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題目就在附件圖片里,要求基本就那些。齒輪零件圖畫大圓錐齒輪,裝配圖A0規(guī)格1:1. 零件圖A1規(guī)格
一定要按附件里的題目做。要求不多 質(zhì)量要保證 細(xì)節(jié)如果錯(cuò)太多我們這過(guò)不了關(guān)的。
目 錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1
一 電動(dòng)機(jī)的選擇 2
二 分配傳動(dòng)比 3
三 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4
四 鏈傳動(dòng)傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4
五 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)(錐齒輪的設(shè)計(jì)) 7
六 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)(圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)) 12
七 減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 17
八 滾動(dòng)軸承及鍵的校和計(jì)算壽命 25
九 潤(rùn)滑與密封 28
十 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 29
十一 總結(jié) 30
十二 參考文獻(xiàn) 30
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
技術(shù)參數(shù):
運(yùn)輸鏈工作拉力:F = 7500 N
鏈速:V = 0.55 m/s
運(yùn)輸鏈鏈輪齒數(shù):Z = 10
運(yùn)輸鏈節(jié)距:p = 80 mm
工作條件與設(shè)計(jì)要求:
連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),工作時(shí)有輕微振動(dòng),使用壽命10年每年按300天計(jì),兩班作業(yè),每班按6小時(shí)計(jì)算,運(yùn)輸時(shí)鏈工作速度允許誤差為±5%。
擬定傳動(dòng)方案
傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī),減速器,工作機(jī)等組成,減速器為二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器,外傳動(dòng)為鏈傳動(dòng),方案簡(jiǎn)圖如下圖。
(圖1)
一 電動(dòng)機(jī)的選擇
1.1 電動(dòng)機(jī)的類型:三相交流異步電動(dòng)機(jī)(Y系列)
1.2 功率的確定
1.2.1 工作機(jī)所需功率
==7500×0.55=4.125KW
1.2.2 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率η:
η=××××
=0.99××0.97×0.98×0.96=0.85
(=0.99為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率,=0.98為圓錐滾子軸承的效率,=0.97為圓錐齒輪傳動(dòng)的效率,=0.98為圓柱齒輪的傳動(dòng)效率,=0.96為鏈的傳動(dòng)效率)
1.2.3 所需電動(dòng)機(jī)的功率
=/η=4.125/0.85=4.853kw
1.2.4電動(dòng)機(jī)額定功率:
1.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的,尺寸小,質(zhì)量大,價(jià)格高,但可使減速器尺寸減小,其中=5.5kw,符合要求,但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容易制造且體積小。
工作機(jī)轉(zhuǎn)速:
由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào):Y132S-4
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
(kw)
滿載轉(zhuǎn)速
(r/min)
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
Y132S-4
5.5
1440
2.2
2.2
選取B3安裝方式
二 傳動(dòng)比的分配
總傳動(dòng)比:
=/=1440/41.25=34.91
取鏈傳動(dòng)的減速器比為i鏈 =3則,
減速器的傳動(dòng)比i=i總/i鏈=34.91/3=11.64
設(shè)圓錐齒輪的傳動(dòng)比為,低速輪的傳動(dòng)比為。
選=3, 則 =/=3.87,取=4
=iv=3×3×4=36
=(-)/=(36-34.91)/34.91=3.1% ∈±5%符合要求。
三 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算
3.1 各軸的轉(zhuǎn)速n
電機(jī)軸0的轉(zhuǎn)速:= =1440r/min
高速軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速:= =1440r/min
中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速:=/=1440/3=480r/min
低速軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速:=/=480/4=120r/min
運(yùn)輸鏈軸的轉(zhuǎn)速:=/=120/3=40r/min
3.2 各軸的輸入功率P
電機(jī)軸0的輸入功率: kw
高速軸Ⅰ的輸入功率: kw
中間軸Ⅱ的輸入功率: kw
低速軸Ⅲ的輸入功率: kw
運(yùn)輸鏈軸的輸入功率: kw
3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T
電機(jī)軸0的輸入轉(zhuǎn)矩: 29.64 N·m
高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩: 71.15 N·m
中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩: 205.03 N·m
低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩: 787.58 N·m
運(yùn)輸鏈軸的的輸入轉(zhuǎn)矩: 787.58 N·m
3.4各軸參數(shù)表如下:
軸名
功率
P/KW
轉(zhuǎn)矩T/(N.mm)
轉(zhuǎn)速
n/(r/min)
傳動(dòng)比
i
電機(jī)軸
4.853
32.18
1440
1
Ⅰ軸
4.804
31.86
1440
Ⅱ軸
4.567
90.86
480
3
Ⅲ軸
4.386
349.05
120
4
運(yùn)輸鏈軸
4.126
985.08
40
3
四 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為,選用的傳動(dòng)比為
(1)鏈輪齒數(shù):取則
(2)設(shè)計(jì)功率
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-3查的,
(3)選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
根據(jù)及查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-11,可選20A。查表9-1,鏈條的節(jié)距為
(4)確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP
初定中心距,取則鏈節(jié)數(shù)為:
圓整為偶數(shù)取節(jié)
(5)確定鏈條長(zhǎng)度及中心距
中心距減少量
實(shí)際中心距
(6)演算鏈速
與假設(shè)速度相符
20A滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) (mm)
鏈號(hào)
節(jié)距
p
滾子直徑
d1
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬
b1
銷軸直徑
d2
內(nèi)鏈板厚度
排據(jù)
20A
31.75
19.05
18.9
9.54
30.18
35.76
(7)鏈輪輪廓計(jì)算
鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸
1)基本參數(shù)
鏈輪齒數(shù):
配用鏈條的節(jié)距:
配用鏈條的滾子外徑d:
2)分度圓直徑d
3)齒頂圓直徑
4)齒根圓直徑
5)分度圓弦齒高
(8)鏈輪材料及熱處理
材料15、20鋼,熱處理:滲碳、淬火、回火
五 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)(錐齒輪的設(shè)計(jì))
5.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
選用直齒錐齒輪傳動(dòng)。
速度不高,故選用7級(jí)精度
材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表6.1選取小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。
選小齒輪齒數(shù)Z1=20,大齒輪齒數(shù)Z2=i1·Z1=3×20=60,取Z2=60。
5.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算,即
1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
(1)試選載荷系數(shù)
(2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
(3)選取齒寬系數(shù)
(4)知齒輪,查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
(4)由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
(5)由圖6.14按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
(6)由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(7)由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
(8)計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1
2)計(jì)算
(1)試算小齒輪分度圓直徑,由計(jì)算公式得
(2)計(jì)算圓周速度
(3)模數(shù)及主要尺寸的確定
模數(shù):,取。
分度圓直徑:
節(jié)錐角:
錐距
平均分度圓直徑:
齒寬,取
5.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
(1) 彎曲強(qiáng)度校核公式:
(2)確定各參數(shù)
平均分度圓處螺旋角,則
查得動(dòng)載系數(shù)1.15 齒向載荷分布系數(shù)
使用系數(shù) 故
(3)分度圓圓周
(4)齒輪系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS
查表6.4得
(5)許用彎曲應(yīng)力可由下式算得
由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6.15可查出彎曲疲勞極限應(yīng)力
小錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
查得壽命系數(shù)
查得 ,
查得安全系數(shù)是
故許用彎曲應(yīng)力
因此滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
5.4驗(yàn)算
1)齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算
接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)
最小安全系數(shù)
因此齒面強(qiáng)度足夠
圓錐齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下:
名稱
符號(hào)
公式
直齒圓錐小齒輪
直齒圓錐大齒輪
齒數(shù)
20
60
模數(shù)
m
m
3
傳動(dòng)比
i
i
3
分度圓錐度
,
分度圓直徑
60
180
齒頂高
3
3
齒根高
3.6
3.6
齒全高
h
6.6
6.6
齒頂圓直徑
,
65.7
(大端)
181.9
(大端)
齒根圓直徑
53.17
177.72
齒距
p
9.42
9.42
齒厚
s
4.71
4.71
齒槽寬
e
4.71
4.71
頂隙
c
0.6
0.6
錐距
R
94.87
94.87
齒頂角
,
齒根角
齒頂圓錐角
,
齒根圓錐角
,
當(dāng)量齒數(shù)
21.08
189.79
齒寬
32
32
六 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)(圓柱直齒輪的設(shè)計(jì))
6.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS。
選小齒輪齒數(shù),
大齒輪齒數(shù),取
6.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算,即
1) 確定公式各計(jì)算數(shù)值
(1)試選載荷系數(shù)
(2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
(3)小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布,選取齒寬系數(shù)
(4)由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
(5)由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
(6)由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(7)由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
(8)計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力
取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1,由式10-12得
(9)計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑,代入中的較小值
計(jì)算圓周速度v
計(jì)算齒寬b
計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
計(jì)算載荷系數(shù)K
根據(jù),7級(jí)精度,查得動(dòng)載荷系數(shù)
假設(shè),由表查得
由表6.2查得使用系數(shù).25
由表查得
查得
故載荷系數(shù)
(10)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式可得
(11)計(jì)算模數(shù)m
6.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
(1)確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1.3,由式10-12得
計(jì)算載荷系數(shù)
(2)查取齒形系數(shù)
由表6.4查得
(3)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得
(4)計(jì)算大小齒輪的,并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
(5)設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.63,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm
按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
6.4幾何尺寸計(jì)算
(1)計(jì)算分度圓直徑
(2)計(jì)算中心距
(3)計(jì)算齒寬寬度
6.5驗(yàn)算
合適
圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下:
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
25,100
2
模數(shù)
m
3mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
七 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
7.1 輸入軸設(shè)計(jì)
7.1.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
=4.804kW
=1440r/min
=31.86N·m
7.1.2 求作用在齒輪上的力
已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓半徑為
mm
252.7 N
N
7.1.3 初步確定軸的最小直徑
先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))
根據(jù)課本表15-3,取得
因軸上有兩個(gè)鍵槽,故直徑增大5%—10%,取=18mm 左右。
=18mm
7.1.5 為了滿足帶輪的軸向定位,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑=23 mm
7.1.6 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力,故選用圓錐滾子軸承,參照工作要求并根據(jù)=23mm ,由指導(dǎo)書(shū)表15-1,初步選取03系列, 30305 GB/T 276,其尺寸為,故而為了利于固定由指導(dǎo)書(shū)表15-1查得
7.1.7 取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑齒輪的左端與套筒之間采用軸肩定位。已知齒輪輪轂的寬度為40mm,應(yīng)使套筒端面可靠地壓緊軸承,由套筒長(zhǎng)度,擋油環(huán)長(zhǎng)度以及略小于輪轂寬度的部分組成,故為使套筒端面可靠地壓緊軸承,5-6段應(yīng)略短于軸承寬度,故取。
7.1.8 軸承端蓋的總寬度為30mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求,求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離故取 至此,已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
7.1.10 軸上零件的周向定位
齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵,按=18 mm查得平鍵截面長(zhǎng)40 mm軸與錐齒輪之間的平鍵按由課本表6-1查得平鍵截面長(zhǎng)為36mm,鍵槽均用鍵槽銑刀加工。
為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇半聯(lián)軸器與軸配合為,齒輪輪轂與軸的配合為;滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的尺寸公差為m6,確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角為,其他均為R=1.6
7.2 中間軸設(shè)計(jì)
7.2.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
=4.567kW
=480r/min
=90.86N·m
7.2.2 求作用在齒輪上的力
已知小圓柱直齒輪的分度圓直徑=75 mm
=
=2422.93=881.88N
已知大圓錐齒輪的平均分度圓直徑d=240mm
mm
N
N
7.2.3 初步確定軸的最小直徑
先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),
根據(jù)課本表15-3,取得
中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑,因軸上有兩處鍵槽,故直徑增大5%—10%,故取30
7.2.4擬定軸上零件的裝配方案如圖
7.2.5初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力,故選用圓錐滾子軸承,參照工作要求并根據(jù)=由指導(dǎo)書(shū)表15-1中初步選取03系列,標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306,其尺寸為所以==30mm這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位,由表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度,因此取套筒外直徑36mm,內(nèi)直徑30mm。
7.2.6 取安裝圓錐齒輪的軸段,錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位,已知錐齒輪輪轂長(zhǎng),為了使套筒端面可靠地壓緊端面,此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng),故取,齒輪的右端采用軸肩定位,軸肩高度2.45,故取,則軸環(huán)處的直徑為。
7.2.7 已知圓柱直齒輪d=75,齒寬=65mm取 =63。
7.2.8 箱體以小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸,由圓錐齒輪的嚙合幾何關(guān)系,推算出,箱體對(duì)稱線次于截面3右邊16mm處,設(shè)此距離為則取軸肩有如下長(zhǎng)度關(guān)系:
++16mm=+-7mm
由于要安裝軸承與甩油環(huán)與套筒、還有插入輪轂中的4mm,取
由于要安裝軸承與甩油環(huán)與套筒、還有插入輪轂中的3mm
綜合 以上關(guān)系式,求出
7.2.9 軸上的周向定位
圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接,按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為45mm,同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;
圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接,按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為56mm,同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角為。
7.3 輸出軸的設(shè)計(jì)
7.3.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
=4.386kW
=120r/min
=7349.05N·m
7.3.2 求作用在齒輪上的力
已知大圓柱直齒輪的分度圓半徑 =300mm
=
=2327=931.76N
7.3.3 初步確定軸的最小直徑
先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),根據(jù)課本表15-3,取得
低速軸的最小值顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑。因軸上有兩個(gè)鍵槽,故直徑增大5%—10%,故
7.3.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖。
7.3.5由圖可得為整個(gè)軸直徑最小處選=40 mm為了滿足齒輪的軸向定位,取根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距箱體的距離綜合考慮取。
7.3.6 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力,故選用圓錐滾子軸承,參照工作要求并根據(jù)=,由指導(dǎo)書(shū)表15-1中初步選取03基本游隙組,標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310,其尺寸為
所以==50mm這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位。
由表15-7查得30310型軸承的定位軸肩高度,因此取安裝支持圓柱齒輪處直徑。
7.3.7 已知圓柱直齒輪齒寬=60mm為了使套筒端面可靠地壓緊端面,此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng),故取=58mm。
7.3.8由于中間軸在箱體內(nèi)部長(zhǎng)為228mm,軸承30310寬為29.25mm,可以得出,至此,已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
7.3.9 軸上的周向定位
圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接,
按由課本表6-1查得平鍵截面
鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為50mm,同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;鏈輪的周向定位采用平鍵連接,
按由課本表6-1查得平鍵截面鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為80mm,同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的尺寸公差為m6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角為。
7.3.11 求軸上的載荷
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖,做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖,支承從軸的結(jié)構(gòu)圖,以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。
計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
=349.05N·m
7.3.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取
,
軸的計(jì)算應(yīng)力
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,
由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力
因此
故安全。
7.3.13判斷危險(xiǎn)截面:截面6右側(cè)受應(yīng)力最大
7.3.14截面6右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面6右側(cè)彎矩
截面6上的扭矩
=787.58N·m
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為45,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因
,
經(jīng)插值后查得
=2.018
=1.382
又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為
=
=
由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù),附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工,由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
==0.92
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,則綜合系數(shù)為
/+1/=1.82/0.73+1/0.92=2.58
/+1/=1.32/0.84+1/0.92=1.66
計(jì)算安全系數(shù)值
>>S=1.5
故可知安全。
7.3.15 截面6左側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面6左側(cè)彎矩
截面6上的扭矩
=787.58N·m
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
由課本附表3-8用插值法求得
/=3.75,則/=0.83.75=3
軸按磨削加工,有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
故得綜合系數(shù)為
/+1/=3.75+1/0.92=3.84
/+1/=3+1/0.92=3.09
又取碳鋼的特性系數(shù)
所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為
>>S=1.5
故可知其安全。
八 鍵連接的選擇和計(jì)算
8.1 輸入軸與聯(lián)軸器的鏈接
軸徑,選取的平鍵界面為,長(zhǎng)L=40mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得,鍵在軸的深度t=3.5mm,輪轂深度2.8mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接
軸徑,選取的平鍵界面為,長(zhǎng)L=36mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得,鍵在軸的深度t=3.5mm,輪轂深度2.8mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接
軸徑,選取的平鍵界面為,長(zhǎng)L=56mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得,鍵在軸的深度t=5.0mm,輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.5 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接
軸徑,選取的平鍵界面為,長(zhǎng)L=50mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得,鍵在軸的深度t=6.0mm,輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
8.6 輸出軸與鏈輪的鏈接
軸徑,選取的平鍵界面為,長(zhǎng)L=80mm。由指導(dǎo)書(shū)表14-26得,鍵在軸的深度t=5.5mm,輪轂深度3.8mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得,鍵的許用應(yīng)力。
滿足強(qiáng)度要求。
九 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算
9.1 輸入軸上的軸承計(jì)算
9.1.1 已知:
=1440r/min
e=0.37
Y=1.6
9.1.2 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e值和Y值
相對(duì)軸向載荷
比e小
9.2.2 求兩軸承的軸向力
9.1.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
< e
< e
由指導(dǎo)書(shū)表15-1查得:
=859.5 N
=300.8 N
9.1.4 驗(yàn)算軸的壽命
>48000 h
故可以選用。
9.2 中間軸上的軸承計(jì)算
9.2.1 已知:
=480/min
,
, ,
,
e=0.31,Y=1.9
9.2.2 求兩軸承的軸向力
9.2.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
< e
< e
由指導(dǎo)書(shū)表15-1查的
=2520 N
=1089 N
9.2.4 驗(yàn)算軸的壽命
>48000h
故可以選用。
9.3 輸出軸上的軸承計(jì)算
9.3.1 已知:
=120r/min
=
=874.2 N
,
e=0.35,Y=1.7
9.3.2 求兩軸承的軸向力
9.3.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷
< e
由指導(dǎo)書(shū)表15-1查得:
=2402 N
9.2.4 驗(yàn)算軸的壽命
>48000 h
故可以選用。
十 聯(lián)軸器的選擇
在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào),選HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為,許用轉(zhuǎn)速為7100 r/min。
十一 箱體的設(shè)計(jì)
11.1 箱體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體是減速器的一個(gè)重要零件,它用于支持和固定減速器中的各種零件,并保證傳動(dòng)件的嚙合精度,使箱體有良好的潤(rùn)滑和密封。箱體的形狀較為復(fù)雜,其重量約占減速器的一半,所以箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗,重量及成本等有很大的影響。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜,各部分民尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過(guò)程中確定。
11.2 箱體的材料及制造方法
選用HT150,砂型鑄造。
11.3 箱體各部分的尺寸(如表1、2)
表1:箱體參數(shù)
名 稱
符 號(hào)
圓錐圓柱齒輪減速器
計(jì)算結(jié)果
機(jī)座壁厚
0.025a+3mm≥8mm
10
機(jī)蓋壁厚
(0.8~0.85)≥8mm
8
機(jī)座凸緣厚度
b
1.5δ
15
機(jī)蓋凸緣厚度
1.5δ
15
機(jī)座底凸緣厚度
p
2.5δ
25
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12mm
24
地腳螺釘數(shù)目
n
a ≤ 250mm
4
軸承旁連接螺栓直徑
d1
0.75 df
18
機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑
d2
(0.5~0.6) df
12
連接螺栓d2的間距
l
150~200mm
軸承端螺釘直徑
d3
(0.4~0.5) df
10
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3~0.4) df
8
定位銷直徑
d
(0.7~0.8) d2
9
df、d1 、d2至外機(jī)壁距離
見(jiàn)表2
d1 、d2至緣邊距離
見(jiàn)表2
軸承旁凸臺(tái)半徑
凸臺(tái)高度
h
根據(jù)低速軸承座外徑確定
50
外機(jī)壁到軸承端面距離
c1+ c2+(5~8)mm
50
內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離
δ+ c1+ c2+(5~8)mm
58
大齒輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離
≥1.2δ
10
齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離
≥δ
10
機(jī)蓋、機(jī)座肋厚
、m
m1≈0.85δ1,m≈0.85δ
7
軸承端蓋外徑
軸承座孔直徑+(5~5.5) d3
72 / 100
軸承端蓋凸緣厚度
e
(1~1.2) d3
10
軸承旁連接螺栓距離
s
盡量靠近,以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準(zhǔn)
十二 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)
12.1 潤(rùn)滑
齒輪圓周速度v<5m/s所以采用浸油潤(rùn)滑,軸承采用脂潤(rùn)滑。浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑的作用,同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑,傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺,設(shè)計(jì)的減速器的合適浸油深度H1 對(duì)于圓柱齒輪一般為1個(gè)齒高,但不應(yīng)小于10mm,保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污,引起磨料磨損,也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。換油時(shí)間為半年,主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、被污染的程度。查手冊(cè)選擇L-CKB 150號(hào)工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油。
12.2 密封
減速器需要密封的部位很多,有軸伸出處、軸承內(nèi)側(cè)、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。
12.2.1 軸伸出處的密封:作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕,防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室,避免軸承急劇磨損和腐蝕。由脂潤(rùn)滑選用氈圈密封,氈圈密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、安裝方便、但對(duì)軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重,因而工耗大,氈圈壽命短。
12.2.2 軸承內(nèi)側(cè)的密封:該密封處選用擋油環(huán)密封,其作用用于脂潤(rùn)滑的軸承,防止過(guò)多的油進(jìn)入軸承內(nèi),破壞脂的潤(rùn)滑效果。
12.2.3 箱蓋與箱座接合面的密封:接合面上涂上密封膠。
設(shè)計(jì)總結(jié)
短短一個(gè)月的課程設(shè)計(jì),讓我意識(shí)到成為一個(gè)設(shè)計(jì)師必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)功底。在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中也讓我對(duì)以前所學(xué)的東西有了更深的認(rèn)識(shí)并懂得了如何應(yīng)用到實(shí)際中,初步了解了設(shè)計(jì)的具體步驟和過(guò)程的同時(shí)加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力以及思考、解決問(wèn)題的能力。
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