wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: x x>hJ! 'nGUm[vh 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; ("t'XKP&N +pme]V|< 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; Ad>81=Z u%e~a] 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; 3.?be.cq 18sc|t 3、插入基准曲线(草绘): z9[TjTH^}T yD7} 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: ap )B%9 ~qeFSU( 5Y^"&h[/ 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 :=;{w~D 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 z/xPI)R[ 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 !2.BLJE> 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。 "E\mj'k 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%。 G2kU_ 3. 知条件:运输带卷筒转速 , [Cv./hEQi 减速箱输出轴功率 马力, SDil\x 二、 传动装置总体设计: =/46;844T 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 F""9O6u 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。 Rv9jLH 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: wxo 9;U?_ 三、 选择电机 ]5S`y{j1 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: 0GrM:Lh y -带传动效率:0.96 3r kcIVO -每对轴承传动效率:0.99 |A'I!Jm -圆柱齿轮的传动效率:0.96 Q l)hIf$Oo -联轴器的传动效率:0.993 Cn3_D —卷筒的传动效率:0.96 Ha-]U:Vcx 说明: $N)G:=M!s -电机至工作机之间的传动装置的总效率: :}v-+eIQ rnj$u-8 IB[$~sGe 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 R>"Fc/{y 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: }l7+W4~ >[|N%9\ 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 c]ARgrH- 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: NgGMsE\C} 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 xz"60xxY r/min 额定转速 ~\CS%thX r/min 重量 总传动比 70c]|5 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 $q@d.Z>; 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 ^-~JkW'z 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 UrvUt$WO 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 @Uez2? 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: Yn}Gj' mg'q-G`\< 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB tr,W)5O@L 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 !|&|%x6@ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: 8mreHa 总传动比: ja_8n["z 分配传动比:取 则 4$&l`yWU+ 取 经计算 MMFwT(l<1 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 v<!S_7h 五 计算传动装置的运动和动力参数: M-"j8:en 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 ~U&NY7.@ ——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。 #_ |B6!D! 1. 各轴转速: 4@?0wV H>EM3cFU ~U]g;u 2各轴输入功率: a'i
Q(" $~G,T
g njy2pDC@ OT])t<TF6 3各轴输入转矩: /YvXyi>^"% 2H|:/y |NfFe*q0;8 'V:Q : K?^;|m- 运动和动力参数结果如下表: <xy@% 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min @N>7+
4 输入 输出 输入 输出 m;OvOc, 电动机轴 3.67 36.5 960 d+JK")$9C 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 &$~fz":1! 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 YJ _eE 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 '8X>,un 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 3^o(\=-JX 六 设计V带和带轮: p`Pa;=L 1.设计V带 6$k#B ~~ ①确定V带型号 R{#< NE 查课本 表13-6得: 则 7s|'NTp 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 )5Khl"6!z 查课本第206页表13-7取 。 \Z]+j@9 为带传动的滑动率 。 >H;i#!9, ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 XQ]K,# i ③取V带基准长度 和中心距a: <,]:jgX 初步选取中心距a: ,取 。 $xbC^ 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: 。 J6Z[c*W ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 p27Dcwov ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: Hy.u6Jt*/ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 Dl;hOHvKk P>7Xbm,VP n1f8jS+'} EF=0.1 !Z!)$3bB =1.37+0.1=1.38 &BVHQ7[ -N45ni87 Dh
I{&$O/ 2}vibDq p EF=0.08 KUI{Z I @j46Ig4~b <XdnVe1 INg0[Lpc 查课本第202页表13-2得 。 :;k?/KU7 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 B]rdgjz* =0.95+0.009=0.959 }%< ?] /G||_Hc eHphM;C D#g-mqar: 6>vR5pn U%q)T61 #dauXUKH 则 wNf:_^|} 取 根。
\]ib%,:YU 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: 4>gfLK\R: 作用在轴上压力: I5Vn#_q+b 。 ^)AECn 七 齿轮的设计: Oyl~j#h 1高速级大小齿轮的设计: DzZF*ylQ5P 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。 1WUSp;JMl ②查课本第166页表11-7得: 。 jBLTEb 查课本第165页表11-4得: 。 L AQ@y-K3 故 。 7)rQf{q7 查课本第168页表11-10C图得: 。 xIM,0xM2 故 。 uzd7v, 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: QiPqN$n 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 eD>b|U=/ 则 取 a"#t'\ 实际传动比: Ua1&eCZi 传动比误差: 。 Rh'z;Gyr 齿宽: 取 +:KZEFY?< 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: T^A(v(^D ④验算轮齿弯曲强度: ,1]UOQ>AP 查课本第167页表11-9得: =E-x0sr? 按最小齿宽 计算: d^v#x[1msZ 所以安全。
+25}X{r$_ ⑤齿轮的圆周速度: 7e<=(\(yl 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 Rk$7jZdTf 2低速级大小齿轮的设计: j=0kxvp ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 1[egCC\Mo_ 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 lu#a.41 ②查课本第166页表11-7得: 。 CsR[@&n' 查课本第165页表11-4得: 。 MK#
故 。 -laH^<jm5 查课本第168页表11-10C图得: 。 HSruue8 故 。 {cdICWy(F3 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 :5kDc"
=Z| 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: (hc!!:N~q Jz8P':6[ 取 则 取 Kw fd
S( 计算传动比误差: 合适 (:iMs)
iO{ 齿宽: 则取 i\xs!QU 低速级大齿轮: #$WnMJ@ 低速级小齿轮: re/-Yu$' ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: &8VH m?h 按最小齿宽 计算: (B#FLoK 安全。 lxn/97rA ⑤齿轮的圆周速度: htB2?%S=T 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 4MC]s~n 八 减速器机体结构尺寸如下:
S'x ]c# 名称 符号 计算公式 结果 W{NWF[l8O? 箱座厚度 Ar%*NxX XT^=v6^H 10 +w0Wg.4V 箱盖厚度 eF3NyL(A 5OdsT-y 9 =Uk#7U"P 箱盖凸缘厚度 XfcYcN ~}OaX+! 12 'iMzp]V; 箱座凸缘厚度 !
fk W;| +Xg:*b9So 15 TOiLv.Dor 箱座底凸缘厚度 6*,55,y
pj %]t 25 TQ\#Z~CbK{ 地脚螺钉直径 ?>7\L'n=5I ivo3pibk% M24 $HwF:L)* 地脚螺钉数目 3Ei^WDJ 查手册 6 9fp"r,aHN& 轴承旁联结螺栓直径 DN^+"_:TB +[}y`
-t M12 GW
{tZaB 盖与座联结螺栓直径 F-kjv\ =(0.5 0.6) -~z@W3\ M10 ?g1eW q& 轴承端盖螺钉直径 WrP+n =(0.4 0.5) c:Czu :V(C+bm * 33%hZ`/> 10 m03dL^( 视孔盖螺钉直径 i,^-9 =(0.3 0.4) 14&| (M 8 J@_M%eN 定位销直径 &zYQH@ =(0.7 0.8) J5a8U&A 8 "1|geO| , , 至外箱壁的距离 +At[[ 查手册表11—2 34 3MX#}_7A 22 =U84*HAv 18 jl59;.P , 至凸缘边缘距离 !@!603Gy 查手册表11—2 28 IV~)BW leT 16 e=XP4h 外箱壁至轴承端面距离 W.
d',4) = + +(5 10) B\D)21Ik}% 50 U]pE{^\w 大齿轮顶圆与内箱壁距离 U/FysN_N! >1.2 ,'C*?mms 15 *~U*:>hS 齿轮端面与内箱壁距离 9T;>gm > R?{_Q<17 10 6b*xhu\ 箱盖,箱座肋厚 &fRz6Hd z81dm 9 Xcfd]29 8.5 b~ )@e9 轴承端盖外径 q1HJ_y +(5 5.5) ['>ZC3?"h 120(1轴) ;/NC[:'$D 125(2轴) L=54uCv
Q 150(3轴) ]@y%j'e 轴承旁联结螺栓距离 3'p1m`8 C}9GrIi 120(1轴) kjQW9QJ< 125(2轴) N_Ezp68Fp 150(3轴) U8aVI 九 轴的设计: 1q=Q/L4P 1高速轴设计: 1z|bQ,5 ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 x+~!M:fAc9 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。 h[Sd3Z* 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。 X<_HQ 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 {1=|H$wKg L3=B+ +2=16+10+2=28。 z-3.%P2g 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 X}G$ON 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: $S>bcsAy 查手册51页表4-1得: nGX3_-U4 得:e=5.9<6.25。 ;k0Jl0[} 段装配轴承所以 L6= L3=28。 d<Lc&wlP 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 FaJK
R 作用在齿轮上的圆周力为: nN.Gn+Cl 径向力为 m|B)A"Sm 作用在轴1带轮上的外力: bGB$a0 求垂直面的支反力: @=z.^I30 h}nS&. byP< !p* 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: b
IxH0=f |3FGMg% WnGi;AGH=1 求水平面的支承力: #|+4 `Gf^ 由 得 o%-KO? YW N 9:g]DIL N L9^M?.a 求并绘制水平面弯矩图: h$sOJs~6h mc`Z;D/mt % u VTf 求F在支点产生的反力: J:'_S `J
{d#sZT #:[F=2@,A 求并绘制F力产生的弯矩图: #mJRL[V5^ 96;5 %R?WkG F在a处产生的弯矩: lq.]@zlSO 2::YR? 求合成弯矩图: :Hb`vH3x 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 _R]0S &:ZR% f SHSfe{n 求危险截面当量弯矩: *@^@7`W 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) (#6Fg|f4Y 6DU(KYN 计算危险截面处轴的直径: yMyvX_UNI 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: 4P5^.\. Vp1ct06^ 因为 ,所以该轴是安全的。 "~.4z,ha 3轴承寿命校核: ZXo;E 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 "doiD=b 按最不利考虑,则有: CvZ\Z472.j a {x3FQ 则 因此所该轴承符合要求。 )l!
/7WKY 4弯矩及轴的受力分析图如下: {U>N*&_` vw:GNpg'R6 5键的设计与校核: WC=d@d)M 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 : , %rhZH^2 采用A型普通键: qs\Cwn! 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: $nW9VMa 中间轴的设计: f|_\GVW ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 IUEpE9_ ②根据课本第230页式14-2得: 1MO-60 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。 j
`!Ge 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 7BINqVS& 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 V'>P lb.A 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 rp"5176
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。 ;ow)N <Z ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 Sx
J0Y8#z 作用在2、3齿轮上的圆周力: |By[ev"Kh% N uh.;Jj; 径向力: =#pYd~ f@Jrbg G9Kck|50 求垂直面的支反力 ?aWVfX!+G5 l"+8>Mm ![Gn0X?] 计算垂直弯矩: sCt)Yp+8}B /W*Z. ORF:~5[YS` 求水平面的支承力: z7sDaZL?_ f@hM ^% ;/Z-|+!IJt 计算、绘制水平面弯矩图: FP=27= q1eMK'1 _A!Fp0}` 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: Y-y yg4JH ^vT!24sK w< Xwz`O 求危险截面当量弯矩: ^Y+C!I 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 ) Xj{fM\,"9 6i+,/vr (&Lt&i _ 计算危险截面处轴的直径: g<;::'6 n-n截面: a,S;JF)v m-m截面: ,>b>I#{ 由于 ,所以该轴是安全的。 ti%RE:* 轴承寿命校核: *-5N0K<kQ 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
&qdhxc4 m }HaJ $fg@g7_: 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 9NU0K2S ④弯矩及轴的受力分析图如下: _9 '_w& ⑤键的设计与校核: TbNH{w|p 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 #6ePwd 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 E}S%yD[ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 #I453 根据挤压强度条件,键的校核为: ~I+MuI[ :zKMw= 所以所选键为: rqmb<#
Z 从动轴的设计: ;XawEG7" U ⑴确定各轴段直径
HrsG^x ①计算最小轴段直径。 r#4/~a5i~ 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: D 6y,Q 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 1VM2CgR a 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 5a_8`csu 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 。 [F-GaaM 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: 。 1,;X4/* ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 n8F5z|/ 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。 n:`f.jG | ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 Qw'905;( ⑦设计轴环 及宽度b 1s.2z[B~ 使齿轮轴向定位,故取 取 If,p!L , ;50&s .gZ ⑵确定各轴段长度。 1\&j)3mC 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). m:?"|.] [A,^F0:h 因为 ,所以 0(eaVi-%D 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 '{jr9Vh sg^|dS{3D 其它各轴段长度由结构决定。 *$vH]>)p (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 MHK|\Z&e7 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 ,.W7Z~z 作用在齿轮上的圆周力: I8
:e`L ^HJ?k:u 径向力: =zyA~}M2 nlNk 求垂直面的支反力: _5-h\RB) @GFB{ ;= , [|aWT%9 计算垂直弯矩: MY@&^71i4
zd=O;T;. .m Xv-p7$?f 求水平面的支承力。 ;[Mvk6^'R \uJRjw+ kJ_8| 计算、绘制水平面弯矩图。 VX$WL"A '*b]$5*p h<LFTYE@ 求F在支点产生的反力 +
t5SrO!` ~Ba=nn8Cq K"0IW A 求F力产生的弯矩图。 \x}\)m_7M< 2]5{Xmmo9 h= sNj F在a处产生的弯矩: DpT9"?g7 Oo|PZ_P 求合成弯矩图。 5.9<g>C 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 Mqr_w!8d gYB!KM *v 求危险截面当量弯矩。 kyJbV[o<# 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) !#c'|
*k T+<.KvO- 计算危险截面处轴的直径。 `5IrV&a 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: V 95o(c.p nF,F#V8l 考虑到键槽的影响,取 Tnp
P ' 因为 ,所以该轴是安全的。 Y_JQPup
(5).轴承寿命校核。 _B0(1(M<2 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 Q 7_5 按最不利考虑,则有: zw>L0gC 则 , |58HPW9 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 \Oeo"| (6)弯矩及轴的受力分析图如下: Ktq 4b%{ (7)键的设计与校核: {%R^8 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 6:ettdj 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: K92j BR 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 [IL*}M! 因为L6=122初选键长为100,校核
d y HC8 所以所选键为: .
<\^0!v 十 高速轴大齿轮的设计 K~TwyB-h 因 采用腹板式结构 94"+l@K 代号 结构尺寸和计算公式 结果 i2,4:M)CV 轮毂处直径 Y[{:?i~9, 'ToE Y3 72 s#9q3JV0 轮毂轴向长度 vI{aF-
# ?=? _32O 84 k]~o=MLmj 倒角尺寸 t6DSZ^Zq 0bTj/0G? 1 tbFAVGcAM 齿根圆处的厚度 ZL(
j5E hNN>Pd~; 10 @J[@Pu O 腹板最大直径 U#jz5<r .-d'*$
yJ 321.25 jn<?,UABD 板孔直径 5\+*ml FK _ ZE> 62.5 x4MmBVqp 腹板厚度 4t,
2H" M a:BW*Hy{\ 25.2 |P
>"a` 电动机带轮的设计 A)f-r VOEV[?>ss 代号 结构尺寸和计算公式 结果 u]yy%@U1 G:AA>t 手册157页 38mm uo#1^`P wQhNQ(H~\ h `Lr5)B' 68.4mm %K6veB{M 6'^_*n (95|DCL 取60mm YX$(Sc3.6 Gv-VDRS &<A,\M 81mm .shi?aWm %*R, ceuI Rb6BY-/J 74.7mm y]db]pP5 OoB|Eh|), F%w!I 9 10mm RkYdK$|K X +`Dg:: msl.{ 15mm q0.!T0i 6S`_L tOIqX0dWd 5mm nWd!ovd 十一.联轴器的选择: \Zj%eW!m 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。 &Hoc`u 十二润滑方式的确定: m#_BF# 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。 Rl?1|$% 十三.其他有关数据见装
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