wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: "%?$BoJR0 q=J8SvSRl 齿数:tooths;模数:mn;压力角:angle;螺旋角:helix;变位系数:xn;齿高变动系数:teeth_change_modulus; M,R**z ^h5h kIx0 径向间隙系数:c_modulus;齿顶高系数:ha_modulus;齿宽:teeth_width;齿厚等于http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径:dse; qQ/<\6Sl AnD#k] 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; h%[1V <W2YG6^i 3、插入基准曲线(草绘): ro8c-[V GX@=b6#- FRONT平面作为草绘平面,绘制4个圆,圆的直径分别设定为:da, db, df, dse;完成后如下图: upc-Qvk d"#& VlKcv FhAYk 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接:http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ j
+u3VP 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 jFwu&e[9; 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 }[O/u <Z 1. 要求:拟定传动关系:由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 f8vWN 2. 工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。 SbX#$; ks~ 3. 知条件:运输带卷筒转速 , 62Q`&n6 减速箱输出轴功率 马力, hVLVMqd 二、 传动装置总体设计: Pg%k>~i 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 D:DtP6 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。 Pgh)+>ON 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: }48o{\ 1!"iN~ 三、 选择电机 37U$9] 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: R GC DC*\ -带传动效率:0.96 C%T$l8$ -每对轴承传动效率:0.99 C?-_8OA -圆柱齿轮的传动效率:0.96 C<"b99\2` -联轴器的传动效率:0.993 ll#_v^ —卷筒的传动效率:0.96 %&\DCAFk 说明: N&YQZ^o -电机至工作机之间的传动装置的总效率: 0m>?-/uDx p/4}SU O@7={)6qc 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 nR#'BBlI 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: y-R:-K XH= wVac6q
符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 J=7<dEm& 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: skzTw66W. 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 /`H{n$ r/min 额定转速 J,,+JoD r/min 重量 总传动比 lDF26<<\` 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 &:}}T=@M1 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 wU(N<9 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 bG&vCH;}% 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 5lYzgt-oP 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: geJO#; GGF;4 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB .~jn
N 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 ?I}0[+)V 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: Ps=<@,dks 总传动比: ,.-85isco 分配传动比:取 则 yIG* 取 经计算 D4;6}gRC 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 P%_PG%O2p 五 计算传动装置的运动和动力参数: !^_G~`r$2J 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 t#sw{RO ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 b_%W*Q 1. 各轴转速: J]mq|vE a/s6|ri`0 DfX}^'#m+ 2各轴输入功率: kp>AZVk +8eW/Bs@2 ganXO5T$ OYwH$5 3各轴输入转矩: bc ;(2D M%@=BT @ 9q/jv` BzyzOtBp3L s\dhQZ w3 运动和动力参数结果如下表: r5(-c]E7 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min (14J~MDB 输入 输出 输入 输出 UCDvN 电动机轴 3.67 36.5 960 [/Ya4=C@ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 w$)E#|i 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 zyF[I6Gs 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 Sh2;^6d 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 .pd_SQ~ 六 设计V带和带轮: Ii4lwZnz 1.设计V带 WTZr{)e ①确定V带型号 +'fdAc:5', 查课本 表13-6得: 则 '@
C\ ,E 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 o;<oXv 查课本第206页表13-7取 。 Bvy(vc=UDW 为带传动的滑动率 。 Kl)PF), ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 -f!oq7U ③取V带基准长度 和中心距a: 6D n[9V 初步选取中心距a: ,取 。 .f~x*@ 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: 。 2O~I.(9( ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 6:o?@% ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: {Kh u'c 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 w+Cs=! _m8JU _O*"_^6 EF=0.1 yg-uL48q =1.37+0.1=1.38 7<?~A6 \%ZF<sVW KN"V(<!)~ Q?\rwnW?U EF=0.08 Nq3q##Ut: j)[
wX !Qd4Y= |K%nVcR= 查课本第202页表13-2得 。 ]\Tcy [5 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 0W1=9+c|X =0.95+0.009=0.959 {}TR'Y4 jSyF]$" _Xn[G>1 {Noa4i Im\{b=vT !SFF 79$c i C
nWb 则 utz!ElzA 取 根。 ,Uh7Q-vd 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: 5YG?m{hyn_ 作用在轴上压力: C$1}c[ 。 %kg%ttu7 七 齿轮的设计: 5$|wW}SA 1高速级大小齿轮的设计: ]zza/O;31( 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。 TCd1JF0 ②查课本第166页表11-7得: 。 k8; 查课本第165页表11-4得: 。 ,\FJVS;NeJ 故 。 B0KZdBRx} 查课本第168页表11-10C图得: 。 M)U 32gI: 故 。 JKkR963 O 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: LI&+5` 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 lF\oEMd* 则 取 cIO7RD$8 实际传动比: .cQ<F4)!tu 传动比误差: 。 9W{=6D86e 齿宽: 取 )bqfj>%#c 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: Z5 uetS^ ④验算轮齿弯曲强度: Q`Q%;%t 查课本第167页表11-9得: FX FTf2*T 按最小齿宽 计算: 5Z 7 <X2 所以安全。 }/yhwijg ⑤齿轮的圆周速度: oXc!JZ^ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 *:q3<\y{ 2低速级大小齿轮的设计: !`k{Ga ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 }'mBqn 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 _U.D*f<3) ②查课本第166页表11-7得: 。 4*4s{twG 查课本第165页表11-4得: 。 &cSTem
0 故 。 ()Z! u%j 查课本第168页表11-10C图得: 。 [lqwzW{(UN 故 。 ^1vh5D 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 h7NS9CgO
计算中心距: 由课本第165页式11-5得: gc 14 % Zu\(XN?62 取 则 取 x?:[:Hf 计算传动比误差: 合适 ,c@^u6a 齿宽: 则取 /HsJyp+t 低速级大齿轮: /RuGh8qzP 低速级小齿轮: +-=w` ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: a a=GW% 按最小齿宽 计算: x1\,WOrmK 安全。 Wc4F'}s ⑤齿轮的圆周速度: TC80nP 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 >;eWgQ6V 八 减速器机体结构尺寸如下: l+'@y (}Q 名称 符号 计算公式 结果 ;Ft_ Xiq 箱座厚度 84UH&
b'n Kv'2^B 10 ~F^(O{EG 箱盖厚度 %O`e!p 31\l0Jg 9 4=S.U`t7 箱盖凸缘厚度 Y
'&&1R EELS-qA 12 {
as#lHn 箱座凸缘厚度 7*8R:X+^r 6eqxwj{S[ 15 Ah,X?0+ 箱座底凸缘厚度 -y70-K3 +85i;gO5 25 w yP|#Z\ 地脚螺钉直径 +jePp_3$O kw&,<V77 ~ M24 =*7K_M& 地脚螺钉数目 q~68)D( 查手册 6 ?El8:zt? | 轴承旁联结螺栓直径 tLXwszR0r +G';no\h M12 U|QLc 盖与座联结螺栓直径 <R)%K); =(0.5 0.6) ~0"(C#l9 M10 9MQ!5Zn 轴承端盖螺钉直径 &~of]A =(0.4 0.5) P(Bj XMd @j*K|+X" *Y"Kbn6 10 ^'j? {@ 视孔盖螺钉直径 pvdM3+6 =(0.3 0.4) od=%8z 8 ME"B1Se\ 定位销直径 U.]5UP:a =(0.7 0.8) #=mLQSiQ 8 K.s\xA5`_ , , 至外箱壁的距离 N `-\'h 查手册表11—2 34 ~NT2QY5!K 22 mw2/jA7 18 hTZ& , 至凸缘边缘距离 b&[bfM< 查手册表11—2 28 5}S~8 16 "M#A `b 外箱壁至轴承端面距离 DX>Yf} = + +(5 10) lrqu%:q 50 84g$V}mp 大齿轮顶圆与内箱壁距离 = F*SAz >1.2 DFDlp 15 @r7ekyO8) 齿轮端面与内箱壁距离 qWz%sT?C3L > MIa#\tJj 10 6Ih8~Hu 箱盖,箱座肋厚 /4Ud6gscf mX8k4$z 9 .g/PWEr\I 8.5 L=g(w$H 轴承端盖外径 Rq`B'G9|c +(5 5.5) `sW+R= 120(1轴) ?'>pfU 125(2轴) u^2)oL 150(3轴) :wWPEhK 轴承旁联结螺栓距离 dsJMhB_41U >3aB{[[N 120(1轴) 1ym^G0"s 125(2轴) 7]\_7L|>] 150(3轴) Xy(8} 九 轴的设计: 3|++2Z{}, 1高速轴设计: >|j8j:S[ ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 PB[Y^q 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。 W20qn>{z 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。 n1Ic[cM} 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 \eH`{Z'.x5 L3=B+ +2=16+10+2=28。 _;zIH5 H 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 +"yt/9AO 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: n]nb+_-97 查手册51页表4-1得: 9nGS"E l{ 得:e=5.9<6.25。 5xb1FH d: 段装配轴承所以 L6= L3=28。 77zfRSb+ 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 {tKi8O^Rb 作用在齿轮上的圆周力为: []L
yu 径向力为 au+6ookT 作用在轴1带轮上的外力: Aq]*$s2\G 求垂直面的支反力: {zNFp#z aG*Mj;J ta 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: zWA~0l.2 A?zxF5rfp ]ykMh 求水平面的支承力: ABG>W>H-S 由 得 R?Ys%~5 N #Y_v0.N N o[Gp *o\ 求并绘制水平面弯矩图: Au"7w=G`f !'5t(Zw5 PSB@yV < 求F在支点产生的反力: 'Dx_n7&= ZHN}:W/p `VL<pqPP 求并绘制F力产生的弯矩图: b0:5i<"w6 dN)@/R^E; ]"X} FU F在a处产生的弯矩: =5kTzH. +Rq7m] 求合成弯矩图: 6
_n~E e 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 &Jf67\N `21$e VT:m!<^
求危险截面当量弯矩: {8im{]8_ 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) K/A1g.$ m&I5~kD 计算危险截面处轴的直径: 7nl 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: >XU93 )CX p+.{"% 因为 ,所以该轴是安全的。 Kc#42C;t/ 3轴承寿命校核: ~=Q|EhF5 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<UKR|6 按最不利考虑,则有: XKEbK\ ,0fYB*jk 则 因此所该轴承符合要求。 ^(.utO 4弯矩及轴的受力分析图如下: *{%d{x}l j"J[dlm2M 5键的设计与校核: S!{Kn ;@ 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 : , -MTO=#5z 采用A型普通键: ;Y@"!\t} 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: Ynx.$$`$= 中间轴的设计: MU#$tXmnC ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 'i7!"Y6> ②根据课本第230页式14-2得: M].D27 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。 4SGF8y@WU 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 0o* 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 .#wU+t> 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 ,].S~6IM 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。 M\w%c5 ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 YA'_Ba(v) 作用在2、3齿轮上的圆周力: %>)&QZig/ N <cx,Z5W 径向力: (U@uJ >^V3Z{; 3^%sz!jK+ 求垂直面的支反力 I]B[H6 KRN{Ath. |vf /M| 计算垂直弯矩: GTBT0$9g. @"$rR+r' -7\6j#;l 求水平面的支承力: _3{,nhkf:!
)9mUE*[ /ar/4\b 计算、绘制水平面弯矩图: =S|^pN ab-MEN`5 Q{))+'s2h 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: J"W+9sI0 3V2w1CERE u,Rhm-` 求危险截面当量弯矩: ukH?O)0O 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 ) r1!]<= &\ #&jr9RB _Sxp|{H0 计算危险截面处轴的直径: Me|+)}'p5h n-n截面: ~!G&K`u m-m截面: /qalj\ud 由于 ,所以该轴是安全的。 VtJy0OGcRP 轴承寿命校核: JHCV7$RS 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>oN~ H%:u9DlEK/ @N0(%o& 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 H@R2mw ④弯矩及轴的受力分析图如下:
UW/{q`) ⑤键的设计与校核: 3ZKaqwK 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 /^>yDGT,0 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 gc6T`O-_; L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 t <Z)D0. 根据挤压强度条件,键的校核为: e2xqKG mlmXFEC 所以所选键为: 6qgII~F' 从动轴的设计: >X(,(mKi ⑴确定各轴段直径 ~"ij,Op,3 ①计算最小轴段直径。 M+N7JpR 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: `Wf)qMb 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 $*u{i4b 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 VN1a\ 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 。 V,@Y, 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: 。 ecI[lB ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 {lhdropd 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。 @Fl&@ $ ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 D(]])4 ⑦设计轴环 及宽度b \I4*|6kA 使齿轮轴向定位,故取 取 #
Y*cLN`Y7 , @e/40l|X ⑵确定各轴段长度。 ; 7]Q'N 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). 1K ;i/ q;kN+NK64 因为 ,所以 pSq3\#Twr 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 Q3vWwP;t~ o5N];Nj 其它各轴段长度由结构决定。 9N[vNg<n (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 uW,L< | |