機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計-展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器
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1、 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 計算說明書 設(shè)計題目: 展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器 專業(yè):機(jī)械 143班 設(shè)計者: 指導(dǎo)教師: 全套圖紙加扣?3012250582 2016 年 10 月 26 日 ( 大連民族大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院) 目錄 一、 設(shè)計任務(wù)書及其傳動方案的擬定…………………………… 3 二、傳動方案的擬訂及說明…………………………………………5 三.傳送帶、齒輪設(shè)計計算………………………………………… 7 四.軸的設(shè)計計算 ……………………………………………………15
2、五.高速軸及其軸承、鍵的校核 ……………………………………19 六.聯(lián)軸器的選擇…………………………………………………… 21 七. 鍵連接的選擇和計算 ………………………………………… 22 八.減速器附件選擇及箱體的設(shè)計 ……………………………… 22 九.潤滑與密封 ………………………………………………………24 十.設(shè)計心得與體會 …………………………………………………24 十一.參考資料……………………………………………………… 25 二、 設(shè)計任務(wù)書及其傳動方案的擬定 (一)課程目的: 1、通過機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計,綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其
3、它有關(guān)選修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識去分析和解決機(jī)械設(shè)計問題,并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步地鞏固、深化和發(fā)展。 2、學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法。通過設(shè)計培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力。進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練,如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊,熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 (二)題目: 題目:設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器,如圖所示: 1——電動機(jī) 2——V型皮帶 3——減速器 4——聯(lián)軸器 5——輸送帶 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下: 1、已知數(shù)據(jù) 工作情況 載荷平穩(wěn) 輸送帶牽引力F/N 4500 運(yùn)輸帶速度V(m/s) 0.54 滾筒直徑D
4、/(mm) 400 滾筒長度L/(mm) 800 2、工作條件 兩班制工作,工作10年,灰塵較多,稍微波動,批量生產(chǎn)。 3、要求完成工作量 1.減速器裝配圖一張(A0)。 2.設(shè)計說明書一份。 3.零件圖一張。 (三)設(shè)計內(nèi)容: 1. 電動機(jī)的選擇與運(yùn)動參數(shù)設(shè)計計算; 2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算; 3. 軸的設(shè)計; 4. 裝配草圖的繪制 6. 滾動軸承的選擇; 7. 裝配圖、零件圖的繪制; 8. 設(shè)計計算說明書的編寫。 (四)設(shè)計進(jìn)度: 1、 第一階段: 總體計算和傳動件參數(shù)計算。 2、 第二階段: 軸與軸系零件的設(shè)計。 3、 第三階段: 草圖繪制。
5、 4、 第四階段: 裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫。 二、傳動方案的擬訂及說明 一:傳動方案的總體設(shè)計 (一)對給定傳動方案分析論證 總體布置見任務(wù)書 工作情況:工作有輕震,空載啟動,單向運(yùn)動。 (二)選擇電動機(jī) 選擇電動機(jī)的類型 按工作條件和要求選用 Y系列三項(xiàng)異步電動機(jī),電壓為380V。 選擇電動機(jī)型號 1)工作機(jī)有效功率為: Pw=FV1000=4500×0.541000=2.43 KW 2)傳動裝置總效率 電動機(jī)到工作傳輸帶間的總效率為: ηΣ=η1?η24?η32?η42 η1、η2、η3、η4分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳
6、動和卷筒傳動的效率。 取η1=0.99,η2=0.98,η3=0.97,η4=0.96 則: ηΣ=0.7918 3) 所需電動機(jī)功率 電動機(jī)所需的工作功率為: Pd=Pw ηΣ = 2.430.7918KW=3.0689KW 4)確定電動機(jī)額定功率 所以應(yīng)選額定功率大于3.0689kW的電機(jī)。 計算電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍并選擇電動機(jī)型號 二級圓柱齒輪減速器傳動比iΣ`=8~40。 工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為: nw=60×1000vπD=60×1000×0.543.14×400=25.78
7、r/min 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為: nd=iΣ`?nw=(8~40)×25.78*(2-4)=(412.48~4124.8)r/min 選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min的電動機(jī)。 由電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊選電動機(jī)型號為: Y132M1-6 電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定功率 轉(zhuǎn)速r/min 額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 /kg Y132M1-6 4 960 2.0 73 (三)計算傳動裝置總傳動比和各級傳動比 傳動裝置的總傳動比 iΣ=ndnw = 96025.78 = 37.2381 分配各級傳動比 因?yàn)镮a=i帶*i齒 根據(jù)表3-2 取v帶
8、傳動比i01=3 I齒=ia/i01=12.4127 I1=√1.4ie=4.16 I2=ie/i1=2.9838 傳動裝置中個軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算 各軸的轉(zhuǎn)速n(r/min): 減速器高速軸為I軸,中速軸為II軸,低速軸為III 軸, N0=960r/min N1=N0/i帶=320r/min NII=NI/i12=320/4.16=76.92r/min NIII=NII/i2=76.92/2.9838=25.779r/min 各軸的輸入功率 按電動機(jī)額定功率計算各軸輸入功率,即 P0=Pd=3.0689kw PI=Pd*N1=3.0689*0.99=3.038kw
9、 PII=P1*N12=3.038*0.97*0.98=2.888kw PIII=PII*N23=2.888*0.98*0.97=2.745kw P卷筒機(jī)=PIII*N12=2.745*0.99*0.98=2.663kw 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T(N?m)和輸出轉(zhuǎn)矩T(kW) T0=Td=9550Pd/Nm=9550*3.0689/960=30.530 TI=9550PI/NI=9550*3.038/320=90.665 TII=9550PII/NII =9550*2.888/76.92=358.559 TIII=9550PIII/NIII =9550*2.745/25.779=1016
10、.9 卷筒機(jī)T卷=9550PIv/NIv =9550*2.663/25.779=986.5 傳動參數(shù)的數(shù)據(jù)表 電機(jī)軸 軸1 軸2 軸3 滾筒軸 功率p/kw 4 3.069 2.888 2.754 2.663 轉(zhuǎn)矩T/N*M 30.530 90.665 358.552 1016.9 986.5 轉(zhuǎn)速n/r/min 960 320 76.794 25.787 25.787 三.傳送帶、齒輪設(shè)計計算 (一)帶傳動計算 1. 確定計算功率 查表8-8得Ka=1.3 Pca=Kap*p=1.3*4=5.2kw 2. 選擇v
11、帶類型 根據(jù)計算功率Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速N1從圖8-11選取v帶的帶型;選用A帶 3. 初選小帶輪得基準(zhǔn)直徑 參考表8-7 8-9確定小帶輪得基準(zhǔn)直徑d的 應(yīng)使dd1≥(dd)min選dd1=100mm 驗(yàn)算帶速v,有v=π*dd1*n060*1000=π*100*96060*1000=5.026m/s 合理 4. 計算大帶輪基準(zhǔn)直徑 Dd2=i帶*dd1=3*100=300mm取dd2=315mm 新的傳動比i帶=3.15 5. 確定v帶得中心距a和基準(zhǔn)長度Ld 1. 根據(jù)8-20初定中心距400mm 2. 計算帶所需基準(zhǔn)長度 L≈2a0+π/2(dd1+dd2)+(d
12、d2-dd1)^2/4a0=1480.22mm 由表8-2選取L=1430mm 3. 計算實(shí)際中心距 a≈a0+Ld-Ld02=400+34.15=375≈375 amin=a-0.015d=375-0.015*1430=353.55mm amax=a+0.03d=417.9mm 4. 驗(yàn)算小帶輪上的包角 α=180-(dd2-dd1)*57.3/a=141大于120° 5. 計算帶的根數(shù)z 計算單根V帶的額定功率 由dd1=100mm和n0=960r/min查表8-4 P0=0.95kw 據(jù)n0=960r/min i=3和a型帶查8-5的ΔP0=0.11kw 查表8
13、-6得Kα=0.89 由8-2得 Kl=0.96 Pr=(P0+ΔP0)*Kα*Kl=(0.95+0.11)*0.89*0.96=0.905kw Z=Pca/Pr=5.2/0.905=5.75;取 6根 6. 計算單根V帶的初拉力F0 由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量q=0.105kg/m 所以:F0=500(2.5-kα)pcakαzv+qv2=5002.5-0.89*5.20.89*6*5.02+0.105*5.022=157N 7.計算壓軸力Fp Fp=2zf0sinα1/2=2*6*157*sin141/2=1781.357N 結(jié)論:選用A型普通
14、v帶6根 基準(zhǔn)長度 1430mm 帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm;dd2=315mm ;中心距控制在a=353-417mm之間;單根帶初拉力F0=157N (二)高速級齒輪的設(shè)計 選定齒輪類型、精度、材料及齒數(shù) 1.選用圓柱斜齒輪 2.選擇8級精度 3.選擇小齒輪材料為40cr(調(diào)質(zhì)),齒面硬度為280 HBS大齒輪選擇45鋼(調(diào)質(zhì))240HBS 4.初選小齒輪齒數(shù)z1=17大齒輪齒數(shù)在Z1=Z2*iII=17*4.169=70.873 選Z2=71 5.初選螺旋角β=14° 按彎曲疲勞強(qiáng)度計算 d1t≥32KhtT1u+1?duzhzez∈zβσh^2 確定公式中的各參
15、數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kht=1.3 由圖10-20查取區(qū)域系數(shù)Zh=2.43 齒寬系數(shù):1 彈性影響系數(shù)Ze=189.8mpa^1/2 由式10-21計算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)zε α=arctan(tanα/tanβ)=arctan(tan20°/cos14°)=20.562° αat1=arcos【Z1cosαt/(Z1+2hancosβ)】=arcos【17*cos20.562°/(17+2*1*cos14°)】=32.82 αat2=arcos【Z2cosat/(Z2+2hancosβ)】=arcos【71cos20.562/(71+2*1*cos14°)】=24
16、.3 εα=【Z1(tanαat1-tanα1)+Z2(tanαa2-tanαt)】/2π=【17*(tan32.82-tan20.562)+71*(tan24.3-tan20.562)】/2π=1.722 εβ=Φdz1tanβ/π=1*24*tan14°/π=1.905 Zε=4-εα31-εβ+εβεα=4-1.72231-1.905+1.9051.722=0.647 zβ=√cosβ=0.985 計算接觸疲勞許用應(yīng)力σh 由圖10-25d查的小齒輪和大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為σFlim1=600mpa ΣFlim2=550mpa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
17、 N1=60N1jLh=60*320*1*(2*8*300*10)=9.216*10^8 N2=N1/u=9.216*10^8/(71/17)=2.206*10^8 由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=1.1 Khn2=1.15 取失效概率為1% 安全系數(shù)s=1 由式10-14得 【σh】1=Khn1σhlim1/s=1.1*600/1=660mpa 【σh】2=Khn2σhlim2/s=1.15*550/1=632.5mpa 取倆者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力即 【σh】1=【σh】2=632.5mpa 計算小齒輪分度圓直徑 d1t≥32KhtT1u+1
18、?duzhzez∈zβσh^2= 32*1.3*90665 (71/17)+11 (71/17)2.43*189.8*0.647*0.985632.5^2=39.81mm 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1、計算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (1)圓周速度 V=πd1t*n1/60*1000=π*39.81*320 /60*1000=0.667m/s (2)齒寬 B=Φd1t=39.81mm 2、計算實(shí)際載荷系數(shù)kh (1)由表10-2查的使用系數(shù)Ka=1.25 (2)根據(jù)v=0.667m/s、7級精度、由圖10-8查的動載系數(shù)Kv=1.05 (3)齒輪的圓周
19、力Ft1=2T1/d1t=2*90665/39.81=4.554*10^3n,KaFt1/b=1.25*4.554*10^3/39.81=143n/mm大于100n/mm 查表10-3的齒間載荷分配系數(shù)Khα=1.4 (4)由表10-4用插值法查的7級精度、小齒輪相對支撐Khβ=1.426 KH=KaKvKhαKhβ=1.25*1.05*1.4*1.426=2.620275 3、由式10-12可得實(shí)際載荷系數(shù)算的分度圓直徑 d1=d1t3Khkht=39.8132.621.3=50.28mm 及相應(yīng)的齒輪模數(shù)Mn=d1cosβ/Z1=50.28*cos14/17=2
20、.8697mm 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 1. 由式10-20試算齒輪模數(shù) 2. Mnt≥32KftT1YεYβcos2βΦdz12*(YfaYsa【σF】) 確定公式中的各參數(shù)值 試選載荷系數(shù)kft=1.3 由式10-19,可得計算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Yε βb=arctan(tanβcosαt)=arctan(tan14cos20.562)=13.140° εαv=εα/cos2βb=1.891/cos21.905=1.893 Yε=0.25+0.75/εav=0.25+0.75/1.893=0.64619 3.由式10-19,可得計算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)Yβ
21、 Yβ=1-εβ*β/120=1-1.905*14/120=0.7775 4、、計算YFaYsa/【σf】 由當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos^3β=17/cos^314=18.609 Zv2=Z2/ cos^3β=71/ cos^314=77.723 查圖10-17得齒形系數(shù)YFa1=2.5 YFa2=2.22 由圖10-18查的應(yīng)力修復(fù)系數(shù)YSa1=1.6 YSa2=1.78 由10-24c 查得小、大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 σhlim1=500mpa σhlim2=380mpa YFa1 Ysa1/【σf1】=2.5*1.6/303.57=0.01318 YFa
22、2 Ysa2/【σf2】=2.22*1.28/238.86=0.01654 因?yàn)榇簖X輪大于小齒輪取YFa2 Ysa2/【σf2】=0.01654 試計算齒輪模數(shù): Mnt≥32KftT1YεYβcos2βΦdz12*(YfaYsa【σF】)=1.833mm 調(diào)整齒輪模數(shù) 計算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 1) 圓周速度v d1=Mnt*Z1/cosβ=1.833*17/COS14 o=32.118 V=πd1*N1/60*1000=0.53788m/s 2) 齒寬b b=Φd*d1=1*32.118=32.118mm 3) 齒高h(yuǎn)及寬高比B/h h=(2han*+cn*
23、)*mnt=(2*1+0.25)*1.833=4.12425 B/h=32.118/4.12425=7.7876 計算實(shí)際載荷系數(shù)Kf 1)根據(jù)v=0.537m/s 8級精度 由圖10-8查得Kv=1.05 2)有Ft1=2T1/d1=5645.7 KaFt1/b=1*5645.7/32.118=175.78大于100N/mm 查表10-3的齒間載荷分配系數(shù)Kfα=1.2 3)由表10-4用插值法查得Khβ=1.450 結(jié)合b/h=7.7876,查圖10-13得Kfβ=1.31 則載荷系數(shù) KF=KAKVKFαKFβ=1*1.05*1.2*1.31=1.6506 (4)由式
24、10-13 可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的齒輪模數(shù)Mn=1.985 對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù),取 m =3mm,已可滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。于是有:為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按照接觸疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑d1=50.568mm 來計算小齒輪齒數(shù),即Z1=d1cosβ/mn=50.568*cos14/3=16.355 所以Z1=17;Z2=69; 中心距a=(Z1+Z2)mn/2*cosβ=136.012 所以中心距取137mm 修正螺旋角:β=arcos(Z1+Z2)mn/2a=13.928° 計算分度圓直徑;
25、d1=z1mn/cos13.928°=52.545mm d1=z2mn/cos13.928°=213.337mm 計算齒寬b=52.5613 取53 同理 b2=58 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 σH=√((2KH*T1)/(?d*d1^3 )?(u+1)/u)ZH*ZE*Zε*Zβ?[σH] (三)低速級齒輪的設(shè)計 選定齒輪類型、精度、材料及齒數(shù) 1.選用圓柱斜齒輪 2.選擇8級精度 3.選擇小齒輪材料為40cr(調(diào)質(zhì)),齒面硬度為280 HBS大齒輪選擇45鋼(調(diào)質(zhì))240HBS 4.初選小齒輪齒數(shù)z1=20大齒輪齒數(shù)在Z1=Z2*i3=59.54
26、選Z2=60 5.初選螺旋角β=14° 按彎曲疲勞強(qiáng)度計算 d1t≥32KhtT1u+1?duzhzez∈zβσh^2 確定公式中的各參數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kht=1.3 由圖10-20查取區(qū)域系數(shù)Zh=2.43 齒寬系數(shù):1 彈性影響系數(shù)Ze=189.8mpa^1/2 由式10-21計算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)zε α=arctan(tanα/tanβ)= arctan(tan20°/cos14°)=20.562° αat1=arcos【Z1cosαt/(Z1+2hancosβ)】=arcos【17*cos20.562°/(17+2*1*cos14°)】
27、=31.407 αat2=arcos【Z2cosat/(Z2+2hancosβ)】=arcos【60cos20.562/(60+2*1*cos14°)】=24.911 εα=【Z1(tanαat1-tanα1)+Z2(tanαa2-tanαt)】/2π=【20*(tan32.82-tan20.562)+71*(tan24.3-tan20.562)】/2π=1.602395 εβ=Φdz1tanβ/π=1*24*tan14°/π=1.905 Zε=4-εα31-εβ+εβεα=4-1.72231-1.905+1.9051.722=1.587 zβ=√cosβ=0.985 計
28、算接觸疲勞許用應(yīng)力σh 由圖10-25d查的小齒輪和大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為σFlim1=600mpa ΣFlim2=550mpa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60N1jLh=60*320*1*(2*8*300*10)=7.369*10^8 N2=N1/u=9.216*10^8/(71/17)=2.211*10^8 由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=1.1 Khn2=1.15 取失效概率為1% 安全系數(shù)s=1 由式10-14得 【σh】1=Khn1σhlim1/s=1.1*600/1=660mpa 【σh】2=Khn2σhlim2/s=1.15*550/1
29、=550mpa 取倆者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力即 【σh】1=【σh】2=632.5mpa 計算小齒輪分度圓直徑 d1t≥32KhtT1u+1?duzhzez∈zβσh^2= 32*1.3*90665 (71/17)+11 (71/17)2.43*189.8*0.647*0.985632.5^2=70.2644mm 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1、計算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (1)圓周速度 V=πd1t*n1/60*1000=0.28239m/s (2)齒寬 B=Φd1t=70.264mm 2、計算實(shí)際載荷系數(shù)kh (1)由表1
30、0-2查的使用系數(shù)Ka=1.25 (2)由圖10-8查的動載系數(shù)Kv=1.05 (3)齒輪的圓周力Ft1=2T1/d1t=2*90665/39.81=4.554*10^3n,KaFt1/b=132.56n/mm大于100n/mm查表10-3的齒間載荷分配系數(shù)Khα=1.4 (4)由表10-4用插值法查的7級精度、小齒輪相對支撐Khβ=1.45 KH=KaKvKhαKhβ=1.25*1.05*1.4*1.45=2.664375 3、由式10-12可得實(shí)際載荷系數(shù)算的分度圓直徑 d1=d1t3Khkht=92.57mm 及相應(yīng)的齒輪模數(shù)Mn=d1cosβ/Z1==2.630mm
31、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 3. 由式10-20試算齒輪模數(shù) 4. Mnt≥32KftT1YεYβcos2βΦdz12*(YfaYsa【σF】) 1) 確定公式中的各參數(shù)值 1、試選載荷系數(shù)kft=1.3 2、由式10-19,可得計算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Yε βb=arctan(tanβcosαt)= arctan(tan14cos20.562)=13.140° εαv=εα/cos2βb=1.6897 Yε=0.25+0.75/εav=0.69386 3、由式10-19,可得計算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)Yβ Yβ=1-εβ*β/120=0.8148 4、計算
32、YFaYsa/【σf】 由當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos^3β=21.8936 Zv2=Z2/ cos^3β=65.681 查圖10-17得齒形系數(shù)YFa1=2.75 YFa2=2.27 由圖10-18查的應(yīng)力修復(fù)系數(shù)YSa1=1.58 YSa2=1.75 由10-24c 查得小、大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 σhlim1=500mpa σhlim2=380mpa YFa1 Ysa1/【σf1】=2.75*1.58/600=0.0128829 YFa2 Ysa2/【σf2】=2.27*1.75/550=0.014385 因?yàn)榇簖X輪大于小齒輪取YFa2 Ysa2/【σf2】
33、=0.014385 試計算齒輪模數(shù): Mnt≥32KftT1YεYβcos2βΦdz12*(YfaYsa【σF】)=3.31957mm 調(diào)整齒輪模數(shù) 計算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度v d1=mnt*Z1/cosβ=88.104 V=πd1*n1/60*1000=0.21788m/s 齒寬b b=Φd*d1=1*54.2136=54.2136mm 齒高h(yuǎn)及寬高比B/h h=(2han*+cn*)*mnt=5.918 B/h=9.161 計算實(shí)際載荷系數(shù)Kf 根據(jù)v=0.21788m/s 8級精度 由圖10-8查得Kv=1.03 有Ft1=2T1/d1=564
34、5.7 KaFt1/b=305.6373大于100N/mm 查表10-3的齒間載荷分配系數(shù)Kfα=1.4 由表10-4用插值法查得Khβ=1.450 結(jié)合b/h=9.161,查圖10-13得Kfβ=1.450 則載荷系數(shù) KF=KAKVKFαKFβ=1*1.05*1.2*1.31=2.6136 由式10-13 可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的齒輪模數(shù)Mn=3.3196 對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù),取 m =5mm,已可滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。于是有:為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按照接觸疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑d1=92.57mm 來計算小齒
35、輪齒數(shù), 即Z1=d1cosβ/mn=17.097 所以Z1=18;Z2=52; 中心距a=(Z1+Z2)mn/2*cosβ=180.357 所以中心距取180mm 修正螺旋角:β=arcos(Z1+Z2)mn/2a=16.5978 計算分度圓直徑; d1=z1mn/cos13.928°=92.5714mm d2=z2mn/cos13.928°=267.428mm 計算齒寬b1=100 同理 b2=95 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 σH=√((2KH*T1)/(?d*d1^3 )?(u+1)/u)ZH*ZE*Zε*Zβ?[σH]
36、四.軸的設(shè)計計算 (一) 高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速(r/min) 高速軸功率(kw) 轉(zhuǎn)矩T() 960 3.038 90.665 2)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A0=106,則于是得: 軸上有兩個鍵槽,則dmin=1.1dmint=26.88mm a 擬訂軸上零件的裝配方案,如圖 ⅠⅡⅢ Ⅳ ⅤⅥ VII 高速軸零件裝配方案圖 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 各段直徑的
37、確定: Ⅰ-Ⅱ:該段和皮帶輪連接 選擇皮帶輪內(nèi)徑D=28mm;所以d1=28mm Ⅱ-Ⅲ:該段和軸承配合,軸承選用GB/T297圓錐滾子軸承30206,所以,該段直徑選用30mm Ⅲ-Ⅳ:定位甩油環(huán) Ⅳ-Ⅴ:該段為齒輪軸 Ⅴ-Ⅵ:軸肩,定位甩油環(huán) Ⅵ-VII:選用軸承相同 各段長度的確定: Ⅰ-Ⅱ:L1=120,因?yàn)槠л唽扡=(1.5-2)d=42-56 加上軸肩到減速器外壁距離 Ⅱ-Ⅲ:配合軸承 長度32mm Ⅲ-Ⅳ:這段為122mm Ⅳ-Ⅴ:齒輪軸,齒輪寬58mm Ⅴ-Ⅵ: 軸肩 長4mm Ⅵ-VII:此段安裝軸承、甩油環(huán)長度
38、取42mm 高速軸各段參數(shù)匯總表 軸段 Ⅰ-Ⅱ Ⅱ-Ⅲ Ⅲ-Ⅳ Ⅳ-Ⅴ Ⅴ-Ⅵ Ⅵ-VII 直徑 28 30 40 / 40 30 長度 120 32 122 58 4 30 配合 大皮帶輪 軸承 / 齒輪軸 軸肩 軸承 (二) 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速(r/min) 高速軸功率(kw) 轉(zhuǎn)矩T() 76.794 2.888 358.552 2)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=106,于是得:
39、 由于軸上有兩個鍵槽,因此修正后的最小直徑為: a 擬訂軸上零件的裝配方案,如圖 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 Ⅰ-Ⅱ:裝配端蓋、軸承、擋油塞和套筒 軸承選用GB/T297圓錐滾子軸承30209軸承,所以選用直徑45mm,長度47mm Ⅱ-Ⅲ:安裝齒輪直徑52mm,長度98mm Ⅲ-Ⅳ:定位軸肩直徑61mm 長度12mm Ⅳ-Ⅴ:安裝齒輪直徑52mm,長度50mm Ⅴ-Ⅵ:安裝套筒、擋油塞、軸承和端蓋,軸承選用GB/T29
40、7圓錐滾子軸承30209軸承,直徑45mm,長度42mm 中速軸各段參數(shù)匯總表 軸段 Ⅰ-Ⅱ Ⅱ-Ⅲ Ⅲ-Ⅳ Ⅳ-Ⅴ Ⅴ-Ⅵ 直徑 45 52 61 52 45 長度 47 98 12 50 42 配合 軸承 齒輪 軸肩 齒輪 軸承 (三) 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速(r/min) 高速軸功率(kw) 轉(zhuǎn)矩T() 25.787 2.745 1016.9 2) 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=106,于是得
41、: 由于軸上有兩個鍵槽,因此修正后的最小直徑為: a 擬訂軸上零件的裝配方案,如圖 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 Ⅰ-Ⅱ:與軸承配合,軸承選用GB/T297圓錐滾子軸承30212軸承,直徑60mm,長度58mm Ⅱ-Ⅲ:和齒輪裝配,直徑69mm,長度97mm Ⅲ-Ⅳ:定位軸肩,直徑81mm,長度27mm Ⅳ-Ⅴ:直徑69mm,長度定位43mm Ⅴ-Ⅵ:與軸承、聯(lián)軸器配合,軸承選GB/T297圓錐滾子軸承30212,聯(lián)軸
42、器選用GYS8,直徑60mm,長度160mm. 低速軸各段參數(shù)匯總表 軸段 Ⅰ-Ⅱ Ⅱ-Ⅲ Ⅲ-Ⅳ Ⅳ-Ⅴ Ⅴ-Ⅵ 直徑 60 69 81 69 60 長度 58 97 27 43 160 配合 軸承 齒輪 軸肩 / 軸承、聯(lián)軸器 五.高速軸及其軸承、鍵的校核 1)齒輪受力分析 2)受力分析及其彎矩圖 A C B 根據(jù)彎矩圖和扭矩圖,可判斷危險截面為齒輪中心面。
43、 3)按彎扭合成強(qiáng)度校核 M表示軸所受的彎矩,在這里M=Mmax=94545.779N.mm (1)T表示軸的所受的扭矩T=90665 N.mm (2) α表示折合系數(shù),由于扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力為靜應(yīng)力,所以取α=0.3 (3)W軸的抗彎截面系數(shù),在彎矩最大的處的對應(yīng)的軸的直徑的為d=46mm,所以W為: W=πd332=π×46332=9551.095mm3 將各值帶入得σ=31.7278 已知輸入軸的許用彎曲應(yīng)力σ-1=70MPa。故輸入軸滿足彎扭合成應(yīng)力的強(qiáng)度要求,故輸入軸安全。 4)軸承壽命的校核 對高速軸軸承校核 軸承型號30206 根據(jù)軸承型號取軸承基本額定動載荷為
44、: ;
靜載荷為:
求比值/ =0.66 > e=0.203.
取X=0.4 Y=2.2
C`=P360Ln`106a1=37.38KN 45、70mm
鍵與皮帶輪槽的接觸高度k=3.3mm
則該鍵的強(qiáng)度符合要求。
六.聯(lián)軸器的選擇
輸出軸聯(lián)軸器的選擇
根據(jù)軸的直徑,選取GYS8型聯(lián)軸器,其主要參數(shù)如下表:
型號
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)速
軸孔直徑
軸孔長度
GYS8
3150
4800
60
142
200
七. 鍵連接的選擇和計算
1. 低速軸與聯(lián)軸器(低速大齒輪)的鏈接
軸徑 60mm;由指導(dǎo)書表14-26得,普通平鍵尺寸18*11;鍵在軸的深度t=7.0mm,輪轂深度4.4mm,圓角半徑r=0.25mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力,滿足強(qiáng)度要求 46、。
2. 中間軸與低速?。ǜ咚俅螅X輪的鏈接
軸徑 45mm;由指導(dǎo)書表14-26得,普通平鍵尺寸14*9;鍵在軸的深度t=5.5mm,輪轂深度3.8mm. 圓角半徑r=0.25mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力,滿足強(qiáng)度要求。
3. 高速軸與高速小齒輪的鏈接
中間軸與低速?。ǜ咚俅螅X輪的鏈接
軸徑 30mm;由指導(dǎo)書表14-26得,普通平鍵尺寸10*8;鍵在軸的深度t=5.0mm,輪轂深度3.3mm. 圓角半徑r=0.16mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力,滿足強(qiáng)度要求。
八.減速器附件選擇及箱體的設(shè)計
1. 減速器附件的選擇
(1) 視孔蓋
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計課程設(shè) 47、計》,四個螺紋M8*8
(2)通氣器
查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》表7-1,選取帶簡易通氣器M12×1.25;
(3)油尺
查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》表7-3,選用桿式油標(biāo)M20
(4)放油孔和螺塞
查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》表7-4,選用M14*1.5的外六角螺塞。
(5)定位銷
為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度,在箱蓋和箱座的連接凸緣上不對稱配裝兩個定位圓錐銷,以提高定位精度。查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》選擇銷 GB/T 119-2000 A12×30
(6)啟蓋螺釘
啟蓋螺釘?shù)闹睆脚c箱蓋凸 48、緣連接螺栓直徑相同,螺紋長度要大于箱蓋凸緣的厚度。
釘桿端部要做成圓柱形,以免破壞螺紋。
2.減速器箱體的設(shè)計
減速器的箱體采用鑄造制成,采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪嚙合質(zhì)量。
(1)設(shè)計要求
a 機(jī)體有足夠的剛度。
b 在機(jī)體外加肋板,外輪廓為長方形,增強(qiáng)軸承座剛度。
c 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑,密封散熱。
d 因其傳動件速度小于12m/s,故采用浸油潤滑,同時為了避免油攪得沉渣濺起,取浸油高度不超過一個齒高,約為六分之一的大齒輪半徑,油高H=68mm,為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封,聯(lián)接凸緣應(yīng) 49、有足夠的寬度,聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng),其表面粗糙度為。
e 箱體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性。
f 鑄件壁厚為8mm,圓角半徑為R=5mm。機(jī)體外型簡單,拔模斜度為1:10。
(2)箱體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)
名稱
符號
尺寸關(guān)系
民稱
符號
尺寸關(guān)系
箱座突緣厚度
B
12
軸承旁凸臺半徑
R1
24
箱蓋突緣厚度
B1
12
凸臺高度
H
55
箱座底突緣厚度
B2
20
外箱壁至軸承座端面距離
L1
55
軸承旁鏈接螺栓直徑
D1
15 m16
大齒輪頂圓ゆ內(nèi)箱壁距離
?1
9
箱蓋與箱座 50、鏈接螺栓直徑
D2
M12
鏈接螺栓d2的間距
L
150-200mm
齒輪端面ゆ內(nèi)箱壁距離
?2
10.5
軸承蓋螺釘直徑
D3
M8
箱蓋肋厚
M1
7
視孔蓋螺釘直徑
D4
M8
箱座肋厚
M
7
定位銷直徑
D
16
Df、d2
至突緣邊緣距離
C2
5-3
Df、d1、d2至外箱壁距離
C1
表5-3
九.潤滑與密封
1.齒輪的潤滑
齒輪潤滑
采用浸油潤滑,由于浸油深度不小于10mm,取油
H=60mm,選用全損耗用油ckc220.
滾動軸承的潤滑
選用脂潤滑,軸承內(nèi)側(cè)設(shè)計由擋油環(huán)。
51、 2.密封方法的選取
由于此處滾動軸承采用脂潤滑,此處采用毛氈圈密封。選用毛氈圈FZ/T 92010-1991。
十.設(shè)計心得與體會
經(jīng)過一個月的努力,我們不管結(jié)果是好是壞,都完成了機(jī)械課程設(shè)計的任務(wù)。在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計算,一次又一次的設(shè)計修改,這都暴露出了我們前期在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。剛開始在機(jī)構(gòu)設(shè)計時,由于對UG軟件的基本操作和編程掌握得還可以,可是實(shí)際我們在操作過程中也遇到了很多問題,先不說中間遇到的小的修改,就單單三維到二維出圖就不準(zhǔn)確 ,后來在羅老師的指導(dǎo)下,我找到了問題所在之處,將之解決了.至于畫裝配圖和零件圖, 52、由于前期計算比較不是很充分,整個過程用了兩周,在此期間,我還得到了許多同學(xué)和老師的幫助.在此我要向他們表示最誠摯的謝意.整個作業(yè)過程中,我遇到的最大,最痛苦的事是最后的文檔.?
盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅對減速器的計算、設(shè)計、出圖有了進(jìn)一步的掌握,還對UG工具軟件熟練掌握,對我們來說,收獲最大的是分析和解決問題的方法與能力。在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最缺少的是經(jīng)驗(yàn)和知識,沒有感性的認(rèn)識,理論知識掌握也不好,有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出 53、自身的不足,以待改進(jìn).有時候,一個人的力量是有限的,合眾人智慧,才會更完美!?
過程中培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程及其他課程理論知識和利用生產(chǎn)時間知識來解決實(shí)際問題的能力,真正做到了學(xué)以致用。在此期間我我們同學(xué)之間互相幫助,共同面對機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計當(dāng)中遇到的困難,培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)精神。在這些過程當(dāng)中我充分的認(rèn)識到自己在知識理解和接受應(yīng)用方面的不足,特別是自己的系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力的欠缺,將來要進(jìn)一步加強(qiáng),今后的學(xué)習(xí)還要更加的努力。
十一.參考資料
[1]《機(jī)械設(shè)計》高等教育出版社,濮良貴主編,第九版;
[2]《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》,高等教育出版社,西北工業(yè)大學(xué)李育錫主編,第二版;
[3 54、]《機(jī)械精度設(shè)計與檢測》,中國質(zhì)檢出版社;中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,陳曉華主編,第三版;
[4]《材料力學(xué)》,高等教育出版社,劉鴻文主編,第五版。
重要數(shù)據(jù)
F=4500N
V=0.54m/s
Pw=2.43 KW
ηΣ ηΣ ηΣη總效率:0.7918
Pd=3.0689KW 55、
Nw=
25.78r/min
電動機(jī)型號為Y132M1-6
iΣ=37.2381
PI=
3.038kw
PII=
2.888kw
PIII=
2.745kw
P卷筒機(jī)=2.663kw
Pca=5.2KW
V=5.026m/s
Dd2=
315mm
L=
1430mm
56、
a=375mm
α=141°
Z=6
F0=157N
Fp=
1781.357N
初選
z1=17
Z2=71
β=14°
Kht=1.3
Zh=2.43
α=20.562°
σFlim1=600mpa
ΣFlim2=550mpa
【σh】=632.5mpa
d1t=
39.81mm
57、
Khα=1.4
KH=2.620275
d1=50.28mm
kft=1.3
YSa1=1.6 YSa2=1.78
YFa2 Ysa2/【σf2】=0.01654
Kv=1.05
Kfα=1.2
Khβ=1.450
KF=1.6506
m =3mm
Z1=17;
Z2=69
Β=13.928°
d1=53mm
d2=213mm
58、
b1=53
b2=58
初定:
z1=20
Z2=60
β=14°
Kht=1.3
σFlim1=600mpa ΣFlim2=550mpa
d1t=70.2644mm
B=70.264mm
Ka=1.25
Kv=1.05
KH=2.664375
59、
m =5mm
Z1=18;
Z2=52
β=16.5978
d1=92.5714mm
d2=267.428mm
b1=100
b2=95
=26.88mm
60、
=46.904mm
=55.26mm
選取GYS8型聯(lián)軸器
銷 GB/T 119-2000 A12×30
毛氈圈FZ/T 92010-1991
40
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