机械设计基础课程设计任务书 ?G7*^y&Q
)h>dD
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ">h$(WCK
I*JJvqh
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) bQ
0Ab"+D
?li/mc.XG
目 录 *wX[zO+o
~#VDJ[Z
一 课程设计书 2 7@e}rh?N-|
m~W[,7NE0&
二 设计要求 2 Unq~lt%2
f-H"|9
三 设计步骤 2 VM&Ref4
$_eJ@L#
1. 传动装置总体设计方案 3 ,CPAS}kS
2. 电动机的选择 4 ~@QAa (P.
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 mea}
9]c
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 5 A5t
5. 设计V带和带轮 6 /zQx}U)TP
6. 齿轮的设计 8 cD!E.2[
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 PA*k|
8. 键联接设计 26 cUd>ahv
9. 箱体结构的设计 27 Tj!\SbnA[
10.润滑密封设计 30 (Uu5$q(
11.联轴器设计 30 *}Gys/\!S
a+ O?bO
四 设计小结 31 1=9GV+`n
五 参考资料 32 CK|AXz+EN
3 m-g-
一. 课程设计书 O}2/w2n
设计课题: L})*ck
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V =(P$P
表一: UQYHR+
题号 aMkuyqPf{
ci:|x =
参数 1 d( ru5*p
运输带工作拉力(kN) 1.5 "cjD-42
运输带工作速度(m/s) 1.1 GNB'.tJ:0Y
卷筒直径(mm) 200 %z-s o?gF
2~ETu&R:
二. 设计要求 r~oUln<[
1.减速器装配图一张(A1)。 GiK,+M"d
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 L*4=b
(3
3.设计说明书一份。 y@2"[fo3~
d1t_o2
三. 设计步骤 hBaG*J{
1. 传动装置总体设计方案 hPGDN\#LD
2. 电动机的选择 fk1d iB
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 aCIz(3^
4. 计算传动装置的运动和动力参数 v^p* l0r6:
5. “V”带轮的材料和结构 eOXu^M>:F
6. 齿轮的设计 K&gE4;>
7. 滚动轴承和传动轴的设计 G-]<+-Q$4
8、校核轴的疲劳强度 ,VUOsNN4\
9. 键联接设计 ni )G
10. 箱体结构设计 +<V$G/"
11. 润滑密封设计 'IVC!uL,%
12. 联轴器设计 ]]}iSw'
7
TM-uA$
1.传动装置总体设计方案: Zn Rj}y
Ky8,HdAq
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 4 CiRh
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, U;u4ey
要求轴有较大的刚度。 k!$$ *a*
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。 l>BM}hS
其传动方案如下: yiH;fK +x
87)/dHc
图一:(传动装置总体设计图) I*a.!/$)
J_|%8N{[x
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 e8xNZG;
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 Y-+Kf5_[
传动装置的总效率 ^HTvw~]5
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; )u]=^
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, ~]<VEji
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, + ~,q"6
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 zA$ f$J7\^
gF293Ez
2.电动机的选择 Y=<zR9f`
vtK.7AF
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, >>y\idg&:
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, #\_FSr fX
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 qAlX#]
Z3u6m0!
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, A5%Now;.cf
Y[rCF=ZVH
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 LRS,bl3}/
el<[Ng[
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 5s4x%L (~}
|A0U3$S=
6~?yn-Z
方案 电动机型号 额定功率 h+YPyeAs
P "dYT>w
kw 电动机转速 h{jm
电动机重量 5RY-.c4}
N 参考价格 c0X1})q$
元 传动装置的传动比 Ia{t/IX\[
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 @.G;dL.f{
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 K>\v<!%a
q"f7$
中心高 jsKKg^g
外型尺寸 l6MBnvi
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD C&EA@U5X^
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 `J7@G]X;2
Aaz:C5dtU
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 {8%KO1xB
Gu2=+?i?h
(1) 总传动比 \"5p)(
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 &,,:pL[
(2) 分配传动装置传动比 g]?>6 %#rA
=× !9V;
8g
式中分别为带传动和减速器的传动比。 -&%!
4(Je
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 y^
st
T^
4.计算传动装置的运动和动力参数 aHitPPlq
(1) 各轴转速 ybIqn0&[
==1440/2.3=626.09r/min uFvR(LDb&g
==626.09/5.96=105.05r/min ^ZBTd5t#
(2) 各轴输入功率 "b)EH/s
=×=3.05×0.96=2.93kW dn_l#$ U
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW #B_H/9f(
则各轴的输出功率: 7Fzr\&
=×0.98=2.989kW z\WyL ;
=×0.98=2.929kW f|j<Mj+\
各轴输入转矩 N6*FlG-
=×× N·m VY=YI}E
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· g<8Oezi 65
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m T w1&<S
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m UzV78^:,iD
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m I(/*pa?m{
=×0.98=242.86N·m <e@4;Z(h04
运动和动力参数结果如下表 /f=31<+MtF
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min .lSoC`HE
输入 输出 输入 输出 *A0d0M]cg
电动机轴 3.03 20.23 1440 |`AJP
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 t7e7q"+/
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 \@{TF((Y
|vBy=:
5、“V”带轮的材料和结构 &IG*;$c!
确定V带的截型 | `?J2WGe
工况系数 由表6-4 KA=1.2 &}#zG5eu
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 JEeXoGKd
V带截型 由图6-13 B型 )]zsAw`/
VwLo
确定V带轮的直径 fM(~>(q&
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm <Iil*\SC
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s d-H03F@N
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm >YcaFnY
m:9|5W
确定中心距及V带基准长度 eyn-bw
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 "z*?#&?,
360<a<1030 !2.eJ)G
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ~bw=;xF{3
q0nIJ(
初定V带基准长度 *}>)E]O@
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm b4(,ls
}E&:
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm K d{o/R
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm e0]%ko"
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 ?*~sx=mC
j.\0p-,
确定V带的根数 T^#d\2
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw \
# la8,+9
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 wZ_"@j<
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 ;B{oGy.
带长修正系数 由表6-2 KL=1 P!XO8X 1F
~,x4cOdR#
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 -\25&m!+
$gCN[%+j
取Z=2 \0FwxsL
V带齿轮各设计参数附表 Io{BO.K*Y
w8`B}Dr23
各传动比 D&OskM60
R_ )PbFw
V带 齿轮 nXERj; Q"
2.3 5.96 TQQh:y
/RWD\u<l
2. 各轴转速n !Yz
CK*av1
(r/min) (r/min) 2dDhO
626.09 105.05 a>,Zp*V(
`w)yR>lqh
3. 各轴输入功率 P rkz84wDx
(kw) (kw) 6lUC$B Y
2.93 2.71 p!\GJ a",
"@t bm[
4. 各轴输入转矩 T XQ8q)B=
(kN·m) (kN·m) n"@){:{4?
43.77 242.86 @S6@pMo,
$v5 >6+-n
5. 带轮主要参数 wZ=@0al
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) w zi7pJjXh
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 i9T<(sdK+
带的根数z {e0(M*u
160 368 708 2232 B 2 .eyJ<b9
Y&bO[(> 1
6.齿轮的设计 8fK/0u^`d
s}bLA>~Ta
(一)齿轮传动的设计计算 3Z7gPU!H=
;s8\F]K
齿轮材料,热处理及精度 Tt,T6zs-<
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 uG-S$n"7K
(1) 齿轮材料及热处理 m[BpV.s
① 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24 Q% ^_<u
高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=i×Z=5.96×24=143.04 取Z=144 r~2q`l'>
② 齿轮精度 { _Y'%Ggh
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 q(Ow:3&
$9u:Ox
2
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 +{#Z^y6&
按齿面接触强度设计 !>/J]/4>
ja(ZJ[<`
确定各参数的值: Y=y
0`?K
①试选=1.6 ubc
k{\.
选取区域系数 Z=2.433 *e:2iM)8~
q d:"LS
则 b;NV vc(
②计算应力值环数 ~yA^6[a =
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) 8G3.bi'q
=1.4425×10h nGur2}>n
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) ;Zn&Nc7
③查得:K=0.93 K=0.96 uO1^nK
④齿轮的疲劳强度极限 ZP-9KA$"
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: 'ITZz n*
[]==0.93×550=511.5 .')^4\
fA=Lb^,M
[]==0.96×450=432 Dj 6^|R$z&
许用接触应力 vFeR)Ox's
ft0tRv(s:
⑤查课本表3-5得: =189.8MP Cu<' b'%;
=1 bL{D*\HF
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 %ofq
=4.47×10N.m T7l,}G
3.设计计算 %4BQY>O)@
①小齿轮的分度圆直径d @moaa} 1
i+lq:St
=46.42 3K/]{ dkD
②计算圆周速度 %=V"
}P[
1.52 ad=7FhnIa3
③计算齿宽b和模数 "#iO{uMWb
计算齿宽b 9NZq
k
b==46.42mm x@:98P
计算摸数m U.ZA%De
初选螺旋角=14 #jO2Zu2`}
= S&;)F|-q
④计算齿宽与高之比 579t^"ja~
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 J%fJF//U
=46.42/4.5 =10.32 -w'g0/fD
⑤计算纵向重合度 R@`xS<`L/
=0.318=1.903 $}EARW9
⑥计算载荷系数K `V.tqZF
使用系数=1 dkSd
Y+Q
根据,7级精度, 查课本得
0BAZWm
动载系数K=1.07, >:0N)Pj
查课本K的计算公式: IWwOP{ <ZQ
K= +0.23×10×b c)q=il7ef
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 {xP-p"?p
查课本得: K=1.35 %O{FZgi%wA
查课本得: K==1.2 @(."[O:
故载荷系数: A.YK=_J
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 U8%IpI;
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 0XE(v c!
d=d=50.64 YeB C6`7y
⑧计算模数 R/6
v#9m7
= `];ne]xM
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 R/2L9Lcv
由弯曲强度的设计公式 PI8ag
≥ =CL,+
:JXcs39
⑴ 确定公式内各计算数值 kpk ^Uw%f
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m LOgB_$9_3
确定齿数z dLf
;g}W
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 e0#{'_C
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 e`5:46k|
Δi=0.032%5%,允许
P# ;pQC
② 计算当量齿数 /N@NT/.M<
z=z/cos=24/ cos14=26.27 [u-=<hnoa
z=z/cos=144/ cos14=158 H
'nLC,
③ 初选齿宽系数 Ysi@wK-LnF
按对称布置,由表查得=1 JBISA _Y
④ 初选螺旋角 ]0{,P
!
初定螺旋角 =14 (8em 5
⑤ 载荷系数K +^$;oG
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 48!F!v,j)x
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y f_:>36{1^!
查得: d 5hx%M
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 l8lJ &
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 u4[JDB7tH
u R!'v
⑦ 重合度系数Y y cWY.HD
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 T$V8n_;
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 C{6m?6
=14.07609 `EiL~*
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 sr:hRQ27
⑧ 螺旋角系数Y zS?DXE
轴向重合度 =1.675, *Ym+xu_5
Y=1-=0.82 nH[>Sff$
mUiJ@
⑨ 计算大小齿轮的 ^;Yjs.bI`F
安全系数由表查得S=1.25 **ls 4CE<
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 pf3-
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 \i)@"}
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 Rr\fw'
查课本得到弯曲疲劳强度极限 9|9/8a6A
小齿轮 大齿轮 v/`#Gu^P
H#bu3*'
查课本得弯曲疲劳寿命系数: EhN@;D+
K=0.86 K=0.93 RLDu5
X`I=Z ysB
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 #;'*W$Wk2
[]= JJP!9<
[]= D,s[{RW+q
r\}
O{ZO
_^^5
大齿轮的数值大.选用. QwI HEmdM
<Oj'0NK-
⑵ 设计计算 r;fcBepO
计算模数 {|Fn<&G
"%=K_WJ?
"+BuFhSLf
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: hrbeTtqi
V> Nw2u!!
z==24.57 取z=25 `h1>rP
(HeIO
那么z=5.96×25=149 kwFo*1
{
*@&V=l
② 几何尺寸计算 r / L
计算中心距 a===147.2 a+n?y)u
将中心距圆整为110 zc>LwX}<
B 5va4@
按圆整后的中心距修正螺旋角 JRw)~Tg @
LeMo")dk\
=arccos RD*.n1N1
R"QWap}
因值改变不多,故参数,,等不必修正. 1ka58_^
0U:9&jP,
计算大.小齿轮的分度圆直径 bw[K^/
)"^ )Nk
d==42.4 'S;l"
Dn;$4Dak(
d==252.5 XN'<H(G
qTnk>g_oS&
计算齿轮宽度 T-lHlm
y~+U(-&.
B= l' a<k"
w Yr M2X@
圆整的 b#_u.vP
b_oUG_B3]
大齿轮如上图: lQer|?#
{+|Em (M
IZ+ZIR@}ci
Iy{&T#e"
7.传动轴承和传动轴的设计 xA"7a
@*~cmf&FIQ
1. 传动轴承的设计 7vK}aOs0
</7?puVR
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 ,"4
P1=2.93KW n1=626.9r/min `T$CUlt6
T1=43.77kn.m /%h<^YDBf
⑵. 求作用在齿轮上的力 y Ide]
已知小齿轮的分度圆直径为 ?rv5Z^D'
d1=42.4 Kj*:G!r0.:
而 F= o2NU~Ub
F= F [d,")Ng
rfc;
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N E.OL_ \
nHmi%R7k
v8o{3wJ
;/.XAxkFL
⑶. 初步确定轴的最小直径 C<\O;-nHH
先按课本初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 % wS5m#n
?hwT{h
M\ {W &o1!
L&SlUXyt.c
从动轴的设计 X{bqG]j
3 ~^ }R
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, 4F>?G{ci
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M l*C(FPw4
⑵. 求作用在齿轮上的力 X3;|h93.a
已知大齿轮的分度圆直径为 WD,iY_'7u^
d2=252.5 Z 2u5n`K
而 F= O(oGRK<xM
F= F f_GqJ7Gk]
$^4URH
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N :3Hr:~
X"qC&oZmf
%rZJ#p[e)=
Iz<}>J B
⑶. 初步确定轴的最小直径 <kr%ylhIu
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 L0O},O
8P'zQ:#RV
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径d,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号 Z6I^HG{:
查表,选取 +iYy^oXxw
e$+?l~
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 U`fxe`nVa
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径 G&/RJLX|w
K)C9)J<
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ^q0Ox&X
为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,轴段右端需要制出一轴肩,故取直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 。 P9aGDma
LMmW3W`
初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型. tK+K lz
Zn`vL52_
D B 轴承代号 ^gpswhp
5
45 85 19 58.8 73.2 7209AC b{o%`B*
45 85 19 60.5 70.2 7209B E%vG#
50 80 16 59.2 70.9 7010C `|i[*+WC
50 80 16 59.2 70.9 7010AC 45;{tS.z,B
C4 &1M
76rNs|z~
aa1^cw 5}
A9[ELD>p
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 4M&6q(389
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.查得7010C型轴承定位轴肩高度mm, _f8<t=R
③ 取安装齿轮处的轴段d=58mm;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取L=72. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,d=65.轴环宽度,取b=8mm. C1@6r%YD
k]=Yi;
④ 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取l=50. jz_\B(m9%
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=16, > T,^n
{_v
高速齿轮轮毂长L=50,则 \i-HECc"U
d&x1uso%L
L=16+16+16+8+8=64 6+9inWTT(
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. B|-E3v:f4
T
_O|gU
5. 求轴上的载荷 W`KRaL0^
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时, 4{d!}R
查表对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. BiQ7r=Dd.
9I:H=5c
_[8BAm
ugtb`d{ Sl
RSLMO8
&xlz80%
7ZbnG@s7
;=IGl:
%Bo/vB'
piE9qXn
G9.+N~GZ.
传动轴总体设计结构图: _N 5$>2
g_\U-pzr
#TLqo(/
gOpGwpYZ,
(主动轴) LY%`O#i.
w1-/U+0o
2-9'zN0u
从动轴的载荷分析图: URq{#,~CT
6@TGa%:G
6. 校核轴的强度 *_puW
x
根据 _
13M
== E4^zW_|xE
前已选轴材料为45钢,调质处理。 $=/.oh
查表15-1得[]=60MP ^Tbw#x]2
〈 [] 此轴合理安全 XY]|OZ7(
|0vV?f$
8、校核轴的疲劳强度. m"P"iK/Av(
⑴. 判断危险截面 #\kYGr-G)
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以A Ⅱ Ⅲ B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅵ和Ⅶ处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面Ⅵ的应力集中的影响和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面Ⅳ和Ⅴ显然更加不必要做强度校核.由附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小,因而,该轴只需胶合截面Ⅶ左右两侧需验证即可. w\U
fq
⑵. 截面Ⅶ左侧。 Zk*/~f|\
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 B1]dub9
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 \Lxsg!wtJ
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 SrPZ^NF
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 s7?Q[vN
截面上的弯曲应力 FpjpsD~Qu
\vVGfG?6
截面上的扭转应力 d^"<Tz!
== /xmUu0H$R
轴的材料为45钢。调质处理。 ~U+SK4SK:o
由课本得: w:l/B
'%]Y
VY)!bjW.
因 x4jn45]x@
经插入后得 w,(e,8#:
2.0 =1.31 +5Yf9
轴性系数为 =k#SQ/@
=0.85 " >QNiR!
K=1+=1.82 B[:-SWd
K=1+(-1)=1.26 m&xyw9a
所以
GU99!.$
[,s{ /OM
综合系数为: K=2.8 Zvd^<SP<?
K=1.62 b&BSigrvou
碳钢的特性系数 取0.1 |A".Mo_5
取0.05 , &S:(b[D
安全系数 bq5tEn
S=25.13 l?:!G7ie
S13.71 T&6W>VQ|[>
≥S=1.5 所以它是安全的 (P
{o9
截面Ⅳ右侧 Ay'2!K,I
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 +$Q33@F5l
gz6BfHQG
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 2fp\s5%J}
y#HDJ=2
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 "Gx(-NH+
*6%!i7kr
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 %\8E{M:
截面上的弯曲应力 Vt-D8J\A
0
截面上的扭转应力 V3&_ST
==K= e*w2u<HP
K= FBpf_=(_1
所以 6;g_}Zx
综合系数为: f8u m.Xnp6
K=2.8 K=1.62 c`w YQUg(
碳钢的特性系数 #% PnZ
/
取0.1 取0.05 M&Aeh8>uX
安全系数 +~lZ]a7k
S=25.13 t(FIBf3
S13.71 <`8l8cL
≥S=1.5 所以它是安全的 5}FPqyK"
i;!#:JX
9.键的设计和计算 $OK}jSH*v)
,B]kX/W
①选择键联接的类型和尺寸 c`
^I% i
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键. Tl9KL%9
根据 d=55 d=65 .c~`{j}
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 FZTBvdUYp
b=20 h=12 =50 _JZS;8WYR
yD6lzuk{X
②校和键联接的强度 c}K>#{YeB
查表6-2得 []=110MP P+r-t8
工作长度 36-16=20 ]i\C4*
50-20=30 )*_4=-8H
③键与轮毂键槽的接触高度 ,Q~C
F;qe
K=0.5 h=5 0#f;/c0i
K=0.5 h=6 wmh[yYWc
由式(6-1)得: ,&$w*D%
<[] / 0Z_$Q&e
<[] Q$_S/d%*
两者都合适 z.itVQs$I
取键标记为: _:|/4.]`_
键2:16×36 A GB/T1096-1979 o)<c1\q
键3:20×50 A GB/T1096-1979 )r_zM~jI
10、箱体结构的设计 z>HeM
Mei
减速器的箱体采用铸造(HT200)制成,采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量, ao>`[-
大端盖分机体采用配合. $agd9z,&m
k[3J5 4`g1
1. 机体有足够的刚度 SenDJv00
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 h\GlyH~
F6 ?4E"d
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 S`ms[^-q*
dY>oj<9
因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm S0+nQM%
为保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为 =#qf0
Zr`pOUk!4
3. 机体结构有良好的工艺性. Z6G>j
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. r|[uR$|Y
6\4~&+;wL
4. 对附件设计 u
Ey>7I
A 视孔盖和窥视孔 78't"2>
在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区的位置,并有足够的空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成,用M6紧固 <0!/7*;#ZT
B 油螺塞: a!ao{8#
放油孔位于油池最底处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部的支承面,并加封油圈加以密封。 8t3,}}TJ
C 油标: 5AV5`<r.
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 Ph(bgQg
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. %<cfjo
<4!SQgL
D 通气孔: +c@s
由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡. H4#|f n
E 盖螺钉: 8RS=Xemds
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 Lw EI
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. NijvFT$V1
F 位销: lFMQT
;
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度,在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销,以提高定位精度. RLkP)+t
G 吊钩: "p<B|
在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重的物体. u;$g13
|7G+O+j
减速器机体结构尺寸如下: .6I*=qv)NA
E3X6-J|
名称 符号 计算公式 结果 >U/m/H'
箱座壁厚 10 ;[
UGEi
箱盖壁厚 9 Qs(WyP#
箱盖凸缘厚度 12 >cm*_26;I
箱座凸缘厚度 15 ^_dYE]t
箱座底凸缘厚度 25
%W!C
地脚螺钉直径 M24 o /uA_19
地脚螺钉数目 查手册 6 V[&4Km9C
轴承旁联接螺栓直径 M12 N;4tvWI
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 "o+E9'Dm
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 ")%)e ;V3
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 t;ZA}>/
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 @I{v
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 i|zs
Li/
22 # fvt:iE
18 [d+f#\ut
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 NYS|fa
16 g]B!
29M
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 .QRa{l_)
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 *_Y{wNF*
齿轮端面与内机壁距离 > 10 d51.Tbt#%7
机盖,机座肋厚 9 8.5 :q6j{C(
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) 2%0J/]n\A"
150(3轴) >s3H_X3F
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) KjK.Sv{N
150(3轴) q'r(#,B<3
fJ
\bm
11. 润滑密封设计 +:@lde]/p
tYE\tbCO'
对于二级圆柱齿轮减速器,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. F'eV%g
油的深度为H+ E3IB> f
H=30 =34 n)]]g3y2
所以H+=30+34=64 ')ZM#
:G
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 N%8O9Dp8;
3@'3U?Hin
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 ^Fmp"[q
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 U
Ke!zI
密封的表面要经过刮研。而且,凸缘联接螺柱之间的距离不宜太 N7/eF9
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 l/|bU9o /u
O3Jp:.ps
12.联轴器设计 UPs7{We W
|8xu*dVAp4
1.类型选择. ][Ne;F6
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 OMaG*fb=
2.载荷计算. }=)
公称转矩:T=95509550333.5 {<\ [gm\X
查课本,选取 aZK%?c
所以转矩 8t{-
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 /,G -1E
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm TF_~)f(`
,yZvT7
四、设计小结 u 3&9R)J1
经过两周紧张的课程设计,终于体会到了什么叫设计。原来设计并非自己想的那么简单、随便,比如说,设计减速器时,里面的每一个零件几乎都有其国家标准,我们设计时必需得按标准进行设计,最后才能符合要求。我觉得从事设计工作的人一定得要有很好的耐性,并且要有足够的细心,因为设计过程中我们要对数据不断的计算,对图形不断的修改,这需要耐心。因此,我觉得我们有必要从现在就开始培养这样一种耐心的工作态度,细心的工作作风,以便以后更快的进入到工作中,避免不必要的错误。 Z_Tu*
F
我觉得,虽然这次设计出的结果与自己所想的有一定差距,但我想至少是自己动手了,并且通过这次设计,使自己更明白自己在这方面的欠缺和不足之处,懂得要从头到尾自己设计出一样东西是多么的不容易。因此,我想在剩下的一年半时间里,我会针对自己专业方面欠缺知识进行提高,拓宽。我想不管谁找出了自己的弱点,一定要努力的去改进、提高它,这样自己才会不断的进步,虽然“人无完人”,但我想我们不断的改进、提升自己,最后会使自己成为比现在的自己更强,更优秀的人的。我想这是我这次课程设计的最大收获。 'q+CL&D
五、参考资料目录 Yh=/?&*
[1]《机械设计课程设计》,高等教育出版社,王昆,何小柏,汪信远主编,1995年12月第一版; nYfZ[Q>v
[2]《机械设计(第七版)》,高等教育出版社,濮良贵,纪名刚主编,2001年7月第七版; ~Q q0
[3]《简明机械设计手册》,同济大学出版社,洪钟德主编,2002年5月第一版; La$*)qD,
[4]《减速器选用手册》,化学工业出版社,周明衡主编,2002年6月第一版; y'gIx*6B@
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编
Iu<RwB[#Q
[6]《机械制图(第四版)》,高等教育出版社,刘朝儒,彭福荫,高治一编,2001年8月第四版; 8Ja't8
[7]《互换性与技术测量(第四版)》,中国计量出版社,廖念钊,古莹庵,莫雨松,李硕根,杨兴骏编,2001年1月第四版。