1、输入齿轮的各项参数:
[ (tgoh/ 9>psQ0IRvr 齿数:tooths;模数:mn;压力角:angle;螺旋角:helix;变位系数:xn;齿高变动系数:teeth_change_modulus;
/s6':~4 +3vK=d_Va 径向间隙系数:c_modulus;齿顶高系数:ha_modulus;齿宽:teeth_width;齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径:dse;
ld94ek =HP_IG_ 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区;
,*0>CBJvv WX
79V 3、插入基准曲线(草绘):
ltt%X].[ 6+IOJtj FRONT平面作为草绘平面,绘制4个圆,圆的直径分别设定为:da, db, df, dse;完成后如下图:
!.L%kw7z +IVVsVp /exV6D r 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ ;: Hfkyy] 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
8_f0P8R!y 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器
-w 2!k 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
RrLQM!~ 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。
:RHNV 3. 知条件:运输带卷筒转速 ,
}K;@$B6,@ 减速箱输出轴功率 马力,
>U"f1q*$ 二、 传动装置总体设计:
-9-%_=6 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。
jL8& 2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。
cR$2`:e 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下:
*ok89ad 3Q[]lFJ}F 三、 选择电机
*we 3i 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7:
fJOU1% -带传动效率:0.96
9{ i6g+ -每对轴承传动效率:0.99
bEbO){Fe -圆柱齿轮的传动效率:0.96
/j
-LW1:N -联轴器的传动效率:0.993
_@sqCf%| —卷筒的传动效率:0.96
D8h?s 说明:
F.?:Gd1 -电机至工作机之间的传动装置的总效率:
;eG%#=> rf;R"Uc |kV,B_qz 2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4
..<(HH2 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是:
,k{{ZP
P %Iv+Y$'3B 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000
n5S$Dl 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下:
\R&`bAd k 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
g_>)Q r/min 额定转速
-K}@Gp r/min 重量 总传动比
fLc<}DF 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
8XX,(k_b 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
Podm 3b 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
R9S7p)B 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
HtY\!_Ea 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下:
Js^ADUy !SiZA" 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
t]eB3)FX 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
a<!g*UVL0M 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
/CKkT.Le 总传动比:
E'[pNU*"x- 分配传动比:取 则
CNbrXN 取 经计算
~DqNA%Mb 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。
X~GZI*P 五 计算传动装置的运动和动力参数:
yKZ~ ^ 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
O|7q,bEm^ ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。
]N1$ioC# 1. 各轴转速:
DKIDLf 0%FC;v0 S)g5Tu) 2各轴输入功率:
axU!o /m> ^N Et{]x w^R5/#F_r e"^1- U\ 3各轴输入转矩:
nkN]z
^j Kh<v2 woR((K] #G z_JZx]*/ 4pA<s- 运动和动力参数结果如下表:
Y ;&Cmi 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
,Hys9I 输入 输出 输入 输出
'kW`62AX 电动机轴 3.67 36.5 960
+qsdA#2 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
8l!S<RA 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
'|Q=J) 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
|C>Yd*E,C 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
0pkU1t~9 六 设计V带和带轮:
V7rcnk# 1.设计V带
Y
3KCIL9 ①确定V带型号
;=h^"et 查课本 表13-6得: 则
%HYC-TF# 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。
8(Z*Vz uu 查课本第206页表13-7取 。
P7u5Ykc* 为带传动的滑动率 。
[&FMVM` ②验算带速: 带速在 范围内,合适。
+hXph ③取V带基准长度 和中心距a:
}s{zy:1O 初步选取中心距a: ,取 。
dC,F?^ 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。
DeXnE$XH ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。
/tt ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得:
deeOtco$LT 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
g-*@I`k[
ZfvFs "me Jn/ EF=0.1
^=R>rUCmv =1.37+0.1=1.38
hrcR"OZ~X H%faRUonz d(To)ly. 2@e<II2ha8 EF=0.08
[%QJ6 R
)?8A\<E 1Ete;r%5= u:m]-' 查课本第202页表13-2得 。
-u{k 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
jr!x)yd =0.95+0.009=0.959
:1.$7Wt \f{C2d/6j nHT2M{R G3?8GTH ?J<4IvL/ YToRG7X# y!aq}YS 则
#~p1\['|M 取 根。
.}CPZ3y ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力:
;TaT=% 作用在轴上压力:
ze#LX4b I 。
Q>Q$BCD5 七 齿轮的设计:
%
;6e@U} 1高速级大小齿轮的设计:
=cRJtn ①材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
vQIoj31 ②查课本第166页表11-7得: 。
Z,u:g c+* 查课本第165页表11-4得: 。
-4hX- 故 。
{kZhje^$vi 查课本第168页表11-10C图得: 。
>_&+gn${ 故 。
im1]:kr7 ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得:
g<.VW0 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
?}lCS7& 则 取
O[`n{Vl/ 实际传动比:
Iqo4INGIi 传动比误差: 。
t3bDi/m 齿宽: 取
^(&:=r.PC 高速级大齿轮: 高速级小齿轮:
S)Ld^0w ④验算轮齿弯曲强度:
# <&=ZLN 查课本第167页表11-9得:
QZ{:#iuig 按最小齿宽 计算:
teM&[U 所以安全。
YjG0: 9 ⑤齿轮的圆周速度:
f#^%\K:YYR 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
ICV67(Ui 2低速级大小齿轮的设计:
bJ/~UEZw ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。
eUBk^C]\ 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
nGyY`wt&Rg ②查课本第166页表11-7得: 。
Ui1K66{ 查课本第165页表11-4得: 。
]>`Q"g~0 故 。
P^1rNB 查课本第168页表11-10C图得: 。
]`:Fj|> 故 。
v3@)q0@ ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数
}b,a*4pN 计算中心距: 由课本第165页式11-5得:
l}<s~ip
?f &*mp 取 则 取
|/r@z[t 计算传动比误差: 合适
jP}N^ 齿宽: 则取
LY^BkH' 低速级大齿轮:
I98wMV8 低速级小齿轮:
mXa1SZnE ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得:
Gzm[4|nO^ 按最小齿宽 计算:
xp,H5
m% 安全。
*4.f*3* ⑤齿轮的圆周速度:
TYLf..i< 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
\>jK\j 八 减速器机体结构尺寸如下:
rg\|-_.es' 名称 符号 计算公式 结果
vmmu[v 箱座厚度
JXvHsCd? lz # inC| 10
%0"o(y+zt 箱盖厚度
2@A7i<p k"L_0HK 9
~[,E
i k 箱盖凸缘厚度
/+66y=`UJ U;{VL! 12
T>LtN 箱座凸缘厚度
Xv'64Nc!; qP]Gl--q{ 15
&,K;F' 箱座底凸缘厚度
r5F#q qnT:x{o 25
w#"c5w~ 地脚螺钉直径
,rTR
|>Z ql_aDoj M24
e4?}#6RF 地脚螺钉数目
Lqz}h-Ei 查手册 6
XFM6.ye 轴承旁联结螺栓直径
%=NqxF>> sg9ZYWcL M12
Be}Cj(C 盖与座联结螺栓直径
1FY^_dvH =(0.5 0.6)
i@d!g"tot M10
$R"~BZbt; 轴承端盖螺钉直径
\)LY_D: =(0.4 0.5)
LR`/pet >\VZ9bP< 6Lz&"C,` 10
P:CwC"z>sS 视孔盖螺钉直径
uT;9xV%ch =(0.3 0.4)
dyg1.n#M} 8
LeO5BmwHR 定位销直径
'JRkS'ay =(0.7 0.8)
b%pLjvU 8
F1MPo;e , , 至外箱壁的距离
Z;Tjjws 查手册表11—2 34
#mtlgK' 22
*a\1*Jk 18
:a`l_RMU , 至凸缘边缘距离
<;_X=s`f, 查手册表11—2 28
~sk 4v:- 16
y'Wz*}8pr 外箱壁至轴承端面距离
iiO4.@nT = + +(5 10)
CJ%7M`zy 50
O^`Y>>a 大齿轮顶圆与内箱壁距离
n {^D_S >1.2
VIynlvy 15
]k >S0 齿轮端面与内箱壁距离
X;zy1ZH >
h!MZ6}zb) 10
XB^z' P{-Y 箱盖,箱座肋厚
j>P>MdZtk lgre@M]mg 9
V=1Y&y 8.5
O (wt[AEA 轴承端盖外径
.!=2#< +(5 5.5)
N<O^%!bu R 120(1轴)
=y^N'1q 125(2轴)
|?{Zx&yUw 150(3轴)
'N'EC`R 轴承旁联结螺栓距离
G9^!=
v@ b+3{ bE 120(1轴)
Z
wIsEJz 125(2轴)
.y[=0K: 150(3轴)
kM@8RAxA 九 轴的设计:
{6v+
Dz> 1高速轴设计:
'KM@$2tK^q ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
lts{<AU~ ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
6?(*:}Q 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
qI KVu_ 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
I?5#Q0,b L3=B+ +2=16+10+2=28。
keCM}V`?" 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
eV}Ow`~I5 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴:
2z&HT SI 查手册51页表4-1得:
7e>n{rl 得:e=5.9<6.25。
xUzfBn 段装配轴承所以 L6= L3=28。
&o:wSe 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96
1^Ci$ra 作用在齿轮上的圆周力为:
8 w^i 径向力为
?v `0KF 作用在轴1带轮上的外力:
p\F*Y,4 求垂直面的支反力:
iv:[]o &P,8)YA O`Nzn~),x 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:
\JN?3}_J jD'\\jAUdm VbJGyjx 求水平面的支承力:
57D /" 由 得
29
')Y|$, N
I@7^H48\ N
8^^Xr 求并绘制水平面弯矩图:
FL"7u2rh, {N/(lB8 U
$e-e/ 求F在支点产生的反力:
gQ/-.1Pz$ 9xN4\y6F eBBqF!WDb 求并绘制F力产生的弯矩图:
( *U Mpdj -05#/-Z= EL5gMs F在a处产生的弯矩:
b&s"x?
7 4*G#fW- 求合成弯矩图:
rp+&ax}Wh 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
34&n{ xv L+(5`Y ~UEft 求危险截面当量弯矩:
7 S(5\9 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
#1&wfI$ Rs8^ 27 计算危险截面处轴的直径:
z3[
J> 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则:
ENr\+{{% }p]8'($ 因为 ,所以该轴是安全的。
q0SYV 3轴承寿命校核:
jV#{8 8 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
<`+U B<K 按最不利考虑,则有:
7GB>m}7 U#G0 则 因此所该轴承符合要求。
Zu,rf9LMj 4弯矩及轴的受力分析图如下:
LlrUJ-uC7 :Fm;0R@/k 5键的设计与校核:
{OXKXRCa 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : ,
9l+'V0?` 采用A型普通键:
QcU&G* 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为:
PsjSL8] 中间轴的设计:
4w<U%57 ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
,Hlbl}.ls ②根据课本第230页式14-2得:
x4r\cL1! 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
]O,;t> 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。
x9hkE!{8 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。
dmgoVF_qR 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。
]N!8U_U3 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
J-P>
~
L" ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94
/xUTm=w7u 作用在2、3齿轮上的圆周力:
A9`& Wnw? N
S|CN)8Jsi 径向力:
f!|7j}3 ;G|5kvE> \7n ;c 求垂直面的支反力
kc
Q~}uFB ^_0zO$z, VJ8cls< 计算垂直弯矩:
|08b=aR6ro AqM}@2#%% JPJ&k(P 求水平面的支承力:
zy^t95/m h mC.5mY OuWG.Za 计算、绘制水平面弯矩图:
\qj4v^\ 8b\XC%k ,l+lokD-# 求合成弯矩图,按最不利情况考虑:
~4IkQ|, GTgG0Ifeh { }Q!./5 求危险截面当量弯矩:
2#%@j6 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
'M8wjU 2_k2t
? =BW;n]ls 计算危险截面处轴的直径:
}TfZ7~o[ n-n截面:
9f1,E98w_ m-m截面:
uJhB>/Og 由于 ,所以该轴是安全的。
Y_'3pX, 轴承寿命校核:
^Y[.-MJt+ 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
oMey^]! 2%o@ ?Rp ;7=pNK 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。
c~ x ④弯矩及轴的受力分析图如下:
mu`:@7+Yp ⑤键的设计与校核:
}^3CG9% 已知 参考教材表10-11,由于 所以取
Y=0D[o8 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
[[
{L# L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
m/TjXA8_ 根据挤压强度条件,键的校核为:
Fq>tl 64A nbd-f6F6 所以所选键为:
LkvR]^u0 从动轴的设计:
Ix~_.& ⑴确定各轴段直径
%?
87#| ①计算最小轴段直径。
3'3E:}o| 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得:
Q1hHK'3w 考虑到该轴段上开有键槽,因此取
qrdA4S 查手册9页表1-16圆整成标准值,取
8);G'7O ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。
wN}@%D-[v ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
% )'#
d ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取
H 5\k`7R ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
LKC^Y)6o ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。
_TLB1T^/4 ⑦设计轴环 及宽度b
aUZh_<@ 使齿轮轴向定位,故取 取
pb8sx1.j; ,
K9G1>* ⑵确定各轴段长度。
^W8kt 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
~F; ~ Ov<EOK+^ 因为 ,所以
dC,a~`%O 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
T- ~l2u|s EjY8g@M;t 其它各轴段长度由结构决定。
76 ]X (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116
-/)>DOgUq 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
SHcFnxEAIH 作用在齿轮上的圆周力:
STln_'DF' OS-
Xh-:z 径向力:
[T}Lq~ Hs6?4cgj 求垂直面的支反力:
c2E*A+V#u U=ek_FO r%=} e++^% 计算垂直弯矩:
B
r`a;yT "39\@Ow .m
r3;@ 求水平面的支承力。
a%g |E'\Jw \5
S^~(iL 7oWT6Qa5 计算、绘制水平面弯矩图。
>(.GIR bfV&z+Rv-5 IoAG !cS 求F在支点产生的反力
NpPuh9e{ `W=3_ 5 *R{N
~> 求F力产生的弯矩图。
Z~S%|{&Br a]S0|\BkN kN~:Bh$ F在a处产生的弯矩:
aTWCX${~b x9!3i{_ 求合成弯矩图。
zhdS6Gk+ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
R\T1R"1 5Q$.q&, 求危险截面当量弯矩。
ATG;*nIP 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
'W_u1l/ "ZYdJHM 计算危险截面处轴的直径。
gVscdg5 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则:
Ip_deP@ d8C44q+ds 考虑到键槽的影响,取
v?
Ufx 因为 ,所以该轴是安全的。
&02I-lD4+ (5).轴承寿命校核。
b0|;v-v 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
fw3P?_4;* 按最不利考虑,则有:
6k9cvMs%H 则 ,
p!Xn iY 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
*}h#'+ (6)弯矩及轴的受力分析图如下:
V1-URC24vd (7)键的设计与校核:
7cQFH@SC 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
~W..P:wG5 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
omoD+ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
.+d.~jHX 因为L6=122初选键长为100,校核
]#sF
pWI[N 所以所选键为: .
nRHxbE}:: 十 高速轴大齿轮的设计
q]2t3aY% 因 采用腹板式结构
+5i~}Q! 代号 结构尺寸和计算公式 结果
{9Ug9e{
~ 轮毂处直径
, G2(l LX8A@Yct 72
e2_p7
轮毂轴向长度
%y|L'C,ge" j;yKL-ycB 84
Q)[DSM 倒角尺寸
0&$,?CL?
G%F}H/|R 1
%M5{-pJ|C 齿根圆处的厚度
93VbB[w~7F OpD%lRl 10
,CxIA^ 腹板最大直径
@#QaaR;4 fNk0&M 321.25
s9rKXY',:l 板孔直径
7!g"q\s H8!)zZ 62.5
8|) $;. 腹板厚度
SpC6dkxD\ N8KH.P+ 25.2
6Z#$(oC 电动机带轮的设计
JKTn ^xX1G_{ 代号 结构尺寸和计算公式 结果
3EV?=R I~F]e|Ehqr 手册157页 38mm
gp<XTLJ@> eh;L])~C ;DgQ8"f 68.4mm
po@Agyg5 Y !%2vOt e'|IRhr 取60mm
v\2-% QV[#^1 $d*PY_ 81mm
^AF~k#R |)*9BN hem>@Bp'V 74.7mm
@]YEOk- F4]=(T B|K^:LUk9 10mm
8ByNaXMO6 WBWIHv{j QlMv_|`9 15mm
YSbeCyv _<%YLv >rXD Lj-e 5mm
~"VM_Lz]5 十一.联轴器的选择:
= N^Ec[u(l 计算联轴器所需的转矩: 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
`ES+$ O> 十二润滑方式的确定:
'#a;n 因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于 ,所以采用脂润滑,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度。
9aBz%* xo 十三.其他有关数据见装