設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)機(jī)的圓柱齒輪減速器帶式運(yùn)輸機(jī)圓柱齒輪70081
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1、、前言 、電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ,,,,,,,,3 ..8 三?傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 四、箱體的設(shè)計(jì)及說(shuō)明 14 五、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 16 六、 鍵連接的選擇和計(jì)算 28 七、 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 21 八、聯(lián)軸器的選擇 錯(cuò)誤!未定義書簽 九、潤(rùn)滑和密封的選擇 ? 23 十、減速器附件設(shè)計(jì) 35 37 1、設(shè)計(jì)小結(jié) 參考資料 25 一、前言 1.1 題目分析 題目: 設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器 要求:擬定傳動(dòng)關(guān)系:有電動(dòng)機(jī)、 V 帶、減
2、速器、聯(lián)軸器、工作機(jī)構(gòu)成 工作條件: 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),工作時(shí)載荷平穩(wěn),空載啟動(dòng),使用期限 10 年,小批 量生產(chǎn),單班制工作,運(yùn)輸帶速度允許誤差 5%。 已知條件: 運(yùn)輸帶的拉力 F=2550N 運(yùn)輸帶工作速度 V = 1.40m/ s 卷筒直徑 D = 300mm 1.1.1 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 該減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、容易制造、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便。但齒輪相對(duì)軸 承的位置不對(duì)稱,因此軸應(yīng)具有較大剛度。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端, 這樣,軸在轉(zhuǎn)矩的作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形將能減緩軸在彎矩作用下產(chǎn)生彎曲變形 所引起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象。 斜齒輪的特點(diǎn):是傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒
3、輪傳動(dòng)好,且結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力高,常 用于速度高、載荷大或要求傳動(dòng)緊湊的場(chǎng)合。 1.1.2 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用 齒輪減速器介于機(jī)械中原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間, 主要將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工 作機(jī),在此起減速作用,并降低轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的增大轉(zhuǎn)矩。 1.2 傳動(dòng)方案擬定: 此方案選用了 V 帶傳動(dòng)和閉式齒輪傳動(dòng) V帶傳動(dòng)布置高于高速級(jí),能發(fā)揮它的傳動(dòng)平穩(wěn)、緩沖吸振和過(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn) 帶傳動(dòng)的特點(diǎn): 是主、從動(dòng)輪的軸間距范圍大。 工作平穩(wěn),噪聲小。能緩和沖擊, 吸收?qǐng)?bào)動(dòng)。摩擦型帶傳動(dòng)有過(guò)載保護(hù)作用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、安裝方便.但外 形輪廓較大。摩擦型帶有滑動(dòng),不能用于分度系統(tǒng)。軸壓力大,帶的壽命較短。
4、 不同的帶型和材料適用的功率、帶速、傳動(dòng)比及壽命范圍各不相同。 電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 di = 80 2.1選擇電動(dòng)機(jī)的容量: 電動(dòng)機(jī)的類型: d2 = 235.2 v 二 6.02m/s a0 = 530mm 按工作要求選用丫系列(IP44)三相異步電動(dòng)機(jī),電壓為380V。 選擇電動(dòng)機(jī)容量: 選擇電動(dòng)機(jī)所需功率 P w Pd 4.327 kW 選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped略大于工作機(jī)所需的電 動(dòng)機(jī)的功率Pd即可,即Ped _Pd 工作機(jī)所需功率為 Fv 2550X1.40 FW kW= 3.57kW 1000 1
5、000 傳動(dòng)裝置總效率: 二帶承齒聯(lián)卷 帶一V帶傳動(dòng)效率:0.96 承一每對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率:0.99 Ld = 1600mm a =611.21mm :=165.38: Z = 5 Fq =128.8N i =3.368 m^ 2.5 d^i = 50mm d2 = 170mm d = 35mm b2 = 30mm a1 =110 ;「F1 =55.43MPa F2 二 48.29MPa 齒一閉式齒輪的傳動(dòng)效率:0.97 v = 3.795m/s 聯(lián)一聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率:0.99 卷一傳動(dòng)卷筒的傳動(dòng)效率:089 帶入得 二帶 承 齒 聯(lián) 卷=0.
6、96 0.994 0.972 0.99 0.96 =0.825 Pw 3.57 Pd L=0^T4.327kW d1 = 88.97 mm 乙=32 Z2 =77 m2 = 3mm b2 = 75mm 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù),選電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped為3kW b| = 80 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速: * 二 96mm 滾筒工作轉(zhuǎn)速: d2 =112mm
7、a 二 160mm =60x 1000v 二 D 60 1000 1.40 理泊300 =89.12 r/min 通常取V帶傳動(dòng)比常用范圍h=:2~4,二級(jí)圓柱齒輪減速器i2=8? 二 F1 = 55.998MPa 匚 F2 = 53.91MPa 40,則總傳動(dòng)比的范圍為i=16?160。所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是: nd =i riw 二 16 ~160 89.12 =1426.02 ~ 14260.27 r/min 萬(wàn)案 電動(dòng)機(jī)型 號(hào) 額定功率 Ped/kW 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min ) 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y132S-4 5.5 1500 1
8、440 根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速手冊(cè)有一種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào),傳動(dòng)比 方案如下: 2.2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比: 總傳動(dòng)比:i a 汁諜=16.156 分配傳動(dòng)比:取i帶=2則減速器的傳動(dòng)比i為: i減亡=呼=8.078 取二級(jí)圓柱斜齒輪減速器咼速級(jí)的傳動(dòng)比 h = 1.4i減二 1.4 8.078 = 3.336 則低速極的傳動(dòng)比i2二 i■減=8078 =2.402 i1 3.363 v = 2.34m/s [.]=38MPa dmin = 23.1mm Ft =3524N Fr =1356N F1v = 77.56N F2v =1278.
9、44 N 卩仆二 791.91N F2H =2718.89N F1F =112.59N F2F =241.39N M av = 38350 N mm M aH =81960 N mm 2.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù): M aF 二 3377 N mm 將傳動(dòng)裝置各軸由高速軸到低速軸依次編號(hào),定為 0軸(電動(dòng)機(jī)軸)、1 軸(高速軸)、2軸(中間軸)、3軸(低速軸)、4軸(滾筒軸);相鄰兩軸 間的傳動(dòng)比表示為i01、i12、i23、i34 ; 01、 12、 23、 34 -依次是電動(dòng)機(jī) M a = 48480 N mm 和1軸,軸1和軸2,軸2和軸3,軸3和軸
10、4之間的傳動(dòng)效率;各軸的 — 88100 N mm 轉(zhuǎn)速為ni、n2、n3、陽(yáng);各軸輸入轉(zhuǎn)矩為「、T?、T3、T4 Me 二 50915.43 則各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為: N mm 0 軸(電機(jī)軸)P。二 pd = 4.327 kW n0 = nm =1440r / min p 4 327 T0 =9550-° =9550 2
11、8.696 N m n0 1440 d _ 23.1mm d = 23.5mm d _ 33mm Ft 2 =3096.76 N Fr2 "17.3N 1 軸(咼速軸)p1 = p0 01 = Po 帶=4.327 0.96 =4.154kW n1 n。 i 01 = ^4^ =720r/min 2 p 4154 "9550訂9550貢占如m Ft3 二 8800N Fr3 =3202.9 N Fg = 109.32 N F2廠 2266.98N Mav =42
12、10 N mm N mm M a =196880 N mm M e = 214698 N mm 2 軸(中間軸)p2 二 5 12 =5 承齒二 4.154 0.99 0.97 = 3.989 kW = 3640.06N F2H =2701.7N 片 480 n2 1 142.73r/mi n i 12 3.363 T2 =9550空=9550 昱89 266.9N m n2 142.79 3 軸(低速軸)P3 二 P2 23 二 P2 承齒=3.989 0.99 0.97 =3.83kW M aH =140140 n? 142.73 n3 88.81r /
13、min i23 1.60 P3 3.831 T3 =9550」=9550 429.21N m n3 88.81 n4 n3 i34 88.81 1 = 88.81r /min d 丄 34.6mm d = 32.95 mm p4 3.753 T4 =9550丄=9550 403.78N m n4 88.81 軸名 功率P/kW 轉(zhuǎn)矩T/ ( N m) 轉(zhuǎn)速 n/(r/min ) 傳動(dòng) 比 i 效率 n 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 / 4.32 / 28.67 1440 2.5 0.96 1軸 4.15
14、 7.11 82.6 81.82 480 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表: Fr =1987.37N dmin = 36.17mm d = 37mm Ft = 5460 N 2軸 3.99 3.95 266.4 264.9 142.73 3軸 3.83 3.79 320.03 429.2 88.81 4軸 3.75 3.72 403.1 438.9 88.81 3 0.96 F, 2.32 0.96 F1 1.00 0.98 —F = 830.38N
15、二 2281.33N v =1156.99N F1H =3178.67N 三?傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1設(shè)計(jì)V帶和帶輪: M 取二 86770 N mm 設(shè)計(jì)計(jì)算普通V帶傳動(dòng) MaH =22236.56 N mm (1) 計(jì)算功率(P=4.11kW,n=1440r/min) Pc = Pd = 4.521kW。 (2) 選V帶型號(hào)選用普通V帶 Ma 二 41986.52 N mm (3) 允許) 根據(jù) Pc =Pd =4.521kW , nm=:1440r/min,由課本 219頁(yè)圖 13-15 , 選擇Z型普通V帶。 求大、小帶輪基準(zhǔn)直徑取d1
16、, d2 由課本219頁(yè)查表13-9得,應(yīng)不小于75mm現(xiàn)取dr = 80mm 由式13-9得d2 亠 d1(1—;)二空0 80 (1 - 0.02) = 235.2mm n2 480 由表13-9取dd2 =265mm(雖然使樂(lè)略有減小,但其誤差小于5% Me = 164.56N m d - 30.15mm d = 31.66mm T =425.88N L2 二 104.5mm 二 80 1440 (4)驗(yàn)算帶速:v 如 60 "000 60 "000 h = 49mm 12 二 47mm = 6.02m/s 帶速在5?25m/s范圍內(nèi),合適 二 p1 =
17、 53.45MPa 二 p2 =39.60MPa (5)取V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a: 由于 0.7 ( dd1 dd2)乞 a。乞2 ( dd1 dd2) 即 280mm 二 a0 二 800mm , h =60mm l2 =36mm 取 a0 二 480mm , -p1 = 24.48MPa -p2 二 56.50MPa 由式13-2得帶長(zhǎng) 2 L0 =2a0 2(d1 d2) 矜 480+「80+235.2)+^6^響亦 L = 32mm
18、 I = 24mm >^.480 1600 -1468-7^ 611.21mm 2 (6)驗(yàn)算小帶輪包角:?: d 2 - d 1 o :r =180 - 1 57.3 =180o a 主動(dòng)輪上的包角合適。 空 80 57.3~165.38 120° 611.21 ■■- ■' p = 30.29MPa Fn =908..28N Fr2 "520.13N Cr 二 20928 .4N =1468.79mm 查課本212頁(yè)表13-2
19、取Ld .1600mm,由式13-16計(jì)算實(shí)際中心距: 由式13-9得傳動(dòng)比i二 d2 d1(1 - ;) 236 80 (1 -0.02) = 3.0 2 Fn =3641.7N Fr2 二 3526.8N Cr =19500N (7) 計(jì)算V帶根數(shù)乙由式13-15得Z= 匚 (P0+AP0)^Kl 由 n0 =1440/ min , d1 =80mm Fn = 3382.68N Fr2 =2427.7N 查表 13-5 得.-:P0 =0.168kW 由 >1 =163 查表 13-7 得:k:. =0.95 查表 13-2 得 燈=0.
20、99 Cr = 25800N J 二 354 N m 則 Z 4.86 (0.81 +0.168)汽 0.95漢 0.99 取Z=5根。 (8) 求作用在帶輪上的壓力Fq 查表13-1,得q=0.1kg/m。得單根V帶的初拉力 F0=500Pc(^^5 -1) qv2=500 4.521 (jA _1) 0.1 X 1.402=648N Zv K:. 5 1.40 0.95 作用在軸上的壓力 a1 163 FQ=2ZFsin」=2X 5X 648X sin 16^=128.8N 2 2 3.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算: 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì): 選定齒輪類型,精度等級(jí),材料及齒
21、數(shù): 1) 按題目傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2) 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不變,所以選用 8級(jí)精度 3) 材料選擇由表10-1選擇 小齒輪用滲碳淬火,齒面硬度為 305HBS Gim1 = 1500MPa匸Fei =850MPa ; 大齒輪用球墨鑄鐵,齒面硬度為305HBS c lim2 =1550MPa ;二FE2二850MPa ; 由表 11-5 取 S=2.0 ; Sh=1.5; [二 F1] [F] SH _ Sf — IV 2 G FE2 850 B 「Sf — i 2 lim 1 1500 _ Sh -1.5 0 lim 2 15
22、0 [二 H1] MPa =1000MPa [ ;「F2 ] :-fe1 850 = 425MPa = 425MPa 1.50叩心000嚨 4)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由表11-3取載荷系數(shù)K =1由表11-6取齒寬系數(shù)'d =0-5 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 人=8.26 104 N mm 初選螺旋角B =15° 齒數(shù)取 z1 =19,則 z^ 2.363 19 = 63.89,取乙=64 實(shí)際傳動(dòng)比為i二64 =3.368 19 齒形系數(shù) Z v1 二一19 21.08, Zv2 cos15 coSk^71.032 查圖 1
23、1-8 得YFa1 =2.89 ; YFa2 =2.26 ;
由圖 11-9 得 Ysai =1.57 ;
Ysa2 =1.74 ;
Y Fa1 Y Sa1
-F1
故應(yīng)對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算 5)法向模數(shù)
^^0.0106> Y^
425 t F2 J
0.004
1000
:'dZ1 、F1
\ 2
2 1 8.26 1C4co 24、*rccosmn(Z1 Z2)= arccos
2a
2.5(19 64 二 19 4383(19.43)
2 110
mnZl
齒輪分度圓直徑
2.5 x 19
d^m0SZ 二 cos19 4383 =50.37mm
d 2 =169.31mm
7)
齒寬 b2 二=0.5 50.37 =25.185mm ;故取 b2 =30mm ;
bi =35mm
8)
驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
9)
故安全
齒輪的圓周速度
2
u
di
巧二ZeZh ZB '竺衛(wèi)四"73.2MP 25、0 5°.37 “795m/s ;
60 1000 60000
選8級(jí)制造精度是合宜的
低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì):選定齒輪類型,精度等級(jí),材料及齒數(shù):
1) 按題目傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)
2) 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不變,所以選用 8級(jí)精度
3) 材料選擇由表11-1選擇
小齒輪用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),齒面強(qiáng)度為268BS Jim1 =670MPa ;; FE廠240MPa
大齒輪用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),齒面強(qiáng)度為200HBS - lim 2 =570MPa ;
FE2
= 250MPa
由表 11-5 取 Sh=1; Sh =1.25
[二 H1
"-Tim 1
670
= 26、 670MPa
Sh
[二 F1
;-FE1
240
1.25
=192MPa
570
[;「H2] 570 MPa
1
250
[二 F2] 200MPa
1.25
4) 按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
由表11-6取齒寬系數(shù)0.8
由表11-3取載荷系數(shù)K =1.1
小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T, =266N m
根據(jù) 11-4,Ze 二1880,Zh =25
1 4
4 3.402
V V
■'1880x2.5(
' 1 2.402
1
< 570 丿
3
二 88.97mm
2KT1 u+1 ZeZh 2
選小齒輪齒數(shù)為 乙=32 27、 ,則Z2二iz1 =32 2.402 =76.4 取z? = 77 ,則實(shí)際傳 動(dòng)比 i 二77 =2.4 ;
32
5) 模數(shù) m2 _d1 _88.97 =2 78 ;故取 m2 =3mm
2乙 32
6) 齒寬齒寬 b2 二 dd1 =0.8 88.97 =71.176mm ;故取 b^75mm ;
b1 =80mm 7)分度圓直徑,d^m2z^96mm d2 = m2z2 = 231mm
中心距 a2 =① 歸二 96 — = 163 .5mm ;取 a = 160mm ;
2 2
驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
查圖 11-8 得 YFa1 =2.67 ; YFa2 =2.25 28、 ;由圖 11-9 得 Ysa1 =2.25 ;
Ysa2 =1.72
-F1
2KT1
bz^n
Ys"
2 1.1 12.66 105
75 9 232
2.67 1.64 = 118.63::
= 192MPa
Y±cF1=tl7TS 118.63 =104L=200MPa
齒輪的圓周速度v
河n~i
60 1000
二 93.14 480
60000
二 2.34m/s ;
選8級(jí)制造精度是合宜的
四、箱體的設(shè)計(jì)及說(shuō)明:
減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸(mm)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式
結(jié)果
箱座厚度
5
6 = 0.025a 十 29、3 = 6.625 c8
8
箱蓋厚度
6 =0.02a+3 = 5.60<8
8
箱蓋凸緣厚度
bi
bi =i5[ = i2
i2
箱座凸緣厚度
b
b = i5=i2
i2
箱座底凸緣厚
度
b2
b2 = 2.56 = 20
20,0
度腳螺栓直徑
d f
df = 0.036a+ i2=i6374
M i6
地腳螺釘數(shù)目
n
a $250則取4
4
軸承旁聯(lián)接螺
栓直徑
di
di =0.75df =i2.285
M i2
箱蓋和箱座聯(lián)
接螺栓直徑
d2
d2 =(0.5~0.6) df =8.i87~9.824 30、4
M i0
軸承端蓋螺釘 直徑
d3
d3 =(0.4 ?0.5)df =6.55 ~ 8.8i7
M 8
窺視孔蓋螺釘
直徑
d4
d4 =(0.3~ 0.4)df =4.9i ?6.55
M 5
定位銷直徑
d
d =(0.7 ?0.8)d2 =85.73i ?7.86
M 6
連接螺栓的間 距
l
1 =i50 ?200
80
d f, di, d2至
Ci
查手冊(cè)表4-i
27
30
外箱壁的距離
20
d f,di,d2至
C2
查手冊(cè)表4-i
24
20
凸緣邊緣距離
i4
外箱壁至軸承
座端面距 31、離
li
li =G +C2 +(5?i0)
50
大齒輪頂圓和
內(nèi)箱壁距離
d > 1.25 = 9.6
10
齒輪端面和內(nèi)
箱壁距離
心2
心2 > $ =8
10
箱蓋,箱座肋
厚
mi ,m
g 趾 0.85?, m 0.855
6.8,6.8
厚承端蓋外徑
D2
D2 = D +(5 ~ 5.5)d3
85(1 軸)
85(2 軸)
115(3 軸)
軸承旁聯(lián)結(jié)螺 栓距離
S
S r; D2
85( 1 軸) 85( 2 軸) 115( 3 軸)
五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核:
5.1高速軸: 初步確定軸的最小直徑
選 32、取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表14-2,取[t ]=38MPa,C =110,
于是
3 3
d 迫 J— =110
,n
4 11
面^22亦考慮到軸上有鍵槽,所
d min =22 (1 5%) =23.1mm
求作用在齒輪上的受力
圓周力Ft
2 8.18 104
50
二 3524N
徑向力Fr
3524 tan 20
cos :
= 1356N
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):擬定軸上零件的裝配方案
1
2
3
4
1?輸出軸的最小直徑顯然是安裝 V帶的直徑di (如上圖),根據(jù)軸最小直
徑的計(jì)算,和查閱書籍,故 6段bi為60mm,d為 33、20mm
2. 根據(jù)v帶的軸向定位要求d5取為28mm由箱體結(jié)構(gòu)和軸承段、端蓋裝配 關(guān)系等確定,b2為50mm.
3. 角觸軸承段,da取為30mm軸承型號(hào)為6006,裝配關(guān)系等確定,ba為24mm
4. 過(guò)渡軸段,考慮軸肩定位,故取 d4為35mm由裝配關(guān)系,確定該段的b4 為 79mm
5. 5為高速級(jí)齒輪軸段,b5為45mm
6. 角接觸軸承段和3相同,d7為35mm by為33mm
求軸上的載荷:
1.求垂直面的支承反力
1356 x 30 =77.56N
l1 丨2 30 103.5
Fr l2
F2v = Fr - F1v =1356 -77.56 =1278 34、.44N
2 .求水平面的支承反力
F1H
Ft 12
3524“30 =791.91N
l1 l2 30 103.5
F1H F2H 二 Ft
F2H =2718.89N
3.F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力
F1F 二
F l3 116.7 F
= 112.59N
l1 l2 30 103.5
F2F =F1f F =112.59 128.8 =241.39N
4. 繪垂直面的彎矩圖
M av = F1v h =38350N mm
M av = F1v l2 = 2326N mm
5. 繪水平面的彎矩圖
M aH =F1H h =23750 N mm
M aH 35、 = F1H h =81960N mm
6. F力產(chǎn)生彎矩
a - a截面F力產(chǎn)生的彎矩為
MaF = F1f=128.8 116.7 “5030N mm
7. 合成彎矩圖
Ma = . M: m2h MaF =13835O2 237502 23770.13 = 48480N mm
M a = M ; M ;H M aF = 93640 N mm =
8. 軸的轉(zhuǎn)矩 T -88100N mm
9. 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
從圖中可以看出,低速的齒輪中心線處最危險(xiǎn),其當(dāng)量彎矩為:=0.6
Me = ..m2 (: T)2「484802 (0.6 88100)2 =71720N. 36、mm
10. 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)治質(zhì)處理。由表14-1查得二b =650MPa
由表14-3查得二Jb =60MPa貝U
3 3
. Me 71720
d 22.86mm
\0.1[J] Y0.仆 60
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱,將d增加大5%
故 d =1.05 22.86 = 24mm : 28mm
所以高速軸安全合理
載荷
水平面H
垂直面V
支承反力F
卩伯=791.91N
Fw =77.56 N
F2H =2718.89N
F2v =1278.84N
彎矩M
MaH =81960N mm
M av = 37、38350 N mm
總彎矩
M a =15030 N mm
扭矩T
T =88.1N m
彎矩圖如上圖所示
5.2中間軸: 521初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取C=110,于是得
3 — 3
d _C . P =110 . 3.949 33.304mm
Vn \ 142.279
求作用在齒輪上的受力:
1. 作用在大齒輪:
圓周力 Ft2 二玉 =2 26.4 10 =3069.76N
d2
172
徑向力 Fr2 二 Ft tan: =1117.3N
2. 作用在小齒輪:
圓周力Ft3 = 38、
玉二空H.8800N
d3
60
徑向力 Fr3 =Ft3 tan > -3202.9N
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 擬定軸上零件的裝配方案
1. 角接觸軸承段處,di取為30mm軸承型號(hào)為6006, bi為33mm
2. 低速級(jí)小齒輪軸段,按和齒輪的裝配關(guān)系定 d2為35mm b2為65mm
3. 軸環(huán),根據(jù)齒輪的軸向定位要求取 d3為4mm b3按照要求取為7.5mm
4. 高速級(jí)大齒輪軸段,按和齒輪的裝配關(guān)系定 d4為35mm b4為40mm。
5. 角接觸軸承段同1相同,d5為30mm b5為35mm
求軸上的載荷:
1. 求垂直面的支承反力
F iv (Li ■ 39、L 2 ' L3) F ri (L2 ' L3) = F r2 L3
F?5 67 61 一 Fa85 Fr 化誡珈
38.5 67 61
Fiv -109.32N
F 1v ' F2v . Fri = Fr2
F2v =2266.98
2 .求水平面的支承反力
F1H
Ft2 g-Fti (l2 S3640.06N
li I2 I3
F2H = Ft2 - Fih -Fti =2701.7N
3. 繪垂直面的彎矩圖
M av = F1v l3 = 4210N mm
M av = F2v l3 =13828.5N mm
4. 繪水平面的彎矩圖
M aH 二 Fih 40、 I3 =3640.06 38.5 =140.14N m
M aH - F2H 61=164.8N m
5. 合成彎矩圖
Ma F M; M;H f ;13828.52 140142 -196880N mm
6. 軸的轉(zhuǎn)矩 T =142 .729 N m
9. 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
從圖中可以看出,低速的齒輪中心線處最危險(xiǎn),其當(dāng)量彎矩為:=0.6
Me = .M; (:T)2 [196.882 (0.6 142.729)2 =
10. 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)治質(zhì)處理。由表14-1查得匚B=650MPa
由表14-3查得二3=60MPa則
Me
41、214.698 103
:,0.1[—b]
0.1 60
=32.95mm
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱,將d增加大5%
故 d =1.05 32.95 二 34.6mm :: 35mm
所以中間軸安全合理
載荷
水平面H
垂直面V
支承反力F
F1H =3640.06N
Fg =109.32N
F2H =2701.7N
彎矩M
M aH =140.14N mm
M av =164.8N mm
總彎矩
M a =196880 N mm
扭矩T
T=142.729N m
彎矩圖如上圖所示
5.3低速軸: 初步確定軸的最小直徑:
選取軸 42、的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取C=11Q于是得
d匯」F =110 {3.793 =38.4mm考慮到軸上有鍵槽,
Y n V 88.1
d min =38.4 (1 5%) = 40.32mm
所以,取最短直徑為40mm
求作用在齒輪上的受力
圓周力Ft
5
2T3 2 4.249 105
156
二 5460N
徑向力 Fr 二 Ft tan : =1987.37N
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
擬定軸上零件的裝配方案
1. 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 di (如上圖),為了 使所選的軸直徑di和聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的 型 43、號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tea二KaT3,查表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很
小,故取 Ka=1.5,貝U 轉(zhuǎn)矩Tea =1.5 42490N ?m=63735N m。按
照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查手冊(cè) 144頁(yè),選用凸
緣聯(lián)軸器GY5其公稱轉(zhuǎn)矩為400N?m。半聯(lián)軸器和軸配合的轂孔長(zhǎng) 度L1 =60mm軸孔直徑為38mryi故1段b為60mm,d為38mm
2. 密封處軸段,根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求,以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)(采 取氈圈油封)故d2取為43mm由箱體結(jié)構(gòu)和軸承段、端蓋裝配關(guān)系 等確定,b2為60mm.
3. 滾動(dòng)軸承處段,da取為45mm軸承型號(hào)為6009,
d D 44、 B =45mm 75mm 16mm由滾動(dòng)軸承,檔油環(huán)及裝配關(guān)系等確 定,bs 為 27mm
4. 過(guò)渡軸段,考慮擋油環(huán)的軸向定位,故取 d4為50mm由裝配關(guān)系,
箱體結(jié)構(gòu)等確定該段的b4為49.5mm
5. 軸環(huán),根據(jù)齒輪的軸向定位要求取d5為58mmb5按照要求取為12mm
6. 低速級(jí)大齒輪軸段,按和齒輪的裝配關(guān)系定 de為48mm b6為62mm.
7. 滾動(dòng)軸承段同3相同,d7為45mm by為37.5mm
求軸上的載荷:
1. 求垂直面的支承反力
F1v =^~上-1156.99N
I 2 + I 3
F2v 二 Fr - F2V =1987.37 -1156 45、.99 = 830.38N
2 .求水平面的支承反力
Ft I2 M
F2H - - -2281.33N
J * l 3
F1H nF-4 - F2h =5460 -2281.33 =3178.67N
3. 繪垂直面的彎矩圖
Mav 二 F1v l2 =1156.99 75 =86770N mm
4. 繪水平面的彎矩圖
MaH =F2H l3 =3178.67 75 =238400N mm
5. 合成彎矩圖
Ma f 'M; M 2^ 867702 238400^ -253690N mm
6. 軸的轉(zhuǎn)矩 T =425880N m
9. 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
從圖中 46、可以看出,低速的齒輪中心線處最危險(xiǎn),其當(dāng)量彎矩為:=0.6
Me = . M: (: T)2 = 253.692 (0.6 425.88)2
10. 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)治質(zhì)處理。由表14-1查得二b =650MPa
由表14-3查得二jb二60MPa則
3
d-
3
=39.15mm
I M e _ '360.07 匯103
T04▽母]V 0.1 漢 60
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱,將d增加大5%
故 d =1.05 39.15 = 41.10mm : 48mm
所以低速軸安全合理
載荷
水平面H
垂直面V
支承反力
F1 47、H =3178.67N
Fg =1156.99N
F
F2H =2281.33N
F2v =830.38N
彎矩M
MaH =238400N mn
1 Mav =8677CN -mm
總彎矩
M a =253690N mm
扭矩T
T =425880N m
彎矩圖如上圖所示
六、鍵的選擇
6.1低速軸鍵選擇:
低速軸轉(zhuǎn)矩T =424.9 N m
查表10-10查得許用應(yīng)力 —1=125?150Mpa,取J p =100Mpa
li
4T
dm[二 p]
4 265200
45 9 100
=26.19mm
L1 _h d =26.19 48、14=40.19mm 取 L1 =70mm
4T
d 2人2[二 p]
4 265200
57 10 100
=18.61mm
L2 _l2 b2 =18.61 16 = 34.61mm取L2 =63mm
和聯(lián)軸器聯(lián)接處鍵為鍵 A12 70 b h L =12mm 8mm 70 mm
和齒輪接處鍵為鍵 A14 63 b h L = 14mm 9mm 63mm
6.2中間軸鍵選擇:
中間軸轉(zhuǎn)矩T =264.2N m
查表10-10查得許用應(yīng)力 tp 1=100?120MPa,取 打=100MPa,
4T
4 108700
l 14.69mm
dh[匚 p] 49、37 8 100
L J b = 14.69 10 = 24.69mm
取L1 =70mm, L2 =36mm
和小齒輪聯(lián)接處鍵為鍵 A12 22 b h L =12mm 8mm 22 mm 和大齒輪聯(lián)接處鍵為鍵 A28 70 b h L = 28mm 16mm 70mm
6.3高速軸鍵選擇:
中間軸轉(zhuǎn)矩T =424.9 N m
4T
>
dh^p]
4 31800
25 7 100
=7.27 mm
查表10-10查得許用應(yīng)力 tp 1=100?120Mpa,取J p=100Mpa,
L _丨 b =7.27 8 =15.27mm
取 L = 32mm
和帶輪 50、聯(lián)接處鍵為鍵 A 8 3 b h L = 8mm 6mm 70 mm
七、滾動(dòng)軸承的選擇
7.1高速軸軸承:
取 6009 , d =30mm D = 55mm B = 13mm 。
1 ?先計(jì)算軸承載荷、內(nèi)部軸向力
Fr1 +F, +F1F = J77.562 +791.912 +112.59 = 908.28N
F「2 = . F; - F22h F2F = 1278.442 2718.892 241.39 =1520.13N
2. 計(jì)算軸承壽命為L(zhǎng)h
;軸兩端所選為同尺寸軸承,今Fr2 FM故應(yīng)以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷R
為計(jì)算依據(jù)
受中等沖擊載荷 查表16-9得fp 51、 =1 , : =3工作溫度正常 查表16-8得ft=1
Lh1 =3 300 8 = 7200 h
3. 查得:軸承徑向基本額定動(dòng)載荷
1 1
fpP 60n - 1 工 2499.8 60 匯 480 .
106
Cr p ( 薩 Lh) ( 6 7200)3 =14796.08 N 乞 15200 N
f t 10 1
故可用7006C
/P5
故所選7006C/P5軸承適合
7.2中間軸軸承:
取 7007C/P5, d = 35mm D = 62mm B = 14mm 。
1 ?先計(jì)算軸承載荷、內(nèi)部軸向力
F"=絆:+F, = <109.32^3640.0 52、6^ 3641.7 N
Fr2 = .. F; - F2V - ,?2266.982 2701.72 =3526.8N
2. 計(jì)算軸承壽命為L(zhǎng)h
軸兩端所選為同尺寸軸承,今 R>F2故應(yīng)以軸承1的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為 計(jì)算依據(jù)。受中等沖擊載荷 查表16-9得fp =1, ; =3工作溫度正常 查表
16-8 得 ft -1
Lh1 =3 300 8 =7200 h
3. 查得:軸承徑向基本額定動(dòng)載荷
Cr
fpP
60n
ft
10
Lh)
1 4559.49
60 142.729
10
7200)
= 18012.8^119500 N
故可用7007C 53、
/P5
故所選7007C0/P5軸承適合
7.3低速軸軸承:
取 7009AC/P5 d = 45mm D = 75mm B = 29mm 。
1 ?先計(jì)算軸承載荷、內(nèi)部軸向力
Fr1 =寸匸』+F,=百'1156.992 +3178.672 = 3382.68N
F「2「F; F2: h*830.382 2281.332 =2427.7N
2.計(jì)算軸承壽命為L(zhǎng)h
今P2 . P1故應(yīng)以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)
受中等沖擊載荷 查表16-9得fp =1 , ; =3工作溫度正常 查表16-8得ft =1
3.查得:軸承徑向基本額定動(dòng)載荷
f pP/60n
54、
Cr (6"
ft 106
1 3382.68
1
60 88.81
10
7200)3
= 1408 .87N E 25800 N
故可用7009AC
/P5
故所選7009AC
/P5軸承適合
八、連軸器的選擇
由于凸緣聯(lián)軸器德結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,可傳遞的轉(zhuǎn)矩較大,等優(yōu)點(diǎn),且常 用于載荷較平穩(wěn)的兩軸連接首先考慮此聯(lián)軸器
聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于裝置用于V帶傳動(dòng),原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī),所以工作情況系數(shù)為
Ka =1.5,
計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 L =1.5 236.48N m =354.72N m
查手冊(cè)選用凸緣聯(lián)軸器GY-5
其主要參數(shù)如下:
公稱轉(zhuǎn)矩「=400 55、 N m
軸孔直徑d1 =38mm
半聯(lián)軸器和軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L=70mm.
九、潤(rùn)滑和密封
9.1齒輪的潤(rùn)滑
采用浸油潤(rùn)滑,浸油高度約為低速級(jí)大齒輪的一個(gè)齒高,取為 10mm
9.2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
由于軸承周向速度為均大于2m/s,所以采用油潤(rùn)滑。
9.3潤(rùn)滑油的選擇
考慮到該裝置用于小型設(shè)備,選用全消耗系統(tǒng)用油 L-AN15潤(rùn)滑油。
9.4密封方法的選取
在軸和軸承配合處內(nèi)端鑲?cè)霌跤铜h(huán),軸承用脂潤(rùn)滑確定擋油環(huán)的尺寸以 達(dá)到最好的密封效果,軸承端蓋內(nèi)加墊O型密封圈。
軸承端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
材料HT150
高中軸承 7006 D=55,d3=6,n=4
d0 =d 56、3 1 二 7mm
D0 = D 2.5d3 = 72.5mm
D2 = D0 2.5d3 =90mm
e =1.2d3 = 8.4mm
? _ e =12mm
D4 = D - (10 ~ 15) = 45mm
D5 =D0 -3d3 =51.5mm
D6 二 D -(2 ~ 4) = 52mm
低軸承 7009 D=75, d3=8,n=4
d0 = d3 1 =9mm
D0 二 D 2.5d3 =95mm
D2 = D0 2.5d3 = 115mm
e =1.2d3 =9.6mm
D4 =D -(10~15) =67mm
D5 二 D0 -3d3 = 71mm 57、
D6 = D -(2 ~ 4) = 75mm
十、減速器附件設(shè)計(jì)
(1) 窺視孔及其視孔蓋
為了檢查傳動(dòng)零件的嚙合情況、接觸斑點(diǎn)、側(cè)隙,并向箱體內(nèi)注 入潤(rùn)滑油,應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置窺視孔。窺視孔設(shè)在上箱頂蓋能夠直接 觀察到齒輪嚙合部位的地方。平時(shí),窺視孔的視孔蓋用螺釘固定在箱座上。 窺視孔為長(zhǎng)方形,其大小應(yīng)適當(dāng)(以手能伸入箱內(nèi)為宜),以便檢查齒輪嚙 合情況。
(2) 通氣器
減速器工作時(shí),箱體內(nèi)溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,為使箱 內(nèi)受熱膨脹的空氣能自由排除,以保持箱體內(nèi)外壓力平衡,不致使?jié)櫥脱?分箱面或軸伸密封件等縫隙滲漏,在箱體頂部裝設(shè)通氣器。
(3) 軸承蓋
為了固 58、定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷, 軸承座孔兩端用軸 承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種,圖中采用的是凸緣式軸承蓋,利 用六角螺栓固定在箱體上;在外伸軸處的軸承蓋是透蓋,透蓋中裝有密封裝 置。
(4) 定位銷
為了精確地加工軸承座孔,同時(shí)為了在每次拆裝箱蓋時(shí)仍保持軸承 座孔制造加工時(shí)的位置精度,應(yīng)在精加工軸承孔前,在箱蓋和箱座的連接凸 緣上配裝定位銷。圖中采用的是兩個(gè)定位圓錐銷,安置在箱體縱向兩側(cè)連接 凸緣上。對(duì)稱箱體應(yīng)呈非對(duì)稱布置,以免錯(cuò)裝。
(5) 油面指示器
為了檢查減速器內(nèi)油池油面的高度,以便經(jīng)常保持油池內(nèi)有適當(dāng)?shù)?油量,一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位,裝設(shè)油面指示器 59、,圖中的 指示器為油標(biāo)尺。
(6)放油螺塞 換油時(shí),為了排放污油和清洗劑,應(yīng)在箱座底部、油池的最低位置 處開設(shè)放油孔, 平時(shí)用螺塞將放油孔堵住, 放油螺塞和箱體接合面應(yīng)加防漏 用的墊圈。
(7)啟蓋螺釘 為了加強(qiáng)密封效果,通常在裝配時(shí)于箱體剖分面上涂以水玻璃或密 封膠,因而在拆卸時(shí)往往因膠結(jié)緊難于開箱。 為此常在箱蓋連接凸緣的適當(dāng) 位置,加工出 1~2 個(gè)螺孔,旋入啟箱用的圓柱端或半圓端的啟箱螺釘。 旋動(dòng) 啟箱螺釘可將箱蓋頂起。啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕夁B接螺栓。
(8)起吊裝置
圖中箱蓋裝有兩個(gè)吊環(huán), 用于吊起箱蓋; 箱座兩端的凸緣下面鑄出 四個(gè)吊鉤,用于吊運(yùn)整臺(tái)減速器。
十一、設(shè)計(jì) 60、小結(jié) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì),使我更加扎實(shí)的掌握了減速器制造方面的理論知識(shí) 和實(shí)際實(shí)踐。 減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中, 從第一周我們不斷的設(shè)計(jì)更改數(shù)據(jù)中度 過(guò),第二周開始便生活在不斷的畫圖和思考中度過(guò), 而第三周則開始矛盾的 校核和檢查錯(cuò)誤當(dāng)中度過(guò)。三周當(dāng)中,我們不斷的校核,不斷的更改,但是 在這之中,我們得到鍛煉,掌握其中的知識(shí),更重要的是在團(tuán)隊(duì)配合當(dāng)中, 我們懂得了同學(xué)之間的深厚友誼, 和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。在此期間大家互相幫助, 共同探討問(wèn)題, 上課的時(shí)候積極尋求老師的幫助, 發(fā)現(xiàn)自身不足, 并不斷完 善自己所學(xué)得知識(shí)。在此次設(shè)計(jì)中,我找到了自己所學(xué)知識(shí)的許多漏洞之處。 對(duì)一些前面學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻, 61、 掌握得不夠牢固, 這次設(shè)計(jì)真真正 正達(dá)到了溫故知新的效果。
一周里,讓我感觸最多的還是團(tuán)隊(duì)協(xié)作的力量, 5 個(gè)人都積極的加入到 程序設(shè)計(jì)中,有不懂的地方提出問(wèn)題,大家共同商討。團(tuán)隊(duì),永遠(yuǎn)是支撐我 走下來(lái)最大的勇氣,為了集體共同的設(shè)計(jì), 我們每個(gè)人都盡自己最大的努力。 作為組員,我深深的被大家感動(dòng)著。
今后的學(xué)習(xí)當(dāng)中也會(huì)注重將理論相實(shí)際轉(zhuǎn)化, 不能單純的局限于課本的 知識(shí),將“走出去”和“走進(jìn)來(lái)”相結(jié)合,另外自己對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這門課程也 抱有濃厚的興趣, 興趣會(huì)驅(qū)使任何一個(gè)人進(jìn)入一種領(lǐng)域, 使自己愛這樣的一 門學(xué)科,并不斷的去努力, 喜歡未來(lái)的自己能從事這樣的職業(yè), 學(xué)習(xí)自己所 愛總是人生中很 62、幸福的事情,也喜歡去實(shí)踐,而不僅局限于理論。
學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)也豐富了自己的眼界, 更加了解自己所生活的世界。 相 信會(huì)對(duì)將來(lái)有一定的幫助。我會(huì)繼續(xù)在這門學(xué)科當(dāng)中努力的!
最后,我要感謝實(shí)訓(xùn)老師對(duì)我的教誨和悉心的指導(dǎo), 讓我能夠熟練地掌 握測(cè)試必需的內(nèi)容, 還有周圍的同學(xué)們, 在我有不懂的地方給和我一定的鼓 勵(lì)和幫助, 大家互相促進(jìn)和努力, 取得共同的進(jìn)步是智慧的雙贏, 對(duì)同學(xué)們 自后的交往也有一定的改善, 感謝實(shí)訓(xùn)為我?guī)?lái)的這一切, 感謝老師! 感謝 大家!
參考資料目錄
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4 軸(滾筒軸)P4 二 p3 34 二 p3 承聯(lián)二 3.831 0.99 0.99 =3.755kW
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