帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)【F=1500N V=1.4m-s D=250mm】
帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)【F=1500N V=1.4m-s D=250mm】,F=1500N V=1.4m-s D=250mm,帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)【F=1500N,V=1.4m-s,D=250mm】,輸送,傳動(dòng),裝置,中的,一級(jí),圓柱齒輪,減速器,設(shè)計(jì)
寧XX大學(xué)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)
一級(jí)圓柱齒輪減速器
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
37
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)目錄
一、任務(wù)書(shū) 3
二、減速器的結(jié)構(gòu)形式 3
三、電動(dòng)機(jī)選擇 4
四、傳動(dòng)比分配 5
五、動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 5
六、V帶設(shè)計(jì)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 6
七、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
7.1選擇齒輪材料及精度等級(jí) 10
7.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 11
八、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
十、箱體尺寸及附件的設(shè)計(jì) 31
總 結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 37
一、任務(wù)書(shū)
如下圖1-1，這是一個(gè)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案圖，
主要技術(shù)參數(shù)：
1.原始數(shù)據(jù)
（1）運(yùn)輸帶工作拉力F =1500/N;
（2）運(yùn)輸帶工作速度v=1.4/(m.s-1) )
（3）卷筒直徑D= 250 /mm.
2.工作條件
連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差±5%。
4.設(shè)計(jì)任務(wù)
編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份，繪制減速器裝配圖1張（A1圖紙），零件工作圖4張。
1-1
二、減速器的結(jié)構(gòu)形式
本減速器設(shè)計(jì)為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)
三、電動(dòng)機(jī)選擇
1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：
（1）傳動(dòng)裝置的總功率：
從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的傳動(dòng)總效率為：
其中、、、、分別為V帶傳動(dòng)、單級(jí)圓柱齒輪減速器、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器和滾筒的效率，查取《機(jī)械基礎(chǔ)》P459的附錄3 選取=0.96 、=0.98（8級(jí)精度）、=0.99（球軸承）、=0.99、=0.96
故
(1)工作機(jī)的功率PW
(3)所需電動(dòng)機(jī)功率Pd
又因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定功率
查《機(jī)械基礎(chǔ)》P499的附錄50，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率大于為2.42kW，滿足電動(dòng)機(jī)的額定功率 。
3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：
計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：
按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》P5推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ia=3~6。由相關(guān)手冊(cè)V帶傳動(dòng)比I’1=2~4，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為Ia=6~24。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n筒=（6~24）×107.01=642~2568r/min
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。
（4） 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
選上述不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，查《機(jī)械基礎(chǔ)》P499附錄50及相關(guān)資料得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)和計(jì)算出總的傳動(dòng)比，列于下表：
方案
電機(jī)型號(hào)
額定功率kW
電機(jī)轉(zhuǎn)速r/min
電機(jī)質(zhì)量kg
參考
價(jià)格（元）
總傳動(dòng)比
同步
轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
1
Y100L2-4
3
1500
1420
38
760
13.27
2
Y132S -6
3
1000
960
63
1022
8.97
3
Y132M-8
3
750
710
79
800
6.63
表二
為降低電動(dòng)機(jī)重量和價(jià)格，由表二選取同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y100L2-4。
查《機(jī)械基礎(chǔ)》P500附錄51，得到電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)以及安裝的有關(guān)尺寸(mm)，見(jiàn)以下兩表：
電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
（kw）
同步轉(zhuǎn)速
（r/min）
滿載轉(zhuǎn)速
（r/min）
Y100L2-4
3
1500
1420
2.2
2.2
四、傳動(dòng)比分配
工作機(jī)的轉(zhuǎn)速
取，則
五、動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算
（1） 轉(zhuǎn)速n
(2)功率P
(3)轉(zhuǎn)矩T
把上述計(jì)算結(jié)果列于下表：
參數(shù)
軸名
輸入功率 （kW）
轉(zhuǎn)速(r/min)
輸入轉(zhuǎn)矩
（N.m）
傳動(dòng)比
傳動(dòng)效率
軸0（電動(dòng)機(jī)軸）
2.42
1420
16.275
3
0.96
軸1（高速軸）
2.348
473.3
46.873
4.42
0.9603
軸2（低速軸）
2.278
107.01
201
1
0.9801
軸3（滾筒軸）
2.233
197
六、V帶設(shè)計(jì)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
（1）計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd
表4 工作情況系數(shù)
工作機(jī)
原動(dòng)機(jī)
ⅰ類
ⅱ類
一天工作時(shí)間/h
10~16
10~16
載荷
平穩(wěn)
液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷
變動(dòng)小
帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷
變動(dòng)較大
螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷
變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械基礎(chǔ)》P296表4，
取KA＝1.1。即
（2）選擇帶型
普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械基礎(chǔ)》P297圖13－11選取。
根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：d d=112～140可知應(yīng)選取A型V帶。
（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速
由《機(jī)械基礎(chǔ)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為112～140mm
則取dd1= 112mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）
表3. V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
20
50
75
125
200
355
500
由《機(jī)械基礎(chǔ)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=355mm
① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率）
誤差 符合要求
② 帶速
滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。
總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。
帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。
（7）確定帶的張緊裝置
選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。
（8）計(jì)算壓軸力
由《機(jī)械基礎(chǔ)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝119.15N，上面已得到=153.14o，z=3，則
七、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
7.1選擇齒輪材料及精度等級(jí)
根據(jù)傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)精度，要求齒面粗糙度。
因?yàn)檩d荷中有輕微振動(dòng)，傳動(dòng)速度不高，傳動(dòng)尺寸無(wú)特殊要求，屬于一般的齒輪傳動(dòng)，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P322表14－10，小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度236HBS；大齒輪選用45號(hào)鋼，正火處理，硬度為190HBS。
取小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)，使兩齒輪的齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，取值,選取螺旋角。初選螺旋角
則實(shí)際傳動(dòng)比：
傳動(dòng)比誤差：
，可用
齒數(shù)比：
由表[1]?。ㄒ蚍菍?duì)稱布置及軟齒面）。
7.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以由課本公式得：
確定有關(guān)參數(shù)如下：
1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)試選=1.35
2）由圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.43
3）由圖10-26
則
4)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
5)由表10-7選取齒寬系數(shù)=0.9
6）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)
（4）、許用接觸應(yīng)力
由圖[1]查得，
由式[1]計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由圖[1]查得接觸疲勞的壽命系數(shù)，
通用齒輪和一般工業(yè)齒輪按一般可靠度要求選取安全系數(shù)。所以計(jì)算兩輪的許用接觸應(yīng)力：
故得：
則模數(shù)：
由表[1]取初步選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：
（5）、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
3.根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式（10-17）
（1） 確定計(jì)算參數(shù)
1） 計(jì)算載荷系數(shù)
2） 根據(jù)縱向重合度從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)
3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
4） 查齒形系數(shù)
由表10-5查得,
5)查應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-3查得，,
6)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
7）由圖10-18取彎曲疲勞系數(shù),
8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得
9）計(jì)算大小齒輪的,并加以比較
大齒輪的數(shù)值較大
（1） 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒根接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算法面模數(shù)大于齒面彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算帶模數(shù)，去，以滿足彎曲強(qiáng)度。
確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)：
1）計(jì)算中心距
修正后的中心距為140mm.
2)按圓整后的中心距修整螺旋角
因改變不多，故參數(shù),等不必修正。
3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑
① 齒度：
取 ，
其他幾何尺寸的計(jì)算（，）
齒頂高 由于正常齒輪，
所以
齒根高 由于正常齒
所以
全齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
名 稱
計(jì) 算 公 式
結(jié) 果 /mm
模數(shù)
m
2.5
壓力角
n
分度圓直徑
d1
51.375
d2
228.62
齒頂圓直徑`
齒根圓直徑
中心距
140
齒 寬
八、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1） 高速軸的設(shè)計(jì)
① 選擇軸的材料和熱處理
采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查《機(jī)械基礎(chǔ)》P369表16－1，得其許用彎曲應(yīng)力，。
② 初步計(jì)算軸的直徑
由前計(jì)算可知：P1=2.348KW,n1=473.3r/min
其中，A取112。
考慮到有一個(gè)鍵槽，將該軸徑加大5%，則
(2)求作用在齒輪上的力
（3）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力
由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查課本表10-1得強(qiáng)度極限，再由表15-1得許用彎曲應(yīng)力
因?yàn)檠b小帶輪的電動(dòng)機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，且所以查手冊(cè)取。L1=1.75d1-3=46。
大帶輪要靠軸肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊(cè)取，L2=40。
段裝配軸承且，所以查手冊(cè)。選用30307軸承。
L3=B++5=21+15+5-2=39。
（7）取安裝齒輪的軸段的直徑mm；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為45mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度，故取h=3mm，軸環(huán)處的直徑d5=46mm。軸環(huán)寬度，取
取,有一軸肩定位軸承,
高速軸的尺寸基本確定
(10)軸上零件的周向定位
齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。 查課本表6-1得1段軸的鍵槽，4段軸的鍵槽，鍵的長(zhǎng)度均為鍵1為36mm,鍵2為32mm
（11）確定軸上圓角和倒角
取軸端倒角為，圓角半徑分別為1mm,1mm,1.2mm,1.2mm,1.2mm,1mm,
（12）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑
畫(huà)出軸的受力圖、水平面的彎矩、垂直面內(nèi)的彎矩，并作出彎矩圖
①作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)反力為
1-1截面處和2-2截面處的彎矩
②作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，支點(diǎn)反力
1-1截面左側(cè)彎矩為
1-1截面右側(cè)彎矩為
2-2截面處的彎矩為
③作合成彎矩圖
1-1截面
2-2截面
④作轉(zhuǎn)矩圖
T=25580N.mm
⑤求當(dāng)量彎矩
因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn),修正系數(shù)為0.6
⑥確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度
截面1-1、2-2所受的轉(zhuǎn)矩相同，但彎矩，并且軸上還有鍵槽，故1-1可能為危險(xiǎn)截面。但由于也應(yīng)該對(duì)截面2-2校核
1-1截面
2-2截面
由表15-1得許用彎曲應(yīng)力，滿足條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。
1、低速軸的設(shè)計(jì)
(1)求低速軸上的轉(zhuǎn)矩T
(2)求作用在齒輪上的力
（3）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力
由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查課本表10-1得強(qiáng)度極限，再由表15-1得許用彎曲應(yīng)力
（4）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
根據(jù)表15-3查得得
考慮到軸的最小直徑處安裝聯(lián)軸器會(huì)有鍵槽存在，故將直徑加大3%-5% 取為了所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選用聯(lián)軸器型號(hào)
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用HL2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N.mm。半聯(lián)軸器的孔徑=28mm故取軸的最小徑，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=52mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度
（5）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)
由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對(duì)稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器，為了滿足半聯(lián)軸器軸向定位要求，軸 1段的左端需要制出一軸肩，故取軸2段直徑；右端用軸端擋圈定位，取軸端擋圈直徑D=30mm。聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為了保證軸端擋圈壓在軸端上，取軸1段的長(zhǎng)度
(6)初步選定滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向力和軸向力,故選用單列圓錐滾子軸承.并根據(jù)軸2段的直徑,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為故軸3段直徑d3=d7=30mm，，左端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由手冊(cè)上查得30306型軸承的定位軸肩高度h=3mm，因此，取d6=36mm
（7）取安裝齒輪的軸段的直徑d4=34mm；齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為40mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度，故取h=3mm，軸環(huán)處的直徑d5=40mm。軸環(huán)寬度，取
（8）取軸承端蓋的總寬度為10mm。根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器左端面的距離l=15mm
故取
（9）取齒輪距離箱體之間的距離a=15mm，滾動(dòng)軸承距離箱體一段距離s=5mm，已知滾動(dòng)軸承寬度T=20mm則
低速軸的尺寸基本確定
(10)軸上零件的周向定位
齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。 查課本表6-1得1段軸的鍵槽，4段軸的鍵槽，鍵的長(zhǎng)度均為28mm
（11）確定軸上圓角和倒角
取軸端倒角為，圓角半徑分別為1mm,1mm,1.2mm,1.2mm,1.2mm,1mm,
（12）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑
畫(huà)出軸的受力圖、水平面的彎矩、垂直面內(nèi)的彎矩，并作出彎矩圖
①作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)反力為
1-1截面處和2-2截面處的彎矩
②作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，支點(diǎn)反力
1-1截面左側(cè)彎矩為
1-1截面右側(cè)彎矩為
2-2截面處的彎矩為
③作合成彎矩圖
1-1截面
2-2截面
④作轉(zhuǎn)矩圖
T=87420N.mm
⑤求當(dāng)量彎矩
因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn),修正系數(shù)為0.6
⑥確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度
截面1-1、2-2所受的轉(zhuǎn)矩相同，但彎矩，并且軸上還有鍵槽，故1-1可能為危險(xiǎn)截面。但由于也應(yīng)該對(duì)截面2-2校核
1-1截面
2-2截面
由表15-1得許用彎曲應(yīng)力，滿足條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。
（三）、滾動(dòng)軸承選擇
2、高速軸軸承的校核
①根據(jù)軸承型號(hào)30307查設(shè)計(jì)手冊(cè)取軸承基本額定動(dòng)載荷為：C=75200N；基本額定靜載荷為：
② 求兩軸承受到的徑向載荷
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。有力分析可知：
③求兩軸承的計(jì)算軸向力
對(duì)于圓錐滾子軸承，軸承派生軸向力，Y由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得為1.9，因此可以估算：
則軸有向右竄動(dòng)的趨勢(shì)，軸承1被壓緊，軸承2被放松
④求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷
查設(shè)計(jì)手冊(cè)知e=0.31
查課本表13-5得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)
軸承1
軸承2
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊,查課本表13-6得 則
⑤ 驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算
選擇軸承滿足壽命要求.
1、低速軸軸承的校核
①根據(jù)軸承型號(hào)30306查設(shè)計(jì)手冊(cè)取軸承基本額定動(dòng)載荷為：C=59000N；基本額定靜載荷為：
② 求兩軸承受到的徑向載荷
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。有力分析可知：
③求兩軸承的計(jì)算軸向力
對(duì)于圓錐滾子軸承，軸承派生軸向力，Y由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得為1.9，因此可以估算：
則軸有向左竄動(dòng)的趨勢(shì)，軸承1被壓緊，軸承2被放松
④求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷
查設(shè)計(jì)手冊(cè)知e=0.31
查課本表13-5得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)
軸承1
軸承2
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊,查課本表13-6得 則
⑤ 驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算
選擇軸承滿足壽命要求.
5.1 鍵的選擇與校核
5.1.1 鍵的選擇
在本設(shè)計(jì)中，所選擇的鍵的類型均為A型圓頭普通平鍵，其材料為45鋼，在帶輪1上鍵的尺寸如下表所示：
軸
鍵
鍵
槽
半徑
r
公
稱
直
徑
d
公稱
尺寸
bh
寬度b
深度
公稱
尺寸
b
極限偏差
軸t
轂
一般鍵聯(lián)結(jié)
軸N9
轂9
公稱
尺寸
極限
偏差
公稱尺寸
極限偏差
最小
最大
28
87
8
0
-0.036
0.018
4.0
+0.2
0
3.3
+0.2
0
0.25
0.40
5.1.2 鍵的校核
5.1.2.1 鍵的剪切強(qiáng)度校核
鍵在傳遞動(dòng)力的過(guò)程中，要受到剪切破壞，其受力如下圖所示：
圖5-6 鍵剪切受力圖
鍵的剪切受力圖如圖3-6所示，其中b=8 mm,L=25 mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為[τ]=30 ，由前面計(jì)算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=55 Nm ，由鍵的剪切強(qiáng)度條件：
（其中D為帶輪輪轂直徑） （5-1）
=10 M30 （結(jié)構(gòu)合理）
5.1.2.2 鍵的擠壓強(qiáng)度校核
鍵在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，由于鍵的上下兩部分之間有力偶矩的作用，迫使鍵的上下部分產(chǎn)生滑移，從而使鍵的上下兩面交界處產(chǎn)生破壞，其受力情況如下圖所示：（初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100 ）
圖5-7 鍵擠壓受力圖
由
（5-2）
=2000 N
又有
（5-3）
8 結(jié)構(gòu)合理
十一、聯(lián)軸器的選擇：
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N.mm。半聯(lián)軸器的孔徑=24mm
（6）潤(rùn)滑與密封
① 齒輪的潤(rùn)滑
采用浸油潤(rùn)滑，浸油深度為一個(gè)齒高，但不小于10mm。
② 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
由于軸承周向速度為1m/s <2m/s，所以選用軸承內(nèi)充填油脂來(lái)潤(rùn)滑。
③ 潤(rùn)滑油的選擇
齒輪選用普通工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油，軸承選用鈣基潤(rùn)滑脂。
④ 密封方法的選取
箱內(nèi)密封采用擋油盤(pán)。箱外密封選用凸緣式軸承蓋，在非軸伸端采用悶蓋，在軸伸端采用透蓋，兩者均采用墊片加以密封；此外，對(duì)于透蓋還需要在軸伸處設(shè)置氈圈加以密封。
十、箱體尺寸及附件的設(shè)計(jì)
采用HT250鑄造而成，其主要結(jié)構(gòu)和尺寸如下：
中心距a=154.5mm，取整160mm
總長(zhǎng)度L：
總寬度B：
總高度H：
箱座壁厚：，未滿足要求，直接取8 mm
箱蓋壁厚：，未滿足要求，直接取8mm
箱座凸緣厚度b： =1.5*8=12 mm
箱蓋凸緣厚度b1： =1.5*8=12mm
箱座底凸緣厚度b2：=2.5*8=20 mm
箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm
箱蓋肋厚m1：=0.85*8=6.8mm
扳手空間： C1＝18mm，C2＝16mm
軸承座端面外徑D2：高速軸上的軸承：
低速軸上的軸承：
軸承旁螺栓間距s：高速軸上的軸承：
低速軸上的軸承：
軸承旁凸臺(tái)半徑R1：
箱體外壁至軸承座端面距離：
地腳螺釘直徑：
地腳螺釘數(shù)量n：因?yàn)閍=160mm<250mm，所以n=4
軸承旁螺栓直徑：
凸緣聯(lián)接螺栓直徑： ,?。?0mm
凸緣聯(lián)接螺栓間距L：， 取L＝100mm
軸承蓋螺釘直徑與數(shù)量n：高速軸上的軸承：d3=6, n＝4
低速軸上的軸承： d3=8，n＝4
檢查孔蓋螺釘直徑：,取d4＝6mm
檢查孔蓋螺釘數(shù)量n：因?yàn)閍=160mm<250mm,所以n=4
啟蓋螺釘直徑d5（數(shù)量）：（2個(gè)）
定位銷直徑d6（數(shù)量）： （2個(gè)）
齒輪圓至箱體內(nèi)壁距離： ，取 ＝10mm
小齒輪端面至箱體內(nèi)壁距離： ，取 ＝10mm
軸承端面至箱體內(nèi)壁距離：當(dāng)軸承脂潤(rùn)滑時(shí)，＝10～15 ，取 ＝10
大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁距離：>30～50 ，取 ＝40mm
箱體內(nèi)壁至箱底距離： ＝20mm
減速器中心高H： ，取H＝185mm。
箱蓋外壁圓弧直徑R：
箱體內(nèi)壁至軸承座孔外端面距離L1：
箱體內(nèi)壁軸向距離L2：
兩側(cè)軸承座孔外端面間距離L3：
2、附件的設(shè)計(jì)
（1）檢查孔和蓋板
查《機(jī)械基礎(chǔ)》P440表20－4，取檢查孔及其蓋板的尺寸為：
A＝115，160，210，260，360,460，取A＝115mm
A1＝95mm，A2＝75mm，B1＝70mm，B＝90mm
d4為M6，數(shù)目n＝4
R＝10
h＝3
A
B
A1
B1
A2
B2
h
R
n
d
L
115
90
95
70
75
50
3
10
4
M6
15
（2）通氣器
選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的通氣螺塞，由《機(jī)械基礎(chǔ)》P441表20－5，取檢查孔及其蓋板的尺寸為（單位：mm）：
d
D
D1
S
L
l
a
D1
M22 1.5
32
25.4
22
29
15
4
7
（3）油面指示器
由《機(jī)械基礎(chǔ)》P482附錄31，取油標(biāo)的尺寸為：
視孔
A形密封圈規(guī)格
（4）放油螺塞
螺塞的材料使用Q235，用帶有細(xì)牙螺紋的螺塞擰緊，并在端面接觸處增設(shè)用耐油橡膠制成的油封圈來(lái)保持密封。由《機(jī)械基礎(chǔ)》P442表20－6，取放油螺塞的尺寸如下（單位：mm）：
d
D0
L
l
a
D
S
d1
M24 2
34
31
16
4
25.4
22
26
（5）定位銷
定位銷直徑 ，兩個(gè)，分別裝在箱體的長(zhǎng)對(duì)角線上。
＝12+12＝24，取L＝25mm。
（6）起蓋螺釘
起蓋螺釘10mm，兩個(gè)，長(zhǎng)度L>箱蓋凸緣厚度b1=12mm，取L＝15mm ，端部制成小圓柱端，不帶螺紋，用35鋼制造，熱處理。
（7）起吊裝置
箱蓋上方安裝兩個(gè)吊環(huán)螺釘，查《機(jī)械基礎(chǔ)》P468附錄13，
取吊環(huán)螺釘尺寸如下（單位：mm）：
d（D）
d1(max)
D1（公稱）
d2(max)
h1(max)
h
d4
M8
9.1
20
21.1
7
18
36
r1
r(min)
l(公稱)
a(max)
b（max）
D2（公稱min）
h2(公稱min)
4
1
16
2.5
10
13
2.5
箱座凸緣的下方鑄出吊鉤，查《機(jī)械基礎(chǔ)》P444表20－7得，
B=C1+C2=18+16=34mm
H=0.8B=34*0.8=27.2mm
h=0.5H=13.6mm
r2 =0.25B=6.8mm
b=2 =2*8=16mm
總 結(jié)
本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步鞏固，加深和拓寬對(duì)機(jī)械原理，綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)，材料和其他專業(yè)課程知識(shí)的力學(xué)，分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題，知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，圖紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用說(shuō)明書(shū)，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和其他有關(guān)材料，機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能和綜合訓(xùn)練。
因此，它在我們的四年大學(xué)生活中占有重要而又獨(dú)特的的地位。
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致 謝
我要感謝我的指導(dǎo)教師XX老師。老師雖身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時(shí)間，不時(shí)召集我和同門(mén)以督責(zé)課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語(yǔ)句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識(shí)，拓寬了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了我的功底，對(duì)論文的完成不無(wú)裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過(guò)我的老師，是你們讓我成熟成長(zhǎng)；感謝學(xué)院的各位工作人員，他細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。
內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) JOURNAL OF INNER MONGOLIA 第 22 卷第 2 期 POL YT ECHNIC UNIVERSIT Y Vol. 22 No. 2 2003 c I | : 1001- 5167( 2003) 02-0153-04 Inner M ongolia Polytechnic University Departm ent of M echanical Engineering T he 11th Sino-Polish Conference on CAD in M achinery Huhhot, China, Oct ober 2002 ZHANGYe College of Mechanical Engineering, Inner M ongolia Polytechnic University, Huhhot, 010062 T HREE-DIM ENSIONAL ENT IT Y M ODEL AND M OVEM ENT EM ULAT ION OF REDUCER BASED ON U G PL ANE Abstract: This article introduces to m odeling for reducer w ith three- dimensional entity by M OSWLING module in the latest edition U G N X of UG softw are, w hich mainly concern w ith model of the main com ponents such as shaft, gear, gear shaft, mount and cover and com plete cor responding assembly. Then, car ry out movement emula- tion for all the assem bly w ith M OT ION module. Keywords: UG; three-dim ensional entity model; reducer; emulation U G is three-dimensional entity model plane which integrates CAD/ CAM / CAE, and is computer aided design, analysis and manufacture softw are w hich is used w idely in the w orld. There are several pr oblem s should be paid attention to in this article: involutes tooth profile m odel of gear teeth, hol- low ing operation of cover w hen modeling, location betw een gear shaft and gear when assem bling. 1Plottinginvolutestooth profileof gearteeth Involutes tooth profile of gear teeth can be plotted with expression in UGq3r. On the other hand, this ar ticle pr ogram for involutes tooth pr ofile of gear teeth w ith V C+ + 6. 0 and save coordi- nate value of tooth pr ofile surface in corr esponding data file, and plot involutes tooth profile of gear teeth using read point fr om file in spline w ith the defined point. Polar coordinates parameter equation of involutes isq4r r k = r bcosnull k nullk = invnullk = tgnullk - nullk make rk and nullk go to x k= r kccosnullky k = rkcsinnullk and spr ead w ith trigonom etric expressions, can get: xk = rbcqcos( nullk+ nullk) + (nullk + nullk) csin(nullk+ nullk )r yk= rbcqsin(nullk+ nullk) - (nullk+ nullk )ccos(nullk + nullk) r Here rk is radius of involutes tooth profile at K point, nullk is angle of involutes at AK segm ent, r b is base radius and nullk is pressure angle at K point. Fig. 1 Fig. 2 Program w ith VC+ + 6. 0 and change (nullk + nullk ) fr om 0 to 180, can get corresponding xk and yk, and save them in corresponding data file jkx. dat. The results like Fig. 1. Inser tCurveSpline in UG main menu , click Through Points button after show ing dia- logue, then the system show dialogue Spline Through Points like Fig. 2. Click Points From File button and select before-mentioned data file jkx. dat, can get corresponding involutes like Fig. 3. Fig. 3 154 = v 2003 M Because tooth thickness and tooth spacew idth of reference cir cle is equality, the opposite center angle of gear teeth and tooth space is equality, then the opposite center angle of half tooth thickness is 1 2c 360 2 z , viz 90 z , here z is number of teeth. XC axis should be rotated nullk+ 90 z and m ake the above nullk expression go to, cor ner is tgnullk- nullk + 90z . Because of the pressure angle of r efer ence circle of standar d gear is 20, so XC axis should be rotated ( tg20- 203. 1415926/ 180) 3. 1415926180+ 90z . Plot a line at XC axis, and select the line as center of m irror and m ir ror involutes w ith Existing Line in M ir ror Through a Line. T he r adius of the angle betw een tooth profile surface and roof is = c* cm 1- sinnulli , here m is module, nulli is nominal pressure angle, c* is bottom clear ance coefficientq2r. At last, can get three-dimensional entity model of gear w ith tr ipping, cornering and str etching. like Fig. 4. Fig. 4 At the sam e method, can get gear teeth involutes tooth profile of gear shaft. 2Someproblemsshouldbepaidattentiontowhen modelingcover Hollow cover after completing the whole model of cover , can get partial entity and cant get the perfect full entity. Here, we use Region in Hollow and change cover into tw o par ts: bearing seat, pr otuberant level and boarding body w hich is connect w ith mount is one par t, the other is another part, and hollow separately. The key point is the two parts cannot Unite before hollow ing and must be United after hollow ing. We think the complicated body should be disintegrated into simple bodies and be hollowed separ ately, then U nite. 155 2 ZHANG YeThree-Dimensional Entity M odel and M ovement Emulat ionll 3Locationof gearshaftand gearwhenassembling Axial location between gear and gear shaft is not confir med w hen they are assembled on mount, so intervening can happen among gear teeth. T here are eight types r estriction in UGq1r, such as Mate, Align, Angle, Parallel, Perpendicular, Center, Distance and T angent, but they all cannot set up mating relation of tw o gears. T herefore, it is necessar y to plot corresponding location surface during the course of entity m odel of gear shaft and gears. Here w e plot centerline of tooth space of gear shaft and centerline of gear teeth and the two lines should be kept parallel each other during the course of assem bly, so the intervening am ong teeth can be avoided. We keep the above tw o lines separately par- allel w ith fr inge lines of mount w ith Parallel restriction relation, so the tw o lines may be parallel mor e. T hereby, gear teeth cannot intervene during the course of engagem ent. We complete three-dimensional entity model of the m ain components of r educer . Then, w e m ake movem ent emulation for it. Fir st, establish movement analysis case, and gear shaft and bearing inside track is link 1, and shaft, gear, fixed-distance loop and cor responding bearing inside track is link2. Then, set up Joint for movement unit, namely set up Revolute betw een gear shaft and gear separate- ly. At last, set up Compound -Gear of revolute1 and 2. Select Kinematic/ Dynamic Analysis in Ani- mation, and input T ime and Step, w e can make movem ent emulation for reducer . Reference: 1 Guangli Zhang, Peng Zhang, Xue Hong, UG18 BASIC TU TORIAL Beijing: publishing company of Qinghua U ni- versity, 2002. 2 Rongtan Feng, Zhuyou Tian. HOW T O COM E TRUE GEAR PAIR THREE -DIM ENSIONAL M ODEL M . Journal of Beijing mechanical t echnical college, 15 book number 4( 2000) 3Chunxiang Dai. EM U LAT ION FOR ENGAGEM ENT OF INVOLUT ES GEAR W ITH U G SOFT WAR J . Ein- corporation of machine and electricity 2001. 02 4Xikai Huang, Wenw ei Zheng. 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