| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: -3C~}~$>` @W8RAS~ 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; ;C3]( .*+&>m7 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; ay2.CBF 3i<*,@CY 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; o_S8fHqjt v "07H 3、插入基准曲线(草绘): #gP\q?5Ov EJZ2V>\_-0 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: tO# y4< MZ.Jkf( N6eY-`4y 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 dCBJV 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 pq4frq 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 hhpH)Bi= 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。 5_PD?lg 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%。 ZCa?uzeo] 3. 知条件:运输带卷筒转速 , 4IVCTz[ 减速箱输出轴功率 马力, -7u4f y{T 二、 传动装置总体设计: 16AYB17 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 q~lmOT~E 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。 !,]_tw>R 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: fz%urbJR VrHFM(RNe 三、 选择电机 +%0+ 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: {ES3nCL(8 -带传动效率:0.96 zKR_P{W>^ -每对轴承传动效率:0.99 Pp?J5HW -圆柱齿轮的传动效率:0.96 V\A?1
-联轴器的传动效率:0.993 @f5X
AK? —卷筒的传动效率:0.96 6+>q1,< 说明: v vFX\j3 -电机至工作机之间的传动装置的总效率: =2<
>dM#` arnu|paw 4:7z9h] 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 ,>)/ 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: 3AWg 43L7 ZJS7#<-7o 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 y'{0|Xj 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: V7.EDE2A3 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 Pr" 2d\ r/min 额定转速 l =#uy r/min 重量 总传动比 &uC7W.| 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 4Vh#Ye:` 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 e4t'3So 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 /Ue~W,| 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 ~R3@GaL1 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: r'"H8>UZ% lbMb 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB a
*>$6H; 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 -(dc1?COi 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: $Z
# 总传动比: -(P"+g3T 分配传动比:取 则 Y2}\~I0 取 经计算 Y*0mC "n} 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 JpN+'/ 五 计算传动装置的运动和动力参数: \7jK6;R< 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 &W*9'vSm. ——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。 }k$2r3 1. 各轴转速: cZi/bIh sRqFsj}3e JS}iNS'X 2各轴输入功率: *1|&uE&_R =5isT R0vWj9nPh YFeF(k!!n 3各轴输入转矩: w\!aKeP'
)V7bi^r 7xqTTN6h dL!PpLR$2 mGb,oj7l 运动和动力参数结果如下表: Y<odXFIS 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min G[GSt`LVS` 输入 输出 输入 输出 4vC
{ G. 电动机轴 3.67 36.5 960 sk6C/ '0: 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 f!AcBfaLr 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 {94qsVxQZ 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 [jU.58* 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 qX>mOW^gT8 六 设计V带和带轮: f5'Cq)Vw_ 1.设计V带 +/E`u|%|\] ①确定V带型号 0CX2dk"UB^ 查课本 表13-6得: 则 +G)L8{FY( 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 Em?bV( 查课本第206页表13-7取 。 ,6J]oX 为带传动的滑动率 。 0ZcvpR?G ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 1ayL*tr ③取V带基准长度 和中心距a: _HjS!(lMk 初步选取中心距a: ,取 。 Xy0*1$IS] 由课本第195页式(13-2)得: 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距: 。 xY v@ ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 iEjUo,
Y[ ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: oK\{#<gCZ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 UaG
}) ky R=U`OW W~b->F EF=0.1 kbu.KU+ =1.37+0.1=1.38 I54`}Npp Q6%dM'fR NpqK+GO I8M^]+c EF=0.08 *7cc4 wGQ \+3amkBe
JlaT
-j 0q}k"(9 查课本第202页表13-2得 。 (m:ktd=x 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 lfTDpKz3D =0.95+0.009=0.959 fRlO.!0( qGivRDR$ 'wA4}f {_[\k^98> /N=;3yWF 3FetyWl' 7UnB]- :. 则 G)cEUEf
d 取 根。 mLGbwm'K 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: >_esLsPWh] 作用在轴上压力: <gfkbDP2 。 s[2>r#M 七 齿轮的设计: 8>4@g!9E 1高速级大小齿轮的设计: Z2@_F7cXt 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。 }LYK:?_/ ②查课本第166页表11-7得: 。 nI0TvBD
查课本第165页表11-4得: 。 1>)q5D 故 。 k
z{_H`5. 查课本第168页表11-10C图得: 。 D^dos`L0b 故 。 (?y (0%q 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: ~3'}^V\ 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 'jnR<>N 则 取 n.L/Xp@gc 实际传动比: ,2>nr goM 传动比误差: 。 y*oH"]D 齿宽: 取 Q95`GuI@ 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: %Bxp
!Bj ④验算轮齿弯曲强度: 6O@/Y;5i 查课本第167页表11-9得: "Qci+Qq 按最小齿宽 计算: rP%B#%;S" 所以安全。 Tup2;\y ⑤齿轮的圆周速度: ?j:U<TY) 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 5yl[#>qt 2低速级大小齿轮的设计: e<Bwduy ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 Lnk(l2~U 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 E!rgR5Bd ②查课本第166页表11-7得: 。 Z) qts= 查课本第165页表11-4得: 。 e^%>_U 故 。 F'Lav?^ 查课本第168页表11-10C图得: 。 ,RXfJh 故 。 Fi3k 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 ,'}qLor 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: 7%`
\E9t x )w6 取 则 取 $C.;GU EQ 计算传动比误差: 合适 %D_pTD\ 齿宽: 则取 !8jr $ 低速级大齿轮: U#U' iPy 低速级小齿轮: /\-iV)h1@ ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: N"k
IQe*}1 按最小齿宽 计算: +CaA%u 安全。 XLq%nVBM8\ ⑤齿轮的圆周速度: }<=4A\LZ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 n`TXmg 八 减速器机体结构尺寸如下: &Cykw$s 名称 符号 计算公式 结果 vQ_D%f4; 箱座厚度 q-<t'uhs[ -F338J+J24 10 tqYwPSr 箱盖厚度 aePLP S`t@L} 9 ]>T4\?aC 箱盖凸缘厚度 -1z<,IN+ ~9Jlb-*I5 12 552yzn1 箱座凸缘厚度 dd>
qy MpCK/eiC 15 uW{;@ 7N 箱座底凸缘厚度 %Bf;F;xuB xsN)a! 25 mh7JPbX| 地脚螺钉直径 W? SFtz HQ0fY M24 A@81wv
地脚螺钉数目 Tj3xK%K_r3 查手册 6 QKVFH:"3 轴承旁联结螺栓直径 93]67PL#+ B{6wf)[O M12 WJA0 `<~ 盖与座联结螺栓直径 =bgu2#%Z =(0.5 0.6) ]Te,m}E M10 EG;y@\] 轴承端盖螺钉直径 RASPOc/] =(0.4 0.5) }Kt1mmo:` PYhRP00}M
|08'd5 10 7,BULs\g 视孔盖螺钉直径 -+)06BqF} =(0.3 0.4) yZc_PC` 8 +J;T= p 定位销直径 ,)beK*Iw =(0.7 0.8) )&pcRFl 8 zxhE9 [`*e , , 至外箱壁的距离 /UP1*L 查手册表11—2 34 *%p`Jk-U 22 Z^_-LX:% 18 E,wOWs* , 至凸缘边缘距离 ekV|a1) 查手册表11—2 28 aEvW<jHh 16 M:/)|fk 外箱壁至轴承端面距离 57~/QEdy = + +(5 10) -qNun3 50 ,B8u?{O 大齿轮顶圆与内箱壁距离 s"-gnW >1.2 1/J3 9Y~+ 15 f:u3fL 齿轮端面与内箱壁距离 Yk @/+PE > 3<A$lG 10 &cuDGo. 箱盖,箱座肋厚 viXt]0 ^X\SwgD2w 9 hztxsvw 8.5 Ax{C ^u 轴承端盖外径 AR?1_]"= +(5 5.5) @{LD_>R 120(1轴) 5SQqE@g% 125(2轴) 3z~d7J 150(3轴) UY~N4IR8 轴承旁联结螺栓距离 <!G%P4) +DwE~l 120(1轴) /kH
7I 125(2轴) 1ww#]p`1 150(3轴) Je &O 九 轴的设计: pr.+r?la] 1高速轴设计: DU|>zO% ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 !HCuae3_ 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。 ]X\p\n'@j 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。 Mv_-JE9#>o 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 #BhDC.CcW L3=B+ +2=16+10+2=28。 U@:h';. 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 Zp qb0ro 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: ^+k~{F,) 查手册51页表4-1得: :N#8|;J1Fl 得:e=5.9<6.25。 {NTMvJLm 段装配轴承所以 L6= L3=28。 P+<4w 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 <Gw>}/-^ 作用在齿轮上的圆周力为: oa<%R8T?@ 径向力为 @wPyXl 作用在轴1带轮上的外力: P0<)E 求垂直面的支反力: 3](At%ss Cc}3@Nf{/ r(OH 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: Qr9@e Q1Pp F XG,DJ: q~6a$8+t 求水平面的支承力: Lc! t 由 得 &1Cif$Y4w N kps}i~Jb N lEXI<b'2 求并绘制水平面弯矩图: K)N'~jCG sa
w c0f8*O4i 求F在支点产生的反力: 5H}d\=z moCr4*jDX, oZ\zi> Y, 求并绘制F力产生的弯矩图: d
A>6 F#KUu3;B GV8`.3DBOF F在a处产生的弯矩: r8,'LZI z 7Sl"q=> 求合成弯矩图: z`:tl7 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 oCSJ<+[(C ;U[W $w[
PM^Xh*~ 求危险截面当量弯矩: UFGUP]J> 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) G]RFGwGt fRK=y+gl@ 计算危险截面处轴的直径: [Wn6d: 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: <RCeY(1 0w!:YB ,} 因为 ,所以该轴是安全的。 Q5 = 3轴承寿命校核: iLk"lcX 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 rYO~/N 按最不利考虑,则有: Pf#DBW* ZmaGp* Wj 则 因此所该轴承符合要求。 jhB+ ] 4弯矩及轴的受力分析图如下:
(V<pz2\ ;nw}x4Y[ 5键的设计与校核: g`I$U%a_2 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 : , 4$^rzAi5 采用A型普通键: ?o`fX
wE 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为: A\-r%&. 中间轴的设计: ZN}U^9m= ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 paZcTC ②根据课本第230页式14-2得: R_gON*9 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 n0b{Jg * 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 kb[+II 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 C
j: 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 j$Vtd& 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。 d(F4-kBd ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 ,:pKNWY)Q 作用在2、3齿轮上的圆周力: Voo_
? N ;"]?&ri 径向力: V`xE&BI 9
=D13s(C "#]V^Rzxh 求垂直面的支反力 Ns6CxE9 9M7Wlx2 &24>9 计算垂直弯矩: 9&Ny;oy#6 >=YQxm}GJ O4T_p=Xc 求水平面的支承力: ZG)6{WS Z4{~ e!P]$em|1E 计算、绘制水平面弯矩图: aj}#~v1 -z'6.IcO `g'z6~c7n 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: uZ+vYF^ Gl3bkQ bix}#M 求危险截面当量弯矩: YLid2aF 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) ]?V2L`/ Eg0qY\' T^H`$;\ 计算危险截面处轴的直径: G`NGt_C n-n截面: YiC_,8A~ m-m截面: ;k8U5=6a 由于 ,所以该轴是安全的。 j,v2(e5: 轴承寿命校核: )P9&I.a8 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 O>>%lr| #$v,. Yk ^vc#)tm5p 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 ;xjw'%n, ④弯矩及轴的受力分析图如下: V#\ iO ⑤键的设计与校核: jo ~p#l.' 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 ZCDcf 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 y])z,#%ED L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 Bu#\W 根据挤压强度条件,键的校核为: ya'OI P ` i~.9B7hdE 所以所选键为: y-vQ4G5F| 从动轴的设计: WGI4DzKa ⑴确定各轴段直径 q[TW ①计算最小轴段直径。 NXdT"O=P 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: k[/`G5 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 B2)SNhF2Y 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 ItwJL` 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 。 7_ao?}g 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: 。 Awlw6?
④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 Yjix]lUXVf 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。 #<gD@Jyb u ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 SAN/fnM ⑦设计轴环 及宽度b EALgBv>#ZL 使齿轮轴向定位,故取 取 R2dCp|6A , <amdPo+2D ⑵确定各轴段长度。 R;F z"J 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). g:fzf>oQ>p ( 2i{8 因为 ,所以 Ui05o7xg~p 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
gIcm`5+T Ugv"A;l 其它各轴段长度由结构决定。 ~\[\S!" (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 fz`\-"f] 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 PVX23y; 作用在齿轮上的圆周力: b[ .pD3
5)<}a&;{ 径向力: mE3M$2} |f<-lB[k 求垂直面的支反力: 5Jm%*Wb w$[ck= ys Td'J 计算垂直弯矩: VT5o#NR{R Fq#; .m _U`1BmTC2 求水平面的支承力。 4%,E;fB?= d9yfSZ i2m+s; 计算、绘制水平面弯矩图。 Afo qCF `T~~yM)q ky|Py 求F在支点产生的反力 ff.;6R\ ?;?$\b= A#8Dv&$Pr 求F力产生的弯矩图。 ew\ZF qA; Sz'JOBp 9{XC9\~ F在a处产生的弯矩: sboX< G5'HrV 求合成弯矩图。 @/0-`Y@? 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 &/tGT3) Qr$Ay3#k 求危险截面当量弯矩。 ;-@v1I; 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) dMjAG7U _S;Fs|p_ 计算危险截面处轴的直径。 Fun+L@:; 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: w}
1~ MPF;P&6 考虑到键槽的影响,取 vILq5iR 因为 ,所以该轴是安全的。 dsD!)$ (5).轴承寿命校核。 oJbMUEQQq 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 >r~!'Pd! 按最不利考虑,则有: 3F|#nq 则 , fC^POLn[f 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 zTQTmO (6)弯矩及轴的受力分析图如下: @"gWvs (7)键的设计与校核: F)^:WWVc# 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 <zh N7=" 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: #JIh-h@ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 v35=4>Y 因为L6=122初选键长为100,校核 mq*Efb)! 所以所选键为: . pv9Z-WCix$ 十 高速轴大齿轮的设计 N)N\iad^ 因 采用腹板式结构 `UDB9Ca 代号 结构尺寸和计算公式 结果 ( zL( 轮毂处直径 XlHt(d0h yPhTCr5pK 72 'k?*?XxG 轮毂轴向长度 ^ ;XJG9a0\ u?+i5=N9{ 84 zs@xw@
倒角尺寸 qL?`l;+ '#p2v'A 1 $m)[> C 齿根圆处的厚度 C!Oz'~l c1L0#L/F6" 10 eod-N}o 腹板最大直径 (c=.?{U !HPye@Ua 321.25 smTPca)7s 板孔直径 &q0s8'qA FyV)Nmc%t 62.5 jdWA)N}kDG 腹板厚度 -AcVVK& N(@B3%H2/J 25.2 @K:TGo,%I 电动机带轮的设计 @+P7BE} u eD_<KjE= 代号 结构尺寸和计算公式 结果 uiQR RT :$J4T;/{ 手册157页 38mm vjz*B$ e qzmEg /$NZj"# 68.4mm 0v/}W( 12JmSvD 7 _*k<W7| 取60mm -SGoE= CV
)v6f x'IYWo
] 81mm c&AJFED]< {i09e1 Q"+)xj 74.7mm yRF
%SWO -{ M(1vV(= _)U[c;^6 10mm Ns}BE H $63_*9 NplWF\5y 15mm N&]GPl0 @W+m;4 HH `: R7jf 5mm gfY1:0 十一.联轴器的选择: ,6iXl ch 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。 #5b}"xK{ 十二润滑方式的确定: [W#M(`}D 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。 Y"dUxv1Ap 十三.其他有关数据见装
|
|