單級斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)兩級圓柱齒輪減速器機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)】

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1、 單級斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)兩級圓柱齒輪減速器機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)】 《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程 設(shè)計(jì)說明書 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目 題目名稱：設(shè)計(jì)兩級圓柱齒輪減速器 說 明： 此減速器用于熱處理車間零件清洗傳送帶的減速。此設(shè)備兩班制工作，工作期限十年，戶內(nèi)使用。 傳送簡圖如下： 技術(shù)參數(shù) 已 知 條 件 數(shù) 據(jù) 組 號 1 2 3 4 5 6 7 8 鼓輪直徑（mm） 300 330 350 350 380 300 360 320 傳送帶運(yùn)行速度（m/s） 0.63 0.75 0.85 0.8 0.8 0.7 0.84 0.75 傳送帶從動軸所需扭矩（N﹒m） 700 670 650 9

2、50 1050 900 660 900 帶式輸送機(jī)由電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)通過連軸器將動力傳入減速器,再經(jīng)連軸器將動力傳至輸送機(jī)滾筒,帶動輸送帶工作。傳動系統(tǒng)中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級和低速級都采用斜齒圓柱齒輪傳動。 目 錄 第一章 電動機(jī)的選擇………………………………….......................................1 1．1 電動機(jī)的選擇………………………………….….………………………..…....1 1．2 裝置運(yùn)動及動力參數(shù)計(jì)算……………………………………………....….2 第二章

3、 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算………………….……………………….…....…3 2. 1高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………….…..........3 2．2 低速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算……….……….….…….….….....7 第三章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算…………………………………….….....……...12 3．1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………….……….……………….…….….…...12 3. 2 中間軸的校核..……...........................................................................

4、...................16 第四章 鍵聯(lián)接的選擇與計(jì)算.............................................................................22 第五章 滾動軸承的選擇與計(jì)算........................................................................23 第六章 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇……………….…………….……....26 6．1 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……….………………….…..............................

5、...........26 6．2 減速器的附件……………………………………….……………………......…27 設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………………………....……..34 參考資料……………………………………………………………………...……...35 一、 電動機(jī)的選擇 1. 電動機(jī)的選擇 1.1電動機(jī)類型的選擇 電動機(jī)的類型根據(jù)動力源和工作條件,選用Y系列三相異步電動機(jī)。 1.2電動機(jī)功率的選擇 由本書p.270式(14.2)，根據(jù)已知條件計(jì)算出工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速為：D=330mm 43.4 r/min 一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的

6、電動機(jī)作為原動機(jī)，因此傳動裝置總傳動比約為11或16。根據(jù)總傳動比數(shù)值，可初步擬定出以二級傳動的傳動方案。即采用兩級圓柱齒輪減速箱的展開式。該方案一般采用斜齒輪，其總傳動比較大，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本也較低，應(yīng)用最廣。由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒寬載荷分布不均勻，要求軸有較大剛度。 工作機(jī)所需要的有效功率為: Pw=Tnw/9550=67043.4/9550=3.045 kW 為了計(jì)算電動機(jī)的所需功率，先要確定從電動機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。設(shè)為彈性聯(lián)軸器效率為0.99，為齒輪傳動（7級）的效率為0.97，為滾動軸承傳動效率為0.99，為V帶傳動為0.96，w=1。 則傳動裝置的總效

7、率為: =10.960.990.9950.97=0.85 電動機(jī)所需的功率為：3.045/0.85= 3.58 kW 確定電動機(jī)額定功率為：。 1.3電動機(jī)的轉(zhuǎn)速： 為了便于選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，先推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由本書查得V帶傳動常用傳動比范圍iv=2~4,單級圓柱齒輪傳動比范圍i`2=3~6,傳送帶傳動比i`3=1,則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為： nd1=nwivi21i21i31=694.4~6944 r/min 可見同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ,1500r/min 和3000r/min的電動機(jī)均符合。這里初步選分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動機(jī)進(jìn)行比較，如

8、下表： 方 案 型 號 額定功率 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 同步 滿載 1 Y112M1-4 4 1500 1440 2 Y132M1-6 4 1000 960 2. 裝置運(yùn)動及動力參數(shù)計(jì)算 2.1、傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 ﹙一﹚、傳動裝置總傳動比： 根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和滾筒轉(zhuǎn)速可算出傳動裝置總傳動比為 i1=nm/nw=960/43.4=22.12 i2= nm/nw=1440/43.4=33.18 ﹙二﹚、分配各級傳動比：取V帶傳動的傳動比iv=2.5 ，則兩級減速箱的傳動比為： iz1=i2/iv=33.18/2.5=8.848 iz2=i1/iv=22.12/2

9、.5=13.272 其中 可解得， if1=4.15 is1=3.2 if2=3.39 is2=2.61 因?yàn)樗玫膇F和iS的值符合一般圓柱齒輪傳動比的常用范圍，故可選方案1； 又因?yàn)榉桨?得出的iF和iS的值不符合一般圓柱齒輪傳動比的常用范圍，所以不選。 ﹙三﹚、各軸的轉(zhuǎn)速 設(shè)電動機(jī)的軸為0軸，減速箱的高速軸為1軸，中速軸為2軸，低速軸為3軸，則各軸的轉(zhuǎn)速為： n1=n0/iv=1440/2.5=576 r/min n2=n1/if=576/4.15=138.8 r/min n3=n2/is=138.8/3.2=43.2 r/min ﹙四﹚、各軸的輸入功率 按電動機(jī)額定功率Ped計(jì)算

10、各軸輸入功率，即 ㈤、各軸的轉(zhuǎn)矩 T0=9550p0/n0=9550 T1=9550p1/n1=95503.84/576=63.67 N.m T2=9550p2/n2=95503.69/138.8= 253.89 N.m T3=9550p3/n3=95503.54/43.2=778.96 N.m 將以上計(jì)算結(jié)果整理后列于下表，供以后計(jì)算使用： 項(xiàng)目 電動機(jī)軸0 高速軸1 中速軸2 低速軸3 轉(zhuǎn)速（r/min） 1440 576 138.8 43.4 功率（kw） 4 3.84 3.69 3.54 轉(zhuǎn)矩（Nm） 26.53 63.67 253.89 778.96 2.2、V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 ﹙

11、一﹚、確定計(jì)算功率Pca ： Pca=KAP KA=1.2 由電動機(jī)選型可知: P=4 kw ∴ ﹙二﹚、選擇V帶的帶型：根據(jù)傳動的形式，選用普通V帶； 再根據(jù)Pca、n1，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得：確定選用A型V帶。 ﹙三﹚、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊P60查得，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100mm。 ②驗(yàn)算帶速v ：按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，驗(yàn)算帶的速度 v=πdd1n1/60000=π1001440/60000=7.536m/s dd2=idd1=1001440/576=250mm 初選帶輪的中心距a0，按下式選取 0.7(dd2+ dd1)m

12、m ＜a0＜2(dd2+ dd1)mm 取a0=500mm 按機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8 Ld1≈2a0+π(dd2+ dd1)/2+( dd2- dd1)/(4a0)=1560.75mm 根據(jù)Ld1由表5.3選取相近的基準(zhǔn)長度Ld a≈a0+(Ld－ Ld1)/2=519.625mm 驗(yàn)算主動輪上的包角α1， α1≈180－（dd2- dd1）60/a=162.68＞120 合適。 計(jì)算V帶的根數(shù)z 由n0=1440r/min dd1=100mm i=2.5,查表5.7（a）和表5.7（b）得P0=1.32kw，ΔP0=0.17kw，查表5.8得Kα=0.96，查表5.9得KL=0.99，則由式5.

13、30得： z=Pca/[(P0+ΔP0)KαKL]=4.8/[(1.32+0.17)] 0.960.99=3.39 取z=4 ③計(jì)算預(yù)緊力F0：查表5.1得q=0.10kg/m，由式5.32得： F0=500Pca(2.5/Kα－1)/(vz)+qv =5004.8﹙2.5/0.96－1﹚/﹙7.5364﹚+0.17.536=133.5N ④計(jì)算作用在軸上的壓軸力FQ： 由式5.33得：FQ=2zF0sin（α?/2）=24133.5sin（α?/2）=1055.82N 二、 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動。標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù)壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)

14、。 1. 高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 ﹙一﹚、選擇齒輪材料及熱處理方式： 由于軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場合。根據(jù)設(shè)計(jì)要求現(xiàn)選軟齒面組合： 小齒輪選擇45鋼調(diào)質(zhì),HBS=217～255； 大齒輪選擇45鋼常化,HBS=162～217； 此時(shí)兩齒輪最小硬度差為217-162=55； 比希望值略小些，可以初步試算。 ﹙二﹚、齒數(shù)的選擇： 現(xiàn)為軟齒面齒輪，齒數(shù)以比根切齒數(shù)較多為宜，初選=24 ==4.149924=99.6 取大齒輪齒數(shù)=100，則齒數(shù)比（即實(shí)際傳動比）為=/=100/24=4.1667。與原要求僅差(4.1667-4.

15、1499)/4.1667=0.4032%，故可以滿足要求。 ﹙三﹚、選擇螺旋角β：按經(jīng)驗(yàn) ，8<<20,現(xiàn)初選=15 ﹙四﹚、計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，查齒形系數(shù)： z= z/cosβ=24/ cos15=26.6305 z= z/cosβ=100/ cos15=110.9606 線性差值求得： YFα1=2.60+﹙2.57-2.60﹚﹙26.6305-26﹚/﹙27-26﹚=2.581 YSα1=1.595+﹙1.6-1.595﹚﹙26.6305-26﹚/﹙27-26﹚=1.5982 YFα2=2.18+﹙2.14-2.18﹚﹙110.9606-100﹚/﹙150-100﹚=2.1712 YSα

16、2=1.79+﹙1.83-1.79﹚﹙110.9606-100﹚/﹙150-100﹚=1.7988 ﹙五﹚、選擇齒寬系數(shù)： 由于減速器為展開式雙級齒輪傳動，所以齒輪相對支承只能為非對稱簡支結(jié)構(gòu)，故齒寬系數(shù)不宜選得過大，參考[1]表7-7，選擇φ為0.7～1.15，現(xiàn)選φ=1.0 ﹙六﹚、選擇載荷系數(shù)：取Kt=1.5 ﹙七﹚、計(jì)算I號齒輪軸上的扭矩TI :63.67KNm ﹙八﹚、計(jì)算幾何參數(shù)： tan=tan/ cos=tan20/ cos15=0.3768 t=20.6464=2038′47″ sin= sincos== sin15cos20=0.2432 b=14.0755=1404′

17、31″ =1.6507 =0.318φz1tan=0.318124tan15=2.045 ﹙九﹚、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： ①區(qū)域系數(shù)： ZH =[2COSβb/﹙sinαtcosαt﹚]1/2=2.4249 ②彈性影響系數(shù): Z=189.8 ③應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1jLh=60﹙1440/3.6﹚1﹙2830010﹚=1.152109 N2= N1/i2=1.152109/4.1499=2.776108 ④接觸疲勞壽命系數(shù)KHN：由圖7.3查得 KHN1=0.89 KHN2=0.94 ⑤彎曲疲勞壽命系數(shù)KHN：由圖7.4查得 KFN1=0.86 KFN1=0.92 ⑥齒齒輪齒面

18、接觸疲勞極限： 由表7.3按齒面硬度差得σHlim1=σHlim2=501.3333 去失效概率為1％，安全系數(shù)SH=1，得 [σH1]=KHN1σHlim1/SH=446.1866MPa [σH2]= KHN2σHlim2/SH=471.2533MPa ﹙[σH1]+ [σH2]﹚/2=458.71995MPa≤[σ] ≤1.23[σH1]=548.809518MPa 取[σ]=460MPa ⑦小齒輪分度圓直徑： dt1≥﹛2KT1﹙i+1﹚﹙ZHZE/[σ]﹚/﹙φdεαi﹚﹜ ?=52.3847mm ⑧計(jì)算法面模數(shù)m ：m=cosd/z=cos1552.3847/24=2.108 m

19、m ﹙十﹚、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： ①計(jì)算螺旋角系數(shù)Y：因＝1.6238>1，按＝1計(jì)算得： Y＝1-β/120＝1－115/120＝0.744375 ②初算中心距： a=m(z1+ z)/2cos=2.0(24+100)/2cos15=128.3742mm 取a=128 mm ③計(jì)算齒形系數(shù)與許用應(yīng)力之比值： 取安全系數(shù)SF=1.4， KFN1=0.86 KFN1=0.92 [σF1]= KFN1σFlim1/SF=118.9667MPa [σF2]= KFN2σFlim2/SF=117.1905 MPa YSα1Y/[]=2.5811.5982/118.9667=0.0347 Y

20、Sα2Y/[]=2.17121.7988/117.1905=0.0333 由于YSα1Y/[]較大，用小齒輪的參數(shù)YSα1Y/[]代入公式， ④計(jì)算齒輪所需的法面模數(shù)：=1.8666 ﹙十一﹚、 決定模數(shù) 由于設(shè)計(jì)的是軟齒面閉式齒輪傳動，其主要失效是齒面疲勞點(diǎn)蝕，若模數(shù)過小，也可能發(fā)生輪齒疲勞折斷。所以對比兩次求出的結(jié)果，按接觸疲勞強(qiáng)度所需的模數(shù)較大，齒輪易于發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，即應(yīng)以mn≥1.8666mm為準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，暫定模數(shù)為： m=2.0mm ﹙十二﹚、初算中心距： 2.0(24+100)/2cos15=128.3742mm 取 a=128mm ﹙十三﹚、修正螺旋角β：按標(biāo)準(zhǔn)中心距

21、修正β： β=arccos [ mn﹙z1+z2﹚/﹙2 a﹚]= arccos [﹙24+100﹚/128 ]=14.3615 ﹙十四﹚、計(jì)算端面模數(shù)：mt=mn/cosβ=2.0645mm ﹙十五﹚、計(jì)算傳動的其他尺寸： d1= mn z1=2.064524=49.548mm d2= mn z2=2.0645100=206.45mm b2= d1φd=149.548=50mm b1= b2+7=49.548+6=56mm ﹙十六﹚、計(jì)算齒面上的載荷： Ft=2T1/d1=263.67/49.548=2.57KN Fr= Fttanαt=2.57tan20.6464=0.9684 KN

22、 Fα=Fttanβ=2.57tan14.3615=0.658 KN ﹙十七﹚、選擇精度等級 齒輪的圓周轉(zhuǎn)速：ν=πd1n1/60000=1.4469m/s 因運(yùn)輸機(jī)為一般通用機(jī)械，故選齒輪精度等級為7級是合宜的。 ﹙十八﹚、齒輪圖： 2. 低速級斜齒圓柱齒輪的傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 ﹙一﹚、選擇齒輪材料及熱處理方式： 由于軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場合。根據(jù)設(shè)計(jì)要求現(xiàn)選軟齒面組合： 根據(jù)[1]P102表8-1得： 小齒輪選擇45鋼調(diào)質(zhì),HBS=217～255； 大齒輪選擇45鋼?；?HBS=162～217； 此時(shí)兩齒輪最小硬度差為217-162=

23、55； 比希望值略小些，可以初步試算。 ﹙二﹚、齒數(shù)的選擇： 現(xiàn)為軟齒面齒輪，齒數(shù)以比根切齒數(shù)較多為宜，初選=22 ==3.198222=70.3604 取大齒輪齒數(shù)z=70，則齒數(shù)比（即實(shí)際傳動比）為=z/z1=70/22=3.1818與原要求僅差(4.0645-4.0617)/4.0645=0.5149%，故可以滿足要求。 ﹙三﹚、選擇螺旋角β： 按經(jīng)驗(yàn) ，8<<20,現(xiàn)初選=15 ﹙四﹚、計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，查齒形系數(shù)： z= 1 /cos=22/ cos15=24.41 z= /cos=70/ cos15=77.67 由[1]P111表8-8線性差值求得： YFα1=2.65+

24、﹙2.52-2.65﹚﹙24.41-24﹚/﹙25-24﹚=2.638 YSα1=1.58+﹙1.59-1.58﹚﹙24.41-24﹚/﹙25-24﹚=1.584 YFα2=2.24+﹙2.22-2.24﹚﹙77.67-70﹚/﹙80-70﹚=2.2247 YSα2=1.75+﹙1.77-1.75﹚﹙77.67-70﹚/﹙80-70﹚=1.7653 ﹙五﹚、選擇齒寬系數(shù)： 由于減速器為展開式雙級齒輪傳動，所以齒輪相對支承只能為非對稱簡支結(jié)構(gòu)，故齒寬系數(shù)不宜選得過大，參考P123表7.7，選擇φ為0.7～1.15，現(xiàn)選φ=1 ﹙六﹚、選擇載荷系數(shù)：載荷系數(shù)K為1.2～1.6。 取Kt=1.5

25、 ﹙七﹚、計(jì)算II號齒輪軸上的扭矩TII: T2=9550P2/n2=253.89 Nm ﹙八﹚、計(jì)算幾何參數(shù)： tan=tan/ cos=tan20/ cos15=0.3768 =20.6469 sin= sincos= sin15cos20 =0.2432 =14.0761 =1.614075 =0.318φz1tan=0.318122tan15=1.8875 ﹙九﹚、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： ①區(qū)域系數(shù)： Z=[2cosβb/﹙sinαtcosαt﹚] =2.425 ②彈性影響系數(shù): Z=189.8 KHN1＝0.96　 KHN2=0.94　 σHlim1=σHlim2＝515 M

26、Pa S=1.0 ③許用接觸應(yīng)力：[σH1]=σHlim1KHN1/SH=494.4 MPa [σH2] =σHlim2KHN2/SH=484.1 MPa ﹙[σH1] ＋[σH2]﹚／2=489.25 MPa≤[σH] ≤1.23[σH1]=608.112 MPa 取[σH]=490 MPa ④小齒輪分度圓直徑：dt1≥﹛2KT1﹙i+1﹚﹙ZHZE/[σH]﹚/﹙φdεαi﹚﹜ ?=23.378mm b= dt1φd=23.378mm b/h=φd z1/﹙2.25cosβ﹚=10.1227 Kv=1.14 Kα=1.2 KA=1 KHβ=1.4134 K=KvKαKβKA=1.929 d

27、1= dt1﹙K/Kt﹚?=25.423mm ⑤圓周速度：ν=πdt1n2/60000=0.1698m/s ⑥計(jì)算法面模數(shù)m: m=cos d1/z=cos1525.423/22=1.1162mm ﹙十﹚、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： ①計(jì)算螺旋角系數(shù)Y： 因＝1.875，計(jì)算得：Y＝1-＝1－1.87515/120＝0.7656 ②計(jì)算齒形系數(shù)與許用應(yīng)力之比值： SF=1.4 查圖7.4得 KFN1=0.94 KFN1=0.92 查表7.3得 σFlim1=σFlim2=367.5MPa [σF1]= KFN1σFlim1/ SF =246.75Mpa [σF2]= KFN2σFlim2/

28、 SF =162.15MPa YSα1Y/[ F1]=2.6381.584/246.75 =0.0169 YSα2Y/[ F2]=2.22471.7653/162.15=0.02422 ③計(jì)算齒輪所需的法面模數(shù)：Kv=1.14 Kα=1.2 KA=1 KFβ=1.34 K=KvKαKβKA=1.833 =﹙21.833253.890.7656cosβ0.0169/1.614075/22﹚?=2.43mm ﹙十一﹚、按接觸強(qiáng)度決定模數(shù)值，取m =2.5mm ﹙十二﹚、初算中心距： a=mn(z1+ z)/2cos=2.5(22+70)/ ﹙2cos15﹚=119.057 mm 取 a=119

29、mm ﹙十三﹚、修正螺旋角β： 按標(biāo)準(zhǔn)中心距修正β：cosβ= mn﹙Z1＋Z2﹚/2a=0.96638655 β=14.898 ﹙十四﹚、計(jì)算端面模數(shù)：mt= mn / cosβ= 2.587mm ﹙十五﹚、計(jì)算傳動的其他尺寸： d1= mn z1=2.58722=56.914mm d2= mn z2=2.58770=181.09mm b2= d1φd=156.914=57mm b1= b2+7=56.913+7=64mm ﹙十六﹚、計(jì)算齒面上的載荷： Ft=2T1/d1=2253.89/56.914=8.9219 KN Fr= Fttanαt=8.9219tan20.6469=3.3

30、619 KN Fα=Fttanβ=8.9219tan14.898=2.3738 KN 齒輪的主要參數(shù) 高速級 低速級 齒數(shù) 24 100 22 70 中心距 128 119 法面模數(shù) 2.0 2.5 端面模數(shù) 2.06467 2.06957 螺旋角 1422′41″ 1453′53″ 法面壓力角 端面壓力角 2038′47″ 2039′49″ 齒寬b 56 50 64 57 齒根高系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 1 1 齒頂高系數(shù) 0.9687 0.9664 齒頂系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 0.25 0.25 當(dāng)量齒數(shù) 26.6305 110.9606 24.41 77.67 分度圓直徑 49.548 206.45 56.914

31、 181.09 齒頂高 2.0 2.0 齒根高 2.5 2.5 齒全高 4.5 4.5 齒頂圓直徑 53.548 210.45 60.914 185.09 齒根圓直徑 44.548 201.45 51.914 176.09 基圓直徑 46 193 53 169 三、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 軸是組成機(jī)械的主要零件，它支撐其他回轉(zhuǎn)件并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)它又通過軸承和機(jī)架連接。所有軸上零件都圍繞軸心做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體——軸系部件。 1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中間軸： 1.1、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼調(diào)質(zhì)處理。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法估算軸的直徑,由[1]P207表12—2，取A

32、=110 dmin≥ A﹙P2/n2﹚?=32.83mm 1.2、按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度 初步選擇圓錐滾子軸承。取安裝軸承段直徑d =35mm,選取30207型圓錐滾子軸承，其尺寸為，D=72mm ,T=18.25mm,B=17mm,C=15mm，a=15.3mm。 由于軸承的安裝尺寸42mm，現(xiàn)取高速齒輪軸段d1=40mm，齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ1=10mm,齒輪2與齒輪3輪轂端面間距Δ3=8mm 由于低速級小齒輪d3=56.914mm,則取齒輪軸段d2=40mm，低速級小齒輪齒寬為64mm，。 由于高速級大齒輪的齒寬為50 mm，且由于高速級大齒輪與軸承之間采用套筒定位，

33、為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取d3=45mm。 高速級大齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ1=10 mm. 兩軸承支點(diǎn)間距離：L=2﹙T-a﹚+2Δ1+B3+Δ3+ι=147.9mm ι=50mm 齒輪3的對稱線與左端軸承支點(diǎn)距離：L1=﹙T-a﹚+Δ1+ B3/2=45.95mm 齒輪2與齒輪3對稱線間距：L2=B2/2+Δ3+ι/2=58mm 齒輪2與右端軸承支點(diǎn)距離：L3=ι/2+Δ1+﹙T-a﹚=35.95mm 2、中間軸的校核： ﹙一﹚、 中間軸的各參數(shù)如下： =253.89Nm =138.8r/min =3.69 KW ﹙二﹚、中間軸上的各力： 低速級小齒輪：Ft1=8.908KN

34、 Fr1=3.355KN Fa1=2.3699KN d1=56.914mm 高速級大齒：Ft2=2.465 KN Fr1=0.926 KN Fa1=0.631 KN d2=206.45mm ﹙三﹚、繪制軸的計(jì)算簡圖： 水平面（H平面）： 鉛垂面（V平面）： ﹙四﹚、彎矩圖： ﹙五﹚、校核軸的強(qiáng)度 ①計(jì)算支反力： 水平面：∑MB=0 RAHL-Ft3﹙L2+L3﹚-Ft3L3=0 RAH=6.832KN ∑F=0 RBH=Ft2+Ft3-RAH=4.541KN 垂直面：∑MB=0 RAVL-Fr3﹙L2+L3﹚+Fα3d3/2+Fr2L3+Fα2d2/2=0 RAV=1.532KN ∑

35、F=0 RBV=Fr3-Fr2-RAV=0.897KN ②計(jì)算彎矩： 水平面：MCH=- RAHL1=-283.25NM MDH=- RBHL3=-187.78NM 垂直面：MCV1= RAVL1=45.229NM MCV2= RAVL1+ Fα3d3/2=112.893 NM MDV1= RBVL3=52.414 NM MDV2= RBVL3- Fα2d2/2=-10.486 NM ③合成彎矩： MC1=﹙MCH 2+ MCV12﹚=287.61NM MC2=﹙MCH 2+ MCV22﹚=305.168NM MD1=﹙MDH 2+ MDV12﹚=194.072NM MD2=﹙MDH 2+

36、 MDV22﹚=188.032NM ④計(jì)算扭矩： =149.795NM 減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變應(yīng)力，取系數(shù)α=0.59 ⑤計(jì)算彎矩： McaC1=MC1=287.61NM McaC2=﹙MC22+T2﹚=362.89NM McaD1= MD1=194.072NM McaD2=﹙MD22+T2﹚=270.9NM ⑥判斷危險(xiǎn)截面： 由計(jì)算彎矩圖可見，C剖面處得計(jì)算彎矩最大，該處得計(jì)算應(yīng)力 σcaC = McaC2/W=10 McaC2/d13=56.54MPa＜[σ-1]=60MPa 查表軸的材料為45號鋼調(diào)質(zhì)，可知：[σ-1]=60MPa，安全。 四、 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算

37、 鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。根據(jù)所設(shè)計(jì)的要求。此次設(shè)計(jì)采用平鍵聯(lián)接。 1、鍵的選擇 取中間軸段的普通平鍵進(jìn)行說明，具體結(jié)構(gòu)： 據(jù)中間軸尺寸d=40mm，由[3]P388附錄E中查得鍵尺寸：鍵寬b=12mm,鍵高h(yuǎn)=8mm,由軸轂寬B2=48mm、B3=64mm并參考鍵的長度系列，取鍵長L2=40mm，L3=56mm，選圓頭普通平鍵（A型）。 2、鍵的校核 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度t1=3.3mm,許用擠壓應(yīng)力[σp]=120～150MPa，取中間值[σp]=130，可知：σp=2 T/﹙hld﹚

38、=253.892/﹙82840﹚=56.67＜[σp] 該平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度是足夠的。按照同樣的方法選擇其它鍵，具體主要參數(shù)如下： 軸 鍵 鍵槽 公稱直徑d 公稱尺寸bh 鍵長 L 鍵的標(biāo)記 寬度b 深度 公稱尺寸b 極限偏差 軸 t 榖 t1 一般鍵聯(lián)接 軸N9 榖JS9 >22～30 87 45 鍵 C845 GB1096-2003 8 0 -0.036 0.018 -0.018 4 3.3 >38～44 128 40 鍵 1240 GB1096-2003 12 0 -0.043 0.0215 -0.0215 5 3.3 >44～50 149 45 鍵 1445 GB1096-2003 14

39、 0 -0.043 0.0215 -0.0215 6 4.3 >38～44 128 5 鍵 C1270 GB1096-2003 12 0 -0.043 0.0215 -0.0215 5 3.3 五、 滾動軸承的選擇及計(jì)算 軸承是支承軸的零件，其功用有兩個(gè)：支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減輕轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。 與滑動軸承相比，滾動軸承具有啟動靈活、摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易于互換等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛。它的缺點(diǎn)是抗沖擊能力差，高速時(shí)有噪聲，工作壽命也不及液體摩擦滑動軸承。 1、軸承的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于轉(zhuǎn)速適中，受軸向力和承受徑向載荷，故選用圓錐滾子軸承。下面以中間軸為

40、例初選軸承型號為30207型。： 根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件的定位和固定，估計(jì)出裝軸承處的軸徑，再假設(shè)選用輕系列軸承，這樣可初步定出滾動軸承的型號。軸承具體結(jié)構(gòu)如下 2、軸承的校核 2.1軸承的固定方式為全固式，故軸向外載荷F全部由軸承1承受具體如下圖： 1 2 R1 R2 FA 2.2軸承的校核 以中間軸為例，由P411附錄H查得Cr = 51500N ，=37200N，P201表10.9查得1.25，對于球軸承3 計(jì)算當(dāng)量動載荷P： 裝軸承處的軸徑 D=40mm （中間軸上有兩個(gè)齒輪） 低速級小齒輪： Ft1=8.9084KN Fa1=2.37KN Fr1=3.3568KN, 高速

41、級大齒輪： Ft2=2.6529KN Fa2=0.6792KN Fr2=0.9996KN 則Fa =｜Fa1- Fa2｜=1.6908KN Fr =｜Fr1+ Fr2｜=2.3572KN Fa/=0.0455 e=0.37 Y=1.6 Fa/ Fr =0.7173＞e 計(jì)算當(dāng)量動載荷P=1.25﹙0.4 Fr +1.6Fa﹚=4.5602KN Lh=106﹙ft Cr /P﹚ /60n=326438.8747h＞2830010=48000h 即所選軸承滿足工作要求。 具體參數(shù)如下表。 軸承型號系列 基本尺寸 安裝尺寸 d D B da 30205 25 52 15 31 30207 35

42、 72 17 42 30210 50 90 20 57 3、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸，主要根據(jù)地腳螺栓的尺寸，再通過地板固定，而地腳螺尺寸又要根據(jù)兩齒輪的中心距a來確定。由[3]P361表15-1設(shè)計(jì)減速器的具體結(jié)構(gòu)尺寸如下表： 減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號 結(jié)構(gòu)尺寸 機(jī)座壁厚 δ 10 機(jī)蓋壁厚 δ1 10 機(jī)座凸緣、機(jī)蓋凸緣和機(jī)座底凸緣厚度 b,b1,b2 12,12,20 機(jī)蓋和箱座上的肋厚 m，m1 8 軸承旁凸臺的高度和半徑

43、h,R 50，16 軸承蓋的外徑 D2 D+（5-5.5）d3 地腳螺釘 直徑與數(shù)目 df 雙級減速器 a1+a2 小于350 df 16 n 6 通孔直徑 df′ 17.5 沉頭座直徑 D0 33 螺栓距機(jī)壁距離 C1min 25 螺栓距凸緣外緣距離 C2min 23 聯(lián)接螺栓 軸承旁聯(lián)接螺栓 箱座、箱蓋聯(lián)接螺栓 直徑 d d1=12 d2=10 通孔直徑 d 13.5 11 沉頭座直徑 D 26 22 凸緣尺寸 c1min 20 18 c2min 16 14 軸承蓋螺釘直徑 d3 8 視孔蓋螺釘直徑 d4 6 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離 Δ1 10 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 Δ2 10 4

44、、減速度器的附件 為了保證減速器正常工作和具備完善的性能，如檢查傳動件的嚙合情況、注油、排油、通氣和便于安裝、吊運(yùn)等。減速器箱體上常設(shè)置某些必要的裝置和零件，這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為附件。 4.1.窺視孔和視孔蓋 窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況和潤滑情況等，并可由該孔向箱內(nèi)注入潤滑油，平時(shí)由視孔蓋用螺釘封住。為防止污物進(jìn)入箱內(nèi)及潤滑油滲漏，蓋板底部墊有紙質(zhì)封油墊片。 4.2通氣器 減速器工作時(shí)，箱體內(nèi)的溫度和氣壓都很高，通氣器能使熱膨脹氣體及時(shí)排出，保證箱體內(nèi)、外氣壓平衡，以免潤滑油沿箱體接合面、軸伸處及其它縫隙滲漏出來。結(jié)構(gòu)圖如下。 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過3周的時(shí)間，我們自己

45、動手設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)械裝置（減速器），這是大學(xué)以來我們花時(shí)間最多的一個(gè)自己真正動手演練的實(shí)踐。通過這樣的一個(gè)過程，我們了解并實(shí)踐了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過程。同時(shí)我認(rèn)識到了機(jī)械設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性和經(jīng)驗(yàn)性要求很高的學(xué)科，雖然是自己設(shè)計(jì)，但是要遵循很多標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械設(shè)計(jì)的過程實(shí)際上就是一個(gè)不斷用標(biāo)準(zhǔn)來完善的過程，而且在設(shè)計(jì)時(shí)要首先作一些假設(shè)，通過后面的設(shè)計(jì)進(jìn)行比對，重復(fù)修改，不斷完善。要想設(shè)計(jì)出一件好的產(chǎn)品需要我們手頭有完善的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過這次訓(xùn)練，我們積累了一些經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)更加熟悉了CAD軟件的運(yùn)用，尤其是我們使用三維軟件的，通過這次訓(xùn)練，我們接觸到了UG軟件的更多模塊，對其使用更加熟練。 針對我個(gè)人的設(shè)計(jì)我談

46、一下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)——雖是一個(gè)兩級的減速器，但整體尺寸較小，且其總傳動比較大，經(jīng)校核其強(qiáng)度和要求都比較符合； 使用UG進(jìn)行設(shè)計(jì)零件和裝配，能很好的反映出設(shè)計(jì)結(jié)果，便于虛擬實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也可導(dǎo)成二維圖。缺點(diǎn)——設(shè)計(jì)過程中為了保證箱體強(qiáng)度其厚度取得較大，這樣加大了整體重量，可以進(jìn)一步計(jì)算和實(shí)驗(yàn)來減輕重量； 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有些不太合理，可以進(jìn)一步考慮進(jìn)行完善； 齒輪的造型是通過其他軟件直接生成后導(dǎo)入U(xiǎn)G的，從而在圖上看著不是很完美，有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)UG軟件，從而做出在UG里顯示較好的齒輪，另外裝配中，齒輪的嚙合沒有很好的表示出來，只保證了中心距； 部分箱體結(jié)構(gòu)的型號選擇是憑感覺得出的，沒有太多的依據(jù)。 在課程設(shè)計(jì)中，老師給了我們耐心的指導(dǎo)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，在此由衷感謝老師對我們的幫助！ 當(dāng)然，三周時(shí)間設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品，其可靠性是值得有些懷疑的，有待于進(jìn)一步探討和驗(yàn)證，再說又是我們第一次作這種專業(yè)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)，問題難免很多。