机械设计基础课程设计任务书 ~ drS} V
Gv!2f
课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计 ~9a<0Mc?
:}L[sl\R
专 业:机械设计制造及自动化(模具方向) 7{e
4c
`quw9j9`C\
目 录 E<{R.r
m)ky*"(
一 课程设计书 2 vjbASFF0=
.KB^3pOpx
二 设计要求 2 Dzpq_F!;V
6y-@iJ*ld;
三 设计步骤 2 Avge eJi
n*R])=F@c
1. 传动装置总体设计方案 3 [SjqOTon{
2. 电动机的选择 4 aq>kTaz
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 1jmjg~W
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 9@SC}AF.
5. 设计V带和带轮 6 t>L2
6. 齿轮的设计 8 NlA,'`,
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 fF!Yp iI"
8. 键联接设计 26 $g^@AdE%
9. 箱体结构的设计 27 Hc;[Cs0
10.润滑密封设计 30 SpIv#?
11.联轴器设计 30 n QF(vTDN
vOH4#
四 设计小结 31 \,'m</o~,
五 参考资料 32 =1@u
[CTnXb
一. 课程设计书 .97])E[U
设计课题: cRC6 s8
设计一用于带式运输机上的单级斜齿轮圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V ,X?{07gH
表一: [DYQ"A=)d
题号 c rQ8q;:
<q)#
参数 1 #]-SJWf3
运输带工作拉力(kN) 1.5 eYc$dPE
运输带工作速度(m/s) 1.1 `](e:be}
卷筒直径(mm) 200 I<DL=V
d.aS{;pse
二. 设计要求 }czrj%6
1.减速器装配图一张(A1)。 HGl|-nW>
2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。 9FF0%*tGo
3.设计说明书一份。 g9OY<w5s]
4a&RYx
三. 设计步骤 V( }:=eK
1. 传动装置总体设计方案 pt?bWyKG
2. 电动机的选择 A]*}HZ,
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 +8T?{K
4. 计算传动装置的运动和动力参数 "2!&5s,1p
5. “V”带轮的材料和结构 *9
{PEx
6. 齿轮的设计 ~ZaY!(R<
7. 滚动轴承和传动轴的设计 ,};&tR
8、校核轴的疲劳强度 cx,+k]9D
9. 键联接设计 t[HE6ea
10. 箱体结构设计 #I.+aV+2oQ
11. 润滑密封设计 3l]lwV
12. 联轴器设计 kb%;=t2
'$Dn
1.传动装置总体设计方案: wKh4|Ka
e}voV0y\v:
1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 $V;i
'(&7
2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀, [>3./YH`
要求轴有较大的刚度。 Ha#=(9.
3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 AD>e?u
其传动方案如下: DDQx
g
>dXGee>'M
图一:(传动装置总体设计图) _oL?*ks
J`Q>3]wL
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 Yu/ID!`Z
选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 W.jGGt\<\
传动装置的总效率 &<g|gsG`
η=η1η2η3η24η25η6=0.96×××0.97×0.96=0.759; ,]C;sN%~}
为V带的效率,η2为圆柱齿轮的效率, u]wZQl#-
η3为联轴器的效率,为球轴承的效率, _%Bi: HG0
为圆锥滚子轴承的效率,η6为卷筒的传动效率。 ~hH REI&
'c&Ed
2.电动机的选择 l9~e".
~'
3Aip}<1
电动机所需工作功率为: P=P/η=2300×1.1/0.835=3.03kW, 执行机构的曲柄转速为n==105r/min, bRDYGuC
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i=2~4,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i=3~6, v~+(GqR=+
则总传动比合理范围为i=6~24,电动机转速的可选范围为n=i×n=(6~24)×105=630~2520r/min。 @u+]aI!`-
4KAZ ':
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比, LP^$AAy
G't$Qx,IC
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机,额定功率为4.0 }Bh8=F3O
Q
, pfG
额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。 ;;Y!^^g
;+_:,_
Kn{4;Xk\
方案 电动机型号 额定功率 /N+dQe
P \7eUw,~Q>
kw 电动机转速 (/YHk`v2
电动机重量 Wb_J(!da
N 参考价格 *R,5h2;
元 传动装置的传动比 z9Mfd#5?>P
同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器 ?81c 4w
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02 9RL`<,Q
uZYF(Yu
中心高 }#+^{P3 ;
外型尺寸 R^fPIv`q
L×(AC/2+AD)×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD :4w ?#
132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41 T<>,lQs(a
{uFO/
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 [DOckf oZx
W
i.&e
(1) 总传动比 Ee#q9Cx^J
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=n/n=1440/105=13.7 6_;icpN]
(2) 分配传动装置传动比 BOX2O.Pm
=× E]d.z6k
式中分别为带传动和减速器的传动比。 4at?(B+
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.3,则减速器传动比为==13.7/2.3=5.96 = svN#q5s
4.计算传动装置的运动和动力参数 e`s
~.ZF
(1) 各轴转速 >'$Mp <
==1440/2.3=626.09r/min XT*sGM
==626.09/5.96=105.05r/min y^*~B(T{
(2) 各轴输入功率 T>Z<]s
=×=3.05×0.96=2.93kW ="H%6S4'
=×η2×=2.93×0.98×0.95×0.993=2.71kW Ax@$+/Z!
则各轴的输出功率: kD%( _K5
=×0.98=2.989kW UkC!1Jy
=×0.98=2.929kW B$K=\6o
各轴输入转矩 JbbzV>
=×× N·m xo&_bMO
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×3.05/1440=20.23 N· _VN?#J)o
所以: =×× =20.23×2.3×0.96=44.66N·m N+xP26D8
=×××=44.66×5.96×0.98×0.95=247.82 N·m "S]TP$O D
输出转矩:=×0.98=43.77 N·m /6*42[r
=×0.98=242.86N·m P@B]
运动和动力参数结果如下表 ND;#7/$>
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 8<.Oq4ku
输入 输出 输入 输出 ~
7s!VR
电动机轴 3.03 20.23 1440 \2$|Ei7
1轴 2.93 2.989 44.66 43.77 626.09 *)Zdz9E'1(
2轴 2.71 2.929 247.82 242.86 105.05 HV|,}Wks6s
IJ"q~r$
5、“V”带轮的材料和结构 ?a5! H*,
确定V带的截型 R 9\*#c
工况系数 由表6-4 KA=1.2 5;EvNu
设计功率 Pd=KAP=1.2×4kw Pd=4.8 bn5 Su=]
V带截型 由图6-13 B型 ez$(c
&8lZNv8;(p
确定V带轮的直径 ,J@
小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=160mm N6:`/f+A>T
验算带速 V=960×160×3.14/60000=8.04m/s ]=BB#
大带轮基准直径 dd2=dd1i=160×2.3=368mm 由表6-3取dd2=355mm k(HUUH_z
e^voW"?%
确定中心距及V带基准长度 !Uo4,g6r+
初定中心距 由0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)知 Zh~'9 JH
360<a<1030 @yYkti;4-
要求结构紧凑,可初取中心距 a0=700mm ?J0y|
^cWnF0)j.
初定V带基准长度 W>r+h-kR
Ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+1/4a0(dd2-dd1)2=2232mm @0''k
XiWmV ?
V带基准长度 由表6-2取 Ld=2240mm At;LO9T3z
传动中心距 a=a0+(2240-2232)/2=708 a=708mm F+qm[Bc8
小带轮包角 a1=1800-57.30(335-160)/708=1640 "AqB$^S9t
Lg hfM"g
确定V带的根数 HzsdHH(J
单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kw o8MZiU1Xf
额定功率增量 由表6-6 △P=0.3 UiNP3TJ'L
包角修正系数 由表6-7 Ka=0.96 h68 xet;
带长修正系数 由表6-2 KL=1 2~V*5~fb
dO\"?aiD
V 带根数 Z=Pd/(P1+△P2)KaKL=4.8/(3.86+0.3)0.98*1.05=1.6556 l]SX@zTb
;Rf'P}"]
取Z=2 6]wIG$j
V带齿轮各设计参数附表 !,PWb3S
Zd+bx*rD
各传动比 -?a 26o%e
vDvFL<`vmD
V带 齿轮 +7}]E1Uf
2.3 5.96 jEwIn1
gqR(.Pu
2. 各轴转速n 6LhTBV
(r/min) (r/min)
lhJ'bYI
626.09 105.05 7EJ+c${e.-
"N#Y gSr
3. 各轴输入功率 P JXxwr)i
(kw) (kw) qP
,EBE
2.93 2.71 A}!J$V:w]
EM_d8o)`B
4. 各轴输入转矩 T !x)R=Z/C
(kN·m) (kN·m) Ort(AfW
43.77 242.86 u?EN
zm# ?W
5. 带轮主要参数 @F>D+=hS
小轮直径(mm) 大轮直径(mm) CN?gq^
中心距a(mm) 基准长度(mm) V带型号 {{1G`;|v9
带的根数z sos5Y}
160 368 708 2232 B 2 #K&Gp-
3U}%2ARo_
6.齿轮的设计 +ai<
q>+
bd`P0f?
(一)齿轮传动的设计计算 eH,or ,r
r|Z{-*`
齿轮材料,热处理及精度 cb bFw
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 WzWXE(
(1) 齿轮材料及热处理 q\)-BXw:
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 ('~LMu_
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#KU^]"(
② 齿轮精度 <N@Gu!N8
按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。 d5d@k
-qoH,4w
2.初步设计齿轮传动的主要尺寸 !'Kjx
按齿面接触强度设计 IA(5?7x`<
,?3G;-
确定各参数的值: $xQL]FmS
①试选=1.6 4P0}+
选取区域系数 Z=2.433 v,t:+
!8
T0
{L q:
则 @pxcpXCy
②计算应力值环数 F}zDfY\-
N=60nj =60×626.09×1×(2×8×300×8) W>LR\]Ti@
=1.4425×10h n:X y6H
N= =4.45×10h #(5.96为齿数比,即5.96=) E.f%H(b
③查得:K=0.93 K=0.96 KTv$
④齿轮的疲劳强度极限 54/=G(F
取失效概率为1%,安全系数S=1,公式得: <uJ@:oWG7
[]==0.93×550=511.5 8_F1AU? u
P* o9a
[]==0.96×450=432 n*$ g]G$
许用接触应力 BuwY3F\-O
ww/Uzv
⑤查课本表3-5得: =189.8MP 8-i#8'/x
=1 _j3f Ar(V
T=9.55×10×=9.55×10×2.93/626.09 1"g<0
W
=4.47×10N.m [vgtc.V
3.设计计算 v:U-6W_)|
①小齿轮的分度圆直径d O84i;S+-p
RpF&\x>
=46.42 =}*0-\QG
②计算圆周速度 40/Y\
1.52 &vJH$R
③计算齿宽b和模数 / +\9S
计算齿宽b uS-|wYE
b==46.42mm "#] $r
计算摸数m . ^u,.
初选螺旋角=14 T|p"0b A
= ?0SEMmp`H
④计算齿宽与高之比 p[-O( 3Y
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50 zTp"AuNHN
=46.42/4.5 =10.32 gSgr6TH0
⑤计算纵向重合度 \8
":]EU
=0.318=1.903 O=lzT~G|4
⑥计算载荷系数K y(&Ac[foS}
使用系数=1 S 5U;#H
根据,7级精度, 查课本得 ;*N5Y}?j'
动载系数K=1.07, ;j7#7MN2_E
查课本K的计算公式: -} +[
K= +0.23×10×b [Zrr)8A
=1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×46.42=1.33 yX5\gO6G
查课本得: K=1.35 H.;Q+A,8^
查课本得: K==1.2 [RL9>n8f
故载荷系数: BWNi [^]
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.33=1.71 ~>G^=0LT
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 :DNjhZ
d=d=50.64 "N;EL0=
⑧计算模数 ~rm_vo
= Kq!3wb;
4. 齿根弯曲疲劳强度设计 |:o4w
由弯曲强度的设计公式 DH=hH&[e(d
≥ *Ly6`HZ9
h;Qk@F
⑴ 确定公式内各计算数值 iCoX&"lb
① 小齿轮传递的转矩=47.58kN·m m'U0'}Ld};
确定齿数z xo)P?-
因为是硬齿面,故取z=24,z=i z=5.96×24=143.04 JJnH%Q
传动比误差 i=u=z/ z=143.04/24=5.96 ?0.NIu,,o
Δi=0.032%5%,允许 ("@!>|H
② 计算当量齿数 :0/7, i
z=z/cos=24/ cos14=26.27 Sdo-nt
z=z/cos=144/ cos14=158 $qiya[&G4
③ 初选齿宽系数 `L
zPotz
按对称布置,由表查得=1 aXVFc5C\
④ 初选螺旋角 965jtn
初定螺旋角 =14 0b>h$OU/
⑤ 载荷系数K hxx.9x>ow
K=K K K K=1×1.07×1.2×1.35=1.73 1oS/`)
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y `uFdwO'DD
查得: Z;i:](
齿形系数Y=2.592 Y=2.211 qM`}{
/i
应力校正系数Y=1.596 Y=1.774 8}[).d160
'%qr.T
%
⑦ 重合度系数Y _w{Qtj~s|
端面重合度近似为=[1.88-3.2×()]=[1.88-3.2×(1/24+1/144)]×cos14=1.7 *hx
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14)=20.64690 m*pJBZxd
=14.07609 p ?!/+
因为=/cos,则重合度系数为Y=0.25+0.75 cos/=0.673 UZMd~|
⑧ 螺旋角系数Y 7r!x1
轴向重合度 =1.675, bsX[UF
Y=1-=0.82 E.TAbD&5(
L#J1b!D&<6
⑨ 计算大小齿轮的 f?Lw)hMrA
安全系数由表查得S=1.25 (e~N q
工作寿命两班制,8年,每年工作300天 JI}'dU>*U:
小齿轮应力循环次数N1=60nkt=60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10 XZ7Lk)IR
大齿轮应力循环次数N2=N1/u=6.255×10/5.96=1.05×10 DI>s-7
查课本得到弯曲疲劳强度极限 kj_c%T
]/
小齿轮 大齿轮 #a6iuO0I
nUO0Ce
查课本得弯曲疲劳寿命系数: (HVGlw'`
K=0.86 K=0.93 0S"MC9beg
icgfB-1|i
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 z_HdISy0
[]= #e"[^_C@!
[]= (>Em^(&
^!d3=}:0
!g[Zfo2r"
大齿轮的数值大.选用. hb$Ce'}N
K0~rN.C!0
⑵ 设计计算 j%kncGS
计算模数 F5<Hm_\:
s;e\ pt
)5,v!X)
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=50.64来计算应有的齿数.于是由: 6Mf0`K
:;}P*T*PU
z==24.57 取z=25 e
,(mR+a8
}vuO$j
那么z=5.96×25=149 P:c w|Q
XS#Qu=,-
② 几何尺寸计算 (QEG4&9
计算中心距 a===147.2 pBHRa?Y5
将中心距圆整为110 d{?LD?,)
t.<i:#rj>l
按圆整后的中心距修正螺旋角 Wr
4,YQM
N~Jda
o
=arccos A.SvA Yn
oH@78D0A
因值改变不多,故参数,,等不必修正. * 4'"2"
x2xRBkRg=
计算大.小齿轮的分度圆直径 >4TO=i
&C}*w2]0S
d==42.4 Mx}gN:Wt
'1[Ft03
d==252.5 &oNAv-m^GD
mh%VrAq
计算齿轮宽度 zLQx%Yg!
&]Tmxh(
B= @7}W=HB
ctQ/wrkU
圆整的 Wwo0%<2y
`[A];]
大齿轮如上图: )X7A
rv;3~'V
+T ?NH9
[g,}gyeS(
7.传动轴承和传动轴的设计 H,J8M{
!-bB559Nv
1. 传动轴承的设计 9WHddDA
kAx4fE[c
⑴. 求输出轴上的功率P1,转速n1,转矩T1 =1!
'QUc
P1=2.93KW n1=626.9r/min KoY F]
T1=43.77kn.m I fir ,8
⑵. 求作用在齿轮上的力 GbyJ:
已知小齿轮的分度圆直径为 & kIFcd@
d1=42.4 ,Q B<7a+I
而 F= 0(Ij%Wi,
F= F POW>~Tof1
=41xkAMnk
F= Ftan=20646×0.246734=5094.1N -&f$GUTJ
)"LJ
hLg
0YzpZW"+
g`^x@rj`E
⑶. 初步确定轴的最小直径 -di o5a
先按课本初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 wBzC5T%,
u-TUuP
2:R+tn(F
E4!Fupkpf
从动轴的设计 +"(jjxJm
tgaO!{9I?
求输出轴上的功率P2,转速n2, T2, m*;ERK
P2=2.71kw,n2=105.05, T2=242.86kn.M /=h` L,
⑵. 求作用在齿轮上的力 Je@v8{][|
已知大齿轮的分度圆直径为 ddo#P%sH'
d2=252.5 D0Cy^_
而 F= M;NX:mX9
F= F C?Ucu]cW
nm+s{
F= Ftan=1923.6×0.246734=474.6N .ByuN
C7vxw-o|&p
FqifriLN
@KA4N`
⑶. 初步确定轴的最小直径 Ug`djIL
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,取 I|J/F}@p
mt`.6Xz~
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径d,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号 H1T.(M/"
查表,选取 .KC++\{HE
3[&C g
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 +)?J#g
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径 66 Tpi![
_rYkis^u
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 p#[.{
为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,轴段右端需要制出一轴肩,故取直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 。 vI]N^j2%
" Jr-J#gg
初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型. Jo}eeJ;k
N<-Gk6`C/
D B 轴承代号 c|1&lYal;
45 85 19 58.8 73.2 7209AC m4g$N)
45 85 19 60.5 70.2 7209B xm@_IL&P
50 80 16 59.2 70.9 7010C _2nx^E(pd
50 80 16 59.2 70.9 7010AC |CzSU1ma
H.2QKws^F
m6djeOl
C
$JmzrE
Q&V;(L62!
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 _[y/Y\{I
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.查得7010C型轴承定位轴肩高度mm, 0LKRN|@
③ 取安装齿轮处的轴段d=58mm;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取L=72. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,d=65.轴环宽度,取b=8mm. j+(I"h3
Yrn)VV[)h
④ 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取l=50. `g})|Gx
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8,已知滚动轴承宽度T=16, S@Hf
&hJ
高速齿轮轮毂长L=50,则 u4_9)P`]0
/SrAW`;"
L=16+16+16+8+8=64 F3N6{ysK#
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. +H
Usz?
l$'wD hN*
5. 求轴上的载荷 :\}(&
>
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, C/&-l{7
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. (3&?w y_l
yH}s<@y;7
I0RvnMw
\B
7tX
evJ.<{M
0<B$#8
Lu0x
(/
Jdp3nzM^^@
CsifKHI
-7(@1@1
!7&5` q7
传动轴总体设计结构图: -FlzEZ
@jlw_ob2g
t@Nyr&|D
1~QPG\cdIX
(主动轴) <kd1Nrr!p
M[112%[+4
AjgF6[B
从动轴的载荷分析图: *U\`CXn;
f.`*Qg L
6. 校核轴的强度 NS6:yX,/
根据
U2~kJ
== 5j-YM
前已选轴材料为45钢,调质处理。 O|N{v"o
查表15-1得[]=60MP [bNx^VP*
〈 [] 此轴合理安全 \`\ZTZni
B[?CbU
8、校核轴的疲劳强度. _8)*]-
⑴. 判断危险截面
}sO&. ME
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. 9
ea\vZ
⑵. 截面Ⅶ左侧。 R=
o2K
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 -701j'q{
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 +|89>}w4
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 KC#q@InK
截面Ⅳ上的扭矩T为 =242.86 JOLaP@IPT
截面上的弯曲应力 N;j)k;
e?=^;v%r
截面上的扭转应力 GMl;7?RA
== [ $n_6
轴的材料为45钢。调质处理。 8j %Tf;
由课本得: wInh~p
`LE6jp3,
因 ,.1Psz^U
经插入后得 0C6-GKbZ
2.0 =1.31 [>%xd)8.c
轴性系数为 NI
[
pp`
=0.85 4X
|(5q?
K=1+=1.82 M`i\VG
K=1+(-1)=1.26 1@1U/ss1
所以 m6CI{Sa](l
.1Al<OLL
综合系数为: K=2.8 m(#LhlX
K=1.62 j<@lX^
碳钢的特性系数 取0.1 &Ao+X=qw
取0.05 &NK,VB;
安全系数 QYjsDL><
S=25.13 +M$Q
=6/
S13.71 {~sDYRX
≥S=1.5 所以它是安全的 Y>G@0r BG
截面Ⅳ右侧 ime\f*Fg
抗弯系数 W=0.1=0.1=12500 1Y@Aixx
IS
2^g>T#1
抗扭系数 =0.2=0.2=25000 Yc
`)R
DB:+E|vSD
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560 K3;nY}\>
+hT:2TXn
截面Ⅳ上的扭矩为 =295 ps%q9}J
截面上的弯曲应力 O_DtvjI'
截面上的扭转应力 n3Z5t
==K= I}6\Sv=
K= FCuB\Q
所以 T'&I{L33Y
综合系数为: i9A+gtd
K=2.8 K=1.62 WKIoS"?-F
碳钢的特性系数 Z2='o_c
取0.1 取0.05 3]UUG
安全系数 }J1tdko#
S=25.13 R_7 d@FQ1
S13.71 "xHg qgFyO
≥S=1.5 所以它是安全的 .0rh y2
z3M6V}s4
9.键的设计和计算 yA(K=?sq
@reeO=
①选择键联接的类型和尺寸 YY!6/5*/]
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. cwWodPNm
根据 d=55 d=65 a|=x5`h04~
查表6-1取: 键宽 b=16 h=10 =36 ehG/zVgn
b=20 h=12 =50 sWblFvHqrU
)!:Lzi
②校和键联接的强度 I=9!Rs(QF
查表6-2得 []=110MP F^LZeF[#t
工作长度 36-16=20 P(73!DT+
50-20=30 .]7Qu;L
③键与轮毂键槽的接触高度 hq/k*;
K=0.5 h=5 o b|BXF
K=0.5 h=6 q)vplV1A
由式(6-1)得: H4!+q:<
<[] OP|8S k6
r
<[] ~Oq +IA~9
两者都合适 pd8Nke
取键标记为:
9*=W- v
键2:16×36 A GB/T1096-1979 z,bQQ;z9
键3:20×50 A GB/T1096-1979 -O!Zxg5x
10、箱体结构的设计 z7Eg5rm|QZ
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, &0(
大端盖分机体采用配合. 9>rPe1iv
VZ](uF BY
1. 机体有足够的刚度 0}xFD6{X
在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度 BQ2wnGc
{TRsd
2. 考虑到机体内零件的润滑,密封散热。 ]&{ ci
tP%{P"g3^
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 GSQ/NYK
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 zC:wNz@zK
j>/ ,$H
3. 机体结构有良好的工艺性. `TPOCxM Mo
铸件壁厚为10,圆角半径为R=3。机体外型简单,拔模方便. ;h" P{fF
ee#):
-p
4. 对附件设计 JiU9CeD3
A 视孔盖和窥视孔 { F}; n?'
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 FwZ>{~?3
B 油螺塞: -TOI c%
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。 "y<?Q}1
C 油标: dk<XzO~g
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 Q\,o:ZU_
油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出. \VFHHi:I
i^!ez5z
D 通气孔: <ExZ:ip
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. V@QK
E 盖螺钉: %F*|;o7 s
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 :BGA.
钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹. RTu4@7XP
F 位销: .ol'.t,S
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. {?}*1,I
G 吊钩: #vqo -y7@
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. }AvcoD/b
^@_m "^C
减速器机体结构尺寸如下: /Y2/!mU</
a`u
S[r>
名称 符号 计算公式 结果 iIGbHn,/
箱座壁厚 10 Iu35#j
箱盖壁厚 9 $eBX
箱盖凸缘厚度 12 C}*cx$.
箱座凸缘厚度 15 oo$MWN8a>r
箱座底凸缘厚度 25 7 #=}:3c
地脚螺钉直径 M24 ')$NfarQ.
地脚螺钉数目 查手册 6 A[YpcG'9
轴承旁联接螺栓直径 M12 :ECi+DxBK
机盖与机座联接螺栓直径 =(0.5~0.6) M10 Lh-`OmO0>F
轴承端盖螺钉直径 =(0.4~0.5) 10 ]k8/#@19
视孔盖螺钉直径 =(0.3~0.4) 8 GBC*>Y
定位销直径 =(0.7~0.8) 8 }Y17*zp%
,,至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 s$*'^:
22 5Y3i|cj
18 lRP1&FH0
,至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 ?n\*,{9
16 y9|K|xO[
外机壁至轴承座端面距离 =++(8~12) 50 T=YzJyQC)
大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 Z_1*YRBY;
齿轮端面与内机壁距离 > 10 [;b=A
机盖,机座肋厚 9 8.5 47T}0q,
轴承端盖外径 +(5~5.5) 120(1轴)125(2轴) $Vv}XMxw
150(3轴) 5b6s4ZyV
轴承旁联结螺栓距离 120(1轴)125(2轴) 3?s ?XAh
150(3轴) Y3ZK%OyPR
:;!\vfZbU
11. 润滑密封设计 da$BUAqU
&wetzC)
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. oAZh~~tp
油的深度为H+ Q^Bt1C
H=30 =34 i
NWC6y
所以H+=30+34=64 HZ*0QgW\(5
其中油的粘度大,化学合成油,润滑效果好。 )hj|{h7
bxXiQa
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封,联接 (HN4g;{
凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗度应为 s2v(=
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 *V;3~x!
大,国150mm。并匀均布置,保证部分面处的密封性。 W:QwHZ2O
K$REZe
12.联轴器设计 s-VSH
mi2o1"Jd$`
1.类型选择. ".~{:=
为了隔离振动和冲击,选用弹性套柱销联轴器 7nHTlI1b
2.载荷计算. '?GQ~Bf<>
公称转矩:T=95509550333.5 y$tX-9U
查课本,选取 em]xtya
所以转矩 DjW$?>
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以 *,\` o~
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm 5GAy "Xd
<V_7|)'/A
四、设计小结 w9#R'
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。 u:`y]
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。 Z# Lx_*p]Q
五、参考资料目录 J%dJw}
[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; q?~Rnv
[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; R.1Xst &i
[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; f3
]
[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; Z]-WFU_
N
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编 p`+VrcCBOd
[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; +EAS Aq
[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。