設(shè)計用于螺旋輸送機上的兩級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計【T=1400N·m n=115r-min】
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目 錄
一. 課程設(shè)計書
設(shè)計用于螺旋輸送機上的兩級斜齒圓柱齒輪減速器(見 圖1)。
二. 設(shè)計要求
已知條件:運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩TW=1400N·m,運輸機轉(zhuǎn)速nw=115r/min。
工作條件:連續(xù)單向運轉(zhuǎn),工作時有輕微振動,室內(nèi)工作:
輸送螺旋工作轉(zhuǎn)速允許誤差±5%;
兩班制工作,3年大修,工作期限12年。
加工條件:生產(chǎn)批量10臺,中等規(guī)模機械廠,可加工7~8級齒輪。
設(shè)計工作量:1.減速器裝配圖1張(A0或A1);
2.零件圖2張;
3.設(shè)計說明書1份。
三. 設(shè)計步驟
1.電動機的選擇
工作機的有效功率為
從電動機到工作機間的總效率為
ηΣ=η12*η22η33
式中η1η2η3聯(lián)軸器、齒輪傳動、軸承的傳動效率。
由參考資料[1]中表9.1取η1=0.99、η2=0.97、η3=0.99,則
ηΣ=0.9920.9720.993=0.895
所以電動機所需工作效率為
Pd=Pw/ηΣ=16.86/0.895=18.84kW
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,1000r/min.
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,由有關(guān)手冊查出有兩種適合的電機型號,因此有兩種傳動方案,如下頁表一。
表一
方案
電動機型號
額定功率kw
電機轉(zhuǎn)速r/min
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
1
Y200L2-6
22
1000
970
2
Y180L-4
22
1500
1470
綜合考慮電機和傳動裝置的尺寸,重量,價格,減速器的傳動比,可見第2中方案比較合理,因此選擇電機型號Y180L-4,其主要性能表二。
表二
型號
額定功率
KW
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載轉(zhuǎn)速
r/min
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)矩
Y180L-4
22KW
1500
1470
2.0
2.2
由參考資料[1]表15.1及相關(guān)數(shù)據(jù),確定電動機型號為Y180L-4,其滿載轉(zhuǎn)速為nm=1470r/min。
2.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
(1)總傳動比
由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw,可得傳動裝置總傳動比為iΣ=nm/nw=1470/115=12.78
(2)分配傳動裝置傳動比
iΣ=i1×i2
式中i1、i2分別為高速級和低速級的傳動比。
考慮潤滑條件,為使兩級大齒輪直徑相近,取i1=1.4i2,故
i1=4.23,i2=3.02
3.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
(1)各軸轉(zhuǎn)速
=nm=1470r/min
==1470/4.23=347.5r/min
=?/?=347.5/3.02=115 r/min
則工作機的轉(zhuǎn)速為115r/min,在允許誤差范圍內(nèi)。
(2)各軸輸入功率
=×=18.84×0.99=18.65kW
=×η2×=18.65×0.97×0.99=17.91kW
=×η2×=17.91×0.97×0.99=17.2kW
(3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =9550000×18.86/1470= 122525.9N·mm
所以: =× =122525.9×0.99=121300.6 N·mm
=××*η3=121300.6×4.23×0.97×0.99=492731.4N·mm
=×××=492731.4×3.02×0.97×0.99=1428973.3N·mm
運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表
軸名
功率P/kW
轉(zhuǎn)矩T/N·mm
轉(zhuǎn)速n/(r/min)
傳動比i
效率η/%
電動機軸
18.84
122525.9
1470
1
0.99
1軸
18.65
121300.6
1470
4.23
0.97
2軸
17.91
492731.4
347.5
3.02
0.97
3軸
17.2
1428973.3
115
4.齒輪的設(shè)計
(一)高速級齒輪傳動的設(shè)計計算
1,選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)
1)零件輸運設(shè)備為一般工作機器,速度不高,故選用8級精度等級即可
2)材料選擇及確定許用應力
小齒輪的材料為40(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,σHlim1=700MPa,σFE1=600MPa;大齒輪的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,σHlim2=600MPa,σFE2=450MPa(參考資料[2]表11-1)
由參考資料[2]表11-5取SF=1.25,SH=1.0
由參考資料[2]表11-4取ZE=189.8
對于標準齒輪,取ZH=2.5
[σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa
[σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa
3)取小齒輪=20,則=,=204.23=84.6,取=85,并初步選定β=15°
2,按齒面接觸強度設(shè)計
按式試算,即
(1)確定公式內(nèi)的各計算值
1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
(1)試選
(2)由圖10-30,選取區(qū)域系數(shù)
(3)由圖10-26查得
(4)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
=× =122525.9×0.99=121300.6 N·mm
(5)由表10-7選取齒寬系數(shù)
(6)由表10--6查得材料的彈性影響系數(shù)
(7)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限,大齒輪的接觸疲勞強度極限
(8)由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)
(j為齒輪轉(zhuǎn)一圈,同一齒面嚙合次數(shù);為工作壽命二班制,3年大修,工作12年)
(9)由圖10-19查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)
(10)計算接觸疲勞強度許用應力
取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1,由式10-12得:
2)計算
(1)試算小齒輪分度圓直徑,由計算公式得
(2)計算圓周速度
計算齒寬b及模數(shù)
(4)計算縱向重合度
(5)計算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)
根據(jù),7級精度,由圖10-8查得動載荷系數(shù)
由表10-4查得
由圖10-13查得
假定,由表10-3查得
故載荷系數(shù)
(6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式10-10a得
(7)計算模數(shù)
3,按齒根彎曲強度設(shè)計
按齒根彎曲強度設(shè)計
m≥
1) 確定計算參數(shù)
(1)計算載荷系數(shù)
(2)根據(jù)縱向重合度,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)
(3)計算當量齒數(shù)
(4)查取齒形系數(shù)
由表10-5查得
(5)查取應力校正系數(shù)
由表10-5查得
(6)由圖10-20C查得,小齒輪的彎曲疲勞強度極限
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
(7)由圖10-18查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù)
(8)計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式10-12得
(9)計算大小齒輪的
大齒輪的數(shù)據(jù)大
2) 設(shè)計計算
對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度
綜合上述2個不同方式的計算,取模數(shù)較大的,取=3mm,已可滿足彎曲強度。
4.幾何尺寸計算
① 計算中心距
將中心距圓整為163mm
2)按圓整后的中心距修正螺旋角
因值改變不多,故參數(shù)、、等不必修正。
3) 計算大、小齒輪的分度圓直徑
4) 計算齒輪寬度
圓整后取;
齒輪參數(shù)表
名 稱
計 算 公 式
結(jié) 果 /mm
模數(shù)
m
3
齒數(shù)
Z1
20
Z2
85
壓力角
n
分度圓直徑
d1
62.1
d2
263.9
齒頂圓直徑`
齒根圓直徑
中心距
163
齒 寬
(二)低速級齒輪傳動的設(shè)計計算
1,選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)
1)一般工作機器,速度不高,故選用8級精度等級即可
2)材料選擇及確定許用應力
小齒輪的材料為40(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,σHlim1=700MPa,σFE1=600MPa;大齒輪的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,σHlim2=600MPa,σFE2=450MPa(參考資料[2]表11-1)
由參考資料[2]表11-5取SF=1.25,SH=1.0
由參考資料[2]表11-4取ZE=189.8
對于標準齒輪,取ZH=2.5
[σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa
[σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa
3)取小齒輪=25,則=,=253.02=75.5,取=76,并初步選定β=15°
2,按齒面接觸強度設(shè)計
按式試算,即
(1)確定公式內(nèi)的各計算值
1)由參考資料[2]表11-3試選載荷系數(shù)K=1.1
2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0
3)實際傳動比i=z2/z1=3.04,即u=3.04;Zβ=√(cosβ)=0.983
(2)計算
1)試算小齒輪分度圓直徑
d3≥95.5mm
模數(shù) m=d3cosβ/z3=95.5*0.966/25=3.69
齒寬 b=φdd1=1.0*95.5=95.5mm,取b2=1000mm,b1=105mm
由參考資料[2]表4-1取m=4mm,實際d1=m*z1/cosβ=4*25/0.966=103.5mm,
d2=4*76/0.966=314.7mm
圓周速度
v=πd3n2/(60*1000)=3.14*103.5*347.5/(60*1000)=1.88m/s
參照參考資料[2]表11-2,選8級制造精度是合宜的。
3,按齒根彎曲強度設(shè)計
按齒根彎曲強度設(shè)計
m≥
(1)確定公式內(nèi)的各計算值
1)由參考資料[2]表11-3試選載荷系數(shù)K=1.1
2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0
3)齒形系數(shù)zv1=25/cos315=27.8,zv2=76/cos315=84.4
由參考資料[2]圖11-8得YFa1=2.65,YFa2=2.24
由參考資料[2]圖11-9得YSa1=1.61,YSa2=1.78
因YFa1YSa1/[σF1]=2.65*1.61/336=0.0127<YFa2YSa2/[σF2]=2.24*1.78/252=0.0158
故應對大齒輪進行彎曲強度計算
(2)計算
法向模數(shù)mn≥2.95mm
對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù),按GB/T1357-1987圓整為標準模數(shù),取m=4mm但為了同時滿足接觸疲勞強度,需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=95.5來計算應有的齒數(shù).
則小齒輪的齒數(shù)z1=95.5*cos15/4=23.06,取z1=23
則z2=23*3.04=69.9,取z2=70
4.幾何尺寸計算
② 計算中心距
將中心距圓整為190mm
2)按圓整后的中心距修正螺旋角
因值改變不多,故參數(shù)、、等不必修正。
5) 計算大、小齒輪的分度圓直徑
6) 計算齒輪寬度
圓整后?。?
齒輪參數(shù)表
名 稱
計 算 公 式
結(jié) 果 /mm
模數(shù)
m
4
齒數(shù)
Z1
23
Z2
70
壓力角
n
分度圓直徑
d1
94
d2
286
齒頂圓直徑`
齒根圓直徑
中心距
190
齒 寬
5. 軸的設(shè)計及校核
(一)高速軸(輸入軸)
一,求作用在齒輪上的力
高速級小齒輪分度圓直徑為d1=62.1mm
則圓周力Ft=2T1/d1=3906.6N
徑向力Fr=Fttanαn/cosβ=1471.9N
軸向力Fa=Fttanβ=992.2N
二,初步確定軸的最小直徑
選軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取
(以下軸均取此值),于是由式15-2初步估算軸的最小直徑
dmin=27.1mm
由于軸截面上開有鍵槽,則d=28mm
高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑,d=30mm
三,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.高速軸結(jié)構(gòu)布置及受力圖
2、首先確定個段直徑
A段:=30mm有最小直徑算出
B段:=32mm,根據(jù)油封標準,選擇氈圈孔徑為31mm的32FZ/T 92010-1991[資1表14.4]
C段:=35mm,與軸承(角接觸球軸承7207AC)配合,取軸承內(nèi)徑
D段:=38mm, 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度h=3mm
E段:=mm,將高速級小齒輪設(shè)計為齒輪軸
G段, =35mm, 與軸承(角接觸球軸承7207AC)配合,取軸承內(nèi)徑
F段:=mm, 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度h=3mm
3、確定各段軸的長度
A段:=1.6*28=44.8mm,圓整取=45mm
B段:=54mm,考慮軸承蓋與其螺釘長度然后圓整取54mm
C段:=29mm, 與軸承(角接觸球軸承7207AC)配合,加上擋油盤長度
G段:=29mm, 與軸承(角接觸球軸承7207AC)配合,加上擋油盤長度
F段:L6=8mm
E段:L5=68mm,齒輪的齒寬B1=70mm
D段:=150mm, 考慮各齒輪齒寬及其間隙距離
軸總長L=383mm,兩軸承間距離(不包括軸承長度)S=250mm
(二)中間軸的設(shè)計計算
一、求作用在齒輪上的力
高速級小齒輪分度圓直徑為d3=94.166mm
則圓周力Ft=2T2/d3=10465.2N
徑向力Fr=Fttanαn/cosβ=3890.9N
軸向力Fa=Fttanβ=2181.9N
二,初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理,取A0=100[參考資料[2]表14-2]
Dmin≥37.2mm
根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu),軸Ⅱ的最小直徑應該設(shè)計在與軸承配合部分,初選角接觸球軸承7208AC,故取=40mm
三,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、軸Ⅱ結(jié)構(gòu)布置及受力圖如下:
2,確定各段的直徑
A段:=40mm,與軸承(角接觸球軸承7208AC)配合
F段:=40mm,與軸承(角接觸球軸承7208AC)配合
E段:=43mm,
B段:=46mm
C段:=mm,
D段:=mm, 定位軸肩
3、然后確定各段距離:
A段: =30mm, 考慮軸承(角接觸球軸承7208AC)寬度與擋油盤的長度
B段:=15mm,套筒及齒輪定位
C段:=97mm,根據(jù)齒輪軸上齒輪的齒寬
E段:=63mm, 根據(jù)高速級大齒輪齒寬減去2mm(為了安裝固定)
F段:=40mm,考慮了軸承長度、密封件厚度與箱體內(nèi)壁到齒輪齒面的距離
D段:=5mm,由軸Ⅰ得出的兩軸承間距離(不包括軸承長度)S=174mm減去已知長度 得出
(三)輸出軸的設(shè)計計算
一、初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理,取A0=100[參考資料[2]表14-2]
Dmin≥53.08mm
由于軸截面上開有鍵槽,則d=54.67mm
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑,d=55mm
三,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、軸Ⅲ設(shè)計圖 如下:
A段臺階:輸出軸的外伸段選用彈性聯(lián)軸器,故此外伸段LA= 84 mm。
B段臺階:考慮軸承透蓋的軸向尺寸和透蓋左端面與聯(lián)軸器右端面有一定的間隔,取該段長度為 66 mm。
C段臺階:查手冊[1]左右兩段軸頸上安裝圓錐滾子軸承d=60mm ,T≈18mm ,a≈17mm,軸承右端面箱體內(nèi)壁之間間隔 5 mm,箱體內(nèi)壁至齒輪端面為15 mm,故需加20mm寬的套筒,綜合取LC=40 mm
D段臺階:由于D段臺階是與低速級大齒輪配合,根據(jù)教科書[3],外圓長度,要比齒寬略小些因此取LD= 83mm
G段臺階:由于軸承配合,因此取軸承寬為長度LG= 18mm
E段和F段由于沒有配合,長度就要與中間軸相比較,取其長度,中間軸從左端到右端的距離為190 mm,經(jīng)計算得出E段和F段長度為85 mm,取E段為15 mm,F(xiàn)段為70 mm
兩軸承支點的距離為(a—圓錐滾子軸承的支座反力偏距a= 17mm)
5.3.4按彎矩合成力校核軸的強度
(1) 繪出軸的受力簡圖
計算斜齒輪的圓周力徑向力和軸向力
Fr=1095N
Ft=2916N
Fa=738N
C
B
A
64.5mm 127.5mm
圓周力
徑向力
軸向力
水平面計算 Ft=2916N
C
A
B
64.5mm 127.5mm
RAH=1936.4N
RBH=979.6N
力矩平衡公式
RBH=Ft-RAH=2916-1936.4=979.6N
水平彎矩:
垂直面計算
Fa=738N
B
A
Fr =1095N
64.5mm 127.5mm
RBV=1106 N
RAV=-11N
力矩平衡公式:
RAV=-11N
垂直彎矩
在集中力偶作用的C處,彎矩圖發(fā)生突變,突變值為: -=141724N·M
集中力偶為:Fa2×d2/2=738×384.2/2=141770N·M
故垂直面計算正確。
計算C處左右兩側(cè)的合成彎矩
可見C處右側(cè)的合成彎矩M”c較大,合成彎矩圖見圖
計算危險截面的當量彎矩,由當量彎矩圖可見,C處是危險截面(其上的內(nèi)力最大),按照式(14-3)計算該處的當量彎矩(對一般轉(zhuǎn)軸可視其扭矩為脈動循環(huán)性質(zhì),取扭矩校正系數(shù)a=0.6)
計算C處所需要軸徑dc
參照表14-1和表14-4得到45鋼調(diào)質(zhì)的軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應力[δ-1]w=54Mpa。
按照式(14-5)有
由于C處開有一個鍵槽(安裝斜齒輪),故直徑增大5%后得dc= 44mm它小于該處實際直徑65 mm,故軸的彎矩扭矩組合強度足夠。
6. 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應力校核軸的強度
根據(jù)
==
前已選軸材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
查表15-1得[]=60MP
〈 []此軸合理安全
9.滾動軸承的選擇和計算
由于本減速器承受載荷較輕,確有一定的軸向力,因此選擇角接觸球軸承。本著節(jié)約材料的目的,在特輕系列中選擇7200C 系列。再根據(jù)軸徑,查參考書【1】第P122頁最終選擇軸承類型。本減速器中所選三對軸承分別為,7208C,7212C.現(xiàn)在只對7208C軸承的使用壽命系數(shù)進行計算,其他軸承類似。
查參考書【1】第P122頁可知7208C的動載荷系數(shù),靜載荷系數(shù)為,按查考書【2】P318頁取軸承預期壽命。
圖8.1軸承的受力情況
1.求兩軸承所受到的徑向載荷,.
由前面I軸的計算可知,,,,由此可得
2.求兩軸承的計算軸向力,
對于7000C型軸承,按表13-7查得軸承派生軸向力,其中e為表13-5中的判斷系數(shù),其值由的大小確定,但現(xiàn)軸承軸向力未知,故先初選e=0.46,因此可估算,
按式(13-11)得
由表13-5仿例題13-1進行插值計算,得
再計算
與同組其他數(shù)據(jù)相比較,兩次計算結(jié)果的值相差較小,因此確定
,
3.計算軸承的當量動載荷和
因為
由表13-5分別進行查表或插值計算的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為
對軸承A ,
對軸承B ,
因軸承運轉(zhuǎn)有輕微沖擊載荷,按表13-6,,取,則
1. 驗算軸承壽命
因為,所以按軸承A的受力大小驗算,n=576r/min
所選軸承滿足壽命要求
減速器的工作壽命為五年,其總工作時間為,取得較小,因此在一到兩年就必須的更換一次軸承。
第七章 減速器鍵聯(lián)接的設(shè)計
鍵聯(lián)接是最常見的軸、轂聯(lián)接方式,屬于可拆聯(lián)接,主要其周向固定作用。軸與回轉(zhuǎn)零件(如:齒輪、帶輪等)的輪轂之間用鍵聯(lián)接后,使它們一起轉(zhuǎn)動,并且可以傳遞轉(zhuǎn)矩。
7.1 高速軸與聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計
鍵聯(lián)接有多種類型,而且都是標準件,有相應的國家標準。機械設(shè)計中,我們只要按使用要求選用適當?shù)念愋秃统叽缂纯桑匾獣r驗算其強度。
鍵聯(lián)接有普通平鍵、半圓鍵、楔鍵(斜鍵)、切向鍵等,根據(jù)功能需要選用普通平鍵。
普通平鍵工作時,鍵的側(cè)面是工作面(是承受載荷的面),靠鍵的工作面與鍵槽的側(cè)面相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。
特點:
7.1 .1 選用圓頭普通平鍵(A型)
按軸徑d=28mm查表[3]表3-1選擇鍵A8×78(GB1095-1990)用輪轂長B=44mm,參考表3-1確定鍵的長度:L= 34 mm0-10=50mm。
7.1.2 強度校核
零件強度計算的內(nèi)容,都是根據(jù)工作中可能的失效形式擬定的。
平鍵聯(lián)接的失效形式
雖然,鍵工作中受剪切,但實際上鍵的剪斷極為罕見。因此,靜聯(lián)接只需進行擠壓強度校核。
鍵的材料選用45鋼,聯(lián)軸器材料為45鋼,查[3]表16-1,鍵聯(lián)接的許用應力[σ]P=100~2000Mpa。
鍵的工作長度: l=L-b=34-8=26mm0-12=38mm
擠壓應力:
安全
合理
7.2 中間軸與大齒輪聯(lián)接鍵的設(shè)計
7.2.1 選用圓頭普通平鍵(A型)
按軸徑d=55mm及輪轂長B=43mm,查[3]表3-1,選鍵A16×10×9,參考表3-1確定建的長度l=B-(5~10)=36mm8-10=58mm。
7.2.2 強度校核
鍵材料選用45鋼,大齒輪材料為45鋼,查[3]表16-1得,許用應力[σ]P =100~120Mpa。
鍵的工作長度:
l=L-b=36-16=20mm
擠壓應力:
擠壓強度安全。
7.3低速軸和聯(lián)軸器聯(lián)接鍵的設(shè)計
7.3.1 選用圓頭普通平鍵(A型)
按軸徑d=50mm查表3-1選擇鍵A14×90(GB1095-1990),根據(jù)輪轂B=84mm參考表3-1確定鍵的長度l=B-(5-10)=7484-5=79mm
7.3.2 校核強度
鍵材料選擇45鋼,聯(lián)軸器材料為45鋼,查[3]表16-1得,許用應力[σ]P =100~1200Mpa。鍵的工作長度l=L-b=74-14=603mm
擠壓應力
擠壓強度安全
7.4低速軸和大齒輪聯(lián)接鍵的設(shè)計
7.4.1 選用圓頭普通平鍵(A型)
按軸徑d=70mm查表3-1選擇鍵A20×121(GB1095-1990),根據(jù)輪轂B=83mm參考表3-1確定鍵的長度l=L-B=83-10=73mm。
7.4.2 強度校核
鍵材料選用 455鋼,大齒輪材料為45鋼,查[3]表16-1得,許用應力[σ]P =100~1200Mpa。鍵工作長度l=L-b=73-20=5305-18=87mm。
擠壓應力
擠壓強度安全
第八章 聯(lián)軸器的設(shè)計和減速器的潤滑
8.1 聯(lián)軸器的選擇和計算
8.1.1 聯(lián)軸器概述
聯(lián)軸器是用于軸與軸的對接,使兩軸一起轉(zhuǎn)動,并傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的特點是:只有在停車時,才能用拆卸的方法把兩軸分開。
聯(lián)軸器的類型有
(1)剛性聯(lián)軸器 不允許兩軸相對位移,要求兩軸嚴格對中,否則會產(chǎn)生附加載荷。又可分為凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器(元件之間構(gòu)成固定連接)、夾殼聯(lián)軸器
(2)撓性聯(lián)軸器 允許兩軸有相對位移??煞譃闊o彈性元件的撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器
無彈性元件的撓性聯(lián)軸器:靠元件之間的相對運動適應兩軸的位移,構(gòu)成可動聯(lián)接。又可分為:齒輪聯(lián)軸器、滾子鏈聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器、十字軸萬向聯(lián)軸器
彈性聯(lián)軸器是靠彈性元件的變形適應兩軸的相對位移。金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器可分為:蛇形彈簧聯(lián)軸器、簧片聯(lián)軸器。非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器可分為:彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷齒式聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器。
彈性聯(lián)軸器具有緩和沖擊,吸振的作用。主要是為聯(lián)軸器中有彈性元件,具有良好的彈性,可起緩沖、吸振作用。
8.1.2 聯(lián)軸器的選擇和計算
聯(lián)軸器類型選擇:
當載荷穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,同軸性好,無相對位移時,可選剛性聯(lián)軸器,也可選用彈性聯(lián)軸器;當載荷穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,但有相對位移時,可選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器,也可選用彈性聯(lián)軸器;當載荷、轉(zhuǎn)速變化時,應選彈性聯(lián)軸器。(當然,載荷穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時,也可以選彈性聯(lián)軸器的。)
對聯(lián)軸器的一般要求是:工作可靠,操作方便,尺寸較小,質(zhì)量較輕,維護簡單,安裝位置盡量靠近軸承。
對于標準聯(lián)軸器,往往是根據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小,工作轉(zhuǎn)速,軸的直徑等確定聯(lián)軸器的具體型號。聯(lián)軸器的標準系列,可查機械設(shè)計手冊。
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩: Tca=KAT2
1.高速軸與電動機軸聯(lián)軸器的選擇與計算
查[6]得,工作情況系數(shù)KA=1.45,故
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca a=KAT2=1.4×25.27=35.4.×53.61=80.415Nmm
根據(jù)工作條件,選用凸緣聯(lián)軸器,查資料得凸緣聯(lián)軸器的選用
GB5843-1986
2.低速軸上聯(lián)軸器的設(shè)計
了 查[6]得工作情況系數(shù)KA=1.45,故
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3=1.4×560.27=784.45×757.33=1135.995Nmm
根據(jù)工作條件,選用彈性柱銷聯(lián)軸器查資料[3]表15-3選用
8.2 減速器的潤滑
8.2.1 齒輪傳動的潤滑
齒輪傳動時,相嚙合的齒面間有相對滑動,因此就會產(chǎn)生摩擦和磨損,增加動力消耗,降低傳動效率。
對齒輪傳動進行潤滑,就是為了避免金屬直接接觸,減少摩擦磨損,同時還可以起到散熱和防銹蝕的目的。
齒輪傳動的潤滑方式有:開式及半開式齒輪傳動或速度較低的閉式齒輪傳動,通常采用人工周期性加油潤滑。通用的閉式齒輪傳動,常采用浸油潤滑和噴油潤滑。
潤滑劑的選擇:齒輪傳動常用的潤滑劑為潤滑油或潤滑脂。選用時,應根據(jù)齒輪的工作情況(轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等),選擇潤滑劑的粘度、牌號。
因v<12m/s,所以采用浸油潤滑,按[2]P143表7-13,選用HL-30(GBSYB110-62S),大齒輪浸入油中的深度為1~2個齒高,但不應小于10mm。
8.2.2 軸承的潤滑
滾動軸承潤滑的目的可以降低滾動軸承內(nèi)部的摩擦,減少磨損和發(fā)熱量;軸承的摩擦發(fā)熱使軸承升溫,油潤滑可以到起冷卻作用,從而降低軸承的工作溫度,延長使用壽命;
良好的潤滑狀態(tài),可在滾動體與滾道間形成一層使兩者隔開的油膜,可以使接觸壓力減小
軸承零件表面覆蓋一層潤滑劑,可以防止表面氧化生銹。
本減速器軸承的潤滑,采用潤滑油潤滑,選用HL-30(GBSYB110-62S),并在箱壁內(nèi)側(cè)設(shè)油槽,使油池中的油能進入軸承以致潤滑。
十一.箱體結(jié)構(gòu)尺寸
機座壁厚δ
δ=0.025a+5
8mm
機蓋壁厚δ1
δ1=0.025a+5
8mm
機座凸緣壁厚
b=1.5δ
12mm
機蓋凸緣壁厚
b1=1.5δ1
12mm
機座底凸緣壁厚
b2=2.5δ
20mm
地腳螺釘直徑
df =0.036a+12
16.3mm
地腳螺釘數(shù)目
a<250,n=6
6
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
d1=0.75 df
12.2mm
機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑d2
d2=(0.5~0.6) df
10mm
聯(lián)接螺栓d2間距
L=150~200
160mm
軸承蓋螺釘直徑
d3=(0.4~0.5) df
7mm
窺視孔螺釘直徑
d4=(0.3~0.4) df
6mm
定位銷直徑
d=(0.7~0.8) d2
7mm
軸承旁凸臺半徑
R
10 mm
軸承蓋螺釘分布圓直徑
D1= D+2.5d3
(D為軸承孔直徑)
D11=42.5mm
D12=42.5mm
D13=57.5mm
軸承座凸起部分端面直徑
D2= D1+2.5d3
D21=59.5mm
D22=59.5mm
D23=74.5mm
大齒頂圓與箱體內(nèi)壁距離Δ1
Δ1>1.2δ
10mm
齒輪端面與箱體內(nèi)壁距離Δ2
Δ2>δ
9 mm
兩齒輪端面距離
Δ4=5
5 mm
df,d1,d2至外機壁距離
C1=1.2d+(5~8)
C1f=26mm
C11=21mm
C12=18mm
df,d1,d2至凸臺邊緣距離
C2
C2f=22mm
C21=17mm
C22=15mm
機殼上部(下部)凸緣寬度
K= C1+ C2
Kf=48mm
K1=38mm
K2=33mm
軸承孔邊緣到螺釘d1中心線距離
e=(1~1.2)d1
13mm
軸承座凸起部分寬度
L1≥C1f+ C2f+(3~5)
52 mm
吊環(huán)螺釘直徑
dq=0.8df
13mm
十二.設(shè)計總結(jié)
之前我對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課的認識是很膚淺的,實際動手設(shè)計的時候才發(fā)現(xiàn)自己學得知識太少,而且就算上課的時候再認真聽課,光靠課堂上學習的知識根本就無法解決實際問題, 必須要靠自己學習。
我的設(shè)計中存在很多不完美、缺憾甚至是錯誤的地方,但由于時間的原因,是不可能一一糾正過來的了。盡管設(shè)計中存在這樣或那樣的問題,我還是從中學到很多東西。首先,我體會到參考資料的重要性,利用一切可以利用的資源對設(shè)計來說是至關(guān)重要的。往往很多數(shù)據(jù)在教材上是沒有的,我們找到的參考資料也不齊全,這時參考資料的價值就立時體現(xiàn)出來了。其次,從設(shè)計過程中,我復習了以前學過的機械制圖知識,AUTOCAD的畫圖水平有所提高,Word輸入、排版的技巧也有所掌握,這些應該是我最大的收獲。再次,嚴謹理性的態(tài)度在設(shè)計中是非常重要的,采用每一個數(shù)據(jù)都要有根據(jù),設(shè)計是一環(huán)扣一環(huán)的,前面做錯了,后面就要全改,工作量差不多等于重做。
通過這次的課程設(shè)計,極大的提高了我們對機械設(shè)計這門課程的掌握和運用,讓我們熟悉了手冊和國家標準的使用,并把我們所學的知識和將來的生產(chǎn)實際相結(jié)合,提高了我們分析問題并自己去解決問題的能力,也提高了我們各個方面的素質(zhì),有利于我們今后更順利地走上工作崗位。
致 謝
在這里我要特別的感謝我的指導老師,在他的細心的指導下我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計,沒有 老師的指導就沒辦法完成,在此向 老師表示衷心的感謝!
老師一面要處理繁重的教學任務(wù),另一方面又要指導我們畢業(yè)設(shè)計,并真切地希望我們能夠取得好的成績,在此設(shè)計過程中, 老師既給了我們足夠充分的個人展現(xiàn)空間,又及時指導我們正確順利地進行工作,再一次感謝 老師!
同時也要感謝,同一組的同學,在我們一起討論時給我提出了寶貴的意見。還有同宿舍的同學,他們在我遇到困難問題時給予了我真情的幫助,在此表示衷心感謝!
主要參考文獻
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