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2007-01-02 09:23 |
二级齿轮减速器说明书
目 录 -)X{n?i VO9XkA7 设计任务书……………………………………………………1 Yr+d1( 传动方案的拟定及说明………………………………………4 [G\o+D?2 电动机的选择…………………………………………………4 Y:wF5pp; 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 f7Zf}1| 传动件的设计计算……………………………………………5 &RWM<6JP 轴的设计计算…………………………………………………8 uMHRUi 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 YX_vv!-] 键联接的选择及校核计算……………………………………16 }?J~P%HpF 连轴器的选择…………………………………………………16 r]0(qg 减速器附件的选择……………………………………………17 H "O$& 润滑与密封……………………………………………………18 Ss 2$n 设计小结………………………………………………………18 ms7SoYbSu 参考资料目录…………………………………………………18 z`OkHX*+2| lcCJ?!lsSW 机械设计课程设计任务书 ^T{8uJ'kn 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 WKxm9y
V 一. 总体布置简图 $~=2{ Yq
J]7V\ _-/x;C v~}5u
5$O 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 AeaPK E3f9<hm 二. 工作情况: z>|)ieL 载荷平稳、单向旋转 (`pNXQ0n %@P`` 三. 原始数据 Jh?z=JY 鼓轮的扭矩T(N•m):850 :c=v} 鼓轮的直径D(mm):350 Z:|9N/>T 运输带速度V(m/s):0.7 { V0>iN:~S 带速允许偏差(%):5 0V3gKd7 使用年限(年):5 SW#BZ3L 工作制度(班/日):2 H UkerV 7b46t2W< 四. 设计内容 "XhOsMJ 1. 电动机的选择与运动参数计算; k}zd'
/b 2. 斜齿轮传动设计计算 xg} ug[ 3. 轴的设计 Px#$uU 4. 滚动轴承的选择 {`F1u?l 5. 键和连轴器的选择与校核; 61Bhm:O5W 6. 装配图、零件图的绘制 69/?7r 7. 设计计算说明书的编写 )v1CC.. Q&PB]D{ 五. 设计任务 &bLC(e] 1. 减速器总装配图一张 f>z`i\1oO 2. 齿轮、轴零件图各一张 U` hfvTi 3. 设计说明书一份 \?&Au *NlpotW,f 六. 设计进度 U(~U!O} 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 B+Z13;}B 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 13a(FG 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 VgMP^&/gZ 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 #Qd'+M ~{M@?8wi j o_
sAb KDD@%E Sl>>SP q}wj}t# ~@Kf2dHes [@3SfQ 传动方案的拟定及说明 h!e2
+4{4{ 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 9!}q{2j 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 ErDL^M-` @Tr&`Hi 7F(5)Utt 电动机的选择 6>,#
6{?jl 1.电动机类型和结构的选择 6^E`Sa!s 因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 sx5r(0Z %!y89x=E 2.电动机容量的选择 j[XYj6*d 1) 工作机所需功率Pw >vujZw_0> Pw=3.4kW _faJ B@a_ 2) 电动机的输出功率 w!`Umll2 Pd=Pw/η Z^#]#f η= =0.904 +.@c{5J< Pd=3.76kW }fA;7GW+9 TvQ^DZbe 3.电动机转速的选择 ZJ(rG((! nd=(i1’•i2’…in’)nw a2yE:16o6 初选为同步转速为1000r/min的电动机 '7tBvVO_ m<: IFx# 4.电动机型号的确定 [U.v:tR 由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 {Q~7M$ .Xd0
Q=1h MEq"}zrh 计算传动装置的运动和动力参数 hNbIpi= 传动装置的总传动比及其分配 %idk@~H Cg 1.计算总传动比 ll<mE, 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: </s,pe79B i=nm/nw i- lKdpv nw=38.4 B:9.e?t i=25.14 *)> do
L 5v9Vk`3' 2.合理分配各级传动比 Yc`<S 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 ]V<-J 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 #?&0D>E?k 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 8h.V4/? 各轴转速、输入功率、输入转矩 ;h~er6& 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 ^od<JD4 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 HZZDv+ 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 3nFt1E
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 n?E}b$6 传动比 1 1 5 5 1 CWlW/>yF
B 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 |LmSWy*7 KAc >-c< 传动件设计计算 ?)i1b\4Go 1. 选精度等级、材料及齿数 -BhTkoN) 1) 材料及热处理; 4#)6.f~ 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。 R1%y]]*-P 2) 精度等级选用7级精度; Qn=$8!Qqa 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; 4tJa-7 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° j*zD0I] 2.按齿面接触强度设计 ({[,$dEa; 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 js <Ww$zFW 按式(10—21)试算,即 SUE
~rb dt≥ yA;W/I4 1) 确定公式内的各计算数值 }htPTOy5 (1) 试选Kt=1.6 ::"E?CQLV (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 X9XI;c;b- (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 Rs7|}Dl} (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 tcL2J . (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa ~V+l_: (6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; n&!+wcJ;Yt (7) 由式10-13计算应力循环次数 gx;O6S{ N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 P}r)wAt N2=N1/5=6.64×107 l\Xd.H" j, *jCW.ZLY (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 Z[ZDQ o1 (9) 计算接触疲劳许用应力 !ALZBB .r( 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 Ceg!w#8 Z, [σH]1==0.95×600MPa=570MPa h$fe -G# [σH]2==0.98×550MPa=539MPa +jV_Wz [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa q#[`KOPV TlRk*/PlJ 2) 计算 c K <)$* (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t }5b M1h#z d1t≥ |~e?,[-2`r = =67.85 (vyz;Ob [m2+9MMl (2) 计算圆周速度 )bDnbO$s_ v= = =0.68m/s YQVcECj C}"@RHEu (3) 计算齿宽b及模数mnt ZkWL_ H) b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm IZNOWX|Z; mnt= = =3.39 x "\qf'{D h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm Tr .hmG U b/h=67.85/7.63=8.89 '%7 Bx of BD*G1k_q (4) 计算纵向重合度εβ 2\@Z5m3B εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 M-MKk:o (5) 计算载荷系数K GYK\LHCPd 已知载荷平稳,所以取KA=1 QLr9dnA 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, tT5pggml 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 PT_KXk 由表10—13查得KFβ=1.36 KIus/S5
RC 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 5PiOH"!19 K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 eegx'VSX4 E1*QdCV2 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 ?R'Y?b d1= = mm=73.6mm 2@Lbfo A r88"#C6E' (7) 计算模数mn OW5t[~y] mn = mm=3.74 qL
5>o>J 3.按齿根弯曲强度设计 3V;gW%> 由式(10—17) p>kq+mP2bc mn≥ G+WM`:v8% 1) 确定计算参数 \b8\Ug~t (1) 计算载荷系数 D>#l -{d K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 1}g:|Q `_qK&&s (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 ai-n z-; 9-lEt l% (3) 计算当量齿数 9M-K]0S( z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 *e{PxaF!C z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 o0I9M?lP (4) 查取齿型系数 1ThqqB 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 l] !B#{ (5) 查取应力校正系数 q=5l4|1 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 %1}6q`:w >k(MUmhX zx%X~U (6) 计算[σF] X0$@Ik
σF1=500Mpa D"l+iVbBP σF2=380MPa Xs$Ufi KFN1=0.95 <~"lie1 KFN2=0.98
}31ZX [σF1]=339.29Mpa r4{<Z3*N [σF2]=266MPa Hfc"L> (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 Sc$UZ/qPT = =0.0126 SW 8x]B = =0.01468 0b-?q&*_ 大齿轮的数值大。 Pqp * m $dV< 2) 设计计算 FN87^.^2S mn≥ =2.4 0D ~
Tga) mn=2.5 [kB
` x]4Kkpqm 4.几何尺寸计算 }iiHr|l3 1) 计算中心距 #@f[bP}a z1 =32.9,取z1=33 v#oi0-9o[ z2=165 w#y2_ a =255.07mm H3KTir"on a圆整后取255mm lj[,|[X7` Z~u9VYi! 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 EbK0j? β=arcos =13 55’50” 6NLW(?]
{=Q7m`1 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 2U$"=:Cf d1 =85.00mm vF={9G d2 =425mm Z S|WnMH 1=)r@X/6d 4) 计算齿轮宽度 = !2NU b=φdd1 &0
\
ci9o b=85mm 2xxB\J B1=90mm,B2=85mm 0!GAk 5J.0&Dda 5) 结构设计 F jrINxL7^ 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。 LJTo\^* <nHkg<O6Y 轴的设计计算 >FF5x#^&c 拟定输入轴齿轮为右旋 -"TR\/ II轴: 4{na+M 1.初步确定轴的最小直径 1,t)3;o$ d≥ = =34.2mm IApT'QNM 2.求作用在齿轮上的受力 ql{_%x? Ft1= =899N -K%5(Eg Fr1=Ft =337N X@wm1{! Fa1=Fttanβ=223N; b{Zpux+ Ft2=4494N Ao.\ Fr2=1685N ZCui Fm Fa2=1115N 5 t{ja vfc[p ^ 3.轴的结构设计 VD7i52xS 1) 拟定轴上零件的装配方案 xTV{^=\rS &Z^(y}jPr i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 fw-\|fP ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 vT{ kL iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 7}o/: iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 dJuD|9R v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 |zsbW9
W*m vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 9";sMB}W* qYB~VE03 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 PS>x,T 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 :7.Me;RA 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。 V2 d,ksKwn 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 d j5hv~ 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 hlbvt-C?}" 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 Qst$S} n 6. VI-VIII长度为44mm。 +OaUP*\Dd WCq
/c6 D Ub$n |xn h1D?=M\9 4. 求轴上的载荷 z%d#@w0X1 66 207.5 63.5 M4f;/ `w |i%2%V#
E#%}ZY k[|~NLB8 {,$rkwW P Ru&3BP -yH,5vD [a1jCo s4LO&STh{ D)b}f` S]/b\B.h+ 7{kP}? j6:7AH|!)2 hlJpElYf \}*k)$r P7 y q^| 0JyVNuHn Fr1=1418.5N cWAtju?L; Fr2=603.5N lHfe<j] 查得轴承30307的Y值为1.6 [j,txe?n Fd1=443N r|<DqTc6l Fd2=189N x34f9!
't 因为两个齿轮旋向都是左旋。 GC@+V|u 故:Fa1=638N
U^lW@u?: Fa2=189N X*eW#|$\ %ati7{2! 5.精确校核轴的疲劳强度 /#LW"4;* 1) 判断危险截面 ]c)_&{:V 由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面 b{M7w R3.*dqo$ 2) 截面IV右侧的 5r,r%{@K
W m& | |