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2008-12-30 18:39 |
一些齿圆柱齿轮减速器的设计员说明书
机械设计课程--带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器 目 录 Q1T@oxV 设计任务书……………………………………………………1 xqv[?
? 传动方案的拟定及说明………………………………………4 n| C|& 电动机的选择…………………………………………………4 no|Gq>Xp 计算传动装置的运动和动力参数……………………………5 j|(:I: ] 传动件的设计计算……………………………………………5 * <q4S(l 轴的设计计算…………………………………………………8 Q.ukY@L.' 滚动轴承的选择及计算………………………………………14 l#xw.2bo 键联接的选择及校核计算……………………………………16 q~O>a0f0 连轴器的选择…………………………………………………16 eEP(
). 减速器附件的选择……………………………………………17 s#P:6]Ar 润滑与密封……………………………………………………18 ET+'Pj3 设计小结………………………………………………………18 +>#e=nH 参考资料目录…………………………………………………18 enumK\ 机械设计课程设计任务书 ?d5h9}B 题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 |X 3">U +- 一. 总体布置简图 mPG7Zy$z 1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器 vi|Zit 二. 工作情况: wT/6aJoX 载荷平稳、单向旋转 xiCN
qk3 三. 原始数据 +'%\Pr( 鼓轮的扭矩T(N•m):850 W>$BF[x!{ 鼓轮的直径D(mm):350 c[:Wf<%| 运输带速度V(m/s):0.7 5#!ogKQ(i 带速允许偏差(%):5 r0Z+RB^I 使用年限(年):5 aTClw<6} 工作制度(班/日):2 uP6-cs 四. 设计内容 F`srE6H
1. 电动机的选择与运动参数计算; Sn ^Aud 2. 斜齿轮传动设计计算 ,LZ(^u 3. 轴的设计 4>k
I^ 4. 滚动轴承的选择 74]a/'4 5. 键和连轴器的选择与校核; lsFfb'> 6. 装配图、零件图的绘制 Z"DW 2k 7. 设计计算说明书的编写 0!_*S ) 五. 设计任务 k*Pz&8| 1. 减速器总装配图一张 fYn{QS? 2. 齿轮、轴零件图各一张 WgPgG0VJE 3. 设计说明书一份 7E(%9W6P 六. 设计进度
f`J|>Vk 1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算 }4vjKSV 2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计 ?l9=$' 3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 XHQh4W3 4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 G_+Ph^ 传动方案的拟定及说明 !.X_/$c 由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 1J'pB;.]s 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。 n^Vxi;F 电动机的选择 :l`i4kx 1.电动机类型和结构的选择
"l2bx 因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。 qguVaV4Y 2.电动机容量的选择 {XHk6w
*- 1) 工作机所需功率Pw GA ik;R Pw=3.4kW u<kD} 2) 电动机的输出功率 `M)E* G Pd=Pw/η Y}/c
N\ η= =0.904 gIBpOPr^d Pd=3.76kW Y%h}U<y 3.电动机转速的选择 XNlhu^jh nd=(i1’•i2’…in’)nw CO'ar, 初选为同步转速为1000r/min的电动机 17i$8 4.电动机型号的确定 OAVQ`ek 由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求 :MBS>owR 计算传动装置的运动和动力参数 Y-]YDXrPQ 传动装置的总传动比及其分配 ]ViOr8u 1.计算总传动比 >HIt}Zh 由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为: }!=U^A) i=nm/nw h~fWE nw=38.4 jN {Zw* i=25.14 5&*zY)UL 2.合理分配各级传动比 1I
\tu 由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。 j8c6[ih 因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5 s ^3[W0hL 速度偏差为0.5%<5%,所以可行。 Uz
$ @(C 各轴转速、输入功率、输入转矩 C
Oa.xyp 项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮 #B}Qt5w 转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4 :ol6%Z's 功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57 h"8QeX:(( 转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4 e{JVXc[D 传动比 1 1 5 5 1 bKByU{t 效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97 6}STp_x 8sWr\&! 传动件设计计算 tIp{},bQ^ 1. 选精度等级、材料及齿数 ,{+6$h3 1) 材料及热处理; %ZuLl( 选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 ZMe}M!V 2) 精度等级选用7级精度; ssT@<Tk^4 3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; @`Wt4< 4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14° |i u2&p > 2.按齿面接触强度设计 (Z
8,e 因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 [G=:?J,P 按式(10—21)试算,即 u>m'FECXj dt≥ x,f>X;04 1) 确定公式内的各计算数值 7$#rNYa,z (1) 试选Kt=1.6 i7(~>6@| (2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433 q-H&5K (3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1 mZE8.` (4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62 /:KQAM0 (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa S?2YJl8B (6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa; p>&S7M/9 (7) 由式10-13计算应力循环次数 ]K*GSU N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 sNf
+ lga0 N2=N1/5=6.64×107 e z+yP,.# (8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98 TwUsVM(~ (9) 计算接触疲劳许用应力 CdNih8uG 取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得 *V -ds8AQ [σH]1==0.95×600MPa=570MPa `yx56 [σH]2==0.98×550MPa=539MPa ?eVj8 $BQo [σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa Pfk{ =y 2) 计算 'xk1o,; (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t &\c5!xQ9* d1t≥ = =67.85 a-:pJE.'p (2) 计算圆周速度 +NT:<(;|i5 v= = =0.68m/s "5h_8k~sQ (3) 计算齿宽b及模数mnt A-;^~I b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm U&s(1~e\ mnt= = =3.39 H<XlUCr_~+ h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm 8lpzSJP4k b/h=67.85/7.63=8.89 YLigP"*~^ (4) 计算纵向重合度εβ 3r`<(%\ εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 .X^43
q (5) 计算载荷系数K aTX]+tBoe 已知载荷平稳,所以取KA=1 G_0)oC@Jl: 根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同, !YIb 故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42 Stt* 1gT 由表10—13查得KFβ=1.36 g&XhQ.aa 由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 {n6\g]p3 K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05 zG<0CZQ8 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得 C-r."L d1= = mm=73.6mm /XN*)m (7) 计算模数mn _Po#ZGm~ mn = mm=3.74 L/5z! 3.按齿根弯曲强度设计 K: 4P;ApI 由式(10—17 mn≥ [C2kK *JZ 1) 确定计算参数 7Y)s#FJ (1) 计算载荷系数 dw3'T4TC? K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96 "`[ $&:~ (2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。88 BjN{@aEO jXtLo,km (3) 计算当量齿数 sC9-+} z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89 Ty.drM z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47 ~ J %m (4) 查取齿型系数 Xa>}4j. 由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172 }0vtc[! (5) 查取应力校正系数 W;91H'`?H 由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798 H8(C>w-' (6) 计算[σF] y.
Tct. σF1=500Mpa V!\n3i?i σF2=380MPa /m;O;2" KFN1=0.95 ]gEu.Nth` KFN2=0.98 vrQFx~ZztH [σF1]=339.29Mpa juR [σF2]=266MPa yB|]LYh (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 `I@)<d = =0.0126 t
]71 = =0.01468 y{:]sHyG 大齿轮的数值大。 2YaTT& J 2) 设计计算 WT I 'O mn≥ =2.4 {7/ A mn=2.5 a
pKa4nI
4.几何尺寸计算 >\RDQ%z 1) 计算中心距 H7y&N5.V z1 =32.9,取z1=33 1k*n1t): z2=165 </8be=e7p a =255.07mm R%qX_m\0 a圆整后取255mm 6vMDm0sv 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 |dW2dQ β=arcos =13 55’50” m9v"v:Pw 3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 0c%@e2(N d1 =85.00mm ](]*]a4ss d2 =425mm ;jp6 }zfI 4) 计算齿轮宽度 ScM}m b=φdd1 Q9Q!9B@ b=85mm e?_c[`sg B1=90mm,B2=85mm .LWOM8) 5) 结构设计 F+lm [4n 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 "cIGNTLFA 轴的设计计算 v$qpcu#o 拟定输入轴齿轮为右旋 {vf+sf^^q II轴: 8L%%eM_O 1.初步确定轴的最小直径 6z1aG9G d≥ = =34.2mm K<Yn_G 2.求作用在齿轮上的受力 ~ra#UG\Y8 Ft1= =899N m$j
n5: Fr1=Ft =337N ^yzo!`)fso Fa1=Fttanβ=223N; =d:R/Z%, Ft2=4494N ;9 =}_h)] Fr2=1685N tf.q~@Pi Fa2=1115N qz-#LZFTR 3.轴的结构设计 D?^`(X P 1) 拟定轴上零件的装配方案 'YBLU )v[ i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。 MR^umLM88 ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。 yffU%
) iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。 b(+w.R(+Ti iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。 KZ367&>b7 v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。 HV#?6,U} vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。 SSSDl$}'t 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 X}n&`y{/ 1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。 awj} K 2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。 c,g]0S?gu 3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。 V{ 4i$' 4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。 *DPTkMQN 5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。 ]6?c8/M 6. VI-VIII长度为44mm。 X_^_r{ 4. 求轴上的载荷 $1Q3Y'Q9 66 207.5 63.5 jSUAU}u!M Fr1=1418.5N N3S,33
8s Fr2=603.5N ,}xpYq_/ 查得轴承30307的Y值为1.6 A>&>6O4 Fd1=443N m!FM+kge Fd2=189N [[.&,6 因为两个齿轮旋向都是左旋。 F3H:I"4 故:Fa1=638N rFt ,36# Fa2=189N GlV-}5W 5.精确校核轴的疲劳强度 < | |