《單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器—課程設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器—課程設(shè)計(jì)(23頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目:?jiǎn)渭?jí)直齒圓柱齒輪減速器
設(shè)計(jì)任務(wù)分配:
設(shè)計(jì)內(nèi)容
設(shè)計(jì)者
頁(yè)碼
齒輪的設(shè)計(jì)與校核(含零件圖)
6~10
軸的設(shè)計(jì)與校核(含零件圖)
6~13
鍵的選擇與校核
13~14
軸承的選擇
15
箱體的設(shè)計(jì)
15~17
箱體零件圖的繪制
排版
目 錄
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………………1
2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書…………………………………
2、…………………………2
2.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核…………………………………………………6
2.2 軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………………7
2.3 鍵的選擇與校核……………………………………………………13
2.4 軸承的選擇…………………………………………………………15
2.5 減速器箱體的設(shè)計(jì)…………………………………………………17
3 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………18
參考書目…………………………………………………………………22
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、工作簡(jiǎn)圖
圖1
3、 單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
二、原始數(shù)據(jù)
減速器傳遞功率(7.5P/kW):
主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1(600r/min):
傳動(dòng)比:i=4
箱體材料:鑄鐵
三、工作條件:
每日工作時(shí)速24h,連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),室內(nèi)工作;工作年限5年;最高工作溫度60℃。
四、設(shè)計(jì)工作量:
⑴ 減速器總裝圖1張(A2);
⑵ 從動(dòng)軸、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)齒輪(含軸)零件圖3張(A3);
⑶ 設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。
2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書
計(jì) 算 及 說(shuō) 明
結(jié) 果
2.1齒輪的設(shè)計(jì)與校核
(1)選擇材料:熱處
4、理,精度等級(jí)及齒數(shù),該齒輪無(wú)特殊要求,所設(shè)計(jì)的齒輪可選用便于制造價(jià)格低廉的材料。
查表,小齒輪選用45鋼,調(diào)質(zhì),HBS1=229~286,取HBS1=240,大齒輪選用45鋼,正火,HBS2=169~217,取HBS2=190.齒輪選用八級(jí)精度。(GB/0095-88).
(2)齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):
①齒輪轉(zhuǎn)矩T1.
T1=9.5510=9.5510=119375Nmm
②載荷系數(shù)K,因載荷系數(shù)比較平穩(wěn),齒輪相對(duì)軸系對(duì)稱布置,由載荷系數(shù)表,查得載荷系數(shù)K=1.1
③齒數(shù)Z,和齒寬系數(shù)。
軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下,為提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性,小齒輪齒
5、數(shù)一般取,z=20~40,速度較高時(shí)取較大值。因載荷比較平穩(wěn),所以選齒輪系數(shù)z=35,大齒輪系數(shù)z=uz,z=435=140.
實(shí)際傳動(dòng)比:===4
齒數(shù)誤差為:﹙7.5-7.5﹚=0%
在允許范圍內(nèi),(工程上允許5%的變化范圍。)由表(齒寬系數(shù))取=1.1。
④齒數(shù)比U=4.
⑤材料彈性系數(shù)查表(材料系數(shù))=189.8
⑥許用接觸應(yīng)力;由圖(齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限)
=550Mpa;
=510Mpa;
由表(最小安全系數(shù))=1.1,所以:
=/=560/1.1≈500Mpa
=/=510/1.1≈464Mpa
由于<因此應(yīng)取小值代入:
≥
≥
≥≈
6、50.52mm
⑶確定齒輪參數(shù)及主要尺寸。
m===1.44mm
查表(模數(shù)m的標(biāo)準(zhǔn)值)取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm
分度圓直徑:
=m=235=70mm
=m=2140=280mm
中心距:
a===175mm
b==1.170=77mm
取=55mm;= +﹙5~10﹚=82mm
⑷校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:
許用彎曲應(yīng)力圖(齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度極限)。
=220Mpa
=200Mpa
有表(最小安全系數(shù)),查得=1.3
==169Mpa
==154Mpa
查表(標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù))
=2.45 =2.14
=1.65
7、 =1.83
用公式==得:
==2.451.65
98.484<
==2.141.83
95.407<
⑸確定齒輪的傳動(dòng)精度
齒輪的轉(zhuǎn)速度:V==
=2.198m/s
對(duì)照齒輪精度等級(jí)的適應(yīng)范圍表,可知,選八級(jí)精度適合。
⑹可畫出大小齒輪
分度圓直徑d:
=m=235=70mm
=m=2140=280mm
齒頂圓直徑:
=m(+2)=2(35+2)=74mm
=m(+2)=2(140+2)=284mm
齒根圓直徑:
=m(-2.5)=2(3.5-2.5)=65mm
=m(-2
8、.5)=2(140-2.5)=275mm
齒頂高m=12=2
齒全高h(yuǎn):
h==2+2.5=4.5mm
齒根高:
=m()=2(1+0.25)=2.5mm
跨齒側(cè)數(shù):
=0.111+0.5=0.11135+0.54
=0.111+0.5=0.111140+0.516
公法線長(zhǎng)度w:
=m
=2
=21.637mm
=m
=2
=95.401mm
有設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查得公法線長(zhǎng)度的上、下偏差值。因此:
=21.637
=95.401
所以小齒輪與軸做成一體為齒輪軸結(jié)構(gòu),大齒輪采用鍛造輪輻式結(jié)構(gòu)。
⒉2 軸的設(shè)計(jì)與校核
⑴選擇軸的材料,確定
9、許用應(yīng)力。
選45鋼,正火處理,查表得到其硬度為170~217HBS,抗拉強(qiáng)度=600Mpa,查表得到許用彎曲應(yīng)力=55Mpa,計(jì)算軸的最小直徑。
超標(biāo)得到C=115,因此有:
d≧=27.025mm
考慮到該段上有鍵槽,擬取d=27mm
⑵對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
① 軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
確定軸上零件的位置和定位方式,由于設(shè)計(jì)的是單速級(jí)齒輪減速器,為了簡(jiǎn)便起見(jiàn),應(yīng)該把齒輪布置在箱體內(nèi)部的中間,軸承對(duì)稱布置在齒輪的兩邊。同時(shí),安裝在軸上的齒輪,靠軸環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)徑向固定,靠普通平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)軸向固定。齒輪兩端的軸承依靠軸承端蓋和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)徑向固定和軸線固定。
確定軸段的直徑:
10、
為了滿足各零件的安裝要求,此軸的各部分尺寸要按照階梯軸進(jìn)行確定。外伸端軸頭,即安裝帶輪的軸頭,直徑為30mm,為使帶輪能軸向固定,因此需要在軸的外伸端設(shè)計(jì)出一個(gè)軸肩。因軸承邊要安裝在這一端上,所以通過(guò)左端軸承的這一段應(yīng)取直徑40mm考慮到便于拆裝,與軸承蓋接觸的軸段略小取35mm。按要求,查軸承的標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè),選用兩個(gè)6209型的深溝球軸承,故安裝在左端軸承的軸頸直徑也是40mm,為了便于齒輪的裝配,齒輪處的軸頭直徑為50mm。
確定軸的各段長(zhǎng)度:
齒輪輪轂的寬度為60mm,故齒輪處軸頭的長(zhǎng)度為80mm(齒輪軸),齒輪與軸分離式的齒輪軸頭的長(zhǎng)度為58mm,比輪
11、轂長(zhǎng)度短是為了用套筒進(jìn)行軸向定位。有軸承的標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)查得6209型軸承的寬度為19mm,同時(shí)齒輪兩端面,左側(cè)穿過(guò)軸承蓋的軸段的長(zhǎng)度取為36mm,與帶輪相配合的軸頭長(zhǎng)度取34mm,軸的直跨距為187mm。
② 校核軸的強(qiáng)度
計(jì)算齒輪上所受的圓周力和徑向力:
=23411.71N
徑向力
=tan20=3411.710.36=1227.86N
的方向如圖所示
水平支反力(圖9)
Ⅰ-Ⅰ截面處彎矩為:
Ⅱ-Ⅱ截面處彎矩為:
垂直面內(nèi)的彎矩圖(圖c)
Ⅰ-Ⅰ截面處彎矩為:
Ⅱ-Ⅱ截面處彎矩為:
作合成彎矩圖(圖d)
Ⅰ-Ⅰ截面:
Ⅱ-Ⅱ截面:
作轉(zhuǎn)矩圖(圖f)
12、
求彎矩
因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn),故認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化,取修正系數(shù)
Ⅰ-Ⅰ截面:
Ⅱ-Ⅱ截面:
確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度
由圖可知Ⅰ-Ⅰ為危險(xiǎn)截面,故對(duì)該截面進(jìn)行校核:
Ⅰ-Ⅰ截面:
Ⅱ-Ⅱ截面:
查到滿足,故軸的強(qiáng)度足夠。
因軸的強(qiáng)度足夠,故軸的結(jié)構(gòu)不用再做修改。
4、 軸承的選擇
主從動(dòng)軸均選用6208型深溝球軸承。各部分尺寸為,,。
⒉3鍵的選擇與校核
根據(jù)軸的直徑查表
八級(jí)精度的齒輪有定心精度要求應(yīng)選擇平鍵。
由于齒輪不在軸端,故選用圓頭普通平鍵,根據(jù)d=30從表(17-6)課本P217,b=16、h=10 有輪轂寬度55并參考鍵的長(zhǎng)度系列取鍵長(zhǎng)L=45
13、⑵ 校核鍵的長(zhǎng)度
鍵、軸和輪轂的材料都是鋼,有表(17-7)可查得許用擠壓力=100~120Mpa取110Mpa
計(jì)算鍵受到的作用力F:由T=F得
F===4591.34N
計(jì)算剪切力=F=4591.34N
計(jì)算剪切面的面積
=b(L-b)+=472.96
(2)計(jì)算剪切工作應(yīng)力:
===9.58<
(3)校核抗擠壓強(qiáng)度
(3.1)計(jì)算擠壓作用力
F=F=4591.34N
(3.2) 計(jì)算擠壓面積
(L-b)= (45-16)=145
(3.3)計(jì)算擠壓工作應(yīng)力
==12.67Mpa<
鍵的強(qiáng)度足夠
⒉4軸承的選擇、
⑴:受純徑向載荷時(shí)應(yīng)選
14、向心軸承
⑵:根據(jù)軸徑大小選擇:6206和6210
⒉5減速器箱體的設(shè)計(jì)
箱體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為保證鑄造箱體的強(qiáng)度和剛度,在軸承處不僅要有足夠的壁厚,而且要在軸承座上加支撐力,箱體的支撐力有內(nèi)力和外力兩種結(jié)構(gòu),一般采用外力,內(nèi)力剛度大,外表美觀,但內(nèi)力阻礙潤(rùn)滑油的流動(dòng),工藝也復(fù)雜。
⑵:箱體應(yīng)有可靠的密封且便于傳動(dòng)件的潤(rùn)滑和散熱。為保證箱體連接當(dāng)然密封,箱體剖面連接凸緣應(yīng)有足夠的寬度,剖分面邀精加工,裝配合箱時(shí)剖分面結(jié)合處也允許涂上密封膠。連接箱蓋和箱座的螺栓組應(yīng)對(duì)稱布置,螺栓間距不宜過(guò)大,一般小于200mm。為提高密封性,有的減速器在剖分面上制出回油溝,使?jié)B出的油可以
15、沿油溝槽流回油箱。
一般情況下,單級(jí)傳動(dòng)每傳遞1KW的功率需油量=0.35-0.7L
圖中表示減速器的中心高;H表示減速器中分面距油殼底面的距離;H表示油面高度;h
表示適當(dāng)?shù)慕蜕疃葘?duì)于單級(jí)圓柱齒輪減速器,m<20mm時(shí),浸油深度h約為等于一個(gè)全齒高,但小于10mm
(3)箱體的鑄造工藝
箱體的鑄造力求壁厚均勻
查鑄造過(guò)度尺寸(JB\ZQ4254-1986)
X=5
Y=25
R=5
(4)箱體附件設(shè)計(jì)
(1):檢視孔和視孔蓋
檢視孔應(yīng)開在箱體上部,以便于觀察嚙合零件的位置
(2)通氣器
通氣器是用來(lái)溝通箱體內(nèi)外的氣流,平橫箱
16、體氣壓,一般安在箱蓋最高的位置,也可裝在視孔板上。
(3)油標(biāo)
油標(biāo)是用來(lái)指示油面高度,其位置應(yīng)設(shè)于檢查及油面較穩(wěn)定的位置。
⑷放油螺塞
放油螺塞應(yīng)開在箱底面最低處,油塞的直徑一般為箱體壁厚的1.5~2倍,=20,查表M20x1.5
⑸起吊裝置
起吊環(huán)螺釘為標(biāo)準(zhǔn)件 a=125w=825N
設(shè)計(jì)小結(jié)
通過(guò)本次設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多知識(shí),檢查出了很多的不足,以前學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)很不牢固,比如課程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的計(jì)算方法、公式都忘了。在實(shí)驗(yàn)中我們不斷的翻資料,相互討論,在設(shè)計(jì)過(guò)程中軸的設(shè)計(jì)有一組數(shù)據(jù)出問(wèn)題,要把這兩個(gè)軸的設(shè)計(jì)全部否定,對(duì)軸的
17、跨距受力分析,CAD出圖,每一步都要小心,謹(jǐn)慎。我們組的同學(xué)都很上進(jìn),有時(shí)會(huì)為了一個(gè)問(wèn)題去爭(zhēng)辯,雖然設(shè)計(jì)過(guò)程很辛苦,我們都很快樂(lè),堅(jiān)持就是勝利,用不言棄!、
⒈對(duì)于軸承的選擇我們剛開始的時(shí)候擬定的是6208,幾近完工的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)6208太小了,我們又從新計(jì)算,找出錯(cuò)誤并改正終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在,大家有幾經(jīng)討論最終改為相差不大的6209型軸承,由此可見(jiàn)一個(gè)微小的錯(cuò)誤會(huì)造成多么大的影響。之堤毀于蟻穴,這個(gè)我們從小就學(xué)的成語(yǔ)到今天我才真正理解他的含義。
⒉對(duì)于是否設(shè)計(jì)成齒輪軸的問(wèn)題,要考慮到齒頂圓直徑是否小于軸孔直徑的2倍,若小于時(shí)應(yīng)該將齒輪與軸制成一體,即齒輪軸。
⒊軸的受力為彎矩組合
18、,強(qiáng)度校核時(shí)要按照理論分析。
⒋鍵的設(shè)計(jì)可以用擠壓強(qiáng)度定出鍵長(zhǎng)L的范圍,在在范圍內(nèi)取值后再用剪切應(yīng)力校核。
⒌軸承在校核時(shí)需要考慮其額定動(dòng)載荷以及極限轉(zhuǎn)速。
⒍聯(lián)軸器的選擇主要考慮是否要求具有補(bǔ)償相對(duì)位移的能力。
⒎通過(guò)這次設(shè)計(jì)我們的感覺(jué)到了合作的重要性,也明白了為什么會(huì)有1+1>2這個(gè)公式了,他的存在告訴我們合作的重要性。
HBS1=240
HBS2=190
T1=119375Nmm
K=1
z=35
z=140
=4
=189.8
=550Mpa;
=510
19、Mpa;
≈500Mpa
≈464Mpa
m=2mm
=70mm
=280mm
a=175mm
b=77mm
=82mm
=55mm
=2.45
=2.14
=1.65
=1.83
V =2.198m/s
=70mm
=280mm
=74mm
=284mm
=65mm
=275mm
h=4.5mm
=2.5mm
3 設(shè)計(jì)小結(jié)
參考書目
1 陳立德主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 北京:高等教育出版社,2007.3
2李向東 馬新生 主編。計(jì)算機(jī)工程制圖與測(cè)繪。北京:中國(guó)電力出版社2010.8
3王良斌 王保華 主編。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。北京;郵電大學(xué)出版社。2012.5
4
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