减速器三维设计及虚拟装配文档格式.docx
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1.瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠,可传递空间任意两轴之间的运功和动力;
2.使用的功率和速度范围广;
3.传动效率高;
4.工作可靠,使用寿命长;
5.外轮廓尺寸小,结构紧凑。
由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。
国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题。
另外,材料品质和工艺水平上还有许多弱点,特别是大型的减速器问题更突出,使用寿命不长。
国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别在材料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长。
但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题,也未解决好。
在21世纪成套机械装备中,齿轮仍然是机械传动的基本部件。
CNC机床和工艺技术的发展,推动了机械传动结构的飞速发展。
在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。
在传动设计中的学科交叉,将成为新型传动产品发展的重要趋势。
第1章机械传动装置的总体设计
1.1分析和拟定传动方案
原始数据:
运动带拽引力F=3600N
运动带速度v=0.85m/s
滚筒直径D=400mm
使用年限5年,双班制29200h
速度允许误差±
0.5%
1.1.1确定传动方案
根据工作要求,可拟定几种传动方案,如图所示:
(a)
图1-1
(b)
图1-2
(a)图所示为电机直接与圆锥齿轮—圆柱齿轮减速器相联结,结构紧凑,但是减速器的传动比和结构尺寸较大。
(b)图所示为第一级用带传动,后接圆锥齿轮—圆柱齿轮减速器。
带传动能够缓冲,吸震,过载时起安全保护的作用,且可以减小减速箱的尺寸。
综合考虑本题,工作环境一般有轻微震动,可选方案(b)。
1.1.2传动方案的拟定
传动方案如下:
图1-3
1.电机
2.联轴器
3.减速器
4.鼓轮
5.传动带
1.2电动机的选择
传动装置总效率,可按下式计算:
工作机输入功率:
1.3运动学与动力学参数计算
1.总传动比及其分配
表1-1
轴号
功率p(kw)
转速n(r/min)
转矩T(N/m)
电动机轴
3.714
960
36.95
Ⅰ轴
3.53
384
87.79
Ⅱ轴
3.39
137.14
236.07
Ⅲ轴
3.26
40.57
767.39
卷筒轴
3.093
728.08
第2章传动零件的设计计算
2.1带传动设计
确定V带型号和带轮直径:
工作情况系数KA,(载荷轻微震动,双班制)
计算功率
小带轮直径Dmin=75mm(A型)
大带轮直径
2.2直齿圆锥齿轮的设计
根据要求小齿轮选用40Cr,调制处理,硬度为240~280HB,取平均硬度260HB;
大齿轮选用45号钢,调制处理,硬度为230HB。
齿面接轴疲劳强度计算:
验算圆周速度及KaFt/b
确定传动主要尺寸
齿根弯曲疲劳强度计算:
2.2斜齿圆柱齿轮的设计
选择齿轮材料,小齿轮40Cr,调制,硬度260HB,大齿轮45号钢,调制,硬度240HB.
齿面接触疲劳强度计算:
2.校核计算
齿根弯曲疲劳强度验算:
第3章轴的初步设计
3.1轴材料及其附件选取
初选联轴器和轴承:
3.2(轴Ⅰ)轴的结构设计
3.2.1拟定轴上零件的装配方案
轴Ⅰ的装配方案如图3-1所示。
轴的材料选用45号钢,调制处理
图3-1轴Ⅰ的装配方案
从而确定轴的初步设计如图3-2所示。
图3-2轴Ⅰ的装配方案
3.2.1轴的长度的确定
则确定轴的相关尺寸如下图3-3所示。
图3-3轴Ⅰ的尺寸
确定轴上各力作用点及支点跨距如图3-4所示。
图3-4轴Ⅰ上各力作用点及支撑跨距
另外,由于选定的是深沟球轴承,其负荷中心在轴向宽度的中点位置。
3.3(轴Ⅱ)轴的结构设计
3.3.1轴的相关参数
轴的材料选用:
45号钢,调制处理
3.3.2轴的初步设计
可以得到下图
图3-5轴Ⅱ的尺寸
确定轴上各力作用点及支点跨距如图3-6所示。
图3-6轴Ⅱ上各力作用点及支撑跨距
L1=46.5mm.L2=98.5mm,L3=63mm
轴的受力分析:
图3-7轴Ⅱ的受力分析
根据受力图画出剪力图和弯矩图。
竖直方向受力图:
剪力图:
Mv:
水平方向受力图:
剪力和:
M合:
图3-8
由上图可知应力最大处的位置,校核此处即可,由于扭转切应力的脉动循环变应力,取,由于扭转切应力的脉动循环变应力,取。
另外小齿轮的两个端面处较危险,左端按轴颈d=45mm
若弯曲组合按最大处计算,则有:
3.3(轴Ⅲ)轴的结构设计
轴Ⅲ的结构示意如图3-9所示
图3-9轴Ⅲ的结构
1.1的尺寸有联轴器确定,我们留出30mm的余量,则可取1=80mm,d1由联轴器内的内径确定取d1=50mm。
2.2的尺寸由挡油板宽度,轴承宽度和轴承端盖的宽的确定,挡油板8mm,轴承宽度为21mm,端盖24mm,在这之上加上2mm,2=55mm,d2由轴承确定为55mm.
3.3的尺寸由2轴的尺寸确定让它们轴承之间的尺寸相减得到,3=85.5mm,d3应高出2,5~8mm,我们取d3=62.
4.4由大齿轮的宽度决定,大齿轮的宽度应小于小齿轮6mm,所以大齿轮宽度为78mm,我们取4=77,d4应高与轴承5,2mm.所以d4=57mm
5.5由轴承的宽度21,和挡油板12.5mm,再加齿轮的余量1mm,5=34.5mm,d5由轴承的内径决定d5=55mm.
第4章轴承及键的寿命校核
4.1轴承的选择和校核
30209的主要性能参数如下:
基本额定动载荷:
基本额定静载荷:
极限转速:
轴承面对面安装,由于前面求出支反力,则轴承受力为:
由于
从而得e=0.4
当量动载荷P为:
(取)
4.2键的选择
1.带轮处:
键12*8*63GB/T1095-2003
2.小锥齿轮:
键16*10*36GB/T1095-2003
3.大锥齿轮:
键14*9*45(b*h*l)GB/T1095-2003
4.小斜齿轮:
键14*9*45GB/T1095-2003
5.大斜齿轮:
键18*11*54GB/T1095-2003
6.联轴器处:
键14*9*72
校核键的挤压强度:
[]=110Mpa
联结所能传递的转矩为:
T=
第5章减速器的润滑与密封
5.1减速器的润滑
减速器的润滑方式有很多,如油脂润滑,浸油润滑,压力润滑,飞溅润滑等。
5.1.1齿轮的润滑
当齿轮圆周速度v≤10m/s时,常采用浸油润滑,这里也采用此法。
即将齿轮浸入箱内油液中,当传动回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑,同时油池的油被摔上箱壁,有助山热。
为避免浸油润滑的搅油功率太大及保证轮齿啮合区的充分润滑,传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅。
浸油润滑的油应保持一定的深度和贮油量。
油池太浅易激起箱底沉渣和油污,引起磨料磨损,也不宜散热。
一般齿顶圆至油池底面的距离h不应小于30~50mm.箱座内底高度H≥d/2+(30~50)mm,式中d为浸油最深的齿轮的外圆直径。
换油时间一般为半年左右,主要取决于油中杂质多少及油被氧化、污染的程度。
5.1.2轴承的润滑
滚动轴承通常采用油润滑或脂润滑。
减速器中的滚动轴承常用减速器内用于润滑齿轮的油来润滑。
5.2减速器的密封
减速器需要密封的部位很多,一般有轴伸出处、轴承室内侧、箱体结合面和轴承盖,窥视孔和放油孔德接合面等处。
密封装置的型式繁多,结构不一,这里采用毡圈式密封。
毡圈式密封结构简单、价廉、安装方便,但对轴颈接触面得摩擦较严重,因而功耗大,毡圈寿命短。
主要用于脂润滑、工作温度t≤90度以及密封处轴颈圆周速度v<5m/s的场合。
安装前,毡圈需用热矿物油浸渍。
第6章减速器附件的结构设计
为了检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱注油等,在箱盖顶部应设
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