一級(jí)圓柱圓錐齒輪減速器(帶cad圖)
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
目錄
一、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 -1 -
二、 傳動(dòng)方案的擬定 -1 -
三、 電動(dòng)機(jī)的選擇 -2 -
四、 確定傳動(dòng)裝置的有關(guān)的參數(shù) -4 -
五、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 -7 -
六、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 -21 -
七、 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 -28 -
八、 連接件的選擇 -31 -
九、 減速箱的附件選擇 -34 -
十、潤滑及密封 -36 -
十^一、減速箱的附件選擇 -37 -
十二、課程設(shè)計(jì)小結(jié) -39 -
十三、參考資料 -40 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
1、設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)鑄造車間碾砂機(jī)的傳動(dòng)裝置
2、 設(shè)計(jì)條件:使用壽命為8年,每日三班制工作,連續(xù)工作,單向轉(zhuǎn)動(dòng) 工作中載荷有輕度沖擊,允許轉(zhuǎn)速偏差為 5%。
3、 工作原理圖:
1-電機(jī) 2-傳動(dòng)裝置 3-碾機(jī)主軸
4-碾盤 5-碾輪
4、已知條件:
碾機(jī)主軸轉(zhuǎn)速28 (r/min)
碾機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩1450 (N m)
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
二、傳動(dòng)方案的擬定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬定了如下兩種傳動(dòng)方案:
a)
T
c)
萬案
傳動(dòng)方式
評(píng)價(jià)
a
電機(jī)?級(jí)圓柱直齒 輪T 一級(jí)錐齒一輸 出
對(duì)軸剛度要求較大;結(jié) 構(gòu)簡單;有較大沖擊; 外形尺寸太大。
b
電機(jī)T聯(lián)軸器一?二
級(jí)斜齒輪-一級(jí)錐齒
-輸出
工藝簡單,精度易于保 證,一般工廠均能制造, 適合于小批量生產(chǎn)。
方案對(duì)比:
根據(jù)題目要求: 結(jié)構(gòu)要求碾砂機(jī)主軸垂直布置,臥式電 機(jī)軸水平布置。使用壽命為8年,每日三班制工作,連續(xù)工作, 單向轉(zhuǎn)動(dòng)。工作中載荷有輕度沖擊,允許轉(zhuǎn)速偏差為 5%。我
們選用a方案。
選擇方案b
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
三、電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)
(1)選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需要 直流電源。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,價(jià)格較咼,維護(hù)比較不方便。 ,因此
通常采用交流電動(dòng)機(jī)。生產(chǎn)單位一般用三相交流電源,其中以 普通籠型異步電機(jī)應(yīng)用最多。在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場合
(如起重機(jī)等),要求電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力大,應(yīng)選用 起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)YZ型或YZR型(繞線型) 。
電動(dòng)機(jī)的額定電壓一般為380Vo
(2) 選擇電機(jī)的容量
電動(dòng)機(jī)的容量(功率)選得合適與否,對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和 經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量小于工作要求,就不能保證工作的正常 工作,或使長期過載而過早損壞;容量過大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格咼, 能力不能充分利用,由于經(jīng)常不滿載運(yùn)行,效率和功率因素都 較低,增加電能消耗,造成很大浪費(fèi)。
(3) 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量有額定功率表示。
所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。 容量小于工作要求,則不能保證工作機(jī)正常工作,或使電動(dòng)機(jī) 長期過載、發(fā)熱大而過早損壞;容量過大,則增加成本,并且 由于效率和功率低而造成浪費(fèi)。
(4)電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)仃時(shí)發(fā)熱條件限疋,在不變或變 化很小的載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械,只要起電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不 超過額定值,電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱,通常不必檢驗(yàn)和啟動(dòng)力矩。
按照工作機(jī)轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍,可以 推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍
n=(i*i*i …i)nw r/min
式中:n—電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍,r/min
電動(dòng)機(jī)類型的選擇
(1)傳動(dòng)裝置的總效率:
口= n3 xnf xn^n4 =0.98 3x 0.982x 0.97 x 0.99=0.868 式中:□! =0.98 (滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率)
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
1=0.98
2=0.95
3=0.98
4=0.95
=0.840
Pd =4.90kw
Y132S1-2
5.5KW
2900r/min
Y132S-4
5.5KW
1440r/min
Y132M2-6
5.5KW
960r/min
Y160M2-8
5.5KW
720r/min
可選電機(jī):
根據(jù)以上選用的電機(jī)類型,所需的額定功率及滿載轉(zhuǎn)速,
電動(dòng)機(jī)型號(hào):
Y132M2-6
2=0.98 (圓柱斜齒傳動(dòng)效率)
3=0.97 (圓錐齒輪傳動(dòng)效率)
4=0.99 (聯(lián)軸器)
(2) 電動(dòng)機(jī)所需的工作功率:
Tn
Pw = =4.25kw
9550
pw 4.25
Pd =4.90kw
d 0.868
電動(dòng)機(jī)功率:Pd =4.90kw
(3) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》P7表1推薦的傳動(dòng)比合理 范圍,一級(jí)圓錐齒輪減速器傳動(dòng)比 ia=2~4,二級(jí)圓柱齒輪減速 器傳動(dòng)比ib=8?40,則總傳動(dòng)比合理范圍為ia =16?160,故電 機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為:
n d = ia n = (16 ?160) 28 = (448?1680)
選定電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y132M2-6
其主要性能,額定功率5.5kw ;滿載轉(zhuǎn)速960r/min
四、確定傳動(dòng)裝置的有關(guān)的參數(shù)
確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比
⑴總傳動(dòng)比的計(jì)算。
由選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)
裝置總傳比
960
——:34.29
28
式中:nm = 960 r/min ; n =28 r/min。
(2)分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 ia九為 式中io、i分別為圓錐齒輪傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。
為使圓錐齒輪傳動(dòng)外廓尺寸不致過大,初步取 io =2.14 ,
則減速器傳動(dòng)比為:
ia 34.29
io - 2.14
-16
in=18.84
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
其中
ii為高速級(jí)傳動(dòng)比,
i “凡
i2為低速級(jí)傳動(dòng)比
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
JI
8
6
I
36
24
16
IR
i =16
h =4.5
i 2 二 32/9
由二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配,圖(b)
32
ii =4.5,所以 i2 =—
9
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
⑴各軸的轉(zhuǎn)速
式中:
I 軸 ni = nm 二 960 r/min
U 軸 n* =匕=960 = 213.3 r/min h 4.5
IH 軸 n 皿=匹=60 r/min
i2
n?,nu,n—-分別為I .U . H軸的轉(zhuǎn)速;
nm 電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速。
(2)各軸輸入功率
I 車由 Pi = Pd 13 = Pd i 3 = 4.90 0.98 0.99 = 4.75
U軸 Ri 12=Pi 1 2=4.75 0.98 0.97 =4.52KW
H車由 P=P 12 =P 1 2=4.52 0.98 0.97 =4.30KW
式中:Pd 電動(dòng)機(jī)的輸出功率;
p - ―― i,n ,川軸的輸入功率;
1 =0.96 , 2 =0.98 (滾子軸承),3 =0.97 (齒輪精度為
7級(jí),不包括軸承效率),4 =0.99 (齒輪聯(lián)軸器)
(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩
Td =9550 Pd =9550 4.90 =48.75 N m
nm 960
nI =960r/min
n|| =213.3r/min
nm =60r/mi n
PI =4.75KW
PII =4.52KW
PIII =4.30KW
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
I 軸 丁 =Td — =48.75漢0.99 =48.26 N m
n 軸 「=丁 “叫2 =T] h =48.26x4.5x0.98x0.97
=206.44 N m
川 軸 T =T i2 叫2 =T i2 S 一 =206.44漢 3.56匯 0.98漢 0.97
=698.62 N m
Td =48.75 N m
TI =48.26 N m
Th =206.44 N m
Tin =698.62 N m
五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1、 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
5.1.1、 選擇齒輪材料及精度等級(jí)
考慮減速器傳遞功率不大,所以齒輪米用軟齒面。小齒輪 選用40Cr調(diào)質(zhì),齒面硬度為240~260HBS。大齒輪選用45鋼調(diào) 質(zhì),齒面硬度220HBS;根據(jù)教材P210表10-8選7級(jí)精度。齒 面粗糙度 Raw 1.6~3.2卩m
5.1.2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)公式:
生討2KJ u= 1.59 4.5 450.2
=49.723mm
2)計(jì)算圓周速度
(Zh_Ze)2 (教材卩218式 10-21)
\ u [叭]
確定公式內(nèi)的個(gè)計(jì)算數(shù)值
1) 試選 kt =1.6
2) 由教材P217圖10-3選取區(qū)域系數(shù)Zh =2.433
3) 傳動(dòng)比h =4.5;
取小齒輪乙=20 ;
大齒輪 22=2/^=20x4.5 = 90 ;
4) 初選取螺旋角0 =14
查教材P215圖10-26得% =0.72 ,Z?對(duì)應(yīng)的 % =0.87所 以% =呂CO十名02 =1.59
5) 許用接觸應(yīng)力[^H ]
取失效概率為1%,通用齒輪和一般工業(yè)齒輪,按一般可靠 度要求選取安全系數(shù)安全系數(shù) S=1.由教材205式10-12得
[坊]_ Kn%
S
由教材P209圖10-21查得:
(T HlimZ 1=520Mpa c HlimZ 2=460Mpa
由教材P206式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
N1= 60njLh=60X 960X 1 X (24X 365X 8)=2.901 X 109
kt =1.6
Z1 =20
ZH = 2.433
P =14
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
T = 4.73 104
N mm
二 d1t n1
60 1000
3.14 49.723 960
60 匯1000
=2.50 m s
v = 2.50m s
N2=N1/i=2.901 X 109/4.5=0.645X 109
式中:n---齒輪轉(zhuǎn)速;
j---每轉(zhuǎn)一圈同一齒面的系數(shù);
Lh---齒輪的工作壽命。
由教材P207圖10-19查得接觸疲勞的壽命系數(shù):
KHN1=0.90 KHN2=0.94
[(T H]1=(T Hliml KHN1/S=520 X 0.90/1.0Mpa=468Mpa
[(T H]2=(T Hlim2 KHN2/S=460 X 0.94/1.0Mpa=432.4Mpa
所以[二H ]」二H 二H 】2 二 468二432.4 二 450.2Mpa
2 2
6)小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩:
T, -95.5 105 PI nI -95.5 1 05 4.75 960
=4.73 104 N mm
7)由教材P205表10-7取 d=1
8 )由教材P201表10-6查得材料的彈性系數(shù)
1
Ze =189.8MPa2
計(jì)算
小齒輪分度圓直徑d1t,根據(jù)教材P218式10-21得: 」、「2".6 漢 4.73漢104 4.5+1 2.43^189.^2
d1t -3 : :: :: ( )2 mm
1
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt
b = d d1t 二 49.723mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
mnt
d1t cos :
Z1
49.723 cos14
20
二 2.41mm
h = 2.25mnt = 5.42
= 497235.42
-9.16
b = 49.723mm 叫上=2.41mm h= 5.42 bp.16
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
4) 計(jì)算縱向重合度
呂0 =0.318 疋% x 乙 xtan B =0.318 乂20xtan14 = 1.586
5) 計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)Ka =1,v =2.50m/s, 7級(jí)精度。由教材P194 圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1,由表10-4查得 的值:
用差值法計(jì)算得:
猖723 —40」"1.417得出:心遷1.419 80—40 1.426 -1.417 H
由教材P198圖10-13查得:
心曠1.3
由教材P195表10-3查得:
K h = KFq =「2
故載荷系數(shù):
K =KaKvKhczKh0 =1 x 1.1X1.2X1.419 =1.87
6 )按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由教材 P204 式(10-10a)得:
d^ = d1t^-— =49.723沃 3卩.87 = 52.38mm
1 *Kt \ 1.6
7)計(jì)算模數(shù)mn
d^osP 52.38 Hcos14
mn = = = 2.54mm
z-i 20
5.1.3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由教材P216式(10-17 )即
」2KT1Ypcos2 B YFaYsa
mnT %Z12% [竹]
確定計(jì)算參數(shù)
1) 計(jì)算載荷系數(shù)
K = KAKvKFaKFp = 1><1.1 匯 1.2漢1.3 = 1.716
2) 由縱向重合度邛=1.586,從教材P217圖10-28查得螺 旋角影響系數(shù)YB=0.88
切=1.3
KhR = 1.419
邛= 1.586,
3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
Zvi - ―R 叱 21.894
cos 戸 cos 14
Z2 90
Zv2 & 98.521
cos 戸 cos 14
4) 查取齒形系數(shù)
由教材P200表10-5計(jì)算如下:
2.72 -2.76 = 22-21 得到:丫尸玄“ =2.72424
YFa1 - 2.76 21.894 -21
2.18 -2.14 = 100 -150 得到:YFa2=2.182
2.18 —YFa2 100 —98.521
5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由教材P200表10-5計(jì)算如下:
僥7"56- 21-2。算得:Ysa“1.579
YSa1 -1.57 21.894-21
1.83-1.79 150 -100 算得 7 —ac
= 算得: Ysa2 = 1 .789
YSa2 -1.79 98.521 —100
6) 由教材P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
31 2 x 0.017 _ 1.57mm
\ 1x20^1.59
對(duì)比結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn大于齒 根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取mn=2mm可滿足彎曲強(qiáng)度, 但為了同時(shí)滿足疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直 徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù),于是有:
dj cosE 52.38 xcos14 怖 “
乙=1 = =25.41 取 z1 =26,
mn 2
則:
z2=4.5 x 26=117
實(shí)際傳動(dòng)比 uu117 =4.5
26
傳動(dòng)比誤差:i-u/i=|(4.5-4.5)/4.5|=0%<5% 可用
幾何尺寸的計(jì)算
1) 計(jì)算中心距:
^(z^z^ = (2^1^=l37.1mm 2cosP 2= ]2 — 一 一255.1MPa
S 1.4
9)計(jì)算大小齒輪的Yf^ 并加以比較大齒輪的數(shù)值大
[S]
YFa“Fa1 2.52^1.623 nni_
- -0.0152
[竹】1 269.4
YFa2YFa2 2.178 ".792 nni_
- -0.0153
[竹】2 255.1
K =1.7424
丫目= 0.88
cTfe1 = 410MPa
<20 = 240mm
d2 = mz2 =12 漢 43 =516mm
5) 節(jié)錐頂距:
R =丄d1 +1 =丄匯240 匯丁2.152 +1 =284.54mm
2 2
6) 節(jié)圓錐角:
玄=arctan1/4 = arctan1/2.15 =24 4319" =9^^ =9^-24 4319^65 1641
7) 大端齒頂圓直徑:
da1 =d1 +2mcos& =240 + 2X12Xcos24<4319” =261.75mm
A
da2 =d2 +2mcos62 =516 +2^12^00365 1641 = 526.14mm
8) 齒寬:
o"fe1 =550Mpa
ctfE2 =380Mpa
K fn 1 = 0.85
K fn 2 = 0.88
6^24 4319
5^65 1641
B二 rR = 0.3x284.54 = 85.362mm
圓整得:B1=B2=86mm
9) 載荷系數(shù):
K=Ka Kv Kf^ KfP = 1x1.05x1x1.875 = 1.969
10) 周向力:
Ft =2T小/m(1-0.5r =2x67072012匯(1-0.5x0.3^20
=6575.76N
齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)Ysu
11) 圓錐齒輪的當(dāng)里齒輪為:
ZV1 = Z7co^^2^cos24 4319^ 22.07
ZV2 =Z2/cos62 =43/cos651641 =101.75
圓整得:
Zv1=22 Zv2=102
由教材P200表10-5得:
Yfg=2.72 Y法=1.57 Y^^=2.12 Ys =1.86
計(jì)算
彎曲疲勞許用應(yīng)力:
耳1 =KFYFQ1YS01/b1m(1-O.50R)
= 1.969 匯6575.76 匯 2.72 漢 1.57/86 匯 12 匯(1 — 0.5 漢 0.3)
=63.3Mpav fcfF ] = 247Mpa
務(wù)2 =好丫卩0(2丫也/6口(1-0.5r)
= 1.969 漢6575.76 漢 2.12 ".86/86 "2 漢(1 一0.5 沃 0.3)
= 58.20MpavbF 】=247Mpa
所以強(qiáng)度足夠。
Bt = B2 =86mm
Zv1=22
Zv2=102
Yfo1=2.72
YSX1 =匸57
YfOC2=2.12
丫屯2=1.86
六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
(一)輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS,根據(jù)教材P370 (15-2) 式,并查表15-3,取Ao=115, P為傳遞功率為p = R =4.75KVy n為一級(jí)輸入軸轉(zhuǎn)速,n =n| =960r/min。
IP
d^A。3 一 (實(shí)心軸)
H n
,f4 75
貝U: d ^115漢一=19.60mm
\ 960
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則
d=19.60X (1+5%) =20.58 mm
圓整后取d=22mm。
2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 軸上的零件定位,固定和裝配
二級(jí)斜齒輪減速器可將齒輪和軸做成一體相對(duì)兩軸承做不 對(duì)稱布置,兩軸承分別以軸肩和端蓋固定,聯(lián)軸器軸向用軸肩 和螺母固定,周向采用鍵做周向定位,軸呈階梯狀,左軸承從 左面裝入,右軸承從右面裝入。
(2) 確定軸的各段直徑和長度
因?yàn)檩敵鲚S的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器出軸的直徑,聯(lián)
軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1,查教材P351表14-1,取Ka=1.3則:
Tca=KAT1=1.3X 48.26=62.74Nm
查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-1985選HL2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱 轉(zhuǎn)矩為315N ? m,半聯(lián)軸器孔徑d=20~28mm,半聯(lián)軸器長度 L=52mm , L仁38mm。
初選320/22型圓錐滾子軸承,其尺寸為dX D X T=22mm X 44mm X 15m m??紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面與箱體內(nèi) 壁應(yīng)有一疋矩離,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=18mm 滾動(dòng)軸
承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm,各段長度及直徑如下:
d=22mm
Tca= 62.74Nm
L=52mm
L1= 38mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
① 求分度圓直徑:已知 mt=2 di =乙二= “漢2 = 53.6mm
cos P cos14.05
② 求轉(zhuǎn)矩:已知Ti=48.26N ? m
③ 求圓周力:Ft
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft=2Ti/di=1800.7N
④ 求徑向力Fr
Ft=1800.7N
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fr=Ft ? tana n/cos^=1800.7 - tan20 / cos14.05=675.6N
⑤ 求軸向力Fa
Fa= 450.6N
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fa=Ft ? tan p=1800.7 - tan 14.05=450.6N
由于該軸兩軸承非對(duì)稱,根據(jù)幾何尺寸算得
L1=153.5mm L2=65mm
L1=153.5mm
L2=65mm
^rirnTf — I.I TrnTnrmTTTTrFr^^
^nTnTnTTT TmTTTTnrnTTTTTTTr^__
由上圖及力平衡和力矩平衡求得的力和力矩如下:
Fbz=539N Fdz=1616N
Fby=273N Fdy=535N
M1=106722N mm M2=54054N mm
Fbz=539N Fdz=1616N
Fby=273N
Fdy=535N
M1=106722N mm
M2=54054N
mm
T1=76000N mm
Mc=(Mi+M2)=(106722+54054 ) =119630Nmm
轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化,取 a =0.6,截面C處
的當(dāng)量彎矩:Mec=[M c2+( a T)2]1/2=[1196302+(0.6X 76000)2]1/2
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
由式(15-5)
(T e=Mec/0.1d33=3.96MPa< [ c -1]b=60MPa
???該軸強(qiáng)度足夠。
(二)中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
Mc=119630N ? mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
1、按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS
根據(jù)教材P370 (15-2)式,并查表15-3,取A0=115, P為傳遞
功率為P =P =4.52 KW, n為一級(jí)輸入軸轉(zhuǎn)速n =
n□二 213.3r/min。
則:
(實(shí)心軸)
「4 52
d -115 3 =31.82mm
V213.3
T1=76000N mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則
d=31.82X (1+5%) =33.41 mm
???圓整后取d=35mm
2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 軸上的零件定位,固定和裝配
d=35mm
二級(jí)斜齒輪減速器可將齒輪和軸做成一體相對(duì)兩軸承做不對(duì)稱 布置,所以將齒輪Z3與軸做成一體,齒輪Z2用軸肩與套筒固定,
兩個(gè)滾動(dòng)軸承兩端分別用端蓋和套筒固定。齒輪 Z2周向采用鍵
做周向定位,軸呈階梯狀,左軸承從左面裝入,右軸承從右面 裝入。
(2) 確定軸的各段直徑和長度
初選32007型圓錐滾子軸承,其尺寸為 dX D X T=35mmX 62mm X 18m m。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面與箱體內(nèi) 壁應(yīng)有一定矩離,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=18mm 滾動(dòng)軸
承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm, 各段長度及直徑如上圖
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
(3) 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
① 求分度圓直徑:
已知mt2=2
d2
Z2mn
COS :
117 2
cos14.05
=241.22mm
d3
40 2
cos13.99
二 82.45mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
② 求轉(zhuǎn)矩:已知T2=206.44N ? m
③ 求圓周力:Ft
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft2=2T2/d2=2 ? 206.44 / 241.22=1711.6N
Ft3=2T2/d3=2 ? 206.44 / 82.45=5007.6N
④ 求徑向力Fr
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fr2=Ft2 ? tana n/cos3=1711.6 ? tan20 / cos14.05=642.2N Fr3=Ft3 ? tana n/cos3=5007.6 ? tan20 / cos13.99=1878.3N
⑤ 求軸向力Fa
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft2=1711.6N
Fa2=Ft2 ? tan 3=1711.6 - tan 14.05=428.3N
Faa=Ft3 ? tan 3=5007.6 ? tan 13.99=1247.6N
Ft3=5007.6N
由于該軸兩軸承非對(duì)稱,根據(jù)幾何尺寸算得
L1=78mm L2=77.5mm L3= 68 mm
ft
h
—
I
Fa2= 428.3N
Faa=1247.6N
L1=78mm
L2=77.5mm
由上圖及力平衡和力矩平衡求得的力和力矩如下:
L3= 68 mm
Faz=4754N Fdz=593N
Fay=1087N Fdy=2535N
Mi=528891N.mm M2=765120N.mm
T2=350000N.mm
Mc=(M i2+M 22)1/2=(5288912+7651202)1/2=765120N mm
(三)輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS
Faz=4754N
Fdz=593N
Fay=1087N
Fdy=2535N
則:
d-115 3 46O0
=47.8mm
M1=528891N. mm
M2=765120N.
mm
根據(jù)教材P370 (15-2)式,并查表15-3,取Ao=115, P為傳遞 功率為P = P = 4.30 K0n為一級(jí)輸入軸轉(zhuǎn)速n= = 60r/min。
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則
d=47.8X (1+5%) =50.19 mm
T2=350000N.m
m
???圓整后取d=55mm
2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 軸上零件的定位,固定和裝配
二級(jí)斜齒輪減速器聯(lián)軸器一端用軸肩固定另一端用螺母固 定,齒輪相對(duì)于軸承做不對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪一端由軸肩定位,右 面用套筒軸向固定,周向用平鍵連接。兩軸承分別以軸肩和套 筒定位。
d=55mm
(2) 確定軸各段直徑和長度
1 段:d1=48mm 長度取 L1=82mm
???第II為定位軸肩h=3.5mm
2 段:d2=d1 +2h=55+2 x 3.5=55mm
? d2=55mm 取長度 L2=50mm
3段為非定位軸肩
初選用32012型單列圓錐滾子軸承,其尺寸為:
dx D x T=60mm x 95mmx23mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
d3=60
Ls=54
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
因?yàn)榈?段位定位軸肩取h=6mm d6=d3+2h=72mm L6=65mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
4段為定位軸肩 取d4=70mm 為了使套筒端面可靠的壓緊齒 輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故取 L4=78mm
5段位定位軸肩取h=6mm則軸環(huán)直徑d5=d4+2 x h=82mm
L5=5 d6=60 L6=49
考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定 距離。取套筒長為24mm,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=18mm 滾動(dòng)軸承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm 具體如下圖:
(3) 軸上零件的周向定位
由表6-1按齒輪和半連軸器的直徑查得如下:
1 段的鍵的尺寸:bx hx l=14mm x 9mmx63mm 其配合為H7/m6
4 段的鍵的尺寸:bx hx l=16mm x 10mmx 70mm 其配合為H7/n6
(4) 確定軸上圓角和倒角尺寸
軸端倒角為2x45。圓角半徑R=1.6mm
(5) 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
① 求分度圓直徑:已知mt=2
Z2mn 143X2 cc —
d4 — □一 -294.7 mm
cos P cos13.99
② 求轉(zhuǎn)矩:已知T3=698.62N ? m
③ 求圓周力:Ft
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft=2T3/d4=2 ? 698.62 / 294.7=4741.2N
④ 求徑向力Fr
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fr=Ft ? tana n/cos3=4741.2 ? tan20 / cos13.99=1778.4N
⑤ 求軸向力Fa
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fa=Ft ? tan 3=4741.2 - tan 13.99=1181.2
由于該軸兩軸承非對(duì)稱,根據(jù)幾何尺寸算得
L1=91mm L2=157mm
T3=698.62N m
L1=91mm
L2=157mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
收藏
編號(hào):28747503
類型:共享資源
大?。?span id="wkyswdz" class="font-tahoma">948.50KB
格式:DOC
上傳時(shí)間:2021-09-10
35
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
一級(jí)
圓柱
圓錐
齒輪
減速器
cad
- 資源描述:
-
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
目錄
一、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 -1 -
二、 傳動(dòng)方案的擬定 -1 -
三、 電動(dòng)機(jī)的選擇 -2 -
四、 確定傳動(dòng)裝置的有關(guān)的參數(shù) -4 -
五、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 -7 -
六、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 -21 -
七、 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 -28 -
八、 連接件的選擇 -31 -
九、 減速箱的附件選擇 -34 -
十、潤滑及密封 -36 -
十^一、減速箱的附件選擇 -37 -
十二、課程設(shè)計(jì)小結(jié) -39 -
十三、參考資料 -40 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
1、設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)鑄造車間碾砂機(jī)的傳動(dòng)裝置
2、 設(shè)計(jì)條件:使用壽命為8年,每日三班制工作,連續(xù)工作,單向轉(zhuǎn)動(dòng) 工作中載荷有輕度沖擊,允許轉(zhuǎn)速偏差為 5%。
3、 工作原理圖:
1-電機(jī) 2-傳動(dòng)裝置 3-碾機(jī)主軸
4-碾盤 5-碾輪
4、已知條件:
碾機(jī)主軸轉(zhuǎn)速28 (r/min)
碾機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩1450 (N m)
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
二、傳動(dòng)方案的擬定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬定了如下兩種傳動(dòng)方案:
a)
T
c)
萬案
傳動(dòng)方式
評(píng)價(jià)
a
電機(jī)?級(jí)圓柱直齒 輪T 一級(jí)錐齒一輸 出
對(duì)軸剛度要求較大;結(jié) 構(gòu)簡單;有較大沖擊; 外形尺寸太大。
b
電機(jī)T聯(lián)軸器一?二
級(jí)斜齒輪-一級(jí)錐齒
-輸出
工藝簡單,精度易于保 證,一般工廠均能制造, 適合于小批量生產(chǎn)。
方案對(duì)比:
根據(jù)題目要求: 結(jié)構(gòu)要求碾砂機(jī)主軸垂直布置,臥式電 機(jī)軸水平布置。使用壽命為8年,每日三班制工作,連續(xù)工作, 單向轉(zhuǎn)動(dòng)。工作中載荷有輕度沖擊,允許轉(zhuǎn)速偏差為 5%。我
們選用a方案。
選擇方案b
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
三、電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)
(1)選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需要 直流電源。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,價(jià)格較咼,維護(hù)比較不方便。 ,因此
通常采用交流電動(dòng)機(jī)。生產(chǎn)單位一般用三相交流電源,其中以 普通籠型異步電機(jī)應(yīng)用最多。在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場合
(如起重機(jī)等),要求電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力大,應(yīng)選用 起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)YZ型或YZR型(繞線型) 。
電動(dòng)機(jī)的額定電壓一般為380Vo
(2) 選擇電機(jī)的容量
電動(dòng)機(jī)的容量(功率)選得合適與否,對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和 經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量小于工作要求,就不能保證工作的正常 工作,或使長期過載而過早損壞;容量過大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格咼, 能力不能充分利用,由于經(jīng)常不滿載運(yùn)行,效率和功率因素都 較低,增加電能消耗,造成很大浪費(fèi)。
(3) 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量有額定功率表示。
所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。 容量小于工作要求,則不能保證工作機(jī)正常工作,或使電動(dòng)機(jī) 長期過載、發(fā)熱大而過早損壞;容量過大,則增加成本,并且 由于效率和功率低而造成浪費(fèi)。
(4)電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)仃時(shí)發(fā)熱條件限疋,在不變或變 化很小的載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械,只要起電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不 超過額定值,電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱,通常不必檢驗(yàn)和啟動(dòng)力矩。
按照工作機(jī)轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍,可以 推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍
n=(i*i*i …i)nw r/min
式中:n—電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍,r/min
電動(dòng)機(jī)類型的選擇
(1)傳動(dòng)裝置的總效率:
口= n3 xnf xn^n4 =0.98 3x 0.982x 0.97 x 0.99=0.868 式中:□! =0.98 (滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率)
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
1=0.98
2=0.95
3=0.98
4=0.95
=0.840
Pd =4.90kw
Y132S1-2
5.5KW
2900r/min
Y132S-4
5.5KW
1440r/min
Y132M2-6
5.5KW
960r/min
Y160M2-8
5.5KW
720r/min
可選電機(jī):
根據(jù)以上選用的電機(jī)類型,所需的額定功率及滿載轉(zhuǎn)速,
電動(dòng)機(jī)型號(hào):
Y132M2-6
2=0.98 (圓柱斜齒傳動(dòng)效率)
3=0.97 (圓錐齒輪傳動(dòng)效率)
4=0.99 (聯(lián)軸器)
(2) 電動(dòng)機(jī)所需的工作功率:
Tn
Pw = =4.25kw
9550
pw 4.25
Pd =4.90kw
d 0.868
電動(dòng)機(jī)功率:Pd =4.90kw
(3) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》P7表1推薦的傳動(dòng)比合理 范圍,一級(jí)圓錐齒輪減速器傳動(dòng)比 ia=2~4,二級(jí)圓柱齒輪減速 器傳動(dòng)比ib=8?40,則總傳動(dòng)比合理范圍為ia =16?160,故電 機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為:
n d = ia n = (16 ?160) 28 = (448?1680)
選定電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y132M2-6
其主要性能,額定功率5.5kw ;滿載轉(zhuǎn)速960r/min
四、確定傳動(dòng)裝置的有關(guān)的參數(shù)
確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比
⑴總傳動(dòng)比的計(jì)算。
由選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)
裝置總傳比
960
——:34.29
28
式中:nm = 960 r/min ; n =28 r/min。
(2)分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 ia九為 式中io、i分別為圓錐齒輪傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。
為使圓錐齒輪傳動(dòng)外廓尺寸不致過大,初步取 io =2.14 ,
則減速器傳動(dòng)比為:
ia 34.29
io - 2.14
-16
in=18.84
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
其中
ii為高速級(jí)傳動(dòng)比,
i “凡
i2為低速級(jí)傳動(dòng)比
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
JI
8
6
I
36
24
16
IR
i =16
h =4.5
i 2 二 32/9
由二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配,圖(b)
32
ii =4.5,所以 i2 =—
9
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
⑴各軸的轉(zhuǎn)速
式中:
I 軸 ni = nm 二 960 r/min
U 軸 n* =匕=960 = 213.3 r/min h 4.5
IH 軸 n 皿=匹=60 r/min
i2
n?,nu,n—-分別為I .U . H軸的轉(zhuǎn)速;
nm 電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速。
(2)各軸輸入功率
I 車由 Pi = Pd 13 = Pd i 3 = 4.90 0.98 0.99 = 4.75
U軸 Ri 12=Pi 1 2=4.75 0.98 0.97 =4.52KW
H車由 P=P 12 =P 1 2=4.52 0.98 0.97 =4.30KW
式中:Pd 電動(dòng)機(jī)的輸出功率;
p - ―― i,n ,川軸的輸入功率;
1 =0.96 , 2 =0.98 (滾子軸承),3 =0.97 (齒輪精度為
7級(jí),不包括軸承效率),4 =0.99 (齒輪聯(lián)軸器)
(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩
Td =9550 Pd =9550 4.90 =48.75 N m
nm 960
nI =960r/min
n|| =213.3r/min
nm =60r/mi n
PI =4.75KW
PII =4.52KW
PIII =4.30KW
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
I 軸 丁 =Td — =48.75漢0.99 =48.26 N m
n 軸 「=丁 “叫2 =T] h =48.26x4.5x0.98x0.97
=206.44 N m
川 軸 T =T i2 叫2 =T i2 S 一 =206.44漢 3.56匯 0.98漢 0.97
=698.62 N m
Td =48.75 N m
TI =48.26 N m
Th =206.44 N m
Tin =698.62 N m
五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1、 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
5.1.1、 選擇齒輪材料及精度等級(jí)
考慮減速器傳遞功率不大,所以齒輪米用軟齒面。小齒輪 選用40Cr調(diào)質(zhì),齒面硬度為240~260HBS。大齒輪選用45鋼調(diào) 質(zhì),齒面硬度220HBS;根據(jù)教材P210表10-8選7級(jí)精度。齒 面粗糙度 Raw 1.6~3.2卩m
5.1.2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)公式:
生討2KJ u= 1.59 4.5 450.2
=49.723mm
2)計(jì)算圓周速度
(Zh_Ze)2 (教材卩218式 10-21)
\ u [叭]
確定公式內(nèi)的個(gè)計(jì)算數(shù)值
1) 試選 kt =1.6
2) 由教材P217圖10-3選取區(qū)域系數(shù)Zh =2.433
3) 傳動(dòng)比h =4.5;
取小齒輪乙=20 ;
大齒輪 22=2/^=20x4.5 = 90 ;
4) 初選取螺旋角0 =14
查教材P215圖10-26得% =0.72 ,Z?對(duì)應(yīng)的 % =0.87所 以% =呂CO十名02 =1.59
5) 許用接觸應(yīng)力[^H ]
取失效概率為1%,通用齒輪和一般工業(yè)齒輪,按一般可靠 度要求選取安全系數(shù)安全系數(shù) S=1.由教材205式10-12得
[坊]_ Kn%
S
由教材P209圖10-21查得:
(T HlimZ 1=520Mpa c HlimZ 2=460Mpa
由教材P206式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
N1= 60njLh=60X 960X 1 X (24X 365X 8)=2.901 X 109
kt =1.6
Z1 =20
ZH = 2.433
P =14
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
T = 4.73 104
N mm
二 d1t n1
60 1000
3.14 49.723 960
60 匯1000
=2.50 m s
v = 2.50m s
N2=N1/i=2.901 X 109/4.5=0.645X 109
式中:n---齒輪轉(zhuǎn)速;
j---每轉(zhuǎn)一圈同一齒面的系數(shù);
Lh---齒輪的工作壽命。
由教材P207圖10-19查得接觸疲勞的壽命系數(shù):
KHN1=0.90 KHN2=0.94
[(T H]1=(T Hliml KHN1/S=520 X 0.90/1.0Mpa=468Mpa
[(T H]2=(T Hlim2 KHN2/S=460 X 0.94/1.0Mpa=432.4Mpa
所以[二H ]」二H 二H 】2 二 468二432.4 二 450.2Mpa
2 2
6)小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩:
T, -95.5 105 PI nI -95.5 1 05 4.75 960
=4.73 104 N mm
7)由教材P205表10-7取 d=1
8 )由教材P201表10-6查得材料的彈性系數(shù)
1
Ze =189.8MPa2
計(jì)算
小齒輪分度圓直徑d1t,根據(jù)教材P218式10-21得: 」、「2".6 漢 4.73漢104 4.5+1 2.43^189.^2
d1t -3 : :: :: ( )2 mm
1
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt
b = d d1t 二 49.723mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
mnt
d1t cos :
Z1
49.723 cos14
20
二 2.41mm
h = 2.25mnt = 5.42
= 497235.42
-9.16
b = 49.723mm 叫上=2.41mm h= 5.42 bp.16
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
4) 計(jì)算縱向重合度
呂0 =0.318 疋% x 乙 xtan B =0.318 乂20xtan14 = 1.586
5) 計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)Ka =1,v =2.50m/s, 7級(jí)精度。由教材P194 圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1,由表10-4查得 的值:
用差值法計(jì)算得:
猖723 —40」"1.417得出:心遷1.419 80—40 1.426 -1.417 H
由教材P198圖10-13查得:
心曠1.3
由教材P195表10-3查得:
K h = KFq =「2
故載荷系數(shù):
K =KaKvKhczKh0 =1 x 1.1X1.2X1.419 =1.87
6 )按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由教材 P204 式(10-10a)得:
d^ = d1t^-— =49.723沃 3卩.87 = 52.38mm
1 *Kt \ 1.6
7)計(jì)算模數(shù)mn
d^osP 52.38 Hcos14
mn = = = 2.54mm
z-i 20
5.1.3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由教材P216式(10-17 )即
」2KT1Ypcos2 B YFaYsa
mnT %Z12% [竹]
確定計(jì)算參數(shù)
1) 計(jì)算載荷系數(shù)
K = KAKvKFaKFp = 1><1.1 匯 1.2漢1.3 = 1.716
2) 由縱向重合度邛=1.586,從教材P217圖10-28查得螺 旋角影響系數(shù)YB=0.88
切=1.3
KhR = 1.419
邛= 1.586,
3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
Zvi - ―R 叱 21.894
cos 戸 cos 14
Z2 90
Zv2 & 98.521
cos 戸 cos 14
4) 查取齒形系數(shù)
由教材P200表10-5計(jì)算如下:
2.72 -2.76 = 22-21 得到:丫尸玄“ =2.72424
YFa1 - 2.76 21.894 -21
2.18 -2.14 = 100 -150 得到:YFa2=2.182
2.18 —YFa2 100 —98.521
5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由教材P200表10-5計(jì)算如下:
僥7"56- 21-2。算得:Ysa“1.579
YSa1 -1.57 21.894-21
1.83-1.79 150 -100 算得 7 —ac
= 算得: Ysa2 = 1 .789
YSa2 -1.79 98.521 —100
6) 由教材P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
31 2 x 0.017 _ 1.57mm
\ 1x20^1.59
對(duì)比結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn大于齒 根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取mn=2mm可滿足彎曲強(qiáng)度, 但為了同時(shí)滿足疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直 徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù),于是有:
dj cosE 52.38 xcos14 怖 “
乙=1 = =25.41 取 z1 =26,
mn 2
則:
z2=4.5 x 26=117
實(shí)際傳動(dòng)比 uu117 =4.5
26
傳動(dòng)比誤差:i-u/i=|(4.5-4.5)/4.5|=0%<5% 可用
幾何尺寸的計(jì)算
1) 計(jì)算中心距:
^(z^z^ = (2^1^=l37.1mm 2cosP 2= ]2 — 一 一255.1MPa
S 1.4
9)計(jì)算大小齒輪的Yf^ 并加以比較大齒輪的數(shù)值大
[S]
YFa“Fa1 2.52^1.623 nni_
- -0.0152
[竹】1 269.4
YFa2YFa2 2.178 ".792 nni_
- -0.0153
[竹】2 255.1
K =1.7424
丫目= 0.88
cTfe1 = 410MPa
<20 = 240mm
d2 = mz2 =12 漢 43 =516mm
5) 節(jié)錐頂距:
R =丄d1 +1 =丄匯240 匯丁2.152 +1 =284.54mm
2 2
6) 節(jié)圓錐角:
玄=arctan1/4 = arctan1/2.15 =24 4319" =9^^ =9^-24 4319^65 1641
7) 大端齒頂圓直徑:
da1 =d1 +2mcos& =240 + 2X12Xcos24<4319” =261.75mm
A
da2 =d2 +2mcos62 =516 +2^12^00365 1641 = 526.14mm
8) 齒寬:
o"fe1 =550Mpa
ctfE2 =380Mpa
K fn 1 = 0.85
K fn 2 = 0.88
6^24 4319
5^65 1641
B二 rR = 0.3x284.54 = 85.362mm
圓整得:B1=B2=86mm
9) 載荷系數(shù):
K=Ka Kv Kf^ KfP = 1x1.05x1x1.875 = 1.969
10) 周向力:
Ft =2T小/m(1-0.5r =2x67072012匯(1-0.5x0.3^20
=6575.76N
齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)Ysu
11) 圓錐齒輪的當(dāng)里齒輪為:
ZV1 = Z7co^^2^cos24 4319^ 22.07
ZV2 =Z2/cos62 =43/cos651641 =101.75
圓整得:
Zv1=22 Zv2=102
由教材P200表10-5得:
Yfg=2.72 Y法=1.57 Y^^=2.12 Ys =1.86
計(jì)算
彎曲疲勞許用應(yīng)力:
耳1 =KFYFQ1YS01/b1m(1-O.50R)
= 1.969 匯6575.76 匯 2.72 漢 1.57/86 匯 12 匯(1 — 0.5 漢 0.3)
=63.3Mpav fcfF ] = 247Mpa
務(wù)2 =好丫卩0(2丫也/6口(1-0.5r)
= 1.969 漢6575.76 漢 2.12 ".86/86 "2 漢(1 一0.5 沃 0.3)
= 58.20MpavbF 】=247Mpa
所以強(qiáng)度足夠。
Bt = B2 =86mm
Zv1=22
Zv2=102
Yfo1=2.72
YSX1 =匸57
YfOC2=2.12
丫屯2=1.86
六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
(一)輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS,根據(jù)教材P370 (15-2) 式,并查表15-3,取Ao=115, P為傳遞功率為p = R =4.75KVy n為一級(jí)輸入軸轉(zhuǎn)速,n =n| =960r/min。
IP
d^A。3 一 (實(shí)心軸)
H n
,f4 75
貝U: d ^115漢一=19.60mm
\ 960
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則
d=19.60X (1+5%) =20.58 mm
圓整后取d=22mm。
2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 軸上的零件定位,固定和裝配
二級(jí)斜齒輪減速器可將齒輪和軸做成一體相對(duì)兩軸承做不 對(duì)稱布置,兩軸承分別以軸肩和端蓋固定,聯(lián)軸器軸向用軸肩 和螺母固定,周向采用鍵做周向定位,軸呈階梯狀,左軸承從 左面裝入,右軸承從右面裝入。
(2) 確定軸的各段直徑和長度
因?yàn)檩敵鲚S的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器出軸的直徑,聯(lián)
軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1,查教材P351表14-1,取Ka=1.3則:
Tca=KAT1=1.3X 48.26=62.74Nm
查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-1985選HL2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱 轉(zhuǎn)矩為315N ? m,半聯(lián)軸器孔徑d=20~28mm,半聯(lián)軸器長度 L=52mm , L仁38mm。
初選320/22型圓錐滾子軸承,其尺寸為dX D X T=22mm X 44mm X 15m m。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面與箱體內(nèi) 壁應(yīng)有一疋矩離,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=18mm 滾動(dòng)軸
承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm,各段長度及直徑如下:
d=22mm
Tca= 62.74Nm
L=52mm
L1= 38mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
① 求分度圓直徑:已知 mt=2 di =乙二= “漢2 = 53.6mm
cos P cos14.05
② 求轉(zhuǎn)矩:已知Ti=48.26N ? m
③ 求圓周力:Ft
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft=2Ti/di=1800.7N
④ 求徑向力Fr
Ft=1800.7N
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fr=Ft ? tana n/cos^=1800.7 - tan20 / cos14.05=675.6N
⑤ 求軸向力Fa
Fa= 450.6N
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fa=Ft ? tan p=1800.7 - tan 14.05=450.6N
由于該軸兩軸承非對(duì)稱,根據(jù)幾何尺寸算得
L1=153.5mm L2=65mm
L1=153.5mm
L2=65mm
^rirnTf — I.I TrnTnrmTTTTrFr^^
^nTnTnTTT TmTTTTnrnTTTTTTTr^__
由上圖及力平衡和力矩平衡求得的力和力矩如下:
Fbz=539N Fdz=1616N
Fby=273N Fdy=535N
M1=106722N mm M2=54054N mm
Fbz=539N Fdz=1616N
Fby=273N
Fdy=535N
M1=106722N mm
M2=54054N
mm
T1=76000N mm
Mc=(Mi+M2)=(106722+54054 ) =119630Nmm
轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化,取 a =0.6,截面C處
的當(dāng)量彎矩:Mec=[M c2+( a T)2]1/2=[1196302+(0.6X 76000)2]1/2
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
由式(15-5)
(T e=Mec/0.1d33=3.96MPa< [ c -1]b=60MPa
???該軸強(qiáng)度足夠。
(二)中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
Mc=119630N ? mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
1、按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS
根據(jù)教材P370 (15-2)式,并查表15-3,取A0=115, P為傳遞
功率為P =P =4.52 KW, n為一級(jí)輸入軸轉(zhuǎn)速n =
n□二 213.3r/min。
則:
(實(shí)心軸)
「4 52
d -115 3 =31.82mm
V213.3
T1=76000N mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則
d=31.82X (1+5%) =33.41 mm
???圓整后取d=35mm
2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 軸上的零件定位,固定和裝配
d=35mm
二級(jí)斜齒輪減速器可將齒輪和軸做成一體相對(duì)兩軸承做不對(duì)稱 布置,所以將齒輪Z3與軸做成一體,齒輪Z2用軸肩與套筒固定,
兩個(gè)滾動(dòng)軸承兩端分別用端蓋和套筒固定。齒輪 Z2周向采用鍵
做周向定位,軸呈階梯狀,左軸承從左面裝入,右軸承從右面 裝入。
(2) 確定軸的各段直徑和長度
初選32007型圓錐滾子軸承,其尺寸為 dX D X T=35mmX 62mm X 18m m??紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面與箱體內(nèi) 壁應(yīng)有一定矩離,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=18mm 滾動(dòng)軸
承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm, 各段長度及直徑如上圖
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
(3) 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
① 求分度圓直徑:
已知mt2=2
d2
Z2mn
COS :
117 2
cos14.05
=241.22mm
d3
40 2
cos13.99
二 82.45mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
② 求轉(zhuǎn)矩:已知T2=206.44N ? m
③ 求圓周力:Ft
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft2=2T2/d2=2 ? 206.44 / 241.22=1711.6N
Ft3=2T2/d3=2 ? 206.44 / 82.45=5007.6N
④ 求徑向力Fr
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fr2=Ft2 ? tana n/cos3=1711.6 ? tan20 / cos14.05=642.2N Fr3=Ft3 ? tana n/cos3=5007.6 ? tan20 / cos13.99=1878.3N
⑤ 求軸向力Fa
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft2=1711.6N
Fa2=Ft2 ? tan 3=1711.6 - tan 14.05=428.3N
Faa=Ft3 ? tan 3=5007.6 ? tan 13.99=1247.6N
Ft3=5007.6N
由于該軸兩軸承非對(duì)稱,根據(jù)幾何尺寸算得
L1=78mm L2=77.5mm L3= 68 mm
ft
h
—
I
Fa2= 428.3N
Faa=1247.6N
L1=78mm
L2=77.5mm
由上圖及力平衡和力矩平衡求得的力和力矩如下:
L3= 68 mm
Faz=4754N Fdz=593N
Fay=1087N Fdy=2535N
Mi=528891N.mm M2=765120N.mm
T2=350000N.mm
Mc=(M i2+M 22)1/2=(5288912+7651202)1/2=765120N mm
(三)輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS
Faz=4754N
Fdz=593N
Fay=1087N
Fdy=2535N
則:
d-115 3 46O0
=47.8mm
M1=528891N. mm
M2=765120N.
mm
根據(jù)教材P370 (15-2)式,并查表15-3,取Ao=115, P為傳遞 功率為P = P = 4.30 K0n為一級(jí)輸入軸轉(zhuǎn)速n= = 60r/min。
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則
d=47.8X (1+5%) =50.19 mm
T2=350000N.m
m
???圓整后取d=55mm
2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 軸上零件的定位,固定和裝配
二級(jí)斜齒輪減速器聯(lián)軸器一端用軸肩固定另一端用螺母固 定,齒輪相對(duì)于軸承做不對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪一端由軸肩定位,右 面用套筒軸向固定,周向用平鍵連接。兩軸承分別以軸肩和套 筒定位。
d=55mm
(2) 確定軸各段直徑和長度
1 段:d1=48mm 長度取 L1=82mm
???第II為定位軸肩h=3.5mm
2 段:d2=d1 +2h=55+2 x 3.5=55mm
? d2=55mm 取長度 L2=50mm
3段為非定位軸肩
初選用32012型單列圓錐滾子軸承,其尺寸為:
dx D x T=60mm x 95mmx23mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
d3=60
Ls=54
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
因?yàn)榈?段位定位軸肩取h=6mm d6=d3+2h=72mm L6=65mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
4段為定位軸肩 取d4=70mm 為了使套筒端面可靠的壓緊齒 輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故取 L4=78mm
5段位定位軸肩取h=6mm則軸環(huán)直徑d5=d4+2 x h=82mm
L5=5 d6=60 L6=49
考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定 距離。取套筒長為24mm,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=18mm 滾動(dòng)軸承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm 具體如下圖:
(3) 軸上零件的周向定位
由表6-1按齒輪和半連軸器的直徑查得如下:
1 段的鍵的尺寸:bx hx l=14mm x 9mmx63mm 其配合為H7/m6
4 段的鍵的尺寸:bx hx l=16mm x 10mmx 70mm 其配合為H7/n6
(4) 確定軸上圓角和倒角尺寸
軸端倒角為2x45。圓角半徑R=1.6mm
(5) 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
① 求分度圓直徑:已知mt=2
Z2mn 143X2 cc —
d4 — □一 -294.7 mm
cos P cos13.99
② 求轉(zhuǎn)矩:已知T3=698.62N ? m
③ 求圓周力:Ft
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Ft=2T3/d4=2 ? 698.62 / 294.7=4741.2N
④ 求徑向力Fr
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fr=Ft ? tana n/cos3=4741.2 ? tan20 / cos13.99=1778.4N
⑤ 求軸向力Fa
根據(jù)教材P213 (10-14)式得
Fa=Ft ? tan 3=4741.2 - tan 13.99=1181.2
由于該軸兩軸承非對(duì)稱,根據(jù)幾何尺寸算得
L1=91mm L2=157mm
T3=698.62N m
L1=91mm
L2=157mm
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
-30 -
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請勿作他用。