| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: fdKTj
=4 <oTNo>U/k 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; VpM(}QHd 3)dtl!VMW[ 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; >$A, B c=:A/z{ 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; i"M$hXO /T<,vR 3、插入基准曲线(草绘): 2s`~<EF N wcDb| H& 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: H#I%6k*\a HO8x:2m $olITe"$g 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 KSl@V>!_ 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 } q r
, 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 rx(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。 3)~z~p7 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%。 NK(; -~{P 3. 知条件:运输带卷筒转速 , N07FU\<9 减速箱输出轴功率 马力, LsV?b*^(p 二、 传动装置总体设计: MB(l*ju0 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 BIEeHN4 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。 HNL;s5gq 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: x4S0C[k kD4J{\ 三、 选择电机 E1rxuV|9 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: l*4_
-带传动效率:0.96 v>p~y u+G -每对轴承传动效率:0.99 O(44Dy@2 -圆柱齿轮的传动效率:0.96 pS<j>y -联轴器的传动效率:0.993 |^kfa_d —卷筒的传动效率:0.96 7{DSLKtN 说明: x5nw/''[2 -电机至工作机之间的传动装置的总效率: c9xc@G! ]g0\3A A/U, | 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 -MH~1Tw6Z 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: 08 aZU P<gr=& 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 ejPK-jxCa/ 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: 9^1.nE(R& 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 ]$a,/Jt r/min 额定转速 %'i`Chc^!; r/min 重量 总传动比 i_qR&X 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 ;K<W<v5m0N 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 n42XqR 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 hNJubTSE+) 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 Lr`G. e 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: qx3`5)ef ZA/:\6gm 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB )o@-h85"; 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 :%vD
hMHa 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: LTc=D 总传动比: zkRL'-
分配传动比:取 则 X`FFI6pb 取 经计算 1K'.QRZMb9 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 a8!/V@a 五 计算传动装置的运动和动力参数: H-aSLc 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 X$4 5<oz ——依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 A#B6]j) 1. 各轴转速: x_TtS| wst)O{ 4 c'r7sI%Yi 2各轴输入功率: (VzabO g<r'f"^ 4TW>BA R@)L@M)u; 3各轴输入转矩: QX j4cg .U:D uyT #RwqEZ w;p!~o & 5+[`x']l 运动和动力参数结果如下表: QjlwT 2o' 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min ")87GQ( R 输入 输出 输入 输出 1"Z61gXrz 电动机轴 3.67 36.5 960 h5?yrti 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 T] tG,W1>i 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 Kqt,sJ 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 ^"!j m 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 J0vCi}L 六 设计V带和带轮: ua]>0\D 1.设计V带 9"YOj_z ①确定V带型号 [j:]YR 查课本 表13-6得: 则 *[eh0$ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 YQI&8~z 查课本第206页表13-7取 。 f;;(Q-. 为带传动的滑动率 。 Ux Yb[Nbc ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 loLN
~6 ③取V带基准长度 和中心距a: /J"U`/
{4 初步选取中心距a: ,取 。 xN +j]LC 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: 。 ? }2]G'7? ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 D`bH_1X ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: pv2u.qg5z 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 B>CG/] A:3:Cr 8W|qm;J98 EF=0.1 |\OG9{q =1.37+0.1=1.38 x]gf3Tc58 9cu0$P`}5 xCOC5f5*@ %y/8i%@6 EF=0.08 d +Vx:`tT JZ5NQ)sX _O-ZII~ wh\J)pA1 查课本第202页表13-2得 。 F~cvob{ 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 zd+_
BPT =0.95+0.009=0.959 qe!\ oh ; c'9Xyl- 5ap~;t ,rB"ag ! F;mK)Q- (YbRYu $~|#Rz%v 则 "YUyM5X 取 根。 /=zzym~<> ⑥求作用在带轮轴上的压力 :查课本201页表13-1得q=0.10kg/m,故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力: y~ JCSzpU 作用在轴上压力: ptS1d$ 。 6[<*C? 七 齿轮的设计: g9fS|T 1高速级大小齿轮的设计: ?t&sT 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。 (Z
YGfX ②查课本第166页表11-7得: 。 L,&R0gxi 查课本第165页表11-4得: 。 Mb6#97 故 。 idLysxN 查课本第168页表11-10C图得: 。 vxxa,KR/y 故 。 R0R Xw 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: !vU$^>zo~ 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 ?d*0-mhQ, 则 取 BTXS+mvl 实际传动比: eGZX6Q7m 传动比误差: 。 JCu3,O!q 齿宽: 取 edh?I1/ 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: AHq;6cG ④验算轮齿弯曲强度: gHLBtl/ 查课本第167页表11-9得: :>U2yI 按最小齿宽 计算: JfmNI~% 所以安全。 0W|}5(C ⑤齿轮的圆周速度: 6B)3SC 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 cSYW)c|t 2低速级大小齿轮的设计: E\V-<]o ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 "5]Fl8c?
低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 } PD]e*z{Z ②查课本第166页表11-7得: 。 WKf->W 查课本第165页表11-4得: 。 ;- D1n 故 。 U2*g9Es 查课本第168页表11-10C图得: 。 !c`KzqP 故 。 sN^3bfi!i 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 VZ?"yUZ Id 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: gO*:<B g r7z8ICX'q 取 则 取 &u62@ug#} 计算传动比误差: 合适 Vy-EY*r| 齿宽: 则取 *x EcX6ZHX 低速级大齿轮: $EjM)
低速级小齿轮: ~c~$2Xo ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: o2
=UUD& 按最小齿宽 计算: 7tOOruiC 安全。 8Wn;U!qT ⑤齿轮的圆周速度: ^goa$uxU 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 Y}_J@&: 八 减速器机体结构尺寸如下: Ju""i4 名称 符号 计算公式 结果 h)[{{JSf 箱座厚度 \ltA&}! &uwj&-u? 10 6#S}EaWf 箱盖厚度 bi:m;R E5d?toZ,8" 9 bT|NZ!V 箱盖凸缘厚度 yUb$EMo\ FgIL Q"+ 12 )D
^.{70N 箱座凸缘厚度 ;=IC.<Q<} KX e/i~AS 15 W=v4dy]B 箱座底凸缘厚度 FNpMu3Q B3V:? # 25 5BvCP 地脚螺钉直径 VeixwGZ. 6iwIEb M24 G1 ?." 地脚螺钉数目 t.sbfLu 查手册 6 2c>e Mfa 轴承旁联结螺栓直径 E DuLgg@ #%CbZw@hJ9 M12 }`g:)gJ 盖与座联结螺栓直径 ueO&% =(0.5 0.6) 2Yd0:$a M10 PI>PEge!& 轴承端盖螺钉直径 +u%^YBr =(0.4 0.5) 7XKPC+)1ya ,?Pn-aC+ i"=6n>\ 10 mQmn &:R 视孔盖螺钉直径 o]0v#2l' =(0.3 0.4) 2@``=0z 8 YfBb=rN2s 定位销直径 # Ny
=(0.7 0.8) 7cx~?xk <m 8 -TKS`,# , , 至外箱壁的距离 (lwrk( 查手册表11—2 34 zk8 o[4 22 L8K=Q 18 %}
WSw~X , 至凸缘边缘距离 ;D^%)v/i 查手册表11—2 28 :'aT4 16 Jz D
Mx? 外箱壁至轴承端面距离 &fJ92v?%^S = + +(5 10) Qmxe*@{` 50 :[:5^R 大齿轮顶圆与内箱壁距离 ea3;1-b: >1.2 YUo{e=m| 15 "0o1M\6Z 齿轮端面与内箱壁距离 _{CMWo"l > wjk-$p 10 w=EUwt 箱盖,箱座肋厚 OU;R;=/] *<k8H5z8] 9 D"o}X TH 8.5 70NQ9*AAy 轴承端盖外径 ,]?Xf> +(5 5.5) )(~s-x^\z@ 120(1轴) 8Xpf|?. 125(2轴) y6.}h9~ 150(3轴) ( zQ)EHRD 轴承旁联结螺栓距离 OjxaA[$ Qs2E>C 120(1轴) SH>L3@Za 125(2轴) L3:dANG 150(3轴) yM$@*od 九 轴的设计: }
DY{> D> 1高速轴设计: (_G&S~@. ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 {~.~ b+v ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 8wGq:@#= 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 ^'EeJN 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 x)eYqH~i L3=B+ +2=16+10+2=28。 p2T%Zl_ 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 cIqk=_] 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: <p"[jC2zF; 查手册51页表4-1得: "?Dov/+Q. 得:e=5.9<6.25。 zbH Nj(~ 段装配轴承所以 L6= L3=28。 3nb&Z_/e 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 9(?9yFbj5 作用在齿轮上的圆周力为: #m_3ls}W$ 径向力为 ~!( (?8" 作用在轴1带轮上的外力: [{.e1s<EK 求垂直面的支反力: 2e_ssBbb /DOV/>@5% *0>![v 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: :;[pl|}tM tL0<xGI5^ <a/TDW 求水平面的支承力: U ObI&*2 由 得 ? b;_T,S[ N r':wq N kO:|?}Koc 求并绘制水平面弯矩图: Rh!B4oB4 Xup rl2+ VOc_7q_= 求F在支点产生的反力: @Qw~z0PE<l 8:9m< ^4S( nulCk33x'= 求并绘制F力产生的弯矩图: h2kba6rwk yuyI)ebC H#pl&/+ F在a处产生的弯矩: #CKPNk
c )?35!s6 求合成弯矩图: ~{Gbu oH 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 W;~ f865 p=F!)TnJN sywSvnPuYZ 求危险截面当量弯矩: o+UCu`7e 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) \Fd6Q_ wf47Ulx 计算危险截面处轴的直径: j8k5B" 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: ~)!yl. H 8K: RoR 因为 ,所以该轴是安全的。 a1p Z{Od 3轴承寿命校核: t%@sz 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 s"u6po.' 按最不利考虑,则有: RmF,x9 R*Jnl\?>@ 则 因此所该轴承符合要求。 +NML>g#F~z 4弯矩及轴的受力分析图如下: 8 xfn$ >R9Q| 5键的设计与校核: 0,~f"Dyqy 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 : , a7?z{ssEi 采用A型普通键: !,D7L6N 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: f
uzz3# 中间轴的设计: _v~c3y). ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 6T-h("t ②根据课本第230页式14-2得: m\9R;$\ 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 GYvD*?uBc 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 71euRIW'5 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 NifD
pqjgt 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 :bBLP7eyV 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 6"3-8orj ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 UB%Zq1D|t 作用在2、3齿轮上的圆周力: _=%F6}TE N e6?iQ0 径向力: <x&0a$I 0tA~Y26 91I6-7# Xt 求垂直面的支反力 8 $5
y]%! c@SNbY4}% '6^+|1 计算垂直弯矩: ibzcO,c ALcin))+B ;Dh\2! sr 求水平面的支承力: 4OX2GH=W l=|>9,La qV;E%XkkS 计算、绘制水平面弯矩图: *}F>c3x] `'W/uCpl " V[=U13 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: ?L K
n _v/w
,z w\V1pu^6@ 求危险截面当量弯矩: e0s* 从图可见,m-m,n-n处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) I |PEC-( ni2GZ<1j _\/KI
/ 计算危险截面处轴的直径: %fbV\@jDCX n-n截面: }Z="}Dg|T m-m截面: (M0"I1g|w 由于 ,所以该轴是安全的。 lw\+!}8( 轴承寿命校核:
h.Y&_=Gc 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 bk(q8xR` 5taR[ukM }Z/[ " 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 N_:H kI6 ④弯矩及轴的受力分析图如下: LoUHStt ⑤键的设计与校核: enC/@){~ 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 f 7R/i 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 hqXp>.W L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 Ie<H4G5Vh 根据挤压强度条件,键的校核为: V),wDyi M2kvj'WWq 所以所选键为: Vjdu9Ez 从动轴的设计: FmtgH1u:= ⑴确定各轴段直径 aM7e?.rU ①计算最小轴段直径。 Y9/`w@"v 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: @$Xl*WT7 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 bmOK8 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 zAW+!C. 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 。 JpRn)e'Z 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: 。 @Ojbu@A ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 +TZVx(Z&A 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。 sH'IA~7 ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 @3w6!Sgh ⑦设计轴环 及宽度b N&uRL_X. 使齿轮轴向定位,故取 取 '^n,)oA/G , pqCp>BO?O ⑵确定各轴段长度。 I[6ft_* 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). bJ"}-s+Dx +F?}<P_v 因为 ,所以 @*16agGg 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 dO1h1yJJ &wX568o 其它各轴段长度由结构决定。 aMJW__, (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 ;b5^)S 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 bhl9:`s 作用在齿轮上的圆周力: >"q?P^f/ o5E5s9n 径向力: yMz dM&a!* b$eN]L 求垂直面的支反力: 2@6Qifxd@ uv&4
A,h s$JO3-) 计算垂直弯矩: 4Uk\h gT0 "C.cU .m hcqg94R#_ 求水平面的支承力。 /u&7!>, o(gV;>I H
-K%F_# 计算、绘制水平面弯矩图。 FvJkb!5*e_ +gyGA/5:d$ z41v5rB4 求F在支点产生的反力 2M>`W5 P8X59^cJ ?orLc,pU^ 求F力产生的弯矩图。 aH&Efz^ kXgc'w6EhF ,_UTeW6M F在a处产生的弯矩: eMLcmZJR }0C v J4 求合成弯矩图。 l[6lXR&| 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 <c&Nm_) d3]<'B:nb 求危险截面当量弯矩。 Ftdx+\O_i& 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) c
'rn8Jo} 7lx]`u> 计算危险截面处轴的直径。 p4@0[z' 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: FOAXm4" zGwM# - 考虑到键槽的影响,取 vawS5b; 因为 ,所以该轴是安全的。 Yw6uh4 (5).轴承寿命校核。 6@x^,SA 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 $T6+6<
按最不利考虑,则有: uE}$ZBiq 则 , e0M'\'J 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 B"rO (6)弯矩及轴的受力分析图如下: iEx4va-j (7)键的设计与校核: h2y<vO 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 K8W99:v 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: L1kAAR 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 KJv[z 因为L6=122初选键长为100,校核 6!C>J#T 所以所选键为: . bs'hA@r 十 高速轴大齿轮的设计 UZ1Au;(| 因 采用腹板式结构 WIN3*z7oW 代号 结构尺寸和计算公式 结果 YH&q5W,KX 轮毂处直径 aP]h03sS zJ_y"bt 72 r&_e3#]* 轮毂轴向长度 Fd#Zu.Np <rFh93 84 MvTp%d. 倒角尺寸 v\+`n^= F#~*j 1 VHG}'r9KC% 齿根圆处的厚度 >=86*U~ ?z0W1a 10 <b?$-Rx 腹板最大直径 PU4-}!K P5W58WxT' 321.25 ^mouWw)a_ 板孔直径 >[ g=G >2ha6A[ 62.5 4Ik'beZqK 腹板厚度 dsg-;*% =y=MljEX 25.2 o?^Rw*u0/ 电动机带轮的设计 *;F:6p4_ 0]zMb^wo 代号 结构尺寸和计算公式 结果 5z:#Bl-,L e>P>DmlW 手册157页 38mm J06D_'{ Hzz v 6k x.sC015Id 68.4mm OlgM7Vrl 0Bk-)z|V i0Rj;E=:] 取60mm r5y*SoD! Tv9\`F[ tO?-@Qf/9< 81mm {q^UWv?1 D^}2ilk! u'^kpr`y 74.7mm G E? \Vm ght3# :?
s{@7 10mm n:f&4uKoG< Ko)f:=Qo 7GCxd#DJ 15mm o$Y#C{wC% 06?d#{?M1o hZw8*H^tP 5mm /(?s\}O 十一.联轴器的选择: nTD4^' 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。 y.-Kqa~ 十二润滑方式的确定: IyM:9=}5 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。 !N!AO(Z 十三.其他有关数据见装
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