鏈式輸送機傳動裝置中的圓錐—圓柱齒輪減速器設(shè)計[F=11500 V=0.38 Z=8 p=80]二級【CAD圖紙和說明書】
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課程設(shè)計(說明書) 鏈式運輸機用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計 (說明書) 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 2013年 1月 6日 目 錄 1 設(shè)計任務(wù)書 2 2 圓錐圓柱齒輪減速器的總體設(shè)計 3 2.1 電動機的選擇和動力參數(shù)的計算 4 2.2傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 5 2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 6 3 傳動零件的設(shè)計計算 7 3.1 高速級圓錐齒輪傳動設(shè)計 7 3.2 低速級圓柱直齒輪的設(shè)計: 11 4 軸的設(shè)計 14 4.1中間軸的設(shè)計 14 4.2 高速軸的設(shè)計 19 4.3 低速軸的設(shè)計 19 5 軸承的選擇和計算 20 5.1 中間軸的軸承的選擇和計算 20 5.2 高速軸的軸承的選擇和計算 22 5.3 低速軸的軸承的選擇和計算 22 6 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 22 7 鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 24 結(jié) 論 25 致 謝 25 1 設(shè)計任務(wù)書 一、 課程設(shè)計題目: 設(shè)計一鏈式運輸機用的減速器(簡圖如下) 1.電動機 2.聯(lián)軸器 3.圓錐齒輪減速器 4.鏈傳動 5.鏈式運輸機 原始數(shù)據(jù): 已知條件:曳引鏈拉力F (N) 11500 曳引鏈速度v(m/s) 0.38 曳引鏈鏈輪齒數(shù)Z 8 曳引鏈節(jié)距p(mm) 80 工作條件: 設(shè)計一用于鏈式運輸機上的圓錐圓柱齒輪減速器。工作平穩(wěn),經(jīng)常滿載,兩班制工作,引鏈容許速度誤差為5%。減速器小批生產(chǎn),使用期限5年。 2 圓錐圓柱齒輪減速器的總體設(shè)計 傳動方案見圖,其擬定的依據(jù)是結(jié)構(gòu)緊湊且寬度尺寸較小,傳動效率高,適用在惡劣環(huán)境下長期工作,雖然所用的錐齒輪比較貴,但此方案是最合理的。其減速器的傳動比為8-15,用于輸入軸于輸出軸相交而傳動比較大的傳動。 2.1 電動機的選擇和動力參數(shù)的計算 1、電動機類型選擇:選擇電動機的類型為三相異步電動機,額定電壓交流380V。 2、電動機容量選擇: (1)工作機所需功率Pw=FV/1000=(11500×0.38/1000)KW=4.37KW F-工作機阻力 v-工作機線速度 (2) 電動機輸出功率 考慮傳動裝置的功率損耗,電動機的輸出功率為 =/ 為從電動機到工作機主動軸之間的總效率,即 -聯(lián)軸器傳動效率取0.98 -滾動軸承傳動效率取0.99 -圓錐齒輪傳動效率取0.96 -圓柱齒輪傳動效率取0.97 -鏈輪的傳動效率取0.9 (3)確定電動機的額定功率 因工作有輕微振動,電動機額定功率略大于即可。所以可以暫定電動機的額定功率為7.5kw。 3、確定電動機轉(zhuǎn)速 鏈式運輸機工作轉(zhuǎn)速 =60×1000V/ZP=60X1000X0.38/8X80=35.6r/min 由于兩級圓錐-圓柱齒輪減速器一般傳動比為8~15,鏈傳動的傳動比范圍2~5。故電動機的轉(zhuǎn)速的可選范圍為=(16~75) =(569.6~2670)r/min。 可見同步轉(zhuǎn)速為750r/min,1000r/min ,1500r/min 的電動機都符合,而轉(zhuǎn)速越高總傳動比越大傳動裝置的結(jié)構(gòu)會越大,成本越高,所以應(yīng)綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格及總傳動比,選定電動機型號為Y160M-6 電動機型號 額定功率(kw) 電動機轉(zhuǎn)速(r/min) 電動機質(zhì)量(kg) 同步 滿載 Y160M-6 7.5 1000 970 119 2.2傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 1、傳動裝置總傳動比ia =970/35.6=27.25 2、分配各級傳動比 為了使減速器的傳動比小一些,鏈傳動的傳動比范圍2~5,取,則減速器的傳動比為i=ia/i0=27.25/5=5.45 為了避免圓錐齒輪過大,制造困難,并考慮齒輪的浸油深度,取高速級傳動比i=2.5,低速級傳動比為i=i/i1=5.45/2.5=2.18 高速級為圓錐齒輪其傳動比應(yīng)小些約。 取定各傳動比,當前的總傳動比 傳動后運輸鏈速度的誤差為Δ: Δ=,在運輸鏈允許誤差±5%內(nèi)。 2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1、各軸的轉(zhuǎn)速 ==970r/min ==970/2.5=388r/min =/=388/2.18=178r/min ==178/5=35.6r/min 2、各軸輸入功率 3、各軸轉(zhuǎn)矩 項目 電動機軸 高速級軸I 中間軸II 低速級軸III 工作軸 IV 轉(zhuǎn)速(r/min) 970 970 388 178 35.6 功率(kw) 7.5 7.28 6.92 6.65 5.93 轉(zhuǎn)矩() 73.84 71.64 170.22 356.35 1587.5 4、設(shè)計參數(shù)填入下表: 3 傳動零件的設(shè)計計算 3.1 高速級圓錐齒輪傳動設(shè)計 (1)選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù) ① 選用圓錐直齒齒輪傳動 ② 選用齒輪材料:選取大小齒輪材料均為45鋼,小齒輪調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取240HBS;大齒輪正火處理齒面硬度取200HBS。 ③ 選取齒輪為8級精度(GB10095—88) ④ 選取小齒輪齒數(shù)Z=26,Z=Z=2.5×26≈65 (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 首先確定計算參數(shù) (a)使用系數(shù)KA:查表得KA=1.0 (b)使用系數(shù)KV:查圖得KV=1.3 (c)齒間載荷分配系數(shù)KHa:估計KAKt/b<100N/mm, cos===0.9285 cos===0.3714 當量齒數(shù):ZV1=Z1/cos=26/cos=28 ZV2=Z2/ cos=65/ cos=175 當量齒輪的重合度:=[1.88-3.2×(1/ ZV1+1/ ZV2)] =1.88-3.2×(1/28+1/175) =1.747 Z==0.867 (d)KH=1/ Z2=1/(0.878)2=1.33 (e)查取齒向載荷分布系數(shù)K=1.2 所以載荷系數(shù)K:K=KAKV KH K=1.0×1.3×1.3×1.2=2.028 轉(zhuǎn)矩T1=143.25Nm=143250Nmm (f)查取齒寬系數(shù)=0.3 (g)查得彈性影響系數(shù)=189.8 (h)查得區(qū)域系數(shù)=2.5 (i)查取材料接觸疲勞強度極限:查圖得,小齒輪為=580Mpa,大齒輪=540 Mpa (j)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N=60 thn1=60×1×24000×970=1396.8×106 N==558.7×106 (k)查表得:對N1,取m1=14.16,對N2取m2=17.56(m為疲勞曲線方程指數(shù)) ZN1===1.025 ZN2==1.075 (l)查得接觸疲勞強度最小安全系數(shù)S=1.05 (m)計算許用接觸應(yīng)力[]: []===566.19 Mpa []==552.86 Mpa (n)小齒輪大端分度圓直徑d1: = =115.67mm 即d1=116mm (3)確定主要參數(shù): (a)大端模數(shù)m:m=d1/z1=116/26=4.46,即m=4.5 (b)大端分度圓直徑d1=m z1=26×4.5=117mm d2=mz2=293mm (c)錐距R:R==157.5 (d)齒寬b:b=R=47.25,取整b=47 (4)輪齒彎曲疲勞強度驗算: (a)齒形系數(shù)YFa1=2.65, YFa2=2.15 (b)應(yīng)力修正系數(shù)YSa按當量齒數(shù)查圖得: YSa1=1.67,YSa2=2.25 (c)重合度系數(shù)Y:Y=0.25+=0.25+=0.68 (d)齒間載荷分配系數(shù)KFa:KFa=1/ Y=1/0.68=1.47 載荷系數(shù)K:K=2.028 (e)齒根工作應(yīng)力:= = =125.34N/mm2 ==137.02 N/mm2 (f)彎曲疲勞極限由圖查得:=230 N/mm2 210 N/mm2 由表查得:N0=3×106,m=49.91(為疲勞曲線方程指數(shù)) (g)彎曲壽命系數(shù)YN:YN1===0.9 YN2==0.91 (h) 由圖查得尺寸系數(shù):YX=1.0 (i)彎曲疲勞強度最小安全系數(shù)SFmin查得:SFmin=1.25 (j)許用彎曲疲勞應(yīng)力: ===165.6N/mm2 ===152.88 N/mm2 (k)彎曲疲勞強度校核: =125.34 N/mm2〈 =137.02N/mm2〈 所以滿足彎曲疲勞強度要求。(注:本節(jié)查表查圖見《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》 葉偉昌 2001) (5)齒輪傳動幾何尺寸計算 幾何尺寸計算結(jié)果列于下表3-1:(取,,) 表3-1 圓錐齒輪參數(shù)(單位mm) 名 稱 代號 計算公式 結(jié) 果 小齒輪 大齒輪 傳 動 比 法面模數(shù) 法面壓力角 標準值 齒 數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒 寬 3.2 低速級圓柱直齒輪的設(shè)計: (1)選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù) ①選用齒輪材料:選取大小齒輪材料均為45鋼,小齒輪調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取240HBS;大齒輪正火處理齒面硬度取200HBS。 ② 選取齒輪為8級精度(GB10095—88) ③ 選取小齒輪齒數(shù)Z=25,Z=Z=25×2.18=54.5取Z=55 (2)設(shè)計計算: ①設(shè)計準則:按齒面接觸疲勞強度設(shè)計,再按齒根彎曲疲勞強度校核。 ②按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 其中 , (a)查圖選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為: 小齒輪為=580Mpa,大齒輪=560 Mpa。 (b)由圖查得彎曲疲勞極限:=230 N/mm2 210 N/mm2 (c)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:N1=60n2at=60×388×1×24000 N1=5.6×108 則N2=N1/μ2=5.6×108/2.18=2.6×108 (d)由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù) (e)由圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù); (f)查表得接觸疲勞安全系數(shù)=1;彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4; 又=2.0,試選=1.3。 (g)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力: =580Mpa; =571Mpa; =230×2×1/1.4Mpa=328Mpa; =300Mpa. (h)將有關(guān)值代入下式得: = 即:=71.3mm 則=1.4m/s ∴/100=25×1.4/100=0.35 m/s (i)查圖可得,由表查得,;取, 則1.25×1.09×1.05×1=1.431 修正=71.3×1.03mm=73.4mm (j)m= 所以由表取標準模數(shù)m=3mm. (k)計算幾何尺寸: =3×25=75mm, 3×55=165mm, a=m(Z1+Z2)/2=120mm, b=1×75mm=75mm, 取b2=75,b1=85mm (3).校核齒跟彎曲疲勞強度: 由圖可查得 由下式校核大小齒輪的彎曲強度: ,即Mpa<; MPa = 87.8MPa<; 所以滿足彎曲疲勞強度要求。(注:本節(jié)查表查圖見《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》 ) (4)齒輪傳動幾何尺寸計算 幾何尺寸計算結(jié)果列于下表3-2:(取,) 表3-2 圓柱齒輪的參數(shù)(單位mm) 名 稱 代號 計算公式 結(jié) 果 小齒輪 大齒輪 中 心 距 = 傳 動 比 法面模數(shù) 法面壓力角 標準值 齒 數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒 寬 大齒輪采用腹板式鍛造齒輪機構(gòu)。小齒輪與軸材料相同采用齒輪軸。 4 軸的設(shè)計 4.1中間軸的設(shè)計 (1)選擇軸的材料 根據(jù)所設(shè)計的軸零件選用45鋼,加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能,得抗拉強度,屈服點。查軸的許用彎曲應(yīng)力表,得,,。 (2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 取C=106,得≥ (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖4-1 中間軸裝配草圖 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取安裝軸承處①和⑥的軸徑d=45mm,初選軸承型號為30209圓錐滾子軸承(GB/T297—94),裝齒輪②處的軸徑d=50mm,軸肩③直徑 d=55mm,齒輪軸④處的齒頂圓直徑d=108mm,軸肩⑤直徑d=50 mm,軸的裝配草圖如圖所示,兩軸承支點之間的距離為= 式中——軸承寬度,查得30209軸承=20 mm ——齒輪端面與軸承端面的距離=35.5 ——錐齒輪的寬度,=30mm ——兩齒輪輪轂端面之間的距離=6mm ——圓柱齒端面和軸承端面的距離=27.5 ——圓柱齒輪的寬度,=115mm (4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ① 計算作用在軸上的力 (a)錐齒輪受力分析 圓周力 徑向力 軸向力 (b)圓柱齒輪受力分析 圓周力 徑向力 ② 計算支反力 水平面: = 求得:, 再由,得: 垂直面:,, 求得 再由, ③ 作彎矩圖 水平面彎矩 : 垂直面彎矩 : ④ 合成彎矩 : ⑤ 轉(zhuǎn)矩 ⑥計算當量彎矩 單向運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)折合系數(shù)取為: B截面的當量彎矩為 ⑦ 校核軸徑 分別校核B,C截面,校核該截面直徑 考慮到鍵槽的設(shè)計會降低軸的強度,所以軸的設(shè)計應(yīng)在原來設(shè)計基礎(chǔ)上增大5%, 則 . 結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的最小直徑B為50mm,C為55mm,所以強度足夠。 (5)軸的校核 圖4-2 中間軸的受力分析及彎扭矩圖 (6)軸的結(jié)構(gòu) 圖4-3 中間軸結(jié)構(gòu) 4.2 高速軸的設(shè)計校核 (1)選擇軸的材料 根據(jù)所設(shè)計的軸零件選用45鋼,加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能,得抗拉強度,屈服點。查軸的許用彎曲應(yīng)力表,得,,。 (2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 取C=106,得≥ (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=30,初選軸承型號為30208圓錐滾子軸承(GB/T297—94),長度尺寸根據(jù)結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計,校核的方法與中間軸相類似,經(jīng)過具體的設(shè)計和校核,得該齒輪軸結(jié)構(gòu)是符合要求的。 圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖二所示 (4)計算支承反力 在水平面上為 R2H=Fr1+R1H=565.2+206.6N=771.8N 在垂直平面上為 軸承1的總支承反力為 軸承2的總支承反力為 (3) 畫彎矩圖 彎矩圖如圖5c、d、e所示 在水平面上,a-a剖面為 MaH=-R1Hl2=-206.6*135.9Nmm=-28076.9Nmm b-b剖面左側(cè)為 在垂直平面上為 合成彎矩 a-a剖面為 b-b剖面左側(cè)為 (4)畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖4.2所示 校核軸的強度 因a-a剖面彎矩大,同時作用有轉(zhuǎn)矩,a-a剖面為危險面 其抗彎截面系數(shù)為 抗扭截面系數(shù)為 彎曲應(yīng)力為 扭剪應(yīng)力為 按彎扭合成強度進行校核計算,對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理,故取折合系數(shù)則當量應(yīng)力為 由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強度極限,則由表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力強度滿足要求 校核鍵連接的強度 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼,由表8-33查得,強度足夠。 4.3 低速軸的設(shè)計校核 (1)選擇軸的材料 根據(jù)所設(shè)計的軸零件選用45鋼,加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能,得抗拉強度,屈服點。查軸的許用彎曲應(yīng)力表,得,,。 ( 2 ) 初步估算軸的最小直徑 取C=106,得≥ (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=65,初選軸承型號為30214圓錐滾子軸承(GB/T297—94)。其中長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計,校核的方法與中間軸相類似,經(jīng)過具體的設(shè)計和校核,得該齒輪軸結(jié)構(gòu)是符合要求的,是安全的,軸的結(jié)構(gòu)如圖所示: 圖4-5 低速軸結(jié)構(gòu) 軸的受力分析 (1) 畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖所示 (2) 計算支承反力 在水平面上為 R2H=Fr4-R1H=1777.1-61N=1838.1N 在垂直平面上為 軸承1的總支承反力為 軸承2的總支承反力為 (3) 畫彎矩圖 彎矩圖如圖5c、d、e所示 在水平面上,a-a剖面為 MaH=-R1Hl2=-61*68.7Nmm=-4190.7Nmm a-a剖面右側(cè)為 MaH′=R2Hl2=1838.1*132.7Nmm=243915.9Nmm 在垂直平面上為 合成彎矩 a-a剖面為 a-a剖面右側(cè)為 (4)畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖7f所示,T1=918410Nmm 校核軸的強度 因a-a剖面彎矩大,同時作用有轉(zhuǎn)矩,a-a剖面為危險面 其抗彎截面系數(shù)為 抗扭截面系數(shù)為 彎曲應(yīng)力為 扭剪應(yīng)力為 按彎扭合成強度進行校核計算,對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理,故取折合系數(shù)則當量應(yīng)力 由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強度極限,則由表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力強度滿足要求 校核鍵連接的強度 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼,由表8-33查得,強度足夠 5 軸承的選擇和計算 5.1 中間軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步選用30209(GB/T297—94)圓錐滾子軸承 (1) 計算軸承載荷 圖5-1 中間軸軸承的受力簡圖 ① 軸承的徑向載荷 軸承A: 軸承B: ② 軸承的軸向載荷 查表可得圓錐滾子軸承的內(nèi)部軸向力計算公式為 查表可得30209軸承的Y=1.5。 故,方向為自左向右; ,方向為自右向左。 由,故軸承A被壓緊,B被放松。 所以,兩軸承的總軸向力為: ,。 ③ 計算當量動載荷 由表查得圓錐滾子軸承30209的 取載荷系數(shù), 軸承A:>e 則 軸承B:<e 則 ④ 計算軸承壽命 因為>,軸承B受載大,所以按軸承B計算壽命,查得30209軸承基本額定載荷,軸承工作溫度小于,取溫度系數(shù),則軸承壽命, 若按8年的使用壽命計算,兩班制工作,軸承的預(yù)期壽命為 ,>,所以所選軸承合適。 5.2 高速軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,選用30208(GB/T297—94)圓錐滾子軸承,經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命,合適。 ⑴計算軸承的軸向力: 由表9-9查軸承得,,由表9-10查得軸承內(nèi)部軸向力計算公式,則軸承1,2的內(nèi)部軸向力分別為: 外部軸向力,各軸向力方向如圖所示,則: 則兩軸承的軸向力分別為: ⑵計算當量動載荷: 因為,查表得,因,故,軸承1的當量動載荷為: 因為,查表得,因, 故,軸承2的當量動載荷為: ⑶校核軸承壽命 因為,故只需校核軸承2,。軸承在以下工作,查表8-34得。對于減速器,查表8-35的載荷系數(shù) 軸承2的壽命為: 減速器預(yù)期壽命為: ,故軸承壽命足夠。 5.3 低速軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,選用30213(GB/T297—94)圓錐滾子軸承,經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命,合適。 則 則 則 , 則 則 故合格 6 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 (1) 箱座(體)壁厚:=≥8,取=10,其中=210; (2) 箱蓋壁厚:=0.02a+3≥8,取=8; (3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度:,,; (4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目:根據(jù)=210,得,根據(jù)螺栓的標準規(guī)格,選得20,數(shù)目為6個; (5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑:; (6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑:=10~12,取=10; (7) 軸承端蓋螺釘直徑: 表6-1 減速器所用螺釘規(guī)格 高速軸 中間軸 低速軸 軸承座孔(外圈)直徑 80 85 125 軸承端蓋螺釘直徑 8 10 10 螺 釘 數(shù) 目 6 6 6 (8) 檢查孔蓋螺釘直徑:本減速器為二級傳動減速器,所以取=5; (9) 螺栓相關(guān)尺寸:視具體設(shè)計情況而定,以圖紙設(shè)計為準 (10) 軸承座外徑:,其中為軸承外圈直徑, 把數(shù)據(jù)代入上述公式,得數(shù)據(jù)如下: 高速軸:mm取為125mm; 中間軸:取為130mm; 低速軸:取為180mm. (11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離:以螺栓和螺釘互不干涉為準盡量靠近; (12) 軸承旁凸臺半徑:40mm,根據(jù)結(jié)構(gòu)而定; (13) 軸承旁凸臺高度:根據(jù)低速軸軸承外徑和扳手空間的要求,由結(jié)構(gòu)確定; (14) 箱外壁至軸承座端面的距離:,取=60mm; (15) 箱蓋、箱座的肋厚:≥0.85,取=8mm,≥0.85,取=10mm; (16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離:≥1.2,取=20mm; (17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角:鑄造斜度=1:10, 過渡斜度=1:20,鑄造外圓角=5,鑄造內(nèi)圓角=3。 7 鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 (1)錐齒輪與軸的鍵聯(lián)接 ① 選用普通平鍵(A型) 按中間軸裝齒輪處的軸徑=50,以及輪轂長=50, 查表,選用鍵14×45GB1096—79。 ② 強度校核 鍵材料選用45鋼,查表知,鍵的工作長度,,按公式的擠壓應(yīng)力 < 所以鍵的聯(lián)接的強度是足夠的,選用本鍵合適。 (2) 低速軸和高速軸上的鍵效核方法同上,材料同樣選用45鋼。 經(jīng)效核,合格。 結(jié) 論 減速器的設(shè)計是一個較為復(fù)雜的過程,期間設(shè)計計算、繪制工程圖、編制工藝等等,都是較為繁瑣的事情。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這些過程都變的簡單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場的需求,就必須運用計算機輔助設(shè)計技術(shù)解決過去計算繁瑣,繪圖工作量大及工作效率低,更新速度慢的問題。 通過本設(shè)計我對各種減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計步驟有了一個大概的了解,對以前所學(xué)的專業(yè)知識作了一個很好的總結(jié),設(shè)計中尚有很多不合理和不理解的地方,以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補。 致 謝 感謝學(xué)校和系里為我們學(xué)生提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件,使我們能夠順利的完成設(shè)計的任務(wù)。我要對所有幫助過我的老師我同學(xué)說一聲感謝,你們都辛苦了! 參考文獻 [1].王旭主編 機械設(shè)計課程設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2006. 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(h)將有關(guān)值代入下式得: = 即:=71.3mm 則=1.4m/s ∴/100=25×1.4/100=0.35 m/s (i)查圖可得,由表查得,;取, 則1.25×1.09×1.05×1=1.431 修正=71.3×1.03mm=73.4mm (j)m= 所以由表取標準模數(shù)m=3mm. (k)計算幾何尺寸: =3×25=75mm, 3×55=165mm, a=m(Z1+Z2)/2=120mm, b=1×75mm=75mm, 取b2=75,b1=85mm (3).校核齒跟彎曲疲勞強度: 由圖可查得 由下式校核大小齒輪的彎曲強度: ,即Mpa<; MPa = 87.8MPa<; 所以滿足彎曲疲勞強度要求。(注:本節(jié)查表查圖見《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》 ) (4)齒輪傳動幾何尺寸計算 幾何尺寸計算結(jié)果列于下表3-2:(取,) 表3-2 圓柱齒輪的參數(shù)(單位mm) 名 稱 代號 計算公式 結(jié) 果 小齒輪 大齒輪 中 心 距 = 傳 動 比 法面模數(shù) 法面壓力角 標準值 齒 數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒 寬 大齒輪采用腹板式鍛造齒輪機構(gòu)。小齒輪與軸材料相同采用齒輪軸。 4 軸的設(shè)計 4.1中間軸的設(shè)計 (1)選擇軸的材料 根據(jù)所設(shè)計的軸零件選用45鋼,加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能,得抗拉強度,屈服點。查軸的許用彎曲應(yīng)力表,得,,。 (2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 取C=106,得≥ (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖4-1 中間軸裝配草圖 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取安裝軸承處①和⑥的軸徑d=45mm,初選軸承型號為30209圓錐滾子軸承(GB/T297—94),裝齒輪②處的軸徑d=50mm,軸肩③直徑 d=55mm,齒輪軸④處的齒頂圓直徑d=108mm,軸肩⑤直徑d=50 mm,軸的裝配草圖如圖所示,兩軸承支點之間的距離為= 式中——軸承寬度,查得30209軸承=20 mm ——齒輪端面與軸承端面的距離=35.5 ——錐齒輪的寬度,=30mm ——兩齒輪輪轂端面之間的距離=6mm ——圓柱齒端面和軸承端面的距離=27.5 ——圓柱齒輪的寬度,=115mm (4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ① 計算作用在軸上的力 (a)錐齒輪受力分析 圓周力 徑向力 軸向力 (b)圓柱齒輪受力分析 圓周力 徑向力 ② 計算支反力 水平面: = 求得:, 再由,得: 垂直面:,, 求得 再由, ③ 作彎矩圖 水平面彎矩 : 垂直面彎矩 : ④ 合成彎矩 : ⑤ 轉(zhuǎn)矩 ⑥計算當量彎矩 單向運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)折合系數(shù)取為: B截面的當量彎矩為 ⑦ 校核軸徑 分別校核B,C截面,校核該截面直徑 考慮到鍵槽的設(shè)計會降低軸的強度,所以軸的設(shè)計應(yīng)在原來設(shè)計基礎(chǔ)上增大5%, 則 . 結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的最小直徑B為50mm,C為55mm,所以強度足夠。 (5)軸的校核 圖4-2 中間軸的受力分析及彎扭矩圖 (6)軸的結(jié)構(gòu) 圖4-3 中間軸結(jié)構(gòu) 4.2 高速軸的設(shè)計 (1)選擇軸的材料 根據(jù)所設(shè)計的軸零件選用45鋼,加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能,得抗拉強度,屈服點。查軸的許用彎曲應(yīng)力表,得,,。 (2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 取C=106,得≥ (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=30,初選軸承型號為30208圓錐滾子軸承(GB/T297—94),長度尺寸根據(jù)結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計,校核的方法與中間軸相類似,經(jīng)過具體的設(shè)計和校核,得該齒輪軸結(jié)構(gòu)是符合要求的。 4.3 低速軸的設(shè)計 (1)選擇軸的材料 根據(jù)所設(shè)計的軸零件選用45鋼,加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能,得抗拉強度,屈服點。查軸的許用彎曲應(yīng)力表,得,,。 ( 2 ) 初步估算軸的最小直徑 取C=106,得≥ (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=65,初選軸承型號為30214圓錐滾子軸承(GB/T297—94)。其中長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計,校核的方法與中間軸相類似,經(jīng)過具體的設(shè)計和校核,得該齒輪軸結(jié)構(gòu)是符合要求的,是安全的,軸的結(jié)構(gòu)如圖所示: 圖4-5 低速軸結(jié)構(gòu) 5 軸承的選擇和計算 5.1 中間軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步選用30209(GB/T297—94)圓錐滾子軸承 (1) 計算軸承載荷 圖5-1 中間軸軸承的受力簡圖 ① 軸承的徑向載荷 軸承A: 軸承B: ② 軸承的軸向載荷 查表可得圓錐滾子軸承的內(nèi)部軸向力計算公式為 查表可得30209軸承的Y=1.5。 故,方向為自左向右; ,方向為自右向左。 由,故軸承A被壓緊,B被放松。 所以,兩軸承的總軸向力為: ,。 ③ 計算當量動載荷 由表查得圓錐滾子軸承30209的 取載荷系數(shù), 軸承A:>e 則 軸承B:<e 則 ④ 計算軸承壽命 因為>,軸承B受載大,所以按軸承B計算壽命,查得30209軸承基本額定載荷,軸承工作溫度小于,取溫度系數(shù),則軸承壽命, 若按8年的使用壽命計算,兩班制工作,軸承的預(yù)期壽命為 ,>,所以所選軸承合適。 5.2 高速軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,選用30208(GB/T297—94)圓錐滾子軸承,經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命,合適。 5.3 低速軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,選用30213(GB/T297—94)圓錐滾子軸承,經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命,合適。 6 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 (1) 箱座(體)壁厚:=≥8,取=10,其中=210; (2) 箱蓋壁厚:=0.02a+3≥8,取=8; (3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度:,,; (4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目:根據(jù)=210,得,根據(jù)螺栓的標準規(guī)格,選得20,數(shù)目為6個; (5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑:; (6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑:=10~12,取=10; (7) 軸承端蓋螺釘直徑: 表6-1 減速器所用螺釘規(guī)格 高速軸 中間軸 低速軸 軸承座孔(外圈)直徑 80 85 125 軸承端蓋螺釘直徑 8 10 10 螺 釘 數(shù) 目 6 6 6 (8) 檢查孔蓋螺釘直徑:本減速器為二級傳動減速器,所以取=5; (9) 螺栓相關(guān)尺寸:視具體設(shè)計情況而定,以圖紙設(shè)計為準 (10) 軸承座外徑:,其中為軸承外圈直徑, 把數(shù)據(jù)代入上述公式,得數(shù)據(jù)如下: 高速軸:mm取為125mm; 中間軸:取為130mm; 低速軸:取為180mm. (11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離:以螺栓和螺釘互不干涉為準盡量靠近; (12) 軸承旁凸臺半徑:40mm,根據(jù)結(jié)構(gòu)而定; (13) 軸承旁凸臺高度:根據(jù)低速軸軸承外徑和扳手空間的要求,由結(jié)構(gòu)確定; (14) 箱外壁至軸承座端面的距離:,取=60mm; (15) 箱蓋、箱座的肋厚:≥0.85,取=8mm,≥0.85,取=10mm; (16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離:≥1.2,取=20mm; (17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角:鑄造斜度=1:10, 過渡斜度=1:20,鑄造外圓角=5,鑄造內(nèi)圓角=3。 7 鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 (1)錐齒輪與軸的鍵聯(lián)接 ① 選用普通平鍵(A型) 按中間軸裝齒輪處的軸徑=50,以及輪轂長=50, 查表,選用鍵14×45GB1096—79。 ② 強度校核 鍵材料選用45鋼,查表知,鍵的工作長度,,按公式的擠壓應(yīng)力 < 所以鍵的聯(lián)接的強度是足夠的,選用本鍵合適。 (2) 低速軸和高速軸上的鍵效核方法同上,材料同樣選用45鋼。 經(jīng)效核,合格。 結(jié) 論 減速器的設(shè)計是一個較為復(fù)雜的過程,期間設(shè)計計算、繪制工程圖、編制工藝等等,都是較為繁瑣的事情。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這些過程都變的簡單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場的需求,就必須運用計算機輔助設(shè)計技術(shù)解決過去計算繁瑣,繪圖工作量大及工作效率低,更新速度慢的問題。 通過本設(shè)計我對各種減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計步驟有了一個大概的了解,對以前所學(xué)的專業(yè)知識作了一個很好的總結(jié),設(shè)計中尚有很多不合理和不理解的地方,以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補。 致 謝 感謝學(xué)校和系里為我們學(xué)生提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件,使我們能夠順利的完成設(shè)計的任務(wù)。我要對所有幫助過我的老師我同學(xué)說一聲感謝,你們都辛苦了! 參考文獻 [1].王旭主編 機械設(shè)計課程設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2006. 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