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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。+ y/ i# b/ l/ g, c& |) r
     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。( }- O: S. i9 _  ~0 M
     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。9 I: m, @0 d$ d( y8 J2 l+ h( ^
   
( w: |$ T, t6 J4 `" g& v
/ X1 a1 e; o0 @$ G; F7 N! Q% |下面是设计说明书:
$ V( P/ A' h( M8 b2 q; l1 u9 H" e修改参数:输送带工作拉力:2300N
' D9 }$ |  ]4 Q# V$ _1 F$ I: {输送带工作速度:1.5m/s
4 Q8 N3 b8 N9 |3 `7 }( ?9 R滚筒直径:400mm
( v! B/ c% r& m4 K% [/ b每日工作时数:24h
" a# P; P$ e$ A# g/ [传动工作年限:3年
) W/ G$ w- o( f6 F" a# Z/ D5 }) D" i7 t
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9 F8 [: X% @* y
设计任务书……………………………………………………1
6 r# G7 [$ p% A% M传动方案的拟定及说明………………………………………4
$ M/ c4 T2 A. c4 S% I- C$ R0 n- f电动机的选择…………………………………………………4
) Z! o* T" F9 u. |8 L5 Z计算传动装置的运动和动力参数……………………………5
) V5 @/ U8 v$ i: }" j传动件的设计计算……………………………………………51 X; q$ k7 R: a& X  i0 Q, _; F0 K
轴的设计计算…………………………………………………8/ v& ~5 t6 v; i- s% u
滚动轴承的选择及计算………………………………………14
3 h" l0 U$ g) p1 x" ?键联接的选择及校核计算……………………………………16
7 [: X6 @( i7 F! g$ y0 t连轴器的选择…………………………………………………166 o1 L1 f2 c0 Q2 c5 p- i
减速器附件的选择……………………………………………17! W) E4 v8 A6 K. k6 R
润滑与密封……………………………………………………18+ ^) d- w. d8 ]9 _3 U) d
设计小结………………………………………………………18/ w$ u0 c+ m7 C1 F! N
参考资料目录…………………………………………………18
3 v. L- P( B! f: R) X3 ~. ~机械设计课程设计任务书
2 l* x6 K9 }: ]% H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, h6 v2 K7 _* R7 |
一. 总体布置简图
) S5 ]/ n: b, [5 [# P' ]$ H4 o1—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
3 N# D- _! K) y) X& p" l" J6 ~' j二. 工作情况:
$ b' ]# {) Z8 Y, A' x- `' Q载荷平稳、单向旋转- w+ t; M2 U/ @4 m" @# q5 i3 V
三. 原始数据4 o+ c+ G$ n9 a- @
鼓轮的扭矩T(N•m):850* S( S# b/ P. p2 o
鼓轮的直径D(mm):3507 B$ }! W' Z4 D. ~
运输带速度V(m/s):0.7
& V$ k  _, K: v2 R+ I# L  U带速允许偏差(%):5
" A" q7 @4 [1 T使用年限(年):5
/ s8 k) q" f. n3 c* C% ?工作制度(班/日):2
0 n' n5 t) s( ~  i4 Q3 s四. 设计内容
& N: J3 _# a1 E" h, }( K& R1. 电动机的选择与运动参数计算;  A$ W9 Y; B0 E2 @5 |
2. 斜齿轮传动设计计算& a% h# B" r; ^+ H- |0 f
3. 轴的设计0 q# H5 U6 r; `$ k" A
4. 滚动轴承的选择
1 ?) a, {  X+ X% D4 C) F  b9 D* \5. 键和连轴器的选择与校核;
  `& [  `, k6 Q0 }' l6. 装配图、零件图的绘制) O# }) B) W& w  O
7. 设计计算说明书的编写: C  O5 Z3 g7 l% N3 M
五. 设计任务
, x& ^2 W! l  o" A, w- Q1. 减速器总装配图一张
, Y0 D& H& r! M' B  l  N2. 齿轮、轴零件图各一张/ y5 {! [: e. W* |+ [
3. 设计说明书一份6 E5 m. x9 s4 r) ]
六. 设计进度  e4 \; F# B% r
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算2 z- I% u& p/ N2 \8 y& N' I. o( h
2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计
# Q7 w5 |- W. y0 @" }3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
3 R4 {0 J2 Q& F# {  S. J0 i4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
" [- p# B# ^9 i% G. C6 y( w: V/ f5 e% {5 N传动方案的拟定及说明% M8 R; G& l* R7 J' y* Q
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。! X% K  S' c" d: P
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。& W2 v7 W  ]: f3 D( b4 p
电动机的选择& y* t% C/ H: b. q: j
1.电动机类型和结构的选择, S2 h# L! |- k5 ]# ]+ @
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。, Q0 F0 R' `6 Q0 x9 t
2.电动机容量的选择- Q, [. m' i0 N7 c0 l
1) 工作机所需功率Pw9 n4 I7 ?/ [+ J0 @- L
Pw=3.4kW
: M+ \1 i6 M; @" Z: s2 S2) 电动机的输出功率
+ G- N7 c6 z6 b7 q: a$ h- fPd=Pw/η; W+ l9 \( N: W
η= =0.904
( g1 R! [/ T4 a2 U" [! J9 W, Z' N9 nPd=3.76kW
( n9 t$ C4 U" i) q1 O. S# c3.电动机转速的选择1 R4 T7 n9 D' c9 `6 ?) r/ L! H4 v
nd=(i1’•i2’…in’)nw8 i5 a3 O8 f! W3 A
初选为同步转速为1000r/min的电动机
. o' a' I* e  g1 h8 E4.电动机型号的确定
! @2 x1 t; f+ j1 m' \2 x5 M, z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0 t1 D* v5 x! e  ]
计算传动装置的运动和动力参数
5 f" ^" @: E8 T0 c9 x传动装置的总传动比及其分配
' i, T1 N* f4 @- I: x7 }1.计算总传动比0 W, L9 H7 l8 w
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:
: E/ H( o' m9 y$ wi=nm/nw
) V! O, L+ ?- W% Dnw=38.4
+ m! T5 r# D9 C' p! d6 u7 z$ fi=25.14% ?& F! N# F8 S( v2 J6 P# V
2.合理分配各级传动比. {; C6 h# m1 D3 d) `! ?- m
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。: a6 m4 d1 Z$ B. V
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5
) h4 F* u& @) r4 c0 v$ a速度偏差为0.5%<5%,所以可行。3 _: d+ Z1 @/ _1 {1 b( A
各轴转速、输入功率、输入转矩" r* M  ^+ ?( _
项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮
" Y! @' F8 k# v. g; L转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.49 h$ Z" O: x2 c9 q0 \
功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.57. k3 T3 Z/ ]# ]" Y
转矩(N&#8226;m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4
3 G* ~9 B6 f  t2 w, N4 e传动比 1 1 5 5 1
1 K- @  h, P  f8 R, n% V效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97
% v) ?% p2 A0 a3 I7 K$ e, `
2 ]$ |' [* F+ w传动件设计计算
, x' c) b" l* k: ?  o+ F1. 选精度等级、材料及齿数
. ]+ y0 ?5 S2 b1) 材料及热处理;8 V1 r0 R, Q" B
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。
. h5 v. m$ s7 V3 O' P4 f5 r2 O4 H2 x$ o2) 精度等级选用7级精度;
2 D/ R) r$ c" w6 @$ C% N3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的;1 e$ z  y+ e1 X. c9 W
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14°0 Y7 y- a$ g6 D
2.按齿面接触强度设计
) T8 j0 f( R7 V; v# ?/ Y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# N# n9 o" W# A7 J- p
按式(10—21)试算,即
' b3 B/ B/ D( `9 q, qdt≥  p: |# }9 u7 f
1) 确定公式内的各计算数值
5 _8 z: E) O( `8 L+ H4 p6 Z(1) 试选Kt=1.6
- E) E& f5 u: z& ^8 d3 w3 a: x(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433
# j- e# h2 x. p: f" i- R! \2 f(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=11 p8 }4 _) k# u; L- J/ t. O0 t( Q
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62
' Q( N2 t; Y7 l& v(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa
, Z% I- e, n# H% \8 f4 K6 v(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;
  [& [7 Q8 q# G+ |/ S(7) 由式10-13计算应力循环次数4 Q' J4 h: y  j, Y- R% ~2 V0 l
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8
2 s; l3 b5 [: \1 ^& e; g& e6 iN2=N1/5=6.64×107
- ]- l% ~0 p. O(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98
; D6 P) y/ W; z(9) 计算接触疲劳许用应力
! a: H' ?* I# F+ d7 x/ G) d取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得
& O4 N9 I) E& w9 H% v[σH]1==0.95×600MPa=570MPa
! d3 z5 H% x5 ~7 L[σH]2==0.98×550MPa=539MPa( T0 K( o- P8 K6 N. O* M0 r
[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa
4 w. H% n$ m7 M% R1 V2) 计算
( C5 Q( _  R+ k) o(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t
! Q) `7 l2 j1 U$ R) L0 qd1t≥ = =67.85
! g/ {7 l- y8 k/ f(2) 计算圆周速度
6 f, A1 h4 Z) x5 X' y* ?v= = =0.68m/s6 P2 I% @' D  W! y* {1 O6 }9 Z' j
(3) 计算齿宽b及模数mnt% M8 M1 v% S' `2 n  G4 U
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm( S+ ]% [3 N* N$ Q# ]
mnt= = =3.39
. f( E; s$ H: F( i/ @h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm! R5 g) |4 I- q. U# i8 J
b/h=67.85/7.63=8.89
; O5 r7 f* x4 A/ ^+ i: G* \; R(4) 计算纵向重合度εβ
" `  o7 R' q% f3 C: |εβ= =0.318×1×tan14 =1.591 o# a/ J6 v! }. _8 t4 w& z  z: f% P
(5) 计算载荷系数K
- S/ n2 J, s/ n. P! R. o' Y* H7 J已知载荷平稳,所以取KA=1. x9 z. L- q7 W3 ~" _( x  l1 Y5 O
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,' r' j8 q9 S6 \: ~+ x( X( x. N
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42: D1 o% H, Q* Q7 s$ i: i. f
由表10—13查得KFβ=1.36
" p* {; R1 J9 R+ S" R2 B# A5 }由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数/ N/ ]. v9 K- m- f
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.051 A  Y9 s  p; C" A. q) V
(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得
" R" k$ T0 W2 E1 Z3 d& Ad1= = mm=73.6mm
2 ^: `" {5 t9 M4 P2 ?(7) 计算模数mn
5 C  f7 T8 k  Emn = mm=3.749 b. y# p5 K+ g( H
3.按齿根弯曲强度设计
3 b3 {& g8 m3 H8 Y9 [由式(10—17 mn≥
" p* _, B6 p, r2 r8 }% r9 f1) 确定计算参数; L7 u( x8 \, A1 h" j1 `
(1) 计算载荷系数% @9 b$ ~/ x( A5 H1 g- c
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96- i8 ^- z+ U$ `, g; L2 w" ]8 O5 V" ~3 p
(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。88
& A8 S" }1 B! m& \8 L" @. e4 _; s) ~% e! c$ g0 M7 V2 i/ O9 j
(3) 计算当量齿数# m4 e  E2 n+ ]+ K0 b9 d4 c/ \  s
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89
1 B* @; V2 }  T8 x6 Oz2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47( g/ \+ X; R' D' p
(4) 查取齿型系数+ y7 k, G( w) [3 S( ]. E' x  J0 |
由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172
& C: F0 }+ _5 ^2 a(5) 查取应力校正系数( |# Y' }  U# h! ?* |$ v
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798
) ^" a4 Q, u3 e4 t; R) X(6) 计算[σF]
* Y3 Y( S# a# XσF1=500Mpa+ a6 W, _" e0 {0 I$ V
σF2=380MPa
% Q8 c! |$ G! K/ ^# n- D7 cKFN1=0.958 i. t6 m$ o- B2 N" c
KFN2=0.98
7 Y8 L5 o# }& U[σF1]=339.29Mpa
9 w7 r8 Z) H, ^2 P/ e[σF2]=266MPa
: D0 \1 e* s9 r(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较
& W2 e$ d+ l) [4 `+ {6 n* |= =0.01269 a% ~$ S% k) Q' ~
= =0.01468
9 @8 e" p! N# p大齿轮的数值大。
8 ^1 G4 q4 S. h3 z) N2 B( m8 V$ y! Q  a2) 设计计算! k$ i/ B% ^4 h6 U4 B2 u
mn≥ =2.4' r/ I8 p. j1 k
mn=2.5
+ d8 _: k7 {# S* ], Q; b; o4.几何尺寸计算3 h! z8 Q/ X) _& _% T$ F
1) 计算中心距
2 j. B9 M! {% i. l5 Mz1 =32.9,取z1=33
- f- M: _( N: Ez2=165
7 i6 Z5 N& A$ U1 a9 ya =255.07mm, L( W6 ?# P8 w7 ?- a  a( H. [
a圆整后取255mm
" \# N: x8 l" `8 G. n4 }) V# K2) 按圆整后的中心距修正螺旋角+ o9 A& u* o/ c% n7 v
β=arcos =13 55’50”" K- r& I& V, d1 F; q' G
3) 计算大、小齿轮的分度圆直径
5 j# p8 i; I# L1 l1 ed1 =85.00mm
9 I+ g2 z& i6 J. g8 K9 n; J! X) xd2 =425mm
; S! d0 `# l5 d+ |4) 计算齿轮宽度7 L6 Q/ G( o, ^  _
b=φdd1. F) j4 C4 K8 [9 }3 {+ t: Q
b=85mm  c) m! U& g5 B: V) d1 n
B1=90mm,B2=85mm
8 a5 `1 }- |2 M5 v- C. S3 {5) 结构设计7 G) j5 I: r8 ~& C; O
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。* a7 z) O3 E* R% w
轴的设计计算
1 @$ G! i& U8 U! G! l$ ~拟定输入轴齿轮为右旋1 z7 `% ]5 A  |% g" e* O
II轴:# g# P, O3 s* `0 J! w& ?% v  ^' p
1.初步确定轴的最小直径
: \/ Z0 P& L9 B$ I, yd≥ = =34.2mm
* x( K  Y7 x( W% q5 I& y2.求作用在齿轮上的受力& K- x7 |) O1 @$ X& i
Ft1= =899N
3 J1 n2 K7 Q0 J# CFr1=Ft =337N4 I6 e1 w+ T4 n. \' s
Fa1=Fttanβ=223N;% Y& o* U8 I' V  Z% @* s/ z
Ft2=4494N
4 M3 ^/ @" d0 x1 w* H9 a' A" FFr2=1685N) ?/ {6 [( q: S) G
Fa2=1115N0 b. Z9 q$ O) R
3.轴的结构设计8 V+ P4 Z4 Q4 o6 @: [
1) 拟定轴上零件的装配方案
5 l( |, F  l, w- a" R& Fi. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。
. v9 ]0 t/ [; X0 A& I- `ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。
: `9 [4 j  k' b6 W  R$ B  p7 oiii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。
) \$ \- ]2 G& w6 wiv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。
, `0 h/ I3 ~" f: O$ Vv. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。
% P( [0 R  X3 [0 F% Q% j* ~6 S; tvi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。: U0 F2 x6 Y. p  q/ {6 B, C( c
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
: C8 S0 p( a1 y" R1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。, ?2 a  G' T3 M5 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。, J2 E4 h' Z3 X
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。
. S- @, a( W7 a4 H( o4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。" S/ I4 g9 @( n  e# K
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。
, p$ M, j! _6 O7 r5 {6. VI-VIII长度为44mm。* ]6 H3 r1 F5 y. K( \' `
4. 求轴上的载荷& j7 @" I9 P6 X- ^* |! q2 u8 S, ^
66 207.5 63.5
- a8 @% U. U% l+ J* b; gFr1=1418.5N
' I* v% t  X7 ^0 |4 @1 q3 CFr2=603.5N& m: \( a7 z8 o$ F9 a
查得轴承30307的Y值为1.6
/ y2 y# \0 x8 E1 ]; |+ f! G* v1 y; GFd1=443N# a* O( r1 A, b. h* r! }
Fd2=189N' [5 \- p7 _+ K; R+ p2 ~, W$ M
因为两个齿轮旋向都是左旋。7 H  b6 u' d2 E3 Q0 ~! U+ U) C
故:Fa1=638N
3 u5 Z: y  t' V) ?( _$ iFa2=189N
4 C) Q* J/ L( g. W( Z5 \$ r, i5.精确校核轴的疲劳强度
( q5 R+ V7 @7 Y$ d! [2 Z5 z0 [1) 判断危险截面
, G/ o. Z. @6 h: U& r/ J% C由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面
) ]6 ?) H# n) S2 X. d2) 截面IV右侧的
' R7 M  ~0 T: Q* x
: I; k+ \+ \4 ?+ d截面上的转切应力为( E2 W# D4 ?- J. M' L& ?* D* }; \
由于轴选用40cr,调质处理,所以: F$ s3 z) u5 w& F4 ~! p0 I9 m8 B0 k
([2]P355表15-1)
8 X% C% [( `7 R7 y4 `0 k8 Wa) 综合系数的计算" O. D. `- n2 Z: L1 w9 r
由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , ,/ a& d% O& k& j9 z+ ^5 q6 b4 b7 \
([2]P38附表3-2经直线插入)0 k2 n* ~: p: z# f4 g
轴的材料敏感系数为 , ,; t, z, N2 c8 s
([2]P37附图3-1)& N  y1 D( `9 a# L1 K* h
故有效应力集中系数为' |% a4 @  a* ~- p3 ?$ B
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 ,4 K( x! ]4 {' X% x0 q
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3)$ Z) Z# z6 V( z! b6 Z% m
轴采用磨削加工,表面质量系数为 ,
  H, H5 e, x5 J1 ~([2]P40附图3-4)6 ^6 V' W& {* q! J3 x% e
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为5 x8 H! f: }/ V( D# J) {
b) 碳钢系数的确定
7 n- g- r" n( x: r" s+ F5 d碳钢的特性系数取为 ," i' k8 v' x7 t4 v# K! L
c) 安全系数的计算
6 T* h! y4 \) T7 q' K6 M+ T9 M( i轴的疲劳安全系数为
- g! Q, w" @2 A+ q* m6 J( A8 R故轴的选用安全。
/ t( P, l0 e+ c$ `, x7 zI轴:
8 S2 k2 j$ \+ i1 h+ Q1.作用在齿轮上的力6 J; A% J) g8 t" d, \
FH1=FH2=337/2=168.5
3 J- p. H; H9 N% C* |$ \% {3 ]- YFv1=Fv2=889/2=444.5
# B) b& j% T+ q5 L. D2.初步确定轴的最小直径
! k1 N8 |4 r( I' b$ t- F& F
+ g6 [/ h* V0 O; Y. m8 z( ^3.轴的结构设计
: T* p2 L& r3 s1) 确定轴上零件的装配方案
1 N+ ?2 m3 g2 w8 a! ~! F9 ?2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
- M& A4 h: e' Vd) 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。4 t8 }- g8 Q: I! N
e) 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。7 O4 ^+ H; L: u$ F
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。. N2 q6 Y5 Z7 P3 {3 j" H" c" g+ I
g) 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。
, q( U1 j  f" R7 }h) 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。% g) E+ f/ M" F2 Q3 Z7 ]0 s
i) 轴肩固定轴承,直径为42mm。
- C' A8 @) c3 X! s9 H4 H/ l. gj) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。
2 v% e+ A, }3 X/ Q4 `5 M  r2) 各段长度的确定
6 k$ L7 ]% u2 z5 O  Z, x各段长度的确定从左到右分述如下:
0 Q" D# v, e' U4 l# Sa) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。
; D% @( L) [  H% d  I  [. L$ l0 p# |b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。
+ e$ {8 m  G" T0 ic) 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。
$ O' R+ Q0 z# Q1 q+ i, p) wd) 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 M& D% j$ D+ ?0 `
e) 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。
: `$ t# v' d. ?$ _4 u( U7 T; W$ xf) 该段由联轴器孔长决定为42mm! S& F0 j# l, X; g9 t
4.按弯扭合成应力校核轴的强度; h/ D; ]: S7 }: N+ y
W=62748N.mm
4 Y' m1 [& M) W" a, qT=39400N.mm* d# l, \. Y6 P! @% V" Y
45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。
/ F. G2 H3 |" L$ z3 P) J8 b7 H0 A9 U& @) w3 A' T' j, h
III轴' s! j, @3 g! G, o" i
1.作用在齿轮上的力
. y2 L9 N0 h& g, ], h3 ]( iFH1=FH2=4494/2=2247N1 g# F* k- c! A/ F: @- ?3 R  x
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N3 D9 w- x: W8 b% l& G& u
2.初步确定轴的最小直径
. U- c4 w& W% x3 b3 }* M3.轴的结构设计- Z0 x; ?- b5 }1 E5 A3 u( [9 h
1) 轴上零件的装配方案
+ J( S  s" M2 K0 U$ }# ^( J2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度9 Q4 E8 c. l+ ]& x$ Z5 Q
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII6 u/ L; E: d# B
直径 60 70 75 87 79 70, P8 t: i% M) {2 T' N
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25
7 g& g# ~3 t7 A2 b1 Z+ w% N( e& c) K& K& G5 [) b7 T
5.求轴上的载荷
0 `+ ^: i( S7 yMm=316767N.mm" l, x' y% r! H1 \/ Z7 P9 u
T=925200N.mm& x3 d6 P4 h4 J4 F
6. 弯扭校合
+ }- Z  i/ m  P: k1 f, u滚动轴承的选择及计算$ ^2 Q$ f% V8 \0 n( C
I轴:
" f3 q5 f3 a; D, @1.求两轴承受到的径向载荷
( G9 [* ]5 Q* b/ X. d, a3 |5、 轴承30206的校核
/ O7 i* q+ t% S2 g! x1) 径向力
/ ^* @/ f" x& P; y2) 派生力
) ]- u! b7 G" B' X3 B' v3 Q0 J3) 轴向力) F) g( U- H' u" K/ _9 S6 y1 P
由于 ,0 d2 ?7 E5 E' i6 w, {! R2 m2 B( `
所以轴向力为 ,
0 m% C6 x# U9 P4) 当量载荷) R) [* v+ C# `% M1 A. e4 W7 `
由于 , ,
. \, W3 i( Y. b9 K5 W4 F所以 , , , 。9 E! e( n" X$ |
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为) n% O+ x( e) z# o: j0 Z
5) 轴承寿命的校核+ n2 f; \$ c* j  q% D
II轴:
" i; a2 m6 c4 ^0 E+ ?6、 轴承30307的校核
6 {0 B$ ~. h' `$ [, [! q4 R6 F1) 径向力2 \, B# g& A  v; \' I4 c
2) 派生力
' a9 P. l+ }- U0 @) v5 x( O& g8 u) @7 d! `/ N+ l
3) 轴向力
0 Q) g! [  E* x$ c: d由于 ,
4 U5 ?/ u* [+ i' |; E所以轴向力为 ,/ Z9 C. t, C0 O, H2 H4 F/ j$ ^& K5 B
4) 当量载荷
8 f7 R' @/ B/ N7 J由于 , ,
, U" g! N7 I+ J1 n6 @0 u, ?4 m3 F, `) W: I所以 , , , 。
% j9 k, H) U8 s) P3 B由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为
% x+ C7 C. |% u6 J/ A, s5) 轴承寿命的校核: g8 f. k/ b# z! Q0 B
III轴:, P2 l6 y. M5 E4 R0 y! r
7、 轴承32214的校核
% X4 i- _6 v6 V* ^1) 径向力
' p: O$ l& _, W5 v. L3 A! I% [2) 派生力
3 s, S- |* k' `, U$ _% m3) 轴向力: i' ]% r/ K0 ~
由于 ,5 E6 a! C. n+ ]" e; u+ N* a) L
所以轴向力为 ,, ~7 v4 h5 w- O4 t9 n
4) 当量载荷
, [6 ]' ]1 N+ B6 N- M5 _6 d由于 , ,; U% `; j/ A( V  h* }, }
所以 , , , 。1 J+ _9 u3 v2 _0 W
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为0 `5 ~2 \# n6 a+ s0 p# q: t1 k
5) 轴承寿命的校核3 |6 `' Z2 |( ]; d0 G8 Y
键连接的选择及校核计算
: O5 R; N+ A7 G: ?1 }4 f2 f
. [- V2 E5 g. k+ z; R5 d代号 直径1 q) w/ A5 ?7 Q3 p
(mm) 工作长度
( l$ I2 T) [8 T(mm) 工作高度( Z4 M# }1 u* s( l
(mm) 转矩3 z7 ]$ N+ e4 K) K5 H
(N&#8226;m) 极限应力
3 I, R1 p0 b# K6 {(MPa). O) |  C# h% S
高速轴 8×7×60(单头) 25 35 3.5 39.8 26.0
5 q8 l# T( \  C0 R12×8×80(单头) 40 68 4 39.8 7.328 x5 P' ]8 w9 l' c
中间轴 12×8×70(单头) 40 58 4 191 41.2! [8 e( w4 N4 R5 z; ~
低速轴 20×12×80(单头) 75 60 6 925.2 68.5/ m' `5 ^( E) _
18×11×110(单头) 60 107 5.5 925.2 52.4! d  Q0 E3 |  Q/ a+ b4 D2 Q
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。8 c) O6 Q3 U) g( S$ W' \  f5 e0 T
连轴器的选择
8 c1 f& c# U, s; ]7 S% h由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。3 t0 a" q/ E; g' |7 \' b* v! \
二、高速轴用联轴器的设计计算
" b! \4 A, q; n/ K4 b% B+ u5 U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 ,) Q5 g1 c# f+ A3 V) E0 e
计算转矩为
+ \& g+ t+ \. ?' F; K5 r7 \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)
& L1 [, G% z, g8 _其主要参数如下:4 i  I# \* k. H" U5 |1 H6 j
材料HT200  C' G, Z2 G% G" R! a" Q3 Q
公称转矩
* ]9 m' x, Y  H! T2 P2 U轴孔直径 ,  T. z- `  L. Q: R% k8 b
轴孔长 ,
* N. f0 k! T! F7 K9 j2 ]: I装配尺寸
1 G5 z5 c" j3 |半联轴器厚
2 }- K  C& f, ~([1]P163表17-3)(GB4323-84! V5 Q* b2 q  g% m
三、第二个联轴器的设计计算" O9 d6 T4 ~; e7 Y  T. _  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 ,+ f  u1 X, o# _: P
计算转矩为' a9 c% C" e& _" u6 W/ O
所以选用弹性柱销联轴器TL10(GB4323-84)6 \& K# W& h9 p
其主要参数如下:
7 \  Y. R/ l4 m  o% b4 l. l% f( B; m材料HT200
3 p; C/ L: n6 G; W! l7 v公称转矩
1 i& Y2 \' T+ k+ x- @' g轴孔直径! t/ n1 {9 |, I4 i; v/ O' \! \/ l
轴孔长 ,* O1 k* {3 i0 v7 o& D$ Z4 A
装配尺寸
/ S' o# i2 n& n, X半联轴器厚
7 \, X4 d8 [" T([1]P163表17-3)(GB4323-84( s( u- s( @1 @6 J0 U% x  X
减速器附件的选择4 Z' g) c1 {$ Q1 M, f
通气器
/ }3 U  m# [0 V, O, l) I  \9 v由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.52 F  F5 ^) x1 H. ?, a3 ^
油面指示器! R& S( b% O" Z  n
选用游标尺M16
. F; C; e  r& A1 n- C1 ]起吊装置! M: Z$ C4 t. i5 S# o" [/ ]0 P
采用箱盖吊耳、箱座吊耳5 ?" c6 T' N  s- i% k' w; j' F
放油螺塞
4 J% r6 F" |' t选用外六角油塞及垫片M16×1.5
! t1 Y' J3 N. ]; q- g润滑与密封: |0 E1 U: e$ G8 r7 @
一、齿轮的润滑3 Y  x' ^7 G$ T/ f. }8 t
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。! }# P& E5 t# V, v& a
二、滚动轴承的润滑
- C- q: B, \5 B) r" f. v# |7 y0 a由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。
' H0 i. H" K: g, h三、润滑油的选择
- h% T4 e( q6 C, _& W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。
: p3 }" P4 M; x) V4 F' P* F四、密封方法的选取# w1 x$ A4 _. b3 ]
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。) R6 Y6 I# k5 ?8 }& C, J
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。+ @4 g+ R% q# l# V$ _
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
. a2 C7 q' [0 k; C4 A* r设计小结
; n. z5 S* c  m  ], E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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