传动系统测绘与分析.doc

------------------------------------------装 订 线------------------------------------------ 综合课题说明书 题目 传动系统测绘与分析 机电工程系 数控与模具 专业 xx数控与模具xx 班 完成人 xx 学号 xxxxxx 同组人 xx、xxx 指导教师 XX 完成日期 200 x 年 x 月 xx 日 XX技术学院 目录 课题任务书1 一、 减速器测绘与结构分析 1 1、 分析传动系统的工作情况1 2、 分析减速器的结构2 3、 测绘零件3 二、 传动系统运动分析计算7 1、 计算总传动比i；总效率；确定电机型号 7 2、 计算各级传动比和效率9 3、 计算各轴的转速功率和转矩9 三、 工作能力分析计算10 1、 校核齿轮强度10 2、 轴的强度校核13 3、 滚动轴承校核17 四、 装备图设计 18 1、 装备图的作用18 2、 减速器装备图的绘制19 五、 零件图设计 22 1、 零件图的作用22 2、 零件图的内容及绘制22 参考文献 25 03机电\数模班综合课题任务书 学号 xxx 姓名 xxx 指导教师 xx 同组姓名xx、xxx、xxx、xx、xx 一、 课题传动系统测绘与分析 二、 目的 综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力，培养团队协作精神。 三、 已知条件 1． 展开式二级齿轮减速器产品（有关参数见名牌） 2． 工作机转矩300N.m，不计工作机效率损失。 3． 动力来源电压为380V的三相交流电源；电动机输出功率P1.5kw。 4． 工作情况两班制，连续单向运行，载荷较平稳。 5． 使用期8年，每年按360天计。 6． 检修间隔期四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。 7． 工作环境室内常温，灰尘较大。 四、 工作要求 1． 每组拆卸一个减速器产品，测绘、分析后将零件装配复原，并使用传动系统能正常运转。 2． 每组测绘全部非标准件草图（徒手绘制），并依据测量数据确定全部标准的型号。 3． 每组一套三轴系装配图（每人一轴系）。 4． 各人依据本组全部零件测绘结果用规尺绘制减速器装配图、低速级大齿轮和输出轴的零件工作图。 5． 对传动系统进行结构分析、运动分析并确定电动机型号、工作能力分析。 6． 对传动系统进行精度分析，合理确定并标注配合与公差。 7． 对低速级输出轴进行加工工艺分析，提出工艺流程。 8． 编写课题说明书。 五、 结题项目 1． 检验减速能否正常运转。 2． 每组一套由各组员分工测绘的零件草图。 3． 减速器装配图A1；每人1张。 4． 零件工作图A3；每人共2张、齿轮和轴各1张。 5． 课题说明书每人1份。 六、 完成时间 共2周（2005.4.18～2005.4.29） 七、 参考资料 [1] 机械设计基础 [2] 机械制图 [3] 机械设计课程设计 [4] 机械设计实用手册 [5] （其它） 计算及说明 结果 一、 减速器测绘与结构分析 （一）、分析传动系统的工作情况 1、传动系统的作用 作用介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。 2、传动方案的特点 特点结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。 3、电机和工作机的安装位置 电机安装在远离高速轴齿轮的一端； 工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。 4、画传动系统简图 计算及说明 结果 （二）、分析减速器的结构 1、 拆卸减速器 按拆卸的顺序给所有零、部件编号，并登记名称和数量，然后分类、分组保管，避免产生混乱和丢失；拆卸时避免随意敲打造成破坏，并防止碰伤、变形等，以使再装配时仍能保证减速器正常运转。 拆卸顺序 ①、拆卸观察孔盖。 ②、拆卸箱体与箱盖联连螺栓，起出定位销钉，然后拧动起盖螺钉，卸下箱盖。 ③、拆卸各轴两边的轴承盖、端盖。 ④、一边转动轴顺着轴旋转方向将高速轴轴系拆下，再用橡胶榔头轻敲轴将低、中速轴系拆卸下来。 ⑤、最后拆卸其它附件如油标、放油螺塞等。 2、分析装配方案 按照先拆后装的原则将原来拆卸下来的零件按编好的顺序返装回去。 ①、检查箱体内有无零件及其他杂物留在箱体内后，擦净箱体内部。将各传动轴部件装入箱体内； ②、将嵌入式端盖装入轴承压槽内，并用调整垫圈调整好轴承的工作间隙。 ③、将箱内各零件，用棉纱擦净，并塗上机油防锈。再用手转动高速轴，观察有无零件干涉。经检查无误后，合上箱盖。 ④、松开起盖螺钉，装上定位销，并打紧。装上螺栓、螺母用手逐一拧紧后，再用扳手分多次均匀拧紧。 ⑤、装好轴承小盖，观察所有附件是否都装好。用棉纱擦净减速器外部，放回原处，摆放整齐。 2、 分析各零件作用、结构及类型 （1）、主要零部件 ①、轴主要功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传递动力。高速轴和中速轴都属于齿轮轴；低速轴为转轴、 属阶梯轴。 计算及说明 结果 ②、轴承用来支承轴或轴上回转零件、保持轴的旋转精度、减小磨擦和磨损。高、中速轴的为GB/T2761994沟球轴承6206；低速轴为GB/T2761994深沟球轴承6208。 ③、齿轮用来传递任意轴间的运动和动力，在此起传动及减速作用，其中齿轮1和齿轮3属于齿轮轴，为主动轮，齿数分别为z11；z14。齿轮2得齿轮4为从动轮，齿数分别为z88；z85。都为斜齿圆柱齿轮。 ④、联轴器主要用于联接两轴，使他们一起转动以传递运动和转矩。 （2）、附件 ①、窥视孔窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。 ②、通气器使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏。 ③、定位销对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。 ④、启箱螺钉由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。 ⑤、放油孔及放油螺塞为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜1～2使油易于流出。 （三）、测绘零件 1、 测绘各非标准件 零件测绘步骤 计算及说明 结果 （1）、确定合理的表达方案（视图、剖视、剖面） （2）、徒手画零件草图（坐标纸画、目测比例、图框、标题栏、编号）并标上尺寸线。 （3）、测量零件尺寸，并注在草图尺寸线 标注尺寸注意问题 ①、完整定位、定形尺寸。 ②、尺寸数据没配合要求的一般尺寸取整数；有配合要求的确定基本尺寸、符合国标；取系列数。如轴承或联轴器孔径。 ③、标准结构如倒角、退刀槽、圆角取标准，查最接近值。 ④、尺寸配合协调孔与轴配合取轴径；内外螺纹配合取外螺纹直径。 （4）、处理制造缺陷如缩孔、砂眼、刀痕及使用中造成的损坏的部位不画或加以修正。 2、测量标准件 （1）、量出基本尺寸。 （2）、查标准代号、型号。 （3）、列表“减速器标准件明细表” 减速器标准件明细表 序号 名称及型号 材料 数量 基本尺寸 标准代号 01 轴承6208 45 2 dDB＝408018 GB/T276-1994 02 轴承6206 45 4 dDB＝306016 GB/T276-1994 03 螺母M16 HT2000 1 大径为16螺矩为1.5 GB/T6171-2000 04 键845 45 1 dhl＝8745 GB/T1096-2003 05 键C1055 45 1 bhl＝10855 GB/T1096-2003 计算及说明 结果 序号 名称及型号 材料 数量 基本尺寸 标准代号 06 螺母M10 HT2000 6 大径为10 GB/T6170-2000 07 螺栓M10100 HT2000 6 D10X100 GB/T5785 08 带副唇唇形密封圈大 橡胶 1 dDb＝40608 GB/T9877.1-1988 09 带副唇唇形密封圈小 橡胶 1 dDb＝30477 GB/T9877.1-1988 10 键1436 45 1 dhl＝14936 GB/T1096-2003 11 键1022 45 1 dhl＝10822 GB/T1096-2003 12 销8m624 不淬火硬钢 2 D8,公差为m6,长度l24 GB/T119.1-2000 13 螺钉M616 45 4 D6, l16 GB/T819.2 2、 齿轮测绘 （1）、几何参数测量 ①、齿数Z直接从齿轮上数出来。 ②、齿顶圆直径d用游标卡尺直接量取。 ③、齿根圆直径d 齿数为偶数时用游标卡尺直接量取； 齿数为奇数时用游标卡尺量取齿轮内孔径D值、内孔 壁到齿槽距离n值、内孔壁到齿顶的距离e值。再代入公式dD2e ; dD2n求取。如下图所示 计算及说明 结果 ④、齿全高h求得d、d代入h d－d/2求取。 ⑤、中心距a查标准[3]P34表4-1 ⑥、齿宽b直接用游标卡尺从各齿轮上量取。 ⑦、分度圆直径d由公式 求取。 （2）、基本参数的确定 ①、法向模数m; 旋向β 根据前面所求得的齿顶圆直径d；中心距a及齿数Z1、Z2代入公式 或h2.25m 求得m、后并查[1]P208表9-1取m为标准值；值精确到“秒”。 （3）、将几何参数及基本参数标在图上 其中 h c0.25 齿轮几何参数及基本参数列表 齿轮1 齿轮2 齿轮3 齿轮4 齿数z 11 88 14 85 齿顶d 19.667 136.333 40.354 219.646 齿根圆d 12.917 129.583 29.104 208.396 齿宽b 29 56 44 齿全高h 3.375 3.375 5.625 5.625 中心距a 75 75 125 125 模数m 1.5 1.5 2.5 2.5 计算及说明 结果 齿轮几何参数及基本参数列表 齿轮1 齿轮2 齿轮3 齿轮4 螺旋 8634 8634 8634 8634 旋向 左旋 右旋 左旋 右旋 分度圆d 16.667 133.333 35.354 214.646 4、轴的测绘 （1）、轴径查[4]P10取GB/T2822-1981尺寸系列 （2）、轴段长度直接用游标卡尺量取。 （3）、键槽b、t、l查[3]P258259读取。 5、绘制轴系、装备草图。（徒手绘、目测） 二、传动系统运动分析计算 （一）、计算总传动比i;总效率；确定电机型号 传动系统简图如下 计算及说明 结果 1、传动比i i 2、总效率 由[3]P19表3-1查得η1（联轴器）0.99，η2（滚动轴承）0.99，η3（齿轮传动）0.97，η4（联轴器）0.99。 3、计算电动机的输出转矩 由已知条件得工作机Tw300及i、得 电动机输出转矩Td 4、计算电机的转速 由已知条件得P 电机转速n9550r/min 5、确定电机型号 由[3]P2024表3-2；3-3查得 根据工作条件室内常温、灰尘较大、两班制、连续单向运行，载荷较平稳，电压为380V的三相交流电源，电动机输出功率P，及同步转速n1500r/min等，选用Y系列三相异步电动机，型号为Y90L4，其主要性能数据如下 电动机满载转速n1400r/minn 电动机额定功率P1.5KW P 电机型号 额定功率PM 满载转速nm 同步转速n 轴伸尺寸 Y90L4 1.5KW 1400r/min 1500r/min 24mm i 48.571 Td n r/min 型号为Y90L4 n1400r/min P1.5KW 计算及说明 结果 二、计算各级传动比和效率 1、各级传动比 第一级传动比i ; 第二级传动比i 2、名级效率 第一级效率 第二级效率 （三）、计算各轴的转速功率和转矩 1、转速 轴I 轴IIn 轴IIIn 2、 输出功率 轴I 轴II 轴III 3、输出转矩 轴I 计算及说明 结果 轴II 轴III 参数 轴名 轴出功率P（KN） 转速nr/min 输出转矩T（N.M） i 轴I 1.470 1400 10.028 8 0．951 轴II 1.412 175 77.055 6.071 0．941 轴III 1.342 288.826 444.602 三、工作能力分析计算 （一）、校核齿轮强度 核低速级大齿轮 １、齿面接触疲劳强度校核 由[1]P236齿面接触疲劳强度校核公式9-29 其中 ①、由[1]P223表9-5查得 ②、由[1]P223表9-6根据对斜齿轮传动载荷较平稳，查得K1.2 ③、齿数比u ④、因为工作机转矩为，所以 计算及说明 结果 ⑤、齿宽b ⑥、中心距a ⑦、由[1]P226式9-22及图9-25（b）查得 故齿面接触疲劳强度不够。 2、齿根弯曲疲劳强度校核 由[1]P236齿根弯曲疲劳强度校核公式9-31得 其中 ①、由[1]P226表9-6根据对斜齿轮传动，载荷较平稳，故取K1.2 ②、因为工作机转矩为，所以 ③、齿宽 齿轮3；齿轮444mm ④、模数 ⑤、齿数齿轮3z14；齿轮4z85 齿面接触疲劳强度不够 计算及说明 结果 由[1]P225图9-24查得 ； 根据齿轮材料为45正火处理查[1]P227图9-26（b）得，并把代入由[1]P227查得的许用弯曲应力公式9-23得 故齿轮3齿根弯曲疲劳强度足够、安全。 故齿轮4齿根弯曲疲劳强度足够、安全。 故齿轮齿根弯曲疲劳强度足够、安全。 齿根弯曲疲劳强度足够 计算及说明 结果 3、结论 低速级大齿轮齿面接触疲劳强度不够； 齿根弯曲疲劳强度足够、安全。 （二）、轴的强度校核 1、齿轮的力分析计算 III轴 圆周力Ft 径向力Fr 轴向力 2、各力方向判断如下图 3、支座反力分析 （1）、定跨距测得；； （2）、水平反力 （3）、垂直反力 Ft Fr 计算及说明 结果 4、当量弯矩 （1）、水平弯矩 （2）、垂直面弯距 （3）、合成弯矩 当转矩T300000N；取得 当量弯矩 T300000N 计算及说明 结果 5、校核强度 按扭合成应力校核轴的强度。由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C处当量弯矩最大，是轴的危险截面。进行校核时，只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度，则由[1]P339得轴的强度校核公式12-3 其中 ① 因为轴的直径为d45mm的实心圆轴，故取 ②因为轴的材料为45钢、调质处理查[1]P330取轴的许用弯曲应力为[]60Mpa 6、结论 故轴强度足够、安全。 轴强度足够、安全。 计算及说明 结果 轴的载荷分析图如下图 Ft Fr T300000N 计算及说明 结果 （三）、滚动轴承 ①、根据轴承型号6208查[4]P383表8-23取轴承基本额定动载荷为C29500N；基本额定静载荷为 因为 根据的值查[1]P298表10-10,利用差值法求得e0.184 ; X0.56 ; Y2.362 ②、由[1]P298表10-10查得X0.56 ; Y2.362 根据轴承受中等冲击查[1]P298表10-9取轴承载荷系数为 计算及说明 结果 ③、由[1]P298表10-10查得X1 ; Y0 根据轴承受中等冲击查[1]P298表10-9取轴承载荷系数为 ④、因为是球轴承，取轴承寿命指数为 由[1]P297轴承寿命公式10-2a得 故轴承使用寿命足够、合格。 四、装配图设计 （一）、装配图的作用 作用装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及 滚动轴承寿命足够、合格 计算及说明 结果 减速器的调整和使用方法。 （二）、减速器装配图的绘制 1、装备图的总体规划 （1）、视图布局 ①、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。 ②、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。 布置视图时应注意 a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。 b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。 （2）、尺寸的标注 ①、特性尺寸用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。 ②、配合尺寸减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。查[3]P106表7-2。 ③、外形尺寸减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。 ④、安装尺寸减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。 （3）、标题栏、序号和明细表 ①、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989 计算及说明 结果 和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式。 ②、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。 （4）、技术特性表和技术要求 ①、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式参考[3]P108表7-3，布置在装配图右下方空白处。 ②、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。 2、绘制过程 （1）、画三视图 ①、绘制装配图时注意问题 a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。 b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。 c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。 d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。 e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。 f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。 ②、轴系的固定 a、轴向固定滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。 b、周向固定滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。查[3]P258259得中速轴齿轮键为10 x8x22GB1096-7990，低速轴齿轮键为GB1096-79（90），14x9x36。 计算及说明 结果 （2）、润滑与密封 ①、润滑 齿轮采用浸油润滑。参考[1]P245。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离≥3060mm。参考[1]P310。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。 ②、密封 防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查[4]P383表10-37，高低速轴密封圈为唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。 （3）、减速器的箱体和附件 ①、箱体用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。 材料为HT200。加工方式如下 加工工艺路线铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗精加工基准面→粗、精加工各平面→粗、半精加工各主要加工孔→精加工主要孔→粗、精加工各次要孔→加工各紧固孔、油孔等→去毛刺→清洗→检验 ②、附件 包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。 3、完成装配图 （1）、标注尺寸参考[3]P105、P106表7-2，标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。 （2）、零件编号（序号）由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。 见图1 装配图 计算及说明 结果 （3）、技术要求参考[3]P107110 （4）、审图 （5）、加深 五、零件图设计 （一）、零件图的作用 作用 1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。 （二）、零件图的内容及绘制 1、选择和布置视图 （1）、轴采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。 （2）、齿轮采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。 2、合理标注尺寸及偏差 （1）、轴参考[3]P113，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。 （2）、齿轮参考[3]P116117径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。 3、 轴的加工工序 工序a车两端面，打中心孔，定总长227 mm。 工序（b）中心孔定位，粗车55mm,长154mm,精车40mm长105mm。 见图2轴 见图3齿轮 见图2轴 见图3齿轮 计算及说明 结果 工序（c）精车38mm，长58mm，满足40mm长为47mm。 工序（d）掉头，精车45mm,长74mm 工序（e）精车40mm, 长32mm，满足45mm长为42mm. 工序（f）铣与齿轮配合的键槽14X36。 工序（g）铣与联轴器配合的键槽10X55。 轴的加工工序简图如下图所示 4、合理标注形状和位置公差 （1）、轴取公差等级为6级，查[3]P115表8-2，及[1]P103表6-16，P104表6-18并参考[3]P119图8-5轴求得形位公差推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。 （2）、齿轮取公差等级为8级。查[3]P117表8-4及[1]P103表6-16，P104表6-18并参考[3]P121图8-7求得形位公差。推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。 5、合理标注表面粗糙度 （1）、轴查[3]P115表8-1轴加工表面粗糙度Ra荐用值。 ①、与传动件及联轴器等轮毂相配合的表面取1.6。 ②、与滚动轴承相配合的表面，轴承内径d≤80mm取1.0. ③、与传动件及联轴器相配合的轴肩端面取3.2。 ④、平键键槽工作面取3.2，非工作面取6.3。 ⑤、与滚动轴承相配合的轴肩端面，d≤80mm的取2.0. （2）、齿轮查[3]P117表8-3齿轮表面粗糙度Ra荐用值。 ①、齿轮工作面、齿顶圆、与轴肩配合的端面取3.2。 ②、轴孔取1.6。 见图2轴 见图3齿轮 见图2轴 见图3齿轮 计算及说明 结果 ③、平键键槽取3.2（工作面）；12.5（非工作面） 6、技术要求 （1）、轴调质处理217255HBS （2）、齿轮正火处理162217HBS 7、标题栏 参考[2]P8图1-9。 参 考 文 献 [1] 黄劲枝 主编.机械设计基础.北京机械工业出版社,2001.7 [2] 林晓新 主编.工程制图.北京机械工业出版社,2001.7 [3] 任金泉 主编.机械设计课程设计.西安西安交通大学出版社,2002.12 [4] 吴宗泽 主编.机械设计实用手册.北京高等教育出版社,2003.11