(CAD)(巴黎未落雪)--V带-展开式二级斜齿圆柱-联轴器,F=2000,v
更新时间:2024-05-07 04:02:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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目录 第一章设计任务书 ........................................................................................................................... 3
1.1设计题目............................................................................................................................. 3 1.2设计步骤............................................................................................................................. 3 第二章传动装置总体设计方案 ....................................................................................................... 3
2.1传动方案............................................................................................................................. 3 2.2该方案的优缺点 ................................................................................................................. 3 第三章电动机的选择 ....................................................................................................................... 4
3.1选择电动机类型 ................................................................................................................. 4 3.2确定传动装置的效率 ......................................................................................................... 4 3.3选择电动机的容量 ............................................................................................................. 4 3.4确定电动机参数 ................................................................................................................. 4 3.5确定传动装置的总传动比和分配传动比 ......................................................................... 5 第四章计算传动装置运动学和动力学参数 ................................................................................... 5
4.1电动机输出参数 ................................................................................................................. 5 4.2高速轴Ⅰ的参数 ................................................................................................................. 5 4.3中间轴Ⅱ的参数 ................................................................................................................. 6 4.4低速轴Ⅲ的参数 ................................................................................................................. 6 4.5滚筒轴的参数 ..................................................................................................................... 6
第六章减速器高速级齿轮传动设计计算 ....................................................................................... 7
6.1选精度等级、材料及齿数 ................................................................................................. 7 6.2按齿面接触疲劳强度设计 ................................................................................................. 8 6.3确定传动尺寸 ..................................................................................................................... 9 6.4校核齿根弯曲疲劳强度 ................................................................................................... 10 6.5计算齿轮传动其它几何尺寸 ........................................................................................... 11 6.6齿轮参数和几何尺寸总结 ............................................................... 错误!未定义书签。 第七章减速器低速级齿轮传动设计计算 ..................................................................................... 11
7.1选精度等级、材料及齿数 ............................................................................................... 11 7.2按齿面接触疲劳强度设计 ............................................................................................... 11 7.3确定传动尺寸 ................................................................................................................... 13 7.4校核齿根弯曲疲劳强度 ................................................................................................... 13 7.5计算齿轮传动其它几何尺寸 ........................................................................................... 14 7.6齿轮参数和几何尺寸总结 ............................................................... 错误!未定义书签。 第八章轴的设计 ............................................................................................................................. 15
8.1高速轴设计计算 ............................................................................................................... 15 8.2中间轴设计计算 ............................................................................................................... 21 8.3低速轴设计计算 ............................................................................................................... 27 第九章滚动轴承寿命校核 ............................................................................................................. 33
9.1高速轴上的轴承校核 ....................................................................................................... 33 9.2中间轴上的轴承校核 ....................................................................................................... 34 9.3低速轴上的轴承校核 ....................................................................................................... 35 第十章键联接设计计算 ................................................................................................................. 36
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10.1高速轴与带轮配合处的键连接 ..................................................................................... 36 10.2中速轴与齿轮2配合处的键连接 ................................................................................. 36 10.3中速轴与齿轮3配合处的键连接 ................................................................................. 36 10.4低速轴与齿轮4配合处的键连接 ................................................................................. 36 10.5低速轴与联轴器配合处的键连接 ................................................................................. 37 第十一章联轴器的选择 ................................................................................................................. 37
11.1低速轴上联轴器 ............................................................................................................. 37 第十二章减速器的密封与润滑 ..................................................................................................... 37
12.1减速器的密封 ................................................................................................................. 37 12.2齿轮的润滑..................................................................................................................... 38 12.3轴承的润滑..................................................................................................................... 38 第十三章减速器附件设计 ............................................................................................................. 38
13.1轴承端盖......................................................................................................................... 38 13.2油面指示器..................................................................................................................... 38 13.3通气器 ............................................................................................................................ 39 13.4放油孔及放油螺塞 ......................................................................................................... 39 13.5窥视孔和视孔盖 ............................................................................................................. 39 13.6定位销 ............................................................................................................................ 39 13.7启盖螺钉......................................................................................................................... 40 13.8螺栓及螺钉..................................................................................................................... 40 第十四章减速器箱体主要结构尺寸 ............................................................................................. 40 第十五章设计小结 ......................................................................................................................... 41 第十六章参考文献 ......................................................................................................................... 41
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第一章 设计任务书
1.1设计题目
展开式二级斜齿圆柱减速器,拉力F=2000N,速度v=1.8m/s,直径D=320mm,每天工作小时数:16小时,工作年限(寿命):10年,每年工作天数:300天,配备有三相交流电源,电压380/220V。
1.2设计步骤
1.传动装置总体设计方案 2.电动机的选择
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 4.计算传动装置的运动和动力参数 5.普通V带设计计算 6.减速器内部传动设计计算 7.传动轴的设计 8.滚动轴承校核 9.键联接设计 10.联轴器设计 11.润滑密封设计 12.箱体结构设计
第二章 传动装置总体设计方案
2.1传动方案
传动方案已给定,前置外传动为普通V带传动,减速器为展开式二级圆柱齿轮减速器。
2.2该方案的优缺点
由于V带有缓冲吸振能力,采用 V带传动能减小振动带来的影响,并且该工作机属于小功率、载荷变化不大,可以采用V 带这种简单的结构,并且价格便宜,标准化程度高,大幅降低了成本。
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展开式二级圆柱齿轮减速器由于齿轮相对轴承为不对称布置,因而沿齿向载荷分布不均,要求轴有较大刚度。
第三章 电动机的选择
3.1选择电动机类型
按工作要求和工况条件,选用三相笼型异步电动机,电压为380V,Y型。
3.2确定传动装置的效率
查表得:
联轴器的效率:η1=0.99 一对滚动轴承的效率:η2=0.99 闭式圆柱齿轮的传动效率:η3=0.98 工作机效率:ηw=0.97 传动效率 0.877
3.3选择电动机的容量
工作机所需功率为3.6kw
3.4确定电动机参数
电动机所需额定功率:4.104kw
工作转速:960 ,1000
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3.5确定传动装置的总传动比和分配传动比
(1)总传动比的计算
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw,可以计算出传动装置总传动比为:8.93
(2)分配传动装置传动比
高速级传动比 3.407
则低速级的传动比为2.62
减速器总传动比8.926
第四章 计算传动装置运动学和动力学参数
4.1电动机输出参数
T0 40.7N.m
4.2高速轴Ⅰ的参数
40.3N.m
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4.3中间轴Ⅱ的参数
134.55N.m
4.4低速轴Ⅲ的参数
341.89N.m
4.5滚筒轴的参数
321.47N.m
运动和动力参数计算结果整理于下表:
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轴名 功率P(kW) 输入 输出 4.1 3.09 转矩T(N?m) 输入 40.3 输出 40.7 40.2 转速传动比i (r/min) 960 960 3.407 1 效率η 电动机 轴 Ⅰ轴 4.01 0.99 0.97 Ⅱ轴 3.97 3.95 134.55 134.41 281.77 2.62 0.97 Ⅲ轴 3.85 3.83 341.89 340.73 107.54 1 0.96 工作机3.62 轴
3.60 321.47 319.43 107.54 第六章 减速器高速级齿轮传动设计计算
6.1选精度等级、材料及齿数
(1)由选择小齿轮45(调质),硬度为240HBS,大齿轮45(正火(常化)),硬度为190HBS (2)选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数Z2=102。 实际传动比i=3.407
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(3)初选螺旋角β=15°。 (4)压力角α=20°。
6.2按齿面接触疲劳强度设计
(1)由式试算小齿轮分度圆直径,即
1)确定公式中的各参数值 ①试选载荷系数KHt=1.3 ②小齿轮传递的扭矩:39.891
③查表选取齿宽系数φd=1 ④由图查取区域系数ZH=2.46
⑤查表得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa ⑥重合度 端面重合度为: 1.65
轴向重合度为: 1.54
查得重合度系数Zε=0.714 查得螺旋角系数Zβ=0.987 ⑧计算接触疲劳许用应力[ζH]
由图查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为: 600Mpa, 550Mpa 计算应力循环次数
由图查取接触疲劳系数:
取失效概率为1%,安全系数S=1,得
取[ζH]1和[ζH]2中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即
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2)试算小齿轮分度圆直径 31.18mm
(2)调整小齿轮分度圆直径 1)计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度ν1.566 齿宽b 31.18mm
2)计算实际载荷系数KH ①查表得使用系数KA=1 ②查图得动载系数Kv=1.098 ③齿轮的圆周力。
查表得齿间载荷分配系数:KHα=1.4 查表得齿向载荷分布系数:KHβ=1.429 实际载荷系数为
3)按实际载荷系数算得的分度圆直径 31.17mm 4)确定模数 1.5mm
6.3确定传动尺寸
(1)计算中心距 a 98mm
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
β=13°7'21\
(3)计算小、大齿轮的分度圆直径 D1 37.332mm D2 158.397mm
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(4)计算齿宽 42.136
取B1=50mm B2=45mm
6.4校核齿根弯曲疲劳强度
齿根弯曲疲劳强度条件为
1) K、T、mn和d1同前 齿宽b=b2=45
齿形系数YFa和应力修正系数YSa,当量齿数为: 小齿轮当量齿数:26..631
大齿轮当量齿数:113.18 查表得:
查图得重合度系数Yε=0.684 查图得螺旋角系数Yβ=0.833
查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为:
由图查取弯曲疲劳系数:
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得许用弯曲应力
故弯曲强度足够。
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6.5计算齿轮传动其它几何尺寸
(1)计算齿顶高、齿根高和全齿高
(2)计算小、大齿轮的齿顶圆直径
(3)计算小、大齿轮的齿根圆直径
第七章 减速器低速级齿轮传动设计计算
7.1选精度等级、材料及齿数
(1)由选择小齿轮45(调质),硬度为240HBS,大齿轮45(正火(常化)),硬度为190HBS (2)选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数Z2=62。 实际传动比i=2.62
(3)初选螺旋角β=13°。 (4)压力角α=20°。
7.2按齿面接触疲劳强度设计
(1)由式试算小齿轮分度圆直径,即
1)确定公式中的各参数值 ①试选载荷系数KHt=1.3 ②小齿轮传递的扭矩: 13.252N.m
③查表选取齿宽系数φd=1
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④由图查取区域系数ZH=2.46
⑤查表得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa ⑥重合度 端面重合度为:
轴向重合度为:
查得重合度系数Zε=0.704 查得螺旋角系数Zβ=0.987 ⑧计算接触疲劳许用应力[ζH]
由图查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为:
计算应力循环次数
由图查取接触疲劳系数:
取失效概率为1%,安全系数S=1,得
取[ζH]1和[ζH]2中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即
2)试算小齿轮分度圆直径
(2)调整小齿轮分度圆直径50.39mm 1)计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度ν0.734
齿宽b50.39
2)计算实际载荷系数KH ①查表得使用系数KA=1
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②查图得动载系数Kv=1.064 ③齿轮的圆周力。
查表得齿间载荷分配系数:KHα=1.4 查表得齿向载荷分布系数:KHβ=1.439 实际载荷系数为
3)按实际载荷系数算得的分度圆直径
4)确定模数 4mm
7.3确定传动尺寸
(1)计算中心距 180mm
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
β=12°42'32\
(3)计算小、大齿轮的分度圆直径 D1 102.16 D2 263.92 (4)计算齿宽
取B1=75mm B2=70mm
7.4校核齿根弯曲疲劳强度
齿根弯曲疲劳强度条件为
1) K、T、mn和d1同前 齿宽b=b2=70
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齿形系数YFa和应力修正系数YSa,当量齿数为: 小齿轮当量齿数:
大齿轮当量齿数: 查表得:
查图得重合度系数Yε=0.684 查图得螺旋角系数Yβ=0.824
查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为:
由图查取弯曲疲劳系数:
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得许用弯曲应力
故弯曲强度足够。
7.5计算齿轮传动其它几何尺寸
(1)计算齿顶高、齿根高和全齿高
(2)计算小、大齿轮的齿顶圆直径
(3)计算小、大齿轮的齿根圆直径
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第八章 轴的设计
8.1高速轴设计计算
(1)已经确定的运动学和动力学参数
转速n=960r/min;功率P=4.01kW;轴所传递的转矩T=240.3N?m (2)轴的材料选择并确定许用弯曲应力
由表选用45,调质处理,硬度为240HBS,许用弯曲应力为[ζ]=60MPa (3)按扭转强度概略计算轴的最小直径
由于高速轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小,故取A0=112。
由于最小轴段截面上要开1个键槽,故将轴径增大5%
查表可知标准轴孔直径为24mm故取dmin=24 (4)设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析
由于齿轮1的尺寸较小,故高速轴设计成齿轮轴。显然,轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸,轴伸出端安装V带轮,选用普通平键,A型,b×h=8×7mm(GB/T 1096-2003),长L=32mm;定位轴肩直径为29mm;联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别和轴承端盖定位,采用过渡配合固定。
b.确定各轴段的直径和长度。
外传动件到轴承透盖端面距离K=20mm
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轴承端盖厚度e=10mm 调整垫片厚度△t=2mm
箱体内壁到轴承端面距离△=5mm 各轴段直径的确定
d1:用于连接V带轮,直径大小为V带轮的内孔径,d1=24mm。
d2:密封处轴段,左端用于固定V带轮轴向定位,根据V带轮的轴向定位要求,轴的直径大小较d1增大5mm,d2=29mm
d3:滚动轴承处轴段,应与轴承内圈尺寸一致,且较d2尺寸大1-5mm,选取d3=35mm,选取轴承型号为角接触轴承7207AC
d4:考虑轴承安装的要求,查得7207AC轴承安装要求da=42mm,根据轴承安装尺寸选择d4=42mm。
d5:齿轮处轴段,由于小齿轮的直径较小,采用齿轮轴结构。 d6:过渡轴段,要求与d4轴段相同,故选取d6=d4=42mm。 d7:滚动轴承轴段,要求与d3轴段相同,故选取d7=d3=35mm。 各轴段长度的确定
L1:根据V带轮的尺寸规格确定,选取L1=46mm。
L2:由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定,取L2=67mm。 L3:由滚动轴承宽度确定,选取L3=17mm。
L4:根据箱体的结构和小齿轮的宽度确定,选取L4=102.5mm。 L5:由小齿轮的宽度确定,取L5=50mm。
L6:根据箱体的结构和小齿轮的宽度确定,取L6=15mm。 L7:由滚动轴承宽度确定,选取L7=17mm。 轴段 1 2 29 67 3 35 17 4 42 102.5 5 47.126 50 6 42 15 7 35 17 直径24 (mm) 长度46 (mm) (5)弯曲-扭转组合强度校核 a.画高速轴的受力图
如图所示为高速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力(d1为齿轮1的分度圆直径) 齿轮1所受的圆周力(d1为齿轮1的分度圆直径)
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齿轮1所受的径向力
齿轮1所受的轴向力
第一段轴中点到轴承中点距离La=98mm,轴承中点到齿轮中点距离Lb=135.5mm,齿轮中点到轴承中点距离Lc=48mm
轴所受的载荷是从轴上零件传来的,计算时通常将轴上的分布载荷简化为集中力,其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩,一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当做置于铰链支座上的梁,支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关 在水平面内
高速轴上外传动件压轴力(属于径向力)Q=762.27N 轴承A处水平支承力:
轴承B处水平支承力:
在垂直面内
轴承A处垂直支承力:
轴承B处垂直支承力:
轴承A的总支承反力为:
轴承B的总支承反力为:
d.绘制水平面弯矩图 截面A在水平面上弯矩:
截面B在水平面上弯矩:
截面C左侧在水平面上弯矩:
截面C右侧在水平面上弯矩:
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截面D在水平面上的弯矩:
e.绘制垂直面弯矩图 截面A在垂直面上弯矩:
截面B在垂直面上弯矩:
截面C在垂直面上弯矩:
截面D在垂直面上弯矩:
f.绘制合成弯矩图 截面A处合成弯矩:
截面B处合成弯矩:
截面C左侧合成弯矩:
截面C右侧合成弯矩:
截面D处合成弯矩:
g.转矩和扭矩图
h.绘制当量弯矩图 截面A处当量弯矩:
截面B处当量弯矩:
截面C左侧当量弯矩:
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截面C右侧当量弯矩:
截面D处当量弯矩:
第19页/共42页
f.按弯扭合成强度校核轴的强度
第20页/共42页
其抗弯截面系数为
抗扭截面系数为
最大弯曲应力为
剪切应力为
按弯扭合成强度进行校核计算,对于单向传动的转轴,转矩按脉动循环处理,故取折合系数α=0.6,则当量应力为
查表得45,调质处理,抗拉强度极限ζB=640MPa,则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa,ζe<[ζ-1b],所以强度满足要求。
8.2中间轴设计计算
(1)已经确定的运动学和动力学参数
转速n=281.77r/min;功率P=3.97kW;轴所传递的转矩T=134.55N?m (2)轴的材料选择并确定许用弯曲应力
由表选用45,调质处理,硬度为217∽255HBS,许用弯曲应力为[ζ]=60MPa (3)按扭转强度概略计算轴的最小直径
由于中间轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小,故取A0=115。 27.82
由于最小直径轴段处均为滚动轴承,故选标准直径dmin=30mm (4)设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析
由于齿轮3的尺寸较大,其键槽底到齿根圆距离x远大于2,因此设计成分离体,即齿轮3安装在中速轴上,中速轴设计成普通阶梯轴。显然,轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸轴上齿轮3、齿轮2及两个轴承。
与轴承相配合的轴径需磨削。两齿轮之间以轴环定位;两齿轮的另一端各采用套筒定位;齿轮与轴的连接选用普通平键,A型。联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别和轴承端盖定位,采用过渡配合固定。 b.确定各轴段的长度和直径。
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确定各段轴直径
d1:滚动轴承处轴段,应与轴承内圈尺寸一致,选取d1=30mm,选取轴承型号为角接触轴承7206AC
d2:过渡轴段,故选取d2=35mm。 d3:轴肩段,故选取d3=45mm。 d4:过渡轴段,故选取d4=35mm。
d5:滚动轴承轴段,要求与d1轴段相同,故选取d5=30mm。 各轴段长度的确定
L1:由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定,选取L1=33mm。
L2:由小齿轮的宽度确定,为保证轴向定位可靠,长度略小于齿轮宽度,选取L2=73mm。 L3:轴肩段,取L3=15mm。
L4:由大齿轮的宽度确定,为保证轴向定位可靠,长度略小于齿轮宽度,选取L4=43mm。 L5:由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定,选取L5=35.5mm。 轴段 直径(mm) 长度(mm)
1 30 33 2 35 73 3 45 15 4 35 43 5 30 35.5 第22页/共42页
(5)弯曲-扭转组合强度校核 a.画中速轴的受力图
如图所示为中速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力
齿轮2所受的圆周力(d2为齿轮2的分度圆直径)
齿轮2所受的径向力
齿轮2所受的轴向力
齿轮3所受的圆周力(d3为齿轮3的分度圆直径)
齿轮3所受的径向力
齿轮3所受的轴向力
c.计算作用在轴上的支座反力
轴承中点到低速级小齿轮中点距离La=61.5mm,低速级小齿轮中点到高速级大齿轮中点距离Lb=75mm,高速级大齿轮中点到轴承中点距离Lc=49mm 轴承A在水平面内支反力
轴承B在水平面内支反力
轴承A在垂直面内支反力
轴承B在垂直面内支反力
轴承A的总支承反力为:
轴承B的总支承反力为:
d.绘制水平面弯矩图
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截面A和截面B在水平面内弯矩
截面C右侧在水平面内弯矩
截面C左侧在水平面内弯矩
截面D右侧在水平面内弯矩
截面D左侧在水平面内弯矩
e.绘制垂直面弯矩图 截面A在垂直面内弯矩
截面C在垂直面内弯矩
截面D在垂直面内弯矩
f.绘制合成弯矩图
截面A和截面B处合成弯矩
截面C右侧合成弯矩
截面C左侧合成弯矩
截面D右侧合成弯矩
截面D左侧合成弯矩
f.绘制扭矩图
g.绘制当量弯矩图
截面A和截面B处当量弯矩
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截面C右侧当量弯矩
截面C左侧当量弯矩
截面D右侧当量弯矩
截面D左侧当量弯矩
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h.校核轴的强度
第26页/共42页
因轴截面D处弯矩大,同时截面还作用有转矩,因此此截面为危险截面。 其抗弯截面系数为
抗扭截面系数为
最大弯曲应力为
剪切应力为
按弯扭合成强度进行校核计算,对于单向传动的转轴,转矩按脉动循环处理,故取折合系数α=0.6,则当量应力为
查表得45,调质处理,抗拉强度极限ζB=640MPa,则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa,ζe<[ζ-1b],所以强度满足要求。
8.3低速轴设计计算
(1)已经确定的运动学和动力学参数
转速n=107.54r/min;功率P=3.85kW;轴所传递的转矩T=341.897N?m (2)轴的材料选择并确定许用弯曲应力
由表选用45,调质处理,硬度为217∽255HBS,许用弯曲应力为[ζ]=60MPa (3)按扭转强度概略计算轴的最小直径
由于低速轴受到的弯矩较小而受到的扭矩较大,故取A0=112。
由于最小轴段直径截面上要开1个键槽,故将轴径增大7%
查表可知标准轴孔直径为40mm故取dmin=40 (4)设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析。
低速轴设计成普通阶梯轴,轴上的齿轮、一个轴承从轴伸出端装入和拆卸,而另一个轴承从轴的另一端装入和拆卸。轴输出端选用A型键,b×h=16×10mm(GB/T 1096-2003),长L=56mm;定位轴肩直径为45mm;联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别和轴承端盖定位,采用过渡配合固定。
b.确定各轴段的长度和直径。
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各轴段直径的确定
d1:用于连接联轴器,直径大小为联轴器的内孔径,d1=40mm。
d2:密封处轴段,左端用于固定联轴器轴向定位,根据联轴器的轴向定位要求,轴的直径大小较d1增大5mm,d2=45mm
d3:滚动轴承处轴段,应与轴承内圈尺寸一致,且较d2尺寸大1-5mm,选取d3=50mm,选取轴承型号为角接触轴承7210AC
d4:考虑轴承安装的要求,查得7210AC轴承安装要求da=57mm,根据轴承安装尺寸选择d4=57mm。
d5:轴肩,故选取d5=72mm。 d6:齿轮处轴段,选取直径d6=57mm。
d7:滚动轴承轴段,要求与d3轴段相同,故选取d7=d3=50mm。 各轴段长度的确定
L1:根据联轴器的尺寸规格确定,选取L1=110mm。
L2:由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定,取L2=64mm。 L3:由滚动轴承宽度确定,选取L3=20mm。
L4:过渡轴段,由箱体尺寸和齿轮宽度确定,选取L4=70mm。 L5:轴肩,选取L5=10mm。
L6:由低速级大齿轮宽度确定,长度略小于齿轮宽度,以保证齿轮轴向定位可靠,选取L6=68mm。
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L7:由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定,选取L7=39.5mm。 轴段 1 2 45 64 3 50 20 4 57 70 5 72 10 6 57 68 7 50 39.5 直径40 (mm) 长度110 (mm) (5)弯曲-扭转组合强度校核 a.画低速轴的受力图
如图所示为低速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力
齿轮4所受的圆周力(d4为齿轮4的分度圆直径)
齿轮4所受的径向力
齿轮4所受的轴向力
c.计算作用在轴上的支座反力
第一段轴中点到轴承中点距离Lc=63.5mm,轴承中点到齿轮中点距离Lb=124mm,齿轮中点到轴承中点距离La=129mm d.支反力
轴承A和轴承B在水平面上的支反力RAH和RBH
轴承A和轴承B在垂直面上的支反力RAV和RBV
轴承A的总支承反力为:
轴承B的总支承反力为:
e.画弯矩图 弯矩图如图所示: 在水平面上,轴截面A处所受弯矩:
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在水平面上,轴截面B处所受弯矩:
在水平面上,大齿轮所在轴截面C处所受弯矩:
在水平面上,轴截面D处所受弯矩:
在垂直面上,轴截面A处所受弯矩:
在垂直面上,轴截面B处所受弯矩:
在垂直面上,轴截面C右侧所受弯矩:
在垂直面上,轴截面C左侧所受弯矩:
在垂直面上,轴截面D处所受弯矩:
f.绘制合成弯矩图 截面A处合成弯矩弯矩:
截面B处合成弯矩:
截面C左侧合成弯矩:
截面C右侧合成弯矩:
截面D处合成弯矩:
g.绘制扭矩图
h.绘制当量弯矩图 截面A处当量弯矩:
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截面B处当量弯矩:
截面C左侧当量弯矩:
截面C右侧当量弯矩:
截面D处当量弯矩:
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h.校核轴的强度
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因大齿轮所在轴截面弯矩大,同时截面还作用有转矩,因此此截面为危险截面。 其抗弯截面系数为
抗扭截面系数为
最大弯曲应力为
剪切应力为
按弯扭合成强度进行校核计算,对于单向传动的转轴,转矩按脉动循环处理,故取折合系数α=0.6,则当量应力为
查表得45,调质处理,抗拉强度极限ζB=640MPa,则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa,ζe<[ζ-1b],所以强度满足要求。
第九章 滚动轴承寿命校核
9.1高速轴上的轴承校核
轴承型号 7207AC 内径(mm) 35 外径(mm) 72 宽度(mm) 17 基本额定动载荷(kN) 29 根据前面的计算,选用7207AC角接触球轴承,内径d=35mm,外径D=72mm,宽度B=17mm 当Fa/Fr≤0.68时,Pr=Fr;当Fa/Fr>0.68,Pr=0.41Fr+0.87Fa 轴承基本额定动载荷Cr=29kN,轴承采用正装。 要求寿命为Lh=48000h。
由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力,则可以计算得到合成支反力:
由计算可知,轴承1被“压紧”,轴承2被“放松”。
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查表得X1=0.41,Y1=0.87,X2=0.41,Y2=0.87 查表可知ft=1,fp=1
取两轴承当量动载荷较大值带入轴承寿命计算公式
由此可知该轴承的工作寿命足够。
9.2中间轴上的轴承校核
轴承型号 7206AC 内径(mm) 30 外径(mm) 62 宽度(mm) 16 基本额定动载荷(kN) 22 根据前面的计算,选用7206AC角接触球轴承,内径d=30mm,外径D=62mm,宽度B=16mm 当Fa/Fr≤0.68时,Pr=Fr;当Fa/Fr>0.68,Pr=0.41Fr+0.87Fa 轴承基本额定动载荷Cr=22kN,轴承采用正装。 要求寿命为Lh=48000h。
由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力,则可以计算得到合成支反力:
由计算可知,轴承1被“压紧”,轴承2被“放松”。
查表得X1=0.41,Y1=0.87,X2=0.41,Y2=0.87 查表可知ft=1,fp=1
第34页/共42页
取两轴承当量动载荷较大值带入轴承寿命计算公式
由此可知该轴承的工作寿命足够。
9.3低速轴上的轴承校核
轴承型号 7210AC 内径(mm) 50 外径(mm) 90 宽度(mm) 20 基本额定动载荷(kN) 40.8 根据前面的计算,选用7210AC角接触球轴承,内径d=50mm,外径D=90mm,宽度B=20mm 当Fa/Fr≤0.68时,Pr=Fr;当Fa/Fr>0.68,Pr=0.41Fr+0.87Fa 轴承基本额定动载荷Cr=40.8kN,轴承采用正装。 要求寿命为Lh=48000h。
由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力,则可以计算得到合成支反力:
由计算可知,轴承1被“压紧”,轴承2被“放松”。
查表得X1=0.41,Y1=0.87,X2=1,Y2=0 查表可知ft=1,fp=1
取两轴承当量动载荷较大值带入轴承寿命计算公式
由此可知该轴承的工作寿命足够。
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第十章 键联接设计计算
10.1高速轴与带轮配合处的键连接
高速轴与带轮配合处选用A型普通平键,查表得b×h=8mm×7mm(GB/T 1096-2003),键长32mm。
键的工作长度 l=L-b=24mm
带轮材料为铸铁,可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=60MPa。 键连接工作面的挤压应力
10.2中速轴与齿轮2配合处的键连接
中速轴与齿轮2配合处选用A型普通平键,查表得b×h=10mm×8mm(GB/T 1096-2003),键长56mm。
键的工作长度 l=L-b=46mm
齿轮2材料为钢,可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力
10.3中速轴与齿轮3配合处的键连接
中速轴与齿轮3配合处选用A型普通平键,查表得b×h=10mm×8mm(GB/T 1096-2003),键长32mm。
键的工作长度 l=L-b=22mm
齿轮3材料为钢,可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力
10.4低速轴与齿轮4配合处的键连接
低速轴与齿轮4配合处选用A型普通平键,查表得b×h=16mm×10mm(GB/T 1096-2003),键长56mm。 键的工作长度 l=L-b=40mm
齿轮4材料为钢,可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。
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键连接工作面的挤压应力
10.5低速轴与联轴器配合处的键连接
低速轴与联轴器配合处选用A型普通平键,查表得b×h=12mm×8mm(GB/T 1096-2003),键长90mm。
键的工作长度 l=L-b=78mm
联轴器材料为钢,可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力
第十一章 联轴器的选择
11.1低速轴上联轴器
(1)计算载荷
由表查得载荷系数K=1.3 计算转矩Tc=K×T=447.11N?mm 选择联轴器的型号 (2)选择联轴器的型号
轴伸出端安装的联轴器初选为LT7型弹性柱销联轴器(GB/T4323-2002),公称转矩Tn=500N?m,许用转速[n]=3600r/min,Y型轴孔,主动端孔直径d=40mm,轴孔长度L1=112mm。从动端孔直径d=45mm,轴孔长度L1=112mm。 Tc=447.11N?m 第十二章 减速器的密封与润滑 12.1减速器的密封 为防止箱体内润滑剂外泄和外部杂质进入箱体内部影响箱体工作,在构成箱体的各零件间,如箱盖与箱座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间,需设置不同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面,常用密封胶、耐油橡胶垫圈等;对于旋转零件如外伸轴的密封, 第37页/共42页 则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同的密封件和结构。本设计中由于密封界面的相对速度较小,故采用接触式密封。输入轴与轴承盖间V <3m/s,输出轴与轴承盖间也为V <3m/s,故均采用半粗羊毛毡封油圈。 12.2齿轮的润滑 闭式齿轮传动,根据齿轮的圆周速度大小选择润滑方式。圆周速度v≤12-15m/s时,常选择将大齿轮浸入油池的浸油润滑。采用浸油润滑。对于圆柱齿轮而言,齿轮浸入油池深度至少为1-2个齿高,但浸油深度不得大于分度圆半径的1/3到1/6。为避免齿轮转动时将沉积在油池底部的污物搅起,造成齿面磨损,大齿轮齿顶距油池底面距离不小于30-50mm。根据以上要求,减速箱使用前须加注润滑油,使油面高度达到33-71mm。从而选择全损耗系统用油(GB 443-1989);,牌号为L-AN10。 12.3轴承的润滑 滚动轴承的润滑剂可以是脂润滑、润滑油或固体润滑剂。选择何种润滑方式可以根据齿轮圆周速度判断。由于V齿>2m/s,所以均选择油润滑。 第十三章 减速器附件设计 13.1轴承端盖 在机盖顶部开有窥视孔,能看到传动零件齿合区的位置,并有足够的空间,以便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔与凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成。 13.2油面指示器 用来指示箱内油面的高度,油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出。 第38页/共42页 13.3通气器 由于减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器,以便达到体内为压力平衡。 13.4放油孔及放油螺塞 为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部,在箱座油池的最低处设置放油孔,箱体内底面做成斜面,向放油孔方向倾斜1°~2°,使油易于流出。 13.5窥视孔和视孔盖 窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况,并兼作注油孔,可向减速器箱体内注入润滑油。 13.6定位销 采用销GB/T117-2000,对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体,为保证其各部分在 第39页/共42页 加工及装配时能够保持精确位置,特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。 13.7启盖螺钉 由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶,因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖,旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。 13.8螺栓及螺钉 用作安装连接用。 第十四章 减速器箱体主要结构尺寸 箱体是减速器中所有零件的基座,是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。机体结构尺寸,主要根据地脚螺栓的尺寸,再通过地板固定,而地脚螺尺寸又要根据两齿轮的中心距a来确定。设计减速器的具体结构尺寸如下表: 箱座壁厚 箱盖壁厚 箱盖凸缘厚度 箱座凸缘厚度 箱座底凸缘厚度 地脚螺栓的直径 地脚螺栓的数目 轴承旁连接螺栓直径 盖与座连接螺栓直径 轴承端盖螺钉直径 视孔盖螺钉直径 定位销直径 df、d1、d2至外箱壁距离 δ δ1 b1 b b2 df n d1 d2 d3 d4 d C1 0.025a+3≥8 0.02a+3≥8 1.5δ1 1.5δ 2.5δ 0.036a+12 0.75df (0.5∽0.6)df (0.4∽0.5)df (0.3∽0.4)df (0.7∽0.8)d2 查表 查表 C2 根据低速级轴承座外径确定,以便于扳手操作8mm 8mm 12mm 12mm 20mm M18 4 M14 M12 M8 M6 10mm 24mm、20mm、18mm 22mm、18mm、16mm 18mm 39mm df、d1、d2至凸缘边缘距离 C2 轴承旁凸台半径 凸台高度 R1 h 第40页/共42页
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