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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。
Q1 L- Z, \1 |9 y 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。7 Y2 S$ w; }/ g8 f6 L* k
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。, l1 F0 P. L; U. N7 V {
- G" S1 B/ x' G. Z. T) ? r
; n4 y! h$ E) G$ Q
下面是设计说明书:/ B; D/ S. a b9 x# {8 V
修改参数:输送带工作拉力:2300N# Y" q) @/ M! h
输送带工作速度:1.5m/s* ^- m' v' u7 K: A9 j9 U) ?
滚筒直径:400mm& k+ b! I+ t' r
每日工作时数:24h8 A( `0 J3 {" ^- y- |- b. U
传动工作年限:3年: S5 W/ \# d/ ?8 x( |7 C2 _
5 `0 \/ }! U. `# S3 F+ y, E
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3 q. f+ M5 `. y; l6 I
设计任务书……………………………………………………1, l8 R& e N0 H% w/ C0 X
传动方案的拟定及说明………………………………………4
; C6 _% I9 A: r: x: C3 ]% i: k电动机的选择…………………………………………………46 W5 p. m- o6 f$ ^" C3 x# K
计算传动装置的运动和动力参数……………………………5! x6 e- z6 x3 `9 O
传动件的设计计算……………………………………………5
& |9 b, N. {( y6 _$ u轴的设计计算…………………………………………………8
( R; H7 R6 h$ @4 {9 U' U1 p. \滚动轴承的选择及计算………………………………………148 O* B4 e1 s6 U3 v7 U5 y
键联接的选择及校核计算……………………………………16/ p8 h6 q5 E" Z/ _8 c# E& Z2 {
连轴器的选择…………………………………………………16. \" r# f+ O! a! N8 X4 Q5 i
减速器附件的选择……………………………………………17
, i r: E( K+ u0 b/ Q% u润滑与密封……………………………………………………18
9 s$ r! `: ^5 A0 L设计小结………………………………………………………18
1 d! s( V6 B$ z2 {0 g6 ^* w参考资料目录…………………………………………………18' l6 O" S0 W- x" c) d7 f
机械设计课程设计任务书0 M. g5 O4 {- C+ E1 j5 ?9 E
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
2 T$ ^% I) D p& e, Y/ O一. 总体布置简图
7 J- B0 t# R' L! 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$ L& _: f& v6 ~5 K; m6 W1 D7 R. b1 I
二. 工作情况:1 [' v9 _( h6 @ O, ? ]' h, u
载荷平稳、单向旋转
8 o8 ?" ~9 G8 d7 Q三. 原始数据# H: {" T! g' K
鼓轮的扭矩T(N•m):850) L" Q, {/ c$ S5 B0 _( l
鼓轮的直径D(mm):350 g! ^; V, U4 ~3 P
运输带速度V(m/s):0.7
$ d& K/ N* x) s: I1 x4 j带速允许偏差(%):5
' s V* s0 c! K使用年限(年):53 S" K, J) ~% @6 C5 b
工作制度(班/日):2
4 ?. n1 [; }/ M. a四. 设计内容
% C, U. Y9 O9 b1. 电动机的选择与运动参数计算;0 ^+ G: U) B. A' l
2. 斜齿轮传动设计计算/ j( w. ]8 q7 e- f: E
3. 轴的设计
! s6 V- P# r4 ~. P/ w4 r4. 滚动轴承的选择
' j# z8 J( a, O5. 键和连轴器的选择与校核;) m% Z3 K) b5 s: b0 k" P
6. 装配图、零件图的绘制
9 n! h* X- F5 B0 ?7 S8 T1 E7. 设计计算说明书的编写
& ?' f; f# I- F9 Z五. 设计任务
3 t# z& P2 D+ a1. 减速器总装配图一张# {7 _1 h8 H' h6 u1 k
2. 齿轮、轴零件图各一张0 v3 `3 X% |7 l3 N
3. 设计说明书一份
* \' ^: Z: o4 p1 N3 v- O# F, _六. 设计进度0 {7 N5 G9 z2 z; W5 p, R8 M- l0 w
1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算
0 f I u. s# p/ H# L2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计0 f1 [9 ~: _4 O% n3 E) M' _8 a
3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
0 Z" a1 `# I( a" ^ U4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写; ?$ B' b4 g ?$ R
传动方案的拟定及说明3 \6 \3 M5 d% X& A" ^" K
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。 t' k' P5 ]4 q+ 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。7 D3 N4 O+ q8 z8 M! Z/ e- l9 W* |
电动机的选择/ m& P$ l9 o. I5 q1 e
1.电动机类型和结构的选择" k' y1 q/ o4 k7 O1 D" o, L
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。
- G: J/ c. Z' W2.电动机容量的选择/ v: n0 [' b2 h) z# C
1) 工作机所需功率Pw; a( k) g! k) H" Y; m' R
Pw=3.4kW8 z4 [) u. D3 Q
2) 电动机的输出功率
+ X5 a+ _: G* bPd=Pw/η
2 A- `5 q+ `! o, R/ m5 U% Qη= =0.904
; S1 a* }+ X: G APd=3.76kW
+ t- }( m9 E& p/ N' y3.电动机转速的选择8 o5 M( ?5 Q- U ]
nd=(i1’•i2’…in’)nw+ L& j6 \8 E9 h
初选为同步转速为1000r/min的电动机
! Z1 S4 O/ E4 C0 z% C5 |4.电动机型号的确定
1 j1 N/ ^! A% e5 j. K, ^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
& }9 t/ @6 n& X0 B4 l& I计算传动装置的运动和动力参数
: X" D8 r" ^+ X* ~传动装置的总传动比及其分配
% s0 F- I( J3 F1 u4 Q& v1.计算总传动比
4 V& ~ ~: H# N3 I) V, e9 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:1 O+ m, s% |+ h
i=nm/nw8 C) v* M, K* M8 R
nw=38.48 W+ A3 Y& A) j
i=25.14& n+ u7 G2 z O6 j, O
2.合理分配各级传动比/ j6 N9 I7 Q$ A, H/ K* c3 |
由于减速箱是同轴式布置,所以i1=i2。. {8 w2 w8 }; D; u( ~, L. n% D$ z
因为i=25.14,取i=25,i1=i2=5
$ L: @ k- |0 \' f# z速度偏差为0.5%<5%,所以可行。
) A( ~! s3 K3 {/ i各轴转速、输入功率、输入转矩
* i6 A# m7 n$ e z2 i- [% e; y! u项 目 电动机轴 高速轴I 中间轴II 低速轴III 鼓 轮
4 q2 m0 A# k4 V& R) o6 I* ^转速(r/min) 960 960 192 38.4 38.4
) w/ K& H; `/ C% G d% X功率(kW) 4 3.96 3.84 3.72 3.578 ~4 c- A% \4 @6 z; S
转矩(N•m) 39.8 39.4 191 925.2 888.4& D. ?0 L' j$ {: s) k$ v
传动比 1 1 5 5 1
1 r7 h: P) \) v效率 1 0.99 0.97 0.97 0.97! _: Y, d/ G8 O c
0 r$ Z5 U! n4 v @' V) K' n传动件设计计算
~. T$ H) y2 u* G# K1. 选精度等级、材料及齿数
% j% y. j* l2 O ~1) 材料及热处理;* ]$ G _! ~; [' @. s* w
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。
* u& F4 |% j0 r6 o6 }2) 精度等级选用7级精度;
: y1 r) j) r+ |# k3 M# T; p3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的;, C4 K- J/ x6 V1 ?3 X: D+ ?
4) 选取螺旋角。初选螺旋角β=14°8 Z' n+ \% |7 S/ M2 w
2.按齿面接触强度设计$ `$ O1 x8 O1 @+ h2 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2 l& w3 `' }; u; K [
按式(10—21)试算,即
9 Z9 u9 g, Z9 [& p: e1 fdt≥1 k; ? e" Y- s7 v% l
1) 确定公式内的各计算数值
5 ~& ? n8 L- Z5 s5 P(1) 试选Kt=1.6
4 y1 U% m8 g( z3 F+ R- k4 {(2) 由图10-30选取区域系数ZH=2.433, S" P2 w" W& U4 B$ D: L* r/ [+ t1 y! m
(3) 由表10-7选取尺宽系数φd=1& B" }- C8 B# I, @& a
(4) 由图10-26查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62& R+ t$ L; E3 D: N
(5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa' a: A! q# l5 j
(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;
: D# |4 \5 d3 E(7) 由式10-13计算应力循环次数
6 V8 }( F1 j V. B$ |0 L9 Q6 z, G/ A, _N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8# u( i- ^/ q( W: N8 ^0 J1 N7 A
N2=N1/5=6.64×107+ B+ C, _( p# P
(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98/ g" I9 j; l/ Y6 i
(9) 计算接触疲劳许用应力0 w6 ]" L4 N0 [; b+ X1 \
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得
5 K! p3 ~* g% m% }- X" X( o- I[σH]1==0.95×600MPa=570MPa, ?+ X) q& J+ A+ o
[σH]2==0.98×550MPa=539MPa
- i J8 a: @9 f( L2 r5 y+ j! s# D[σH]=[σH]1+[σH]2/2=554.5MPa
f n: o, J" Q; Q: j2) 计算% d+ h1 E9 a5 d! o5 H
(1) 试算小齿轮分度圆直径d1t
' j( t% I3 \$ c0 D# G, z7 m7 S0 f2 {+ dd1t≥ = =67.85
0 B+ C u' o, e2 v(2) 计算圆周速度
) `# J2 f! r: t6 `4 {v= = =0.68m/s* @" E! r& T( S# K
(3) 计算齿宽b及模数mnt5 K7 t. \/ b, Q9 _
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm: k0 v! q5 A7 z& i( A( R; \
mnt= = =3.39 N) ~& M7 v* Q# N. n* N9 k2 r( `
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm
- |/ n2 ^+ f% x( f, G) J/ v) z" i1 {b/h=67.85/7.63=8.892 u* B2 T- p3 {* w/ w" ^' R
(4) 计算纵向重合度εβ9 @ i# x/ @/ b1 C- @
εβ= =0.318×1×tan14 =1.594 ]" {% O j* C0 j! H9 l
(5) 计算载荷系数K
7 J: {! L3 R+ P8 a3 D已知载荷平稳,所以取KA=1
( L* A# p1 @# a* W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,
3 ~$ W$ v; G2 k ^1 O- J% t故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1 )1×1 +0.23×10 67.85=1.42
, s5 I4 Y) n! [' ~& p7 E8 _由表10—13查得KFβ=1.36
2 R! M1 Q% e7 T0 @( X$ u7 J" V9 o由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数1 d- o1 P( C- Q; m
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05
9 [+ P3 w9 n" t f* h(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10—10a)得
6 g( L/ D. I. ed1= = mm=73.6mm3 c0 n" ?# E" K
(7) 计算模数mn& D. y5 g" Q, C; W0 _: U$ k# C
mn = mm=3.74
. z; p/ F6 @- R# o; J. Z3 l3.按齿根弯曲强度设计
; K$ o6 V5 x# H4 f* U由式(10—17 mn≥
* F- p, K; n$ ~3 F1) 确定计算参数
4 s" P6 c, @1 u3 ^& a w) t; e(1) 计算载荷系数+ e7 F' E! l$ L, q# B/ g) ?
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96/ T2 P8 {8 p- j& C' }8 m
(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
2 h3 Y! s1 V2 v( n ]4 \- ?5 k2 G( A4 \/ y B& ^
(3) 计算当量齿数( a7 J8 u* P/ I! L8 E- V0 q6 n/ U
z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89
# J- B6 R* l/ P( T4 u1 `z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47
6 a/ f* E; v% m8 x) a(4) 查取齿型系数
! N: c H r$ n8 c& J由表10-5查得YFa1=2.724;Yfa2=2.172
- n( j/ k# n3 b! ?6 P+ O% H(5) 查取应力校正系数5 b6 s' I4 p* R
由表10-5查得Ysa1=1.569;Ysa2=1.798
# Z4 Q6 I) O! `% l* A+ v6 G(6) 计算[σF] I5 J- V4 Y# i! ?! i5 A
σF1=500Mpa' v+ t T5 k% M: X9 L/ s( V& T
σF2=380MPa
+ V* Y+ b; p8 G- ~5 BKFN1=0.959 {$ U' s3 X" |/ U- C$ X
KFN2=0.98& i; O y4 ^/ p3 h' t
[σF1]=339.29Mpa( y. i* h" g3 D& `1 O9 P2 z- ~9 y
[σF2]=266MPa) ?6 }! I& ~; W+ x5 S4 x0 Y
(7) 计算大、小齿轮的 并加以比较
9 X2 C* P3 {3 i5 A3 j= =0.0126
1 f! g! b6 H9 q' D= =0.014684 d3 ^' { S) \) M
大齿轮的数值大。2 x6 T0 @" D+ r4 G, \
2) 设计计算
- F8 g6 v8 |( p8 S1 @. P* [7 `9 umn≥ =2.4
% d6 p( y3 m* o; d$ n! lmn=2.5: V; Y! K& X0 C G+ I t+ e
4.几何尺寸计算0 ^7 k8 x- f% Q2 i
1) 计算中心距
3 O# C2 e0 H( W' V% q/ Jz1 =32.9,取z1=339 z; Q1 h: E1 z9 B! [* v
z2=165' q9 K5 s* E+ \* b# H
a =255.07mm
+ d8 s6 W9 C9 \- [8 F: C" i% Xa圆整后取255mm
. F( y% p" m$ a! o# q4 b: t _2) 按圆整后的中心距修正螺旋角
/ Z+ X& A( z/ U$ }β=arcos =13 55’50”
3 b5 O) Q& y R/ l0 _3) 计算大、小齿轮的分度圆直径
$ b, L# _4 E+ Q% I; @d1 =85.00mm2 t+ v9 y c) C* z
d2 =425mm
' V# W6 ]9 h. O( J$ ~5 l4) 计算齿轮宽度4 a. A4 Y1 N* |+ t" x2 F" E# _9 j
b=φdd15 N- U; T7 r' i: b* k" Q3 \& ^2 C
b=85mm
: y9 a f/ ]" dB1=90mm,B2=85mm- o& P. x7 T( w# `/ O6 [- l. r9 V
5) 结构设计% D* `* G; I/ S. d
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。
& |- n3 e1 ` k' n( k轴的设计计算& d) l1 h( P& M8 z a
拟定输入轴齿轮为右旋
7 z$ o+ p) s9 x6 Y6 F+ F" H. OII轴:
( F+ U+ O0 e3 G n" I% q1.初步确定轴的最小直径$ {+ o! Q9 D. l8 N( ^' E- ^1 M
d≥ = =34.2mm9 l+ ^0 M7 c0 `# X, } K
2.求作用在齿轮上的受力
, @, _& @1 \5 C& g/ MFt1= =899N k8 u+ ~3 } ~! v: x/ k9 Y
Fr1=Ft =337N4 n' s& K% W: E* F, }; Q1 Z Y
Fa1=Fttanβ=223N;
% C8 B# Z. v" d5 V2 c9 jFt2=4494N& K$ E. S ?' q
Fr2=1685N
- L. [) w7 n5 E. ~( @. [Fa2=1115N
! g- l+ V& ~+ u* o3.轴的结构设计
/ @- v% O {6 z! R0 N! X R5 k1) 拟定轴上零件的装配方案( E9 Q1 ]0 [6 V% ~+ l
i. I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。, S3 F. v& w- O5 H/ n4 z- u+ m
ii. II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。- e7 c" k% P/ F) f1 Y
iii. III-IV段为小齿轮,外径90mm。. ?" H6 A, r4 D b
iv. IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。3 D; R' O! o8 B E6 k
v. V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。
* Y4 e* O$ Z8 r, j9 M; Jvi. VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。7 t- F/ a4 j$ m. i$ d, W
2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度+ a# h! R0 f# d, j% {3 m* a
1. I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。/ i) r* z4 K: F/ _ \
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。8 V) q4 D. A) U0 k `7 l ~ Q* B( V
3. III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。
" b. @" p& i- g. P* Q4. IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。: c& z9 g" C7 o( }1 T/ M. M" W
5. V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。
# f# s; O) G; u$ O6. VI-VIII长度为44mm。6 J# K! P/ e3 F; i
4. 求轴上的载荷
. D: M' A8 J: j# F66 207.5 63.5
5 \7 i4 T5 U a0 _, SFr1=1418.5N
3 q5 G, k. L' _& LFr2=603.5N) d0 P8 F2 {/ d/ ?$ b9 o0 x% ~
查得轴承30307的Y值为1.6
2 ^" K) R: }1 [4 F, ~Fd1=443N
, g! A, w" A. K5 d. c S( N3 d# gFd2=189N7 q- W' H2 g6 o8 T7 h
因为两个齿轮旋向都是左旋。- ^; }3 y( Z G. T4 L' K7 `
故:Fa1=638N4 U& {+ V4 N( G* P9 i, s( ^5 E
Fa2=189N% r# D- @$ E% z6 Y7 m
5.精确校核轴的疲劳强度) F# I: e7 E0 B- ?3 o3 \
1) 判断危险截面
6 r) O; T6 q& C% J: x; @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9 o1 q& K* |5 v8 F
2) 截面IV右侧的
$ W0 O+ v: W8 ? x0 l5 _, _; p1 E! }
截面上的转切应力为
$ m# Z L3 h0 m; W8 I由于轴选用40cr,调质处理,所以
$ [5 N7 S! ?. ]6 o([2]P355表15-1)
# K1 ?% }( X6 I: k9 Q% g, Y+ ia) 综合系数的计算
! W5 H7 F1 p4 H& W) I1 \由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为 , ,
. Z- g/ ^: Z9 N/ g7 w5 L([2]P38附表3-2经直线插入)
+ z" w+ t2 k5 {# V. G轴的材料敏感系数为 , ,
8 N, ~% }+ w+ Y& F4 V x([2]P37附图3-1)+ U. a+ I; W4 ?" K3 h5 x
故有效应力集中系数为4 u& M6 i, K' W5 s, a% _' o+ ^
查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 ,! W" x2 Y ^; W7 _: M% J; J2 j; X. W
([2]P37附图3-2)([2]P39附图3-3)
! a7 b2 K6 S$ x M3 I6 e5 {轴采用磨削加工,表面质量系数为 ,
' _* P; @) ~6 t9 j- u([2]P40附图3-4)# G6 L" b C: c0 ?
轴表面未经强化处理,即 ,则综合系数值为7 Q1 p5 n8 C E" H
b) 碳钢系数的确定1 X. L! ], H4 i' q( v% q
碳钢的特性系数取为 ,& L- u: Z3 f/ z5 D$ k9 B
c) 安全系数的计算" h( T% j( f/ M- U) }6 p
轴的疲劳安全系数为# r9 S+ C1 g5 \* q$ E O; o: E" u- ~
故轴的选用安全。
. a3 o4 s; H; \0 I) UI轴:- _& `. K3 G$ v# }$ f
1.作用在齿轮上的力& X0 y- n) V3 ~- U: Q$ w4 f
FH1=FH2=337/2=168.5% l( z% [ S/ Q7 N
Fv1=Fv2=889/2=444.5
$ a4 A7 M$ |# L) t% {$ \. V; x* _' `2.初步确定轴的最小直径7 n2 }4 r* T" s
# D* n% [% D. X. G4 s3.轴的结构设计
7 c! e0 b9 {6 x/ j, s. d1) 确定轴上零件的装配方案. h% p, X8 `7 E! J1 U7 @
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度( j! ^# X3 H' e4 P* {1 J
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。! s+ W |; i% r; J) _4 f
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。# G; L1 D- ^6 g" O! G1 R2 R8 G) N
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。# t: O+ c x9 @# |
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。) d x# E! I+ i& q
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。
% i, p5 E8 A' ]- t" \8 Hi) 轴肩固定轴承,直径为42mm。
; c% t% _5 ? K/ [8 ~3 uj) 该段轴要安装轴承,直径定为35mm。
7 e7 G. l1 e/ D; A$ w1 Y2) 各段长度的确定
3 F" Z& @; I+ E各段长度的确定从左到右分述如下:6 H4 t& ~- V/ {; e
a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。' A' r+ M* T& t+ ]2 G# M
b) 该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。! ~/ T; ~) b! r
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。3 w. p _% s7 l* B! @3 `" L
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。
1 H2 G) J) T% ]2 a! V3 xe) 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。4 J4 X( h9 Y4 S5 ~2 t" q, n
f) 该段由联轴器孔长决定为42mm
# e H6 H8 `& _3 i$ B6 c4.按弯扭合成应力校核轴的强度, C; u r3 F2 u q- p3 A
W=62748N.mm C1 p4 ^0 ^* k5 l
T=39400N.mm
" z. z c" f2 M0 V7 {( a# _9 d45钢的强度极限为 ,又由于轴受的载荷为脉动的,所以 。+ z+ t! _, S' b7 m2 T; `
6 S9 e+ c% J: A6 ~ u% d
III轴2 O6 H! U2 _; T8 A
1.作用在齿轮上的力3 q4 Z, o9 O& K: ~ ~( U
FH1=FH2=4494/2=2247N
3 D, w9 I1 p6 A9 q6 FFv1=Fv2=1685/2=842.5N
6 A5 H: U# @2 a# Q$ I# Z( L2.初步确定轴的最小直径
) j5 v0 p8 n+ w# Y: ^4 s( \3.轴的结构设计. d4 A, l: S! F" S+ F% ?+ y4 V# V: ^
1) 轴上零件的装配方案1 X8 e" [/ h9 `; N3 d# q& E/ a
2) 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 S5 M' N, y/ c4 W) h9 C
I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII
7 s& u) @$ V! V, L0 E$ r直径 60 70 75 87 79 70% B3 \+ i: r5 P' p
长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25
u4 R+ O1 U7 Y4 d' g; o1 F* g \6 Y9 }8 r0 A$ @" ~$ P4 ^5 F
5.求轴上的载荷& g9 ~6 S9 V6 h0 j% S. r
Mm=316767N.mm
3 b- Z: c2 |+ d) ^4 f# M) @, HT=925200N.mm+ U) Y6 l. S+ ?/ S
6. 弯扭校合
6 c( ]" K% B7 ^* \: Z滚动轴承的选择及计算
@. `6 m/ ]7 y6 c& XI轴:
. [% K9 b) ^5 ?/ Q V5 E1.求两轴承受到的径向载荷
4 p7 e4 P! x, B/ v# J5 ] H: a, m5、 轴承30206的校核1 T& S8 r0 K. y7 U: L1 S# U& n# D
1) 径向力
8 j! e4 t- S) r0 t' q2) 派生力
2 L1 l3 ?8 I9 h8 q( ^3) 轴向力
; \8 o) j' p2 }* ~由于 ,
2 `' x9 z0 m* S所以轴向力为 ,- m/ }/ a5 i2 L! L* L/ }! v
4) 当量载荷
7 j6 K# W- S" j, T- w' k由于 , ,
( }, P. E1 `7 ]7 V所以 , , , 。
, u. b) M3 l1 r( W; f+ H# |% V由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为
" K; K8 a4 ^7 p% f& }2 L5) 轴承寿命的校核( r' H" K; Q, {0 R" f# y' @9 M
II轴:
# p; A" O0 ? F+ S2 ]! G6、 轴承30307的校核
! q, G [: [5 }4 O. d/ B1) 径向力- I3 }& q9 W0 Q% e# H" J/ |
2) 派生力
6 P! }( T. g4 u$ _- y: e0 J' w,
+ ` X, ~5 o3 n2 w. d& O3) 轴向力
; v% ^$ w8 b+ Y由于 ,
, }- I/ u! T# Z3 M所以轴向力为 ,
I. M/ w% U9 R9 z# }6 X4) 当量载荷
~4 Q* D4 s) z9 y) k/ i! D由于 , ,
# L8 l9 J! X0 p3 D6 E r所以 , , , 。& p" j; _5 S$ |( Z
由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为
& |# c/ [) a5 s5 Q6 \5) 轴承寿命的校核
' ]2 f8 K, M& G$ g9 I6 d( cIII轴:& H, T$ G, N9 w9 v# g
7、 轴承32214的校核: { k9 ^3 m7 r/ n Y
1) 径向力/ g1 Y, D# m8 m7 X4 v
2) 派生力
* p3 @* n! G6 ]. ^ D3) 轴向力
& b- I/ @0 h* q6 e由于 ,7 E3 o: Z2 q8 T4 [
所以轴向力为 ,- N' u8 ]. @ D6 c9 J3 v+ G
4) 当量载荷6 h; [% S; W& y/ A- ~
由于 , ,
% _5 w! j! K& j$ M' h( K# C所以 , , , 。
Q8 v2 r$ c2 A/ o由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为* W, T/ m3 Z; ?( R
5) 轴承寿命的校核
; g8 p, ^% w, C+ L键连接的选择及校核计算/ u% R; j7 N J8 L* a- |
$ A- y; `3 L. \/ w* j1 H6 |" h
代号 直径# z% _: i- |" [' d* D, H# y4 o" k$ @
(mm) 工作长度
; T7 h( s7 Z4 E( w( h(mm) 工作高度+ Q' P4 o8 y/ e2 k& E( t' R
(mm) 转矩/ X( k, g5 c9 U* c* Y& {2 _# L2 [
(N•m) 极限应力
- Y: }+ ~+ C7 a* G. L% c$ t(MPa)* p3 a9 H; H9 l
高速轴 8×7×60(单头) 25 35 3.5 39.8 26.0( Z1 _' b. V" v- o1 b* j2 v
12×8×80(单头) 40 68 4 39.8 7.32- @: W, U9 g9 ^! f2 \. M' n
中间轴 12×8×70(单头) 40 58 4 191 41.2
! h* W5 y0 b: K) e; v低速轴 20×12×80(单头) 75 60 6 925.2 68.5, T( [: |, n8 M0 F8 p! C
18×11×110(单头) 60 107 5.5 925.2 52.4
, c/ Q; t; O) e3 n e9 Z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。
1 s- E' |. p5 O# n9 K$ u连轴器的选择6 M- h+ d, W* S4 M8 `, i" H0 w
由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。
$ b g3 C$ j+ I4 S8 n0 X二、高速轴用联轴器的设计计算
2 j% u! J1 P1 \" ^% e# b; n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 ,9 h: M- u3 t* H/ h. N. D! P
计算转矩为: U7 X& q U; w" i* O1 E
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)
. ^ f' u0 s' s6 ~! q其主要参数如下:
5 a$ r& d* z' @1 T! G材料HT2004 ^+ c6 t- d- J0 Q* ?) m
公称转矩
4 Y L" {# ~6 D0 V L% ~% t4 ?: w轴孔直径 , Z& e4 j4 d, K% `( a: T, T
轴孔长 ,
" S+ Q$ p% q0 ?" M& n( D装配尺寸" V! o( E$ t+ H3 m" f
半联轴器厚
7 F, \; R4 P2 n0 u([1]P163表17-3)(GB4323-84
9 e$ r: T( K6 y! k) E; p三、第二个联轴器的设计计算% A( i: z1 |$ @# K5 a5 U& Z( W
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 ,* n# z. P: Q4 A' M' h# a5 `1 Z
计算转矩为
( o0 c7 p. A; J/ E& M所以选用弹性柱销联轴器TL10(GB4323-84)2 M% a/ E& j6 V7 B7 `
其主要参数如下:' K' Y* L3 r) R
材料HT200
( G/ O2 G- R, C- ~, x4 b( R: q6 \% M公称转矩
: C7 v$ `& g, z* L9 T: S/ q轴孔直径
" b0 H1 c% s H7 y' j轴孔长 ,
9 L6 }9 H9 Z7 ], h9 T. @$ k$ M# H) }2 B装配尺寸' u7 q- _; [# \: S
半联轴器厚
2 ` r# F) o/ f' _([1]P163表17-3)(GB4323-84
& M8 n& U$ @) q: `9 j) B0 ~减速器附件的选择9 L* w: J/ Z8 q9 L
通气器+ B: L9 s& z. r
由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5
3 b ?* H4 w& {( q/ ]油面指示器
' u E* O* B! l6 Q+ j/ W/ M选用游标尺M16
0 q) Y a5 t- b* }; o8 D- r起吊装置. h& J4 {, S: f z
采用箱盖吊耳、箱座吊耳' |+ j# l/ v, @) J; Z8 B& v' V
放油螺塞
0 F" u# C+ q, [$ ?: I选用外六角油塞及垫片M16×1.5; b( L1 H/ B0 C1 Q& ]0 i+ S
润滑与密封6 D" h( T4 q' Q$ A) I
一、齿轮的润滑2 C$ r. w% I3 W" y# U y+ d; G7 s
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。
5 q; O- C- F& k二、滚动轴承的润滑
2 L* y. D. ^& r% X& a由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。, E' C3 a) |! E9 r+ ~
三、润滑油的选择4 a( ?2 w1 J1 D0 t$ b) p6 O$ ?
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。2 F- D% J `) E: Q, h
四、密封方法的选取
, |! Q; t! k: Q1 ?- R" k) ?. N, p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。
( @5 g# d/ |4 K' C5 ]0 g5 A/ n+ w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。# F) G. q) l6 K) `1 \% D) B
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。& u5 a9 b' c0 a1 E6 d2 ]
设计小结
: @0 t. Z5 d% B# C3 M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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