二级蜗轮蜗杆斜齿圆柱齿轮减速器的设计【三维SW】【7张CAD图纸、工艺卡片和说明书】
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说明书
仿单
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-
目 录
1 前言 4
2 零件的分析 5
2.1零件的作用 5
2.2零件的工艺分析 5
2.2.1孔的加工 5
2.2.2面的加工 5
3 工艺规划设计 6
3.1毛坯的制造形式 6
3.2基面的选择 6
3.2.1粗基准的选择 6
3.2.2精基准的选择 6
3.3工艺路线的拟定 6
3.3.1工艺路线方案 7
3.3.2工艺方案的确定 7
3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定 8
3.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算 8
3.4.2毛坯尺寸及加工余量计算 8
3.5确定各工序切削用量及基本工时 9
4 钻攻M8螺孔夹具设计 16
4.1 研究原始质料 16
4.2 定位、夹紧方案的选择 16
4.3切削力及夹紧力的计算 17
4.4 误差分析与计算 19
4.5 零、部件的设计与选用 20
4.5.1定位销选用 20
4.5.2夹紧装置的选用 20
4.5.3钻套、衬套、钻模板设计与选用 20
4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 22
4.7 夹具设计及操作的简要说明 23
总结 24
参考文献 25
设计动块的机械加工工艺规程及工艺设备
1 前言
1.简介
本次毕业设计内容包括零件的分析,工艺路线的制定,工艺规划设计,某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡,机械加工综合卡片,夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。
就我个人而言,希望能通过这次毕业设计对未来即将从事的工作进行一次适应性的训练,从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来,为以后走向社会打下坚实的基础。
由于能力有限,设计尚有许多不足之处,恳请老师批评指正。
2.设计目的
其目的如下:
①培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过毕业设计,熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识,正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量,初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。
②培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
③进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。
2 零件的分析
2.1零件的作用
该零件为典型的杆类零件,而且为连杆类。因此,其主要的要素包括两侧面,φ20mm孔和φ12mm孔还有一个M8的侧面螺纹孔。通过孔连接即该动块的作用是实现运动的传递作用。
2.2零件的工艺分析
该动块的加工表面分三种,主要是孔的加工,两侧面的加工各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求,特别是孔的加工,几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度,因而需精加工,现将主要加工面分述如下:
2.2.1孔的加工
该零件共有2个孔要加工:φ20mm孔和φ12mm孔是零件的主要加工面,多组面,,通过两孔中心连线及对两侧对称面,没有位置尺寸度要求,只需要钻床粗加工。
2.2.2面的加工
该零件共有2个侧面要加工:两个侧面是配合φ20mm孔和φ12mm孔孔后续工序的主要精基准面,需要精加工。
3 工艺规划设计
3.1毛坯的制造形式
零件材料为45,根据选择毛坯应考虑的因素,该零件体积较小,形状较复杂,外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求,由于零件生产类型为成批,大批生产,而砂型锻造生产成本低,设备简单,故本零件毛坯采用普通模锻。
由于零件上两孔都较大,且都有严格的表面精度要求,故都要留出足够的加工余量。
3.2基面的选择
基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一,基准选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高,否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准的选择
粗基准选择应为后续加工提供精基准,由于两侧面较平整且加工精度较高,故以2个主要侧面为基准。?
3.2.2精基准的选择
精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便,该零件上重要表面是大头孔φ38H8,由于其与底面有垂直度关系,所以底面自然成为精基准面,考虑到第二基准面选择的方便性,将其精度由原来的φ37H11提高到φ38H8,该定位基准组合在后续孔的加工中,以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。
3.3工艺路线的拟定
拟定工艺路线的内容除选择定位基准外,还要选择各加工表面的加工方法,安排工序的先后顺序,确定加工设备,工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度,尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证,成批生产还应考虑采用组合机床,专用夹具,工序集中,以提高效率,还应考虑加工的经济性,以便使生产成本尽量下降。
3.3.1工艺路线方案
方案一
10.模锻毛坯;
20. 去飞边
30. 人工时效
40. 铣上下两平面,保证尺寸20mm
50. 钻、扩、铰φ20H7mm, φ12H7mm两孔达图纸要求,孔口倒角C1
60. 钻φ20H7mm, φ12H7mm两孔和端面定位,钻攻M8螺孔至图纸尺寸
70. 按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差
80. 清洗,加工表面涂防绣油,入库
方案二
10.模锻毛坯;
20. 去飞边
30. 人工时效
40. 钻、扩、铰φ20H7mm, φ12H7mm两孔达图纸要求,孔口倒角C1
50. 钻φ20H7mm, φ12H7mm两孔和端面定位,钻攻M8螺孔至图纸尺寸
60.铣上下两平面,保证尺寸20mm
70. 按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差
80. 清洗,加工表面涂防绣油,入库
方案分析与比较:
经过分析发现,方案二先钻孔后加工面,而方案一是先面后孔
根据书本理论知识,应该是先面后孔比较合理,因为钻孔需要以加工了面的为精基准。
3.3.2工艺方案的确定
10.模锻毛坯;
20.去飞边
30.人工时效
40. 铣上下两平面,保证尺寸20mm
50. 钻、扩、铰φ20H7mm, φ12H7mm两孔达图纸要求,孔口倒角C1
60. 钻φ20H7mm, φ12H7mm两孔和端面定位,钻攻M8螺孔至图纸尺寸
70. 按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差
80. 清洗,加工表面涂防绣油,入库
3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定
动块零件材料为45,毛坯重量约为1.6kg,生产类型为中批或大批生产,采用普通模锻生产。
普通模锻,材料为45钢,分模线平直对称,材质系数M1,复杂系数=1.56/1.8≈0.87,为S1级,厚度为25mm,普通级,查的上下偏差分别为+1.4和-0.6
3.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算
根据工序要求,两侧面经过四道工序,先粗铣端面B,再粗铣端面A,精铣端面B,最后精铣端面A,各步余量如下:
粗铣:由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-23,其余量值规定,零件厚度大于6mm到30mm,宽度小于100mm,其加工余量为1.0mm。
精铣:由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-25,其余量值规定,零件厚度大于6mm到30mm,宽度小于100mm,其加工余量为0.5mm。
精铣后尺寸与零件尺寸相同,但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级,现按《机械加工工艺手册》表5.29,粗铣→精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。
3.4.2毛坯尺寸及加工余量计算
根据工序要求,
精铣后尺寸与零件尺寸相同,但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级,现按《机械加工工艺手册》表5.29,粗铣→精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。
3.5确定各工序切削用量及基本工时
10.模锻毛坯; 没切削过程,无需计算
20.去飞边 没切削过程,无需计算
30.人工时效 没切削过程,无需计算










- 内容简介:
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s ve it it is It of is In “is is is to Its to An is a in to is to in A of is its a s is by B. of of R&D is of or of R&D is a of is of T to a be so be as In to a be to is of to it to of to in at is a of it of of is of is to to to in do a to to s a of of of to a of if be a is no of a be is to A to an be be or be of be is a a at It be if a be of of be to a of it is to in of by In is up to be It is is in of as be is a be to to if to be to is in to or to to is a a to or is to or to to is a be on 英文文献 翻译 学 生 姓 名: 学 院: 专业及班级 : 学 号: 指导教师: 2011年 4月 25 日 机械工程英语 第 1课现代制造工程 也许你从来没有想过这个问题之前,但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢?在这种情况下, “它 ”是制造业。其实 “制造 ”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子,笔记本电脑,蓝色牛仔裤,书籍,地板砖,黑板,灯泡,铅笔,眼镜,近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买 他们赚的产品。人们购买的产品越多,越产品的生产。这让更多的人来工作。 制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后,更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增 加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型:物质资源,人力资源,资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤:研究,开发,生产模具,生产计划与控制,质量控制,人事管理,制造,营销。 研发新产品,工艺或材料,旧技术的改进计划。 R D 是这么大,工业世界的重要组成部分,需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在 器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由,调度,调度,并规划布局。机械及设备,必须使生产安 排,可以进行顺利,没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动,防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理,以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们,有助于提供各种货物的权利给我们,在正确的方式和数额,时间及价格,产品的过程。 第 2课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分,它涉 及的概念,设计,开发,改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生,机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题,工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此,现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案,以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验,良好的判断力。当考虑一个完整的机器,工程师都认为,要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全,生态,更广泛的考虑和整体有关 “生活质量 ”。 好的设 计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险,因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此,设计者必须要有耐心,因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计,通常需要许多旧的和行之有效的方法,将重点放在一边。这并不容易,因为许多人抱着熟悉的想法,技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品,必须决定哪些旧的,成熟的概念,应使用什么新的,未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有 “错误 ”或之前,必须制定新设计出来的优良特性,可享有不可预见的问题。因此,有一个优越的产品的机会, 但只有在较高的风险。应该强调的是,如果设计不保证激进的新方法,这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段,创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时,通常很容易消除在设计的早期阶段,他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式,创新的思想不是抑制。很多时候,一个以上的设计,开发,到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是,最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计,没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点,应该承认的是,设计工程师必须能够与其他人交流意见,如果他们要纳 入。传达给其他人设计的最后,在设计过程中的重要一步。毫无疑问,许多伟大的设计,发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师,当提出一个新的解决方案,行政,管理或监督人,正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功,获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。 机械 设计说明书 学院: 专业: 班级: 学号: - 1 - 目 录 一、设计任务书 、传动方案分析 、电动机的选择计算 四、总传动比的确定和各级传动比的分配 、运动和动力参数的计算 、传动零件的设计 、轴的设计和计算 、滚动轴承的选择和计算 、键连接的选择和计算 、联轴器的选择和计算 一、 润滑和密封的说明 二、拆装和调整的说明 三、减速箱体的附件的说明 四、设计小节 五、参考资料 2 - 二、 传动方案分析 1蜗杆传动 蜗杆传动可以实现较大的传动比,尺寸紧凑,传动平稳,但效率较低,适用于中、小 功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动,由于允许齿面有较高的相对滑动速度, 可将蜗杆传动布置在高速级,以利于形成润滑油膜,可以提高承载能力和传动效率。因此 将蜗杆传动布置在第一级。 2斜齿轮传动 斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动好,常用在高速级或要求传动平稳 的场合。 因此将斜齿轮传动布置在第二级。 3圆锥齿轮传动 圆锥齿轮加工较困难,特别是大直径、大模熟的圆锥齿轮,只有在需要改变轴的布置 方向时采用,并尽量放在高速级和限制传动比,以减小圆锥齿轮的直径和摸数。所以 将圆锥齿轮传动放在第三级用于改变轴的布置方向。 4链式传动 链式传动运转不均匀,有冲击,不适于高速传动,应布置在低速级。 所以链式传动布 置在最后。 因此,蜗杆传动 斜圆柱齿轮传动 圆锥齿轮传动 链式传动,这样的传动方案是比较合 理的。 - 3 - 计 算 及 说 明 三 电动机选择计算 1原始数据如下: 运输链牵引力 F=6000N 运输链工作速度 V=s 运输链齿数 Z=16 运输链节距 P=100 2电动机型号选择 运输链所需功率 6 0 0 0 0 . 1 5 0 . 91 0 0 0 1 0 0 0w k w 取 1=轴器) ,2=承) ,3=齿轮) ,4=杆) ,5=锥齿轮); a=1( 2)3 3 45=动机功率 w / a=输链链轮节圆直径 100 512s i n ( 1 8 0 / ) s i n ( 1 8 0 / 1 6 )pD m 链轮转速 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 1 5 5 . 6 / m i 1 4 5 1 2 取圆锥齿轮传动比 24 ; 蜗杆传动比 6090 则电动机总传动比为 120360 故电动机转速可选范围是 n=(120360)702012 r / 选电动机型号为 要参数: 1 5 0 0 / m i n ; 2 4dn r D m m 四 总传动比确定及各级传动比分配 由电动机型号查表得 440 r / ia= n=1440 / 57 取蜗杆传动比 1;直齿圆柱齿轮传动比 =3;圆锥齿轮传动比 运动和动力参数的计算 设蜗杆为 1 轴,蜗轮轴为 2 轴,圆柱齿轮轴为 3 轴 ,链轮轴为 4 轴, n1= 440 / 31 =r / n2= 3= r / n3= r / 果 512D 电动机型号 5 0 0 / m i 4 0 / m i m 12331; r / r / =r / 4 - d01=2=02=3=34=4=45= 550Pd/550440=m d01= m 112=1 m 234= m 345= m 运动和动力参数计算结果整理于下表: 轴名 效率 P(转距 T(N m) 转速n(r/传动比i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 一轴 轴 三轴 四轴 传动零件的设计计算 1蜗杆蜗轮的选择计算 (1)根据 10085 1988 的推荐 ,采用渐开线蜗杆 ( (2)蜗杆传动传递的功率不大,速度中等,故蜗杆用 45 钢,蜗轮用铸锡青铜属膜铸造。轮芯用灰铸铁 造。 (3)根据闭式蜗杆传动的设计准则 ,先按齿面接触疲劳强度进行设计 ,再校核齿根弯曲疲劳强度。 2= 3= 4= d=m m m m m 蜗杆材料用 45 钢,蜗轮 用 铸 锡 青 铜属膜铸造。轮芯用灰铸铁造。 - 5 - 传动中心距 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 1 5 5 . 6 / m i 1 4 5 1 2 确定作用在蜗轮上的转距 T2 , =则 6 6 521262 1 1 21 . 4 7 3 0 . 79 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 . 1 2 1 0/ 1 4 4 0 / 3 1n n i N 确定载荷 K 因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均匀系数 1,机械设计 250 页查表11 于转速不高,冲击不大,可取 K= 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 60 确定接触系数 先假设分度圆直径 传动中心距 a 的比值 d1/a=图 11查得 确定 许用接触应力 H9 根据蜗轮材料为铸锡青铜 属铸造膜,蜗杆螺旋齿面硬度 45从表 11查得蜗轮的基本许用应力 H=268力循环次数 82 14406 0 6 0 1 7 2 0 0 2 . 0 1 1 031hN j n L 寿命系数 78 510 0 . 6 8 72 . 0 1 1 0则 0 . 6 8 7 2 6 8 1 8 4 . 1 2H H N P a 计算中心距 53 1 6 0 2 . 91 . 2 1 1 . 4 7 1 0 9 9 . 3 41 8 4 . 1 2a m m 52 2 1 0T N m m 60 2 1 0N 0 7 1 8 4 . 1 2H M P a - 6 - 取 1 0 0 , 3 1,a m m i从表 11查得 m=5,蜗杆分度圆直径。这时1 / 从图 11查得 Z ,因此以上计算结果可用。 (4)蜗杆 轴向齿距径系数 q=10;齿顶圆直径10度圆导程角 5 42 38 o ;蜗杆轴向齿厚 12蜗轮 蜗轮齿数 1;变位系数 验算传动比 i = z2/1;传动比误差为 0 蜗轮分度圆直径 d2=m31=155轮喉圆直径 55+25=165轮齿根圆直径 55=143轮咽喉母圆半径 65=5)2 2121 . 5 3 F F a Yd d m当量齿数 22 3 31 3 1 . 4 7c o s c o s ( 5 4 2 3 8 )V 由此,查表 11得齿形系数2 。 螺旋角系数 5 . 7 11 0 . 9 5 9 2140 许用弯曲应力 F F F 从表 11查得由 造的蜗轮的基本许用应力 F=56命系数 69 510 0 . 5 1 52 . 0 1 1 0 5 6 0 . 5 1 5 2 8 . 8 4H M P a 100a 1 5 .7 m m ;q = 1 0 ;d = 6 0 m m ;= 5 4 2 3 8 s = 7 m m 55 65mm 43 2 - 7 - 51 . 5 3 1 . 0 5 2 . 0 1 1 0 3 . 3 0 . 9 5 9 2 2 7 . 8 2 M P 1 5 5 5F 满足弯曲强度 。 (6)考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从 10089 1988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度,侧隙种类为 f,标注为 8f 10089 1988。 (7) 由于摩擦损耗的功率 (1 ),则产生的热流量为1 1 0 0 0 (1 )P P 蜗杆传递的功率 以自然方式2 ()d o aS t t d 箱体的表面传热系数,可取 21 5 / ( )d W m C ; S 内 表面能被论化油所飞溅到,而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积,单位为 取 S=0.5 t 油的工作温度,可取 65; 周围空气的温度,常温情况可取 20; 按热平衡条件12 ,可求得在即定工作条件下的油温 1 0 0 0 (1 ) 1 0 0 0 (1 0 . 7 2 )2 0 5 7 . 31 5 0 . 5Oa t 满足温度要求。 2斜齿轮传动选择计算 (1)料及齿数 运输机一般工作机器,速度不高,故选用 7 级精度。 材料选择。有表 10择小齿轮材料为 40质),硬度为 280齿轮材料为 45 钢(调质)硬度为 240者材料硬度差为 40 选小齿轮齿数1 24,z 大齿轮齿数2 72,z 选取螺旋角。初选螺旋 角 14o 。 (2) 2 8 . 8 4H M P a 2 7 M P 1 24,z 2 72,z 14o - 8 - 2131 2 1t 确定公式内各计算数值 0取区域系数 0得120 . 7 7 , 0 . 8 8 ,则12 1 . 6 5a a a 5 5 51 1 1 1 . 0 3 99 5 . 5 1 0 / 9 5 . 5 1 0 2 . 1 3 6 1 04 6 . 4 5T P n N mm 0取齿宽系数 1d 0得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a0得齿轮的接触疲劳强度极限li m 600H M P a 816 0 6 0 4 6 . 4 5 1 6 3 0 0 1 5 2 . 0 1 1 0hN n j L 0得接触疲劳寿命系数 安全系数 S=1 l i m 1 . 0 7 6 0 0 6 4 21H N M P 计算 iu 入 H中较小的值 2531 2 1 . 6 2 . 1 3 6 1 0 4 2 . 4 3 1 8 9 . 8 6 5 . 8 11 1 . 6 5 3 6 4 2td m m 1 1 2 3 . 1 4 1 6 6 5 . 8 1 4 6 . 4 5 0 . 1 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s b 及模数 2 1 . 6 5a a a 51 2 6 1 0T N d 1 / 21 8 9 . 8 P a li m 600H M P a 0N 6 4 2h M P a 1 6 5 td m mv m s - 9 - 1111 6 5 . 8 1 6 5 . 8 1c o s 6 5 . 8 1 c o s 1 42 . 6 6242 . 2 5 2 . 2 5 2 . 6 6 5 . 9 8 5/ 6 5 . 8 1 / 5 . 9 8 5 1 1 . 0 0d m m m m 10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 2 4 t a n 1 4 1 . 9 0 3d z 由表 10得使用系数 1根据 v=s, 7 级精度,有图 10得动载荷系数 1,故 2 2 331 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 ) 0 . 2 3 1 01 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 1 6 ) 0 . 2 3 1 0 6 5 . 8 11 . 4 2H d 由表 10得 由表 10得 1 故载荷系数 1 1 . 1 1 . 4 2 1 . 5 6A V H K K K 3311 / 6 5 . 8 1 1 . 5 6 / 1 . 6 6 5 . 2 6d K K m m o s 6 5 . 2 6 c o s 1 4 2 . 6 424m (3)213212 c o sF a S an Y 6 5 2 5 5/ 1 1 1 1 2 nm - 10 - 确定计算参数 1 1 . 1 1 . 3 5 1 . 4 8 5A V H K K K ,从图 10得螺旋角影响系数 11 3322 3324 2 6 . 2 7c o s c o s 1 472 7 8 . 8 2c o s c o s 1 4 由表 10得 1 2 1 22 . 5 9 2 , 2 . 2 4 , 1 . 5 9 6 , 1 . 7 5F a F a S a S Y Y 齿轮的加以比较 1112222 . 5 9 2 1 . 5 9 6 0 . 0 1 3 6 3 3 0 3 . 5 72 . 2 4 1 . 7 5 0 . 0 1 6 4 1 2 3 8 . 8 6F a S a S 大齿轮的数值大。 设计计算 52322 1 . 4 8 5 2 . 1 3 6 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 6 4 1 2 . 0 82 1 1 . 6 5 此取 3nm ,可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取11 6 5 . 2 6td d m m 11c o s 6 5 . 2 6 c o s 1 4 2 1 . 1 13 取 1 21z ,则 21 3 2 1 6 3z u z (4) 3nm 11 6 5 . 2 6td d m m 122163- 11 - 计算中心距 12() ( 2 1 6 3 ) 3 1 2 9 . 8 62 c o s 2 c o s 1 4nz z ma m m 将中心距圆整为 130按圆整后的中心距修正螺旋角 12() ( 2 1 6 3 ) 3a r c c o s a r c c o s 1 4 1 5 0 2 2 1 3 0nz z 因值改变不多,故 ,等值不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径 11222 1 5 6 5 . 0 0 0c o s c o s 1 4 1 5 6 3 5 1 9 5 . 0 0 0c o s c o s 1 4 1 5 m m m 计算齿轮宽度 1 1 6 5 6 5db d m m 所以取 216 5 ; 7 0B m m B m m。 七 轴的设计和计算 轴的材料选用常用的 45 钢 当轴的支撑距离未定时, 无法由强度确定轴径,要用初步估算的方法,即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径 d,计算公式为: 3 1, 3 轴为外伸轴,初算轴径作为最小直径,应取较小的 A 值; 2 轴为 非外伸轴,初算轴径作为最大直径,应取较大的 A 值;查表 15 3=110, 20。 1 331112 332223 333331 . 4 7 31 1 0 1 1 . 0 814401 . 0 3 91 2 0 3 3 . 8 14 6 . 4 50 . 9 8 81 1 0 4 3 . 9 61 5 . 4 8 m m m 130a 14 15 0 1265195d 216570B 轴的材料选用常用的45 钢 - 12 - 考虑到 1 轴要与电动机联接,初算直径 须与电动机轴和联轴器空相匹配,所以初定 4 3545轴的结构设计 1 轴的初步设计如下图: 端盖联轴器 并列向心轴承 滚动轴承装配方案是:套筒、左端轴承、端盖、联轴器依次从轴的左端向又端安装,右 端只安装轴承和轴承座。 轴的径向尺寸: 当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时,直径变化值要大些,可取( 68) 则可取( 46) 的轴向尺寸:轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的,而轮毂宽度一般是和轴的直径有关,确定了直径,即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离 L,以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用,一般可取 L=( 13)上的键槽应靠近轴的端面处。 3 轴的初步设计如下图: 斜齿轮 端盖 圆锥齿轮滚动轴承 滚动轴承装配方案:左端从左到右依次安装斜齿轮、套筒和滚动轴承,右端从右到左依次安装套筒、滚动轴承、端盖和圆锥齿轮。 尺寸设计准则同 1 轴 2 轴的初步设计如下图: 123243545d - 13 - 轮齿 蜗轮角接触球轴承 角接触球轴承装配方案:左端从左到右依次安装套筒、滚动轴承,右端从右到左依次安装蜗轮、套筒、滚动轴承和端盖。 尺寸设计准则同 1 轴 3 2 轴的弯扭合成强度计算 由 2 轴两端直径 d=35机械零件手册得到应该使用的轴承型号为 7207C,D=72B=17 a=承的 校核将在后面进行)。 (1)蜗轮、轴承对轴的力 ,轴上的弯距、扭距,并作图 齿轮上的作用力: 1112 2 2 1 3 . 7 1 0 0 0 854850t 11 1t a n t a n 2 08 5 4 8 3 2 1 0c o s c o s 1 4 1 5 N 1 1 1t a n 8 5 4 8 t a n 1 4 1 5 2 1 7 1 N 蜗轮对轴的作用力: 2222 2 2 1 3 . 7 1 0 0 0 2 7 5 7 . 3155t 22 2t a n t a n 2 02 7 5 7 . 3 1 0 0 8 . 6c o s c o s 5 4 2 3 8 N d=35=72=17 8548 1 3210 1 2171 2 2 7 5 7 2 1 0 0 8 - 14 - 2 2 2t a n 1 0 0 8 . 6 t a n 5 4 2 3 8 2 7 5 . 7 N 再由下图求出轴承对轴的作用力 1 1 2 1 0 1 8 9 5 . 3N V a a N F F N 1 1 2 21 1 2 3 1 2 3 2 3 2 20( ) ( ) 0N V t r N t r F L L F L L F L F r 126 2 5 1 . 6 ; 1 2 8 7 . 8N V N F N 1 1 2 21 1 2 3 1 1 1 2 3 2 30( ) ( ) 0N H r t N a r F L L F r F L L F L 121 3 4 7 . 9 ; 1 8 0 0 . 6N H N F N 作出 2 轴的力学模型 ,如下图 再计算出各个作用点处的弯距 和扭距 1 1 1 6 2 5 1 . 6 4 9 . 3 / 1 0 0 0 3 0 8 . 2V N L N m 2 1 2 3 1 2 8 7 . 8 4 0 . 3 / 1 0 0 0 5 1 . 9V N L N m 2 2 2 3 2 2 ( 1 2 8 7 . 8 4 0 . 3 2 7 5 . 7 1 5 5 ) / 1 0 0 0 9 4 . 6 3V N V L F r N m 1 1 1 1 1 3 4 7 . 9 4 9 . 3 / 1 0 0 0 6 6 . 5H N L N m 1 2 1 1 1 1 6 6 . 5 ( 2 1 7 1 6 5 ) / 1 0 0 0 2 0 7 . 5 7H H F r N m 2 2 3 1 8 0 0 . 6 4 0 . 3 / 1 0 0 0 7 2 . 6H N L N m 221 1 1 1 1 3 1 5 . 3 M N m 221 2 1 1 2 3 7 1 . 6 M N m 222 1 2 1 2 8 8 . 4 M N m 222 2 2 2 2 1 1 9 . 0 M N m 1 1 2 2 8 5 4 8 6 5 2 7 5 7 . 3 1 5 5 1 2 8 . 21000 r F r N m 2 2 7 5 1 1 8 9 5 . 3 1 6 2 5 1 2 1 2 8 7 1 1 3 4 7 . 9 2 1 8 0 0 1 3 0 8 m 2 5 1 m 1 6 6 . 5 m 2 7 2 m 1 3 1 5 m 2 8 8 m 1 2 8 m - 15 - 弯距图和扭距图如下: 4 9 . 3 93 4 0 . 31 5 . 7 1 5 . 7F a 1F N V 1F N V 1F V 2 F 2 V 1F N V 2F N V 1F a 1F M 2M N V 1F a 1F 2 2M H 1 2M 12M 22轴的受力分析及弯距、扭距图 - 16 - (2)由 轴的扭距、弯距图可知,齿轮轴的轮齿处存在危险截面, 因此在该处计算应力 224 ( ) (因扭转切应力不是对称循环应力,故引入折合系数)取 抗弯截面系数 33 35650 . 1 0 . 1 2 . 7 5 1 03 2 1 0 0 0 截面 上的弯 曲应力 1253 7 1 . 6 1 1 . 52 . 7 5 1 0M M P 截面上的扭转切应力 51 2 8 . 2 2 . 3 322 2 . 7 5 1 0 P 轴的弯扭强度条件为 1 查表 15 1 60 以 22 11 1 . 5 4 ( 0 . 3 2 . 3 3 ) 1 1 . 6 P a 符合弯扭强度条件 八 滚动轴承的选择计算 1 1 轴上的轴承的选择 和寿命 计算 左端采用 双 列角接触球轴承,根据 轴直径 d=45择角接触球轴承的型号为 7209C,主要参数如下: D=85=19mm;a=本 额定静载荷 7.2 本额定动载荷 C =38.5 限转速 700 r / 端采用深沟球轴承,根据轴直径 d =45择深沟球轴承代号为 6209, 主要参数如下: D=85=19本额定静载荷 0.5 本额定动载荷 C =31.5 限转速 000 r / 2 1 0W 1 60 1 P a D=85=19mm a=o=27.2 =38.5 700 r / =85=19o=20.5 =31.5 17 - 因 1 轴所受的轴向力向左,所以只有最左边的角接触球轴承受轴向力 2 2 7 5 . 7 N 该轴承所受的径向力 约为 211 1 0 0 8 . 6 2 5 2 . 244 N 查表 13双列角接触球轴承判断系数 e = 1 e 所以 0 ; 1 当量动载荷 1 0 . 6 3 2 5 2 . 2 1 . 2 4 2 7 5 . 7 5 0 0 . 8 F Y F N 深沟球轴承所受的径向力约为 21 1 0 0 8 . 6 5 0 4 . 322 N 当量动载荷 2 5 0 4 N 所以 12,应用 2P 核算轴承的寿命 因为是球轴承,所以取指数 3 轴承 计算 寿命 36 6 3 51 0 1 0 3 8 . 5 1 0 5 . 1 5 1 06 0 6 0 1 4 4 0 5 0 4 . 3 减速器设计寿命 41 5 3 0 0 1 6 7 . 2 1 0 所以 满足寿命要求 2 2 轴上轴承的选择计算 (1)选择使用深沟球轴承,根据轴直径 d=35用深沟球轴承的型号为 7207C, 主要参数如下: D=72B=17a=本额定静载荷 0 本额定动载荷 C =30.5 000 r / 1 轴轴承计算寿命 55 1 0 47 0 D=72B=17mm a=o=20 18 - 极限转速 1000 r / 2)12 2 2 21 1 12 2 2 22 2 22 2 212 1 8 9 5 . 36 2 5 1 . 6 1 3 4 7 . 9 6 3 9 5 . 31 2 8 7 . 8 1 8 0 0 . 6 2 2 1 3 . 70 . 6 8 1 5 0 5 . 31 8 5 9 . 3 1 5 0 5 . 3 3 3 6 4 . 6a e N V N V N Ha d ra a e F F F F N 查表 13 1 1 2 2/ 0 . 5 3 ; / 0 . 6 8a r a e F F e 1 2 1 20 . 4 4 ; 1 . 0X X Y Y 所以 121 1 1 5 9 2 2 . 7 F Y F N 轴承计算寿命 36 6 3 51 0 1 0 3 0 . 5 1 0 4 . 9 1 06 0 6 0 4 6 . 4 5 5 9 2 2 . 7 减速器设计寿命 47 0 所以 满足寿命要求。 (3)查机械零件手册可知,角接触球轴承当量静载荷 1 6 3 9 5 . 3 N 因载荷稳定,无冲击,所以取静强度安全系数 所以 6 3 9 5 . 3 1 . 0 6 . 4 0 2 0o o k N C k N 满足强度条件 (4)以上所选各轴承的极限转速 m a x 1 4 4 0 / m i nv v r 都成立,所以他们的极限工作 转速一定满足要求。 C =30.5 1000 r / 2211 8 9 5 9 5 1 3 0 5 6 4 2 轴轴承计算寿命 54 0 6 3 9 5 - 19 - 九 、键连接的选择和计算 1键的选择 1 轴键槽部分的轴径为 24以选择普通圆头平键 键 8 7 , 8 , 7 , 3 2b m m h m m L m m 3 轴左端 键槽部分的轴径为 50以选择普通圆头平键 键 1 4 9 , 1 4 , 9 , 5 0b m m h m m L m m 右端 选择与左端相同的键 键 1 4 9 , 1 4 , 9 , 5 0b m m h m m L m m 2 轴 键槽部分的轴径为 43以选择普通圆头平键 键 1 2 8 , 1 2 , 8 , 4 5b m m h m m L m m 2 键的强度计算 假定载荷在键的工作面上均匀分布,普通平键联接的强度条件为 32 1 0 k 查表 6,钢材料在轻微冲击下的许用挤压应力为 100120以取 1 2 0P M P a (1)上键的 强度计算 1111 1 19 . 7 70 . 5 3 . 524T N mk h m b m m 所以 31 2 9 . 7 7 1 0 9 . 7 3 . 5 2 4 2 4 a 满足强度条件 (2)上键的强度计算 2222 2 22 1 3 . 70 . 5 433T N mk h m b m m 1 9 - 20 - 所以 32 2 2 1 3 . 7 1 0 7 5 . 3 4 3 3 4 3 a 满足强度条件 (3) 左端 键的强度计算 313 1 3 13 1 3 1 3 16 0 9 . 40 . 5 4 . 536T N mk h m b m m 所以 331 2 6 0 9 . 4 1 0 1 0 1 . 5 4 . 5 3 6 5 0 P a 满足强度条件 右端键的强度计算 323 2 3 23 2 3 2 3 26 0 9 . 40 . 5 4 . 536T N mk h m b m m 所以 332 2 6 0 9 . 4 1 0 1 1 5 . 8 4 . 5 3 6 4 2 P a 满足强度条件 十 联轴器的选择计算 1计算联轴器的计算转距 T K T 查表 14小转距、电动机作原动机情况下取 1 . 5 1 2 8 . 2 1 9 2 . 3 m 2型号选择 根据计算转距选择挠性联轴器 主要参数如下: 公称扭距 315 m(满足要求) 许用转速 5 6 0 0 / m (满足要求) 2 7 5 P a 31 1 0 1 P a 32 1 1 5 P a 1 9 2 m 315 m 5 6 0 0 / m - 21 - 轴孔直径 24d 轴孔长度 52L 十一 润滑和密封说明 1润滑说明 因为是下置式蜗杆减速器,且其传动的圆周速度 12 /v m s ,故 蜗杆 采用浸油润滑, 取浸油深度 h=12、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑; 润滑油使用 50 号机械润 滑油。 轴承采用润滑脂润滑,因为轴承 转速 v1500r /以选择润滑脂的填入量为轴承 空隙体积的 1/2。 2密封说明 在试运转过程中,所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或 水玻璃,不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。 十 二 拆装和调整的说明 在安装调整滚动轴承时,必须保证一定的轴向游隙,因为游隙大小将影响轴承的正常 工作。 当轴直径为 3050,可取游隙为 4070 在安装齿轮或蜗杆蜗轮后,必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点,侧隙和接触斑点是 由传动精度确定的, 可查手册。当传动侧隙及接触斑点不 符合精度要求时,可以对齿 面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。 也可调整蜗轮轴垫片,使蜗杆轴心线通 过蜗轮中间平面。 十三 减速箱体的附件说明 机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度,箱体的一些结构尺寸,如壁厚、凸缘 宽度、肋板厚度等,对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本,均有重大影 响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性,未能进行强度和刚度的分析计算 ,但是可以根据经验公式大概计算出尺寸,加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度 和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及 考虑散热、润滑等 因素后确定的 。 十四 设计小 结 设计是一项艰巨的任务,设计是要反复思考、反复修改,设计是要以坚实的知识基础 为前提的,设计机械的最终目的是要用于实际生产的,所以任何一个环节都马虎不得 ,机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识。 经过多次修改,设计的结果还是存在很多问题的,但是体验了机械设计的过程,学会 了机械设计的方法,能为以后学习或从事机械设计 提供一定的基础。 24d 52L - 22 - 十五 参考资料 1机械设计濮良贵 纪名刚 主编,高等教育出版社, 2005 年 。 2机械设计课程设计指导书龚 :桂 义 主编,高等教育出版社, 2005 年 。 3.机械零件手册周开勤 主编,高等教育出版社, 2005 年。 4机械设计课程设计图册 龚 :桂 义 主编,高等教育出版社, 2004 年。 - 23 - - 24 - 机械 设计说明书 学院: 专业: 班级: 学号: - 1 - 目 录 一、设计任务书 、传动方案分析 、电动机的选择计算 四、总传动比的确定和各级传动比的分配 、运动和动力参数的计算 、传动零件的设计 、轴的设计和计算 、滚动轴承的选择和计算 、键连接的选择和计算 、联轴器的选择和计算 一、 润滑和密封的说明 二、拆装和调整的说明 三、减速箱体的附件的说明 四、设计小节 五、参考资料 2 - 二、 传动方案分析 1蜗杆传动 蜗杆传动可以实现较大的传动比,尺寸紧凑,传动平稳,但效率较低,适用于中、小 功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动,由于允许齿面有较高的相对滑动速度, 可将蜗杆传动布置在高速级,以利于形成润滑油膜,可以提高承载能力和传动效率。因此 将蜗杆传动布置在第一级。 2斜齿轮传动 斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动好,常用在高速级或要求传动平稳 的场合。 因此将斜齿轮传动布置在第二级。 3圆锥齿轮传动 圆锥齿轮加工较困难,特别是大直径、大模熟的圆锥齿轮,只有在需要改变轴的布置 方向时采用,并尽量放在高速级和限制传动比,以减小圆锥齿轮的直径和摸数。所以 将圆锥齿轮传动放在第三级用于改变轴的布置方向。 4链式传动 链式传动运转不均匀,有冲击,不适于高速传动,应布置在低速级。 所以链式传动布 置在最后。 因此,蜗杆传动 斜圆柱齿轮传动 圆锥齿轮传动 链式传动,这样的传动方案是比较合 理的。 - 3 - 计 算 及 说 明 三 电动机选择计算 1原始数据如下: 运输链牵引力 F=6000N 运输链工作速度 V=s 运输链齿数 Z=16 运输链节距 P=100 2电动机型号选择 运输链所需功率 6 0 0 0 0 . 1 5 0 . 91 0 0 0 1 0 0 0w k w 取 1=轴器) ,2=承) ,3=齿轮) ,4=杆) ,5=锥齿轮); a=1( 2)3 3 45=动机功率 w / a=输链链轮节圆直径 100 512s i n ( 1 8 0 / ) s i n ( 1 8 0 / 1 6 )pD m 链轮转速 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 1 5 5 . 6 / m i 1 4 5 1 2 取圆锥齿轮传动比 24 ; 蜗杆传动比 6090 则电动机总传动比为 120360 故电动机转速可选范围是 n=(120360)702012 r / 选电动机型号为 要参数: 1 5 0 0 / m i n ; 2 4dn r D m m 四 总传动比确定及各级传动比分配 由电动机型号查表得 440 r / ia= n=1440 / 57 取蜗杆传动比 1;直齿圆柱齿轮传动比 =3;圆锥齿轮传动比 运动和动力参数的计算 设蜗杆为 1 轴,蜗轮轴为 2 轴,圆柱齿轮轴为 3 轴 ,链轮轴为 4 轴, n1= 440 / 31 =r / n2= 3= r / n3= r / 果 512D 电动机型号 5 0 0 / m i 4 0 / m i m 12331; r / r / =r / 4 - d01=2=02=3=34=4=45= 550Pd/550440=m d01= m 112=1 m 234= m 345= m 运动和动力参数计算结果整理于下表: 轴名 效率 P(转距 T(N m) 转速n(r/传动比i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 一轴 轴 三轴 四轴 传动零件的设计计算 1蜗杆蜗轮的选择计算 (1)根据 10085 1988 的推荐 ,采用渐开线蜗杆 ( (2)蜗杆传动传递的功率不大,速度中等,故蜗杆用 45 钢,蜗轮用铸锡青铜属膜铸造。轮芯用灰铸铁 造。 (3)根据闭式蜗杆传动的设计准则 ,先按齿面接触疲劳强度进行设计 ,再校核齿根弯曲疲劳强度。 2= 3= 4= d=m m m m m 蜗杆材料用 45 钢,蜗轮 用 铸 锡 青 铜属膜铸造。轮芯用灰铸铁造。 - 5 - 传动中心距 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 1 5 5 . 6 / m i 1 4 5 1 2 确定作用在蜗轮上的转距 T2 , =则 6 6 521262 1 1 21 . 4 7 3 0 . 79 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 . 1 2 1 0/ 1 4 4 0 / 3 1n n i N 确定载荷 K 因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均匀系数 1,机械设计 250 页查表11 于转速不高,冲击不大,可取 K= 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 60 确定接触系数 先假设分度圆直径 传动中心距 a 的比值 d1/a=图 11查得 确定 许用接触应力 H9 根据蜗轮材料为铸锡青铜 属铸造膜,蜗杆螺旋齿面硬度 45从表 11查得蜗轮的基本许用应力 H=268力循环次数 82 14406 0 6 0 1 7 2 0 0 2 . 0 1 1 031hN j n L 寿命系数 78 510 0 . 6 8 72 . 0 1 1 0则 0 . 6 8 7 2 6 8 1 8 4 . 1 2H H N P a 计算中心距 53 1 6 0 2 . 91 . 2 1 1 . 4 7 1 0 9 9 . 3 41 8 4 . 1 2a m m 52 2 1 0T N m m 60 2 1 0N 0 7 1 8 4 . 1 2H M P a - 6 - 取 1 0 0 , 3 1,a m m i从表 11查得 m=5,蜗杆分度圆直径。这时1 / 从图 11查得 Z ,因此以上计算结果可用。 (4)蜗杆 轴向齿距径系数 q=10;齿顶圆直径10度圆导程角 5 42 38 o ;蜗杆轴向齿厚 12蜗轮 蜗轮齿数 1;变位系数 验算传动比 i = z2/1;传动比误差为 0 蜗轮分度圆直径 d2=m31=155轮喉圆直径 55+25=165轮齿根圆直径 55=143轮咽喉母圆半径 65=5)2 2121 . 5 3 F F a Yd d m当量齿数 22 3 31 3 1 . 4 7c o s c o s ( 5 4 2 3 8 )V 由此,查表 11得齿形系数2 。 螺旋角系数 5 . 7 11 0 . 9 5 9 2140 许用弯曲应力 F F F 从表 11查得由 造的蜗轮的基本许用应力 F=56命系数 69 510 0 . 5 1 52 . 0 1 1 0 5 6 0 . 5 1 5 2 8 . 8 4H M P a 100a 1 5 .7 m m ;q = 1 0 ;d = 6 0 m m ;= 5 4 2 3 8 s = 7 m m 55 65mm 43 2 - 7 - 51 . 5 3 1 . 0 5 2 . 0 1 1 0 3 . 3 0 . 9 5 9 2 2 7 . 8 2 M P 1 5 5 5F 满足弯曲强度 。 (6)考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从 10089 1988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度,侧隙种类为 f,标注为 8f 10089 1988。 (7) 由于摩擦损耗的功率 (1 ),则产生的热流量为1 1 0 0 0 (1 )P P 蜗杆传递的功率 以自然方式2 ()d o aS t t d 箱体的表面传热系数,可取 21 5 / ( )d W m C ; S 内 表面能被论化油所飞溅到,而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积,单位为 取 S=0.5 t 油的工作温度,可取 65; 周围空气的温度,常温情况可取 20; 按热平衡条件12 ,可求得在即定工作条件下的油温 1 0 0 0 (1 ) 1 0 0 0 (1 0 . 7 2 )2 0 5 7 . 31 5 0 . 5Oa t 满足温度要求。 2斜齿轮传动选择计算 (1)料及齿数 运输机一般工作机器,速度不高,故选用 7 级精度。 材料选择。有表 10择小齿轮材料为 40质),硬度为 280齿轮材料为 45 钢(调质)硬度为 240者材料硬度差为 40 选小齿轮齿数1 24,z 大齿轮齿数2 72,z 选取螺旋角。初选螺旋 角 14o 。 (2) 2 8 . 8 4H M P a 2 7 M P 1 24,z 2 72,z 14o - 8 - 2131 2 1t 确定公式内各计算数值 0取区域系数 0得120 . 7 7 , 0 . 8 8 ,则12 1 . 6 5a a a 5 5 51 1 1 1 . 0 3 99 5 . 5 1 0 / 9 5 . 5 1 0 2 . 1 3 6 1 04 6 . 4 5T P n N mm 0取齿宽系数 1d 0得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a0得齿轮的接触疲劳强度极限li m 600H M P a 816 0 6 0 4 6 . 4 5 1 6 3 0 0 1 5 2 . 0 1 1 0hN n j L 0得接触疲劳寿命系数 安全系数 S=1 l i m 1 . 0 7 6 0 0 6 4 21H N M P 计算 iu 入 H中较小的值 2531 2 1 . 6 2 . 1 3 6 1 0 4 2 . 4 3 1 8 9 . 8 6 5 . 8 11 1 . 6 5 3 6 4 2td m m 1 1 2 3 . 1 4 1 6 6 5 . 8 1 4 6 . 4 5 0 . 1 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s b 及模数 2 1 . 6 5a a a 51 2 6 1 0T N d 1 / 21 8 9 . 8 P a li m 600H M P a 0N 6 4 2h M P a 1 6 5 td m mv m s - 9 - 1111 6 5 . 8 1 6 5 . 8 1c o s 6 5 . 8 1 c o s 1 42 . 6 6242 . 2 5 2 . 2 5 2 . 6 6 5 . 9 8 5/ 6 5 . 8 1 / 5 . 9 8 5 1 1 . 0 0d m m m m 10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 2 4 t a n 1 4 1 . 9 0 3d z 由表 10得使用系数 1根据 v=s, 7 级精度,有图 10得动载荷系数 1,故 2 2 331 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 ) 0 . 2 3 1 01 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 1 6 ) 0 . 2 3 1 0 6 5 . 8 11 . 4 2H d 由表 10得 由表 10得 1 故载荷系数 1 1 . 1 1 . 4 2 1 . 5 6A V H K K K 3311 / 6 5 . 8 1 1 . 5 6 / 1 . 6 6 5 . 2 6d K K m m o s 6 5 . 2 6 c o s 1 4 2 . 6 424m (3)213212 c o sF a S an Y 6 5 2 5 5/ 1 1 1 1 2 nm - 10 - 确定计算参数 1 1 . 1 1 . 3 5 1 . 4 8 5A V H K K K ,从图 10得螺旋角影响系数 11 3322 3324 2 6 . 2 7c o s c o s 1 472 7 8 . 8 2c o s c o s 1 4 由表 10得 1 2 1 22 . 5 9 2 , 2 . 2 4 , 1 . 5 9 6 , 1 . 7 5F a F a S a S Y Y 齿轮的加以比较 1112222 . 5 9 2 1 . 5 9 6 0 . 0 1 3 6 3 3 0 3 . 5 72 . 2 4 1 . 7 5 0 . 0 1 6 4 1 2 3 8 . 8 6F a S a S 大齿轮的数值大。 设计计算 52322 1 . 4 8 5 2 . 1 3 6 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 6 4 1 2 . 0 82 1 1 . 6 5 此取 3nm ,可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取11 6 5 . 2 6td d m m 11c o s 6 5 . 2 6 c o s 1 4 2 1 . 1 13 取 1 21z ,则 21 3 2 1 6 3z u z (4) 3nm 11 6 5 . 2 6td d m m 122163- 11 - 计算中心距 12() ( 2 1 6 3 ) 3 1 2 9 . 8 62 c o s 2 c o s 1 4nz z ma m m 将中心距圆整为 130按圆整后的中心距修正螺旋角 12() ( 2 1 6 3 ) 3a r c c o s a r c c o s 1 4 1 5 0 2 2 1 3 0nz z 因值改变不多,故 ,等值不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径 11222 1 5 6 5 . 0 0 0c o s c o s 1 4 1 5 6 3 5 1 9 5 . 0 0 0c o s c o s 1 4 1 5 m m m 计算齿轮宽度 1 1 6 5 6 5db d m m 所以取 216 5 ; 7 0B m m B m m。 七 轴的设计和计算 轴的材料选用常用的 45 钢 当轴的支撑距离未定时, 无法由强度确定轴径,要用初步估算的方法,即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径 d,计算公式为: 3 1, 3 轴为外伸轴,初算轴径作为最小直径,应取较小的 A 值; 2 轴为 非外伸轴,初算轴径作为最大直径,应取较大的 A 值;查表 15 3=110, 20。 1 331112 332223 333331 . 4 7 31 1 0 1 1 . 0 814401 . 0 3 91 2 0 3 3 . 8 14 6 . 4 50 . 9 8 81 1 0 4 3 . 9 61 5 . 4 8 m m m 130a 14 15 0 1265195d 216570B 轴的材料选用常用的45 钢 - 12 - 考虑到 1 轴要与电动机联接,初算直径 须与电动机轴和联轴器空相匹配,所以初定 4 3545轴的结构设计 1 轴的初步设计如下图: 端盖联轴器 并列向心轴承 滚动轴承装配方案是:套筒、左端轴承、端盖、联轴器依次从轴的左端向又端安装,右 端只安装轴承和轴承座。 轴的径向尺寸: 当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时,直径变化值要大些,可取( 68) 则可取( 46) 的轴向尺寸:轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的,而轮毂宽度一般是和轴的直径有关,确定了直径,即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离 L,以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用,一般可取 L=( 13)上的键槽应靠近轴的端面处。 3 轴的初步设计如下图: 斜齿轮 端盖 圆锥齿轮滚动轴承 滚动轴承装配方案:左端从左到右依次安装斜齿轮、套筒和滚动轴承,右端从右到左依次安装套筒、滚动轴承、端盖和圆锥齿轮。 尺寸设计准则同 1 轴 2 轴的初步设计如下图: 123243545d - 13 - 轮齿 蜗轮角接触球轴承 角接触球轴承装配方案:左端从左到右依次安装套筒、滚动轴承,右端从右到左依次安装蜗轮、套筒、滚动轴承和端盖。 尺寸设计准则同 1 轴 3 2 轴的弯扭合成强度计算 由 2 轴两端直径 d=35机械零件手册得到应该使用的轴承型号为 7207C,D=72B=17 a=承的 校核将在后面进行)。 (1)蜗轮、轴承对轴的力 ,轴上的弯距、扭距,并作图 齿轮上的作用力: 1112 2 2 1 3 . 7 1 0 0 0 854850t 11 1t a n t a n 2 08 5 4 8 3 2 1 0c o s c o s 1 4 1 5 N 1 1 1t a n 8 5 4 8 t a n 1 4 1 5 2 1 7 1 N 蜗轮对轴的作用力: 2222 2 2 1 3 . 7 1 0 0 0 2 7 5 7 . 3155t 22 2t a n t a n 2 02 7 5 7 . 3 1 0 0 8 . 6c o s c o s 5 4 2 3 8 N d=35=72=17 8548 1 3210 1 2171 2 2 7 5 7 2 1 0 0 8 - 14 - 2 2 2t a n 1 0 0 8 . 6 t a n 5 4 2 3 8 2 7 5 . 7 N 再由下图求出轴承对轴的作用力 1 1 2 1 0 1 8 9 5 . 3N V a a N F F N 1 1 2 21 1 2 3 1 2 3 2 3 2 20( ) ( ) 0N V t r N t r F L L F L L F L F r 126 2 5 1 . 6 ; 1 2 8 7 . 8N V N F N 1 1 2 21 1 2 3 1 1 1 2 3 2 30( ) ( ) 0N H r t N a r F L L F r F L L F L 121 3 4 7 . 9 ; 1 8 0 0 . 6N H N F N 作出 2 轴的力学模型 ,如下图 再计算出各个作用点处的弯距 和扭距 1 1 1 6 2 5 1 . 6 4 9 . 3 / 1 0 0 0 3 0 8 . 2V N L N m 2 1 2 3 1 2 8 7 . 8 4 0 . 3 / 1 0 0 0 5 1 . 9V N L N m 2 2 2 3 2 2 ( 1 2 8 7 . 8 4 0 . 3 2 7 5 . 7 1 5 5 ) / 1 0 0 0 9 4 . 6 3V N V L F r N m 1 1 1 1 1 3 4 7 . 9 4 9 . 3 / 1 0 0 0 6 6 . 5H N L N m 1 2 1 1 1 1 6 6 . 5 ( 2 1 7 1 6 5 ) / 1 0 0 0 2 0 7 . 5 7H H F r N m 2 2 3 1 8 0 0 . 6 4 0 . 3 / 1 0 0 0 7 2 . 6H N L N m 221 1 1 1 1 3 1 5 . 3 M N m 221 2 1 1 2 3 7 1 . 6 M N m 222 1 2 1 2 8 8 . 4 M N m 222 2 2 2 2 1 1 9 . 0 M N m 1 1 2 2 8 5 4 8 6 5 2 7 5 7 . 3 1 5 5 1 2 8 . 21000 r F r N m 2 2 7 5 1 1 8 9 5 . 3 1 6 2 5 1 2 1 2 8 7 1 1 3 4 7 . 9 2 1 8 0 0 1 3 0 8 m 2 5 1 m 1 6 6 . 5 m 2 7 2 m 1 3 1 5 m 2 8 8 m 1 2 8 m - 15 - 弯距图和扭距图如下: 4 9 . 3 93 4 0 . 31 5 . 7 1 5 . 7F a 1F N V 1F N V 1F V 2 F 2 V 1F N V 2F N V 1F a 1F M 2M N V 1F a 1F 2 2M H 1 2M 12M 22轴的受力分析及弯距、扭距图 - 16 - (2)由 轴的扭距、弯距图可知,齿轮轴的轮齿处存在危险截面, 因此在该处计算应力 224 ( ) (因扭转切应力不是对称循环应力,故引入折合系数)取 抗弯截面系数 33 35650 . 1 0 . 1 2 . 7 5 1 03 2 1 0 0 0 截面 上的弯 曲应力 1253 7 1 . 6 1 1 . 52 . 7 5 1 0M M P 截面上的扭转切应力 51 2 8 . 2 2 . 3 322 2 . 7 5 1 0 P 轴的弯扭强度条件为 1 查表 15 1 60 以 22 11 1 . 5 4 ( 0 . 3 2 . 3 3 ) 1 1 . 6 P a 符合弯扭强度条件 八 滚动轴承的选择计算 1 1 轴上的轴承的选择 和寿命 计算 左端采用 双 列角接触球轴承,根据 轴直径 d=45择角接触球轴承的型号为 7209C,主要参数如下: D=85=19mm;a=本 额定静载荷 7.2 本额定动载荷 C =38.5 限转速 700 r / 端采用深沟球轴承,根据轴直径 d =45择深沟球轴承代号为 6209, 主要参数如下: D=85=19本额定静载荷 0.5 本额定动载荷 C =31.5 限转速 000 r / 2 1 0W 1 60 1 P a D=85=19mm a=o=27.2 =38.5 700 r / =85=19o=20.5 =31.5 17 - 因 1 轴所受的轴向力向左,所以只有最左边的角接触球轴承受轴向力 2 2 7 5 . 7 N 该轴承所受的径向力 约为 211 1 0 0 8 . 6 2 5 2 . 244 N 查表 13双列角接触球轴承判断系数 e = 1 e 所以 0 ; 1 当量动载荷 1 0 . 6 3 2 5 2 . 2 1 . 2 4 2 7 5 . 7 5 0 0 . 8 F Y F N 深沟球轴承所受的径向力约为 21 1 0 0 8 . 6 5 0 4 . 322 N 当量动载荷 2 5 0 4 N 所以 12,应用 2P 核算轴承的寿命 因为是球轴承,所以取指数 3 轴承 计算 寿命 36 6 3 51 0 1 0 3 8 . 5 1 0 5 . 1 5 1 06 0 6 0 1 4 4 0 5 0 4 . 3 减速器设计寿命 41 5 3 0 0 1 6 7 . 2 1 0 所以 满足寿命要求 2 2 轴上轴承的选择计算 (1)选择使用深沟球轴承,根据轴直径 d=35用深沟球轴承的型号为 7207C, 主要参数如下: D=72B=17a=本额定静载荷 0 本额定动载荷 C =30.5 000 r / 1 轴轴承计算寿命 55 1 0 47 0 D=72B=17mm a=o=20 18 - 极限转速 1000 r / 2)12 2 2 21 1 12 2 2 22 2 22 2 212 1 8 9 5 . 36 2 5 1 . 6 1 3 4 7 . 9 6 3 9 5 . 31 2 8 7 . 8 1 8 0 0 . 6 2 2 1 3 . 70 . 6 8 1 5 0 5 . 31 8 5 9 . 3 1 5
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