| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: 1%`7.;!i Tlodn7%", 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; GoE
'L ir[jCea, 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; VQxpN 1 Jpj!rXTX* 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; qp~gP n]N 96oD 3、插入基准曲线(草绘): 0LL c 1t>} /:[2'_Xl 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: b,<9 0X9Y~TM% F
L=,YP 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 \x+3f 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 ;>"nn
VW 一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 -]S.<8<$ 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。 [j9E pi( 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%。 z"
QJhCh7 3. 知条件:运输带卷筒转速 , ig_2={Q@ 减速箱输出轴功率 马力, 11UB4CA 二、 传动装置总体设计: jbmTmh1q 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 HeA{3s 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。 glUo7^ay7 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: Q-eCHr) !;
v~^#M]~ 三、 选择电机 c&'JmKV>& 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: !GK$[9 -带传动效率:0.96 r\M9_s8 -每对轴承传动效率:0.99 .EP6oKA -圆柱齿轮的传动效率:0.96 " I+p -联轴器的传动效率:0.993 =f 7r69I" —卷筒的传动效率:0.96 G|u3UhyB 说明: P?ep] -电机至工作机之间的传动装置的总效率: '0t-]NAc z/]q)`G pa<qZZ 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 & >JDPB?5 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: #exss=as/ H+C6[W= 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 yTBS=+X 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: m7qqY
方案 电动机型号 额定功率 同步转速 @aG&n(.!u* r/min 额定转速 xN"Z1n7t r/min 重量 总传动比 s0W2?!>) 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 !<\Br 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 Rf"Mr: ^ 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 4)1;0,tlG 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 #D%ygh= 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: KeBQH8A1N x"4%(xBu 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB 5#JJ? 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 MXvXVhCU 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: 'r}fZ 总传动比: UlovXb 分配传动比:取 则 !?FK We 取 经计算 7C,T&g
1: 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 v."Dnl 五 计算传动装置的运动和动力参数: E^Gg
'1 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 SZ!=`a] ——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。 ?Dsm~bkX[ 1. 各轴转速: KFWJ}pNq 4Yjx{5QSAG jUMf6^^ 2各轴输入功率: =U-r*sGLN eiMH['X5 #=,(JmQPt -w6
"? 3各轴输入转矩: Rm>^tu
- &Ral+J 5,KWprb vK'?:}~ n&XGBwgW 运动和动力参数结果如下表: ;3ft1 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 5z/Er".P 输入 输出 输入 输出 NucM+r1P 电动机轴 3.67 36.5 960 P`SnavQBt 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 u\e\'\ 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 b= PVIZ 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 o|8`>!hF 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 tpf7_YP_!- 六 设计V带和带轮: P9Q2gVGAO{ 1.设计V带 ^y_fRP~ ①确定V带型号 Oe]&( 查课本 表13-6得: 则 iU2KEqCm 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 )9j06(<A 查课本第206页表13-7取 。 U9d:@9Y 为带传动的滑动率 。 D&:yMp( ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 Bx~[F ③取V带基准长度 和中心距a: }xb=< 初步选取中心距a: ,取 。 b\55,La 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: 。 ,TC;{ $O5 ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 Z@rN_WXx ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: y&J@?Hc> 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 {bNXedZ\ 7,$z;Lr0S !dcwq;Ea EF=0.1 <fO4{k*& =1.37+0.1=1.38 yubSj* 1&)_(|p[C akuJz Yx d X#3 EF=0.08 Ss?CfRM }-<zWI{p !Jfs?Hy #
'|'r+ 查课本第202页表13-2得 。 hsLzj\)6 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 8cg`7(a =0.95+0.009=0.959 QDmYSY$ ;e8V
+h keAcKhj =H5\$&xj4. S[:xqzyDg ZXb0Y2AVx D%/8{b: 则 rw%l*xgX 取 根。 k!XhFWb 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: rp34?/Nz 作用在轴上压力: kAzd8nJ' 。 tx7~SUr 七 齿轮的设计: y6HuN 1高速级大小齿轮的设计: 748CD{KxW 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。 QP I+y8N= ②查课本第166页表11-7得: 。 WgR4Ix^L# 查课本第165页表11-4得: 。 2h^WYpCm 故 。 ,t$,idcT+ 查课本第168页表11-10C图得: 。 JN3cg 故 。 5ua?I9fY ③按齿面接触强度设计:9级精度制造,查课本第164页表11-3得:载荷系数 ,取齿宽系数 计算中心距:由课本第165页式11-5得: ,2[ra9n 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 Yn51U6_S 则 取 F_;tT%ywfx 实际传动比: jk~:\8M(A 传动比误差: 。 D$k8^Vs 齿宽: 取 b%(6EiUA 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: ZDLMMXx> ④验算轮齿弯曲强度: USML~]G
z 查课本第167页表11-9得: zri}
h/{ 按最小齿宽 计算: ;-mdi/*g 所以安全。 ik1tidw ⑤齿轮的圆周速度: XFZ~ #DT& 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 |?m` xO 2低速级大小齿轮的设计: <!^
[~` ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 P.WYTst= 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 "&YYO#YO ②查课本第166页表11-7得: 。 ilLBCS} 查课本第165页表11-4得: 。 |KCOfVh?|. 故 。 f?fKhu2 查课本第168页表11-10C图得: 。 JHV)ZOO 故 。 >
dZ3+f 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 jB$SUO`* 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: iAO5"(>}? =odkz}bU 取 则 取 `vk0c 计算传动比误差: 合适 B uQ|~V 齿宽: 则取 !-]C;9Zd 低速级大齿轮: $+=
<(* 低速级小齿轮: mS=r(3# ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: }6zbT-i 按最小齿宽 计算: [2Mbk~ 安全。 ,i}|5ozj4 ⑤齿轮的圆周速度: 70W"G
X& 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 GUp;AoQ 八 减速器机体结构尺寸如下: dJ3IUe 名称 符号 计算公式 结果 ~ 9o6 W", 箱座厚度 &K%aw @M;(K<%h 10 ~4 #B'Gy[ 箱盖厚度 'A{h iY L^Wz vv] 9 w_-+o^ 箱盖凸缘厚度 T.&7sbE_ bi[7!VQf 12 uGtV}-t: 箱座凸缘厚度 6Z:YT&,f D#rrW?-z 15 %HuyK 箱座底凸缘厚度 |^n3{m AHh#Fx+K 25 Q
s(Bnb; 地脚螺钉直径 Fe=8O ^\ ;2`sN
M24 =yiOJyx 地脚螺钉数目 L K7Xw3 查手册 6 ~5aE2w0K 轴承旁联结螺栓直径 [[L-jq.' V^fV7hw< M12 S>:,z}i 盖与座联结螺栓直径 S q@H =(0.5 0.6) b Y8GA M10 X T>('qy 轴承端盖螺钉直径 $ @1u+w =(0.4 0.5) v"lf-c
4jwu'7Q I."p 10 H[&@}v,L 视孔盖螺钉直径 d"<F!?8 =(0.3 0.4) Cnh|D^{s 8 /p`&;/V| 定位销直径 Epjff@7A =(0.7 0.8) e<+<lj" 8 4MvC]_& , , 至外箱壁的距离 pA4 ,@O 查手册表11—2 34 ocA]M=3~k 22 -;c 18 V0i9DK|! , 至凸缘边缘距离 MWwJzVL8 查手册表11—2 28 D guB 16 bH9Le 外箱壁至轴承端面距离 oN,s.Of = + +(5 10) bg7n 50 :=. *I 大齿轮顶圆与内箱壁距离 7>.OVh< >1.2 wyQb5n2`;~ 15 mUXk9X%n 齿轮端面与内箱壁距离 Gp2!xKgm > x7ATI[b[ 10 "dCzWFet 箱盖,箱座肋厚 aC\4}i< ?Myh7 9 pM$ @m] 8.5 2<6j1D^jM 轴承端盖外径 (F5ttQPh +(5 5.5) sBW3{uK 120(1轴) -Zy)5NB-tZ 125(2轴) S!dHNA:iU 150(3轴) ([pSVOnIz 轴承旁联结螺栓距离 \ lr/;-zP :t$A8+A+0 120(1轴) JZx%J) 125(2轴) Wc4vCVw 150(3轴) r_o<SH 九 轴的设计: (2txM"Dja 1高速轴设计: :YvbU Y ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 )U98 ②各轴段直径的确定:根据课本第230页式14-2得: 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 F=Y S^ 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查手册85页表7-12取 ,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 "'{OIP 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 CT"Fk'B' L3=B+ +2=16+10+2=28。 _}=E^/;( 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 -u6#-}S 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: Yn<)k_kp 查手册51页表4-1得: mK\aI 得:e=5.9<6.25。 e- 6(F4 段装配轴承所以 L6= L3=28。 eV;me>, 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 >>V&yJ_ 作用在齿轮上的圆周力为: i^/54 径向力为 qi\n] I 作用在轴1带轮上的外力: ]P3[.$z 求垂直面的支反力: fValSQc!U vInFo.e[4 bXvbddu)} 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: >d%VDjk . Bl4 dhBZoO
`]>on`n? 求水平面的支承力: DTy/jaK 由 得 I~RcOiL) N ~CFMIQ et N 1n3$V:00 求并绘制水平面弯矩图: # #>a&, ,"H?hFQ .mt^m
求F在支点产生的反力: ;1E_o x5vzPh` t-EV h~D1p 求并绘制F力产生的弯矩图: U.Hdbmix u}CG>^0C ZR
mPP F在a处产生的弯矩: gz\j('~-D IUawdB5CB 求合成弯矩图: qw0~*0} 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 y:9?P~ )52#:27F Wa, 7P2r 求危险截面当量弯矩: DpNX66O 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) I~k=3,7< swt\Ru6, 计算危险截面处轴的直径: ybYXD? 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: sH@ &* UzJ!Y / 5 因为 ,所以该轴是安全的。 *h])mqhB 3轴承寿命校核: @>Ek '~m 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 @Yarz1 按最不利考虑,则有: B[7A @?M;'xMbB 则 因此所该轴承符合要求。 d'q&Lq 4弯矩及轴的受力分析图如下: 1:5P%$?b +7^w9G 5键的设计与校核: 0#]!#1utg 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 : , Q'C4pn@ 采用A型普通键: 2;}xN! 8 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: ZmP1C`> 中间轴的设计: vC-[#]< ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 %|bN@@ ②根据课本第230页式14-2得: `|JI\&z 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。 'Ye]eL,I\ 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 <L%HG 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 x' ?.~ 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。
HFv?s 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}pGeU' ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 qs "s/$ 作用在2、3齿轮上的圆周力: wvX"D0eVn N sgD@}":m 径向力: $'y1Po'2 n }TTq6B Bd QQ9$@5 求垂直面的支反力 Ho>p ^p VrudR#q ~{9x6<g! 计算垂直弯矩: FfjC
M7? y^, "gD {#0Tl 求水平面的支承力: <BQ%8} ud.poh~| G1A$PR 计算、绘制水平面弯矩图: P mC82" fo*!a$) $=7H1 w 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: -5o?#% #qPVQt RlPjki"Mg 求危险截面当量弯矩: ~;TV74~rr 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 ) _pJX1_vD l;XUh9RF`A Q4#\{" N! 计算危险截面处轴的直径: y+l<vJu n-n截面: $B*qNYpPy. m-m截面: EWSr@}2j
. 由于 ,所以该轴是安全的。 YHJ' 轴承寿命校核: LZbRQ"!!o 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 FyQOa) 5 D5}DV _Wq7U1v` 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 p0"BO4({{ ④弯矩及轴的受力分析图如下: $&bU2 ] ⑤键的设计与校核: 9tW3!O^_ 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 1a \=0=[ 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 _P>1`IR L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 !d/`[9jY 根据挤压强度条件,键的校核为: [''=>< GcPB'`!M 所以所选键为: ~_(!}V 从动轴的设计: :Xb*m85y ⑴确定各轴段直径 rHH#@Zx ①计算最小轴段直径。 c>M_?::)0 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: C,V|TF.i2 考虑到该轴段上开有键槽,因此取
c"6Kd$?M 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 $[WN[J ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 cKaL K#~ ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 7MR:X#2v> ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 4KN0i ⑤设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 /^nP_ID ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 *9\oD~2Y ⑦设计轴环 及宽度b 1t!&xvhG 使齿轮轴向定位,故取 取 F[Qs v54 , \UVT_=Y ⑵确定各轴段长度。 TiwHLb9 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). F o--PtY`p I$rW[l2 因为 ,所以 j(wY/Hl 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 Z3&XTsq vLVSZX 其它各轴段长度由结构决定。 1aXIhk4 (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 #$9U=^Z[ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 0nF>zOmc 作用在齿轮上的圆周力: Iwd"f &@Ji+ 径向力: F!DrZd>\ FuRn%)DA5 求垂直面的支反力: r-Xjy*T 6PVlZ Pj^k
pjV 计算垂直弯矩: #RsIxpc >-o?S O(M, .m < :S?t2C 求水平面的支承力。 "' LOaf$X ~}FLn9@* n~L'icD[ 计算、绘制水平面弯矩图。 >xk:pL*o` `qQQQ.K7)z 2g`uC} 求F在支点产生的反力 `pn-fk '8iv?D5 M LQuYCfj| 求F力产生的弯矩图。 @idp8J [td oWn_3gzw; W"DxIy F在a处产生的弯矩: ?N9adL &b $txWVjR?\ 求合成弯矩图。 FZLzu 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 *AJezhR 3n=cw2FG 求危险截面当量弯矩。 /-cX(z
7 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) l"V8n BR` ?7uStqa 计算危险截面处轴的直径。 bC>yIjCTn 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: 5 }(YMsUb |Cxip&e> 考虑到键槽的影响,取 }tg:DG 因为 ,所以该轴是安全的。 ~vvQz" (5).轴承寿命校核。 cUX]tiC0 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 {yl/T:Bh& 按最不利考虑,则有: :D)&>{? 则 , ocuNrkZ 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 7{6cLYl (6)弯矩及轴的受力分析图如下: ~P.-3 (7)键的设计与校核: 2+hfbFu,1 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 Hr64M0V3B 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: TPmZ/c^ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 LxYM"_1A; 因为L6=122初选键长为100,校核 % /wP2O< 所以所选键为: . _s#/f5<:B 十 高速轴大齿轮的设计 B3k],k 因 采用腹板式结构 |'>E};D 代号 结构尺寸和计算公式 结果 jL[Is2<@
轮毂处直径 4N^Qd3[d lyc{Z%!3 72 r
z>zdj5} 轮毂轴向长度 |<o>$;mZ Yi! >8 84 ($ 1<Dj: 倒角尺寸 =M
km:'1r ]9l% 1 pDnFT2 齿根圆处的厚度 B7QtB3bn M%dl?9pbq 10 j7|
\)x, 腹板最大直径 e"8m+] 1Z{p[\k 321.25 #j~FA3O 板孔直径 DWevg;_]$( )*AA9 62.5 b"3T(#2<* 腹板厚度 =;?PVAdu%# }R] }@i~i 25.2
i{x0#6_Y 电动机带轮的设计 9tW.}5V B*~Bm. 代号 结构尺寸和计算公式 结果 IgnY*2FT ^T
J 手册157页 38mm Q)i`.mHfFI @ %B!$\] 2\8\D^ 68.4mm {~{s =c0 'f<_SKd NGeeD?2~ 取60mm
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kCgb( 81mm .2- JV0 &@Gu~)^( Pj5#G0i% 74.7mm -{sv3|P> 5x'y{S< (dprY1noC 10mm [";5s&)q .F$AmVTN #$^i x 15mm ~oR&0et ') cgx9 0\<-R 5mm J^a"1| 十一.联轴器的选择: YxqQg 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。 40sLZa)e 十二润滑方式的确定: PvBbtC-9b 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!D`.' 十三.其他有关数据见装
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