| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数: if'=W6W zVE" 6 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; 6Ryc&z5 lD0p=`. 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; |P5dv>tb
F +p\E%<uQ 2、编辑齿轮关系式:见“软件下载”区; M XG>| H(^Ehv> 3、插入基准曲线(草绘): g}+|0FTV o9xc$hX} 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: \m7\}Nbz0/ b~.$1oZ S|=)^$: 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 /O[6PG 回答者: lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 VN)WBv
一、 设计题目:二级直齿圆柱齿轮减速器 w[z=x 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。 EE'2<"M 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%。 ]O|>nTa 3. 知条件:运输带卷筒转速 , 1EV bGe%b 减速箱输出轴功率 马力, Szzj9K 二、 传动装置总体设计: ["nWIs[h 1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 mu
B Y 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。 Xq1#rK( 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: VESvCei 8>x5| 三、 选择电机 W1)SgiXnuy 1. 计算电机所需功率 : 查手册第3页表1-7: H
r:*p6 -带传动效率:0.96 A ON
|b\? -每对轴承传动效率:0.99 }d5]N -圆柱齿轮的传动效率:0.96 $PMr)U -联轴器的传动效率:0.993 ^$oa`B^2JM —卷筒的传动效率:0.96 bm;iX*~ 说明: \gP?uJ -电机至工作机之间的传动装置的总效率: ](oeMl18R
'Ft81e)/ 0/~p1SSun 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 }6l:'nW 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: }e7/F[c.U 0-p^ oA 符合这一范围的转速有:750、1000、1500、3000 -,
+o*BP 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: -(57C*#ap 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 iB0r+IbR r/min 额定转速 O[Z$~ r/min 重量 总传动比 VsA_x 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 _U}|Le@ e 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 M0m%S:2 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 6%EpF;T`
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 Q8HNST($? 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: 9ZOQNN<ex Rs<S}oeLn 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB dZ|bw0~_! 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 ~%\vX 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比: bHTf{= 总传动比: 70avr)OM 分配传动比:取 则 @{V`g8P> 取 经计算 %w_MRC 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。 y2%[/L:u~ 五 计算传动装置的运动和动力参数: uEPm[oyX 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 SMvlEj^ ——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。 djf8FNnn 1. 各轴转速: R]od/u/$ U-?r>K2
S%p,.0_ 2各轴输入功率: 1
=?pL$+G e>Q:j_?.e |{MFo) z@[n?t!7k 3各轴输入转矩: [9EL[} =]Y'xzJuu "`K73M,c?9 6wiuNGZb bAY>o 运动和动力参数结果如下表: sC.cMZ e 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min -}qay@cDt 输入 输出 输入 输出 Z1H 电动机轴 3.67 36.5 960 1%.CtTi 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 Wi)N/^;n 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 wj$3L3 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 K(mzt[n( 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 Ejf>QIB 六 设计V带和带轮: |b
Z
58{} 1.设计V带 MoC/xF& ①确定V带型号 eF8um$t9 查课本 表13-6得: 则 =Oh/4TbW[ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5,选择A型V带,取 。 ng2yZ @$ 查课本第206页表13-7取 。 ^oHK.x#{ 为带传动的滑动率 。 x@@k_'~t% ②验算带速: 带速在 范围内,合适。 \LS s@\$
g ③取V带基准长度 和中心距a: mpCKF=KL. 初步选取中心距a: ,取 。 >GDN~'}^oz 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: 。 MM+nE_9lV ④验算小带轮包角 :由课本第195页式13-1得: 。 d cht8nX7~ ⑤求V带根数Z:由课本第204页式13-15得: xI=[=;L 查课本第203页表13-3由内插值法得 。 x JzO?a' 9NC6q-2 cMt
, 80 EF=0.1 fwyz|>H_Y( =1.37+0.1=1.38 doe u` YsjTC$Tx, 0.Nik^~ 0Ioa;XgOn EF=0.08 }WkR-5N n;dp%SD -/qu."9(B mK7egAo 查课本第202页表13-2得 。 l< |)LDq~ 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 _Ai\XS
Am =0.95+0.009=0.959 _1Iw"K49Qx 'v3>"b /?8rj3 'r`-J4icX Yyh X%S % ?<$DQ%bf blB00 则 ?Da!QH
>,] 取 根。 4~{q=-]V 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: ?G!DYUK 作用在轴上压力: )![?JXf 。 SfwAMNCe 七 齿轮的设计: wg,w;Gle 1高速级大小齿轮的设计: tm}0kWx 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。 VSt)~ ②查课本第166页表11-7得: 。 ) crhF9 !4 查课本第165页表11-4得: 。 viY &D 故 。 D@>^_cTO24 查课本第168页表11-10C图得: 。 h=~TgTv 故 。 oos7x6 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"hPplE 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 tcf>9YsOr 则 取 ]T! >] 实际传动比: x,
^j=n 传动比误差: 。 (-(sBQ a+ 齿宽: 取 T/&4lJ^2l^ 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: v [ 4J0 ④验算轮齿弯曲强度: !7-dqw%l 查课本第167页表11-9得: @ zE>n 按最小齿宽 计算: Ie~#k[X 所以安全。 xeX Pc7JG ⑤齿轮的圆周速度: /K9Tn 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 IPoNAi<b 2低速级大小齿轮的设计: O?9&6x ①材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为250HBS。 =q(;g]e 低速级大齿轮选用 钢正火,齿面硬度为220HBS。 \]W*0t>s ②查课本第166页表11-7得: 。 [huS"1 查课本第165页表11-4得: 。 8I'c83w 故 。 ayJKt03\O\ 查课本第168页表11-10C图得: 。 ["\Y-6"l 故 。 /K"koV; 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 afcI5w;>} 计算中心距: 由课本第165页式11-5得: (JHL0Z/ Og?]y ^y 取 则 取 >c>f6 计算传动比误差: 合适 Ii/#cdgF 齿宽: 则取 %klC&
_g~_ 低速级大齿轮: spV/+jy{ 低速级小齿轮: *;wPAQE ④验算轮齿弯曲强度:查课本第167页表11-9得: uFIr.U$V 按最小齿宽 计算: @O/-~,E68 安全。 Q0I22? ⑤齿轮的圆周速度: '@h5j6:2 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 EC2KK)=n} 八 减速器机体结构尺寸如下: 2Ke?* 名称 符号 计算公式 结果 H\7Qf8s|{ 箱座厚度 8M;VX3X vJT
%ET 10 7c9-MP) 箱盖厚度 YT6<1-E# pzP~,cdf 9 C{<qc,!4 箱盖凸缘厚度 W~J@v@..4 ^ 9
gFW $] 12 QXnL(z 箱座凸缘厚度 eDR4c% E=.4(J7K 15 |T~C($9 箱座底凸缘厚度 f\FubL uI^E9r/hB 25 q$Z.5EN 地脚螺钉直径 U)%gzXTZ% 3zU!5tg M24 <J4|FOz!= 地脚螺钉数目 gf()NfUvRH 查手册 6 /l -lkG5 轴承旁联结螺栓直径 e#MEDjm/)g YoV^Y&:9< M12 a,3}
o:f 盖与座联结螺栓直径 01VEz
8[\ =(0.5 0.6) Mvq5s +. M10 ^| L@f 轴承端盖螺钉直径 r]p
0O( =(0.4 0.5) 8y5iT?.~vy I^*&u, O)78
iEXi| 10 D3s]49j) 视孔盖螺钉直径 qi7(RL_N =(0.3 0.4) T >XnVK 8 8C1 ' g7A< 定位销直径 pJ Iq`)p5 =(0.7 0.8) <<}t&qE%2% 8 8.4 1EKr2 , , 至外箱壁的距离 dGf:0xE" 查手册表11—2 34 ##~";j 22 [EUp4%Z # 18 @giJ&3S, , 至凸缘边缘距离 &eYnO~$! 查手册表11—2 28 >CtT_yhx 16 TxL;qZRY
^ 外箱壁至轴承端面距离 bjvpYZC\5 = + +(5 10) vovc,4} 50 -F.A1{l[. 大齿轮顶圆与内箱壁距离 ag Za+a >1.2 wg<UCmfu! 15 8zv=@`4@G 齿轮端面与内箱壁距离 Y0`@$d&n > 7#K%Bo2pG 10 <T?H
H$es) 箱盖,箱座肋厚 @Sb 86Ee 7?Vo([8 9 ]B'Ac%Rx 8.5 |_q:0qo 轴承端盖外径 6[g~p< 8n} +(5 5.5) 6% +s` 120(1轴) ts
BPQ 8Ne 125(2轴) t?JY@hT* 150(3轴) l
AF/O5b 轴承旁联结螺栓距离 P|mV((/m4 |3\$\qa 120(1轴) ~ KNdV 125(2轴) T8|aFoHCK 150(3轴) 72oiO[>N' 九 轴的设计: V_Owi5h 1高速轴设计: fNz*E|]8& ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 x!$Dje} 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。 QIl![% 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。 uM3F[p%V^ 段装配轴承且 ,所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 9y/gWE L3=B+ +2=16+10+2=28。 P$4h_dw 段主要是定位轴承,取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 \@]/ks=K 装配齿轮段直径:判断是不是作成齿轮轴: 56!>}!8! 查手册51页表4-1得: BzFD_A>j;_ 得:e=5.9<6.25。 f@@2@#
5B 段装配轴承所以 L6= L3=28。 yxfV|ox 2 校核该轴和轴承:L1=73 L2=211 L3=96 n7UZ&ab 作用在齿轮上的圆周力为: qta^i819 径向力为 Q8:`;W 作用在轴1带轮上的外力: "X/cG9Lw 求垂直面的支反力: CV<@Rgoa ,/V'(\>
/rRQ*m_ 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: cI #2MjL lNV%R( VKa- 求水平面的支承力: fneg[K 由 得 QInow2/u N ~i)O^CKq N D8+68_BEM 求并绘制水平面弯矩图: rVLUT oYWcX9R yKR0]6ahA 求F在支点产生的反力: <,S0C\la= #UN(R ?Z}n0E ` 求并绘制F力产生的弯矩图: ~<0!sE&y xJ"CAg|B .F'fBT`$ F在a处产生的弯矩: phIEz3Fu/ $"Oy } 求合成弯矩图: PPCZT3c= 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 13s0uyYU<m #k%3Ag nU"V@_?\ 求危险截面当量弯矩: 4_,l[BhsQG 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) M4a-+T" Yuy7TeJRx 计算危险截面处轴的直径: s)]Z*#ZZ 因为材料选择 调质,查课本225页表14-1得 ,查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ,则: _`!@ SfE^'G\ 因为 ,所以该轴是安全的。 !=#230Y 3轴承寿命校核: AR\?bB~`c 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 6p/gvpZ 按最不利考虑,则有:
z"BV+ b~ ?TDm7 则 因此所该轴承符合要求。 FAu G`zu 4弯矩及轴的受力分析图如下: ?MhRdY hoASrj{s 5键的设计与校核: &?3?8Q\ 根据 ,确定V带轮选铸铁HT200,参考教材表10-9,由于 在 范围内,故 轴段上采用键 : , N}\Da:_ 采用A型普通键: F2yM2Ldx 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为: {+[~;ISL 中间轴的设计: ?,r bD1 ①材料:选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 r
@~T}<I ②根据课本第230页式14-2得: GK}?*Lfs 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 S[UHx}. 装配低速级小齿轮,且 取 ,L2=128,因为要比齿轮孔长度少 。 x&R&\}@G m 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L3= =10。 ]
K7>R0 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。 sZ-]yr\E" 段要装配轴承,所以查手册第9页表1-16取 ,查手册62页表6-1选用6208轴承,L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 q{f%U. ③校核该轴和轴承:L1=74 L2=117 L3=94 Kq`Luf 作用在2、3齿轮上的圆周力: 7|6tH@4Ub N B@*BcE? 径向力: S6H=(l58 Xj$J}A@ o]#Q6J 求垂直面的支反力 eEJ8j_G ^e8R43w:! p)tac*US 计算垂直弯矩: BmrP]3 W? 0[D5]mcv @Risabn 求水平面的支承力: sVkR7
^KsG %e7{ke}r MV$>|^'em 计算、绘制水平面弯矩图: !5`}s9hsF_ (W+9 u0Zq
-/ 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: N(&FATZUW *ILS/`mdav XoSjYG(>, 求危险截面当量弯矩: `#fOY$#XB 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 ) '*>LZo4 $},:z]%D K@n.$g 计算危险截面处轴的直径: U`6QD}c"s n-n截面: R)cns7oW m-m截面: V-=$:J"J'\ 由于 ,所以该轴是安全的。 -xXNzC 轴承寿命校核: X3L9j( 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以 ,查课本259页表16-9,10取 取 j)-D.bY0 CG9X3%xO% 77i |a]Kd 则 ,轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合要求。 ![Ip)X
OG ④弯矩及轴的受力分析图如下: v/+ dx/ ⑤键的设计与校核: Ynz^M{9)K 已知 参考教材表10-11,由于 所以取 CI{]o&Tf 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 ]Jnf.3 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 3jS= 根据挤压强度条件,键的校核为: {'DP/]nK }#'KME4 所以所选键为: mApn(& 从动轴的设计: Qmn5umd=?\ ⑴确定各轴段直径 1xguG7 ①计算最小轴段直径。 3]N}k|lb% 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式14-2得: J+IW 考虑到该轴段上开有键槽,因此取 SOK2{xCG 查手册9页表1-16圆整成标准值,取 Dx <IS^>i ②为使联轴器轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册85页表7-2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。 &]LwK5SR ③设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册62页,表6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 |Y'$+[TE ④设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取 >^-[Mpa(* 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。 =\XAD+ ⑥ 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册9页表1-16取 。 w:Lu ⑦设计轴环 及宽度b E<\\ 'VF 使齿轮轴向定位,故取 取 }qKeX4\- , v,D_^?] @ ⑵确定各轴段长度。 c<DYk f 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). mCz6& a^=4'.ok 因为 ,所以 ^1~/FU 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 VBH[aIW ?1N0+OW 其它各轴段长度由结构决定。 8PEOi (4).校核该轴和轴承:L1=97.5 L2=204.5 L3=116 b]JN23IS2 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 %I.{umU 作用在齿轮上的圆周力: 4X\*kF% :%>8\q>UX 径向力: j}VOr >xz D{loX6 求垂直面的支反力: i3%~Gc63 ttsB'|ps jSVO$AW~C 计算垂直弯矩: 0l:5hD,)F 1|nB\xgu .m [e}]K: 求水平面的支承力。 6AwnmGL(;; }cPV_^{ >bZ# 计算、绘制水平面弯矩图。 2ga}d5lu 6)3eB{$; p|FX_4RjX 求F在支点产生的反力 :5*<QJuI#A E1C8yIF v'>Yc#VJ 求F力产生的弯矩图。 K%gFD?{^q P\AH9#XL #_7c>gn F在a处产生的弯矩: qnS7z%H8 z8!u6odu % 求合成弯矩图。 8;'n.SC{ 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 7wqwDE {Psj#.qP1 求危险截面当量弯矩。 amSyGQ2 从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 ) "n
e'iJf_( h|H;ZC(B 计算危险截面处轴的直径。 kb:C>Y8!sC 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: UZ!hk*PF IYO,/ kbf 考虑到键槽的影响,取 2|=_kN8; 因为 ,所以该轴是安全的。 Ih7Eq/iu (5).轴承寿命校核。 B1M/5cr. 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 y|dXxd9 按最不利考虑,则有: v wyDY%B"n 则 , '=H^m D+gl 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 ?>y-5B[K/( (6)弯矩及轴的受力分析图如下: V~_nyjrJM (7)键的设计与校核: f UIs(}US 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 f3N:MH-c 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: [:QMnJ 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 nX~MoWH1 因为L6=122初选键长为100,校核 jvV8`BQ{ 所以所选键为: . yd72y'zi 十 高速轴大齿轮的设计 )ziQ=k6d6 因 采用腹板式结构 zK 2wLX 代号 结构尺寸和计算公式 结果 %RN-J*s] 轮毂处直径 is(!_Iv -T?IkL) 72 !Ia"pNDf 轮毂轴向长度 ;*2e;m~)? [hL1PWKs 84 +29\'w, 倒角尺寸 0 MIMs# (L>[,YO9 1 F[EblJ 齿根圆处的厚度 V,+[XB B`scuLl3 10 6^|6V 腹板最大直径 DQ\&5ytP F}]_/cY7B 321.25 U!/nD~A 板孔直径 EKPTDKut ~TH5>``;gF 62.5 Qs9 U&*L 腹板厚度 @MB _gt)7? :BX{*P 25.2 xacLlX+ 电动机带轮的设计 ,)$KS*f"*z ?@?a} 代号 结构尺寸和计算公式 结果
<%D"eD DME?kh>7 手册157页 38mm o0G`Xn B)]{]z0+` A+*oT(` 68.4mm o#P3lz ms7 7{A3 -1 取60mm lK,=`xe b8Rh|"J)d $p3Wjf:bH 81mm 4)HWPX _P<lG[V (kQ.tsl 74.7mm 4l}M
i ;Uqx&5P} X$ B]P7G7 10mm 1Bk*G>CX9( R96o8#7Uv o9LD6$ 15mm H='9zqYZ<W %HF$ pR6A#DgB 5mm ,(0XsBL 十一.联轴器的选择: QHzX
5$IM 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。 c =N]!
,MO 十二润滑方式的确定: *_<*bhR< 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。 |5IY`;+9 十三.其他有关数据见装
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