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1、 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) I 目录目录 前言.1 1 绪论1 1.1 提升机的用途和发展概况1 1.2 提升机的结构和用途2 2 总体方案设计4 2.1 设计任务说明4 2.2 总体设计的内容及要求5 3 电动机的选择7 4 减速器的设计及联轴器的选型与校核10 4.1.齿轮传动.10 4.1.1 高速级齿轮10 4.1.2 低速轴齿轮传动.15 4.2 轴的设计20 4.2.1 输入轴即高速轴的设计.20 4.2.2 中间轴的设计.27 4.2.3 输出轴即低速轴的设计.32 4.3 箱体设计及尺寸的计算.37 4.3.1 见下表.37 4.3.2 箱体
2、附件的结构设计.38 5 钢丝绳的选择39 6 滚筒的设计41 6.1 滚筒有关尺寸的计算.41 6.2 滚筒的结构设计.41 6.3 滚筒的强度计算.43 6.3.1 筒壳的计算载荷.43 6.3.2 筒壳强度的校核44 6.3.3 支轮处筒壳应力的校核45 6.3.4 支环处筒壳应力的校核47 6.4 筒壳的强度稳定性校核48 7 主轴的设计49 7.1 主轴的结构设计49 7.2 主轴的强度校核50 7.2.1 求主轴的正常载荷.51 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) II 7.2.2 支反力的计算.53 7.2.3 按弯扭组合校核强度54 7.2.4 正常载
3、荷下主轴强度验算56 8 其它部件的设计与选用58 8.1 底座58 8.2 其它部件58 致 谢.59 主 要 参 考 文 献.60 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 1 前言前言 毕业设计是大学毕业走向工作岗位之前,对所学知识的一次检验和巩固,也是一次学 习各位师长严谨的治学态度的机会。做好毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础,因 此具有很重要的意义。 我所在小组设计题目是二级圆柱齿轮减速器提升机的设计。作为一个传统工业基地, 焦作有着雄厚的机械制造基础。特别是煤矿用绞车,提升机等产品以其类型齐全,制造工 艺成熟,可靠性高等优点享誉省内外。矿井提升机的结构可分
4、为三个部分:原动机部分 (即电动机) ,与原动机相连的减速机部分,以及与减速机相连的滚筒部分。 其中最主要的 部分是中间的减速机部分,它对提升机的性能起着决定性的作用。滚筒中的主要部件有 主导轮、主轴等。此次设计中将对此部分进行重点设计。 此次设计模式属二级圆柱齿轮减速器提升型,但应满足使主机本身结构尺寸、重量大 大减小,而且携带、转移方便,挂结要求简单,自锁性强,安全性高,符合作业时间短, 悬挂时间长的要求。 为了对提升机有一个更全面的认识,还介绍了提高提升机的安全性能,使用维护等 方面的内容。为了清楚表现,在必要的地方配有插图。 在设计过程中,多次经童景琳老师耐心指导,在此表示深深的谢意!
5、 由于本人水平有限,时间仓促,在设计中难免有不少缺点和错误,恳切的希望 童老师 和各位提出宝贵意见,给予批评指正! 孙朝磊 2010 年 4 月 12 日 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 1 1 绪论绪论 1.11.1 提升机的用途和发展概况提升机的用途和发展概况 提升机是矿山大型固定设备之一,是联系井下与地面的主要运输工具,在矿山生产 建设中起着重要的作用。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤炭、矿 石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备。 矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备,是一套复杂的机械 电气排组。所以合理的选用矿井提升机具
6、有很大的意义。 矿井提升机的工作特点是在一定的距离内,以较高的速度往复运行。为保证提升工 作高效率和安全可靠,矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升 机在工作中一旦发生机械和电器故障,就会严重地影响到矿井的生产,甚至造成人身伤 亡。 熟悉矿井提升机的性能、结构和动作原理,提高安装质量,合理使用设备,加强设 备维护,对于确保提升工作高效率和安全可靠,防止和杜绝故障及事故的发生,具有重 大意义。 矿井提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以前,我国古代劳动人民就发明了 轱辘,用手摇骨碌从地下提升煤炭和矿石,以后发展成畜力绞车。十九世纪,由于电力 的发展,电力拖动的提升机逐渐代替蒸
7、汽提升机。近几十年来,矿井提升机有了更大的 发展,出现了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。目前,国外的矿井提升机 正向体积小、重量轻和自动化的方向发展,以适应深井和大量的需要。 解放以前,我国根本不能制造大型矿井提升机。解放以后,我国建立了矿井提升机 的制造工厂,并已由仿制和改进国外产品发展到能自行设计和制造。目前,我国已能成 批生产近代化的大型矿井提升机。 1958 年,我国设计并试制成功第一台 DJ2*4 多绳摩擦式提升机,为我国矿井提升机 的制造和使用开辟了一个新的领域。目前,我国已能成批生产 JKM 型多绳摩擦式提升机, 并正在逐渐形成多绳摩擦式提升机的新系列。 河南理工大学本
8、科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 2 1.21.2 提升机的结构和用途提升机的结构和用途 每台提升机都由若干部分组成:主轴、缠绕机构、轴承和主制动器。这些便是基本 部分。缠绕机构有好几种,最常用的结构是单圆柱形滚筒及双圆柱形滚筒。对于单圆柱 形滚筒,两根钢丝绳功用一个滚筒缠绕面;第一根钢丝绳自滚筒松开而相应地漏出的滚 筒面由另一根钢丝绳缠上。对于双圆柱形滚筒,没根钢丝绳都缠绕在特有的滚筒上,即 在任何时刻钢丝绳都只是缠在两支滚筒总缠绕面的一半上。在这种情形下,一个滚筒结 实地固定在主轴上,另一个则活套在主轴上,借助于离合器与主轴相连,以便在必须时 可使二滚筒作相对转动。滚筒相对转
9、动的可能行使得提升设备的操作变得容易,因为可 以容易地调节由于钢丝绳弹性变形而逐渐伸长的长度。此外,还可以补偿由于对钢丝绳 做周期性的试验而截下的长度。依次,在每个滚筒的表面除了等于提升高度的钢丝绳长 度外尚需附加 30 米长的钢丝绳,这样才有可能当滚筒作相对转动以使一根钢丝绳的铅垂 长度增加时并不使另一根钢丝绳缩短。当有双滚筒提升机时还可能更换操作水平。当上 容器停在井口车场时而下容器移至新的位置。这在一个提升水平但有个承受台时也是需 要的,例如翻转式罐笼当提升重物及提人时容器的终端位置是不同的。当用单滚筒或滚 筒的离合器不作用时,除原定水平外,如要服务于另一水平或承受台则仅能用一个提升 容
10、器;第二个容器不过起着平衡锤的作用,此时,提升生产率骤然减少一半。 提升机的第二个重要部分为把电动机的转动传到安置有缠绕机构的主轴上的减速器。 减速器结构因其类型、用途不同而异。但无论何种类型的减速器,其基本结构都是由轴 系部件、箱体及附件三大部分组成。轴系部件包括传动件、轴和轴承组合,轴承组合包 括轴承、轴承盖、密封装置以及调整垫片等。减速器箱体上用以支持和固定轴系零件, 保证传动件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件。箱体质量约占减速器总质量的 50/%。 因此,在箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本等有很大影 响,设计时必须全面考虑。为了使减速器具备较完善的性能,如
11、注油、排油、通气、吊 运、检查油面高度、检查传动件啮合情况、保证加工精度和装拆方便等,在减速器箱体 上常需设置某些装置或零件,将这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为减速器 附属装置或简称为附件。它们包括:视孔与视孔盖、通气器、游标、放游螺塞、定位销、 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 3 启盖螺钉、吊运装置、油杯等。 制动器为提升机设备第三个重要部分。制动器直接作用于制动轮或制动盘上产生制 动力矩的部分按结构分为盘式和块式闸等;第四部分是传动机构,是控制并调节制动力 矩的部分。按传动能源分为油压、压气或弹簧等;第五部分为深度指示器及与其相连的 控制保护装置,其
12、用途为给司机指出提升容器在井筒中的位置;第六部分为操作台,电 动机及制动器的操纵手把均匀集中在这里,有时也有离合器操纵手把;提升机最后一部 分为油压及压气设备前者为每一机器所必备的;并且在油压制动传动时,它需作为机器 润滑,同时也作为制动装置。当用压气制动时,油压设备所起的作用仅限于机器的润滑, 而此时需要附加压气设备,而在油压制动时却不需要附加压气设备。 在本次设计中,根据设计要求,着重设计提升机减速器及滚筒,对本段所述五个部 分的内容由于时间关系本次设计不予进行。 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 4 2 2 总体方案设计总体方案设计 2.12.1 设计任务说明
13、设计任务说明 某矿井,井深 232 米,装载水平低于井下运输水平 18 米,卸载水平高于井口水平 16 米。单钩箕斗提升,井筒直径 4.5 米。 试根据下列条件,设计一矿井提升机: 1.年工作日 b=300 天 2.日工作时 t=14h 3.提升钢丝绳线速度 4.所选电机转速约为 5.减速器级数 二级减速 6.所选提升机类型 缠绕式 7.提升箕斗自重 KgQZ400 一次提升量 KgQ800 8.提升不均匀系数 15 . 1 C 9.钢丝绳出绳角 0 10 其他条件在计算是逐一给出或在图中标出。 (注:本处所给提升机的参数为设计参考 参数) 。 本次设计的传动系统应遵循以下几个规则: 由于传动
14、系统要求的传动比不是十分精确,所以选择联轴器时不需要刚性联轴器。 工作制动器之所以选择在电动机输出轴端,是由于电动机转速相对高于减速器输出 端,在功率一定的情况下所需的制动矩明显较小,从而有利于系统的准确制动。 在提高系统效率的同时,应注意系统各部位转速给电动机带来的影响。由于电动机 的额定转速越低,其输出转矩愈稳定,工作起来愈平稳。从而大大降低了系统的冲击力, 在设计时应加以考虑。 35m/s 9101000r/min 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 5 由于提升机主要工作部件主轴、滚筒部分所需要转速要求较低,在选择低转速 电动机的前提下,经过减速器降速,然后再
15、由一级外啮合齿轮传动降速,以达到所需要 工作转速。其中,为确保工作正常进行,有效防止意外事故的发生,在滚筒末端安装工 作闸进行调速,控制滚筒升降的速度;而同时在电机与减速器连接处安装安全闸,以使 在其通电时放松闸轮,在意外事故发生时断电抱紧闸轮,起到安全保护作用。总体传动 原理图如图 21 所示: 2.22.2 总体设计的内容及要求总体设计的内容及要求 总体设计的步骤一般由总装草图分拆成部件零件草图,经审核无误后,再由零件工 作图、部件图绘制总装图。本阶段的主要任务是对确定的最佳初步总体设计进一步完善。 包括选择材料、热处理方法、进行结构形式设计和有关计算,完成机械产品的总体设计 图。总体设计
16、图是零件设计的依据。不仅要求严格按比例绘图,而且还要表示出重要部 件的主要结构并标注有关的重要尺寸。除此之外,还要完成部件和零件的设计,完成全 部生产图,并编制设计说明书等有关技术文件。 总体设计时,要求部件满足功能要求、零件结构形状要便于制造加工,常用零件尽 可能标准化、通用化、组合化、对于总体设计还应满足总功能、人机工程、造型美学、 1 4 3 2 图 2-1 传动原理图 1 电动机 2 联轴器 3 减速器 4 滚筒 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 6 包装运输等方面的要求。此外,还要拟订工艺文件、拟订制造、装配和使用规范,编制 技术文件。如实际说明书、标准件
17、、外购件明细表、备件、专用工具明细表等。以下是 本次设计的详细步骤: 电动机的选型设计减速器的设计及联轴器的选型设计滚筒部件的 设计计算主轴的设计计算其他零部件的选用与设计。 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 7 3 电动机的选择电动机的选择 1. 电动机是专业工厂批量生产的标准部件。电动机分交流电动机和直流电动机两种。由 于直流电动机需要电源,结构复杂,价格较高,因此,无特殊要求时不宜采用。生产单 位一般用三相交流电源。因提升机工作在经常启动、制动的场合,要求电动机转动惯量 小,过载能力大,应选用三相异步电动机 YZ 型或 YZR 型。 2. 选择电动机的容量 )
18、(1000/kwFVPw 提升机所需工作效率 W P 由已知,N1200010)800400(F V 取sm/75. 3 则KWP W 451000/75. 312000 又电动机所需工作功率即输出功率为 )(/kwpP wd 其中,传动装置的总效率为组成传动装置的各部分运动副效率的乘积 即2 1 g 32 324 其中,为高速轴联轴器的传递效率,为一对齿轮传动效率,为一对轴承 1 2 3 的传动效率,低速轴联轴器的传递效率,为滚筒的传递效率。查机械设计课程设 4 g 计指导书 (航空工业出版社)表 105,取为 0.99,为 0.97,为 0.99, 1 2 3 为 0.96 g 则 86.
19、 099. 096 . 0 99 . 0 97 . 0 96 . 0 322 )( 3 .52/kwPP Wd 又由已知,电动机的转速为 9101000r/min,故查上述手册表 121,选电动机型号 为 YZR280S6,额定功率为 63Kw,满载转速为 980r/min,最大转矩亦额定转矩为 2.0. 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 8 同步转速为 1000r/min,额定电压为 380v。 3. 传动比的分配 根据生产要求及机械合理性,由上述手册表 22,此次设计设定转速比为i=18/1, 滚筒转速min/ 4 . 5418/980rng 分配传动比: 因提
20、升机经常启动或负载启动,故电动机与减速器高速轴多用弹性联轴器联接,故 传动比全部由减速器来分配iia 式中,总传动比 a i 齿轮减速器的传动比i 又由已知条件,采用的是二级减速且提升机所受载荷较为平稳,一般无冲击性载荷, 古选用二级展开式圆柱齿轮减速器,故传动比可按下式分配 ii)5 . 13 . 1 ( 1 式中,高速级传动比 1 i 则 2 . 58 . 418)5 . 13 . 1 ( 1 i 取 6 . 4 1 i 67. 39 . 4/18 2 i 4. 计算传动装置的运动和动力参数 1)各轴转速 轴: inn m / 式中, 电动机的满载转速(r/min) m n 电动机至轴的传
21、动比i 则 min/9801/980rn 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 9 轴: min/2009 . 4/980/ 1 rinn 轴: min/ 4 . 5467 . 3 /200/ 2 rinn 因减速器低速级转速较底,且所需轴的刚度较大,故提升机主轴与减速器的联接采 用齿轮联轴器,故=54.4r/min z n 各轴功率: 轴: )(78.5199 . 0 3 . 52 1 kwPP d 轴: )(72.4999 . 0 97. 078.51 32 kwPP 轴: )(75.4799 . 0 97 . 0 72.49 32 kwPP )(38.4599 .
22、 0 96 . 0 75.47 4 kwPP gz 各轴转矩: 电动机轴: 3 . 529550/9550 mdd nPTmN.66.509980/ 轴: mNnPT.6 .504980/78.519550/9550 1 轴: mNnPT.13.2374200/72.499550/9550 2 轴: mNnPT.58.8382 4 . 54/75.479550/9550 3 mNnPT ggz .53.7966 4 . 54/38.459550/9550 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 10 4 4 减速器的设计及联轴器的选型与校核减速器的设计及联轴器的选型与校核
23、 4.1.4.1.齿轮传动齿轮传动 4.1.1 高速级齿轮高速级齿轮 由于轴转速较高,若采用直齿圆柱齿轮传动,则传动平稳性较差,容易产生较大 的冲击、振动和噪音,故采用斜齿轮传动,它具有传动平稳、承载能力大的优点。 1. 选择材料、热处理、精度等级及齿数 1) 矿山机械中的齿轮传动,一般功率很大,工作速度较低,周围环境中粉尘含量极高, 因此往往选择铸钢或铸铁等材料。减速器属于闭式传动,本次设计中载荷为中小功 率,转速不高,对可靠性的要求一般,安全系数为 1.25,故从经济性角度出发,采 用软齿面,选价格较便宜的材料。查机械设计 (高等教育出版社)表 101,选 择小齿轮材料为 ZG346640
24、、常化(正火) 、硬度为 210HBS;大齿轮材料为 ZG340 640、调质、硬度为 250HBS,二者材料硬度差为 40HBS。 2) 精度等级选 7 级精度,斜齿圆柱齿轮传动 3) 选小齿轮齿数,大齿轮齿数为20 1 Z98209 . 8 112 ZiZ 4) 选取螺旋角,初选螺旋角 0 14 2. 按齿面接触强度设计 按机械设计 (第七版) (高等教育出版社)式(102)计算, 即 3 21 1 ) ( 12 H EH ad t t ZZ u uTK d 本小节下述所查内容均出自此书。 确定公式内的各计算数值 1) 试选6 . 1 t K 2) 查图 1030,选取区域系数433 .
25、2 H Z 3) 查图 1026,得 70 . 0 1 89. 0 2 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 11 则59. 189 . 0 70 . 0 21 4) 计算小齿轮传递的转矩 mNnPT.60.504980/78.519550/9550 111 5) 由表 107 选取齿宽系数1 . 1 d 6) 由表 106 查得材料的弹性影响系数 2/1 0 . 188 MPaZE 7) 由式 1013 计算应力循环次数 9 11 107044 . 3 300151419806060 h jLnN 89 112 1056. 79 . 4/107044 . 3 /iNN
26、 8) 由图 1019 查得接触疲劳寿命系数 92 . 0 1 HN K95 . 0 2 HN K 9) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为,安全系数%11s 由式(1012)得 MPaMPasK HLinHNH 2 . 28531092 . 0 / 111 MPaMPasK HLimHNH 58962095. 0/ 222 MPa HH H 1 . 437 2 589 2 . 285 2 21 3 计算 1) 试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得 t d1 mmmmd t 78.106) 1 . 437 0 . 188433 . 2 ( 9 . 4 19 . 4 59 . 1 1 . 1 10
27、 6 . 5046 . 12 2 3 1 2) 计算圆周速度 sm nd V t /48. 5 100060 98078.106 100060 11 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 12 3) 计算齿宽及摸数b nt m mmdb td 46.11778.1061 . 1 1 mm Z d m t nt 14. 5 20 14cos78.106cos 0 1 1 16.10565.11/46.117/hb 4) 计算纵向重合度 744 . 1 14201 . 1318 . 0 tan318 . 0 0 1 tgZ d 5) 计算载荷系数k 由表 102,查得使用系
28、数 25 . 1 A K 根据,级精度,由图 108 查得动载系数 ,smV/48 . 5 715. 1 v K 由表 104 查得接触疲劳强度计算用齿向载荷分布系数 52 . 1 1023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 12. 1 3 22 bK ddH 由图 1013 查得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数 42 . 1 F K 由表 103 查得 2 . 1 FH KK 故载荷系数622 . 2 52 . 1 2 . 115. 125. 1 HHVA KKKKK 6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 由式(1010a)得, mmKKdd tt 90.1256 . 1/622
29、. 2 78.106/ 3 3 11 7) 计算模数 n m 10 . 6 20/14cos90.125/cos 0 11 Zdmn 4. 按齿根弯曲强度设计 由式(1017) 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 13 3 1 2 1 cos2 F SaFa d n YY Z YKT m 1) 确定计算参数 a. 计算载荷系数 50. 242. 12 . 115. 125. 1 FFVA KKKKK b. 根据纵向重合度 ,从图 1028 查得螺旋角影响系数 744 . 1 87. 0 Y c. 计算当量齿数 90.2114cos/20cos/ 033 11 ZZv
30、31.10714cos/98cos/ 033 22 ZZV d. 查取齿形系数 由表 105 查得 71 . 2 1 Fa Y40 . 2 2 Fa Y e. 查取应力校正系数 由表 105 查得 56 . 1 1 Sa Y92. 1 2 Sa Y 其余参数同上 f. 计算大、小齿轮的并加以比较 F SaFaY Y 01482. 0 2 . 285 56. 171 . 2 1 11 F SaFaY Y 00782 . 0 589 92 . 1 40 . 2 2 2 2 F SaFa YY 小齿轮的数值大 2) 设计计算 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 14 mmm
31、mmn52 . 3 01482 . 0 59 . 1 201 . 1 14cos87 . 0 10 6 . 50450 . 2 2 3 2 02 3 对此计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面摸数=大于齿根疲劳强度计算的法面 模数,取已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳mmmn4 强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由mmd90.125 1 54.30 4 14cos90.125cos 0 1 1 n m d Z 取,则31 1 Z152319 . 4 112 ZiZ 5. 几何尺寸计算 1) 计算中心矩 mm mZZ a n 32.377 14cos2 4)152
32、31( cos2 )( 0 21 将中心矩圆整为mm378 2) 按圆整后的中心矩修正螺旋角 021 48.14 3782 4)15231( arccos 2 )( arccos a mZZ n 因值改变不多,故参数、等不必修正 K H Z 3)计算大、小齿轮的分度圆直径 mm mZ d n 10.128 48.14cos 431 cos 0 1 1 mm mZ d n 10.628 48.14cos 431 cos 0 2 2 4) 计算齿轮宽度 mmdb d 91.14010.1281 . 1 1 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 15 圆整后取 mmB145
33、2 mmB150 1 5) 结构设计 见减速器装配图 4.1.2 低速轴齿轮传动低速轴齿轮传动 1.选定齿轮类型、精度等级及齿轮材料 1) 由于减速器输出转矩较大,转速较低,故输出轴采用直齿圆柱齿轮传动。 2) 同斜齿轮的选择原则一样,仍选小齿轮材料为 ZG340640、正火、硬度为 210HBS;大齿轮材料为 ZG340640、调质、硬度为 250HBS,二者材料硬度差为 40HBS。 3) 因提升机工作速度不高,为一般工作器,故选用 7 级精度(GB1009588) 。 4) 因两齿轮是闭式软齿面传动,故选小齿轮齿数,大齿轮齿数为22 1 Z ,取 74.802267 . 3 122 Zi
34、Z81 2 Z 2 按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式(109a)进行试算, 即 2 3 1 1 ) ( 12 32 . 2 H E d t t Z u uTK d 1) 确定公式内的各计算数值 a. 试选载荷系数 3 . 1 t K b. 计算小齿轮传递的转矩 111 /9550nPT 其中, 轴的转矩 1 T 轴的功率, 1 P 轴的转速 1 n 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 16 mmNT.10374 . 2 200/1072.499550 63 1 c. 由表 107 选取齿宽系数 1 . 1 d d. 由表 106 查得材料的弹性影响系数 MPaZ
35、E 0 . 188 e. 由图 1021d 按齿面强度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿MPa HLim 310 1 轮的接触疲劳强度极限 MPa HLim 620 2 f. 由式 1013 计算应力循环系数 8 11 1056 . 7 153001412006060 h jLnN 88 2 10060 . 2 67 . 3 /1056. 7N g. 由图 1019 查得接触疲劳寿命系数 ,95 . 0 1 HN K92. 0 2HN K h. 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 ,安全系数 ,由式(1012)得%11S MPaMPasK HLinHNH 5 . 29431095. 0/ 1
36、11 MPaMPasK HLimHNH 4 . 57062092 . 0 / 222 2) 计算 a. 试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 t d1 H mm Z u uTK d H E d t t 312.113) ( 12 32 . 2 2 3 1 1 b. 计算圆周速度 v sm nd V t /19 . 1 100060 200312.113 100060 11 C 计算齿宽 b mmdb td 643.124312.1131 . 1 1 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 17 d. 计算齿宽与齿宽之比 b/h 模数 mmZdm tt 15. 522/31
37、2.113/ 11 齿高 mmmmmh t 59.1115. 525 . 2 25. 2 75.1059.11/643.124/hb e. 计算载荷系数 根据 v=1.19m/s,7 级精度,由图 108 查得动栽系数 08 . 1 V K 直齿轮,假设,由表 103 查得 mmNbFK tA /100/1 . 1 FH KK 由表 102 查得使用系数 25 . 1 A K 由表 104 查得 7 级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时 bK ddH 3 22 1023. 0)6 . 01 (18 . 0 12 . 1 将数据代入后得 525. 1 H K 由 , 75.10/hb525. 1
38、H K 查得 1013 得 40. 1 F K 故载荷系数 26 . 2 525. 11 . 108. 125 . 1 HHVA KKKKK f. 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由式(1010a)得 mmKKdd tt 02.136/ 3 1 g. 计算模数 m MMZdm18 . 6 22/02.136/ 11 3. 按齿根弯曲强度设计 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 18 由式(105)得弯曲强度的设计公式为 )( 2 3 2 1 1 F SaFa d YY Z KT m 1) 确定公式内的各计算数值 a. 由图 1020c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度
39、极限 ,大齿轮的弯曲疲MPa FE 460 1 劳强度极限 MPa FE 550 2 b. 由图 1018 查得弯曲疲劳寿命系数 92 . 0 1 FN K90 . 0 2 FN K c. 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s=1.4,由式(1012)得 MPa S K FEFN F 29.302 4 . 1 46092. 0 11 1 MPa S K FEFN F 57.353 4 . 1 55090 . 0 22 2 d. 计算载荷系数 k 02 . 2 40. 11 . 105 . 1 25 . 1 FFVA KKKKK e 查取齿形系数 由表 105 查得 80 . 2 1 F
40、a Y25 . 2 2 Fa Y f. 查取应力校正系数 由表 105 查得 55 . 1 1 Sa Y79 . 1 2 Sa Y g. 计算大、小齿轮的 并加以比较 FSaFaY Y/ 01436. 029.302/55 . 1 80 . 2 / 111 FSaFaY Y 01139 . 0 57.353/79 . 1 25 . 2 / 222 FSaFa YY 小齿轮的数值大 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 19 2) 设计计算 mmm37. 601436. 0 22221 . 1 10374. 202 . 2 2 3 6 对此计算结果,由齿面接触疲劳强度计算
41、的模数 m 小于由齿根弯曲疲劳强度计算 的模数。由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力而齿面接触 疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的摸数 6.37,并就近圆整为标准值 m=6mm,按接触强度算得的分度圆直径,mmd72.136 1 算得小齿轮齿数 ,取67.226/02.136/ 11 mdZ23 1 Z 大齿轮齿数 , 取41.8467 . 3 23 12 uZZ84 2 Z 这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度, 并做到结构紧凑,避免浪费。 4. 几何尺寸计算 1) 计算分度圆直径 mmmZd138623
42、 11 mmmZd504684 22 2) 计算中心矩 mmdda3212/ )504138(2/ )( 21 3) 计算齿轮宽度 8 . 1511381 . 1 1 db d 圆整取 mmB155 2 mmB160 1 5. 验算 NdTFt80.34405138/10374 . 2 2/2 6 11 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 20 mmNmmNmmNbFK tA /100/00.266. 7 . 161/80.3440525 . 1 / 合 适 6. 结构设计及绘制齿轮零件图 因 ,mmd138 1 则 mmmmhdd aa 1601562 11 可做成
43、实心结构,见图纸轴小齿轮 ,mmd504 2 则 mmhdd aa 5162 22 mmdmm a 1000400 2 可做成轮辐截面为“十”字形的轮辐式结构的齿轮,图略。 4.24.2 轴的设计轴的设计 4.2.14.2.1 输入轴即高速轴的设计输入轴即高速轴的设计 1. 减速器的传动功率不是很大,对其材料无特殊要求,则选用常用材料 45 钢,调质处 理 2. 初步确定轴的最小直径 由表 153 可知,按式(152 初步估算轴的最小直径103126 0 A mmmm n p Ad100)09.4028.47( 980 78.51 )103126(3 1 1 0 又考虑到轴段与联轴器联接,轴上
44、有一个键槽,故轴径应增大5%7%,先 取6% 则 mmd)50.4212.50( 所以 mmd50.42 min 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了是所选的轴直 径 d 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 21 与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。 d 联轴器的计算转矩 ,查表 141,考虑到转矩变化和冲击载荷,故 1 TKT Aca 9 . 1 A K 则 mmNmmNTKT Aca .958740.10 6 . 5049 . 1 3 1 按照计算转矩=应小于联轴器公称转矩的条件,查机械设计课程设计 (第 3 版) (机械工业出版社)表172
45、,选用HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 1250000N.mm,半联轴器的孔径=45mm,故取=45mm,半联轴器长度 1 d d L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度=84mm 1 L 3. 轴的结构设计 1) 根据减速器结构,轴承尺寸以及所有轴上零件轴向定位和固定的要求,逐段确定轴 的各段直径长度,画出轴的结构草图。如图4-1所示: 2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a. 为满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,故取段的 直径=52mm,左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=55mm。半联轴 d 器与轴配合的毂孔长度=84mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴 1 L 图 4-1 一轴的结构简图 河南理工大学本科河南理工大学本科毕业设计毕业设计(论论文文) 22 的端面上,故段的长度应比=短一些,现取=82mm。 l b. 初步选择滚动轴承 因轴转速较高,且同时承受径向和轴向载荷,故选用角接触球轴承。参照工作要 求,并根据=52mm。查(第3版) (机械工业出版社) d 表154,初步选角
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