833 用于带式运输机上的传动及减速装置
833 用于带式运输机上的传动及减速装置,用于,运输机,传动,减速,装置
1机械设计课程设计一、设计题目:设计一用于带式运输机上的传动及减速装置。设计使用期限8年(每年工作日300天),两班制工作,单向运转,空载起动,运输机工作平稳,大修期为3年。转速误差为+5%,减速器由一般规模厂中小批量生产。传动简图及设计原始参数如下。 减 速 器联 轴 器 2电 动 机传 输 带滚 筒联 轴 器 1传动装置布置图原始数据如下表1-1:序号 带拉力F(N) 带速度V(m/s) 滚筒直径D(mm)10 3200 1.1 250二、 选择电动机,确定传动方案及计算运动参数电动机参数确定1.如图1所示带式运输机,其电动机所需的工作功率为 KWVFPaawd10电动机到运输机的传动总效率为: 54321a式中: 、 分别为传动装置布置图中刚性联轴器2(结构简单4321、 52、成本低、适于高速、载荷平稳)、轴承、齿轮传动、扰性联轴器1(缓冲、减振、维护方便、承载能力较高)和卷筒的传动效率取、则 96.08.97.098.0. 54321 、 856.7a所以 KWVFPaawd 98.3.01201. 选用电动机查JB/T9616 1999选用Y132M1-6三相异步电动机,主要参数如下表1-2:满 载 时型 号额定功率/KW转速r/min效 率%功率因数电流A起动电流额定电流起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132M1-6 4 960 84.0 0.77 9.4 6.5 2.0 2.2三、 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配根据电动机满载转速 和工作机转速 ,可得传动装置mnwn的总传动比为: 076.84160Dvw2.7.849mni对于展开式二级圆柱齿轮减速器,在两级材质及齿宽系数接近的情况下,两级齿轮传动比可按下式分配:125.3iii式中, 分别为高速级和低速级齿轮的传动比, 为减速器的21,i i85.0aY132M1-6三相异步电动机P=4kwn=96r/minZ1=243传动比。取 ,90.2927.35.11i、ii因闭式传动取高速级小齿轮齿数 Z1=24,大齿轮齿数 Z2= Z1 =24 3.927=951i齿数比 u1= Z1/ Z2=95/24=3.958低速级小齿轮齿数 Z3=30大齿轮齿数 Z4=30 2.909=88齿数比 u2= Z3/ Z4=59/28=2.107实际总传动比 =u1u2=Z4 Z2/Z3Z1=88 95/(30 24)=11.611i 核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速 mm/min68.21.960inmw转速误差: %57.4)8.4( n合乎要求。四、 传动装置运动和动力参数的计算方便设计计算将传动装置种各轴由高速至低速依次定为I轴、II轴、III轴和IV轴, 分别为三轴和工作轴的转速(rw、n321,/min); 分别为三轴和工作轴的功率(KW); wP321,分别为三轴和工作轴的输入转矩(N m);W、T321 分别为电动至I轴、I 轴至II轴、II轴至III轴、IIIwii0,轴至工作轴之间的传动比; 分别为电动至I 轴、IW、3210轴至II轴、 II轴至III轴、III轴至工作轴之间的传动效率。Z2=95u1=3.958Z3=30Z4=88u2=2.107=11.611i4若按电动机至工作辆的顺序进行推算,则可得到各轴的运动和动力参数如下: 各轴转速: min/04.8in/04.8926.i/.73in/903121rnrinrwm各轴输入功率 KWPwdd 32.96.07.56.358.94.34332231120 I - III轴至卷筒轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98,故各轴的输出功率为: KWPw25.398.0467.8390321各轴的输入转矩5mNnPTnmNpTww 27.304.89505.60.14.739509.332211I - III轴至卷筒轴的输出转矩则分别为输入转矩乘轴承效率0.98,故各轴的输出功率为: mNTw73.698.05.14.3890321将上述计算结果列入表1-3,供以后设计计算使用。表1-3 运动和动力参数效率P (KW ) 转矩T ( )轴 名输入 输出 输入 输出 转速r/min传动比i效 率 电动机轴 3.98 39.59 960 0.991I轴 3.94 3.86 39.19 38.41 960 0.983.927II轴3.75 3.675 146.50 143.57 244.46 0.972.909III轴3.56 3.489 404.55 396.50 84.04 0.98IV轴 3.32 3.25 377.27 369.73 84.04 1 0.96五、 齿轮传动的设计高速齿轮传动设计计算1)选择材料确定极限应力小齿轮40Cr调质大齿轮45钢调质6运输机为一般工作机,速度不高,故选用7级精度,直柱圆柱齿轮传动。由转动装置图、上述计算数据和机械设计资料,选小齿轮40Cr调质,280HB;大齿轮45钢(调质),220HB。2) 按齿面接触强度设计1.由设计计算公式: 式中取Kt=1.33211 )(2.HEdtt ZuTKd, ,小齿轮的MPa、Ed 8.9,接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极PaH601lim限 。 MPaH5602lim2.计算应力循环次数 842 9110632.597.08.3 102.)( NjLnh查机械设计资料得接触疲劳寿命系数 6.;.21HNHNK3.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1得 MPaSKaHNH 6.537609.41.2lim2li11 4.计算试算小齿轮分度圆直径d1t,代入3步中最小值mdt3.41smV/328.b6.4mt=1.8mma=114.84mm7mZuTKdHEdtt 36.4.5781992.31.40.32. )(. 23211 计算圆周速度V和齿宽b sndt /328.10693.4106mbtd 6.3) 校核接触疲劳强度模数mt=d1/z1=46.336/24=1.93mm 取mn=1.8mm螺旋角 149.2)3./81arcos()arcos( tn中心距a=0.5mn(z1+ z2)/cos = m.cs954(8.50取a=115mm重新计算螺旋角t和分度圆直径 mZmda、n 614.83.21cos/958.1cos/ 74361.20/)95(.r/ar22112 则螺旋角系数 950由运输工作机的使用条件选 KA=1.1再由 V=2.328m/s查得动载系数K V=1.08。求齿间载荷分配系数 和 :H选求:Ft=2T1/d1= N7.16890.3923KA F1/b= m/0/4/768. 由机械设计查表10-3查得 = =1.2HKFmd614.8372载荷系数: 1.96Km、d682.1 天39408由表10-4查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置,379.1 36.41023.)16.0(8.02 bKdH由b/h=b/(2.25mt)=46.336/(2.25*1.93)=10.67, 查机械79.HK设计查图10-13得 ;故载荷系数:1.4FK1.6.3208.HVA比试用Kt=1.3过大,需按实际的载荷校正所算得的分度圆直径,故 mzdm、kdtt 682.124/369.40/ 天390.13.46/131 4)弯曲疲劳强度校核当量齿数: 重合度系数:618.73.21cos/95cs/o321 zv 5.0cos.8.7.0./0.75.2Y21 vv z轴向重合度: 19.3)68./(3.sin6.4/sin mb螺旋角系数: )( 0.211-20-1 、由机械设计查表10-5查得齿形系数:YFa1=2.65 ,YFa2=2.19应力校正系数: Ysa 1 =1.58 , Ysa2=1.785计算载荷系数 1.964.08.KFVA 由机械设计查表10-5查得弯曲疲劳极限 MPaPa410,5602limF1limF618.74291vz5.0Y19.3 082Y载荷系数 1.96KMPa2.8.35F1aF79.18035.421齿轮强度足够9由机械设计手册查得最小安全系数 SFmin=1.25尺寸系数 mn=1.8时Yx=1由应力循环次数 84291 10632.597.108.30.260 、NjLNh查机械设计图10-18查得寿命系数 K FN1=0.86 KFN2=0.90许用应力: MPaSYKFXN 2.965.1/90.4/ 865min2limF211 验算: 21121311179.80 )58.162(78.19235.84)(35.4 2.0.)6.0./0.6)/(FSaSaFSaFnFMPYbdKT 强度足够符合。 高速级齿轮传动设计1)高速级齿轮传动的几何尺寸见下表1-4名 称 计 算 公 式 结 果 /mm法面模数 mn1.8螺旋角 21.361法面压力角 n20d1 46.336分度圆直径d2 183.614齿顶圆直径 naamh*21214.8793621ad齿根圆直径 nffd210.21f中心距 cos)(21zan11510齿 宽 mb)105(2154612b2)高速级齿轮传动的结构设计小齿轮1分度圆直径较小(49.936160mm),一般采用实心齿轮结构:大齿轮2的结构尺寸按下表1-5所示: 代 号 结构尺寸计算公式 结果 /mm轮毂处直径D1 D1=1.6d=1.6*45 72轮毂轴尺寸L L=(1.21.5)d 54腹板厚C C=0.3b2 21倒角尺寸n n=0.5 mn 0.9续表齿根圆处厚度 0n)4.2(7腹板最大直径D0 D0= 0fd166板孔分布圆直径D2 D2=0.5(D0+D1) 119板孔直径d1 d1=0.25(D0-D1) 23.5实心齿轮1结构草图如下图1:11实 心 齿 轮 1结 构 草 图大齿轮2结构草图如下图2所示: 大 齿 轮 2结 构 草 图低级齿轮传动设计1)低速级齿轮传动设计计算方法、过程、结构设计同高速级(略),经过设计计算低速级齿轮传动尺寸按下表1-6所示:名 称 计 算 公 式 结 果 /mm法面模数 mn2.3螺旋角 384.16法面压力角 n20分度圆直径 cos,cos4433zdzn66.198194.18112齿顶圆直径 naamhd*243581.97043ad齿根圆直径 nff43.643f中心距 cos2)(43zan63.217齿 宽 mbdd)105(.433386034b2)小齿轮3由于直径较小(70.798160mm时),采用实心齿轮结构:3)大齿轮4的结构尺寸按下表1-5所示: 代 号 结构尺寸计算公式 结果 /mm轮毂处直径D4 D4=1.6d=1.6*60 96轮毂轴尺寸L L=(1.21.5)d 78腹板厚C C=0.3b2 18倒角尺寸n n=0.5 mn 1.15齿根圆处厚度 0)4.(08腹板最大直径D0 D0= 02fd172.5板孔分布圆直径D4 D4=0.5(D0+D4) 134.25续表板孔直径d4 d4=0.25(D0-D4) 19.125实心齿轮3和大齿轮4结构草图同上实心齿轮1和大齿轮3(图略)六、轴的设计此运输机传动装置减速器为二级展开式,多采用阶梯轴,运输机传动装置工作时运转要平稳,一般先对低速轴的设计。 低速轴设计低速轴材料用45钢调质联轴器转矩 mNTca60825131. 选择轴的材料轴的材料一般与齿轮材料相同选用45钢调质,由机械设计查得屈服强度极限 、许用弯曲应力 、MPaS35MPa601硬度220HB , 。902. 确定轴的最小直径由上述轴的材料查机械设计表15-3,取A0=112 ,于是得: mnPAd04.39.845612330min 由以上数据知道该最小直径显然是联轴器处轴的直径dL,为使联轴器的孔径与该数据相适,故需选择联轴器型号。联轴器的计算转矩 ,查机械设计表14-3TKAca1,考虑到转矩变化不大,取KA=1.5 ,则查标准GB-/T5014-mNTca 6082515.40.1331985选用HL3,其额定转矩为630N.m,半联轴器的孔径dL =40mm,半联轴器的长度L=84mm,半联轴器与轴配合毂孔长度Lo=62mm。故低速轴的最小直径 。mdL40min3. 轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案为了便于装配零件并去掉毛刺,轴端应制出45度的倒角;采用砂轮越程槽以便磨削加工的轴段。现选用图3所示的装配方案低速轴的最小直径 md40in14。2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器轴向要求,-轴段右端制出一轴肩,定位轴肩高度取(0.007-0.1)d,半联轴器的孔径dL=40mm,故- 段的直径d-=43mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=45mm。半联轴器与轴配合毂孔长度L0=62mm,为了保证轴挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故-轴段的长度比Lo略短一些,现取 L-=60mm.初步选择滚动国轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=43mm,由机械设计手册初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30209(GB/T297-1994),其尺寸,故d-=d- =45mm;而L-mmTDd75.20845=20.75mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。定位轴肩高度h=(0.070.1)d=2.5mm,故d-=50mm。取安装齿轮处的轴肩-段的直径d-=60mm(由上齿轮4的设计计算可知),齿轮的左端和左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮4轮毂的宽度为78mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂的宽度,故取L-齿轮1轮毂长L1=54mm,齿轮2轮毂长L2=54mm,15=75mm。右端采用轴肩定位,轴肩高度取(0.007-0.1)d ,取h= 7mm, 则轴环处的直径d-=67mm,轴环宽度b1.4h,取L-=8mm,轴承端盖的宽度和直径确定。选用凸缘式轴承盖(调整方便、密封性能好),由上知滚动轴承直径D=85mm ,查机械设计手册选用端盖螺栓直径为10mm,螺钉数目为 4,螺栓孔直径D 0=d+2.5d0=118mm, 端盖直径d1 D0+1.2 d0, d1=134mm, 宽度为10mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器的距离L=30mm,故取L-=50mm (参看图1-3)。取齿轮距箱体最近内壁距离a=14mm(参照图3-b),考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离S,取 S=5mm(参照图3-b),已知滚动轴承宽度T=20.75mm。中间轴两齿轮距离 c=20mm(参照图3-b),齿轮1轮毂长L1=54mm,齿轮2轮毂长 L2=54mm,齿轮3轮毂长L 3=86mm, 齿轮4 轮毂长L4=82mm,则:L-=T+S+a+( L4-75)=20.75+5+14+78-75=42.75mmL-= L 2+c+a+s- L-=54+20+14+5-8=85mm至此,已初步确定了轴的各段直径和长度,详见下图3-a。齿轮3轮毂长L3=86mm, 齿轮4轮毂长L4=82mm16图 3-图 3-3)轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按d-=60mm查手册(GB/T1096-1990)得平键, mLhb6218,键槽用键槽铣刀加工,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;同样,半轴联器与轴联接,选用平键 ,键槽半径取R=b/2mLhb45812。半联轴器与轴的配合为h7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选 轴的直径尺寸公差为 m6。4)确定轴上圆角和倒角尺寸各轴肩圆角半径见图3-a,倒角均取为 。4525.求轴上的载荷首先根据轴的结构图(图3-a),做出轴的计算简图(图4-(a))。在确定轴承的支点位置时,从 机械手册查得30209单列圆锥滚子轴承a=18.6mm 。由图3-轴上作用力 NFart9.137658.404支反力 NFDZB7.20351NFBYD7.2816弯矩 mNMCY693217a可知简支梁的轴的支承跨距L2+L 3=71mm+134.3mm=205.3mm。根据图4的计算出轴的弯矩图和扭矩图(见图4)。1)计算轴上的作用力:齿轮4: NFdTtantrt 9.13762.8tan.40358cos0tcos.431.9536244 2)计算支反力:绕支点D点力矩和 ,得0BZMNLdFLF、MarDZZarBZ 7.203).1460/()218.94.376.145.68( /(),0 5.)./().( /()232 3434 同理,绕支点B点力矩和 ,得DY NLF、MtBYYtD 7.28)3.1460/().3408()/()(,0 .6./3234 3)转矩,绘弯矩图水平面弯矩图:见图4-(b)C处弯矩: mNNLFMBYC 1693207.28垂直平面弯矩图:见图4-(c)C处弯矩: dLaBZC、 9.27351.142合成弯矩:见图4-(d)mNMCY、 17566932.2751032224)转矩及转矩图: 见图4-(e)mNT4mMNC、9.2735106mNM、1756918wT图 4轴 的 载 荷 分 析5)计算当量弯矩应力校正系数 63.09501amNaT240563.C处: aTM3240)(72C 左左 右右从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是危险截面。现将以上计算结果列于下表载 荷 水平面 垂直面支反力 F NDYB1.2678NFDZB7.2031弯 矩 M mC93mMC、9.516总弯矩 MC N、7622扭 矩 T mNT4056.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即截面C)。轴的计算应力为: MPaWTMca 15601.324)(2 前面选定轴材料为45钢调质,许用弯曲应力 ,因此a6011ca危险面强度足够中间轴材料40Cr调质d中=40mm19,故轴安全可靠。1ca 中间轴设计 1.轴材料选择:中间轴是齿轮轴,应与齿轮3的材料相同,故材料为40Cr调质,280HB。2.轴径计算由上述轴的材料查机械设计表15-3,取A0=112 ,于是得:取d中=40mm ,mnPd 83.2746.2531320min 3.轴的结构设计(参考图5)1)划分轴段轴颈段L -、L -;齿轮轴段L -、L - ;轴承安装定位轴段L -;轴肩L -。 2)确定各轴段直径由齿轮设计计算阶段可知:齿轮2的直径d2=45mm,齿轮3的分度圆直径df3=49.936mm, d3=45mm,该轴选用阶梯轴形式。初选滚动轴承,查机械手册选用代号为30207单列圆锥滚子轴承,其尺寸为,轴承安装尺寸mmCBTDd 15725.18735d4=42mm;故 d1=d5=d=35mm。齿轮2定位轴肩高度h=(0.070.1)d=0.1 35=3.5mm,该处的直径为d 2=52mm,203) 确定各轴段长度(参考图5)按轴上零件的轴向尺寸有零件相对位置(同低速级轴),L-为低速级轴-轴段距离,综上可得:L - =T+ L套筒=18.25mm+10mm=28.25mm L - =L 轮毂轴=50mm L - 1.4h,取L -=20mm L - =b1=86mmL - = L- L - L - L- - L - L - =231.5-28.25-50-20-86-18.25=25mmL - = T =18.25mm4)轴上零件的周向定位同低速级,见图5。5)确定轴上圆角和倒角尺寸 各轴肩圆角半径见图3-a,倒角均取为 4526)齿轮与轴的周向定位采用平键联接。按d-=45mm查手册(GB/T1096-1990)得平键,键槽半径取R=b/2=7mm,键槽用键槽mLhb42914铣刀加工,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选 轴的直径尺寸公差为m6。7) 轴承端盖的宽度和直径确定。选用凸缘式轴承盖(调整方便、密封性能好),由滚动轴承外圈直径d=72mm,查 机械设计手21册选用端盖螺栓直径为d0=10mm,螺钉数目为4,螺栓孔直径D0=d+2.5d0=97mm, 端盖直径d1 D0+1.2 d0, d1=110mm,宽度为10mm 。到此中间轴结构尺寸初步确定,详见图5所示。 图 中 间 轴 结 构 图8)按许用弯曲应力校核过程同于低速级轴(略)弯矩、扭矩图同低速级轴(略)中轴受力下图如图6所示: 图 6中 轴 受 力 图现将中间轴受力计算结果列于下表载 荷 水平面 垂直面支反力F NFBYA7.35681NFBZA8.63410扭矩 MPacaDcC9.35.1701中轴强度足够高速级轴材料40Cr调质22弯 矩 M mNCY、5.3102987mNMDZ、4.596138扭 矩 T 46续表总弯矩MC mNMCZ、ZD、YYCC、 1.3594607.284952229)按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即截面C、D)。轴的计算应力为: MPaWTMDcaCca 9.35451.0)60(39)2( .18.632232222 前面选定轴材料为40Cr调质,许用弯曲应力 ,71因此 ,故轴安全可靠。1、caDcaC高速级轴设计1.轴的材料:由于该轴是齿轮轴,与齿轮1的材料相同为小齿轮40Cr调质,280HB;设计的全过程同于低速轴(略)2.现将齿轮设计结构图6附下:c1.6a70高速轴强度足够23图 6高 速 级 轴 结 构 尺 寸 图3. 按许用弯曲应力校核过程同于低速级轴(略)弯矩、扭矩图同低速级轴(略)现将中间轴受力计算结果列于下表载 荷 水平面 垂直面支反力F NFDYA3.128546NFDZA6.159734弯 矩 M mB7mMB、.2348总弯矩MC NB、1.567922扭 矩 T mN146509)按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即截面B)。轴的计算应力为: MPaWTMca 1.6936.410)50(.72)( 2232 前面选定轴材料为40Cr调质调质,许用弯曲应力,因此 ,故轴安全可靠。Pa7011ca 4165.0N Pr27. r24七、滚动轴承的校核计算.低速轴滚动轴承的校核计算低速轴滚动轴承选用型号为30209(GB/T297-1994),其尺寸 。由机械课程mmTDd75.20845设计表13-17查出基本额定动、静载荷分别为,计算系数e=0.4, Y=1.5。KN、Crr .838.6701.作用在轴承上的负荷1)径向负荷A处轴承: NRFBYZr 37.28.1721 B处轴承: Dr 5.16)03(22)轴向负荷 : NaA9.643)由以上数据可以作出轴承受简图见图七 图 七 轴 承 受 简 图 见轴承内部轴向力: NeFSr 51.274.0.321因为FA+S2 =1376.9+511=1887.91333.2= S1,故左端被压紧,所以:F a1= FA+S2 =1887.9N Fa2= S2=511N2.计算当量动负荷因 e0.563187.9/Fra hLh61053.低速轴承寿命足够低速级轴键强度足够25所以 4165.0N87.91.530.4F Y 0.4 Pa1rr1 同上: e/275/Fr2a所以 .N Rr3.验算轴承寿命因P r1Pr2,故只需验算轴承1的。轴承寿命同运输机寿命相同为: 40h830天、轴承实际寿命为:hPCnLrh 14053.0.41678.60601 6131 具有足够的寿命。高速、中间轴滚动轴承的校核计算同低速轴承计算(略)中间滚动轴承选用型号为30207(GB/T297-1994),其尺寸。mmTDd25.18735高速轴滚动轴承选用型号为30206(GB/T297-1994),其尺寸 。mTDd25.17630经验算结果均具有足够的寿命。八、键的选择计算及强度校核1. 低速级轴轴上键的选择在低速级轴设计过程中已选择1)选择参数:齿轮4与轴的联接 mLhb6218键槽半径取 R=b/2=9mm 键处轴径d4=60mm中间轴键强度足够高速键强度足够26半联轴器1与轴联接 mLhb45812键槽半径取 R=b/2=6mm 键处轴径d1=40mm2)强度校核:查出键静联接的挤压许用应力:=120MPa、 =150MPa4p1p不符合lP .1)45(.133 1p故需重选平键:由GB/T1096-1990查得 mLhb09由 符合MPaldTP 86.1249)45(.2133 1p2. 中间轴轴上键的选择在中间轴设计过程中已选择1)选择参数:齿轮2与轴的联接 mLhb4294键槽半径取 R=b/2=7mm 键处轴径d4=45mm2)强度校核:查出键静联接的挤压许用应力:=100MPa2p 符合MPalhdTP 67.521)86(005.4343 4p3. 高速级轴轴上键的选择在高速级轴设计过程中已选择1)选择参数:联轴器与轴的联接 mLhb3078键槽半径取 R=b/2=4mm 键处轴径d1=22mm低速级联轴器HL3高速级轴联轴器YL5齿轮润滑选AN15号机械油 272)强度校核:查出键静联接的挤压许用应力: =100MPa1p 符合MPalhdTP 28.7)830(219.31 1p以上键槽均用键槽铣刀加工。九、联轴器的选择1.低速级轴联轴器选择由轴上的功率P3、转速 n3得最小直径:mnAd04.9.845612330min 查机械设计表15-3,取A0=112 由以上数据知道该最小直径显然是联轴器处轴的直径dL,为使联轴器的孔径与该数据相适,联轴器的计算转矩,查机械设计表14-3TKAca1,考虑到转矩变化不大,需要有一定缓冲、减振,且要求维护方便、承载能力较高,取KA=1.5 ,则查标准GB-/T5014-mNTca 6082515.40.1331985选用HL3铸铁弹性柱销联轴器,其额定转矩为630N.m,许用转速n=5000r/min,半联轴器的孔径 dL=40mm,半联轴器的长度L=84mm,半联轴器与轴配合毂孔长度 Lo=62mm。2.高速级轴联轴器选择同上可得联轴器最小直径 ,mnPAd93.179604.31230min 轴承润滑选1号通用锂基润滑脂箱体材料HT200灰铸铁28联轴器的转矩 ,考虑到该联mNTKAca 587109.3531轴器结构简单、成本低、适于高速、载荷平稳,查标准GB-/T5843-1986选用YL5铸铁凸缘式联轴器,其额定转矩为63N.m,许用转速n=5500r/min,半联轴器的孔径 dL=22mm,半联轴器的长度L=84mm,半联轴器与轴配合毂孔长度 Lo=38mm,螺栓4颗,螺栓直径M8 。十、润滑油及润滑方式的选择1.齿轮润滑此减速器装置是采用闭式,齿轮传动为二级(圆柱)展开式,其齿轮的最大线速度:12m/s。故选用机械油smsndv /328./10693.4106max AN15型号(GB443-89)浸油润滑方式,浸油深度为h=4mm,二级圆柱齿轮减速器需设一个( 浸油 )小齿轮以使第一级齿轮得到良好的润滑,详见装配图。2. 轴承润滑滚动轴承在本设计中均采用单列圆锥滚子轴承。其轴颈和转速的最大积 ,故可以采用脂润5102.2809630dn滑,便于密封、维护、运转时间长且不易流失,查机械课程设计选用1号通用锂基润滑脂(GB 7324-87 )。十一、箱体及附件的设计29带式运输机运输机是一般传动装置,箱体的材料选择用灰铸铁(HT200),有良好的减振性能,使用铸造方法方便、简单、经济、实用。上箱盖用曲壁,下箱盖采用直壁,上、下分箱面做成水平。箱体尺寸由上轴及轴承设计可知 ,箱体厚m4502度由上轴的设计可知箱体轴承处厚度为30.75mm。为使箱体壁厚均匀,过度平缓,壁厚由机械课程设计 查得为10mm。铸造外圆角R=4mm,内圆角一般取R0=6mm( 具体随零件尺寸而定)。上、下箱盖选用(GB/T5277-1985)螺纹直径为12mm ,螺栓数目8颗,地脚螺纹直径20mm, 螺栓数目4颗,材料选用Q235-A。在箱盖上设计视孔盖有便观察减速箱内部情况,箱盖、箱座、轴承盖、放油孔需加装纸封油垫。轴承盖、螺纹联接见轴设计。箱体图见装配图(附后)。十二、绘制零件的工作图和装配图附后30减速箱内各零件及相互位置联系尺寸草图31参考文献1.孔凌嘉、张春林主编机械基础综合课程设计. 北京:北京理工大学出版,20042.吴宗泽主编机械课程设计手册.北京:机械工业出版社,20043.濮良贵、纪名刚主编机械设计第六版. 北京:高等教育出版社,20014.周元康、林昌华主编机械设计课程设计.重庆: 重庆大学出版社,2001攀枝花学院机电工程学院机械设计课程设计任务书专业名称: 机械设计制造与自动化 年 级:03 级(一)班 学生姓名: 杜 文 甫 指导教师: 龚建春、李国云 设计时间: 2006 年 2 月 20 日 攀枝花学院机电工程学院机械设计目录一设计题目1二选择电动机1三传动装置传动比分配2四传动装置运动和动力参数计算3五齿轮传动的设计5(1) 高速齿轮传动设计计算 5(2) 低级齿轮传动设计计算 10六轴的设计12(1) 低速轴设计 12(2) 中间轴设计 18(3) 高速轴设计 21七滚动轴承的校核计算22(1) 低速轴滚动轴承的校核计算 22(2) 高速、低速轴承的校核计算 23八键的选择计算及强度校核24(1)低速轴的选择计算及强度校核24(2)中间轴的选择计算及强度校核25(3)高速轴的选择计算及强度校核25九联轴器的选择25(1)低速级轴联轴器选择25(2)高速级轴联轴器选择26十润滑油及润滑方式的选择26(1)齿轮润滑26(2)轴承润滑27十一箱体及附件的设计27十二绘制零件的工作图的装配图27参考文献 291机械设计课程设计一、设计题目:设计一用于带式运输机上的传动及减速装置。设计使用期限8年(每年工作日300天),两班制工作,单向运转,空载起动,运输机工作平稳,大修期为3年。转速误差为+5%,减速器由一般规模厂中小批量生产。传动简图及设计原始参数如下。 减 速 器联 轴 器 2电 动 机传 输 带滚 筒联 轴 器 1传动装置布置图原始数据如下表1-1:序号 带拉力F(N) 带速度V(m/s) 滚筒直径D(mm)10 3200 1.1 250二、 选择电动机,确定传动方案及计算运动参数电动机参数确定1.如图1所示带式运输机,其电动机所需的工作功率为 KWVFPaawd10电动机到运输机的传动总效率为: 54321a式中: 、 分别为传动装置布置图中刚性联轴器2(结构简单4321、 52、成本低、适于高速、载荷平稳)、轴承、齿轮传动、扰性联轴器1(缓冲、减振、维护方便、承载能力较高)和卷筒的传动效率取、则 96.08.97.098.0. 54321 、 856.7a所以 KWVFPaawd 98.3.01201. 选用电动机查JB/T9616 1999选用Y132M1-6三相异步电动机,主要参数如下表1-2:满 载 时型 号额定功率/KW转速r/min效 率%功率因数电流A起动电流额定电流起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132M1-6 4 960 84.0 0.77 9.4 6.5 2.0 2.2三、 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配根据电动机满载转速 和工作机转速 ,可得传动装置mnwn的总传动比为: 076.84160Dvw2.7.849mni对于展开式二级圆柱齿轮减速器,在两级材质及齿宽系数接近的情况下,两级齿轮传动比可按下式分配:125.3iii式中, 分别为高速级和低速级齿轮的传动比, 为减速器的21,i i85.0aY132M1-6三相异步电动机P=4kwn=96r/minZ1=243传动比。取 ,90.2927.35.11i、ii因闭式传动取高速级小齿轮齿数 Z1=24,大齿轮齿数 Z2= Z1 =24 3.927=951i齿数比 u1= Z1/ Z2=95/24=3.958低速级小齿轮齿数 Z3=30大齿轮齿数 Z4=30 2.909=88齿数比 u2= Z3/ Z4=59/28=2.107实际总传动比 =u1u2=Z4 Z2/Z3Z1=88 95/(30 24)=11.611i 核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速 mm/min68.21.960inmw转速误差: %57.4)8.4( n合乎要求。四、 传动装置运动和动力参数的计算方便设计计算将传动装置种各轴由高速至低速依次定为I轴、II轴、III轴和IV轴, 分别为三轴和工作轴的转速(rw、n321,/min); 分别为三轴和工作轴的功率(KW); wP321,分别为三轴和工作轴的输入转矩(N m);W、T321 分别为电动至I轴、I 轴至II轴、II轴至III轴、IIIwii0,轴至工作轴之间的传动比; 分别为电动至I 轴、IW、3210轴至II轴、 II轴至III轴、III轴至工作轴之间的传动效率。Z2=95u1=3.958Z3=30Z4=88u2=2.107=11.611i4若按电动机至工作辆的顺序进行推算,则可得到各轴的运动和动力参数如下: 各轴转速: min/04.8in/04.8926.i/.73in/903121rnrinrwm各轴输入功率 KWPwdd 32.96.07.56.358.94.34332231120 I - III轴至卷筒轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98,故各轴的输出功率为: KWPw25.398.0467.8390321各轴的输入转矩5mNnPTnmNpTww 27.304.89505.60.14.739509.332211I - III轴至卷筒轴的输出转矩则分别为输入转矩乘轴承效率0.98,故各轴的输出功率为: mNTw73.698.05.14.3890321将上述计算结果列入表1-3,供以后设计计算使用。表1-3 运动和动力参数效率P (KW ) 转矩T ( )轴 名输入 输出 输入 输出 转速r/min传动比i效 率 电动机轴 3.98 39.59 960 0.991I轴 3.94 3.86 39.19 38.41 960 0.983.927II轴3.75 3.675 146.50 143.57 244.46 0.972.909III轴3.56 3.489 404.55 396.50 84.04 0.98IV轴 3.32 3.25 377.27 369.73 84.04 1 0.96五、 齿轮传动的设计高速齿轮传动设计计算1)选择材料确定极限应力小齿轮40Cr调质大齿轮45钢调质6运输机为一般工作机,速度不高,故选用7级精度,直柱圆柱齿轮传动。由转动装置图、上述计算数据和机械设计资料,选小齿轮40Cr调质,280HB;大齿轮45钢(调质),220HB。2) 按齿面接触强度设计1.由设计计算公式: 式中取Kt=1.33211 )(2.HEdtt ZuTKd, ,小齿轮的MPa、Ed 8.9,接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极PaH601lim限 。 MPaH5602lim2.计算应力循环次数 842 9110632.597.08.3 102.)( NjLnh查机械设计资料得接触疲劳寿命系数 6.;.21HNHNK3.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1得 MPaSKaHNH 6.537609.41.2lim2li11 4.计算试算小齿轮分度圆直径d1t,代入3步中最小值mdt3.41smV/328.b6.4mt=1.8mma=114.84mm7mZuTKdHEdtt 36.4.5781992.31.40.32. )(. 23211 计算圆周速度V和齿宽b sndt /328.10693.4106mbtd 6.3) 校核接触疲劳强度模数mt=d1/z1=46.336/24=1.93mm 取mn=1.8mm螺旋角 149.2)3./81arcos()arcos( tn中心距a=0.5mn(z1+ z2)/cos = m.cs954(8.50取a=115mm重新计算螺旋角t和分度圆直径 mZmda、n 614.83.21cos/958.1cos/ 74361.20/)95(.r/ar22112 则螺旋角系数 950由运输工作机的使用条件选 KA=1.1再由 V=2.328m/s查得动载系数K V=1.08。求齿间载荷分配系数 和 :H选求:Ft=2T1/d1= N7.16890.3923KA F1/b= m/0/4/768. 由机械设计查表10-3查得 = =1.2HKFmd614.8372载荷系数: 1.96Km、d682.1 天39408由表10-4查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置,379.1 36.41023.)16.0(8.02 bKdH由b/h=b/(2.25mt)=46.336/(2.25*1.93)=10.67, 查机械79.HK设计查图10-13得 ;故载荷系数:1.4FK1.6.3208.HVA比试用Kt=1.3过大,需按实际的载荷校正所算得的分度圆直径,故 mzdm、kdtt 682.124/369.40/ 天390.13.46/131 4)弯曲疲劳强度校核当量齿数: 重合度系数:618.73.21cos/95cs/o321 zv 5.0cos.8.7.0./0.75.2Y21 vv z轴向重合度: 19.3)68./(3.sin6.4/sin mb螺旋角系数: )( 0.211-20-1 、由机械设计查表10-5查得齿形系数:YFa1=2.65 ,YFa2=2.19应力校正系数: Ysa 1 =1.58 , Ysa2=1.785计算载荷系数 1.964.08.KFVA 由机械设计查表10-5查得弯曲疲劳极限 MPaPa410,5602limF1limF618.74291vz5.0Y19.3 082Y载荷系数 1.96KMPa2.8.35F1aF79.18035.421齿轮强度足够9由机械设计手册查得最小安全系数 SFmin=1.25尺寸系数 mn=1.8时Yx=1由应力循环次数 84291 10632.597.108.30.260 、NjLNh查机械设计图10-18查得寿命系数 K FN1=0.86 KFN2=0.90许用应力: MPaSYKFXN 2.965.1/90.4/ 865min2limF211 验算: 21121311179.80 )58.162(78.19235.84)(35.4 2.0.)6.0./0.6)/(FSaSaFSaFnFMPYbdKT 强度足够符合。 高速级齿轮传动设计1)高速级齿轮传动的几何尺寸见下表1-4名 称 计 算 公 式 结 果 /mm法面模数 mn1.8螺旋角 21.361法面压力角 n20d1 46.336分度圆直径d2 183.614齿顶圆直径 naamh*21214.8793621ad齿根圆直径 nffd210.21f中心距 cos)(21zan11510齿 宽 mb)105(2154612b2)高速级齿轮传动的结构设计小齿轮1分度圆直径较小(49.936160mm),一般采用实心齿轮结构:大齿轮2的结构尺寸按下表1-5所示: 代 号 结构尺寸计算公式 结果 /mm轮毂处直径D1 D1=1.6d=1.6*45 72轮毂轴尺寸L L=(1.21.5)d 54腹板厚C C=0.3b2 21倒角尺寸n n=0.5 mn 0.9续表齿根圆处厚度 0n)4.2(7腹板最大直径D0 D0= 0fd166板孔分布圆直径D2 D2=0.5(D0+D1) 119板孔直径d1 d1=0.25(D0-D1) 23.5实心齿轮1结构草图如下图1:11实 心 齿 轮 1结 构 草 图大齿轮2结构草图如下图2所示: 大 齿 轮 2结 构 草 图低级齿轮传动设计1)低速级齿轮传动设计计算方法、过程、结构设计同高速级(略),经过设计计算低速级齿轮传动尺寸按下表1-6所示:名 称 计 算 公 式 结 果 /mm法面模数 mn2.3螺旋角 384.16法面压力角 n20分度圆直径 cos,cos4433zdzn66.198194.18112齿顶圆直径 naamhd*243581.97043ad齿根圆直径 nff43.643f中心距 cos2)(43zan63.217齿 宽 mbdd)105(.433386034b2)小齿轮3由于直径较小(70.798160mm时),采用实心齿轮结构:3)大齿轮4的结构尺寸按下表1-5所示: 代 号 结构尺寸计算公式 结果 /mm轮毂处直径D4 D4=1.6d=1.6*60 96轮毂轴尺寸L L=(1.21.5)d 78腹板厚C C=0.3b2 18倒角尺寸n n=0.5 mn 1.15齿根圆处厚度 0)4.(08腹板最大直径D0 D0= 02fd172.5板孔分布圆直径D4 D4=0.5(D0+D4) 134.25续表板孔直径d4 d4=0.25(D0-D4) 19.125实心齿轮3和大齿轮4结构草图同上实心齿轮1和大齿轮3(图略)六、轴的设计此运输机传动装置减速器为二级展开式,多采用阶梯轴,运输机传动装置工作时运转要平稳,一般先对低速轴的设计。 低速轴设计低速轴材料用45钢调质联轴器转矩 mNTca60825131. 选择轴的材料轴的材料一般与齿轮材料相同选用45钢调质,由机械设计查得屈服强度极限 、许用弯曲应力 、MPaS35MPa601硬度220HB , 。902. 确定轴的最小直径由上述轴的材料查机械设计表15-3,取A0=112 ,于是得: mnPAd04.39.845612330min 由以上数据知道该最小直径显然是联轴器处轴的直径dL,为使联轴器的孔径与该数据相适,故需选择联轴器型号。联轴器的计算转矩 ,查机械设计表14-3TKAca1,考虑到转矩变化不大,取KA=1.5 ,则查标准GB-/T5014-mNTca 6082515.40.1331985选用HL3,其额定转矩为630N.m,半联轴器的孔径dL =40mm,半联轴器的长度L=84mm,半联轴器与轴配合毂孔长度Lo=62mm。故低速轴的最小直径 。mdL40min3. 轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案为了便于装配零件并去掉毛刺,轴端应制出45度的倒角;采用砂轮越程槽以便磨削加工的轴段。现选用图3所示的装配方案低速轴的最小直径 md40in14。2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器轴向要求,-轴段右端制出一轴肩,定位轴肩高度取(0.007-0.1)d,半联轴器的孔径dL=40mm,故- 段的直径d-=43mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=45mm。半联轴器与轴配合毂孔长度L0=62mm,为了保证轴挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故-轴段的长度比Lo略短一些,现取 L-=60mm.初步选择滚动国轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=43mm,由机械设计手册初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30209(GB/T297-1994),其尺寸,故d-=d- =45mm;而L-mmTDd75.20845=20.75mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。定位轴肩高度h=(0.070.1)d=2.5mm,故d-=50mm。取安装齿轮处的轴肩-段的直径d-=60mm(由上齿轮4的设计计算可知),齿轮的左端和左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮4轮毂的宽度为78mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂的宽度,故取L-齿轮1轮毂长L1=54mm,齿轮2轮毂长L2=54mm,15=75mm。右端采用轴肩定位,轴肩高度取(0.007-0.1)d ,取h= 7mm, 则轴环处的直径d-=67mm,轴环宽度b1.4h,取L-=8mm,轴承端盖的宽度和直径确定。选用凸缘式轴承盖(调整方便、密封性能好),由上知滚动轴承直径D=85mm ,查机械设计手册选用端盖螺栓直径为10mm,螺钉数目为 4,螺栓孔直径D 0=d+2.5d0=118mm, 端盖直径d1 D0+1.2 d0, d1=134mm, 宽度为10mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器的距离L=30mm,故取L-=50mm (参看图1-3)。取齿轮距箱体最近内壁距离a=14mm(参照图3-b),考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离S,取 S=5mm(参照图3-b),已知滚动轴承宽度T=20.75mm。中间轴两齿轮距离 c=20mm(参照图3-b),齿轮1轮毂长L1=54mm,齿轮2轮毂长 L2=54mm,齿轮3轮毂长L 3=86mm, 齿轮4 轮毂长L4=82mm,则:L-=T+S+a+( L4-75)=20.75+5+14+78-75=42.75mmL-= L 2+c+a+s- L-=54+20+14+5-8=85mm至此,已初步确定了轴的各段直径和长度,详见下图3-a。齿轮3轮毂长L3=86mm, 齿轮4轮毂长L4=82mm16图 3-图 3-3)轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按d-=60mm查手册(GB/T1096-1990)得平键, mLhb6218,键槽用键槽铣刀加工,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;同样,半轴联器与轴联接,选用平键 ,键槽半径取R=b/2mLhb45812。半联轴器与轴的配合为h7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选 轴的直径尺寸公差为 m6。4)确定轴上圆角和倒角尺寸各轴肩圆角半径见图3-a,倒角均取为 。4525.求轴上的载荷首先根据轴的结构图(图3-a),做出轴的计算简图(图4-(a))。在确定轴承的支点位置时,从 机械手册查得30209单列圆锥滚子轴承a=18.6mm 。由图3-轴上作用力 NFart9.137658.404支反力 NFDZB7.20351NFBYD7.2816弯矩 mNMCY693217a可知简支梁的轴的支承跨距L2+L 3=71mm+134.3mm=205.3mm。根据图4的计算出轴的弯矩图和扭矩图(见图4)。1)计算轴上的作用力:齿轮4: NFdTtantrt 9.13762.8tan.40358cos0tcos.431.9536244 2)计算支反力:绕支点D点力矩和 ,得0BZMNLdFLF、MarDZZarBZ 7.203).1460/()218.94.376.145.68( /(),0 5.)./().( /()232 3434 同理,绕支点B点力矩和 ,得DY NLF、MtBYYtD 7.28)3.1460/().3408()/()(,0 .6./3234 3)转矩,绘弯矩图水平面弯矩图:见图4-(b)C处弯矩: mNNLFMBYC 1693207.28垂直平面弯矩图:见图4-(c)C处弯矩: dLaBZC、 9.27351.142合成弯矩:见图4-(d)mNMCY、 17566932.2751032224)转矩及转矩图: 见图4-(e)mNT4mMNC、9.2735106mNM、1756918wT图 4轴 的 载 荷 分 析5)计算当量弯矩应力校正系数 63.09501amNaT240563.C处: aTM3240)(72C 左左 右右从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是危险截面。现将以上计算结果列于下表载 荷 水平面 垂直面支反力 F NDYB1.2678NFDZB7.2031弯 矩 M mC93mMC、9.516总弯矩 MC N、7622扭 矩 T mNT4056.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即截面C)。轴的计算应力为: MPaWTMca 15601.324)(2 前面选定轴材料为45钢调质,许用弯曲应力 ,因此a6011ca危险面强度足够中间轴材料40Cr调质d中=40mm19,故轴安全可靠。1ca 中间轴设计 1.轴材料选择:中间轴是齿轮轴,应与齿轮3的材料相同,故材料为40Cr调质,280HB。2.轴径计算由上述轴的材料查机械设计表15-3,取A0=112 ,于是得:取d中=40mm ,mnPd 83.2746.2531320min 3.轴的结构设计(参考图5)1)划分轴段轴颈段L -、L -;齿轮轴段L -、L - ;轴承安装定位轴段L -;轴肩L -。 2)确定各轴段直径由齿轮设计计算阶段可知:齿轮2的直径d2=45mm,齿轮3的分度圆直径df3=49.936mm, d3=45mm,该轴选用阶梯轴形式。初选滚动轴承,查机械手册选用代号为30207单列圆锥滚子轴承,其尺寸为,轴承安装尺寸mmCBTDd 15725.18735d4=42mm;故 d1=d5=d=35mm。齿轮2定位轴肩高度h=(0.070.1)d=0.1 35=3.5mm,该处的直径为d 2=52mm,203) 确定各轴段长度(参考图5)按轴上零件的轴向尺寸有零件相对位置(同低速级轴),L-为低速级轴-轴段距离,综上可得:L - =T+ L套筒=18.25mm+10mm=28.25mm L - =L 轮毂轴=50mm L - 1.4h,取L -=20mm L - =b1=86mmL - = L- L - L - L- - L - L - =231.5-28.25-50-20-86-18.25=25mmL - = T =18.25mm4)轴上零件的周向定位同低速级,见图5。5)确定轴上圆角和倒角尺寸 各轴肩圆角半径见图3-a,倒角均取为 4526)齿轮与轴的周向定位采用平键联接。按d-=45mm查手册(GB/T1096-1990)得平键,键槽半径取R=b/2=7mm,键槽用键槽mLhb42914铣刀加工,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选 轴的直径尺寸公差为m6。7) 轴承端盖的宽度和直径确定。选用凸缘式轴承盖(调整方便、密封性能好),由滚动轴承外圈直径d=72mm,查 机械设计手21册选用端盖螺栓直径为d0=10mm,螺钉数目为4,螺栓孔直径D0=d+2.5d0=97mm, 端盖直径d1 D0+1.2 d0, d1=110mm,宽度为10mm 。到此中间轴结构尺寸初步确定,详见图5所示。 图 中 间 轴 结 构 图8)按许用弯曲应力校核过程同于低速级轴(略)弯矩、扭矩图同低速级轴(略)中轴受力下图如图6所示: 图 6中 轴 受 力 图现将中间轴受力计算结果列于下表载 荷 水平面 垂直面支反力F NFBYA7.35681NFBZA8.63410扭矩 MPacaDcC9.35.1701中轴强度足够高速级轴材料40Cr调质22弯 矩 M mNCY、5.3102987mNMDZ、4.596138扭 矩 T 46续表总弯矩MC mNMCZ、ZD、YYCC、 1.3594607.284952229)按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即截面C、D)。轴的计算应力为: MPaWTMDcaCca 9.35451.0)60(39)2( .18.632232222 前面选定轴材料为40Cr调质,许用弯曲应力 ,71因此 ,故轴安全可靠。1、caDcaC高速级轴设计1.轴的材料:由于该轴是齿轮轴,与齿轮1的材料相同为小齿轮40Cr调质,280HB;设计的全过程同于低速轴(略)2.现将齿轮设计结构图6附下:c1.6a70高速轴强度足够23图 6高 速 级 轴 结 构 尺 寸 图3. 按许用弯曲应力校核过程同于低速级轴(略)弯矩、扭矩图同低速级轴(略)现将中间轴受力计算结果列于下表载 荷 水平面 垂直面支反力F NFDYA3.128546NFDZA6.159734弯 矩 M mB7mMB、.2348总弯矩MC NB、1.567922扭 矩 T mN146509)按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即截面B)。轴的计算应力为: MPaWTMca 1.6936.410)50(.72)( 2232 前面选定轴材料为40Cr调质调质,许用弯曲应力,因此 ,故轴安全可靠。Pa7011ca 4165.0N Pr27. r24七、滚动轴承的校核计算.低速轴滚动轴承的校核计算低速轴滚动轴承选用型号为30209(GB/T297-1994),其尺寸 。由机械课程mmTDd75.20845设计表13-17查出基本额定动、静载荷分别为,计算系数e=0.4, Y=1.5。KN、Crr .838.6701.作用在轴承上的负荷1)径向负荷A处轴承: NRFBYZr 37.28.1721 B处轴承: Dr 5.16)03(22)轴向负荷 : NaA9.643)由以上数据可以作出轴承受简图见图七 图 七 轴 承 受 简 图 见轴承内部轴向力: NeFSr 51.274.0.321因为FA+S2 =1376.9+511=1887.91333.2= S1,故左端被压紧,所以:F a1= FA+S2 =1887.9N Fa2= S2=511N2.计算当量动负荷因 e0.563187.9/Fra hLh61053.低速轴承寿命足够低速级轴键强度足够25所以 4165.0N87.91.530.4F Y 0.4 Pa1rr1 同上: e/275/Fr2a所以 .N Rr3.验算轴承寿命因P r1Pr2,故只需验算轴承1的。轴承寿命同运输机寿命相同为: 40h830天、轴承实际寿命为:hPCnLrh 14053.0.41678.60601 6131 具有足够的寿命。高速、中间轴滚动轴承的校核计算同低速轴承计算(略)中间滚动轴承选用型号为30207(GB/T297-1994),其尺寸。mmTDd25.18735高速轴滚动轴承选用型号为30206(GB/T297-1994),其尺寸 。mTDd25.17630经验算结果均具有足够的寿命。八、键的选择计算及强度校核1. 低速级轴轴上键的选择在低速级轴设计过程中已选择1)选择参数:齿轮4与轴的联接 mLhb6218键槽半径取 R=b/2=9mm 键处轴径d4=60mm中间轴键强度足够高速键强度足够26半联轴器1与轴联接 mLhb45812键槽半径取 R=b/2=6mm 键处轴径d1=40mm2)强度校核:查出键静联接的挤压许用应力:=120MPa、 =150MPa4p1p不符合lP .1)45(.133 1p故需重选平键:由GB/T1096-1990查得 mLhb09由 符合MPaldTP 86.1249)45(.2133 1p2. 中间轴轴上键的选择在中间轴设计过程中已选择1)选择参数:齿轮2与轴的联接 mLhb4294键槽半径取 R=b/2=7mm 键处轴径d4=45mm2)强度校核:查出键静联接的挤压许用应力:=100MPa2p 符合MPalhdTP 67.521)86(005.4343 4p3. 高速级轴轴上键的选择在高速级轴设计过程中已选择1)选择参数:联轴器与轴的联接 mLhb3078键槽半径取 R=b/2=4mm 键处轴径d1=22mm低速级联轴器HL3高速级轴联轴器YL5齿轮润滑选AN15号机械油 272)强度校核:查出键静联接的挤压许用应力: =100MPa1p 符合MPalhdTP 28.7)830(219.31 1p以上键槽均用键槽铣刀加工。九、联轴器的选择1.低速级轴联轴器选择由轴上的功率P3、转速 n3得最小直径:mnAd04.9.845612330min 查机械设计表15-3,取A0=112 由以上数据知道该最小直径显然是联轴器处轴的直径dL,为使联轴器的孔径与该数据相适,联轴器的计算转矩,查机械设计表14-3TKAca1,考虑到转矩变化不大,需要有一定缓冲、减振,且要求维护方便、承载能力较高,取KA=1.5 ,则查标准GB-/T5014-mNTca 6082515.40.1331985选用HL3铸铁弹性柱销联轴器,其额定转矩为630N.m,许用转速n=5000r/min,半联轴器的孔径 dL=40mm,半联轴器的长度L=84mm,半联轴器与轴配合毂孔长度 Lo=62mm。2.高速级轴联轴器选择同上可得联轴器最小直径 ,mnPAd93.179604.31230min 轴承润滑选1号通用锂基润滑脂箱体材料HT200灰铸铁28联轴器的转矩 ,考虑到该联mNTKAca 587109.3531轴器结构简单、成本低、适于高速、载荷平稳,查标准GB-/T5843-1986选用YL5铸铁凸缘式联轴器,其额定转矩为63N.m,许用转速n=5500r/min,半联轴器的孔径 dL=22mm,半联轴器的长度L=84mm,半联轴器与轴配合毂孔长度 Lo=38mm,螺栓4颗,螺栓直径M8 。十、润滑油及润滑方式的选择1.齿轮润滑此减速器装置是采用闭式,齿轮传动为二级(圆柱)展开式,其齿轮的最大线速度:12m/s。故选用机械油smsndv /328./10693.4106max AN15型号(GB443-89)浸油润滑方式,浸油深度为h=4mm,二级圆柱齿轮减速器需设一个( 浸油 )小齿轮以使第一级齿轮得到良好的润滑,详见装配图。2. 轴承润滑滚动轴承在本设计中均采用单列圆锥滚子轴承。其轴颈和转速的最大积 ,故可以采用脂润5102.2809630dn滑,便于密封、维护、运转时间长且不易流失,查机械课程设计选用1号通用锂基润滑脂(GB 7324-87 )。十一、箱体及附件的设计29带式运输机运输机是一般传动装置,箱体的材料选择用灰铸铁(HT200),有良好的减振性能,使用铸造方法方便、简单、经济、实用。上箱盖用曲壁,下箱盖采用直壁,上、下分箱面做成水平。箱体尺寸由上轴及轴承设计可知 ,箱体厚m4502度由上轴的设计可知箱体轴承处厚度为30.75mm。为使箱体壁厚均匀,过度平缓,壁厚由机械课程设计 查得为10mm。铸造外圆角R=4mm,内圆角一般取R0=6mm( 具体随零件尺寸而定)。上、下箱盖选用(GB/T5277-1985)螺纹直径为12mm ,螺栓数目8颗,地脚螺纹直径20mm, 螺栓数目4颗,材料选用Q235-A。在箱盖上设计视孔盖有便观察减速箱内部情况,箱盖、箱座、轴承盖、放油孔需加装纸封油垫。轴承盖、螺纹联接见轴设计。箱体图见装配图(附后)。十二、绘制零件的工作图和装配图附后30减速箱内各零件及相互位置联系尺寸草图31参考文献1.孔凌嘉、张春林主编机械基础综合课程设计. 北京:北京理工大学出版,20042.吴宗泽主编机械课程设计手册.北京:机械工业出版社,20043.濮良贵、纪名刚主编机械设计第六版. 北京:高等教育出版社,20014.周元康、林昌华主编机械设计课程设计.重庆: 重庆大学出版社,2001
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