K w\.z-6G
已知载荷平稳,所以取KA=1 @2$iFZq~
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, vC5 (
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 Cd'SPaR
由表10—13查得KFβ=1.36 J&b&*3
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 xF9PjnWF=
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 +Mh 9Jf
+@oo8io
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 [SLBA_d
d1= = mm=73.6mm _UeIzdV9
h@?BA<'S
(7) 计算模数mn pe@/tO&I
mn = mm=3.74 h<2O+"^
3.按齿根弯曲强度设计 .mS'c#~5Y
由式(10—17) gI~jf- w
mn≥ Rh#TR"
1) 确定计算参数 n1)m(,{
(1) 计算载荷系数 R_DZJV O
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 B,dKpz;kFg
O/Wc@Ln
(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 ut^^,w{o>
)%5T*}j
(3) 计算当量齿数 '||),>~
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 A|U_$!cLZ
z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 wms8z
(4) 查取齿型系数 ?_c*(2i&^
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 ?l<u %o
(5) 查取应力校正系数 Aa/lKiiz
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 R'r^v
vN4g#,<
BK:S:
(6) 计算[σF] wKAc ;!
σF1=500Mpa %sLij*
σF2=380MPa lTv_%hUp
KFN1=0.95 rj].bGQ,+
KFN2=0.98 Q:B :
[σF1]=339.29Mpa q[SUYb;,
[σF2]=266MPa N^.!l_
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 xcYYo'U
= =0.0126 =w!14@W
= =0.01468 C[O \aW
大齿轮的数值大。 q,a|lH
J5Tl62}
2) 设计计算 DNaU
mz
mn≥ =2.4 =p)Wxk
mn=2.5 r'q9N
Q4MTedj1H
4.几何尺寸计算 93d ht
1) 计算中心距 Q04iuhDO:
z1 =32.9,取z1=33 k w!1]N
z2=165 AT U
2\Y
a =255.07mm |EaEdA@T
a圆整后取255mm lLT;V2=osX
*lIK?" mo
2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 JtU/%s
β=arcos =13 55’50” oY{r83h{
ZIx,?E+eJ
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 ^8nK x<&5
d1 =85.00mm 3y?ig2
d2 =425mm h^5'i}@u
HBL)_c{/O
4) 计算齿轮宽度 ;
. c]0
b=φdd1 }cE,&n
b=85mm BS#@ehdig
B1=90mm,B2=85mm T%xB|^lf
X] /r'Tz
5) 结构设计 (6G5UwSt
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。 f[!QR
;%#@vXH[Oo
轴的设计计算 HzT"{N9
拟定输入轴齿轮为右旋 QO)Q%K,
II轴: fO.gfHI
1.初步确定轴的最小直径 lfKrd3KS_
d≥ = =34.2mm 6;GL>))'
2.求作用在齿轮上的受力 !_cT_
WHty
Ft1= =899N cV5Lp4wY?
Fr1=Ft =337N t\]CdH`+
Fa1=Fttanβ=223N; o=2y`Eq
Ft2=4494N xgt dmv%
Fr2=1685N Tp`by
1s
Fa2=1115N ^6ZA2-f/<8
n}yqpW!%n
3.轴的结构设计 b#.hw2?a`
1) 拟定轴上零件的装配方案 lFD$Mc
$_l@k=
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 1HBch]J
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 |_%|
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。
#oi4!%*M
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 }{S W~yW
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 N.u)Mbe
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 G;MgrA#\
Z|
+/Wl-h
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 xk}YeNVj
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 fdzD6KZI
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 ^c^9kK'
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。
h.g11xa
4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 rBkf @
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 !o&Mw:d
6. VI-VIII长度为44mm。 d;(L@9HHD
oHbEHS61
!w98[BE7
d"nE+pgE
4. 求轴上的载荷 C 9,p-
66 207.5 63.5 r%$-F2.p
|jaUVE_2[
'\dFhYs{*
g{f1JTJ7
HH2*12e
W<B8P S$
>u~ [{(d ,
^`\c;!)F<
vBQ5-00YY=
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]{nFB3vtB
= M7FD
$[[6N0}*:
iH(
K[F /
>RBq&'f
Fr1=1418.5N Nd#t !=
Fr2=603.5N EUe2<G
查得轴承30307的Y值为1.6 `t: 7&$>T
Fd1=443N }vxb, [#
Fd2=189N <Ky\ ^
因为两个齿轮旋向都是左旋。 7~eo^/PbS
故:Fa1=638N i?'HVx
Fa2=189N McxJ C<
)~O{jd
5.精确校核轴的疲劳强度 djPr 4Nog
1) 判断危险截面 bu%@1:l
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 (OYR, [*
'9*wr*
2) 截面IV右侧的 zY\v|l<T
Cr4shdN34
截面上的转切应力为 =1^Ru*G
c$?qN&X_K
由于轴选用40cr,调质处理,所以 27E6S)zv
, , 。 e&7GW9FSg
([2]P355表15-1) FI*.2rdSR
a) 综合系数的计算 A86#7
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , , M[R, m_p
([2]P38附表3-2经直线插入) <jw`"L[D
轴的材料敏感系数为 , , v.cB3/$z
([2]P37附图3-1) Gc4N)oq)}b
故有效应力集中系数为 h^~eTi;c]Q
AT+|}B!
H4KwbTT"+
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 , _xAdvr' W
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3) 8:$kFy\A'
轴采用磨削加工,表面质量系数为 , 7u!R 'D
([2]P40附图3-4) |vTirZP
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为 *0l^/jqn:
W}WGg|ug
E7^tU416
b) 碳钢系数的确定 (Y,
@-V
碳钢的特性系数取为 , REoFP;H~
c) 安全系数的计算 P)^K&7X
轴的疲劳安全系数为 RX=C)q2c
>Bskw2
Y$Js5K@F
X LA
故轴的选用安全。 TxN#3m?G
*ta|,
I轴: JF%+T yMe
1.作用在齿轮上的力 E} Uy-
FH1=FH2=337/2=168.5 %=S^{A
Fv1=Fv2=889/2=444.5 <R*.T)Z 1
0}PW?t76
2.初步确定轴的最小直径 l0tMdsz
n|SsV
$62ospR^Y
3.轴的结构设计 26o68U8&y
1) 确定轴上零件的装配方案 (
y2%G=.j
H `),PY2
1-r1hZ-
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 b,KQG|k
d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。 sA3 4`ZAa
e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。 G:c)e,pD
f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。 2ztP'
g) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。 !(uyqplTk
h) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。 8$OE<c?#5n
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。 [% |i
j) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 i?qS8h{
2) 各段长度的确定 Rw^4S@~T
各段长度的确定从左到右分述如下: #kA/,qyM
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。 s7(mNpo
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。 =6ZZ/+6b
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。 vs7Hg)F
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。 9N5&N3
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。 3)atqM)i
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm b0PF7PEEQ
a&.8*|w3
4@/[aFH
4.按弯扭合成应力校核轴的强度 BNQ~O^R0
W=62748N.mm ^Ml)g=Fq
T=39400N.mm _+ oX9
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。 -XkCbxZ
Iy8Ehwejd
G9N6iKP!
III轴 3"6lPUS
1.作用在齿轮上的力 r*&gd