二級(jí)圓柱直齒輪減速器設(shè)計(jì)[F=1670 V=0.9 D=320]【CAD圖紙和說明書】
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機(jī)械設(shè)計(jì)(論文)說明書 題 目:二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 系 別: XXX系 專 業(yè): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 職 稱:二零一二年五月一日目 錄第一部分 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-3第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案-3第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇-4第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)-7第五部分 齒輪的設(shè)計(jì)-8第六部分 傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)-17第七部分 鍵連接的選擇及校核計(jì)算-20第八部分 減速器及其附件的設(shè)計(jì)-22第九部分 潤滑與密封-24設(shè)計(jì)小結(jié)-25參考文獻(xiàn)-25第一部分 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)課題: 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器.運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動(dòng),卷筒效率為0.96(包括其支承軸承效率的損失),減速器小批量生產(chǎn),使用期限8年(300天/年),1班制工作,運(yùn)輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220V。二. 設(shè)計(jì)要求:1.減速器裝配圖一張(A1或A0)。2.CAD繪制軸、齒輪零件圖各一張(A3或A2)。3.設(shè)計(jì)說明書一份。三. 設(shè)計(jì)步驟:1. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2. 電動(dòng)機(jī)的選擇3. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5. 設(shè)計(jì)V帶和帶輪6. 齒輪的設(shè)計(jì)7. 滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)8. 鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10. 潤滑密封設(shè)計(jì)11. 聯(lián)軸器設(shè)計(jì)第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案1.組成:傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2.特點(diǎn):齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分布,故沿軸向載荷分布不均勻,要求軸有較大的剛度。3.確定傳動(dòng)方案:考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高,傳動(dòng)功率大,將V帶設(shè)置在高速級(jí)。其傳動(dòng)方案如下:圖一: 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如:傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖所示。選擇V帶傳動(dòng)和二級(jí)圓柱直齒輪減速器(展開式)。計(jì)算傳動(dòng)裝置的總效率ha:ha=h1h23h32h4h5=0.960.9930.9720.990.96=0.83h1為V帶的效率,h2為軸承的效率,h3為齒輪嚙合傳動(dòng)的效率,h4為聯(lián)軸器的效率,h5為滾筒的效率(包括滾筒和對(duì)應(yīng)軸承的效率)。第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇1 電動(dòng)機(jī)的選擇皮帶速度v:v=0.9m/s工作機(jī)的功率pw:pw= 1.5 KW電動(dòng)機(jī)所需工作功率為:pd= 1.81 KW執(zhí)行機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為:n = 53.7 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍,V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=24,二級(jí)圓柱直齒輪減速器傳動(dòng)比i2=840,則總傳動(dòng)比合理范圍為ia=16160,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = ian = (16160)53.7 = 859.28592r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比,選定型號(hào)為Y100L1-4的三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率為2.2KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=1430r/min,同步轉(zhuǎn)速1500r/min。2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比(1)總傳動(dòng)比: 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為:ia=nm/n=1430/53.7=26.6(2)分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比:ia=i0i 式中i0,i1分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大,初步取i0=2.5,則減速器傳動(dòng)比為:i=ia/i0=26.6/2.5=10.6取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為:i12 = 則低速級(jí)的傳動(dòng)比為:i23 = 2.86第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)(1)各軸轉(zhuǎn)速:nI = nm/i0 = 1430/2.5 = 572 r/minnII = nI/i12 = 572/3.71 = 154.2 r/minnIII = nII/i23 = 154.2/2.86 = 53.9 r/minnIV = nIII = 53.9 r/min(2)各軸輸入功率:PI = Pdh1 = 1.810.96 = 1.74 KWPII = PIh2h3 = 1.740.990.97 = 1.67 KWPIII = PIIh2h3 = 1.670.990.97 = 1.6 KWPIV = PIIIh2h4 = 1.60.990.99 = 1.57 KW 則各軸的輸出功率:PI = PI0.99 = 1.72 KWPII = PII0.99 = 1.65 KWPIII = PIII0.99 = 1.58 KWPIV = PIV0.99 = 1.55 KW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩:TI = Tdi0h1 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩:Td = = 12.1 Nm 所以:TI = Tdi0h1 = 12.12.50.96 = 29 NmTII = TIi12h2h3 = 293.710.990.97 = 103.3 NmTIII = TIIi23h2h3 = 103.32.860.990.97 = 283.7 NmTIV = TIIIh2h4 = 283.70.990.99 = 278.1 Nm 輸出轉(zhuǎn)矩為:TI = TI0.99 = 28.7 NmTII = TII0.99 = 102.3 NmTIII = TIII0.99 = 280.9 NmTIV = TIV0.99 = 275.3 Nm第五部分 V帶的設(shè)計(jì)1 選擇普通V帶型號(hào) 計(jì)算功率Pc:Pc = KAPd = 1.11.81 = 1.99 KW 根據(jù)手冊(cè)查得知其交點(diǎn)在Z型交界線范圍內(nèi),故選用Z型V帶。2 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑,并驗(yàn)算帶速 取小帶輪直徑為d1 = 80 mm,則:d2 = n1d1(1-e)/n2 = i0d1(1-e) = 2.580(1-0.02) = 196 mm 由手冊(cè)選取d2 = 200 mm。 帶速驗(yàn)算:V = nmd1/(601000)= 143080/(601000) = 5.99 m/s介于525m/s范圍內(nèi),故合適。3 確定帶長和中心距a0.7(d1+d2)a02(d1+d2)0.7(80+200)a02(80+200)196a0560 初定中心距a0 = 378 mm,則帶長為:L0 = 2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4a0)= 2378+(80+200)/2+(200-80)2/(4378)=1205 mm 由表9-3選用Ld = 1250 mm,確定實(shí)際中心距為:a = a0+(Ld-L0)/2 = 378+(1250-1205)/2 = 400.5 mm4 驗(yàn)算小帶輪上的包角a1:a1 = 1800-(d2-d1)57.30/a= 1800-(200-80)57.30/400.5 = 162.8012005 確定帶的根數(shù):Z = Pc/(P0+DP0)KLKa)= 1.99/(0.36+0.03)1.110.96) = 4.79故要取Z = 5根A型V帶。6 計(jì)算軸上的壓力: 由初拉力公式有:F0 = 500Pc(2.5/Ka-1)/(ZV)+qV2= 5001.99(2.5/0.96-1)/(55.99)+0.105.992 = 56.9 N 作用在軸上的壓力:FQ = 2ZF0sin(a1/2)= 2556.9sin(162.8/2) = 562.5 N第六部分 齒輪的設(shè)計(jì)(一) 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1 齒輪材料、熱處理及精度: 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制,故選用二級(jí)展開式圓柱直齒輪減速器,小齒輪選硬齒面,大齒輪選軟齒面。 材料:高速級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為小齒輪:250HBS。高速級(jí)大齒輪選用45號(hào)鋼正火,齒面硬度為大齒輪:200HBS。取小齒齒數(shù):Z1 = 26,則:Z2 = i12Z1 = 3.7126 = 96.46 ?。篫2 = 962 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸,按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì):確定各參數(shù)的值: 1) 試選Kt = 1.2 2) T1 = 29 Nm 3) 選取齒寬系數(shù)yd = 1 4) 由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 5) 由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH = 2.5 6) 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:sHlim1 = 610 MPa,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:sHlim2 = 560 MPa。 7) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1 = 60nkth = 605721830018 = 6.59108大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2 = 60nkth = N1/u = 6.59108/3.71 = 1.78108 8) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.89,KHN2 = 0.92 9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:sH1 = = 0.89610 = 542.9 MPasH2 = = 0.92560 = 515.2 MPa許用接觸應(yīng)力:sH = (sH1+sH2)/2 = (542.9+515.2)/2 = 529.05 MPa3 設(shè)計(jì)計(jì)算:小齒輪的分度圓直徑:d1t:= = 41.4 mm4 修正計(jì)算結(jié)果: 1) 確定模數(shù):mn = = = 1.59 mm取為標(biāo)準(zhǔn)值:2 mm。 2) 中心距:a = = = 122 mm 3) 計(jì)算齒輪參數(shù):d1 = Z1mn = 262 = 52 mmd2 = Z2mn = 962 = 192 mmb = dd1 = 52 mmb圓整為整數(shù)為:b = 52 mm。 4) 計(jì)算圓周速度v:v = = = 1.56 m/s由表8-8選取齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:(1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值: 1) 由表8-3查得齒間載荷分配系數(shù):KHa = 1.1,KFa = 1.1;齒輪寬高比為: = = = 11.56求得:KHb = 1.09+0.26fd2+0.3310-3b = 1.09+0.260.82+0.3310-352 = 1.37,由圖8-12查得:KFb = 1.34 2) K = KAKVKFaKFb = 11.11.11.34 = 1.62 3) 由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù):齒形系數(shù):YFa1 = 2.58 YFa2 = 2.21應(yīng)力校正系數(shù):YSa1 = 1.61 YSa2 = 1.8 4) 由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為:sFlim1 = 245 MPa sFlim2 = 220 MPa 5) 同例8-2:小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1 = 6.59108大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2 = 1.78108 6) 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為:KFN1 = 0.85 KFN2 = 0.88 7) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取S=1.3,由式8-15得:sF1 = = = 160.2sF2 = = = 148.9 = = 0.02593 = = 0.02672大齒輪數(shù)值大選用。(2) 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:mn = = 1.55 mm1.552所以強(qiáng)度足夠。(3) 各齒輪參數(shù)如下:大小齒輪分度圓直徑:d1 = 52 mmd2 = 192 mmb = ydd1 = 52 mmb圓整為整數(shù)為:b = 52 mm圓整的大小齒輪寬度為:b1 = 57 mm b2 = 52 mm中心距:a = 122 mm,模數(shù):m = 2 mm(二) 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1 齒輪材料、熱處理及精度: 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制,故選用二級(jí)展開式圓柱直齒輪減速器,小齒輪選硬齒面,大齒輪選軟齒面。 材料:高速級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為小齒輪:250HBS。高速級(jí)大齒輪選用45號(hào)鋼正火,齒面硬度為大齒輪:200HBS。取小齒齒數(shù):Z3 = 28,則:Z4 = i23Z3 = 2.8628 = 80.08 ?。篫4 = 802 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸,按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì):確定各參數(shù)的值: 1) 試選Kt = 1.2 2) T2 = 103.3 Nm 3) 選取齒寬系數(shù)yd = 1 4) 由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 5) 由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH = 2.5 6) 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:sHlim1 = 610 MPa,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:sHlim2 = 560 MPa。 7) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N3 = 60nkth = 60154.21830018 = 1.78108大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N4 = 60nkth = N1/u = 1.78108/2.86 = 6.21107 8) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.92,KHN3 = 0.93 9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:sH3 = = 0.92610 = 561.2 MPasH4 = = 0.93560 = 520.8 MPa許用接觸應(yīng)力:sH = (sH3+sH4)/2 = (561.2+520.8)/2 = 541 MPa3 設(shè)計(jì)計(jì)算:小齒輪的分度圓直徑:d1t:= = 63.6 mm4 修正計(jì)算結(jié)果: 1) 確定模數(shù):mn = = = 2.27 mm取為標(biāo)準(zhǔn)值:2.5 mm。 2) 中心距:a = = = 135 mm 3) 計(jì)算齒輪參數(shù):d3 = Z3mn = 282.5 = 70 mmd4 = Z4mn = 802.5 = 200 mmb = dd3 = 70 mmb圓整為整數(shù)為:b = 70 mm。 4) 計(jì)算圓周速度v:v = = = 0.56 m/s由表8-8選取齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:(1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值: 1) 由表8-3查得齒間載荷分配系數(shù):KHa = 1.1,KFa = 1.1;齒輪寬高比為: = = = 12.44求得:KHb = 1.09+0.26fd4+0.3310-3b = 1.09+0.260.82+0.3310-370 = 1.37,由圖8-12查得:KFb = 1.34 2) K = KAKVKFaKFb = 11.11.11.34 = 1.62 3) 由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù):齒形系數(shù):YFa3 = 2.54 YFa4 = 2.23應(yīng)力校正系數(shù):YSa3 = 1.63 YSa4 = 1.77 4) 由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為:sFlim3 = 245 MPa sFlim4 = 220 MPa 5) 同例8-2:小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N3 = 1.78108大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N4 = 6.21107 6) 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為:KFN3 = 0.88 KFN4 = 0.9 7) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取S=1.3,由式8-15得:sF3 = = = 165.8sF4 = = = 152.3 = = 0.02497 = = 0.02592大齒輪數(shù)值大選用。(2) 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:mn = = 2.23 mm2.232.5所以強(qiáng)度足夠。(3) 各齒輪參數(shù)如下:大小齒輪分度圓直徑:d3 = 70 mmd4 = 200 mmb = ydd3 = 70 mmb圓整為整數(shù)為:b = 70 mm圓整的大小齒輪寬度為:b3 = 75 mm b4 = 70 mm中心距:a = 135 mm,模數(shù):m = 2.5 mm第七部分 傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)1 輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1:P1 = 1.74 KW n1 = 572 r/min T1 = 29 Nm2 求作用在齒輪上的力: 已知高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為:d1 = 52 mm 則:Ft = = = 1115.4 NFr = Fttanat = 1115.4tan200 = 406 N3 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)機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表15-3,取A0 = 112,得:dmin = A0 = 112 = 16.2 mm 顯然,輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑,由于安裝鍵將軸徑增大4%,故選取:d12 = 17 mm。帶輪的寬度:B = (Z-1)e+2f = (5-1)18+28 = 88 mm,為保證大帶輪定位可靠?。簂12 = 86 mm。大帶輪右端用軸肩定位,故取II-III段軸直徑為:d23 = 22 mm。大帶輪右端距箱體壁距離為20,取:l23 = 35 mm。4 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度: 初選軸承的類型及型號(hào)。為能順利地在軸端III-IV、VII-VIII上安裝軸承,其段滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn),故取:d34 = d78 = 25 mm;因軸只受徑載荷作用,查軸承樣本選用:6205型深溝球軸承,其尺寸為:dDT = 255215 mm,軸承右端采用擋油環(huán)定位,取:l34 = 15 mm。右端軸承采用擋油環(huán)定位,由軸承樣本查得6205。型軸承的定位軸肩高度:h = 3 mm,故?。篸45 = d67 = 31 mm。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。由于:d12d56 ,所以小齒輪應(yīng)該和輸入軸制成一體,所以:l56 = 57 mm;齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位,則:l67 = s+a = 10+8 = 18 mml45 = b3+c+a+s = 75+12+10+8 = 105 mml78 = T = 15 mm5 軸的受力分析和校核:1)作軸的計(jì)算簡圖(見圖a): 根據(jù)6205深溝球軸承查手冊(cè)得T = 15 mm 帶輪中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L1 = (88/2+35+15/2)mm = 86.5 mm 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2 = (57/2+15+105-15/2)mm = 141 mm 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = (57/2+18+15-15/2)mm = 54 mm2)計(jì)算軸的支反力:水平面支反力(見圖b):FNH1 = = = 308.9 NFNH2 = = = 806.5 N垂直面支反力(見圖d):FNV1 = = = -699.6 NFNV2 = = = 543.1 N3)計(jì)算軸的彎矩,并做彎矩圖:截面C處的水平彎矩:MH = FNH1L2 = 308.9141 Nmm = 43555 Nmm截面A處的垂直彎矩:MV0 = FQL1 = 562.586.5 Nmm = 48656 Nmm截面C處的垂直彎矩:MV1 = FNV1L2 = -699.6141 Nmm = -98644 NmmMV2 = FNV2L3 = 543.154 Nmm = 29327 Nmm分別作水平面彎矩圖(圖c)和垂直面彎矩圖(圖e)。截面C處的合成彎矩:M1 = = 107832 NmmM2 = = 52508 Nmm作合成彎矩圖(圖f)。4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。5)按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度: 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式(14-4),取a = 0.6,則有:sca = = = MPa = 7.8 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度,并有一定的裕度(注:計(jì)算W時(shí),忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下:II軸的設(shè)計(jì)1 求中間軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2:P2 = 1.67 KW n2 = 154.2 r/min T2 = 103.3 Nm2 求作用在齒輪上的力: 已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為:d2 = 192 mm 則:Ft = = = 1076 NFr = Fttanat = 1076tan200 = 391.6 N 已知低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為:d3 = 70 mm 則:Ft = = = 2951.4 NFr = Fttanat = 2951.4tan200 = 1074.2 N3 確定軸的各段直徑和長度: 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)機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表15-3,?。篈0 = 107,得:dmin = A0 = 107 = 23.7 mm 中間軸最小直徑顯然是安裝軸承的直徑d12和d67,選定軸承型號(hào)為:6205型深溝球軸承,其尺寸為:dDT = 255215 mm,則:d12 = d67 = 25 mm。取高速大齒輪的內(nèi)孔直徑為:d23 = 30 mm,由于安裝齒輪處的軸段長度應(yīng)略小于輪轂長度,則:l23 = 50 mm,軸肩高度:h = 0.07d = 0.0730 = 2.1 mm,軸肩寬度:b1.4h = 1.42.1 = 2.94 mm,所以:d34 = d56 = 35 mm,l34 = 14.5 mm。由于低速小齒輪直徑d3和2d34相差不多,故將該小齒輪做成齒輪軸,小齒輪段軸徑為:d45 = 70 mm,l45 = 75 mm,則:l12 = T2+s+a+2.5+2 = 37.5 mml56 = 10-3 = 7 mml67 = T2+s+a-l56 = 15+8+10-7 = 26 mm4 軸的受力分析和校核:1)作軸的計(jì)算簡圖(見圖a): 根據(jù)6205深溝球軸承查手冊(cè)得T = 15 mm 高速大齒輪齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L1 = (52/2-2+37.5-15/2)mm = 54 mm 中間軸兩齒輪齒寬中點(diǎn)距離L2 = (52/2+14.5+b3/2)mm = 78 mm 低速小齒輪齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = (b3/2+7+26-15/2)mm = 63 mm2)計(jì)算軸的支反力:水平面支反力(見圖b):FNH1 = = = 1731.6 NFNH2 = = = 2295.8 N垂直面支反力(見圖d):FNV1 = = = -63.9 NFNV2 = = = -618.7 N3)計(jì)算軸的彎矩,并做彎矩圖:截面B、C處的水平彎矩:MH1 = FNH1L1 = 1731.654 Nmm = 93506 NmmMH2 = FNH2L3 = 2295.863 Nmm = 144635 Nmm截面B、C處的垂直彎矩:MV1 = FNV1L1 = -63.954 Nmm = -3451 NmmMV2 = FNV2L3 = -618.763 Nmm = -38978 Nmm分別作水平面彎矩圖(圖c)和垂直面彎矩圖(圖e)。截面B、C處的合成彎矩:M1 = = 93570 NmmM2 = = 149795 Nmm作合成彎矩圖(圖f)。4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。5)按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度: 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險(xiǎn)截面B)的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式(14-4),取a = 0.6,則有:sca = = = MPa = 41.6 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度,并有一定的裕度(注:計(jì)算W時(shí),忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下:III軸的設(shè)計(jì)1 求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3:P3 = 1.6 KW n3 = 53.9 r/min T3 = 283.7 Nm2 求作用在齒輪上的力: 已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為:d4 = 200 mm 則:Ft = = = 2837 NFr = Fttanat = 2837tan200 = 1032.6 N3 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)機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表15-3,取:A0 = 112,得:dmin = A0 = 112 = 34.7 mm 輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處d12,所以同時(shí)需要選取聯(lián)軸器的型號(hào),聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩:Tca = KAT3,查機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小,故取:KA = 1.2,則:Tca = KAT3 = 1.2283.7 = 340.4 Nm 由于鍵槽將軸徑增大4%,選取聯(lián)軸器型號(hào)為:LT7型,其尺寸為:內(nèi)孔直徑40 mm,軸孔長度84 mm,則:d12 = 40 mm,為保證聯(lián)軸器定位可靠?。簂12 = 82 mm。半聯(lián)軸器右端采用軸端擋圈定位,按軸徑選用軸端擋圈直徑為:D = 50 mm,左端用軸肩定位,故取II-III段軸直徑為:d23 = 43 mm。4 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度: 初選軸承的類型及型號(hào)。為能順利地在軸端III-IV、VII-VIII上安裝軸承,其段滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn),故?。篸34 = d78 = 45 mm;因軸只受徑載荷作用,查軸承樣本選用:6209型深溝球軸承,其尺寸為:dDT = 45mm85mm19mm。由軸承樣本查得6209型軸承的定位軸肩高度為:h = 3.5 mm,故?。篸45 = 52 mm。軸承端蓋的總寬度為:20 mm,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為:l = 20 mm,l23 = 35 mm。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。取低速大齒輪的內(nèi)徑為:d4 = 52 mm,所以:d67 = 52 mm,為使齒輪定位可靠取:l67 = 68 mm,齒輪右端采用軸肩定位,軸肩高度:h 0.07d = 0.0752 = 3.64 mm,軸肩寬度:b 1.4h = 1.43.64 = 5.1 mm,所以:d56 = 60 mm,l56 = 10 mm;齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位,則:l34 = T3 = 19 mml45 = B2+a+s+5+c+2.5-l56 = 52+10+8+5+12+2.5-10 = 79.5 mml78 = T3+s+a+2.5+2 = 19+8+10+2.5+2 = 41.5 mm5 軸的受力分析和校核:1)作軸的計(jì)算簡圖(見圖a): 根據(jù)6209深溝球軸承查手冊(cè)得T= 19 mm 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2 = (70/2+10+79.5+19-19/2)mm = 134 mm 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = (70/2-2+41.5-19/2)mm = 65 mm2)計(jì)算軸的支反力:水平面支反力(見圖b):FNH1 = = = 926.7 NFNH2 = = = 1910.3 N垂直面支反力(見圖d):FNV1 = = = 337.3 NFNV2 = = = 695.3 N3)計(jì)算軸的彎矩,并做彎矩圖:截面C處的水平彎矩:MH = FNH1L2 = 926.7134 Nmm = 124178 Nmm截面C處的垂直彎矩:MV = FNV1L2 = 337.3134 Nmm = 45198 Nmm分別作水平面彎矩圖(圖c)和垂直面彎矩圖(圖e)。截面C處的合成彎矩:M = = 132148 Nmm作合成彎矩圖(圖f)。4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。5)按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度: 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式(14-4),取a = 0.6,則有:sca = = = MPa = 12.1 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度,并有一定的裕度(注:計(jì)算W時(shí),忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下:第八部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1 輸入軸鍵計(jì)算: 校核大帶輪處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:bhl = 5mm5mm80mm,接觸長度:l = 80-5 = 75 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.2557517120/1000 = 191.2 NmTT1,故鍵滿足強(qiáng)度要求。2 中間軸鍵計(jì)算: 校核高速大齒輪處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:bhl = 8mm7mm45mm,接觸長度:l = 45-8 = 37 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.2573730120/1000 = 233.1 NmTT2,故鍵滿足強(qiáng)度要求。3 輸出軸鍵計(jì)算:(1) 校核低速大齒輪處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:bhl = 16mm10mm63mm,接觸長度:l = 63-16 = 47 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.25104752120/1000 = 733.2 NmTT3,故鍵滿足強(qiáng)度要求。(2) 校核聯(lián)軸器處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:bhl = 12mm8mm70mm,接觸長度:l = 70-12 = 58 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.2585840120/1000 = 556.8 NmTT3,故鍵滿足強(qiáng)度要求。第九部分 軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)條件,軸承預(yù)計(jì)壽命:Lh = 818300 = 19200 h1 輸入軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算:(1) 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P: 因該軸承只受徑向力,所以:P = Fr = 406 N(2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C = P = 406 = 3533 N(3) 選擇軸承型號(hào): 查課本表11-5,選擇:6205軸承,Cr = 14 KN,由課本式11-3有:Lh = = = 1.19106Lh所以軸承預(yù)期壽命足夠。2 中間軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算:(1) 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P: 因該軸承只受徑向力,所以:P = Fr = 1074.2 N(2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C = P = 1074.2 = 6039 N(3) 選擇軸承型號(hào): 查課本表11-5,選擇:6205軸承,Cr = 14 KN,由課本式11-3有:Lh = = = 2.39105Lh所以軸承預(yù)期壽命足夠。3 輸出軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算:(1) 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P: 因該軸承只受徑向力,所以:P = Fr = 1032.6 N(2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C = P = 1032.6 = 4089 N(3) 選擇軸承型號(hào): 查課本表11-5,選擇:6209軸承,Cr = 31.5 KN,由課本式11-3有:Lh = = = 8.78106Lh所以軸承預(yù)期壽命足夠。第十部分 減速器及其附件的設(shè)計(jì)1 箱體(箱蓋)的分析: 箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個(gè)零件,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng),并且滿足強(qiáng)度,剛度,壽命,工藝、經(jīng)濟(jì)性等要求,以期得到工作性能良好,便于制造,重量輕,成本低廉的機(jī)器。2 箱體(蓋)的材料: 由于本課題所設(shè)計(jì)的減速器為普通型,故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因?yàn)殍T造的減速箱剛性好,易得到美觀的外形,易切削,適應(yīng)于成批生產(chǎn)。3 箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算,箱體尺寸如下: 代號(hào) 名稱 計(jì)算與說明 結(jié)果 d 箱體壁厚 d = 0.025a+3 8 取d = 10 mm d1 箱蓋壁厚 d1 = 0.02a+3 8 取d1 = 10 mm d 箱體加強(qiáng)筋厚 d = 0.85d1 = 0.8510 = 8.5 取d = 10 mm d1 箱蓋加強(qiáng)筋厚 d1 = 0.85d1 = 0.8510 = 8.5 取d1 = 10 mm b 箱體分箱面凸緣厚 b1.5d = 1.510 = 15mm 取b = 15 mm b1 箱蓋分箱面凸緣厚 b11.5d11.510 = 15mm 取b1 = 15 mm b2 平凸緣底厚 b22.35d = 2.3510 = 23.5mm取b2 = 24 mm df 地腳螺栓 df = 0.036a+12 = 18.37 取df = 20 mm d1 軸承螺栓 d1 = 0.7df = 12.86 取d1 = 14 mm d2 聯(lián)接分箱螺栓 d2 = (0.5-0.7)df = 10-14 取d2 = 10 mm d3 軸承蓋螺釘 d3 = 10 mm 取d3 = 10 mm d4 檢查孔螺釘 M822 n 地腳螺栓數(shù) 取:n = 6第十一部分 潤滑與密封設(shè)計(jì) 對(duì)于二級(jí)圓柱齒輪減速器,因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的,且傳速較低,所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于150-200 m/min,所以采用脂潤滑,箱體內(nèi)選用CKC150潤滑油,裝至規(guī)定高度。油的深度為:H+h1:H = 30 mm h1 = 34 mm所以:H+h1 = 30+34 = 64 mm 。 其中油的粘度大,化學(xué)合成油,潤滑效果好。密封性來講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封,聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度,聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng),其表面粗度應(yīng)為Ra=6.3,密封的表面要經(jīng)過刮研。而且,凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大,為150mm。并勻均布置,保證部分面處的密封性。設(shè)計(jì)小結(jié) 這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐考驗(yàn),對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐,使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí).為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程,它融機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、互換性與技術(shù)測量、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ))課程設(shè)計(jì)等于一體。 這次的課程設(shè)計(jì),對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想、訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反應(yīng)和解決工程實(shí)際問題的能力,鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)等方面有重要的作用。 本次設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計(jì)中還存在不少錯(cuò)誤和缺點(diǎn),需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí),繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣和思維從而提高設(shè)計(jì)實(shí)踐操作能力。參考文獻(xiàn)1 機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)高等教育出版社。2 機(jī)械設(shè)計(jì)(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ))課程設(shè)計(jì)高等教育出版社。3 機(jī)械零件手冊(cè) 天津大學(xué)機(jī)械零件教研室。
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F=1670 V=0.9 D=320
CAD圖紙和說明書
二級(jí)圓柱直齒輪減速器設(shè)計(jì)[F=1670
V=0.9
D=320]【CAD圖紙和說明書】
二級(jí)
圓柱
齒輪
減速器
設(shè)計(jì)
cad
圖紙
以及
說明書
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