1、输入齿轮的各项参数:
>">Xd@Wk Gl"hn 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;
]x(6^:D5 z]D/Qr 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;
egH,7f(yP lbPn< 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区;
}z,9!{~` [("2=Uz; 3、插入基准曲线(草绘):
C~pQJ@bF0 Z<QNzJ D 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:
H?,Dv>.#* FjMKb 3!%-O:! 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 Nw(hN+_u 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
=R ZPDu 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器
f$vU$>+[ 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。
nW<nOKTnk_ 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%。
;j
qF:Wl@ 3. 知条件:运输带卷筒转速 ,
(xKypc+j 减速箱输出轴功率 马力,
AMASh* 二、 传动装置总体设计:
KK{_s=t%< 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。
iP@FXJJ 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。
&%g$Bi,G 3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如下:
f>e0l'\ `\'V]9wS 三、 选择电机
w`fbUh6/ 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7:
bdfs'udt9 -带传动效率:0.96
lnK -每对轴承传动效率:0.99
Jfo'iNOu -圆柱齿轮的传动效率:0.96
sLFZ61rT -联轴器的传动效率:0.993
mwsdl^c —卷筒的传动效率:0.96
; 6PRi/@ 说明:
u,{R,hTDS -电机至工作机之间的传动装置的总效率:
j\zlp j"fx|6l) q*tGlM@R? 2确定电机转速:查指导书第7页表1:取V带传动比i=2 4
7GS4gSd3 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是:
[lVfhXc& A&M(a 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000
r;"D>IM\ 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号,因此有4种传动比方案如下:
^Wn+G8n 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
!aKu9SR^e r/min 额定转速
IP@3R(DS% r/min 重量 总传动比
sKJr34 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
1Kr$JIcd 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
=qpGAv_# 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
Zu~w:uNmU 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
ef_H*e 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:
X Q
CE`m cP\z*\dS 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
sjb.Ezoq3 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
"C(yuVK1G 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比:
B}. :7,/0 总传动比:
<QC7HR 分配传动比:取 则
l9OpaOVfJ 取 经计算
m*CW3y{n) 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。
+\;Ro18? 五 计算传动装置的运动和动力参数:
O[{/P:a 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
1P'A*`!K ——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。
[\Nmm4 1. 各轴转速:
12?!Z #:P$a%V Km!ACA&s6 2各轴输入功率:
|yz
o|%]3 f6Lc"b3s1 "'@D\e} N~fE&@- 3各轴输入转矩:
GB<.kOGQ[ h::(b ,|f7 JbJ!,86 IR$d?\O3 RAk"C!&^m 运动和动力参数结果如下表:
XjP& 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
=:xX~,qmv 输入 输出 输入 输出
HY1K(T 电动机轴 3.67 36.5 960
[]aw;\7}Y 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
_+nk3-yQw 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
]z8/S!? 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
Q4L=]qc T 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
mqHH1} 六 设计V带和带轮:
jDTG15_= 1.设计V带
IVZUB*wv)b ①确定V带型号
%3"3V1 查课本 表13-6得: 则
K*2s-,b * 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。
8_G6X\q}; 查课本第206页表13-7取 。
Mis B&Ok`k 为带传动的滑动率 。
3e47UquZ ②验算带速: 带速在 范围内,合适。
9I2&Vx=DSt ③取V带基准长度 和中心距a:
rXT? w]4 初步选取中心距a: ,取 。
%&VI-7+K 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: 。
?e4H{Y/M ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。
~piE$"]& ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得:
YVvE>1z 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
KK1?!7 X%znNx [!wJIy?, EF=0.1
K]Vp! G =1.37+0.1=1.38
wB'!@>db %4F\#" A [tJn!cMs OFmHj]I7= EF=0.08
CLe{9-o S]|sKY ks6iy}f7 hGw}o,g 查课本第202页表13-2得 。
OIpT9 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
M%Rr= =0.95+0.009=0.959
@#hvQ6u Vy[xu$y \P9ms?((A oF]]Pl{W O9_1a=M L@=$0p41; q+oc^FD?@ 则
9ZU^([@D 取 根。
(~{Y}n]s ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力:
k'N``. 作用在轴上压力:
iu*&Jz)D> 。
H25Qx;(dTk 七 齿轮的设计:
3(|,:"9g 1高速级大小齿轮的设计:
%+,*$wk#* 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。
<-b9
)> ②查课本第166页表11-7得: 。
3h>L0 查课本第165页表11-4得: 。
1 n&%L8] 故 。
"u^vBd[} 查课本第168页表11-10C图得: 。
DCZG'eb 故 。
f(blqO.@l 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:
$oM>?h_= 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
p%sizn 则 取
*s"OqTM]x 实际传动比:
0%[IG$u)| 传动比误差: 。
EmrkaV-?k 齿宽: 取
7)[Ve1;/N 高速级大齿轮: 高速级小齿轮:
`[#id@Z1 ④验算轮齿弯曲强度:
7}~w9jK"F 查课本第167页表11-9得:
"+7E9m6I 按最小齿宽 计算:
ENr#3+m$; 所以安全。
.;Gx.}ITG6 ⑤齿轮的圆周速度:
+swT MR 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
s !2Iui
@
2低速级大小齿轮的设计:
3(t,x ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。
lN:;~;z_ 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。
w|S b`eR ②查课本第166页表11-7得: 。
ZYY2pY 1 查课本第165页表11-4得: 。
kqj)&0|X 故 。
Pp8G2|bz 查课本第168页表11-10C图得: 。
Q4LPi;{\ 故 。
tN\I2wm 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
KN657 |f 计算中心距: 由课本第165页式11-5得:
0x5Ax=ut l=l$9H, 取 则 取
=. \hCgq 计算传动比误差: 合适
: -#w 齿宽: 则取
LS9,:!$ 低速级大齿轮:
f
-F}~S 低速级小齿轮:
0(f+a_2^Q ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得:
/t7f5mA 按最小齿宽 计算:
*w _ o8!3- 安全。
zT6nC5E ⑤齿轮的圆周速度:
9{Et v w 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
FNF `Z 八 减速器机体结构尺寸如下:
\ HUDZ2 s 名称 符号 计算公式 结果
WrDFbcH 箱座厚度
:n{{\SSIgX `JiWS
10
Udtz zka 箱盖厚度
sK+uwt k;t G-~\d 9
yn]Sc<uK 箱盖凸缘厚度
&@CUxK ~!PWJ~U 12
x=7:D 箱座凸缘厚度
R59iuHQ[ 9m2FH~ 15
UxHI6,b 箱座底凸缘厚度
[Z:P{yr 0ElEaH1z 25
}cCIYt\RK 地脚螺钉直径
[fT$# '6 a5ZXrWv M24
AQQa6Ce*
地脚螺钉数目
xcmg3:s 查手册 6
y6d!?M(0U 轴承旁联结螺栓直径
=0EKrG 9^n0<(99b M12
e>e${\=, 盖与座联结螺栓直径
j?|Vx' =(0.5 0.6)
j][&o-Ev M10
4Ps;Cor+ 轴承端盖螺钉直径
Q0jg(=9wP =(0.4 0.5)
[@VzpVhXz |3B<;/v5 uk$MQv*D 10
<^5$))r 视孔盖螺钉直径
`{>/'o =(0.3 0.4)
tR<#CCtRp' 8
B1~`*~@
定位销直径
/LWk>[Z; =(0.7 0.8)
3$YbEl@# 8
sBI/`dGZV , , 至外箱壁的距离
\7qj hA@ 查手册表11—2 34
`!I/6d?A 22
dz/@]a 18
EFVZAY"+!; , 至凸缘边缘距离
VvP: }yJ 查手册表11—2 28
l"dXL"h 16
%SIll 外箱壁至轴承端面距离
Nk\ni>Du3 = + +(5 10)
kBC$dW- 50
l\AdL$$Mb 大齿轮顶圆与内箱壁距离
9RJ#zUK >1.2
C)yw b6 15
j96}E/gF 齿轮端面与内箱壁距离
C|Gk} >
!^MwE] 10
6g#yzex 箱盖,箱座肋厚
&W<9#RPK' B;8Zl m9 9
fOSk>
gK 8.5
pl@K"PRE 轴承端盖外径
|gxPuAXa) +(5 5.5)
Hk4k 120(1轴)
= )3\B 125(2轴)
/2=9i84 150(3轴)
v+g:0
C5
( 轴承旁联结螺栓距离
"dt}k$Gr \ Qx%76 120(1轴)
tpA-IL?KQw 125(2轴)
1QmOUw}yj 150(3轴)
=EYgck;) 九 轴的设计:
-U$;\1-- 1高速轴设计:
zTMLE~w ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
q#8\BOTP | 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。
cjGN=|`u 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。
C"5P7F{ 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
q~aj"GD L3=B+ +2=16+10+2=28。
@.k^ 8hc 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
yId1J 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴:
85dC6wI4K 查手册51页表4-1得:
v36Z*I6)5 得:e=5.9<6.25。
|LLpG37_ 段装配轴承所以 L6= L3=28。
~cO iv 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96
o58c!44 作用在齿轮上的圆周力为:
29G el 径向力为
`q^qe> ' 作用在轴1带轮上的外力:
(AjgLNB 求垂直面的支反力:
YhRy
C*b K^"l.V#J w]h8KNt 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图:
YSPUQ =w!9:I&a0 I<<1mEk 求水平面的支承力:
-:r<sv$ 由 得
=#Jx~d [C N
M/[_~ N
4/*@cW 求并绘制水平面弯矩图:
P $y'`` z8kebS&5 [+A]E,pv]1 求F在支点产生的反力:
E%8uQ2p( ydY(*] J1gnR 求并绘制F力产生的弯矩图:
*(vh | t&x\@p9 8#,_%<?UVy F在a处产生的弯矩:
K9 }Brhe AH'3
5Kf) 求合成弯矩图:
K7{B!kX4k 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
QAo/d4 3]}RjOTU i-wWbZ- 求危险截面当量弯矩:
tD#) 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
iYYuZ. BaP'y8dVN 计算危险截面处轴的直径:
S^D@8<6GJ 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:
$g VbeQ F3o"ETle 因为 ,所以该轴是安全的。
8[AU`F8W 3轴承寿命校核:
6q`)%"4k 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取
ui`EODhA( 按最不利考虑,则有:
}#&[[}@th rqBoUS4 则 因此所该轴承符合要求。
EAWBgOO8iC 4弯矩及轴的受力分析图如下:
&ZFHWI(P T?Z&\g0yp 5键的设计与校核:
"8?Fl&=Q 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : ,
uxKO" 采用A型普通键:
:?ZrD,D 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为:
]^wr+9zd 中间轴的设计:
@\oZ2sB ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
|Go$z3bx ②根据课本第230页式14-2得:
[x=(:soEqC 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。
n?D/bX p 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。
w03Ur4>T 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。
X+u1p? 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。
/f oI.S 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。
jVoD9H
F/ ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94
"dOQ)<; 作用在2、3齿轮上的圆周力:
pJl/d;Cyrb N
b-@9Xjv 径向力:
?< yYm;B C}jrx^u> Xnh&Kyz`v 求垂直面的支反力
- 3PLP$P )~"0d;6_ }$uwAevP{y 计算垂直弯矩:
1#AxFdm1 a
^juZ x\:KfYr4Y; 求水平面的支承力:
O<@L~S] K]yWpW :w|=o9J 计算、绘制水平面弯矩图:
&0G9v z"7X.*] -U9C{q?h 求合成弯矩图,按最不利情况考虑:
~FXq%-J [,ulz4" \x4:i\Fx@ 求危险截面当量弯矩:
fTK84v"7_ 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 )
z`Nss
o= (=1zMZo c(5XT[Tw 计算危险截面处轴的直径:
%WmTG }L) n-n截面:
p_JWklg^ m-m截面:
H;tE= 由于 ,所以该轴是安全的。
BjTgZ98J 轴承寿命校核:
JwWxM3(%t 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
[Ne'2z /S~ =qodS -lv(@7o~ 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。
~mK+Q%G5 ④弯矩及轴的受力分析图如下:
i tk/1 ⑤键的设计与校核:
L=HnVgBs 已知 参考教材表10-11,由于 所以取
;qWSfCt/^ 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
;g2UIb?{6 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
Y2dml!QM 根据挤压强度条件,键的校核为:
vLq%k+D# *|CvK&7 所以所选键为:
Zvfy%k 从动轴的设计:
d`5AQfL& ⑴确定各轴段直径
R@_3?Z!W= ①计算最小轴段直径。
M ]O4 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:
&u6n5-!v 考虑到该轴段上开有键槽,因此取
0mmHN`< 查手册9页表1-16圆整成标准值,取
NNE(jJ`/ 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 。
?(Plb&kR 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: 。
:kwDa
a ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取
cyabqx 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。
A+4Kj~`! ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。
Nvh&=%{g ⑦设计轴环 及宽度b
4ZR2U3jd1 使齿轮轴向定位,故取 取
B/n~ $ ,
mU]^PC2[ ⑵确定各轴段长度。
L8NZU*" 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
?q2Yk/P +$2`"%nBG 因为 ,所以
1Qz@ 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
5e0d;Rd
%4YSuZg 其它各轴段长度由结构决定。
E:PPb9Kd (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116
=d:3]M^ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
E m +&I 作用在齿轮上的圆周力:
#,XZ @u+ :^>&t^E 径向力:
|m@>AbR5dk kDM?`(r 求垂直面的支反力:
aU[!*n 4Ux D+~*nc ~
g 8]1,E E< 计算垂直弯矩:
^~@3X[No JV'aqnb.8\ .m
fZ;}_wR-H 求水平面的支承力。
"^wIoJ6H' 3/]FT#l]i C|3cQ{ 计算、绘制水平面弯矩图。
NZ6:ZzM 1~LfR T,vh=UF%] 求F在支点产生的反力
|R!ozlL{} 87eH~&<1 k"/Rjd(; 求F力产生的弯矩图。
<63TN`B )/~o'M3 ucU7
@j F在a处产生的弯矩:
ue'dI :$PrlE 求合成弯矩图。
-"H0Qafm 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。
R(cg`8 eQn[ 求危险截面当量弯矩。
KU+\fwYpnk 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )
Z5)v &}pF6eIar 计算危险截面处轴的直径。
Km,o+9?1gF 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:
u7Ix7`V `Lavjmfr2V 考虑到键槽的影响,取
?d{O'&|: 因为 ,所以该轴是安全的。
nLv~)IQ}: (5).轴承寿命校核。
u=vBjaN2_w 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
#e,TS`"eD 按最不利考虑,则有:
twbxi{8e. 则 ,
/;1O9HJa 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
w9O!L9 6 (6)弯矩及轴的受力分析图如下:
b0f6p>~q^ (7)键的设计与校核:
_G'A]O/BZD 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
i?uX'apk 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
Oe
:S1 f 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
Y%- !%| 因为L6=122初选键长为100,校核
PB5h5eX 所以所选键为: .
"bWx< 十 高速轴大齿轮的设计
S $o1Q 因 采用腹板式结构
gFu,q`Vf* 代号 结构尺寸和计算公式 结果
S7#dyAX8 轮毂处直径
dga4|7-MY ) jvI Nb 72
hlze]d?z 轮毂轴向长度
5;^1Ab0 UL>2gl4s/ 84
MuP>#Vk 倒角尺寸
0( A ?& Wi>m}^}9 1
;BT7pyu%[ 齿根圆处的厚度
Md~._@`|K *FZav2]- 10
',t*:GBZCf 腹板最大直径
37Q8Yf_ \@N~{72:k 321.25
Th*}U& 板孔直径
+'MO$&6 y,ub*-: 62.5
'`2MxRP 腹板厚度
SE6(3f$ vf+z0df 25.2
EJb+yy6 电动机带轮的设计
ABkDOG2br vq+CW?*" 代号 结构尺寸和计算公式 结果
/4c`[ bR~(Ry` 手册157页 38mm
x;E/ ,Tegrz&G gW--[ 68.4mm
kD%MFT4 ?b{y#du2a ?E|=eO"I1 取60mm
U1E@pDH 5dN>Xjpu \/;c^!(< 81mm
=N{?ll6x7g @fp@1n z5(5\j] 74.7mm
oq!\100 ]BjYUTNm UIU:^g0 10mm
YlGUd~$`"+ .!Z5A9^ ipp`9 9 15mm
q0Q[]|L X1a~l|$h &oB*gGRw=7 5mm
A:GqR;;"x> 十一.联轴器的选择:
CLVT5pj=' 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。
kc P ZIP: 十二润滑方式的确定:
iQ8{N:58DN 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。
%7aJSuQN% 十三.其他有关数据见装