8、 mm
= 2500mm
A = -- = － =
=399.1mm
B = =
=13203.1mm
取a=781.5mm
(6)驗(yàn)算小帶輪包角α1
α1=180 57.3= 156.1709>12
在要求范圍以上，包角合適
(7)確定帶的根數(shù)Z
因Dd1=125mm , i=3.5, V=6.2
P1
9、=1.75KW ΔP=.17KW
因α=156.1709, Kα=.95
因Ld=2500mm ,
Z≥ == =
取Z=4
(8)確定初拉力F0及壓軸力FQ
=250.15556993821N
=1958.131N
高速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果
1) 要求分析
(1) 使用條件分析
傳遞功率：P1=7.092537kW
10、 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： n1=274.2857r/min
齒數(shù)比：u=4.17437
轉(zhuǎn)矩T1= =246945.9
圓周速度：估計(jì)v≤4m/s
屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng)
(2) 設(shè)計(jì)任務(wù)
確定一種能滿足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)方案，包括：
一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、β、ψd
主要幾何尺寸：d1、d2、a、…等
2) 選擇齒輪材料、熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力
(1) 選擇齒輪材料、熱處理方式
按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬
11、齒面齒輪，具體選擇方案如下：
小齒輪：45 ，調(diào)質(zhì) ，硬度范圍 229-286
大齒輪：45 ， 正火 ，硬度范圍169-217
(2) 確定許用應(yīng)力
a. 確定極限應(yīng)力σHlim和σFlim
小齒輪齒面硬度為250
大齒輪齒面硬度為200
σHlim1=720，σHlim2=610
σFlim1=260，σFlim2=180
b. 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)Z_N、Y_N
N1 =60an_1t = 601274.28578=2.369828E+08
12、
Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。
c. 計(jì)算許用應(yīng)力
3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類型
(1) 選擇齒輪類型
根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設(shè)為0
(2) 選擇齒輪精度等級(jí)
按估計(jì)的圓周速度，由表3-5初步選用8精度
(3)初選參數(shù)
初選：β= 15，z1= 22，z2= z1u = 224.17437=92。x1=0，x2=0，ψd=0.8
Z_H = 2.45；Z_E = 188.9√MPa ；取Zε =0 .87
Zβ= = =0.98
13、28153
(4)初步計(jì)算齒輪的主要尺寸
由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1，計(jì)算d1前，還需首先確定系數(shù)：K、Z_H、Z_E、Zβ、Zε。K_A=1，
取Kv=1.1，取Kβ=1.05，取Kα=1.1
則 K=K_AKvKβKα=11.11.051.1=1.2705
Z_H、Z_E、Zβ、Zε的值取初選值
初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑d1、mn等主要參數(shù)和幾何尺寸
=88.4mm
=
14、 =88.4cos15/22 mm = 4mm
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn= 4mm 則
a= =4/2cos15 mm = 236.043mm
圓整后?。篴= 240mm
修改螺旋角： β = =
=1811′41″
= 92.63158
齒輪圓周速度為：
v = m/s
= 1.330335m/s
與估計(jì)值相近。
b=ψdd1=.
15、892.63158 =74.1mm
取b2=75mm
b1=b2+(5～10)mm=80mm
(5)驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。
計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：
Z_v1= =25.6597
Z_v2= =107.3043
得Y_FS1=4.25，Y_FS2=3.9。取Yε=.72，Yβ=0.9
計(jì)算彎曲應(yīng)力
2KT1
σF1= ----------------=Y_FS1YεYβ=62.18564MPa<325
bd1m1
Y_FS2
16、 σF2=σF1 ------------=57.06447MPa<225
Y_FS1
該方案合格。
小齒分度圓直徑 mm 92.63158
大齒分度圓直徑 mm 387.3684
小齒齒頂圓直徑 mm 100.6316
大齒齒頂圓直徑 mm 395.3684
小齒齒根圓直徑 mm 82.63158
大齒齒根圓直徑 mm 377.3684
小齒齒寬
17、 mm 80
大齒齒寬 mm 75
中心距 mm 240
螺旋角 18.19487
低速級(jí)圓柱齒輪就傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果
1) 要求分析
(1) 使用條件分析
傳遞功率：P1=6.742166kW
主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： n1=65.70708r/min
齒數(shù)比：u=3.211054
轉(zhuǎn)矩： T1=
=979920
圓周速度：估計(jì)v≤4m/s
屬中速、中載
18、、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng)
(2) 設(shè)計(jì)任務(wù)
確定一種能滿足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)方案，包括：
一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、β、ψd
主要幾何尺寸：d1、d2、a、…等
2) 選擇齒輪材料、熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力
(1) 選擇齒輪材料、熱處理方式
按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下所示：
小齒輪：45 ，調(diào)質(zhì) ，229-286
大齒輪：45 ，正火 ，169-217
(2) 確定許用應(yīng)力
a. 確定極限應(yīng)力σHlim和σFlim
小齒輪齒面硬度為
19、250
大齒輪齒面硬度為200
σHlim1=720，σHlim2=610
σFlim1=260，σFlim2=180
b. 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)Z_N、Y_N
N1 = 60an_1t = 60165.707088=5.677092E+07
N1 5.677092E+07
N2= ----- = ----------- = 1.767984E+07
u 3.211054
Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。
c. 計(jì)
20、算許用應(yīng)力
取S_Hlim=1.3，S_Flim=1.6。
σHlim1Z_N1 7201
σHP1= ------------- = --------- Mpa
S_Hmin 1.3
=553.8462MPa
σFlim2Z_N2 6101
σHP2= -------------- = --------- Mpa
S_Fmin 1.3
=469.2308MPa
σFlim1Y_STY_N1 26021
σFP1= -----------
21、----- -------- = --------------- MPa
S_Fmin 1.6
=325MPa
σFlim2Y_STY_N2 180C21
σFP2=-----------------------------= -------------- MPa
S_Fmin 1.6
=225MPa
3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類型
(1) 選擇齒輪類型
根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，
22、若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設(shè)為0
(2) 選擇齒輪精度等級(jí)
按估計(jì)的圓周速度，初步選用8精度
(3)初選參數(shù)
初選：β= 15，Z1= 28，Z2=Z1u =283.211054=90。X1=0，X2=0，
ψd=0.8
Z_H = 2.45；Z_E = 188.9√MPa ；取Zε =0 .87
Zβ=√cosβ =√ cos15 =0.9828153
(4)初步計(jì)算齒輪的主要尺寸
由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1，計(jì)算d1前，還需首先確定
系數(shù)：K、Z_H、Z_E、
23、Zβ、Zε。
得K_A=1，取Kv=1.1，取Kβ=1.05
，取Kα=1.1
則： K=K_AKvKβKα=11.11.051.1=1.2705
Z_H、Z_E、Zβ、Zε的值取初選值
初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑d1、mn等主要參數(shù)和幾何尺寸
=142.6
d1cosβ 142.6cos15
mn= ----------- = --------------------- mm
z1 28
24、 = 5mm
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn= 5mm 則
mn 5
a= ------- (z1+z2) = ------------ mm
2cosβ 2cos15
= 305.4065mm
圓整后取：= 305mm
修改螺旋角：
mn(z1+z2) 5 (28+90)
β=arc cos --------- --
25、-= arc cos --------------
2a 2305
=1442′44″
mnz1 528
d1= ------- ---- = ------------------- mm
cosβ cos1442′44″
= 144.7458
齒輪圓周速度為：
n1πd1
26、 65.70708π144.7458
v = --------- ----- = -------------------------------- m/s
60000 60000
=0 .4979855m/s
與估計(jì)值相近。
b=ψdd1=0.8144.7458 =115.7mm
取b2=120mm
b1=b2+(5～10)mm=125mm
(5)驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。
計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：
Z_v1=
Z_v2=
Y_
27、FS1=4.1，Y_FS2=3.9。取Yε=0.72， =0.9
計(jì)算彎曲應(yīng)力
σF1= = Y_FS1Yε=76.17229MPa<325
σF2=σF1= =72.45657MPa<225Mpa
該方案合格。
小齒分度圓直徑 mm 144.7458
大齒分度圓直徑 mm 465.2542
小齒齒頂圓直徑 mm 154.7458
大齒齒頂圓直徑 mm 475.2542
小齒齒根圓直徑 mm 132.245
28、8
大齒齒根圓直徑 mm 452.7542
小齒齒寬 mm 125
大齒齒寬 mm 120
中心距 mm 305
螺旋角 14.71234
六. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 選擇軸的材料：
在減速器中有三根軸，傳遞的功率都屬于中小型功率，故軸的材料可選擇45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能及許用應(yīng)力查表得： =650MPa, =360MPa,
=300MPa, =155MPa
29、, =60MPa。
2. 初算最小軸徑:
高速軸的最小軸徑為 = 34.77551mm
中間軸的最小軸徑為 = 55.0558mm
低速軸的最小軸徑為 = 79.8641mm
3、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
按工作要求，軸上所支承的零件主要有帶輪，齒輪，擋油盤及滾動(dòng)軸承。齒輪和帶輪通過平鍵周向定位，齒輪的軸向通過軸環(huán)和擋油盤定位固定，帶輪的軸向通過軸肩定位。
軸的受載簡(jiǎn)圖如下：
各個(gè)力的計(jì)算過程如下:
高速軸的水平受力：
R_hc = (-F_
30、t1 (L0 - L1) + F_t2 (L0 - L2)) / L2 = -3914.8623853211 (N)
R_hd = -(R_hc + F_t1 + F_t2) = -1419.1376146789(N)
M_h1 = L1 R_hc = -340593.027522936(Nmm)
M_h2 = L2 R_hc + F_t1 (L2 - L1) = --6.00266503170133E-11(Nmm)
高速軸的豎直受力：
R_vd = = 2448.56574923547(N)
R_vc = F_r2 -- F_r1
31、 -- R_vd = --2534.56574923547(N)
M_v1 = L1 R_vc = -220507.220183486(Nmm)
M_a1 = d1 / 2 F_a1 =71955(Nmm)
M_v2 = L2 R_vc + F_r1 (L2 - L1) + M_a1 =-266288(Nmm)
M_a2 = d2 / 2 F_a2 = 0(Nmm)
R_c = = 4663.70786319208(N)
R_c = = 2830.0928956(N)
高速軸的扭矩：
Tc = 0
32、
Td = 246945(Nmm)
T1 = 246945(Nmm)
T2 = 246945(Nmm)
高速軸的合成彎矩：
M_1_1 = = 405742.584097711(Nmm)
M_1_2 = = 371579.564183342(Nmm)
M_2_1 = = 266288(Nmm)
M_2_2 = = 0(Nmm)
高速軸的彎扭合成：
折合系數(shù)a =0 .6
M_cac = = 0(Nmm)
M_ca1_1 = = 431949.654982253(Nmm)
M_ca1_2 = = 400031.039305305(Nmm)
M_ca2
33、_1 = = 148167(Nmm)
M_ca2_2 = 0(N mm)
M_cad = = 304733.914806016(Nmm)
畫出彎矩圖:
由此可以得出危險(xiǎn)截面的位置
其內(nèi)徑為60mm
高速軸的強(qiáng)度校核：
危險(xiǎn)截面處彎矩 M = 266288
危險(xiǎn)截面處扭矩 T = 246945
扭矩修正系數(shù)α = 0.6
當(dāng)量彎矩 Mca =
= 304733.9(Nmm)
許用應(yīng)力 [σ]_1 = 95MPa
考慮鍵槽的影響，查附表6-8計(jì)算抗彎截面模量Wa
抗彎截面摸量 Wa = 16699.08
34、 Mca
計(jì)算應(yīng)力 σca = ---------- = 18.24854
Wa
因 σca≤[σ]_1
故安全
高速軸的安全系數(shù)校核：
(1) 截面上的應(yīng)力
危險(xiǎn)截面處彎矩 M = 266288
危險(xiǎn)截面處扭矩 T = 246945.9
彎曲極限 σ_1 = 255
扭剪極限 τ_1 = 140
抗彎截面摸量 Wa = 33673.95
抗扭截面摸量 Wt = 67347.89
M 266288
彎曲應(yīng)力幅 σa = ---- = ---------------- = 7.9078
35、35MPa
Wa 33673.95
T 246945.9
扭剪應(yīng)力幅 τa = ---- = ------------------= 1.83336MPa
2WT 67347.89
根據(jù)應(yīng)力變化規(guī)律確定σm、τm
彎曲平均應(yīng)力 σm = 7.907835MPa
扭剪平均應(yīng)力 τm = 0MPa
(2) 材料的疲勞極限
軸材料為45
根據(jù)軸材料，取ψα=.15，ψτ=.08
(3)危險(xiǎn)截面的應(yīng)力集中系數(shù)
k_σ=1
36、.76，k_τ=1.54
(4)表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)
β=.95
ε_(tái)σ=.78，ε_(tái)τ=.74
(5)考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)
Sα = = 14.76268
Sτ= = 34.85899
Sca = = 13.5939> [S] = 1.65
故安全
中間軸和低速軸的校核方法同上.經(jīng)過計(jì)算的也合格.
七 . 鍵聯(lián)接的選擇
位置
軸徑
37、mm
型號(hào)
鍵長(zhǎng)mm
鍵寬mm
接觸高mm
高速軸
60
A
50
18
7
中間軸
85
A
63
22
9
低速軸
110
A
100
28
10
90
A
110
25
9
高速軸鍵的校核:
轉(zhuǎn)矩 T = 246945
軸徑 d = 60
平鍵型號(hào)為：A
平鍵接觸長(zhǎng)度 l = 32
平鍵接觸高度 k = 4.4
聯(lián)結(jié)類型為動(dòng)聯(lián)結(jié)
許用壓強(qiáng) [P] = 150
2T
計(jì)算壓強(qiáng) P = -----------= 58.46236
dlk
因
38、 P≤[P]
動(dòng)聯(lián)結(jié)平鍵強(qiáng)度校核合格
八. 滾動(dòng)軸承選擇和校核:
經(jīng)過分析可得各個(gè)軸均須承受一定的軸向力,故考慮選擇角接觸球軸承.
由各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)尺寸可查表可以選擇:
高速軸選7213C, 中間軸選7218C, 低速軸選7220C
在此僅以高速軸的滾動(dòng)軸承為典型進(jìn)行校核
徑向力和軸向力的計(jì)算公式為:
:
設(shè)計(jì)需求:
軸承工作時(shí)間為 14400小時(shí)
額定動(dòng)負(fù)荷Cr= 53800N
額定動(dòng)負(fù)荷C0r= 46000N
軸承負(fù)荷系數(shù)fp為 1.1
溫度系數(shù)ft為 1
軸承1當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為
39、 = 2519.94605542088N
軸承2當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為 =4600.904151896N
由公式: 計(jì)算得:
軸承1計(jì)算壽命為 591931.27小時(shí)
軸承2計(jì)算壽命為 97255.79小時(shí)
九 . 聯(lián)軸器的選擇
選用彈性連軸器:
軸徑為90mm 公稱轉(zhuǎn)矩 :2800N.m
選用TL11 GB4323-84
主動(dòng)端：J型軸孔，A型鍵槽，95mm, =132mm
從動(dòng)端：J1型軸孔
40、，A型鍵槽, 95mm, =132mm
十 . 潤(rùn)滑和密封方式的選擇，潤(rùn)滑油的牌號(hào)的確定
所有軸承用脂潤(rùn)滑，滾珠軸承脂ZG69-2；齒輪用油潤(rùn)滑，并采用油池潤(rùn)滑的方式，牌號(hào)CKC150；這樣對(duì)所有的軸承都要使用鑄造擋油盤。軸承蓋上均裝墊片，透蓋上裝密封圈
十一 .箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇
1). 減速器結(jié)構(gòu):
減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖及零件圖。
2).注意事項(xiàng):
1.裝配前,所有的零件用煤油清洗,箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料;
2.齒輪嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗(yàn),高速級(jí)側(cè)隙應(yīng)不小于0.211mm,低速級(jí)側(cè)隙也不應(yīng)小于0.
41、211mm;
3.齒輪的齒側(cè)間隙最小 = 0.09mm.齒面接觸斑點(diǎn)高度>45%,長(zhǎng)度>60%;
4.角接觸球軸承7213C,7218C,7220C的軸向游隙均為0.10～0.15mm,用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑.
5.箱蓋與接觸面之間禁止用任何墊片,允許涂密封膠和水玻璃.各密封處不允許漏油;
6.減速器裝置內(nèi)裝CKC150工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍
7.減速器外表面涂灰色油漆
8.按減速器的實(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)
十二 設(shè)計(jì)小結(jié)
經(jīng)過幾周的課程設(shè)計(jì)，我終于完成了自己的設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，感覺學(xué)到了很多的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，這些都是在平時(shí)的理論課中不能學(xué)到的
42、。還將過去所學(xué)的一些機(jī)械方面的知識(shí)系統(tǒng)化,使自己在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用能力得到了很大的加強(qiáng).
除了知識(shí)外，也體會(huì)到作為設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須嚴(yán)肅，認(rèn)真，并且要有極好的耐心來對(duì)待每一個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。在設(shè)計(jì)過程中，我們會(huì)碰到好多問題，這些都是平時(shí)上理論課中不會(huì)碰到，或是碰到了也因?yàn)椴挥枚蝗ド罹康膯栴}，但是在設(shè)計(jì)中，這些就成了必須解決的問題，如果不問老師或是和同學(xué)討論，把它搞清楚，在設(shè)計(jì)中就會(huì)出錯(cuò),甚至整個(gè)方案都必須全部重新開始。比如軸上各段直徑的確定，以及各個(gè)尺寸的確定,以前雖然做過作業(yè)，但是畢竟沒有放到非常實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中去,畢竟考慮的還不是很多.而且對(duì)所學(xué)的那些原理性的東西掌握的還不是很透徹
43、.但是經(jīng)過老師的講解,和自己的更加深入的思考之后,對(duì)很多的知識(shí),知其然還知其所以然.
剛剛開始時(shí)真的使感覺是一片空白.不知從何處下手.在畫圖的過程中，感覺似乎是每一條線都要有一定的依據(jù), 尺寸的確定并不是隨心所欲不斷的會(huì)冒出一些細(xì)節(jié)問題,都必須通過計(jì)算查表確定. 設(shè)計(jì)實(shí)際上還是比較累的，每天在電腦前畫圖，或是計(jì)算。的確需要很大的毅力.從這里我才真的體會(huì)到了做工程的還是非常的不容易的.通過這次課程設(shè)計(jì)我或許提前體會(huì)到了自己以后的職業(yè)生活吧.
經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)感覺到自己還學(xué)到了很多的其他的計(jì)算機(jī)方面的知識(shí),經(jīng)過訓(xùn)練能夠非常熟練的使用Word和天喻CAD.并且由于在前期為了選定最終使用的CAD軟
44、件.我還學(xué)習(xí)使用了InteCAD和開目CAD.掌握了大致的用法,通過比較學(xué)習(xí)我了解了,CAD軟件的大致框架.覺得受益匪淺.
所以這次課程設(shè)計(jì),我覺得自己真的收獲非常的大,打完這行字,真的心一下只放了下來,看到自己完成的成果,真的覺得雖然很累,但覺得很欣慰.這次課程設(shè)計(jì)應(yīng)該是達(dá)到了預(yù)期的效果.
華中科技大學(xué)材料學(xué)院材控0103班
設(shè)計(jì)人:伍志剛
2004年1月6日
十三 參考資料
《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 唐增寶 何永然 劉安俊 主編 華中科技大學(xué)出版社
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》張衛(wèi)國(guó) 楊家軍 主編 華中科技大學(xué)出版社
帶式運(yùn)三輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書axy
