課程設(shè)計同軸式圓柱齒輪減速器設(shè)計_第1頁
課程設(shè)計同軸式圓柱齒輪減速器設(shè)計_第2頁
課程設(shè)計同軸式圓柱齒輪減速器設(shè)計_第3頁
課程設(shè)計同軸式圓柱齒輪減速器設(shè)計_第4頁
課程設(shè)計同軸式圓柱齒輪減速器設(shè)計_第5頁
已閱讀5頁,還剩24頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

付費下載

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

課程設(shè)計說明書 1 一、 機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 1. 設(shè)計題目 設(shè)計用于帶式運輸機上的同軸式圓柱齒輪減速器。其傳動簡圖如下: 1 電動機 2 V 帶傳動 3 減速器 4 聯(lián)軸器 5 卷筒 6 運輸帶 2. 已知數(shù)據(jù) 運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩 T=1000 ( ) 運輸帶工作速度 V=0.7 ( ) 卷筒直徑 D=400 (mm) 卷筒效率 (包括卷筒與軸承的功率損失) 工作年限 10 年, 每日工作 2 班 運輸帶速度允許誤差為 3. 工作條件: 連續(xù)單向運轉(zhuǎn),有輕微振動,灰塵較多,小批量生產(chǎn)。 4. 設(shè)計工作量 1 減速器裝配圖一張 2 零件工作圖 13 張 3 設(shè)計計算說明書一份 指導(dǎo)教師 原始數(shù)據(jù) 運輸機卷筒扭矩( Nm) 運輸帶速度( m/s) 卷筒直徑( mm) 帶速允許偏差( %) 使用年限(年) 工作制度(班 /日) 1000 0.70 400 10 2 mNsm96.0w55 X XX X123456vF2 二、 傳動方案的擬定及說明 如任務(wù)書上布置簡圖所示,傳動方案采用 V 帶加同軸式二級圓柱齒輪減速箱,采用 V帶可起到過載保護(hù)作用。 轉(zhuǎn)速 : 三、 電動機的選擇 1. 電動機類型選擇 按工作要求和工作條件,選用一般用途的( IP44)系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2. 電動機容量 (1) 卷筒軸的輸出功率 (2) 電動機的輸出功率 傳動裝置的總效率 式中, 分別為帶傳動,軸承,齒輪傳動,聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊(第 3 版)(以下未作說明皆為此書中查得)表 1-7查得: V 帶傳動 ;軸承 ;圓柱齒輪傳動 ;彈性聯(lián)軸器 ;卷筒 ,則 X XX X123456vFm in/44.33400 7.01 0 0 0601 0 0 060 rD vn w wPkWvDTFvP w 5.3100070.04.0 10002100021000 dPwdPP 5423321 21, n96.01 99.02 99.03 99.04 96.05 8677.096.099.099.099.096.0 23 3 故 (3) 電動機額定功率 由第十二章表 12-1 選取電動機額定功率 。 3. 電動機的轉(zhuǎn)速 由表 1 查得 V 帶傳動常用傳動比范圍 ,二級圓柱齒輪傳動比范圍,則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為 可見同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min, 1500r/min 和 3000r/min 的電動機均符合。 如下表: 方案 電動機型號 額定功率( kW) 電動機轉(zhuǎn)速( r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 電動機質(zhì)量( kg) 同步 滿載 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.0 2.3 64 2 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2 2.3 68 3 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.0 2.0 84 由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行,但方案 2 的電動機質(zhì)量較小,價低適中,轉(zhuǎn)速合適。因此,可采用方案 2,選定電動機型號為 Y132S-4。 4. 電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸 由表 12-3、查出 Y132S-4 型電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸,并列表記錄備份。 型號 額定功率 (kw) 同步轉(zhuǎn)速 (r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2 2.3 H D E G K L F GD 質(zhì)量( kg) 132 38 80 33 12 475 10 43 68 四、 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 1. 傳動裝置總傳動比 2. 分配各級傳動比 取 V 帶傳動的傳動比 ,則兩級圓柱齒輪減速器的傳動比為 kWPP wd 0337.48677.0 5.3 edPkWPed 5.5421 i4082 im in/5350535* 21 riinn wd 0622.4344.331440 wmnni31i4 所得 符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。 五、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1. 各軸轉(zhuǎn)速 電動機軸為 0 軸,減速器高速軸為軸,中速軸為軸,低速軸為軸,各軸轉(zhuǎn)速為 33.44 33.44 5%=33.44 1.672r/min 33.44 33.44 1.672r/min 滿足設(shè)計要求 2. 各軸輸入功率 按電動機額定功率 計算各軸輸入功率,即 3. 各軸轉(zhuǎn)矩 電動機軸 高速軸 中速軸 低速軸 轉(zhuǎn)速( r/min) 1440 480 126.68 33.46 3541.1430622.43132 iiii789.332 ii32 ii m in/46.33789.368.126m in/68.126789.3480m in/48031440m ininnrinnrinnrnnmedPkWPPkWPPkWPPkWPP ed0719.599.099.01749.51749.599.099.028.528.596.05.55.53232100mNnPTmNnPTmNnPTmNnPT60.144746.330719.59550955012.39068.1261749.59550955005.10548028.59550955048.3614405.5955095500005 功率( kW) 5.5 5.28 5.1749 5.0719 轉(zhuǎn)矩( ) 36.48 105.05 390.12 1447.60 六、 傳動件的設(shè)計計算 1. V 帶傳動設(shè)計計算 ( 1) 確定計算功率 由于是帶式輸送機,每天工作兩班,查機械設(shè)計( V 帶設(shè)計部分未作說明皆查此書)表 8-7 得, 工作情況系數(shù) ( 2) 選擇 V 帶的帶型 由 、 由圖 8-11 選用 A 型 ( 3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗算帶速 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 。由表 8-6 和表 8-8,取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 驗算帶速 v。按式 (8-13)驗算帶的速度 ,故帶速合適。 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式 (8-15a),計算大帶輪基準(zhǔn)直徑 根據(jù)表 8-8,圓整為 ( 4) 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度 根據(jù)式 (8-20),初定中心距 。 由式 (8-22)計算帶所需的基準(zhǔn)長度 由表 8-2 選帶的基準(zhǔn)長度 mN2.1AKkWPKP dAca 6.65.52.1 caP 0nd v1ddmmd d 1251 smndv d /425.9100060 1440125100060 01 smvsm /30/5 因為2ddmmdid dd 3751253112 mmd d 3552 dLmma 5000 mmaddddaaddddaL ddddddddd05.17805004)125355()355125(250024)()(224)()(222021221002122100mmL d 18006 按式 (8-23)計算實際中心距 a。 中心距變化范圍為 482.98 563.98mm。 ( 5) 驗算小帶輪上的包角 ( 6) 確定帶的根數(shù) 計算單根 V 帶的額定功率 由 和 ,查表 8-4a 得 根據(jù) , i=3 和 A 型帶,查表 8-4b 得 計算 V 帶的根數(shù) z。 取 4 根。 ( 7) 計算單根 V帶的初拉力的最小值 由表 8-3 得 A 型帶的單位長度質(zhì)量 q=0.1kg/m,所以 應(yīng)使帶的實際初拉力 ( 8) 計算壓軸力 2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算 mmLLaa dd 98.5092 05.178018005002 10 1 901545 0 9 . 9 83.57)125355(180a 3.57)(180 121 dd ddmmd d 1251 min/14400 rn kWP 92.10 min/14400 rn kWP 17.00 1541 于是得,表得查表 01.1K2893.0K58 L kWKKPPP Lr 9537.101.193.017.091.1)( 00 )(38.39537.1 6.6 rcaPPzmin0)(FNNqvzvKPKF ca65.156425.91.0425.9493.06.6)93.05.2(500)5.2(500)(22m i n0min00 )(FF pFNFzF p 1 2 2 121 5 4s i n65.1 5 6422s i n)(2)( 1m i n0m i n 7 按低速級齒輪設(shè)計:小齒輪轉(zhuǎn)矩 ,小齒輪轉(zhuǎn)速,傳動比 。 ( 1) 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用斜齒圓柱齒輪 運輸機為一般工作機器,速度不高,故選 7 級精度( GB10095-88) 由機械設(shè)計(斜齒輪設(shè)計部分未作說明皆查此書)表 10-1 選擇小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為 280HBS;大齒輪材料為 45 鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為 240HBS,二者硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù) :大齒輪齒數(shù) 初選取螺旋角 ( 2) 按齒面接觸強度設(shè)計 按式 (10-21)試算,即 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 a) 試選載荷系數(shù) b) 由圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) c) 由圖 10-26 查得 , d) 小齒輪傳遞的傳矩 e) 由表 10-7 選取齒寬系數(shù) f) 由表 10-6 查得材料彈性影響系數(shù) g) 由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ;大齒輪的接觸疲勞強度極限 h) 由式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): a) 由圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) mNTT 12.3901m in/68.1261 rnn 789.33 ii241 z 91247 8 9.312 ziz143 211 )(12HEHdtt ZZuuTKd 6.1tK433.2HZ88.0,78.0 21 66.188.078.021 mNT 12.39011d218.189 MPaZ E MPaH 6001lim M PaH 5502lim 88112811101715.1789.3 10438.410438.4)1036582(168.1266060iNNLjnN h97.0,95.0 21 HNHN KK8 b) 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,由式 (10-12)得 c) 許用接觸應(yīng)力 計算 a) 試算小齒輪分度圓直徑 ,由計算公式得 b) 計算圓周速度 c) 齒寬 b 及模數(shù) mnt d) 計算縱向重合度 e) 計算載荷系數(shù) K 由表 10-2 查得使用系數(shù) 根據(jù) , 7 級精度,由圖 10-8 查得動載系數(shù);由表 10-4 查得 的值與直齒輪的相同,故 ;因表 10-3 查得;圖 10-13 查得 故載荷系數(shù): f) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式 (10-10a)得 M P aM P aSKM P aM P aSKHHNHHHNH5.533155097.0;570160095.02l i m221l i m11 M PaHH 5.533m in td1mmmmd t 3.895.533 8.189433.2789.3 1789.366.11 1012.3906.123231 smsmndv t 592.0100060 68.1263.89100060 11 99.10123.8/3.89/123.861.325.225.261.32414c o s3.89c o s3.893.890.1111hbmmmmmhmmmmzdmmmmmdbnttnttd903.114t a n241318.0t a n318.0 1 zd1AK smv 592.004.1vK HK 3181.HKmmNbFK tA /84.973.89/)2/3.89/(12.3901/ mmN /1004.1 FH KK 35.1FK92.1318.14.104.11 HHVA KKKKK9 g) 計算模數(shù) ( 1) 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式 (10-17) 確定計算參數(shù) a) 計算載荷系數(shù) b) 根據(jù)縱向重合度 ,從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù) c) 計算當(dāng)量齒數(shù) d) 查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 e) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5 查得 f) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ;大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式 (10-12)得 mmmmKKddtt 9.946.192.13.89 3311 nmmmmmzdm n 84.324 14c o s9.94c o s11 3 2121c o s2FSaFadnYYzYKTm 966.135.14.104.11 FFVA KKKKK903.1 88.0Y62.9914c o s91c o s27.2614c o s24c o s33223311zzzzvv185.2,592.2 21 FaFa YY787.1,596.1 21 SaSa YYMPaFE 5001 MPaFE 3802 91.0,90.0 21 FNFN KK M P aSKM P aSKFEFNFFEFNF2474.138091.043.3214.150090.022211110 g) 計算大、小齒輪的 ,并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 設(shè)計計算 對比計算的結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù),取 ,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取 ,則 ( 2) 幾何尺寸計算 計算中心距 將中心距圓整為 230mm 按圓整后的中心距修正螺旋角 因 值改變不多, 故參數(shù) 等不必修正 計算大、小齒輪的分度圓直徑 計算齒輪寬度 FSaFaYY 0 1 5 8.0247787.1185.20 1 2 9.043.321596.1592.2222111FSaFaFSaFaYYYY mmmmmn 759.20 1 5 8.066.124114c o s88.01012.39086.123223 nmmmmn 3mmd 9.941 69.303 14c o s9.94c o s11 nmdz 311 z 1 1 8247 8 9.312 uzz mmmmmZZa n 34.23014c o s2 311831c o s2 21 1439132 3 02 3)1 1 831(a r c c o s2a r c c o s 21 a mZZ n HZK , mmmmmZdmmmmmZdnn3.3 6 4143913c o s31 1 8c o s7.95143913c o s331c o s221111 圓整后取 由于是同軸式二級齒輪減速器,因此兩對齒輪取成完全一樣,這樣保證了中心距完全相等的要求,且根據(jù)低速級傳動計算得出的齒輪接觸疲勞強度以及彎曲疲勞強度一定能滿足高速級齒輪傳動的要求。 為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分,故高速級小齒輪采用左旋,大齒輪采用右旋,低速級小齒輪右旋大齒輪左旋。 高速級 低速級 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 傳動比 3.789 模數(shù) (mm) 3 螺旋角 13 39 14 中心距 (mm) 230 齒數(shù) 31 118 31 118 齒寬 (mm) 105 100 105 100 直徑(mm) 分度圓 95.7 364.3 95.7 364.3 齒根圓 88.2 356.8 88.2 356.8 齒頂圓 101.7 370.3 101.7 370.3 旋向 左旋 右旋 右旋 左旋 七、軸的設(shè)計計算 1. 高速軸的設(shè)計 (1) 高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 ( ) 高速軸功率( ) 轉(zhuǎn)矩 T( ) 480 5.28 105.05 (2) 作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為 =93 ,根據(jù) 機械設(shè)計(軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書)式 (10-14), 則 mmmmdb d 7.957.9511 mmBmmB 100,105 21 dfdadmin/r kw mNd mmNFFNFFNdTFtantrt3.822143913t a n14.2259t a n49.900143913c o s20t a n14.2259c o st a n06.2405109305.10522312 (3) 初步確定軸的最小直徑 先按式 (15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3,取 ,于是得 (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 擬訂軸上零件的裝配方案(如圖) 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足 V 帶輪的軸向定位, -軸段右端需制出一軸肩,故取 -段的直徑 d - =32mm。 V 帶輪與軸配合的長度 L1=80mm,為了保證軸端檔圈只壓在 V 帶輪上而不壓在軸的端面上,故 -段的長度應(yīng)比 L1 略短一些,現(xiàn)取 L - =75mm。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) d - =32mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承 30307,其尺寸為 d D T=35mm 80mm 22.75mm,故 d - =d - =35mm;而 L - =21+21=42mm, L - =10mm。 右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得 30308 型軸承的定位軸肩高度h=4.5mm,因此,套筒左端高度為 4.5mm, d - =44mm。 取安裝齒輪的軸段 - 的直徑 d - =40mm,取 L - =103mm 齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。 軸承端蓋的總寬度為 36mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆,取端蓋的外端面與 V 帶輪右端面間的距離 L=24mm,故取 L - =60mm。 至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3)軸上零件的軸向定位 V 帶輪與軸的周向定位選用平鍵 10mm 8mm 63mm, V 帶輪與軸的配合為 H7/r6;齒輪與軸的周向定位選用平鍵 12mm 8mm 70mm,為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6;滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。 4)確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2,取軸端倒角 ,各圓角半徑見圖 NNFFnt 85.2633143913c o s20c o s 14.2259c o sc o sn 1120 AmmnPAd 91.24480 28.5112 330m i n 451.2 13 軸段編號 長度( mm) 直徑( mm) 配合說明 - 75 30 與 V 帶輪鍵聯(lián)接配合 - 60 32 定位軸肩 - 42 35 與滾動軸承 30307 配合,套筒定位 - 103 40 與小齒輪鍵聯(lián)接配合 - 10 44 定位軸環(huán) - 23 35 與滾動軸承 30307 配合 總長度 313mm ( 1) 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時,從手冊中查取 a 值。對于 30307 型圓錐滾子軸承,由手冊中查得 a=18mm。因此,軸的支撐跨距為 L1=118mm, L2+L3=74.5+67.5=142mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面。先計算出截面 C 處的 MH、 MV及 M 的值列于下表。 14 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F , , C 截面彎矩 M 總彎矩 扭矩 ( 3) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式 (15-5)及上表中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,取 ,軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 。因此 ,故安全。 2. 中速軸的設(shè)計 (1) 中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 ( ) 中速軸功率( ) 轉(zhuǎn)矩 T( ) 126.68 5.175 390.12 (2) 作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為 ,根據(jù) 式 (10-14), 則 已知低速級齒輪的分度圓直徑為 ,根據(jù) 式 (10-14), 則 (3) 初步確定軸的最小直徑 先按式 (15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3,NF NH 59.10431 NF NH 81.11512 NF NV 65.44311 NF NV 11.26202 mmNLFM NHH 18.7774732mmNMLFM aNVV2.176858 32mmMMM VH 77.19319217685877747 2222m a x mmNT 1050506.0 M p aM p aWTMca 75.31401.01 0 5 0 5 06.01 9 3 1 9 2)(32222 70MPa 1- 1-ca min/r kw mNmmd 3.3641 NtgFFNtgFFNdTFtantrt53.7792075.2141t a n04.800143913c o s2075.2141c o st a n75.2141103.36412.390221131mmd 7.952 NtgFFNtgFFNFtantrt44.29672098.8152t a n5.3045143913c o s2098.8152c o st a n98.8152107.9512.3902223215 取 ,于是得 (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖) 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) d - =d - =45mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承 30309,其尺寸為 d D T=45mm 100mm 27.25mm,故 L - =L- =27+20=47mm。 兩端滾動軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得 30309 型軸承的定位軸肩高度h=4.5mm,因此,左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)的高度為 4.5mm。 取安裝大齒輪出的軸段 -的直徑 d - =50mm;齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。 L - =98mm。 為了使大齒輪軸向定位,取 d - =55mm,又由于考慮到與高、低速軸的配合,取 L- =90mm。 至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3)軸上零件的軸向定位 大小齒輪與軸的周向定位都選用平鍵 14mm 9mm 70mm,為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6;滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。 4)確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2,取軸端倒角 ,各圓角半徑見圖 軸段編號 長度( mm) 直徑( mm) 配合說明 - 49 45 與滾動軸承 30309 配合,套筒定位 - 98 50 與大齒輪鍵聯(lián)接配合 - 90 55 定位軸環(huán) - 103 50 與小齒輪鍵聯(lián)接配合 - 45 45 與滾動軸承 30309 配合 總長度 385mm 1120 AmmnPAd 573.3868.126 175.5112 330m i n 451.2 16 ( 5) 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時,從手冊中查取 a 值。對于 30309 型圓錐滾子軸承,由手冊中查得 a=21mm。因此,軸的支撐跨距為 L1=76mm, L2=192.5, L3=74.5mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面。先計算出截面 C 處的 MH、 MV及 M 的值列于下表。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F C 截面彎矩 M 總彎矩 扭矩 ( 6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式 (15-5)及上表中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,取 ,軸的計算NF NH 87.1041 NF NH 36.59062 NF NV 41.12991 NF NV 13.25462 mmNLFM NHH 82.44002332 mmN MLFM aNVV 69.1 8 9 6 8 6 232mmNMMM VH 479165189686440023 2222m a xmmNT 3901206.017 應(yīng)力 已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 。因此 ,故安全。 3. 低速軸的設(shè)計 (1) 低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 ( ) 低速軸功率( ) 轉(zhuǎn)矩 T( ) 33.46 5.0719 1447.60 (2) 作用在軸上的力 已知低速級齒輪的分度圓直徑為 ,根據(jù) 式 (10-14), 則 (3) 初步確定軸的最小直徑 先按式 (15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3,取 ,于是得 (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 擬訂軸上零件的裝配方案(如圖) 1) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位, -軸段左端需制出一軸肩,故取 -段的直徑 d - =64mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L1=107mm,為了保證軸端檔圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故 -段的長度應(yīng)比 L1 略短一些,現(xiàn)取 L - =105mm。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸 M p aM p aWTMca 66.42501.03 9 0 1 2 06.04 7 9 1 6 5)(32222 70MPa 1- 1-ca min/r kw mNmmd 3.364NtgFFNtgFFNdTFtantrt85.2892203.7947t a n67.2968143913c o s203.7947c o st a n3.7947103.36460A mmnPAd 72.5946.33 0719.5112 330m i n 18 承。參照工作要求并根據(jù) d - =65mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承 30314,其尺寸為 d D T=70mm 150mm 38mm,故 d - =d - =70mm;而 L - =38mm, L - =38+20=58mm。 左端滾動軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表 15-7 查得 30314 型軸承的定位高度 h=6mm,因此,取得 d - =82mm。右端軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位,同理可得套筒右端高度為6mm。 取安裝齒輪出的軸段 -的直徑 d - =75mm;齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為 100mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取 l - =98mm。 軸承端蓋的總寬度為 30mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆,取端蓋的外端面與聯(lián)軸器左端面 間的距離 L=30mm,故取 L - =60mm。 至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。 2) 軸上零件的軸向定位 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接,選用平鍵為 18mm 11mm 80mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接,選用平鍵為 20mm 12mm 80mm,為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6。 3) 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2,取軸端倒角 ,各圓角半徑見圖 軸段編號 長度( mm) 直徑( mm) 配合說明 - 38 70 與滾動軸承 30314 配合 - 10 82 軸環(huán) - 98 75 與大齒輪以鍵聯(lián)接配合,套筒定位 - 58 70 與滾動軸承 30314 配合 - 60 68 與端蓋配合,做聯(lián)軸器的軸向定位 - 105 63 與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合 總長度 369mm 450.219 ( 5) 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時,從手冊中查取 a 值。對于 30314 型圓錐滾子軸承,由手冊中查得 a=31mm。因此,軸的支撐跨距為 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 B 是軸的危險截面。先計算出截面 B 處的 MH、 MV及 M 的值列于下表。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F B 截面彎矩 M 總彎矩 扭矩 mmLL 1 4 2756721 NF NH 52.41971 NF NH 78.37492 NF NV 96.15671 NF NV 7.14002 mmNLFM NHH 68.28123311 mmNLFM NVV 29.105053 22mmNMMM VH 300214105053281233 2222m a xmmNT 137092020 ( 6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式 (15-5)及上表中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,取 ,軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 。因此 ,故安全。 ( 7) 精確校核軸的疲勞強度 1) 判斷危險截面 截面只受扭矩作用,雖然鍵槽,軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強度,但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的,所以截面無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看,截面和處 過盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重;從受載情況來看,截面 B 上的應(yīng)力最大。 截面的應(yīng)力集中影響和截面的相近,但截面不受扭矩作用,同時軸徑也較大,故不必做強度校核。截面 B 上雖然應(yīng)力最大,但應(yīng)力集中不大(過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端),而這里軸的直徑也大,故截面 B 不必校核。截面顯然更不必校核。由機械設(shè)計 第三章附錄可知,鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小,因而該軸只需校核截面左右兩側(cè)。 2) 截面 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面 左側(cè)的彎矩為 截面 上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表 3-2 經(jīng)插值后可查得 又由附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 6.0 M p aM p aWTMca 78.21751.01 4 4 7 6 0 06.03 0 0 2 1 4)(32222 70MPa 1- 1-ca 3333 5.42187751.01.0 mmmmdW 3333 84375752.02.0 mmmmdW T mNM 10807775 4875300214mmNT 1447600MP aMP aWMb 56.25.42187108077 M P aM P aWTTT16.17843751447600 2 0 0 M P a,3 5 5 M P a,7 3 5 M P a 11b 07.17075,027.075 0.2 dDDr32.1,3.2 85.082.0 qq ,21 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 由附圖 3-2 得尺寸系數(shù) 由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工,附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強化處理,即 q=1,則得綜合系數(shù)值為 又由 3-1 和 3-2 查得碳鋼的特性系數(shù) , 取 ; , 取 ; 于是,計算安全系數(shù) 值,按式 (15-6) (15-8)則得 故可知其安全。 3) 截面 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面 右側(cè)的彎矩為 截面 上的扭矩為 72.1132.158.011107.212 . 328.0111 qk qk65.080.092.0 27.3192.0 165.0 07.211 kK67.1192.0 180.0 27.111 kK2.01.0 15.01.005.0 075.0caS40.42015.056.227.3 3551 maKS 36.13216.17075.0216.1767.12001 maKS 5.174.1236.1340.42 36.1340.42 2222 SSS SSS ca3333 34300701.01.0 mmmmdW 3333 68600702.02.0 mmmmdW T mNM 10807775 4875448423mmNT 144760022 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表 3-2 經(jīng)插值后可查得 又由附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 由附圖 3-2 得尺寸系數(shù) 由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工,附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強化處理,即 q=1,則得綜合系數(shù)值為 又由 3-1 和 3-2 查得碳鋼的特性系數(shù) , 取 ; , 取 ; 于是,計算安全系數(shù) 值,按式 (15-6) (15-8)則得 MP aMP aWMb 15.33 4 3 0 01 0 8 0 7 7 M P aM P aWTTT10.21686001447600 2 0 0 M P a,3 5 5 M P a,7 3 5 M P a 11b 07.17075,029.070 0.2 dDDr30.1,2.2 85.082.0 qq , 62.1130.158.011198.112 . 228.0111 qk qk67.028.092.0 04.3192.0 167.0 98.111 kK62.1192.0 182.0 26.111 kK2.01.0 15.01.005.0 075.0caS07.37015.015.304.3 3551 maKS 23 故可知其安全。 八、滾動軸承的選擇及計算 軸承預(yù)期壽命 1. 高速軸的軸承 選用 30307 型圓錐滾子軸承,查課程設(shè)計表 15-7,得 , ( 1) 求兩軸承所受到的徑向載荷 和 由高速軸的校核過程中可知: , , ( 2) 求兩軸承的計算軸向力 和 由機械設(shè)計表 13-7 得 因為 所以 18.11210.21075.0210.2162.12001 maKS 5.166.1018.1107.37 18.1107.37 2222 SSS SSS cahL h 4 1084.52836510 531511 kNC r 2.71315.0531511t a n5.1t a n5.1 e1rF 2rFNF NH 59.10431 NF NH 81.11512 NF NV 65.44311 NF NV 11.26202 NFFF NVNHr 87.4 5 5 2)65.4 4 3 1(59.1 0 4 3 2221211 NFFF NVNHr 10.286211.262081.1151 2222222 1aF 2aFYFF rd 2Nc t gFNc t gFdd85.7505315114.0210.2862403.11945315114.0287.455221NFae 3.82212 15.1 5 7 3 ddae FNFF NFFNFFFdadaea 85.7 5 0 15.1 5 7 32221 24 ( 3) 求軸承當(dāng)量動載荷 和 由機械設(shè)計表 13-6,取載荷系數(shù) ( 4) 驗算軸承壽命 因為 ,所以按軸承 1 的受力大小驗算 故所選軸承滿足壽命要求。 2. 中速軸的軸承 選用 30309 型圓錐滾子軸承,查課程設(shè)計表 15-7,得 , ( 1) 求兩軸承所受到的徑向載荷 和 由中速軸的校核過程中可知: , , ( 2) 求兩軸承的計算軸向力 和 1P 2PeFFra 35.087.4 5 5 2 15.1 5 7 311eFFra 62.010.2862 85.750221.1pf Nc t gYFFfP arp15.5291)15087.45524.0(1.14.0 111 NFfP rp 31.314810.28621.122 21 PP100.215.5291 2.7148060 106010 531066hh LhPCnL 017512 kNC r 102345.0017512t a n5.1t a n5.1 e1rF 2rFNF NH 87.1041 NF NH 36.59062 NF NV 41.12991 NF NV 13.25462 NFFF NVNHr 63.130341.129987.104 2221211 NFFF NVNHr 79.643113.254636.5906 2222222 1aF 2aF25 由機械設(shè)計表 13-7 得 因為 所以 ( 3) 求軸承當(dāng)量動載荷 和 由機械設(shè)計表 13-6,取載荷系數(shù) ( 4) 驗算軸承壽命 因為 ,所以按軸承 1 的受力大小驗算 故所選軸承滿足壽命要求。 九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 由機械設(shè)計式 (6-1) 得 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼,由機械設(shè)計表 6-2,取 YFF rd 2Nc t gFNc t gFdd220279.643161.3740175124.0263.130321NFFF aaae 91.218753.77944.296712 12 13.4 0 3 6 ddae FNFF NFFNFFFdadaea 22.1 8 4 8 13.4 0 3 62221 1P 2PeFFra 1.363.1 3 0 3 13.4 0 3 611eFFra 29.079.6 4 3 1 22.1 8 4 8221.1pf Nc t gYFFfP arp75.8298)13.40360175124.063.13034.0(1.14.0 111 NFfP rp 97.707479.64311.122 21 PP106.5298.8 10268.12660 106010 531066hh LhPCnL ak ldT pp 3102 MPap 11026 ( 1) V 帶輪處的鍵 取普通平鍵 10 63GB1096-79 鍵的工作長度 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ( 2) 高速軸上小齒輪處的鍵 取普通平鍵 12 70GB1096-79 鍵的工作長度 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ( 3) 中速軸上大齒輪處的鍵 取普通平鍵 14 70GB1096-79 鍵的工作長度 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ( 4) 中速軸上小齒輪處的鍵 取普通平鍵 14 70GB1096-79 鍵的工作長度 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ( 5) 低速軸上大齒輪處的鍵 取普通平鍵 20 80GB1096-79 鍵的工作長度 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ( 6) 聯(lián)軸器周向定位的鍵 取普通平鍵

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論