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[分享] 带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器设计说明书的分享

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发表于 2010-12-20 08:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
一种单级圆柱齿轮减速器,主要由主、从动变位齿轮、轴承、挡圈、端盖、主、副壳体、花键轴、内花键套法兰、压盖、轴承座组成。: [# [- c* ?  d2 O; o
     其特点是主动变位齿轮是台阶式的,一端部齿轮与从动变位齿轮联接,另一端部与轴承、挡圈固定联接,轴承的外套与轴承座联接,轴承座与副壳体表面联接固定。) d' g% k& e  C0 E. `
     此减速器由于主、从齿轮采用变位齿轮,主动变位齿轮的另一端部增加轴承、轴承座,改变过去的悬臂状态,加强齿轮的工作强度,提高了减速器的寿命。2 D$ U1 L( n. m
   / h8 P5 ]% l# j4 S) E: d( ^
* z; V* {8 G- u3 Q
下面是设计说明书:: e' \: a. V, c9 @: J& v2 Q+ v
修改参数:输送带工作拉力:2300N
9 O# Y% T- x2 G. y输送带工作速度:1.5m/s
- A4 K) p/ H: m) y滚筒直径:400mm* p9 L3 Y& b) d( ~7 P
每日工作时数:24h
& N4 m- f, O* i8 ^* M传动工作年限:3年
+ ?7 e! j& c' K( Z
8 H+ m1 m9 ^! \! q6 L6 M! r0 U4 S机械设计课程--带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器 目 录' W9 Z8 R, e7 v# l# B' ^4 d# ]  {" J
设计任务书……………………………………………………18 H6 u/ R/ y# O8 z& \! J9 U4 p
传动方案的拟定及说明………………………………………4
# M# _, q' w, [$ p; A电动机的选择…………………………………………………4" W3 @% E# l, C% j, _3 J
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5
3 \& W% d, o: w' k) ]" u$ o# x传动件的设计计算……………………………………………5
- Y2 d8 e  n3 v1 P+ M' r轴的设计计算…………………………………………………8, {$ O0 \& w6 w4 t- J- y
滚动轴承的选择及计算………………………………………14
* s1 m% t6 y2 J+ B; S$ A键联接的选择及校核计算……………………………………16
% N: C- n/ P. k! j' _" c4 B  `连轴器的选择…………………………………………………16
6 p# t- V. v4 |5 ~; ]* [% n9 j减速器附件的选择……………………………………………17
  c3 w7 {: Y7 d0 ]  X润滑与密封……………………………………………………187 e$ l5 y+ `) W4 o7 Q+ y
设计小结………………………………………………………18
0 I1 {5 @3 g: W9 b5 d参考资料目录…………………………………………………18" b9 y# Z' Z" p3 M+ y6 r+ W
机械设计课程设计任务书
! h1 C" a7 W/ m% l题目:设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器
/ s% }2 i1 i+ w7 d/ K一. 总体布置简图
" a8 l+ [. K5 B) u( F- J7 W' V1—电动机;2—联轴器;3—齿轮减速器;4—带式运输机;5—鼓轮;6—联轴器
( S7 y) Y/ D9 i0 S* w! d6 g: B二. 工作情况:
, q  V& L6 Y* c载荷平稳、单向旋转
/ ^5 }+ X' x0 [. \3 r2 ^3 T3 V三. 原始数据
3 S5 J+ e6 Z# I/ N( X鼓轮的扭矩T(N•m):850
. P% U: p- ^/ _. U) u鼓轮的直径D(mm):350
0 V3 e9 t; y- e: f4 k运输带速度V(m/s):0.7
( Z; o7 t1 y' X' A" Q2 X9 z带速允许偏差(%):5* O- A6 P# M$ c3 C2 C. S
使用年限(年):5
6 u3 E: x* l# H& Z' M+ |$ v工作制度(班/日):24 k# b) B% T* g' w# v2 P" V
四. 设计内容
) y4 q6 {+ U! T6 c6 N: G) o" i1. 电动机的选择与运动参数计算;/ }$ w, h' S1 m: ]  w
2. 斜齿轮传动设计计算
3 V: E# z# {( K% L2 z. i0 T3. 轴的设计
' [* N! D3 l! D4 ~' G3 i% k4. 滚动轴承的选择4 f' Z  j& W( x6 M0 ]
5. 键和连轴器的选择与校核;
8 e+ D4 m5 S5 w, N) O6 w6. 装配图、零件图的绘制4 i! Z, f1 b6 [: ~5 g) m' f" f' P$ t
7. 设计计算说明书的编写5 S: d' _6 c: J: H8 D; y" }
五. 设计任务
6 S7 o2 G- P! e& o1. 减速器总装配图一张
9 n' P# N2 y+ z  D% C9 s% ~$ w2. 齿轮、轴零件图各一张3 |! q. V4 v+ k( x: L, F% W2 }
3. 设计说明书一份5 [7 ^: R7 y. ]% M. G
六. 设计进度
* I  T! |" u( m, W( `8 u  ~. V1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算
4 W1 S. ]4 {' p* V2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计
# R7 I6 _0 k) V* ^5 o3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4 E# U# \! [8 t' f
4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写! G' K. X# f: k0 X
传动方案的拟定及说明
/ c+ d, }0 j  g- h3 l由题目所知传动机构类型为:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。' Y! a( w# s- T" E* b- K5 Q2 Q
本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难。4 ^0 z+ x& |$ R9 F6 p/ I
电动机的选择
& Z" m# x, _. ?" l% J( D1.电动机类型和结构的选择2 r  ]( I' U8 C* M
因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。! a- J, q/ s6 l1 h4 \; q" c
2.电动机容量的选择; K8 B$ N& [( O5 l6 G$ ~+ t
1) 工作机所需功率Pw
# }+ Q& h: R  ]  W7 D9 sPw=3.4kW
! J  R3 x' n$ P' A2) 电动机的输出功率
+ L5 x1 |9 |& t4 T9 o1 x0 vPd=Pw/η& c3 {# E: l! V4 L. J$ D) Z6 l" R
η= =0.904
& t, c$ U+ d2 @# o8 K# x: D1 e  cPd=3.76kW& U* T, n0 ^! l3 h$ k. |
3.电动机转速的选择
# |0 m1 _: t; ~- Z1 Qnd=(i1’•i2’…in’)nw
0 o; `% C3 U, P初选为同步转速为1000r/min的电动机
2 q/ R# }# t3 U% A) b4.电动机型号的确定4 I& s2 t* t' f4 ?
由表20-1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW,满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求
  f, j) ?4 F; W计算传动装置的运动和动力参数+ Z( ^* V4 P8 ?* x8 o1 B% N3 c& u
传动装置的总传动比及其分配
* k2 a5 b# ~. f1.计算总传动比
) O( |! q* A3 Q2 C, K' r由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为:
! K, i. t5 h6 E( gi=nm/nw
) a9 o8 G! d3 B4 cnw=38.4$ ^! J1 R7 T, m
i=25.14* r  @. t7 N7 }$ O% v& b4 X
2.合理分配各级传动比, k6 }: ^, i0 F8 C
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。3 u  I+ V% k! s5 b# V' O
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=54 f7 x8 z4 ^. n: n7 L' m9 |
速度偏差为0.5%<5%,所以可行。
" F0 F$ _( V  `2 \! f" @各轴转速、输入功率、输入转矩1 g5 w) A2 q( {; ~0 E
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮
: k' P7 c$ X2 d; S, z转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4* V+ T1 U$ D% O9 _4 T: [- @
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.574 L' i% r$ G1 F
转矩(N&#8226;m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4
8 c& z$ q9 q8 D2 E传动比 1 1 5 5 1
+ _$ B7 i, g* b效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97; Z2 Y5 K: [" ~# r1 m( Z5 P
0 D, f/ |2 j9 {( E. o& A
传动件设计计算
1 J2 l1 ~: H; n3 ?4 H% Q1. 选精度等级、材料及齿数
: `5 V+ `- n7 w+ y5 W$ z- {1) 材料及热处理;! \2 R; _' g8 Y9 r' K: O
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。/ J& R* E5 u3 i; B1 r+ U* p
2) 精度等级选用7级精度;
/ f3 f: g  \5 Z4 x5 I3 j. p" J9 {3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的;" _1 k) f9 S6 ^- i0 A
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14°
! C) \8 W4 m4 G* b+ {2.按齿面接触强度设计3 }9 M: o' D* [* o- F1 [
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算( O0 x, S( L8 p" f2 u, G4 x
按式(10—21)试算,即/ U  F9 O( P0 c+ r& s! y
dt≥
8 G/ N! v. m! |# Z1) 确定公式内的各计算数值
3 ^( \3 u( X" {1 v; {' U3 R  r( e; k(1) 试选Kt=1.6
* W! u3 F: N- O; O$ ^(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433
+ q& m6 }$ `1 w(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1
# }: X& X! H2 ]+ h, U! G(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62
* I9 B' I9 a1 B6 u) X" {# J2 b(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa
2 C6 k* I) j9 ^(6) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa;
/ s" ]6 s6 {7 q! H3 U8 E. ^% w(7) 由式10-13计算应力循环次数
/ P; `7 W9 W2 b/ m; Q3 o: q8 QN1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8
; }# g& z* U# GN2=N1/5=6.64×107
# I* |! L; a: q& ?* R- V& @3 k(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98
* `4 D: s/ v% p( g/ L" x! w(9) 计算接触疲劳许用应力1 T8 ]6 }6 D5 v
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得6 g. m- P9 |' u4 r
[σH]1==0.95×600MPa=570MPa
5 d, q$ U  [8 ]) d% `0 g, e, ?[σH]2==0.98×550MPa=539MPa
' ~" {! d2 c, q( M4 o! [7 c, X[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa/ p" i% f5 R0 G4 T% P& v) @
2) 计算$ l+ z7 N9 h; s$ a/ }
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t
* k) t  I8 I- q# m6 B  G7 o3 sd1t≥ = =67.85) D# S4 n+ v8 G" j" L
(2) 计算圆周速度* k# ?: L1 m# u, o
v= = =0.68m/s6 L0 E' @' a( z; s. V
(3) 计算齿宽b及模数mnt
' {0 Z2 N3 X3 o$ t' S3 \- D/ ub=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm* G: p: T% p  ^5 V2 k( w( z  m1 q
mnt= = =3.39  r1 y  x: C- a9 O% Q$ o5 n8 r3 ]5 v
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm  w6 m/ I! z7 V6 f! c" Y- q
b/h=67.85/7.63=8.89! U4 _$ m/ `2 a, O  R7 Q  D4 x
(4) 计算纵向重合度εβ% J; b( c! N# h1 |- G% N" g* _
εβ= =0.318×1×tan14 =1.59, s6 E$ ^7 v- D) ?$ a
(5) 计算载荷系数K
; j; |! d9 x9 `已知载荷平稳,所以取KA=1) N1 w/ m- V9 t" R; l: a7 i
根据v=0.68m/s,7级精度,由图10—8查得动载系数KV=1.11;由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同,
( \+ v* l" O7 f4 W5 h0 @故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42
# @0 `' M$ C9 F" M1 n: s6 I由表10—13查得KFβ=1.36
  C5 ~" F; {- O由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数
' ]4 z) ?8 `7 mK=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05; `9 o( ~4 K! ^# P
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得7 J; V9 L9 X/ Q" ]  A
d1= = mm=73.6mm8 n8 Y4 K- F  A
(7) 计算模数mn; |5 J; D) x/ x  P5 U* d2 E
mn = mm=3.74
; m$ i# c) T& K3.按齿根弯曲强度设计( V( `6 x/ i/ M" n5 w6 f
由式(10—17 mn≥9 r3 U/ h) S  m# A& k# B, c
1) 确定计算参数
7 E, O3 _: o$ h# G4 n# S7 v(1) 计算载荷系数9 z' j* d, J" p$ t
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96
" K& C9 S( l3 V" {) s4 Q(2) 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yβ=0。884 ^# \- s3 `3 ]3 Z$ L

& d3 J: U- l# k' k( X; m(3) 计算当量齿数) b/ E" H6 T' v3 i( i
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89
4 \1 A2 I' ?( ~! X* Q3 B% ]' bz2=z2/cos β=100/cos 14 =109.478 i5 \0 J( O' `! x0 l6 N/ h3 N/ T( j
(4) 查取齿型系数* z1 b  l0 b4 g. A# Q6 h
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172
5 G+ ?9 a# e7 Z- Z0 C7 j(5) 查取应力校正系数
; o  n/ z) z& i/ _0 |: n* I由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798
- b6 u/ ^- d' D. w(6) 计算[σF]
+ d5 r2 ^( L1 b' B$ {: A) XσF1=500Mpa
. n  B% z2 m# s& `1 ^σF2=380MPa
2 i1 k! E! r" e; W! yKFN1=0.95' f/ O& V5 z* Y8 n# J
KFN2=0.988 ]- C: \; q7 |& [5 F
[σF1]=339.29Mpa8 p- R/ ~: v  c2 _8 [6 ^
[σF2]=266MPa- f& l% E2 r+ _6 p5 J6 F3 z
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较
2 X& _" ~; c1 K1 N' W7 u7 a8 H= =0.0126, u! ~5 H# d/ b6 n: [: d
= =0.01468
) Z4 p1 m( \* a/ Q, e, l$ |; ^, }大齿轮的数值大。/ c$ _( l1 k7 J% O% m6 D
2) 设计计算( i# O+ p- n4 r) v; I/ o9 d. w% u; x
mn≥ =2.4* P& U- ?) `% i) @: }; {- L
mn=2.5. V1 j) g# q7 H1 m8 B
4.几何尺寸计算( O: |5 C$ I0 Q/ O1 q
1) 计算中心距
- k* ~, O( q) ?4 i4 k8 s/ G2 g; Qz1 =32.9,取z1=336 \" Z2 e: d( Q+ {
z2=165, d3 H2 m# N$ ^. A
a =255.07mm; P' Q2 H8 K. X* H; t1 a9 O* M) D
a圆整后取255mm
5 J6 b! E: ^4 {$ c/ n2) 按圆整后的中心距修正螺旋角. o4 z) V: F! C6 x- k6 ]
β=arcos =13 55’50”1 v$ N, H' h! V( n
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径- U3 l4 B- A; q0 g+ e
d1 =85.00mm
" o* w6 n' R3 s: H/ u7 v1 c) w; id2 =425mm) N1 J. Q* s' f' F. @! o
4) 计算齿轮宽度
/ b- R$ ^* f* d* l  `  x+ w, G# g0 tb=φdd1
3 E+ ?9 B4 P% `9 |* p9 rb=85mm
4 f8 ~( y# t) z: D7 G- `3 M8 dB1=90mm,B2=85mm' N1 P7 k; F. @
5) 结构设计
3 f* H9 c9 H- {5 z9 T以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。
0 ?8 {" H; V3 h9 E" ]轴的设计计算% J/ D* }6 U$ `$ t3 W
拟定输入轴齿轮为右旋3 p, Q) g7 H1 a0 {
II轴:
0 _7 i5 D% @. c& I1.初步确定轴的最小直径4 z( y% l0 |. w! E! Z& c1 `5 r5 p
d≥ = =34.2mm) o7 w9 b3 R: M5 S+ c
2.求作用在齿轮上的受力
" ?; V8 Q9 H# V9 @# |Ft1= =899N
$ g. ]/ G6 h' P9 tFr1=Ft =337N8 O; Z* ^0 t. q  G8 h
Fa1=Fttanβ=223N;
7 e0 V: e0 q- F2 wFt2=4494N! @% l& R. f7 @
Fr2=1685N6 ~+ j# v; c+ O; X, n7 G& j: b0 H
Fa2=1115N2 p3 B+ I# |, j8 x" |
3.轴的结构设计( k2 A) W# R7 W5 H" W! M0 f5 F
1) 拟定轴上零件的装配方案' Q  R* N. e( i3 C
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。
+ C5 Q$ b0 w- s# A; kii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。
0 |& `6 H6 l# Iiii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。
4 A& ?4 h1 I  u1 C4 [% ?iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。4 Q1 s1 ]3 A6 z. i0 R. X- r
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。/ U& n% Y9 U# ~9 d4 n. c
vi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。8 |$ `1 j: R8 X7 z% C# r" ?% w
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度# f* J) F5 ~$ X3 J: J! @* d$ k3 j& d
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。3 L, M6 f: w7 Z* f: y& L" G: Y
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间隙4mm,所以长度为16mm。
: X' R$ i; s7 L* \7 |+ A3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。
9 K! G$ W  W, \% _9 J8 x4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。
- ^# C" O8 Q1 t" O5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。
. ]" ~) o7 P. |8 N% k) A6. VI-VIII长度为44mm。, j9 i8 _7 ^! q% d
4. 求轴上的载荷
1 i' j  o* f  h' h66 207.5 63.52 N7 [( v+ d2 o8 r4 J
Fr1=1418.5N
' b1 k% z, I7 o2 b8 h5 sFr2=603.5N
+ J  D- d- Z# y5 k( v9 ?查得轴承30307的Y值为1.6; h; i& N, v) B- p* p8 s
Fd1=443N
8 {4 R* s+ @! q7 v4 }1 \. l  YFd2=189N5 a+ ?3 W2 Z" g
因为两个齿轮旋向都是左旋。! H7 |2 A! [) k& o# C; E
故:Fa1=638N! d6 p- s) u1 _; l9 X7 W4 y
Fa2=189N+ Z( V( f8 y! G4 H- a+ b
5.精确校核轴的疲劳强度
. t5 ~) E. e8 f) i) u0 n1) 判断危险截面- D! u  I+ U# G' p3 @+ W* H
由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面* A- N" q# R0 Z/ l5 Q) H: [3 x
2) 截面IV右侧的
1 W6 ?- `/ k+ S' g% v5 p0 M7 t! _
截面上的转切应力为! `$ A2 f0 z: f; w5 u2 V# p
由于轴选用40cr,调质处理,所以! ]& _. r& p1 x2 R4 z) T
([2]P355表15-1)
3 X7 @: s' W' ^# z, da) 综合系数的计算1 R8 a6 {  D+ f- w0 B
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , ,* i* E6 a9 P& X7 c
([2]P38附表3-2经直线插入)! ?  [- p9 j! N1 W/ Q3 w7 C5 ?
轴的材料敏感系数为 , ,/ }0 n/ c$ d6 y4 E+ ~
([2]P37附图3-1)/ @/ s' z; E+ b6 v- {$ r
故有效应力集中系数为! W2 ^2 P, M1 n
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 ,+ z1 X, d6 q/ j; p, x+ D
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3)- S" `+ V1 ]# Q0 n& s0 u+ ?  y
轴采用磨削加工,表面质量系数为 ,
9 P4 d6 x9 x% @% d([2]P40附图3-4)
! K3 G( A$ K/ Z$ y7 \轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为
5 C$ N: j( t! ]$ X- W  s- V" k, J# Fb) 碳钢系数的确定
1 O5 x, z9 j' T& j: i/ \碳钢的特性系数取为 ,' o" D  }  J+ H$ X- W
c) 安全系数的计算+ |3 t) q7 t4 D  ~0 I, d' `
轴的疲劳安全系数为
5 r. ~. q& R& {# x% U, K$ p5 l/ U故轴的选用安全。
: J! r" y) X& D2 SI轴:. R* s  h& I% ~1 T' b- @7 l
1.作用在齿轮上的力
3 t' z8 i: s4 oFH1=FH2=337/2=168.5# f( q  X+ E7 E" [5 W
Fv1=Fv2=889/2=444.5
0 H% I( ?3 K7 |" b2.初步确定轴的最小直径
/ X+ B) E: S! u: w4 K: z; c0 h$ }) H  @  Z- Y
3.轴的结构设计
6 |: m9 W) e$ J" W: z1) 确定轴上零件的装配方案
, A& |+ x5 s- Q2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
; g- {- K& W1 p; m0 [d) 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。
( ^) z6 ~4 N2 a) F# P3 pe) 考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。' A" p4 ]9 ^% a7 E7 O
f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。
6 G& K- o4 n1 E$ T4 tg) 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。
) [! s3 ]7 K$ V+ uh) 为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。& C# D- C& U& g; x, \/ J
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。
; C; u7 F  R1 ?. _- {1 jj) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。
  A1 w1 R" t2 N# r& n( O8 o& x8 W2) 各段长度的确定' i# X2 k% U& e
各段长度的确定从左到右分述如下:
5 G. z* L" N* K1 t7 o. |1 a7 v! z2 h  za) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。* ~% H( c, o0 G/ I( `) X. z
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。  V+ {; r  Y; v3 G4 |3 w9 @
c) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。" z" n: l" V& t0 |0 _% X9 B% i! I
d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。
/ ^4 D, b# ^. |* Y7 \' v; ie) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。/ E6 U, Q6 f7 J/ s% {; C) A  J- a
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm; S# _: L! r: O5 ?3 d
4.按弯扭合成应力校核轴的强度
8 z% k: j* s( w( N: P/ N4 pW=62748N.mm
. n! F) R) M4 u* Q7 i. LT=39400N.mm4 J" K) w9 t% z/ {4 P* y8 ~  C
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。
+ q* f9 t9 x& a+ C  z$ e
2 p2 Z+ y2 Y! w7 FIII轴
- q3 U, @, k4 A& P1.作用在齿轮上的力
0 T3 {7 J- w1 ^& y; m; T1 f! C# C) `$ S4 RFH1=FH2=4494/2=2247N& g6 `4 l# R0 Q/ B+ h5 h
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N
  e* n! w- ?3 Q4 _. h2.初步确定轴的最小直径
$ s" U' y' O/ X7 i. R' v& z3.轴的结构设计
) D( p: @* Z9 \1) 轴上零件的装配方案% g" h: m' W* d0 Q7 a8 W
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
( B& n9 Y% U  A8 _0 F2 V0 }' pI-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII
5 S# k5 L% _9 G) D3 l! t2 j直径 60 70 75 87 79 70
3 n; e; R8 E1 D; H  ?, h* P长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25
3 T5 |8 ^/ q" t  n4 S) r; [
# s& F6 `$ S, A" H7 [4 L; @" C5.求轴上的载荷# J* m' S& ^# }5 N- f
Mm=316767N.mm# D9 r* q. n, p4 g: c% h& x; `
T=925200N.mm
( t3 u/ {: q2 o# P6. 弯扭校合
3 j5 K6 \0 k& T* Y) X0 h0 O滚动轴承的选择及计算
# S) }0 r8 L3 ]; m. h0 DI轴:: E0 h1 a6 H( K" h0 V
1.求两轴承受到的径向载荷
: y* @- Z- g$ S+ d7 ]# T5、 轴承30206的校核; _/ k5 H/ |7 N
1) 径向力
7 H* C( X# J% w2 M2) 派生力  s/ c7 w0 [8 E: H+ V% h9 o
3) 轴向力# ^( L8 o, x" Q2 t, {2 a
由于 ,
9 k, q4 O- A. f% d所以轴向力为 ,
, `2 e3 }# Z- I' t% w4) 当量载荷0 O. _5 S6 |; E: Z6 K% r
由于 , ,
4 N7 a5 h' G2 m, T. V3 L8 J2 l所以 , , , 。( G- W4 U' t! i7 \, o
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为  {) Z+ J9 q+ r: e& s
5) 轴承寿命的校核
# c0 @$ |% z3 U; f1 y" ]II轴:4 [+ n" ^- f! }9 D9 y: o
6、 轴承30307的校核
4 F; o" q2 i9 y1) 径向力
% a4 M! I1 x+ P; M( r1 H2) 派生力
( ^- i% Y9 W" `* l0 O5 {+ d% z+ ^4 `; a; p" D+ M0 L3 Y, L2 E
3) 轴向力, E7 G# z  z+ ?  S; c
由于 ,
6 _& y2 l( _5 `9 x. [所以轴向力为 ,
& x2 C" D3 J1 F, |4) 当量载荷
4 x* g" q9 m  b. T% ?由于 , ,' R$ H3 p; D0 d: |& h) l
所以 , , , 。% u& r6 T0 w1 B5 F
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为3 c/ Q& F7 D+ N/ \4 o1 a
5) 轴承寿命的校核, N' B: Q0 P4 E! L7 `
III轴:
2 K( Q7 ^2 S0 x; ?  A5 O6 J- a7、 轴承32214的校核
3 P) r, |/ R# ~) z1) 径向力1 }) \5 X8 l* B0 G% k, v1 K: v" T/ a
2) 派生力
, m8 m" {" q0 j$ m. r0 B+ v3) 轴向力  p3 \! y9 l8 a' p$ ^3 |
由于 ,
' T* l# [' Z4 Z% Y$ p, x  ^所以轴向力为 ,9 Q" R% y" L( B- j) S, K/ m
4) 当量载荷
, a( g& E* k- ~由于 , ,/ G* V; R5 [6 u; C
所以 , , , 。; A2 J+ c6 y0 a% M- P- ~
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为
, H. v8 c5 ~' L3 M/ Z3 a( Y5) 轴承寿命的校核3 f" F8 C3 m/ [4 d/ O) X' _
键连接的选择及校核计算
1 ?/ f# |, f+ V6 ?* P. N
6 C' U" A! A, a9 O% ?/ D2 B8 N8 D2 j代号 直径
9 ]9 U( e4 K  o(mm) 工作长度3 g8 [$ `' ~" [4 G9 n4 l
(mm) 工作高度
" I; j9 o3 c! J* B0 b(mm) 转矩
  i% ?( S; a" U(N&#8226;m) 极限应力9 z' ]7 Y/ u2 W( H+ g8 P8 {$ w
(MPa)4 y0 L# ^8 m3 W# n; C5 W
高速轴 8×7×60(单头) 25 35 3.5 39.8 26.0
4 k+ R$ o5 E( R12×8×80(单头) 40 68 4 39.8 7.32
9 O7 b) x& O* C中间轴 12×8×70(单头) 40 58 4 191 41.2
/ _8 T2 J# [: i0 F低速轴 20×12×80(单头) 75 60 6 925.2 68.5
  t% ]( e5 f& [! B4 _18×11×110(单头) 60 107 5.5 925.2 52.4
, t& o+ g2 b/ q( ?% \7 u* u由于键采用静联接,冲击轻微,所以许用挤压应力为 ,所以上述键皆安全。9 Z& o8 `6 l. v% _! U1 G
连轴器的选择
* q- L' h8 ?6 y" M由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。3 i; R: @; |# K3 q2 f
二、高速轴用联轴器的设计计算
. q" n$ |7 d6 B5 }; {9 C/ D由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为 ,5 L) u! |! _% Y4 I9 x
计算转矩为
" S7 R3 Y" i+ y4 v: _' x0 H9 a; F所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4(GB4323-84),但由于联轴器一端与电动机相连,其孔径受电动机外伸轴径限制,所以选用TL5(GB4323-84)
- r# ~$ R+ e/ J* H其主要参数如下:
5 m+ s5 T3 j/ e6 ~2 V4 r: o# ?( S; o材料HT200
$ x% W. u9 D) p1 V公称转矩4 z( [! ~9 v3 T- C& X, _! Q
轴孔直径 ,3 f/ l( z: W3 _1 S
轴孔长 ,9 c1 _% C1 O- O7 X
装配尺寸
3 J8 y5 J, v2 M) @半联轴器厚( c0 j" ?+ G% \8 F# \+ q
([1]P163表17-3)(GB4323-84/ K* m$ W9 t  L' D
三、第二个联轴器的设计计算
* u1 c) p& K1 t" u- o由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为 ,6 \5 f9 H2 P) H, L8 n
计算转矩为
; [8 K0 h' Z  p. N, D所以选用弹性柱销联轴器TL10(GB4323-84)
7 ]& w/ w$ p0 M. E$ B其主要参数如下:1 o$ P; [: d5 V1 R5 o5 N% U1 p( \
材料HT2007 Y6 B+ U3 x2 ]# g# {8 G# Y
公称转矩
$ A" s+ L! e6 A) X  G1 W7 U. G轴孔直径3 i- f: S+ b# C# j! z+ d
轴孔长 ,% g8 U9 x& x8 @8 P
装配尺寸8 F. T# H: `& E% S
半联轴器厚
1 Y; w+ p  x0 X([1]P163表17-3)(GB4323-84
) [3 H( ]/ O7 B) _减速器附件的选择+ T7 [; W; ?' A% N8 `
通气器# j# I1 K  x+ l8 n8 i2 Y
由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5
, m6 m; V$ G- _3 G  L油面指示器
  w( g; k0 C( f; @4 Z, R5 V选用游标尺M16! R4 q% `  g0 w" A
起吊装置2 f7 E6 E9 k) U; B6 e
采用箱盖吊耳、箱座吊耳  _9 Y+ u, O- a% m7 a
放油螺塞
3 z+ l2 d5 t1 }, Q% \4 [; c2 U, P+ U选用外六角油塞及垫片M16×1.5
& \! c# C2 f3 O3 l' A; {润滑与密封
) D- A" U# H: l一、齿轮的润滑
, |5 A) X2 h' B( z: k采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为35mm。
  H% N4 ^; N! ^二、滚动轴承的润滑1 e8 [) T; Q; f  R% e0 S+ v
由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。% a2 }# x5 j6 O1 l3 d4 `& }1 t
三、润滑油的选择, M5 K  m/ U; K5 b; j. \
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15润滑油。
  Q; a8 F; x7 k# Z) u; m# ^6 T四、密封方法的选取
9 _5 l7 [+ r* R9 O选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。( e  Q1 D1 F0 K; \7 f! y  U4 t
密封圈型号按所装配轴的直径确定为(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。; P% E  x2 a$ f7 X" ?) u" @3 Q" P
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。, t# }6 t# w" M) O. c
设计小结
" ^) k& n  G2 g由于时间紧迫,所以这次的设计存在许多缺点,比如说箱体结构庞大,重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷,我相信,通过这次的实践,能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作,有能力设计出结构更紧凑,传动更稳定精确的。
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