機械設(shè)計任務(wù)書

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1、目錄 1 設(shè)計任務(wù)書 ???????????????????????????? 1 1.1 總 體 布 置 簡 圖????????????????????????? 1 1.2 工 作 條 件??????????????????????????? 1 1.3 原 始 數(shù) 據(jù)??????????????????????????? 1 1.4 設(shè) 計 內(nèi) 容??????????????????????????? 1 1.5 設(shè) 計 任 務(wù)??????????????????????????? 2 1.6 設(shè) 計 進 度???????????????????????????

2、2 2 傳動方案的分析 ?????????????????????????? 2 3 電動機的選擇 ??????????????????????????? 2 3.1 系 統(tǒng) 電 動 機 類 型 的 選 擇????????????????????? 2 3.2 選 擇 電 動 機 容 量???????????????????????? 2 3.3 選 擇 電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速??????????????????????? 3 3.4 電動機的技術(shù)參數(shù)和外型、 安裝尺寸 4 傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 4.1 測 傳 動 裝 置 總 傳 動 比????????????????

3、?????? 4 4.2 分 配 各 級 傳 動 比???????????????????????? 4 5.1 齒 輪 設(shè) 計??????? 5 5.1.1 高 速 級 齒 輪 傳 動 設(shè) 計??????? ?5 5.1.2 低 速 級 齒 輪 傳 動 設(shè) 5 傳動件的設(shè)計計算 ????????????????????????? 4 計???????????????????? 11 16 16 6 軸的設(shè)計計算 ???????????????????????????

4、 6.1 高速級軸（軸 I ）的設(shè)計 6.2 中速軸（ II 軸）的設(shè)計???????????????????? 18 6.3 低速軸（軸 III ）的設(shè)計???????????????????? 20 7 滾動軸承的選擇計算 ??????????????????????? 23 7.1 輸 出 軸 承 的 選 擇 與 計 算???????????????????? 23 8 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 ????????????????????? 25 8.1 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 的 鍵 連 25 8.2 輸出軸與齒輪的鍵連接???????????????????? 9

5、聯(lián)軸器的選擇 ?????????????????????????? 26 9.1 輸入軸（軸 I ）的聯(lián)軸器的選擇???????????????? 26 9.2 輸出軸（軸 III ）的聯(lián)軸器的選擇??????????????? 26 10 減速器附件的選擇 ??????????????????????? 26 11 潤滑與密封 ??????????????????????????? 27 12設(shè)計小結(jié) ???????????????????????????? 27 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 28 1 設(shè)計任務(wù)書 1.1 總體布置簡圖

6、 圖 1-1 總體布置簡圖 1.2工作條件 使用年限為 10 年，（每年工作 300 天），一班制，帶式運輸機中等沖擊， 轉(zhuǎn)向不變。 1.3 原始數(shù)據(jù) 運輸帶曳引力 F（ N）：1820 運輸帶速度 V（m/s）：0.82 滾筒直徑 D （mm）： 265 1.4 設(shè)計內(nèi)容 （1）電動機的選擇與運動參數(shù)計算 （2）傳動裝置的設(shè)計計算 （3）軸的設(shè)計 （4）滾動軸承的選擇與校核 （5）鍵的選擇和校核 （6）聯(lián)軸器的選擇 （7）裝配圖、零件圖的繪制 （8）編寫設(shè)計計算說明書 1.5 設(shè)計任務(wù) （1）減速器總裝配圖一張 （2）低速軸、齒輪、箱蓋或箱座各一張 （

7、3）設(shè)計說明書一份 1.6 設(shè)計進度 （1）第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算 （2）第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計 （3）第三階段：軸、軸承、鍵及聯(lián)軸器的校核及草圖繪制 （4）第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫 2 傳動方案的分析 由設(shè)計任務(wù)書知傳動類型為：二級展開式斜齒齒輪減速器 傳動方案應(yīng)滿足工作機的性能要求， 適應(yīng)工作條件， 工作可靠， 而且要求結(jié) 構(gòu)簡單，尺寸緊湊，成本低，傳動效率高，操作維護方便。設(shè)計時可同時考慮幾 個方案，通過分析比較最后選擇其中較合理的一種。 下面為課程設(shè)計中的 b、c、 d 幾種方案的比較。 a 方案寬度和長度尺寸較大，帶傳動不適應(yīng)繁

8、重的工作條件 和惡劣的環(huán)境。但若用于鏈?zhǔn)交虬迨竭\輸機， 有過載保護作用； b 方案結(jié)構(gòu)緊湊， 若在大功率和長期運轉(zhuǎn)條件下使用， 則由于蝸桿傳動效率低， 功率損耗大， 很不 經(jīng)濟；d 方案寬度尺寸小 , 適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作 . 但圓錐齒輪加工比圓 柱齒輪困難； c 方案 與 b 方案相比較寬度尺寸較大，輸入軸線與工作機位置是 水平位置，宜在惡劣環(huán)境下長期工作。 根據(jù)傳動要求和給定數(shù)據(jù)，故選擇方案 c，二級圓柱齒輪減速器傳動。 3 電動機的選擇 3.1 電動機類型的選擇 Y系列三相異步電動機 3.2選擇電動機容量 1. 工作機所需功率 ???? ???? ???? = 1

9、000 = 1.4924 kw 60 1000?? ??? = = 59r/min ?? ???? 2. 電動機輸出功率 ??? 考慮傳動裝置的功率損耗，電動機的輸出功率為 ???? ????= ?? ?? ?? 試中為 ??從電動機到工作機主動軸之間的總效率，即 ??= ?1?2 ??22 ??33 ?4? 其中η1，η2，η3，η4分別為傳動系統(tǒng)中聯(lián)軸器，齒輪傳動及滾動軸承的效 率和滾筒效率，取 1=0.99， 2 =0.98， 3=0.98， 4 =0.98 ??= ?1?2 ??22 ??33 ?4? 0 . 8 8 =6 電動機的輸出功率為： ???? ?

10、??= ??= 1.685 kw ?? ?? 3. 確定電動機的額定功率 ????? 選定電動機的額定功率 ?????= 2.2 ???? 3.3 選擇電動機的轉(zhuǎn)速 ??? = 59 r/min 因為 ???′?= （8~60 ）???則電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 ??′?= （8~60 ） 59 = 472~3540 r/min 可見同步轉(zhuǎn)速為 750r/min , 1000r/min ，1500r/min 的電動機都符 合，這里初選同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min ， 1500r/min 的兩種電動機進行比 較，如下表： 表 3-1 電動機方案比較表（指導(dǎo)書 表 20-1 ）

11、方案 電動機型號 額定功率（ kw） 轉(zhuǎn)速（ r/min ） 同步/ 滿載 電動機質(zhì)量（ kg ） 傳動裝置總傳動比 1 Y100L1-4 2.2 1500 1420 34 22.29 2 Y112M-6 2.2 1000 940 45 14.76 由表中數(shù)據(jù)可知，方案 2 的總傳動比最小，傳種裝置結(jié)構(gòu)尺寸最小， 再綜合考慮重量及價格因素， 決定采用方案 2，選定電動機型號為 Y112M-6。 3.4 電動機的技術(shù)參數(shù)和外型、安裝尺寸 表 3-2 電動機參數(shù)（指導(dǎo)書 表 20-2 ） 型號 H A B C D E FGD G Y1

12、12M-6 112 190 140 70 28 60 87 24 K AB AD AC HD AA BB HA L 12 245 190 115 265 50 180 15 400 4 傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 4.1 傳動裝置總傳動比 940 59 15.93 ??? ??= ??? = ??? 4.2 分配各級傳動比 取高速級的圓柱齒輪傳動比 ?1?= 4.19，取 ?1?= 1.1?2?，則低速級的圓柱齒輪 的傳動比 i2 為 ?2?= ??1??= 154..923 = 3.8 由指導(dǎo)書 表 2-1 及表

13、 2-2 知，傳動比合理。 5 傳動件的設(shè)計計算 1. 各軸轉(zhuǎn)速 電動機軸為軸Ⅰ，減速器高速級軸為軸Ⅱ，中速軸為軸Ⅲ，低速級軸 為軸Ⅳ，帶輪軸為軸Ⅴ，則 ?I?= ??? = 940 ??/?????? ??I ?I?I = ??I = 219.63 r/min ?1? ??II ?I?II = ??II = 57.80 r/min ?2? 按電動機額定功率 Ped 計算各軸輸入功率 Ι ?=??e?d ?0?1 = 2.2 0.99 = 2.178 kw Ι ?Ι=? ?Ι??1?2 = 2.178 0.97 0.99 = 2.09 kw Ι Ι ?=Ι???ΙΙ

14、?2?3 = 2.09 0.97 0.99 = 2.01 kw 2. 各軸轉(zhuǎn)矩 ?Ι? 2.178 ?Ι?= 9550 Ι= 9550 = 22.13 Nm Ι ??Ι 940 ??ΙΙ 2.09 ?Ι?Ι= 9550 ΙΙ= 9550 = 90.88 Nm ΙΙ ??ΙΙ 219.63 ?Ι?ΙΙ 2.01 ??ΙΙ=Ι 9550 ΙΙ=Ι 9550 = 330.45 Nm ??ΙΙΙ 57.8 將計算結(jié)果匯總列表如下 表 5-1 傳動件參數(shù)匯總表 轉(zhuǎn)（ r/min ） 940 940 219.63 57.8 功率（ kw） 2.2 2.

15、178 2.09 2.01 轉(zhuǎn) ( N m) 22.35 22.13 90.88 330.45 傳動比 15.9 4.19 3.8 效率 1 0.9507 0.9131 0.886 5.1 齒輪設(shè)計 高速級齒輪傳動設(shè)計 1. 選擇材料、精度及參數(shù) a . 根據(jù)傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動 b . 帶式運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用 8 級精 度 GB10095-88） c . 材料選擇。 查圖表（表 10-1 ），選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)）， 硬度為 241-286 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 217-2

16、55 HBS。 d . 初選小齒輪齒數(shù) ??1 = 24 ，則大齒輪齒數(shù) Z2=Z 1 i1 =24 4.19=100.56 ?1?= ?1?= 4.19 e . 初選螺旋角β =14 f . 選取齒寬系數(shù) d ： d =1 2. 齒面接觸強度設(shè)計 按下式試算 ??1??≥ 3√2???????1???+??1 ???????????? ( [???] ) 1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 a. 試選 ? ???=? 1.6 。 b. 展開式斜齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=21.67 N m c. 查圖表（ P圖 10-30）選取區(qū)域系數(shù) ZH =2.433 (表 10

17、-5 )選取彈性影響系數(shù) ZE =189.8 MPa2 d. ????1 = 0.78 ????1 = 0.87 ???= 1.65 ??= ????1 tan ??/??= 1.903 f. 螺旋角系數(shù) Zβ ????= √ cos(??=) √ cos(14) = 0.985 (2)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 [ σH] 。 由圖 10 - 25d 查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 ?H?lim1 = 600 MPa， ??Hlim2 = 550 MPa。 由式(10 - 15)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??1 = 60??1?????= 60 940 1 (8 300 10) =

18、1.382 109 3.3 108 ??2 = ??1 1.382 109 4.19 2 ?? 由圖 10 - 23 查取接觸疲勞壽命系數(shù) ? ???1? = 0.95，?????2 = 1 取失效概率為 1% 、安全系數(shù) S = 1，由式( 10 - 14)得 [???]1 [???]2 取[????] = 560MPa。 ? ???1??H?lim1 ?? ? ???2? ?H?lim2 ?? = 570 MPa = 550 MPa 3)試算小齒輪分度圓直徑 3 2? ????1???+ 1 ????????????

19、 2 ??1??≥ √ ?? ?? ( [???] ) 1.6 21.67 103 1.65 4.19 + 1 4.19 ( 2.433 189.8) 560 = 32.8 mm 4) 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 a. 計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 ???1?????1 ??= 60 1000 = 1.65 m?s 齒寬 b = ????1??= 1 32.8 = 32.8mm b. 計算實際載荷系數(shù) ??? 由表10 - 2查得使用系數(shù) ????= 1.5。 1.033。 根據(jù)??= 1.65 m?s、8級精度，由圖 10 - 8查得動載

20、系數(shù) ????= 計算齒輪的圓周力 2?1? 2 22.13 103 3 ????1= ??1?1?= 38.57 N= 1.148 103 N ???????1 1.5 1.148 103 ?? ??1= = 44.65N/mm ?? 38.57 查表 10 - 3 得齒間載荷系數(shù) ??Hα = ??Fα = 1.4 。 由表10 - 4用插值法求得 ??Hβ= 1.448。 于是，實際載荷系數(shù) ???= ???? ??? ????? = 1.50 1.033 1.4 1.448 = 3.14 c. 由式（ 10 - 12），按實際載荷系數(shù)算得分度圓直徑 ??1 =

21、 ??1??√??? = 32.8 √3.14 = 41.06mm 1 1?? ????? 1.6 齒輪模數(shù) ??1 cos?? m = = 1.68 mm ?1? 3. 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 由式（ 10-7）計算模數(shù) ?(????) (?F?a?s?a) ( [???] ) 1）確定式中的各參數(shù)值 a. ??= 2.78 。 b. ???= 0.88 ??Fa ?s?a c. 計算??[F?a???]s?a 24 由當(dāng)量齒數(shù) ??1 ???1= ???3?(????) = ???3?(?1?4) = 26.27 ??2 101 ???2= = =

22、112.75 ??2 ???3?(????) ???3?(?1?4) 查圖 10 - 17 查得齒形系數(shù) ?F?a1 = 2.592，?F?a2 = 2.17。 查圖 10 - 18 查得應(yīng)力修正系數(shù) ?s?a1 = 1.596，?s?a2 = 1.8002 由圖 10 - 24c 查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別 ???lim1 = 500 MPa， ???lim2 = 380 MPa。 由圖 10 - 22 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ???N1 = 0.91，???N2 = 0.95 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由式（ 10 - 14）得 [???]1 ?

23、???1??F?lim1 ?? = 325MPa [???]2 ????2??F?lim2 ?? = 257.86 MPa = 0.013 ?F?a1 ?s?a1 [???]1 = 0.015 ?F?a2 ?s?a2 [???]2 取 2）試算模數(shù) 試算模數(shù) ?F?a ?s?a [???] ?F?a2 ?s?a2 [???]2 = 0.015 ?? ≥ 3√2???1??????? 242 1.65 3）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ?(??)( ?F?a ?s?a ) ????≥ √ ???

24、1?2 ( [???] ) 0.015 mm = 1.198mm 2.78 21.67 103 0.88 ???2?(?1?4) ??1 = ?????1? cos ??= 1.25 32 cos14 = 41.66mm ??= ???1??1 60 1000 = 1.65m?s b= ??? ??= 32.8 mm h = 3.07mm b = 32.8 h = 3.07 10.67 2）計算實際載荷系數(shù) ??? 由圖 10 – 8查得動載系數(shù) K??= 1.033 。 2?1? 2 22.13 103 ???1=

25、 = ??1 ?1? 24.35 ??????1 1.50 1.82103 ?? ??1= N/mm = ?? 24.35 N = 1.82 103 N 112N/mm > 100??/???? 查表 查表 查圖 10 – 1K3Fβ = 1.28。 則載荷系數(shù) KF = KAKvKFαKFβ = 2.78 d 1 ???????? z1 = d1?m?????=?? 31.87。 取z1 = 32 ，z2 = 32 4.19 = 136.96，為了齒數(shù)互質(zhì)且便于安裝， z2 取 137。 4. 幾何尺寸計算 1) 計算中心距 a= (??1+??2)???

26、? 2???????? (322+13?7?)????214= 108.86 ???? 2 ??????14 取中心距為 110mm 2) 按圓整后的中心距修正螺旋角 10 - 3 得齒間載荷分布系數(shù) KFα = 1.4。 10 – 4用插值法查得 KHβ = 1.448 。 3) β= arccos(??1 + ?2?)????= ???????(3?2??+??137) 2 = 16.21 2 110 4) 計算齒輪寬度 2?? 計算小、大齒輪的分度圓直徑 ??1???? 32 1.25 ??1 = = = 41.66???? ????

27、?????????16.21 ??2???? ??2 = 2 ?? = 174.4???? 2 ???????? b = ????1 = 1 41.66 = 41.66???? 取?2?= 45????,?1? = 55????。 5) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 由 e< 2mt1 ，小齒輪做成齒輪軸 齒頂圓直徑 ??2 < 500????，大齒輪可以做成腹板式結(jié)構(gòu)。 5．圓整中心距后的強度校核 齒輪副的中心距在圓整之后， ? ??、?? 、和???、??、???等均發(fā)生變化，應(yīng)重 新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作能力。 （ 1） 齒面接觸疲勞強度校核 圓整中心距后的各計算結(jié)

28、果為 ??? = 3.14 、 ?1?= 21.67 103 ????、 ??= 1、??1 = 41.66 ???? 、 u= 4.19 、 ???? = 2.433 1? ???= 189.8 MPa1?2 。 2????1???+ 1 ??? ??? ? ??= √2????????113???+??1 3.35 22.13 103 4.2 + 1 1 51.84 3 4.2 2.433 189.8 0.49 0.96 = 198 < [???] 圓整中心距后的各計算結(jié)果為 2） 齒根彎曲疲勞強度校核 ????= 2.78、 ?1?= 21.6

29、7 103 ????、 ?F?a1 = 2.592、?s?a1 = 1.596、 ?? = 0.66、 ??? = 0.88、 ?? 1、 ????= 1.25 ????。 ????1??? ?F?a1 ?s?a1 ??????cos??2 ????1 = ?????3??1?2 2.419 22.13 103 2.6 1.60 0.66 0.42 cos22.19 2 = 1 23 242 = 11.49?????

30、2? = 137、模數(shù) ????= 1.25 ????、壓力角 α= 20、螺旋角 β = 16.21 、變位系數(shù) ?1?= ?2?= 0、中心距 a = 110 mm、齒寬 ?1?= 55 ????、?2? = 45 ????。小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)，大齒輪選用 45 鋼 （調(diào)質(zhì)） 。齒輪按 8 級精度設(shè)計。 低速級齒輪傳動設(shè)計 1.選擇材料、精度及參數(shù) a. 選用 8 級精度（ GB10095-85） b. 材料選擇 小齒輪： 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 241-286HBS 大齒輪： 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 217-255HBS c. 初選小齒輪齒數(shù) ??3 = 24

31、 ，則大齒輪齒數(shù) ??4 = ??3 ?2?= 24 3.8= 91 ??2 = ?2?= 3.8 d. 選取齒寬系數(shù) d2 =1 2. 按齒面接觸強度設(shè)計 按下式試算 ??3??≥3√2??????22???+ 1（????????????）2 3?? ??2 ?? [???] 1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 a. 試選?????=2 1.6 。 b. 展開式斜齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ?2?= ???=??89.10 N m。 c. 查圖表（ P圖 10-30）選取區(qū)域系數(shù) ZH =2.433 1 （表 10-5 ）選取彈性影響系數(shù) ZE =189.8 MPa 2 ????=

32、 ????1+ ????2= 0.76+ 0.87= 1.63 2）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 [ σH]3。 由圖 10 - 25d 查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 ?H?lim3 = 600 MPa， ?H?lim4 = 550 MPa。 由式（ 10 - 15）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??3 = 60??3?????= 60 224 1 (8 300 10) = 3.22 108 ??3 3.22 108 7 ??4 = 3 = = 8.49 107 4 ?? 3.8 由圖 10 - 23 查取接觸疲勞壽命系數(shù) ??????3 = 1.04， ?????4 = 1.14 取

33、失效概率為 1% 、安全系數(shù) S = 1，由式( 10 - 14)得 1.04 600 MPa= 624 MPa 1 1.14 550 MPa= 627 MPa 1 [???]3 = ????3???H??lim3 ? ???4??H?lim4 [???]4 = ???4??H?lim4 取[???]3 = 625.5MPa 。 3）試算小齒輪分度圓直徑 1.63 ?? ≥ 3√2? ?????22???+ 3 2 1.6 89.10 103 3.8+ 1 2.433 189.8 2 √ 3.8 ( 554.5 ) = 53.51 mm 4） 調(diào)整小齒輪分度圓直徑

34、 a. 計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 ?2?= ???3???????= 0.162 m?s (????????????)2 ??3??≥ √ ??2 ?? ( [???] ) 3 ???2 3 2.0356 ??3 = ??3??√?????2= 53.51 √ 1.6 = 58.04mm 3. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 （1）由式（ 10 - 7）計算模數(shù) ?? ≥ 3√2? ?????22????2???2?(????)( ?F?a2 ?s?a2 ) ??2?3?2 [ ????] 2 1）確定式中的各參數(shù)值 a. ? ????2= 1.96。 b. 由

35、式（ 10 - 19），可得計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù) ???? ????= 0.88 ??Fa ?s?a [???] 由當(dāng)量齒數(shù) ??3 ???3= = ??3 ???3?(????) ???3?(?1?4) ?4? 24 = 26.27 91 = 103.99 查圖 查圖 查圖 ? = = ??4 ???3?（????） ???3?（?1?4） 10 - 17查得齒形系數(shù) ?F?a3 = 2.6，?F?a4 = 2.18。 10 - 18查得應(yīng)力修正系數(shù) ?s?a3 = 1.58，?s?a4 = 1.79。 10 - 24c 查得小齒輪和大齒輪

36、的齒根彎曲疲勞極限分別為 ????lim3 = 500 MPa， ???lim4 = 380 MPa。 由圖 10 - 22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ???N3 = 0.92，???N4 = 0.97 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由式（ 10 - 14）得 [???] 3 [???]4 ????3??F?lim3 ?? 0.92 500 1.4 = 328.57 MPa ????4??F?lim4 ?? 0.97 380 1.4 = 263.29 MPa ?F?a3 ?s?a3 [???]3 ?F?a4 ?s?a4 [???]4 = 0.0

37、125 = 0.0148 ?F?a2 ?s?a2 ?F?a4 ?s?a4 [???] 2 [???]4 = 0.0148  2）試算模數(shù) 試算模數(shù) ?? ≥ 3√2? ?????22?????2????2 ???2?(???)( ?F?a2 ?s?a2 ) ??2?3?2 [ ???]2 3 2 1.96 89.1 103 0.88 ???2?(?1?4) √ 1 242 1.63 0.0148mm = 1.658mm 3）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ????2?2? ???2= 1.46 24 = 36.11mm cos14 b

38、 = ??2? ??2= 1 36.11 = 36.11 mm ??2 cos?? h = ( 2h??? + ???) ????2= (2 1 + 0.25) 1.46mm = 3.285 mm b 36.11 = = 10.99 h 3.285 2)計算實際載荷系數(shù) ???2 由圖 10 – 8查得動載系數(shù) K??2= 1.02。 2?2? 2 89.18 103 3 ???2= 2 = N= 4.939 103 N ??2 ??3 36.11 ???2???2 1.5 4.939 103 ?? 35.04 10 - 3 得齒間載荷分布系數(shù) KFα2= 1.4。

39、 查表 查表 ??2 ??2 N/mm = 211.4N/mm > 100??/???? 10 – 4用插值法查得 KHβ2 = 1.417。 查圖 10 – 1K3Fβ2= 1.35。 則載荷系數(shù) KF2 = KA2 Kv2 KFα2KFβ2= 2.89 3）按實際載荷系數(shù)計算齒輪模數(shù) m2 = 3 ???2 3 2.89 mt2 √ ??2 = 1.46 √ = 1.91 ? ????2 1.3 取圓整得 m2=2， d3 d 3 ???????? = 45.67 ，z3 = 3 = 22.16 m 取z3 = 24，z4 = 24 3.8 = 91

40、.2，為了齒數(shù)互質(zhì)且便于安裝， z4 取 95。. 4 幾何尺寸計算 (1)計算中心距 a= (??3 +??4 )?? ?? = (24+91) 2????= 119 ???? 2???????? 2 ??????14 取中心距為 120mm (2)按圓整后的中心距修正螺旋角 β= arccos (??3 + ?3?)????= ??????(?3?2??+??113) 2 = 14.84 2?? (3)計算小、大齒輪的分度圓直徑 ?3????? ?3? = 3 ??= 50???? 3 ???????? ??4???? ?4??????=??1?95???? ?

41、?4 = 2 150 (4) 計算齒輪寬度 b= ??2??3 = 50???? 取?4?= 45????,?3? = 50????。 5)結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪采用實心式， 齒頂圓直徑 ?4? < 500????，大齒輪可以做成腹板式結(jié) 構(gòu)。 5．圓整中心距后的強度校核 齒輪副的中心距在圓整之后， ???、?? 、和???、??、???等均發(fā)生變化， 應(yīng)重新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作能力。 6.齒面接觸疲勞強度校核 圓整中心距后的各計算結(jié)果為 ????= 1.96 、 ?2?= 89.18 103 ????、 ??= 1、??3 = 58.04????

42、 、 u= 3.8 、 ???= 2.433 、 ???= 1? 189.8 MPa ?2 。 2????1???+ 1 √3 b??????33 ?? ??? ??? 1.96 89.18 103 3.8 + 1 1.63 58.04 3 3.8 2.433 189.8 = 74 < [???] 圓整中心距后的各計算結(jié)果為 7. 齒根彎曲疲勞強度校核 ????= 1.96、 ?2?= 89.18103 ????、 ?F?a3 = 2.60、?s?a3 = 1.58， ????= 0.42、β= 14.84 、 ??= 1、????= 2 ????、?3?

43、= 28。 ? ???1??? ?F?a4?s?a4?????cos??2 3 2 = 79.13?????

44、。 6 軸的設(shè)計 6.1高速級軸（軸 I ）的設(shè)計 1.初步確定軸的最小直徑。先按式 ≥d A0 √nP 初步估算軸的最小直徑。 選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查圖表（ P 表 15-3 ），取 A0I = 112, 得 3 PI d ≥ A 0I√ =28 mm nI 輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑。 選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩公式為 ?????= ???T 查圖表（表 14-1），考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，取 KA =1.9 則: ?????=?? ???????= 1.9 22.35 = 42.465 ???? 按照計算轉(zhuǎn)矩 ??????應(yīng)??小于聯(lián)軸器

45、公稱轉(zhuǎn)矩及電動機軸徑 D = 28 mm的條 件，查標(biāo)準(zhǔn) GB4323-84，選用選用 TL4型彈性套柱銷聯(lián)軸器 , 半聯(lián)軸器長 度 L=62mm，半聯(lián)軸器和軸配合的轂孔長度 ?1?= 44????。 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案。經(jīng)分析比較，選用如圖所示的裝配方 案 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 a. 聯(lián)軸器采用軸肩定位， I-II 段 dI II =24 mm。為了滿足半聯(lián)軸器的 軸向定位要求， I-II 軸段右端需制出一軸肩， 由式 h=（0.07-0.1 ）d ， 故取 II-III 段的直徑 d????-???=??3?0mm；軸端用軸端

46、擋圈固定， 查圖表（指 導(dǎo)書表 13-19 ），取擋圈直徑 D=35mm為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸 器上而不壓在軸的端面上， 故 I-II 段的長度應(yīng)該比 ?1?略短一些，現(xiàn)取 ???-?? ?=?42mm b．初步選擇滾動軸承。 因軸承同時承受軸向力和徑向力作用，故選 用單列圓錐滾子軸承。 參照工作要求， 并根據(jù) d????-??=???3?0mm，由軸承產(chǎn) 品目錄中初步取 0 組游隙，0 級公差的圓錐滾子軸承 30207，其尺寸為 d D T=35mm 72m 18.25mm ， 故 d??????-?=???d????-????=?3? 5mm,而 ?????-???=??3?2

47、mm。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，由手冊可查得 h=4.5mm,因此取 d??-???=?38mm。 c. 取安裝齒輪處的軸段 d????-?=?41.66mm，齒輪的左端與軸承之間采 用套筒定位。取 l????-?=???1=55mm d. 試選軸承蓋的總寬度為 10mm根, 據(jù)軸承端蓋的裝拆及便 于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端而與半聯(lián)軸器右端間的距 離 l=20mm,故取 l????-??=?5??4?mm e. 已知滾動軸承寬度 B=18.25mm根, 據(jù)軸長設(shè)計，取 s=8mm=, 10mm ???????-?=?????+ ??+= 82 ???? ???-??

48、???=? ?1?+ ??+= 38mm （ 3） 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用普通平鍵連接， 查圖表（表 6-1 ） 選用鍵 b h l =8mm 7mm 36mm。 同時為了保證齒輪與軸配合有良好 的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ??7 ??6 半聯(lián)軸器與軸的配合為 ????76；滾動軸承與軸的周向定位采用過渡配合來保證，選用直徑尺寸公 差為 m6。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表（表 15-2 ），取軸端倒角為 1.2 45 ，各軸肩處圓角半徑 為 R1.6 6.2中速軸（ II 軸）的設(shè)計 1.初步確定軸的最小直徑。先按

49、式 3P ≥d A03√nP 初步估算軸的最小直徑。 選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查圖表（ P 表 15-3），取 A0II = 120, 得 3 PII d ≥ A 0II √ = 25.43 mm n II 該軸的最小直徑為安裝軸承處的直徑，取為 ????=??30mm。 2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖 （2）確定軸的各段直徑和長度 a. 根據(jù)????????=??3?0? mm取 dI II =30mm，軸承與齒輪 3，2 之間采用套筒定 位，取dII III=43mm，dIV V =48mm齒, 輪 2與齒輪 3之間用軸肩定位，取

50、h=2.5mm,則dIII IV =39mm， 由于軸環(huán)寬度 b 1.4h ，取lIII IV =8mm因, 為 B2 =45mm, B3=50mm則, lII III =43mm, lIV V 48mm。 b. 初步選擇滾動軸承 因軸承同時承受軸向力和徑向力的作用，故選用角接觸球軸承，參 照工作要求，并根據(jù) dI II =30mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 組游 隙，標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓錐滾子軸承 30206，其尺寸為 d DT=30mm 62mm 17.25mm 。則 ???-???=? ???-????= 30mm c. 軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位都采用普通平鍵連接 按

51、 dII III =43mm，查表 6-1 得平鍵截面 b h =10mm 8mm，鍵 H7 槽用鍵槽銑刀加工， 長為 36mm選, 擇 n6 配合，而 dIV V =32mm，查表 6-1 得平鍵截面 bh l=10mm8mm40mm. d. 確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表（ P 表 15-2 ），取軸端倒角為 1.0 45 ，各軸肩處的圓角半徑 為 R1.6 6.3 低速軸（軸 III ）的設(shè)計 已知 PIII =2.01kw ， nIII =63.8r/min ??ΙΙΙ ??ΙΙ=Ι 9550 ??ΙΙ=Ι 300.87 Nm ， ??ΙΙΙ 1．求作用在軸上的力

52、 2?Ι?ΙΙ ???4= ΙΙ=Ι 3576.89 N ??4 ??4 ????4tan ??? ????4= ??4 ??= 1351.94 N ??4 cos?? ??4= ???4tan ??= 1001.38N 2. 初步確定軸的最小直徑。先按式 ≥d A0√3 nP 初步估算軸的最小直徑。 選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查圖表（ P表 15-3 ），取 A0III = 126, 得 3 PIII d ≥ A 0II √ III =41.06mm n III 該軸的最小直徑為安裝軸承處的直徑，取為 ??????=?? 43mm 。 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

53、 （1）擬定軸上零件的裝配方案。經(jīng)比較，選取如下圖所示的方案 2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度（從圖的右邊開始） a. 聯(lián)軸器采用軸肩定位， dI II =dIII min =45mm，由 h=（0.07-0.1 ）d， 取dII III =52mm，聯(lián)軸器用軸端擋圈緊固， 查圖表（指導(dǎo)書表 13-19）， 取 D2 =50mm， lI II =82mm。 b. 初步選擇滾動軸承 因軸承同時承受軸向力和徑向力的作用，故選用圓錐滾子軸承， 參照工作要求，并根據(jù) dII III =52mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 組游隙，標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓錐滾子軸承 30211，其尺寸為 d

54、D T=55mm 100mm 22.75mm 。 故 dIII IV = dVII VIII =55mm而, lVII VIII =22.75mm 右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位， 由手冊可查得 h=5mm因, 此 取 dVI VII =64mm c. 取安裝齒輪處軸段直徑 dIV V =56mm，齒輪左端與左軸承之間 采用套筒定位。已經(jīng)齒輪輪轂的寬度為 45mm為, 了使套筒端面可 靠地壓緊齒輪，此軸段略短于輪轂寬度，故取 lIV V =43mm齒, 輪右 端采用軸肩定位，根據(jù) h=（0.07-0.1 ）d，取 h=5mm，則dV VI =64mm， 軸環(huán)寬度 b≥1.4h ，取 lV

55、 VI = 10 mm。 d. 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便，取 lII III =34mm 3）軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用普通平鍵連接 按 dIV V =56mm，查表 6-1 查得平鍵截面 bh=16mm 10mm，鍵槽用 H7 鍵槽銑刀加工，長為 32mm選, 擇 n6 配合，而半聯(lián)軸器與軸也采用 H7 普通平鍵 14mm9mm 70mm連接， k6 配合。滾動軸承與軸的周向定位靠過渡配合來保證，選用直徑尺寸公差為 m6。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表（表 15-2），取軸端倒角尺寸為 1.2 45 。軸上圓角半 徑 R1.6 4．求軸上

56、的載荷 傳遞到軸系部件上的轉(zhuǎn)矩 ?3?= 330.45???? 齒輪圓周力 齒輪徑向力 齒輪軸向力 在水平面上 在垂直平面上 在水平面上， 2?3? ???= 3 = 33753?? ??3 ????= ???tan ??? cos?? = 1270?? ???= ????????=??8?40?? ????3? F????1= = 1927.23?? ??2 + ??3 ????2? F????2= = 1447.77?? ??2 + ??3 F????1= ?????3 - ??????4?2 ??2 + ??3 840.96?? F???

57、?2= -F ????1+ ???= 429.04N 在豎直面上， ??H1 = ????2 = F????2 ?2?= 1438396.59Nmm ??V1 = F????1 ??3 = 64753.9Nmm ??V2 = F????2??2 = 43976.6Nmm 總彎矩 M： ??1 = √???2?1 + ???2?1 = 161909.28Nmm a—a 剖面右處： ??2 = √???2?2+ ???2?2 = 154775.6Nmm 表4 危險截面所受彎矩和扭矩 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F FNH 1 1927.23N FNV1

58、 840.96?? FNH 2 1447.77?? FNV 2 429.04N 彎矩 M H =1438396.59Nmm ??V1 = 64753.9Nmm ??V2 = 43976.6Nmm 總彎矩 M ??1 = 161909.28mm ??2 = 154775.6Nmm 扭矩 T ?3?= 330.45???? 5. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的疲勞強度 a---a 剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故 a---a 剖面左側(cè)為危險截面。 由機械設(shè)計教材貨機械設(shè)計手冊查得，抗彎截面模量為 W= 0.1??3 = 118

59、85.7mm 3 彎曲應(yīng)力： (??+∝?3?) ???= ( ?? 3 )^0.5 = 13.65?????? 對于調(diào)質(zhì)處理的 45鋼，由參考文獻(xiàn) [1] 表10.1 可查得 ??-1 = 60MPa，故安全。 7、滾動軸承的選擇計算 已知軸承的預(yù)計壽命為 Lh =70080h 7.1輸出軸承的選擇與計算 由軸 III 的設(shè)計知，初步選用圓錐滾子軸承 30211，????= 1270?? 、????= 840?? 1. 查滾動軸承樣本 (指導(dǎo)書表 15-3)知圓錐滾子軸承 30211的基本額定動載 荷 C=86500N， Y=1.5，e=0.4 2. 求軸承當(dāng)量動載荷 P

60、 ?r?1 = √??2????+? ??2????=? 2102.72N ?r?2 = √??2???2+ ??2???2= 1510.00N ????= ????/2??, 所以 ????1 = 700.90N ????2 = 503.33N 因為????2 + ????> ????1，所以 ????1 = ???1+ ???= 1343.33N 因為 ????1 - ????< ????2，所以 ????2 = ???2= 503.33N P= ????( ?????+ ?????)? 取????= 1.2, ???1 ???1= 0.64 P1 = ???(???

61、??1+ ?????1) = 3427.3 ???2 ???2= 0.33 ????(?? ??2+ ?????2) = 1812 P2 = 3. 驗算軸承壽命 106 ?? ?? = ( )??= 1.36 107? > 1440000? ? 60?? ?? 故所選用軸承滿足壽命要求。確定使用圓錐滾子軸承 30211。 ?? 8 鍵連接的選擇與校核計算 8.1輸出軸與聯(lián)軸器的鍵連接 (1) 由軸 III 的設(shè)計知初步選用平鍵 149，TIII =330.45 N m，采用圓頭普 通平鍵 A 型 (2) 校核鍵連接的強度 鍵、軸和輪轂 的材料 都是鋼 ，由課本

62、 (表 6-2 )查得許用應(yīng)力 =100-120MPa，取 p =110MP。a 鍵的工作長度 l =L-b=56mm，鍵與輪轂鍵槽 的接觸高度 k=0.5h=7mm。由式 p 3 2T 10 可得 kld 3 2TIII 10 p III =34.47MPa< p p kld p 可見連接的強度足夠，選用平鍵 149 8.2輸出軸與齒輪的鍵連接 （1） 由軸 III 的設(shè)計知初步選用平鍵 16 1032，TIII =330.45 N m，采用圓 頭普通平鍵 A 型 （2） 校核鍵連接的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼， 由課本（表 6-2 ）查得許用應(yīng)力 p =

63、60-90MPa， 取 p =90MPa。鍵的工作長度 l =L-b=16mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=5mm。由式 p 3 2T 103 kld 可得 3 =147MPa> 2TIII 103 kld 可見連接的強度不夠，選用兩個平鍵 1610 9 聯(lián)軸器的選擇 9.1 輸入軸（軸 I）的聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸 I 的設(shè)計，選用 TL4型彈性套柱銷聯(lián)軸器（ 45 鋼），其尺寸如下表所 示 表 9-1 輸入軸聯(lián)軸器 型號 T（ N m ） n （ r/min ） d2 （ mm） L（ mm） 轉(zhuǎn)動慣量 （ kg m2 ） TL4 63

64、 4200 28 62 0.004 9.2輸出軸（軸 III ）的聯(lián)軸器的選擇 表 9-2 輸出軸聯(lián)軸器 轉(zhuǎn)動慣量 型號 T（ N m ） n （ r/min ） d2 （ mm） L（ mm） （ kg m2 ） HL3 630 5000 38 82 0.6 根據(jù)軸 III 的設(shè)計，由于 Tca =330.45 N m,載荷中等沖擊，較平穩(wěn)，常具有 緩沖的性能，軸為較低速軸，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB5014-85，選用 HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器 （ 45鋼），其尺寸如下表所示 10 減速器附件的選擇 1．視孔蓋 選用 A=

65、120mm的視孔蓋。 2．通氣器 選用通氣器（經(jīng)兩次過濾） M181.5 3．油面指示器 根據(jù)指導(dǎo)書表 9-14 ，選用 2 型油標(biāo)尺 M20 4．油塞 根據(jù)指導(dǎo)書 9-16 ，選用 M201.5 型油塞和墊片 5．起吊裝置 根據(jù)指導(dǎo)書表 9-20 ，箱蓋選用吊耳 d=20mm 6．定位銷 根據(jù)指導(dǎo)書表 14-3 ，選用銷 GB117-86 A630 7．起蓋螺釘 選用螺釘 M820 11 潤滑與密封 由于該減速器是一般齒輪減速器，故采用油潤滑。 輸入軸和輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥饴┘巴饨绲幕覊m等造成軸承的 磨損或腐蝕，要求設(shè)置密封裝置，所以采用毛氈圈油封，即在軸承蓋上開出梯 形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形，放置在梯形槽中以與軸密合接觸；或在軸承蓋 上開缺口放置氈圈油封，然后用另一個零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈密封 效果，它的結(jié)構(gòu)簡單，所以用氈圈密封。 12 設(shè)計小結(jié) 通過十多天的課程設(shè)計，感受頗深，復(fù)習(xí)了學(xué)過的知識同時也學(xué)到了很多 東西。通過課程設(shè)計， 把以前學(xué)的東西融合在了一起， 進行了一次綜合的運用， 用到了材料力學(xué)、理論力學(xué)、熱加工、機械設(shè)計和機械原理等，把這些課程系 統(tǒng)的應(yīng)用了一遍，同時也是最好的復(fù)習(xí)，并且把不同的專業(yè)課程串在了一起學(xué) 習(xí)，真正理解了什么是機械設(shè)計。另外在設(shè)計過程中感悟到了設(shè)計所必須的嚴(yán) 謹(jǐn)態(tài)度，要對設(shè)計中出現(xiàn)的每一個數(shù)