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燕山大学机械设计课程设计报告题目带式运输机传动装置学院机械工程学院年级专业13级工设
(1)班学号130110050022学生姓名王志辉指导教师齐效文目录TOC\o1-3\h\u1项目设计目标与技术要求42传动系统方案制定与分析
42.1传动方案的制定
42.2方案分析53传动方案的技术设计与分析
53.1电动机选择与确定
555663.2传动装置总传动比确定及分配6674关键零部件的设计与计算
84.1设计原则制定
84.2齿轮传动设计方案
104.3第一级齿轮传动设计计算
1010124.4第二级齿轮传动设计计算
1314164.5轴的初算
171820204.6键的选择及键联接的强度计算
2121224.7滚动轴承选择及轴的支撑方式225传动系统结构设计与总成
235.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范
2323245.2主要零部件的校核与验算2525286主要附件与配件的选择
316.1联轴器选择
316.2润滑与密封的选择
3131316.3通气器
326.4油标
326.5螺栓及吊环螺钉
326.6油塞
326.7其它337零部件精度与公差的制定
337.1精度设计制定原则
337.2减速器主要结构、配合要求
347.3减速器主要技术要求348项目经济性分析与安全性分析
348.1零部件材料、工艺、精度等选择经济性
348.2减速器总重量估算及__成本初算
358.3安全性分析
358.4经济性与安全性综合分析359三维图3610设计小结3811____39设计计算过程结果额定功率w)同步转速(r/min)满载转速(r/min)Y90S-
41.
1150014002.22.
33.2传动装置总传动比确定及分配
3.
2.1传动装置总传动比确定总传动比
3.
2.2各级传动比分配(要清楚的体现分配原则、要求与目标)
3.
2.
2.1分配方案分配原则各级传动比在常用的合理范围内,各级传动尺寸协调,结构匀称紧凑,传动装置外廓尺寸较小传动比分配为齿轮传动,为蜗杆蜗轮传动当蜗杆头数为2时其传动比=15~32蜗杆齿轮减速器一般可选齿轮传动的传动比
3.
2.
2.2各级传动比确定传动装置的传动比分配为:各轴转速各轴输入功率各轴输入转矩运动和动力参数计算结果整理于下表轴号功率P/kW转矩T/N*m转速nr/min传动比i效率η电机轴
1.
037.
039101.
000.99Ⅰ轴
1.
026.
96910200.75Ⅱ轴
0.
76103.
6959.
173.
180.96Ⅲ轴
0.
72312.
5518.
51.
000.97卷筒轴
0.
70303.
8618.54关键零部件的设计与计算
4.1设计原则制定不同类件的安全系数确定对于蜗轮蜗杆传动副而言,蜗杆齿是连续螺旋,其材料为较高的刚才所以失效总是发生在蜗轮齿面上蜗轮和蜗杆之间的相对滑动速度较高,产热量较大所以蜗轮齿面容易发生点蚀以及胶合,很少发生折断,所以蜗轮的安全系数主要根据齿面接触疲劳强度确定对于齿轮传动来说,由于所选齿轮为软齿面,齿轮容易发生胶合和点蚀按照齿面接触疲劳强度设计,按照齿根弯曲疲劳强度校核S为疲劳强度安全系数,设计时按照齿轮材料疲劳极限试验所取定的失效概率计算齿轮的疲劳强度,取S=1对于轴而言,主要受力为轴承的挤压,齿轮传递时产生的轴向力,径向力,轴向力,将这些力向轴线处简化后得到附加弯矩以及扭矩所以可以认为轴除了受过轴线的力之外还受弯矩以及扭矩,所以在进行轴的强度计算时按安全系数校核计算当材料质地均匀、载荷与应力计算较准确,取=
1.3~
1.5;材料不够均匀、计算不够准确时,可取=
1.5~
1.8;材料均匀性和计算精度都很低,或尺寸很大的转轴(),则可取=
1.8~
2.5此处按第一种情况计算,即=
1.3~
1.5关键件或主要件__工艺制定蜗杆下料、(按正规定要求坯料要经过锻打处理,为获取良好的金属纤维状)→粗车(要保证同轴度,留2mm的精__量)→热处理调质处理HRC28-32→半精车,各部半精车留
0.5mm的精车量,车蜗杆部分及两端退刀槽车至要求,挑蜗杆、粗挑,不论用分层法切入法等都可(注意在切削过程中不可以让刀具三面吃刀,如果三面吃刀有可能产生扎刀)在中经处测量留量
0.3mm,半精挑留量
0.05-
0.1mm(为精光留好较好的基础)→低速精光三面至要求(刀具一定要锋利,刃口粗糙度一定要好,一面一面的光)→精车各部至要求(保证同轴度)蜗轮__蜗轮毛坯(小批自由锻)→滚齿,采用基本参数与工作蜗杆相同的蜗轮滚刀,按展成法原理见齿轮__切出齿形如果采用径向进给法滚齿,则滚刀与工件按Z2/Z1的传动比(Z1为工作蜗杆螺纹头数Z2为蜗轮齿数)对滚,两者逐渐靠近直到其中心距等于工作蜗杆与蜗轮啮合时的中心距为止→珩齿,提高齿面质量、改善蜗轮与蜗杆啮合时的接触情况圆柱斜齿轮__齿轮毛坯(小批自由锻)→__齿面(插齿)→热处理(大齿轮正火→小齿轮调制)→精__(珩齿)轴备料→车右端面、钻中心孔、调头夹外圆车左端面、钻中心孔→粗车外圆→铣键槽→调制热处理改变材料切削性能→精车外圆表面、切退刀槽和倒角、调头切退刀槽→倒角→磨削外圆表面→去毛刺箱体和箱座铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗、精__基准面→粗、精__各平面→粗、半精__各主要孔→粗、半精__各次要孔→__各螺纹、紧固孔、油孔等→去毛刺→清洗→检验(平面__采用普通铣床、孔采用镗床__)材料选择与工艺选择蜗杆、齿轮、以及轴的材料均采用45钢,虽然因硬度不高限制了承载能力,但易制造、成本低,另外通过热处理的方式或者增加轴径(针对于轴)可以增加其材料性能,所以45钢可以满足减速器的工作要求箱体和箱座采用HT150即可保证较好的耐磨性、铸造性和可切削性且吸振性好,成本低蜗轮的材料有两大类锡青铜和无锡青铜两大类锡青铜容易发生点蚀,不宜胶合,但是抗拉和抗弯强度较小而无锡青铜不宜点蚀,抗胶合能力差,但是抗拉和抗弯强度较大考虑到承载能力,而且在保证散热的情况下,可以防止胶合的发生,所以本装置中轮缘和轮芯分别采用了采了用无锡青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2,和HT100并且为金属型,大大提高承载能力
4.2齿轮传动设计方案软齿面/硬齿面方案选择,设计及校核原则,直齿轮/斜齿轮选择方案蜗杆的传动设计方案根据GB/T10085—1988的推荐采用渐开线蜗杆ZI设计及校核原则按齿面接触疲劳强度进行计算,按齿根弯曲强度进行校核,最后计算热平衡齿轮传动设计方案大小齿轮据选择软齿面即可满足要求,但热处理方法不同大齿轮正火、小齿轮调质,可以得到的硬度差(小齿轮齿根薄,受载次数多,可以使大小齿轮寿命接近;减小胶合的危险)设计及校核原则软齿面点蚀为主,以齿面接触疲劳强度设计,齿根接触疲劳强度校核圆柱齿轮采用斜齿轮相对于直齿轮,斜齿轮有以下优点
(1)斜齿轮的啮合性好,传动平稳、噪声小
(2)斜齿轮重合度大,降低了每对齿轮的载荷,提高了齿轮的承载能力
(3)斜齿轮不产生根切的最少齿数少
4.3第一级齿轮传动设计计算
4.
3.1第一级齿轮传动参数设计1初选材料、精度等级和蜗杆头数材料初步估算蜗杆副的相对滑动速度蜗轮ZCuSn10P1金属型铸造(小批量生产)蜗杆45调质处理精度等级初选8级(一般为动力传动)蜗杆头数实际传动比传动比误差
(2)接触疲劳强度设计.代入取956
(3)传动基本尺寸确定蜗轮分度圆直径传动中心距圆整取变位系数蜗杆导程角
4.蜗轮齿宽
5.确定精度等级=
0.733m/s所以,初选8级精度合适
6.复核啮合效率搅油效率滚动轴承效率总效率则安全
4.
3.2第一级齿轮传动强度校核
1.齿形系数
2.当量齿数
3.螺旋角系数
4.许用应力所以安全
5.热平衡校核取所以安全蜗轮蜗杆传动的基本参数单位mm模数m5蜗杆头数2蜗轮齿数40蜗杆导程角γ
11.31°蜗杆直径系数q
8.000变位系数x0蜗杆中圆直径40蜗轮分度圆直径200蜗杆齿顶圆直径50蜗轮齿根圆直径210蜗杆齿根圆直径28蜗轮齿根圆直径
1884.4第二级齿轮传动设计计算
4.
4.1第二级齿轮传动参数设计
(1)材料的选择及精度等级的确定小齿轮45钢调质大齿轮45钢正火合适按GB/T10095初选8级精度
(2)按齿面接触强度设计初选螺旋角齿宽系数初选齿轮齿数=
111.3圆整取112在允许范围内1确定载荷系数估算圆周速度查表得2计算转矩由表知转矩3节点区域系数4重合度系数则5螺旋角系数6接触疲劳极限应力小齿轮大齿轮7计算应力循环次8寿命系数:9计算接触疲劳应力(取是小概率为1%,安全系数S=1)取10计算分度圆直径.齿宽直径小齿轮齿宽大齿轮齿宽11计算圆周速度12修正载荷系数按取13校正分度圆直径14计算法向模数取15计算中心距圆整取16按圆整中心距修正螺旋角系数螺旋角改变不大,故各修正系数不做改变17计算分度圆直径
4.
4.2第二级齿轮传动强度校核1重合度系数2螺旋角系数3计算当量齿数4查取齿形系数5查取应力修正系数6查取弯曲疲劳应力及寿命系数7计算弯曲疲劳许用应力8计算弯曲应力,合适齿轮参数表单位mm模数m3小齿轮齿数35大齿轮次数112小齿轮分度圆直径90大齿轮分度圆直径290小齿轮齿顶圆
92.5大齿轮齿顶圆
292.5小齿轮齿根圆
86.875大齿轮齿根圆
286.875中心距a190小齿轮齿宽65大齿轮齿宽61齿轮的螺旋角β
14.7°变位系数x
04.5轴的初算轴的材料选用常用的45钢,调质σb=650MPaσs=360MPa按许用切应力初步计算输出轴的直径,受转矩的实心圆轴,其切应力写成设计式,轴的最小直径选用45钢,查表10-2得考虑到联轴器处没有有弯矩,取C=112,初算各轴头直径并且因轴上有单键槽,增大轴径的3%,故得考虑到1轴要与电动机联接,初算直径d1必须与电动机轴和联轴器相匹配,2轴轴颈要与轴承配合,尾数为0或53轴d必须和输出轴联轴器相匹配,结构更加紧凑,所以初定d1=18mm,d2=30mm,d3=38mm
4.
5.1高速轴结构设计与方案分析齿轮结构形式齿轮采用齿轮轴还是装配式结构(可进行方案比较),轴上零件固定方案,滚动轴承轴系固定方案(要求进行方案比较)Ⅰ轴(蜗杆)的初步设计如下图图4-1输入轴结构装配方案是甩油环、套筒、轴承、套筒、轴承、止动垫片、圆螺母、端盖、密封圈、联轴器依次从轴的左端向右__;甩油环、套筒、轴承、止动垫圈、圆螺母,依次从轴的右端向左__轴长根据联轴器的长度非定位轴肩和标准件密封圈mm(标准件轴承)非定位轴肩(定位轴肩甩油环)(初步设定)(根据设计的蜗杆来确定直径和宽度)初步设定(标准件轴承)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,对于直径范围在20mm到60mm的轴,一般可取直径差大于或等于(3~8)mm,承受轴向力的轴肩可取上限;当轴径变化仅为了装配方便或区别__便面,不受轴向力也不固定轴上零件时,相邻直径变化较小,稍有差别甚至是公差即可,一般可取(1~3)mm轴的轴向尺寸轴上__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=(1~3)mm轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离取(1~3)mm,靠近轴肩处的距离应(3~5)mm,其他轴段尺寸由具体结构确定
4.
5.2中间轴结构设计与方案分析Ⅱ轴的初步设计如下图图4-2蜗轮轴装配方案是左端,蜗轮、挡油环、轴承依次从轴的左端向右__;右端,小齿轮、挡油环、轴承依次从轴的右端向左__标准件轴承非定位轴肩(定位轴肩:定位蜗轮)定位轴肩定位小齿轮轴长比齿轮宽度小1~3mm(标准件轴承)尺寸设计准则同Ⅰ轴
4.
5.3低速轴结构设计与方案分析Ⅲ轴的初步设计如下图图4-3输出轴装配方案右端,大斜齿轮、挡油环、轴承、端盖依次从轴的右端向左__;左端,挡油板、轴承、毛毡圈、端盖、联轴器依次从轴的左端向右__轴长比联轴器长度小1~3mm定位轴肩定位联轴器(标准件密封圈(非定位轴肩,标准件轴承)定位轴肩定位大齿轮(定位轴肩)(轴长比大齿轮宽度小1~3mm)(非定位轴肩)尺寸设计准则同Ⅰ轴
4.6键的选择及键联接的强度计算
4.
6.1键联接方案选择方案一对于普通平键A型普通平键(圆头)的轴上键槽用指状铣刀在立式铣床上铣出,槽的形状与键相同,键在槽中固定良好,工作时不松动,但轴上键槽端部应力集中较大B型普通平键(方头)轴槽是用盘状铣刀在卧式铣床上__,轴的应力集中较小,但键在轴槽中易松动,故对尺寸较大的键,宜用紧定螺钉将键压在轴槽底部方案二半圆键连接的工作原理与平键连接相同轴上键槽用与半圆键半径相同的盘状铣刀铣出,因此半圆键在槽中可绕其几何中心摆动以适应轮毂槽底面的斜度半圆键连接的结构简单,制造和装拆方便,但由于轴上键槽较深,对轴的强度削弱较大,故一般多用于轻载连接,尤其是锥形轴端与轮毂的连接中方案三楔键的上下表面是工作面,键的上表面和轮毂键槽底面均具有1:100的斜度装配后,键楔紧于轴槽和毂槽之间工作时,靠键、轴、毂之间的摩擦力及键受到的偏压来传递转矩,同时能承受单方向的轴向载荷方案四切向键由两个斜度为1:100的普通楔键组成装配时两个楔键分别从轮毂一端打入,使其两个斜面相对,共同楔紧在轴与轮毂的键槽内其上、下两面(窄面)为工作面,其中一个工作面在通过轴心线的平面内,工作时工作面上的挤压力沿轴的切线作用因此,切向键连接的工作原理是靠工作面的挤压来传递转矩一个切向键只能传递单向转矩,若要传递双向转矩,必须用两个切向键,并错开120度-135度反向__切向键连接主要用于轴径大于100mm、对中性要求不高且载荷较大的重型机械中普通平键具有靠侧面传递转矩对中良好,结构简单、装拆方便的特点并且应用较广,也适用于高精度·高速或承受变载冲击的场合而导向平键和滑键连接分别用于轴上零件轴向__量较小和较大的场合,经过对比分析,减速器的键连接选用普通平键,GB1096-2003系列输入轴与联轴器联接采用平键联接选择A型平键联接根据轴径d=18mm,L=28mm,查手册得,选用的键6×24,键高h=6mm轴2与蜗轮、小齿轮联接采用平键联接选择A型平键联接与蜗轮的连接根据轴径d=32mm,与蜗轮配合的轴长度L=60mm,查手册选用的键10×52,键高h=8mm与小齿轮的连接:根据轴径d=33mm与小齿轮配合的轴长度L=63mm查手册选用的键10×55,键高h=8mm轴3与大齿轮、联轴器联接采用平键联接与大齿轮的连接选择A型平键联接根据轴径d=46mm,L=58mm,查手册得,键12×50,则键高h=8mm与联轴器的联接选择A型平键联接根据轴径d=38mm,L=58mm,查手册得,键10×54,则键高h=8mm
4.
6.2键联接的强度计算轻微冲击静联接,轴1轴2轴3均符合要求
4.7滚动轴承选择及轴的支撑方式支撑方式主要有以下三种支承结构的基本型式方案Ⅰ两端固定支承两支承端各限制一个方向的轴向位移)此种支承形式可以在__或检修时,通过调整某个轴承套圈的的轴向位置,使轴承达到所要求的游隙或预紧量轴承能够限定轴的位置,多采用角接触轴承组成固定支承,适用于对旋转精度要求高的机械方案Ⅱ固定-游动支承(一端固定一端允许游动)此种支承方式中轴的轴向定位精度取决于固定端轴向游隙的大小,游动端能够实现对轴的长度变化的补偿其运转精度高,对各种工作条件的适应性强方案Ⅲ两端游动支承(两端都不对轴作精确定位)此种支承方式常用于轴的轴向位置已经由其他零件所限定的场合(例如双斜齿轮传动)几乎所有不需要调整的轴承,均可作游动支承其不需要精确的限定轴向位置,因此__时不必调整轴承的轴向游隙,即使处于不利的发热状态,轴承也不会卡死最终选择由于传动装置采用蜗轮蜗杆斜齿轮传动,存在一定的轴向力,因蜗杆轴为输入轴,转速高,相对滑动速度高,产生热量大为平衡热变形,采用一端固定,一端游动的固定方式,固定端采用一对角接触球轴承对置放置,游动端采用深沟球轴承蜗轮轴选用一对角接触球轴承输出轴选用一对深沟球轴承5传动系统结构设计与总成
5.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范
5.
1.1装配图整体布局
5.
1.2轴系结构设计与方案分析输入与输出轴的位置与相对关系圆锥齿轮输入轴悬臂支撑结构选择;同轴式中间支撑结构选择;蜗杆传动上下置关系选择;蜗杆轴支撑方式结构选择;要求进行方案比较与说明因为本减速器是蜗杆齿轮减速器,所以输入轴和输出轴是交错的关系,将蜗杆下置可以保证蜗杆在低速重载情况下,保证蜗轮蜗杆的润滑,散热好
5.
1.
2.1高速轴结构设计与方案分析联轴器的轴向固定采用定位轴肩,周向固定采用键连接固定端的轴承一侧用圆螺母和止动垫圈固定,另一侧用套杯和套筒固定,这样可以承受较大的轴向力游动端轴承一侧用套筒固定,一侧用圆螺母和止动垫圈固定,安全可靠
5.
1.
2.2中间轴结构设计与方案分析蜗轮和齿轮的轴向定位均采用键连接的方式,蜗轮的轴向定位采用定位轴肩和套筒,齿轮的轴向定位采用定位轴肩和挡油板两端轴承固定方式一致,一侧用挡油板固定,一侧用端盖固定
5.
1.
2.3低速轴结构设计与方案分析联轴器的轴向固定采用定位轴肩,周向固定采用键连接蜗轮的轴向定采用键连接的方式,轴向定位采用定位轴肩和挡油板两端轴承固定方式一致,一侧用挡油板固定,一侧用端盖固定
5.2主要零部件的校核与验算
5.
2.1轴系结构强度校核根据前述计算可知大齿轮的受力情况转矩圆周力径向力轴向力计算轴承反力水平面竖直面轴的水平、竖直弯矩图,合成弯矩图、合成扭矩图如图所示.
(1)计算轴承反力水平面R1’=
913.4NR2’=
1075.6N垂直面R1’’=
165.5NR2’’=
425.8N画出水平弯矩Mxy图,垂直面弯矩Mxz图和合成弯矩图
(2)画出轴的转矩T图,T=
103.69N·mm
(3)轴材料选用45钢调质,=650MPa,=360MPa,用插值法由表10-3查当量弯矩M′图,T=
0.59316__0=186965N·mm由图中可知,在小齿轮的
(5)最大当量弯矩为
(6)较核轴径故低速轴安全
5.
2.2滚动轴承的寿命计算由于传动装置采用蜗轮-蜗杆—斜齿轮传动,存在一定的轴向力,故选用角接触球轴承现计算Ⅱ轴上的一对轴承的寿命轴承型号为7206C,d=30mm,D=62mm,B=16mm,基本额定动载荷Cr=23000N,基本额定静载荷Cor=15000N
(1)计算内部轴向力受力如图所示图5-1轴承内部轴向力查表得S=
0.4Fr(α=15o,e=
0.4)则S1=
0.4×
928.3=
371.32NS2=
0.4×
1156.8=
462.72N
(2)计算单个轴承的轴向载荷比较S1+Fa与S2的大小S1+Fa=
371.32+
571.9=
943.22NS2由图示结构知,1轴承“放松”2轴承“压紧”则Fa1=S1=
371.32,Fa2=S1+Fa=
371.32+
571.9=
943.22N
(3)计算当量载荷e=
0.43当比值小于e时,X=1,Y=0,比值大于e时,X=
0.44,Y=
1.30e=
0.43当比值小于e时,X=1,Y=0,比值大于e时,X=
0.44,Y=
1.30查书169页表11-7,取(平稳运转)e查表得X1=1,Y1=0e查表得X2=
0.44,Y2=
1.30则P1=
1.2×
928.3=
1113.96NP2=
1.2×
0.44×
1156.8+
1.30×
943.22=
2082.2N
(4)计算寿命取P
1、P2中的较大值带入寿命计算公式因为是球轴承,取ε=3,则h1021039h19200h符合要求当载荷受到平稳运转或轻微冲击时,载荷系数为
1.2~
1.5,受到轻度冲击的运转时,载荷系数为
1.5~
3.0而载荷性质为平稳运转或轻微冲击当fP=
1.5时,结果为532772h,当fP=3时,结果为65346h所以选择安全
(5)静载荷验算X0=
0.5,Y0=
0.38,则故取故取
(6)极限转速验算则所以选用7206C型轴承符合要求6主要附件与配件的选择
6.1联轴器选择弹性柱销联轴器能够承受启动频繁转向经常改变,负载启动的高低速传动弹性联轴器由于含有能产生较大弹性变形的元件,除有补偿性能外,还具有缓冲和减振作用由于减速器工作情况为微振,因而选择弹性联轴器,其中包括弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器方案一弹性柱销联轴器的特点结构简单,__方便,更换容易,尺寸小,重量轻由于弹性套工作时受到挤压发生的变形量不大,且弹性套与销孔的配合间隙不宜过大,因此弹性柱销联轴器的缓冲和减震性不高,补偿两轴之间的相对位移量较小应用于冲击载荷不大,由电动机驱动底座刚性好,对中精确的各种中小功率传动轴系中方案二弹性套柱销联轴器的特点结构简单,容易制造,装拆更换弹性元件比较方便,不用__两联轴器适用于轴向窜动较大,启动频繁转向经常改变,负载启动的高、低速传动根据轴孔直径的大小选择轴1的联轴器选择HL1弹性柱销联轴器的J型轴孔直径18mm轴孔长度30mm额定转矩为160N·m轴3的联轴器选择HL3弹性柱销联轴器J型轴孔直径38mm,轴孔长度60mm额定转矩为630N·m
6.2润滑与密封的选择
6.
2.1润滑方案对比及确定蜗杆、大齿轮采用浸油润滑,小斜齿圆柱齿轮通过和大齿轮啮合得以润滑,大齿轮和过油轮啮合润滑轴1因蜗杆转速为
0.73m/s轴承可以采用稀油润滑,但因蜗杆旋项导致油液向两侧分流,不能产生油雾润滑,故轴3轴承采用润滑脂润滑,因为轴承转速v1500r/min,所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2~2/
36.
2.2密封方案对比及确定脂润滑的密封方式有缝隙式密封、沟槽式密封、迷宫密封、毡圈式密封、密封圈式密封缝隙式密封间隙越小,轴向宽度越长,密封效果越好适用于环境比较干净的脂润滑条件由于该减速器在室外,环境并不干净,所以不采用该密封方式沟槽式密封在沟槽内填润滑脂,结构相对简单但是不适合高速迷宫式密封迷宫式径向尺寸紧凑,拆装方便,但是结构复杂要求的圆周速度较高毡圈式密封主要用于脂润滑,结构简单,__低廉,主要用于圆周速度小的脂润滑中毛毡与轴之间的摩擦较大,__使用容易把轴表面磨出沟槽,为了避免这种情况,可以采用轴套与毛毡圈接触的结构密封圈式密封这种密封结构简单,便于__,密封可靠如果密封的目的是防止润滑油外泄,则密封唇对着轴承__,如果密封的目的是防止灰尘杂物进入,则密封唇应背向轴承__,若同时达到上述两种目的,则用两者密封圈反向__最终选择对于输入轴:由于转速高,轴承采用油润滑,而且蜗杆下置,为了防止油的外泄,所以采用密封圈式密封对于中间轴和输出轴由于轴承采用脂润滑,而且转速不高,所以采用毡圈密封,在达到密封效果的同时,降低成本
6.3通气器减速器在运转时,箱体内温度升高,气压增大,对减速器密封极为不利为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大,从而造成减速器密封处渗漏,在箱盖顶部或检查孔盖板上__通气器在通气器上设有金属滤网,可减少停车后灰尘随空气吸入机体
6.4油标对比各类油标优缺点,确定选择方案,说明油标设置位置要求(可进行方案比较)油标尺常放置在便于观测减速器油面及油面稳定处,对于多级传动油标安置在低速级传动件附近__连续工作的减速器,在杆式油标的外面常装有油标尺套,可以减轻油的搅动干扰,以便在不停车的情况下随时检测油面
6.5螺栓及吊环螺钉地脚螺栓4xM16;轴承旁螺栓8xM12x120GB/T5782-2000;箱盖与箱座联接螺栓6xM8x20GB/T5783-2000;检查孔盖螺栓4xM10x40GB/T5783-2000;轴承盖螺栓18xM8x40GB/T5782-2000;起盖螺栓M8x40GB/T5783-2000吊环螺钉为标准件,可按起重量由手册选取由于吊环螺钉承受较大载荷,故在装配时必须把螺钉完全拧入,使其台肩抵紧箱盖上的支承面吊环螺钉装在箱盖上,用来拆卸和吊运箱盖,也可用来吊运轻型减速器
6.6油塞放油孔的位置应在油池的最低处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便于放油放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的箱体外壁要有凸台,经机械__成为螺塞头部的支撑面,并加封油圈以加强密封放油孔等结构尺寸可参看有关手册或图册
6.7其它窥视孔盖为了检查传动件啮合情况,润滑状态以及向箱内注油,在减速器箱盖顶部开窥视孔,以便于检查传动件的啮合情况、润滑状况、接触斑点及齿侧间隙等窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置,并有足够大小,以便手能深入操作减速器内的润滑油也由窥视孔注入,为了减少油的杂质,可在窥视孔装一过滤网平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定,盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片油标尺油标尺常放置在便于观测减速器油面及油面稳定处,对于多级传动油标安置在低速级传动件附近__连续工作的减速器,在杆式油标的外面常装有油标尺套,可以减轻油的搅动干扰,以便在不停车的情况下随时检测油面起盖螺钉箱盖,箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便,为此常在箱盖的联接凸缘上__出螺孔,拆卸时,拧动装于其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖起盖螺钉材料为45螺杆顶部做成半圆形,以免顶坏螺纹.定位销为保证剖分式箱体的轴承座孔的__及装配精度,在箱体的联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销,并尽量设置在不对称位置定位销为圆公称直径(小端直径)可取,为箱座、箱盖凸缘联接螺栓的直径;取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度,以利于装配调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承的轴向位置垫片组材料为08F轴承盖轴承盖结构采用螺栓联接式,材料为铸铁(HT150)7零部件精度与公差的制定
7.1精度设计制定原则
(1)尺寸精度设计原则(选择公差等级原则)a.在满足使用要求的前提下尽量选用较低的公差等级(主要原因是在公称尺寸相同的条件下,公差值越小生产成本越高因此,在选择公差等级时,必须具有全面观点,要防止“精度越高越好”所以在保证使用性能的前提下,尽量选用较低的公差等级,以降低生产成本)b.在尺寸至500mm的常用尺寸段中,当孔的精度等级高于IT8时(即IT
7、IT
6、IT5),采用孔比轴低一级,即孔7/轴
6、孔6/轴
5、等等当孔的精度等级低于IT8时,孔与轴同级公称尺寸大于500mm时,推荐孔与轴均采用同级配合
(2)形位公差的设计原则a.在选择形位公差值时,总的原则仍然是在满足使用要求的前提下,尽量选择低的形位公差等级,以降低生产成本同时应兼顾1)尺寸公差、形位公差、表面粗糙度之间虽然没有一个确定的比例关系,但一般情况下应注意它们之间的协调,即尺寸公差值位置公差值形状公差值粗糙度数值2)对于结构复杂,刚性较差或不易__与测量的零件(如细长轴和孔,距离较大的孔等),可降低等级1-2级
7.2减速器主要结构、配合要求
(1)在减速器中,齿轮与轴的配合选用基孔制过盈或基孔制过渡配合如H7/r
6、H7/p
6、H7/n6均可
(2)滚动轴承内圈与轴颈采用基孔制,但内圈公差带是上偏差为0,下偏差为负,所以,轴颈的公差带要比通常的紧,选择k6,实际上是过盈配合外圈与机座孔的配合采用基轴制,机座孔用H7
(3)端盖与机座孔之间用f9
(4)联轴器的配合与齿轮相同
(5)滚动轴承的形位公差-圆柱度,一定要查《互换性》书88页表4-18轴颈和外壳孔的形位公差
(6)其它的形位公差值均可按7级查表
7.3减速器主要技术要求装配前,所有零件用煤油清洗,滚动轴承用汽油清洗,机体内不许有任何杂质存在,内壁涂上不被机油侵蚀的涂料两次;蜗轮啮合侧隙用铅丝检验不小于
0.14mm齿轮啮合侧隙用铅丝检验不小于
0.16mm,铅丝不得大于侧隙的四倍;用途色法检验斑点蜗杆副按齿高接触斑点不小于55%,按齿长接触斑点不小于50%;齿轮副按齿高接触斑点不小于40%,按齿长接触斑点不小于35%必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况;检查减速器剖分面、各接触面及密封处,均不许漏油剖分面允许涂密封油漆或水玻璃,不允许使用任何额填料轴伸出处密封应涂上润滑脂;轴承空隙内润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2-2/3,每半年左右补充或更换一次8项目经济性分析与安全性分析
8.1零部件材料、工艺、精度等选择经济性以轴类零件、箱体以及轴承端盖来说明三者的关系轴类零件轴类零件主要采用碳素钢和合金钢以及球墨铸铁
(1)碳素钢__低,应力集中小,应用广泛但是强度和硬度较差
(2)合金钢的强度和硬度比较高,可淬性较好在传递大动率并要求减轻质量提高轴颈的耐磨性时应用广泛
(3)球墨铸铁它们的毛坯是铸造成型,容易得到理想的形状这些材料的吸镇效果比较好可以通过热处理方式获得良好的减磨性,对应力集中的敏感性低最终选择由于铸造轴的品质不宜控制,可靠性较差不选择球墨铸铁再加上经济的原因以及应力集中因素,可选择碳素钢
(45)作为轴类零件的材料而且通过调制处理可以提高轴的强度轴类在毛坯之后的__一般都是以车床__为主但是毛坯的__有锻造和铸造以及车制毛坯三种__方式
(4)锻造毛坯应用较多,它可以使材料内部分布均匀,不宜用于复杂零件
(5)铸造毛坯容易得到理想的形状,成本比锻造高但是会导致内部铸造应力的存在
(6)车制毛坯主要用于尺寸较小的轴最终选择由于该减速器的轴类零件均比较大,而且结构简单,所以采用锻造毛坯箱体和轴承端盖箱体和轴承端盖的材料可以选择灰铸铁,碳素钢等灰铸铁灰铸铁材料具有良好的吸振性,容易切削且承压性能好,适合铸造,成本较低碳素钢虽然碳素钢的强度高,但是该种材料不宜铸造,适合切削__最终选择轴承端盖的材料选HT150__工艺可以铸造和数控__铸造适合内部复杂的零件,__精度低,适合批量生产,成本低数控____精度高,适合单个生产,成本高最终结果考虑到经济因素,以及该减速器为小批量生产,所以选择铸造
8.2减速器总重量估算及__成本初算在solidworks里建好三维模型后,可得出整个装配体的体积为
0.0197m3,密度为
7.8x103Kg/m3,所以单个减速器的质量为M=
0.0197x
7.8x103=
155.63Kg该减速器为小批,由减速器的单价
3.8万元/每吨,可知单个减速器的__为..W=
155.63x10-3x
3.8=
0.5911万元=5911元
8.3安全性分析经过计算可知,电机的输出功率为
1.03Kw,所选电机的额定功率为
1.1Kw,在保证负载输出的同时,避免了电机因长时间处于满负载而引起的电机烧损,电机起火,甚至电机__等危险事故轴的需用安全系数为
1.3~
1.5,在这个范围之上,基本可以保证轴的正常工作,可以避免因应力集中导致轴的失效经计算轴的实际安全系数为
2.84,并且在ANSYS中经过CAE分析得到的安全系数为
2.66,都比许用安全系数大由此可知轴还是比较安全的齿轮零件的许用安全系数为1,用该安全系数计算的分度圆直径
68.46mm,而实际分度圆直径是90mm所以会引起实际的安全系数大于1,所以可以认为齿轮也是比较安全的蜗轮蜗杆设计时,经计算得到的的最小值是446,而实际上取值为1000,实际值比理论最小值大一倍多,所以可以认为蜗轮蜗杆传动件是比较安全的
8.4经济性与安全性综合分析(通过计算确定,如提高关键传动件安全系数,成本将有何变化,分析确定经济性与安全性的矛盾解决)对于齿轮来说,,如果将齿轮的安全系数由1增大到2,则[σH]就会减小50%,而分度圆直径就会增大
1.59倍则齿轮的整体尺寸以及中心距也会增大
1.59倍,箱体的中心距也会增大
1.59倍经过solidworks中相关参数的修改可以得到整个减速器的体积就会增大
1.309倍则成本就会增加ΔW=0309x5911=
1826.499元对于轴来说,如果要提高轴的安全系数,则可以增大轴径,但是增加轴径之后,不仅轴的体积会增加,而且轴承端盖和轴承的尺寸也会增加,成本也会增加可以得出结论,当安全系数增加不大时,虽然可以提高安全性但是成本却增加了不少了,对整体方案不利,对经济性产生较大的负面影响即在安全性和经济性在一定程度上是一种负相关的关系所以在考虑经济因素时,为了降低成本,在满足许用安全系数时,实际安全系数应尽量小些9三维图部分零件图展示总装配图展示10设计小结学生本人的心得体会,对设计过程、项目实施的整体__你发现了什么问题?属于你本人的、群体的、老师的、还是课程的?虽然这次课程设计持续一个月的,但还是感觉时间飞快设计是一项繁琐任务,是一个设计人员综合能力的体现,设计是以扎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必须与实际情况相符合,设计人员要依需要以一个使用者的角度来考虑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在这个课程设计中,它把我以前所学的__课程(如机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、工程材料、互换性与测量技术、机械设计)有机结合了起来在这过程中我充分的体会到了,这些学科即使相对__又是密不可分的通过这次设计把我以前落下的和忘了的知识都补了回来虽然在设计的工作中我有抱怨,但是我的内心还是想必须要把这个课程设计要做好所以我每天从早八点到晚上十点在这个繁琐又复杂的设计中,我体会到了我们专业需要我们严谨的思维、精确的计算、刻苦的精神在此设计的过程中,又把我高三的奋斗精神激发了出来这次课程设计我学到了以前没有学到的知识,体会到了我们专业的伟大,展望出了我们____的美好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,所以要求任何一个地方都不允许有差错,如在三维装配中一个零件装错,整个机器就不会运动起来它不仅让我们温习了旧知识和学习了一些新的知识、技巧,而且还培养和锻炼了我们认真、严谨的做事态度经过一个月的课程设计,自己感觉很有收获,在软件的熟练运用上有很大的提高,我深深的__到了细节是决定成功的关键,在今后的学习、工作和生活中,一定要注意每一个细节课程设计是一个停不下来的过程,让我很是喜欢这种模式11____
(1)许立忠,周玉林.机械设计.北京中国标准出版社,2009
(2)韩晓娟.机械设计课程设计指导手册.北京中国标准出版社,2011
(3)龚溎义,潘沛霖.机械设计课程设计图册.北京高等教育出版社,2009
(4)邵晓荣,张艳.互换性与测量技术基础.北京中国标准出版社,2011
(5)安子君.机械原理.北京国防工业出版社,2011
(6)贾春玉,张树存.画法几何与机械制图.北京中国标准出版社,2011
(7)白象忠.材料力学.北京科学出版社,2011蜗轮计算公式和有关数据皆引自《机械设计》第102页~115页蜗杆材料用45钢,蜗轮用铸造锡青铜ZCuSn10P1齿轮计算公式和有关数据皆引自《机械设计》第75页~100页轴的计算公式和有关数据皆引自《机械设计》第137页~第153页轴的材料选用常用的45钢取取取键的计算公式和有关数据皆引自《机械设计》第37页~第42页键的计算公式和有关数据皆引自《机械设计》第37页~第42页键的选择合理燕山大学《机械设计课程设计》综评项目细则成绩平时成绩20分出勤10分A全勤B缺勤不多于2次C缺勤不多于5次D缺勤5次以上的态度10分A积极B比较积极C一般D不积极图面成绩50分结构10分合理比较合理图面质量40分优良中及格不及格设计报告成绩15分优良中及格不及格答辩成绩15分优良中及格不及格总成绩答辩小组成员签字年月日3000传动装置的结构尺寸重量增大,成本提高1500~1000适中750电动机尺寸和重量大,__高图5-4轴的总受力图图5-5水平方向受力图图5-6水平方向受力弯矩图图5-7竖直方向受力图图5-8竖直方向受力弯矩图图5-9综合受力弯矩图316__0__m图5-10综合受力扭矩图。