二級圓柱直齒輪減速器設(shè)計[電動卷揚機的傳動裝置][F=14500 V=0.22 D=315]【CAD圖紙和說明書】
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機械設(shè)計(論文)說明書 題 目:二級直齒圓柱齒輪減速器 系 別: XXX系 專 業(yè): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 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)計任務(wù)書-------------------------------3 第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案-------------------------3 第三部分 電動機的選擇--------------------------------4 第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)-----------------7 第五部分 齒輪的設(shè)計----------------------------------8 第六部分 傳動軸承和傳動軸及聯(lián)軸器的設(shè)計---------------17 第七部分 鍵連接的選擇及校核計算-----------------------20 第八部分 減速器及其附件的設(shè)計-------------------------22 第九部分 潤滑與密封----------------------------------24 設(shè)計小結(jié)--------------------------------------------25 參考文獻--------------------------------------------25 第一部分 課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計課題: 設(shè)計一用于帶式運輸機上的兩級展開式圓柱齒輪減速器.運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動,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),2班制工作,運輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220V。 二. 設(shè)計要求: 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)計說明書一份。 三. 設(shè)計步驟: 1. 傳動裝置總體設(shè)計方案 2. 電動機的選擇 3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 5. 齒輪的設(shè)計 6. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計 7. 鍵聯(lián)接設(shè)計 8. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 9. 潤滑密封設(shè)計 10. 聯(lián)軸器設(shè)計 第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案 1.組成:傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。 2.特點:齒輪相對于軸承不對稱分布,故沿軸向載荷分布不均勻,要求軸有較大的剛度。 3.確定傳動方案:考慮到電機轉(zhuǎn)速高,傳動功率大,將開式齒輪設(shè)置在低速級。 初步確定傳動系統(tǒng)總體方案: 選擇開式齒輪傳動和二級圓柱直齒輪減速器(展開式)。 計算傳動裝置的總效率ha: ha=h1h23h32h4h5=0.99×0.983×0.972×0.95×0.96=0.8 h1為聯(lián)軸器的效率,h2為軸承的效率,h3為齒輪嚙合傳動的效率,h4為開式齒輪傳動的效率,h5為滾筒的效率(包括滾筒和對應(yīng)軸承的效率)。 第三部分 電動機的選擇 1 電動機的選擇 皮帶速度v: v=0.22m/s 工作機的功率pw: pw= 3.19 KW 電動機所需工作功率為: pd= 3.99 KW 執(zhí)行機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為: n = 13.3 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍,開式齒輪傳動的傳動比范圍為i1 = 2~5,二級圓柱直齒輪減速器傳動比i2=8~40,則總傳動比合理范圍為ia= 16~200,電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = ia×n = ( 16~200 )×13.3 = 212.8~2660r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和開式齒輪傳動、減速器的傳動比,選定型號為Y132M1-6的三相異步電動機,額定功率為4KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min,同步轉(zhuǎn)速1000r/min。 2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 (1)總傳動比: 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動裝置總傳動比為: ia=nm/n=960/13.3=72.2 (2)分配傳動裝置傳動比: ia=i0×i 式中i0,i1分別為開式齒輪和減速器的傳動比。為使開式齒輪傳動外廓尺寸不致過大,選取i0=6,則減速器傳動比為: i=ia/i0=72.2/6=12 取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為: i12 = 則低速級的傳動比為: i23 = 2.93 第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) (1)各軸轉(zhuǎn)速: nI = nm = 960 = 960 r/min nII = nI/i12 = 960/4.1 = 234.1 r/min nIII = nII/i23 = 234.1/2.93 = 79.9 r/min nIV = nIII/i0 = 79.9/6 = 13.3 r/min (2)各軸輸入功率: PI = Pd×h1 = 3.99×0.99 = 3.95 KW PII = PI×h2×h3 = 3.95×0.98×0.97 = 3.75 KW PIII = PII×h2×h3 = 3.75×0.98×0.97 = 3.56 KW PIV = PIII×h2×h4 = 3.56×0.98×0.95 = 3.31 KW 則各軸的輸出功率: PI' = PI×0.98 = 3.87 KW PII' = PII×0.98 = 3.67 KW PIII' = PIII×0.98 = 3.49 KW PIV' = PIV×0.98 = 3.24 KW (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩: TI = Td×h1 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩: Td = = 39.7 Nm 所以: TI = Td×h1 = 39.7×0.99 = 39.3 Nm TII = TI×i12×h2×h3 = 39.3×4.1×0.98×0.97 = 153.2 Nm TIII = TII×i23×h2×h3 = 153.2×2.93×0.98×0.97 = 426.7 Nm TIV = TIII×i0×h2×h4 = 426.7×6×0.98×0.95 = 2383.5 Nm 輸出轉(zhuǎn)矩為: TI' = TI×0.98 = 38.5 Nm TII' = TII×0.98 = 150.1 Nm TIII' = TIII×0.98 = 418.2 Nm TIV' = TIV×0.98 = 2335.8 Nm 第六部分 齒輪的設(shè)計 (一) 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 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:高速級小齒輪選用45號鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為小齒輪:250HBS。高速級大齒輪選用45號鋼正火,齒面硬度為大齒輪:200HBS。取小齒齒數(shù):Z1 = 21,則: Z2 = i12×Z1 = 4.1×21 = 86.1 ?。篫2 = 86 2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸,按齒面接觸強度設(shè)計: 確定各參數(shù)的值: 1) 試選Kt = 1.2 2) T1 = 39.3 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)點區(qū)域系數(shù)ZH = 2.5 6) 查得小齒輪的接觸疲勞強度極限:sHlim1 = 610 MPa,大齒輪的接觸疲勞強度極限:sHlim2 = 560 MPa。 7) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1 = 60nkth = 60×960×1×8×300×2×8 = 2.21×109 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2 = 60nkth = N1/u = 2.21×109/4.1 = 5.39×108 8) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.87,KHN2 = 0.9 9) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得: [sH]1 = = 0.87×610 = 530.7 MPa [sH]2 = = 0.9×560 = 504 MPa 許用接觸應(yīng)力: [sH] = ([sH]1+[sH]2)/2 = (530.7+504)/2 = 517.35 MPa 3 設(shè)計計算: 小齒輪的分度圓直徑:d1t: = = 59 mm 4 修正計算結(jié)果: 1) 確定模數(shù): mn = = = 2.81 mm 取為標(biāo)準(zhǔn)值:3 mm。 2) 中心距: a = = = 160.5 mm 3) 計算齒輪參數(shù): d1 = Z1mn = 21×3 = 63 mm d2 = Z2mn = 86×3 = 258 mm b = φd×d1 = 63 mm b圓整為整數(shù)為:b = 63 mm。 4) 計算圓周速度v: v = = = 3.17 m/s 由表8-8選取齒輪精度等級為9級。 5 校核齒根彎曲疲勞強度: (1) 確定公式內(nèi)各計算數(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: = = = 9.33 求得:KHb = 1.09+0.26fd2+0.33×10-3b = 1.09+0.26×0.82+0.33×10-3×63 = 1.37 ,由圖8-12查得:KFb = 1.34 2) K = KAKVKFaKFb = 1×1.1×1.1×1.34 = 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 = 2.73 YFa2 = 2.23 應(yīng)力校正系數(shù):YSa1 = 1.57 YSa2 = 1.79 4) 由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限為: sFlim1 = 245 MPa sFlim2 = 220 MPa 5) 同例8-2: 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1 = 2.21×109 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2 = 5.39×108 6) 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為: KFN1 = 0.83 KFN2 = 0.85 7) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取S=1.3,由式8-15得: [sF]1 = = = 156.4 [sF]2 = = = 143.8 = = 0.0274 = = 0.02776 大齒輪數(shù)值大選用。 (2) 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強度: mn≥ = = 2 mm 2≤3所以強度足夠。 (3) 各齒輪參數(shù)如下: 大小齒輪分度圓直徑: d1 = 63 mm d2 = 258 mm b = yd×d1 = 63 mm b圓整為整數(shù)為:b = 63 mm 圓整的大小齒輪寬度為:b1 = 68 mm b2 = 63 mm 中心距:a = 160.5 mm,模數(shù):m = 3 mm (二) 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 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:高速級小齒輪選用45號鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為小齒輪:250HBS。高速級大齒輪選用45號鋼正火,齒面硬度為大齒輪:200HBS。取小齒齒數(shù):Z3 = 24,則: Z4 = i23×Z3 = 2.93×24 = 70.32 ?。篫4 = 70 2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸,按齒面接觸強度設(shè)計: 確定各參數(shù)的值: 1) 試選Kt = 2.5 2) T2 = 153.2 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)點區(qū)域系數(shù)ZH = 2.5 6) 查得小齒輪的接觸疲勞強度極限:sHlim1 = 610 MPa,大齒輪的接觸疲勞強度極限:sHlim2 = 560 MPa。 7) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N3 = 60nkth = 60×234.1×1×8×300×2×8 = 5.39×108 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N4 = 60nkth = N1/u = 5.39×108/2.93 = 1.84×108 8) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.9,KHN3 = 0.92 9) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得: [sH]3 = = 0.9×610 = 549 MPa [sH]4 = = 0.92×560 = 515.2 MPa 許用接觸應(yīng)力: [sH] = ([sH]3+[sH]4)/2 = (549+515.2)/2 = 532.1 MPa 3 設(shè)計計算: 小齒輪的分度圓直徑:d1t: = = 93.5 mm 4 修正計算結(jié)果: 1) 確定模數(shù): mn = = = 3.9 mm 取為標(biāo)準(zhǔn)值:4 mm。 2) 中心距: a = = = 188 mm 3) 計算齒輪參數(shù): d3 = Z3mn = 24×4 = 96 mm d4 = Z4mn = 70×4 = 280 mm b = φd×d3 = 96 mm b圓整為整數(shù)為:b = 96 mm。 4) 計算圓周速度v: v = = = 1.18 m/s 由表8-8選取齒輪精度等級為9級。 5 校核齒根彎曲疲勞強度: (1) 確定公式內(nèi)各計算數(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: = = = 10.67 求得:KHb = 1.09+0.26fd4+0.33×10-3b = 1.09+0.26×0.82+0.33×10-3×96 = 1.38 ,由圖8-12查得:KFb = 1.35 2) K = KAKVKFaKFb = 1×1.1×1.1×1.35 = 1.63 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 = 2.63 YFa4 = 2.25 應(yīng)力校正系數(shù):YSa3 = 1.59 YSa4 = 1.76 4) 由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限為: sFlim3 = 245 MPa sFlim4 = 220 MPa 5) 同例8-2: 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N3 = 5.39×108 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N4 = 1.84×108 6) 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為: KFN3 = 0.85 KFN4 = 0.88 7) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取S=1.3,由式8-15得: [sF]3 = = = 160.2 [sF]4 = = = 148.9 = = 0.0261 = = 0.0266 大齒輪數(shù)值大選用。 (2) 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強度: mn≥ = = 2.85 mm 2.85≤4所以強度足夠。 (3) 各齒輪參數(shù)如下: 大小齒輪分度圓直徑: d3 = 96 mm d4 = 280 mm b = yd×d3 = 96 mm b圓整為整數(shù)為:b = 96 mm 圓整的大小齒輪寬度為:b3 = 101 mm b4 = 96 mm 中心距:a = 188 mm,模數(shù):m = 4 mm 第七部分 傳動軸承和傳動軸及聯(lián)軸器的設(shè)計 Ⅰ軸的設(shè)計 1 輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1: P1 = 3.95 KW n1 = 960 r/min T1 = 39.3 Nm 2 求作用在齒輪上的力: 已知高速級小齒輪的分度圓直徑為: d1 = 63 mm 則: Ft = = = 1247.6 N Fr = Ft×tanat = 1247.6×tan200 = 454.1 N 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)《機械設(shè)計(第八版)》表15-3,取A0 = 112,得: dmin = A0× = 112× = 17.9 mm 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處d12,所以同時需要選取聯(lián)軸器的型號,聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩:Tca = KAT1,查《機械設(shè)計(第八版)》表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小,故取:KA = 1.2,則: Tca = KAT1 = 1.2×39.3 = 47.2 Nm 由于鍵槽將軸徑增大4%,選取聯(lián)軸器型號為:LT4型,其尺寸為:內(nèi)孔直徑20 mm,軸孔長度38 mm,則:d12 = 20 mm,為保證聯(lián)軸器定位可靠取:l12 = 36 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 = 30 mm,左端用軸肩定位,故取II-III段軸直徑為:d23 = 25 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。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 = 30 mm;因軸只受徑載荷作用,查軸承樣本選用:6206型深溝球軸承,其尺寸為:d×D×T = 30×62×16 mm,軸承右端采用擋油環(huán)定位,取:l34 = 16 mm。右端軸承采用擋油環(huán)定位,由軸承樣本查得6206。型軸承的定位軸肩高度:h = 3 mm,故?。篸45 = d67 = 36 mm。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。由于:d1≤2d56 ,所以小齒輪應(yīng)該和輸入軸制成一體,所以:l56 = 68 mm;齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位,則: l67 = s+a = 10+8 = 18 mm l45 = b3+c+a+s = 101+12+10+8 = 131 mm l78 = T = 16 mm 5 軸的受力分析和校核: 1)作軸的計算簡圖(見圖a): 根據(jù)6206深溝球軸承查手冊得T= 16 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = ((63+5)/2+16+131-16/2)mm = 173 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = ((63+5)/2+18+16-16/2)mm = 60 mm 2)計算軸的支反力: 水平面支反力(見圖b): FNH1 = = = 321.3 N FNH2 = = = 926.3 N 垂直面支反力(見圖d): FNV1 = = = 116.9 N FNV2 = = = 337.2 N 3)計算軸的彎矩,并做彎矩圖: 截面C處的水平彎矩: MH = FNH1L2 = 321.3×173 Nmm = 55585 Nmm 截面C處的垂直彎矩: MV = FNV1L2 = 116.9×173 Nmm = 20224 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 = = 59150 Nmm 作合成彎矩圖(圖f)。 4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。 5)按彎扭組合強度條件校核軸的強度: 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險截面C)的強度。必要時也對其他危險截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進行強度校核。根據(jù)公式(14-4),取a = 0.6,則有: sca = = = MPa = 2.5 MPa≤[s-1] = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強度,并有一定的裕度(注:計算W時,忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下: II軸的設(shè)計 1 求中間軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2: P2 = 3.75 KW n2 = 234.1 r/min T2 = 153.2 Nm 2 求作用在齒輪上的力: 已知高速級大齒輪的分度圓直徑為: d2 = 258 mm 則: Ft = = = 1187.6 N Fr = Ft×tanat = 1187.6×tan200 = 432.3 N 已知低速級小齒輪的分度圓直徑為: d3 = 96 mm 則: Ft = = = 3191.7 N Fr = Ft×tanat = 3191.7×tan200 = 1161.7 N 3 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)《機械設(shè)計(第八版)》表15-3,?。篈0 = 107,得: dmin = A0× = 107× = 27 mm 中間軸最小直徑顯然是安裝軸承的直徑d12和d67,選定軸承型號為:6206型深溝球軸承,其尺寸為:d×D×T = 30×62×16 mm,則:d12 = d67 = 30 mm。取高速大齒輪的內(nèi)孔直徑為:d23 = 35 mm,由于安裝齒輪處的軸段長度應(yīng)略小于輪轂長度,則:l23 = 61 mm,軸肩高度:h = 0.07d = 0.07×35 = 2.45 mm,軸肩寬度:b≥1.4h = 1.4×2.45 = 3.43 mm,所以:d34 = d56 = 40 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 = 96 mm,l45 = 101 mm,則: l12 = T2+s+a+2.5+2 = 38.5 mm l56 = 10-3 = 7 mm l67 = T2+s+a-l56 = 16+8+10-7 = 27 mm 4 軸的受力分析和校核: 1)作軸的計算簡圖(見圖a): 根據(jù)6206深溝球軸承查手冊得T = 16 mm 高速大齒輪齒寬中點距左支點距離L1 = (63/2-2+38.5-16/2)mm = 60 mm 中間軸兩齒輪齒寬中點距離L2 = (63/2+14.5+b3/2)mm = 96.5 mm 低速小齒輪齒寬中點距右支點距離L3 = (b3/2+7+27-16/2)mm = 76.5 mm 2)計算軸的支反力: 水平面支反力(見圖b): FNH1 = = = 1929.7 N FNH2 = = = 2449.6 N 垂直面支反力(見圖d): FNV1 = = = -60.4 N FNV2 = = = -669 N 3)計算軸的彎矩,并做彎矩圖: 截面B、C處的水平彎矩: MH1 = FNH1L1 = 1929.7×60 Nmm = 115782 Nmm MH2 = FNH2L3 = 2449.6×76.5 Nmm = 187394 Nmm 截面B、C處的垂直彎矩: MV1 = FNV1L1 = -60.4×60 Nmm = -3624 Nmm MV2 = FNV2L3 = -669×76.5 Nmm = -51178 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 = = 115839 Nmm M2 = = 194257 Nmm 作合成彎矩圖(圖f)。 4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。 5)按彎扭組合強度條件校核軸的強度: 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險截面B)的強度。必要時也對其他危險截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進行強度校核。根據(jù)公式(14-4),取a = 0.6,則有: sca = = = MPa = 34.5 MPa≤[s-1] = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強度,并有一定的裕度(注:計算W時,忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下: III軸的設(shè)計 1 求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3: P3 = 3.56 KW n3 = 79.9 r/min T3 = 426.7 Nm 2 求作用在齒輪上的力: 已知低速級大齒輪的分度圓直徑為: d4 = 280 mm 則: Ft = = = 3047.9 N Fr = Ft×tanat = 3047.9×tan200 = 1109.3 N 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)《機械設(shè)計(第八版)》表15-3,取:A0 = 112,得: dmin = A0× = 112× = 39.7 mm 顯然,輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的軸徑d12,所以同時需要選取聯(lián)軸器的型號,聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩:Tca = KAT1,查《機械設(shè)計(第八版)》表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小,故取:KA = 1.2,則: Tca = KAT3 = 1.2×426.7 = 512 Nm 由于鍵槽將軸徑增大4%,選取聯(lián)軸器型號為:LT8型,其尺寸為:內(nèi)孔直徑45 mm,軸孔長度84 mm,則:d12 = 45 mm,為保證聯(lián)軸器定位可靠?。簂12 = 82 mm。聯(lián)軸器右端用軸肩定位,故取II-III段軸直徑為:d23 = 46 mm。聯(lián)軸器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。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 = 50 mm;因軸只受徑載荷作用,查軸承樣本選用:6210型深溝球軸承,其尺寸為:d×D×T = 50mm×90mm×20mm。由軸承樣本查得6210型軸承的定位軸肩高度為:h = 3.5 mm,故?。篸45 = 57 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 = 57 mm,所以:d67 = 57 mm,為使齒輪定位可靠?。簂67 = 94 mm,齒輪右端采用軸肩定位,軸肩高度:h ≥ 0.07d = 0.07×57 = 3.99 mm,軸肩寬度:b ≥ 1.4h = 1.4×3.99 = 5.59 mm,所以:d56 = 65 mm,l56 = 10 mm;齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位,則: l34 = T3 = 20 mm l45 = B2+a+s+5+c+2.5-l56 = 63+10+8+5+12+2.5-10 = 90.5 mm l78 = T3+s+a+2.5+2 = 20+8+10+2.5+2 = 42.5 mm 5 軸的受力分析和校核: 1)作軸的計算簡圖(見圖a): 根據(jù)6210深溝球軸承查手冊得T= 20 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = (96/2+10+90.5+20-20/2)mm = 158.5 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = (96/2-2+42.5-20/2)mm = 78.5 mm 2)計算軸的支反力: 水平面支反力(見圖b): FNH1 = = = 1009.5 N FNH2 = = = 2038.4 N 垂直面支反力(見圖d): FNV1 = = = 367.4 N FNV2 = = = 741.9 N 3)計算軸的彎矩,并做彎矩圖: 截面C處的水平彎矩: MH = FNH1L2 = 1009.5×158.5 Nmm = 160006 Nmm 截面C處的垂直彎矩: MV = FNV1L2 = 367.4×158.5 Nmm = 58233 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 = = 170273 Nmm 作合成彎矩圖(圖f)。 4)作轉(zhuǎn)矩圖(圖g)。 5)按彎扭組合強度條件校核軸的強度: 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即危險截面C)的強度。必要時也對其他危險截面(轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面)進行強度校核。根據(jù)公式(14-4),取a = 0.6,則有: sca = = = MPa = 13.8 MPa≤[s-1] = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強度,并有一定的裕度(注:計算W時,忽略單鍵槽的影響)。軸的彎扭受力圖如下: 第八部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 1 輸入軸鍵計算: 校核大帶輪處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:b×h×l = 6mm×6mm×32mm,接觸長度:l' = 32-6 = 26 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×6×26×20×120/1000 = 93.6 Nm T≥T1,故鍵滿足強度要求。 2 中間軸鍵計算: 校核高速大齒輪處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:b×h×l = 10mm×8mm×50mm,接觸長度:l' = 50-10 = 40 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×8×40×35×120/1000 = 336 Nm T≥T2,故鍵滿足強度要求。 3 輸出軸鍵計算: (1) 校核低速大齒輪處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:b×h×l = 16mm×10mm×90mm,接觸長度:l' = 90-16 = 74 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×10×74×57×120/1000 = 1265.4 Nm T≥T3,故鍵滿足強度要求。 (2) 校核聯(lián)軸器處的鍵連接: 該處選用普通平鍵尺寸為:b×h×l = 12mm×8mm×36mm,接觸長度:l' = 36-12 = 24 mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×8×24×41×120/1000 = 236.2 Nm T≥T3,故鍵滿足強度要求。 第九部分 軸承的選擇及校核計算 根據(jù)條件,軸承預(yù)計壽命: Lh = 8×2×8×300 = 38400 h 1 輸入軸的軸承設(shè)計計算: (1) 初步計算當(dāng)量動載荷P: 因該軸承只受徑向力,所以: P = Fr = 454.1 N (2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為: C = P = 454.1× = 5917 N (3) 選擇軸承型號: 查課本表11-5,選擇:6206軸承,Cr = 19.5 KN,由課本式11-3有: Lh = = = 1.37×106≥Lh 所以軸承預(yù)期壽命足夠。 2 中間軸的軸承設(shè)計計算: (1) 初步計算當(dāng)量動載荷P: 因該軸承只受徑向力,所以: P = Fr = 1161.7 N (2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為: C = P = 1161.7× = 9456 N (3) 選擇軸承型號: 查課本表11-5,選擇:6206軸承,Cr = 19.5 KN,由課本式11-3有: Lh = = = 3.37×105≥Lh 所以軸承預(yù)期壽命足夠。 3 輸出軸的軸承設(shè)計計算: (1) 初步計算當(dāng)量動載荷P: 因該軸承只受徑向力,所以: P = Fr = 1109.3 N (2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為: C = P = 1109.3× = 6310 N (3) 選擇軸承型號: 查課本表11-5,選擇:6210軸承,Cr = 35 KN,由課本式11-3有: Lh = = = 6.55×106≥Lh 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 1 箱體(箱蓋)的分析: 箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個零件,設(shè)計時應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng),并且滿足強度,剛度,壽命,工藝、經(jīng)濟性等要求,以期得到工作性能良好,便于制造,重量輕,成本低廉的機器。 2 箱體(蓋)的材料: 由于本課題所設(shè)計的減速器為普通型,故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因為鑄造的減速箱剛性好,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)計計算,箱體尺寸如下: 代號 名稱 計算與說明 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' 箱體加強筋厚 d' = 0.85d1 = 0.85×10 = 8.5 取d' = 10 mm d1' 箱蓋加強筋厚 d1' = 0.85d1 = 0.85×10 = 8.5 取d1' = 10 mm b 箱體分箱面凸緣厚 b≈1.5d = 1.5×10 = 15mm 取b = 15 mm b1 箱蓋分箱面凸緣厚 b1≈1.5d11.5×10 = 15mm 取b1 = 15 mm b2 平凸緣底厚 b2≈2.35d = 2.35×10 = 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 M8×22 n 地腳螺栓數(shù) 取:n = 6 第十一部分 潤滑與密封設(shè)計 對于二級圓柱齒輪減速器,因為傳動裝置屬于輕型的,且傳速較低,所以其速度遠遠小于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蓋與機座聯(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)計小結(jié) 這次關(guān)于帶式運輸機上的兩級圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗,對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。通過兩個星期的設(shè)計實踐,使我對機械設(shè)計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強的技術(shù)課程,它融《機械原理》、《機械設(shè)計》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《互換性與技術(shù)測量》、《工程材料》、《機械設(shè)計(機械設(shè)計基礎(chǔ))課程設(shè)計》等于一體。 這次的課程設(shè)計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想、訓(xùn)練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際反應(yīng)和解決工程實際問題的能力,鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識等方面有重要的作用。 本次設(shè)計得到了指導(dǎo)老師的細心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計中還存在不少錯誤和缺點,需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機械設(shè)計的知識,繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計習(xí)慣和思維從而提高設(shè)計實踐操作能力。 參考文獻 1 《機械設(shè)計(第八版)》 高等教育出版社。 2 《機械設(shè)計(機械設(shè)計基礎(chǔ))課程設(shè)計》 高等教育出版社。 3 《機械零件手冊》 天津大學(xué)機械零件教研室。壓縮包目錄 | 預(yù)覽區(qū) |
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