二級斜齒輪圓柱齒輪減速器設(shè)計

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湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計I摘 要減速器在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設(shè)計、制造和使用特點各不相同。上世紀(jì) 70－80 年代，世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，且與新技術(shù)革命的發(fā)展緊密結(jié)合減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場合也用來增速，稱為增速器。減速器是一種相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。其主要由傳動零件(齒輪或蝸桿) 、軸、軸承、箱體及其附件所組成。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設(shè)計、制造和使用特點各不相同。當(dāng)今世界減速器正被越來越多地應(yīng)用各種民用和軍用設(shè)備上，另一方面，人們對減速器的要求隨著時代的變革也在發(fā)生著變化，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高的減速器更受人們喜愛，減速器也正朝著高水平、高性能的方向不斷推進(jìn)。關(guān)鍵字：減速器 轉(zhuǎn)矩 傳動零件 軸承 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計IIAbstractSpeed reducer in the original motivation and implement mechanism between the matching speed and torque transfer function, in the modern machine is widely applied in the. Speed reducer can be classified according to use general reducer and special reducer two categories, both the design, manufacture and use of characteristics of different.70 of the last century80's, the world speed reducer technology had very great progress, and the development of new technology revolution closely reducer is the prime mover and machine between independent closed gearing device, used to reduce speed and increase torque, to meet the operational needs, in some occasions also used to speed-up, called the speeder. The reducer is a kind of relatively sophisticated machinery, the use of it is designed to reduce the speed, increased torque. It is mainly composed of a driving parts ( gear or worm ), shaft, bearing, box and its accessories. Speed reducer can be classified according to use general reducer and special reducer two categories, both the design, manufacture and use of characteristics of different. In today's world of reducer are being increasingly applied in various civil and military equipment, on the other hand, people on the reducer requirements with the change of time is also changing, small volume, light weight, low noise, high efficiency, high reliability of the reducer is more influenced by people like love, speed reducer is also facing the high level, high performance continuously in the direction of advance. Keywords: Retarder Torque Transmission parts Bearing湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計III目 錄摘 要 IAbstract.II目 錄 III引 言 11 設(shè)計任務(wù)書 .21.1 設(shè)計題目 21.3 設(shè)計內(nèi)容 21.4 設(shè)計要求 22 傳動裝置的總體方案設(shè)計 .32.1 對傳動方案的要求 32.2 擬定傳動方案 32.2.1 選用閉式斜齒圓柱齒輪 .32.2.1 選用帶傳動 .32.3 電動機(jī)的選擇 32.3.1 選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式 .32.3.2 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 .42.3.3 確定電動機(jī)的功率和型號 .42.4 傳動比的分配 62.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 62.5.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算 .62.5.2 各軸輸入功率計算 .62.5.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩?fù)?jù)算 .73 傳動零件的設(shè)計計算 .83.1 設(shè)計Ｖ帶傳動的設(shè)計 83.2 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 .103.2.1 選定高速齒輪類型、精度等級、材料，熱處理及齒數(shù) 103.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計算齒輪參數(shù) 103.2.3 確定傳動尺寸 113.2.4 校核齒根彎曲強(qiáng)度 123.2.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 133.3 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 .143.3.1 選定低速齒輪類型、精度等級、材料，熱處理及齒數(shù) 143.3.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計算齒輪參數(shù) 143.3.3 確定傳動尺寸 153.3.4 校核齒根彎曲強(qiáng)度 163.3.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 17湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計IV4 軸的設(shè)計 194.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 .194.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .194.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 194.2.2 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 204.2.3 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 215 軸的校核 225.1 軸的力學(xué)模型的建立 .225.1.1 軸上力的作用點位置和支點跨距的確定 225.1.2 繪制軸的力學(xué)模型圖 225.2 計算中間軸上的作用力 .235.3 計算支反力 .235.4 繪轉(zhuǎn)矩、彎矩圖 .245.5 彎扭合成強(qiáng)度校核 .256 零件的選擇與校核 266.1 鍵的選擇與校核 .266.2 聯(lián)軸器的選擇 .267 滾動軸承的選擇和校核 277.1 中間軸滾動軸承的選擇 .277.2 滾動軸承的校核 .277.2.1 計算徑向載荷 277.2.2 計算內(nèi)部軸向力 277.2.3 計算軸承所受的軸向載荷 277.2.4 計算當(dāng)量載荷 287.2.5 驗算軸承壽命 288 潤滑與密封的設(shè)計 298.1 潤滑設(shè)計 .298.2 密封設(shè)計 .299 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 309.1 確定箱體的尺寸與形狀 .309.2 合理設(shè)計肋板 .309.3 合理選擇材料 .3010 減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .3211 減速器輸出軸加工工藝 .3311.1 輸出軸的零件圖和技術(shù)要求 3311.2 輸出軸的加工工藝分析 3311.2.1 主要加工表面 .3311.2.2 次要加工表面 .3411.3 輸出軸加工工藝路線和加工過程 34湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計V11.3.1 輸出軸加工工藝路線 .3411.3.2 輸出軸加工過程 .3411.4 檢驗 按圖樣技術(shù)要求項目檢查 .3811.4.1 選擇機(jī)床與工藝裝備 .3811.5.1 粗車工序圖 .3911.5.2 半精車工序圖 .3911.5.3 精車工序圖 .3911.5.4 粗銑工序圖 .4011.5.5 精銑工序圖 .4011.5.6 粗磨工序圖 .4011.5.7 精磨工序圖 .40結(jié) 束 語 .41參 考 文 獻(xiàn) 42致 謝 .43湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1引 言減速器一般是由原動機(jī)、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機(jī)的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。本設(shè)計采用的是二級斜齒輪傳動機(jī)器，主要研究其傳動部分的結(jié)構(gòu)和效率，傳動裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便。本設(shè)計中原動機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動方案采用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為二級斜齒圓柱齒輪減速器。帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護(hù)的優(yōu)點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。主要設(shè)計的部分包括帶傳動、斜齒輪、高速軸、中間軸以及輸出軸、軸承、鍵、零部件及其箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計21 設(shè)計任務(wù)書1.1 設(shè)計題目運用機(jī)械設(shè)計中機(jī)械傳動裝置的設(shè)計原理,完成帶式輸送機(jī)的傳動方案的設(shè)計, 完成減速器裝配圖,要求選用帶傳動 ,選用標(biāo)準(zhǔn)中心距。1.2 設(shè)計任務(wù)（1）減速器裝配圖（0 號）……………… 1 張 （2）低速軸零件圖（2 號）……………… 1 張（3）低速級大齒輪零件圖（2 號）……… 1 張 （4）設(shè)計計算說明書…………………… 1 份1.3 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一用于帶式運輸機(jī)上的兩級展開式圓柱齒輪減速器。有輕微沖擊,工作經(jīng)常滿載, 原動機(jī)為電動機(jī),齒輪單向傳動,單班制工作（每班 8 小時）, 運輸帶速度誤差為±5%,減速器使用壽命 5 年 ,每年按 300 天計, 小批量生產(chǎn), 啟動載荷為名義載荷的 1.5倍。 1.4 設(shè)計要求1）各級齒輪傳動的強(qiáng)度驗算2）中間軸的彎扭合成強(qiáng)度驗算3）中間軸鍵的強(qiáng)度驗算（只驗算一處）4）中間軸上的滾動軸承壽命驗算5）兩級傳動大齒輪浸油深度驗算6）選擇減速器內(nèi)齒輪潤滑方式驗算 V7）選擇滾動軸承的潤滑（劑）方式驗算 dn湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計32 傳動裝置的總體方案設(shè)計2.1 對傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、機(jī)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。任何一個方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。將傳動能力較小的帶傳動布置在高速級，有利于整個傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，勻稱。2.2 擬定傳動方案滿足同一工作機(jī)功能要求，往往可采用不同的傳動機(jī)構(gòu)，不同的組合和布局，從而可得到不同的傳動方案。擬定傳動方案時，應(yīng)充分了解各種傳動機(jī)構(gòu)的性能及適用條件，結(jié)合工作機(jī)所傳遞的載荷性質(zhì)和大小、傳動方式和速度以及工作條件等。將傳動能力較小的帶傳動布置在高速級，有利于整個傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，勻稱。同時，將帶傳動布置在高速級有利于發(fā)揮其傳動平穩(wěn)，緩沖吸振，減少噪聲的特點。2.2.1 選用閉式斜齒圓柱齒輪齒輪傳動具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長等特點，因此在傳動裝置中一般采用齒輪傳動。由于斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故在高速級采用閉式斜齒輪傳動。另一方面，其潤滑及防護(hù)條件最好，傳動較平穩(wěn)，動載荷較小、結(jié)構(gòu)簡單緊湊。其加工上只比直齒輪多轉(zhuǎn)過一個角度，工藝不復(fù)雜。2.2.1 選用帶傳動帶傳動具有傳動平穩(wěn)、吸振等特點，且能起到過載保護(hù)作用。但由于它是靠摩擦力來工作的，在傳遞相同功率的條件下，當(dāng)帶速較低時，傳動結(jié)構(gòu)尺寸較大，為了減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)將其布置在高速級。由以上條件可初步確定帶式運輸機(jī)傳動裝置及其簡圖。2.3 電動機(jī)的選擇選擇電動機(jī)的內(nèi)容包括：選擇電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、功率、轉(zhuǎn)速和型號。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計42.3.1 選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作天劍、工作時間的長短及載荷性 η 2η 3η 5η 4η 1IIIVPdPw圖 2-1 帶式運輸機(jī)傳動裝置及其簡圖質(zhì)、大小、起動性能和過載情況等條件來選擇。工業(yè)上一般采用三相交流電動機(jī)。Y 系列三相異步電動機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點，故應(yīng)用最廣泛。因此，根據(jù)動力源和工作條件，選用 Y 系列三相異步電動機(jī)。2.3.2 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定同一功率功率的異步電動機(jī)有同步轉(zhuǎn)速 1500、1000、750r/min 等幾種。一般來說，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速越高，磁極對數(shù)越少，外廓尺寸越小，價格越低；反之，轉(zhuǎn)速越低，外廓尺寸越大，價格越貴。當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速高時，選用高速電動機(jī)教經(jīng)濟(jì)。但若工作機(jī)轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動機(jī)，則總傳動比會增大，會導(dǎo)致傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高。所以在確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速時，應(yīng)全面分析。2.3.3 確定電動機(jī)的功率和型號電動機(jī)的功率選擇是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選得過小，不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動機(jī)價格較高，且經(jīng)常不在滿載下運行，電動機(jī)效率和功率都較低，造湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計5成很大的浪費。電動機(jī)功率的確定，主要與其載荷的大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)。對于長期連續(xù)工作、載荷較穩(wěn)定的機(jī)械，可根據(jù)電動機(jī)所需的功率 來選擇，而不必dP校核電動機(jī)的發(fā)熱和起動力矩。選擇時應(yīng)使電動機(jī)的額定功率稍大于電動機(jī)的所需功率，具體計算如下：1） 工作機(jī)所需要的有效功率為：kW 2.（1）98.108＝＝ ???vFpw為了計算電動機(jī)所需功率 d，需要確定傳動裝置總效率 。a?為 V 帶的效率, 為軸承 1 的效率，1?2?345、 為齒輪嚙合傳動的效率， 為聯(lián)軸器的效率，67 8?為滾筒的效率（包括滾筒和對應(yīng)軸承的效率）。9則傳動裝置的總效率為：＝0.95× × ×0.99×0.96＝0.8；987654321??a 48.029.電動機(jī)所需工作功率為： P ＝P /η ＝1.98/0.8＝2.5kW 2.（2）查表選取電動機(jī)的額定功率為 3kW。2） 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇選用常用同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 和 1000r/min 兩種作對比。工作機(jī)轉(zhuǎn)速 2.（3）min/028.7in/301.610rrDvnw ????綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為 Y100L2-4 的三相異步電動機(jī)，額定功率為 3.0kw。滿載轉(zhuǎn)速 1430 r/min，同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。?mn由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n 和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速 n，可得傳動裝置總傳動比為 ＝ ＝1430/70.028＝20.42 2.（4）aiw/圖 2-2 電動機(jī)的外型圖表 2-1 電動機(jī)主要參數(shù)湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計62.4 傳動比的分配由 ＝ × 可得，式中 分別為 V 帶傳動和減速器的傳動比。ai0ii,0為使 V 帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取 ＝2，則減速器傳動比為0i＝ ＝20.42/2＝10.21i0/a取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比2.（5）64.321.3.1??ii右則低速級的傳動比2.（6）8.4.3012?i2.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)2.5.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算＝ ＝1430/2＝715r/min?n0/im＝ ＝715/4.38＝196.43r/minⅠ1＝ / ＝196.43/2.8=70 r/min2i= =70 r/minn2.5.2 各軸輸入功率計算＝ × ＝2.5×0.95＝2.375kWⅠPdp1?＝ ×η2× ＝2.375×0.98 ×0.98＝2.281kW6＝ ×η4× ＝2.281×0.98×0.98＝2.191kW7＝ × ×η8=2.191×0.98×0.99＝2.126kWⅠ2.5.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩?fù)?jù)算電動機(jī)轉(zhuǎn)速 minr傳動裝置的傳動比方案電動機(jī)型號額定功率Pedkw同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速電動機(jī)重量N參考價格元 總傳動比V 帶傳動 減速器1 Y100L2-4 3 1500 1430 33 210 20.42 2 10.21中心高 外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底腳安裝尺寸 A×B地腳螺栓孔直徑 K軸伸尺寸 D×E裝鍵部位尺寸 F×GD100 380× 283× 245 160 ×140 12 28×60 8 ×54湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計7電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 =9550 =9550×2.5/1430=16.696 N·m 2.（7）dTmdnP所以: ＝ ×2.375/715=31.722 N·mⅠ???950/＝ 2.281/196.43=110.897N·m950＝ 2.191/70=298.915N·mT/ⅠnP= 2.126/70=289.911 N·mⅠ??950將傳動裝置的運動和動力參數(shù)歸納于表 2-1表 2-1 運動和動力參數(shù)軸號 轉(zhuǎn)速 n（ r/min 功率/kw 轉(zhuǎn)矩/N.m0 1430 2.5 16.696Ⅰ 715 2.375 31.722Ⅱ 196.43 2.281 110.897Ⅲ 70 2.191 298.915Ⅳ 70 2.126 289.911湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計83 傳動零件的設(shè)計計算注：本計算采用西北工業(yè)大學(xué)編《機(jī)械設(shè)計》（第七版）的計算方法。有關(guān)設(shè)計計算公式、圖標(biāo)、數(shù)據(jù)均引自此書。3.1 設(shè)計Ｖ帶傳動的設(shè)計(1)確定計算功率查教材表 8-6 得工作情況系數(shù) ，P 為傳遞的額定功率,既額定功率0.1?AKP=2.5kw。, 3.（1）kwkPAc 5.2.?（2）選擇帶型號根據(jù) ， ,查教材 表 8-8 和 表 8-9 選用帶型為 Z 型wc5.?0.1?A152P153帶．（3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑選取帶輪基準(zhǔn)直徑 21,d查教材 表 8-3 和 表 8-7 得小帶輪基準(zhǔn)直徑 ，則大帶輪基準(zhǔn)直徑145P53 md801?； 3.（2）idd .569.08)0.(102 ?????式中帶傳動的滑動率，通常?。?%～2%），圓整后取 。誤差小于d5％，是允許的。（4）驗算帶速 v； 3.（3） smndVm /25/0.6160438160?????在 5～25m/s 范圍內(nèi)，Ｖ帶充分發(fā)揮。（5）確定中心距 0a中心距 ,所以初步選取中心距 mm，360)18(5.)(5.120 ?????d初定中心距 ，ma360（6）基準(zhǔn)長度計算= ； 3.（4）0dL104)()(20221 ????add?m對于 Z 型帶，查教材 表 8-2 選取基準(zhǔn)長度4PLd湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計9得實際中心距，取 ma370?3.（5）mⅠLd 3702/)1(620 ?????(7)驗算小帶輪包角 1?，包角合適。 3.（5）???? 073.5182????ad?(8)確定 v 帶根數(shù) z因 ，帶速 ，傳動比 ,查教材 表 8-5a 或 8-5c 和 8-md01 sv/620?i148P5b 或 8-5d,并由內(nèi)插值法得 。kwpkp.;3.0??查教材 表 8-2 得 =1.08，142PLK查教材 表 8-8,并由內(nèi)插值法得 =1.05 ?由 公式 8-22 得143.（6）408.1)4.03(52)(0 ????????lckpZ?故選 Z=4 根帶。（9）計算預(yù)緊力 0F查教材 表 8-4 可得 ,故:145Pmkgq/6.?單根普通Ｖ帶張緊后的初拉力為 NvkzvFc 29.806.)10.52(645).2(02 ??????????（10）計算作用在軸上的壓軸力 pF利用公式可得:3.（7）zFp 64217sin29.8042sin10 ??????表 3-1 V 帶傳動的主要參數(shù)名稱 結(jié)果 名稱 結(jié)果 名稱 結(jié)果帶型 Z 傳動比 0i根數(shù) Z=4基準(zhǔn)長度 mLd12?預(yù)緊力 NF29.80?帶輪基準(zhǔn)直徑 md16082?中心距 a=370mm 壓軸力 P64查表 8-10 可得：槽間距 e=12 0.3mm；槽邊距 f=8 1mm。則帶輪輪緣寬度：B=（z-??1)e+2f=(4-1)x12+2×7mm=50mm；大帶輪轂孔直徑由后續(xù)高速軸設(shè)計而定，d= = 1d20mm，大帶輪轂寬度 L：當(dāng) B1.5d 時，取 L=B=50mm。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計103.2 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算3.2.1 選定高速齒輪類型、精度等級、材料，熱處理及齒數(shù)考慮到帶式運輸機(jī)為一般機(jī)械，故用斜齒輪傳動，高速級小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，平均齒面硬度為 250HBS，大齒輪選用 45 鋼正火，平均齒面硬度為 200HBS。選用 8 級精度。3.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計算齒輪參數(shù)因為是閉式軟齒面齒輪傳動，故先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，即3.（8）2131 )][(2HEdtt ZuTK???????確定上式各參數(shù)的值:（1）試選 =1.4， 31722N/mm，u=3.64；t?1（2）按表 10-7 取齒寬系數(shù) 1.0；d（3）取 ，取 初選螺旋角912564.3,2511?uzz ,2?z?14??則由公式可得：＝ [1.88-3.2×（ ）] 3.（9）21Z?cos＝[1.88－3.2×（1/25＋1/91）]×cos14 ＝1.666?（4）由 ，查圖 18-19 得區(qū)域系數(shù) Z =2.41；?14??H（5）由表 10-5 查得材料的彈性影響系數(shù) MPaE8.19?（6）許用接觸應(yīng)力按 計算。HNSlim][??查教材圖 10-21 得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪的接 H501lim?觸疲勞強(qiáng)度極 限 。MPaH3902lim?由教材 公式 10-13 計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)0PN =60n j =60×715×1×（8×300×5） 3.（10）1hL=5.148×10 h8N =N /u=1.414×1021查圖 10-22 得接觸疲勞壽命系數(shù) ，13.;.21?NZ失效概率為 1%,取安全系數(shù) ,應(yīng)用 公式 10-12 得:0?HS0P[ ] = 3.（11）H?1 MZN65.51lim?湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計11[ ] = 3.（12） H?2 MPSZN7.40.1392lim??取 MPa7.40]?初算小齒輪的分度圓直徑 d ，得t13.（13）2131 )][(2HEdtt ZuTK???????= m83.41)7.409(6.3.7423 ??3.2.3 確定傳動尺寸（1）計算圓周速度 ?，因此 7 級精度合用??106Ⅰndt?sm/57.10683.4??（2）計算載荷系數(shù) K。查教材表 10-2 可得使用系數(shù) =1.25；A根據(jù) ,7 級精度, 查教材由 表 10-8 得動載系數(shù) K =1.04；smv/57.1?192PV查教材表 10-3 可得齒間載荷分配系數(shù) ；.??K查教材圖 10-8 可得齒向載荷分配系數(shù) 5?故載荷系數(shù): 645.1.0412.?????KA（3）對 進(jìn)行修正。td13.（14）mtt .4.16583.31 ??（4）確定模數(shù) 。nm= ， 3.（15）Zd7.25cos.4cos1???取為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =2mmn（5）計算中心距。a= = =119.55 3.（16）?cos2)(1nmz???14cos)9(m圓整為 a=120湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計12（6）精算螺旋角。=arccos 3.（17）? ?84.120)95(arcos2)(1 ??????mn因為 β 值與初選值相差不大，故與 β 值有關(guān)的數(shù)據(jù)不需修正。（7）精算分度圓直徑。3.（18）mzdn 14.72.5184.cos21 ??????zmn 8s922?（8）計算齒寬，mdb72.51.01????取 b60)~(,52?3.2.4 校核齒根彎曲強(qiáng)度由式可得3.（19）][1FSaFnFYmbdKT???????式中各參數(shù)為：（1） 值同前；??,,1ndbTK（2）由當(dāng)量齒數(shù) 3.（20）7.284.1cos5331????zv4.10.92?v由圖 10-17、10-18 查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù) Y ＝2.62 ；Y ＝2.20 應(yīng)力校正系數(shù) Y ＝1.59； Y ＝1.78（3）計算斜齒輪的縱向重合度=0.318 =2.949 3.（21）??1??d ?84.1tan350.8.tan???查圖 10-21 得螺旋角影響系數(shù)為 7?Y（4）許用彎曲應(yīng)力由式，即按 計算，F(xiàn)NstFSlim][?查圖 10-15 可得彎曲疲勞極限 MPP160,202li1li ??查圖 10-22 可得彎曲疲勞壽命系數(shù) .NY湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計13取 ，安全系數(shù) ，故0.2?stY25.1?FS3.（22）MPYNstF 320.10][lim1 ???SFst 56.62li23.（23）????YbdKTanF11?= 1][748.059162.94.27.536 FMP?????3.（24）21212 ][80FSaFFY???滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（5）高速級各齒輪參數(shù)如下：大小齒輪分度圓直徑： mbdmd5,28.1,34.7251???，中心距 ，模數(shù)mb5,6021?a0n3.2.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪 1 由于直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪 2 采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗公式和后續(xù)設(shè)計的中間軸配合段直徑計算，見表 3-2；大齒輪 2 結(jié)構(gòu)圖參見設(shè)計圖。高速級齒輪傳動尺寸歸于表 3-3。表 3-2 大齒輪 2 結(jié)構(gòu)尺寸名 稱 結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗計算公式 結(jié)果/mm轂孔直徑 d由中間軸設(shè)計而定 24d?40輪轂直徑 3DD6.13 64輪轂寬度 L7~8)2.(?L65（取為與齒寬 b2相等）腹板最大直徑 0 namd400??150板孔分布圓直徑 1 2/)(31?107板孔直徑 2D5.~.302D25腹板厚度 CbC)(?15湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計143.3 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算3.3.1 選定低速齒輪類型、精度等級、材料，熱處理及齒數(shù)考慮到帶式運輸機(jī)為一般機(jī)械，故用斜齒輪傳動，高速級小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，平均齒面硬度為 250HBS，大齒輪選用 45 鋼正火，平均齒面硬度為 200HBS。選用 8 級精度。3.3.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計算齒輪參數(shù)因為是閉式軟齒面齒輪傳動，故先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，即 2232 )][(1HEdtt ZuTK???????確定上式各參數(shù)的值:（1）試選 =1.4， 110897N/mm，u=2.8；tK?I（2）按表 10-7 取齒寬系數(shù) 1.0；d?（3）取 ，取 初選螺旋角8430.2,304??uzz ,74?z?12??則由公式可得：＝[1.88-3.2×（ ）]431Z?cos＝[1.88－3.2×（1/30＋1/87）]×cos12 ＝1.7?（4）由 ，查圖 18-19 得區(qū)域系數(shù) Z =2.45；?12??H（5）由表 10-5 查得材料的彈性影響系數(shù) MPaE8.19?（6）許用接觸應(yīng)力按 計算。HNSlim][??查教材圖 10-21 得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪的接觸H503lim?疲勞強(qiáng)度極限 。MPaH3904lim?由教材 公式 10-13 計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)20PN =60n j =60×196.43×1×（8×300×5）3hL=1.414×10 h8N =N /u=5.05×10437查圖 10-22 得接觸疲勞壽命系數(shù) ，5.0;1.43?NNZ失效概率為 1%,取安全系數(shù) ,應(yīng)用 公式 10-12 得:0?HS2P[ ] =?3 MP.63.53lim?湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計15[ ] = H?4 MPSZN1950.34lim??取 MPaH195][4??初算小齒輪的分度圓直徑 d ，得t12232 )][(HEdtt ZuTK???????= m10.2)1958.4.(8.7.10943 ??3.3.3 確定傳動尺寸（1）計算圓周速度 ?，因此 8 級精度合用??1062Ⅰndt??s/15.10643??（2）計算載荷系數(shù) K。查教材表 10-2 可得使用系數(shù) =1.25；A根據(jù) ,7 級精度 , 查教材由 表 10-8 得動載系數(shù) K =1.02；smv/15.?192PV查教材表 10-3 可得齒間載荷分配系數(shù) ；.??K查教材圖 10-8 可得齒向載荷分配系數(shù) 5?故載荷系數(shù): 760.12.01.?????KA（3）對 進(jìn)行修正。td2 mdtt 9.4.176.2332 ?（4）確定模數(shù) 。nm= ，Z9.30cos9.1cos32????取為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =4mmn（5）計算中心距。a= = =239.23?cos2)(43nmz???12cos4)870(m圓整為 a=240（6）精算螺旋角。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計16=arccos ? ?84.1202)73(arcos2)(43 ??????mn因為 β 值與初選值相差不大，故與 β 值有關(guān)的數(shù)據(jù)不需修正。（7）精算分度圓直徑。 mzdn 9.1208.34.12cos033 ??????m.56.74?（8）計算齒寬，db08.123.0.13????取 b)~5(,2534?3.3.4 校核齒根彎曲強(qiáng)度由式可得 ][23FSaFnFYmbdKT???????式中各參數(shù)為：（1） 值同前；??,,32ndbTK（2）由當(dāng)量齒數(shù)37.284.1cos033????zv.9.4?v由圖 8-17、8-18 查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù) Y ＝2.40 ；Y ＝2.16 應(yīng)力校正系數(shù) Y ＝1.67； Y ＝1.81（3）計算斜齒輪的縱向重合度=0.318 =2.949??3??d ?84.12tan30.18.0tan???查圖 10-21 得螺旋角影響系數(shù)為 7（4）許用彎曲應(yīng)力由式，即按 計算，F(xiàn)NstFSYlim][?查圖 10-15 可得彎曲疲勞極限 MPP160,204li3li ??查圖 10-22 可得彎曲疲勞壽命系數(shù) .4N湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計17取 ，安全系數(shù) ，故0.2?stY25.1?FSMPYNst 3205.10][3lim3 ???SFstF 6.64li4????YbdKTanF132?= 3][847.0614.29.08.1576 FMP?????1234 2.SaFFY?滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（5）低速級各齒輪參數(shù)如下：大小齒輪分度圓直徑： mbdmd08.123,9.356,9.12043 ???，中心距 ，模數(shù)bm5,1304?an43.3.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪 3 由于直徑較小，采用鍵連接結(jié)構(gòu)；大齒輪 4 采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗公式和后續(xù)設(shè)計的低速軸配合段直徑計算，見表 3-4；大齒輪 4 結(jié)構(gòu)圖參見設(shè)計圖。高速級齒輪傳動尺寸歸于表 3-5。表 3-4 大齒輪 4 結(jié)構(gòu)尺寸名 稱 結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗計算公式 結(jié)果/mm轂孔直徑 d由中間軸設(shè)計而定 32d?65輪轂直徑 3DD6.13 104輪轂寬度 L 125（取為與齒寬 b4相等）腹板最大直徑 0 namd)4~0(0??323板孔分布圓直徑 1 2/31??214板孔直徑 2D))(5(302D55腹板厚度 CbC~38湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計18表 3-3 高速級齒輪傳動的尺寸 表 3-5 低速級齒輪傳動的尺寸名 稱 計算公式 結(jié)果/mm 名 稱 計算公式 結(jié)果/mm法面模數(shù) nm2法面模數(shù) nm4法面壓力 角 ?20?法面壓力 角 ?20?螺旋角 β 14.84 螺旋角 β 12.841z25 3z30齒數(shù) 291齒數(shù) 487傳動比 i3.64 傳動比 i2.801d51.72 3d123.08分度圓直 徑 2188.28分度圓直 徑 4356.93naamh???155.72 naamh???23131.08齒頂圓直 徑 d2192.28齒頂圓直 徑 d4364.93naf c)(1??46.72 naf c)(3??113.08齒根圓直 徑 fh2183.28齒根圓直 徑 fh24354.93中心距 ?cos)(1nz??120 中心距 ?cos)(3nz??24051b60 53b130齒寬 255齒寬 4125湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計194 軸的設(shè)計4.1 軸的材料選擇和最小直徑估算根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 45，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即： 。 4.（1）初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮nPAdo3min?鍵槽對軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個鍵槽時，d 增大 5％~7％，兩個鍵槽時，d 增大 10％~15 ％。A0 值查教材表 15-3 可得：高速軸 A01=126，中間軸 A02=120，低速軸 A03=112。高速軸： ，因高速軸最小直徑處安mnPAd80.1753.216301'min1 ???裝大帶輪，設(shè)有一個鍵槽，則： md 85.19)07.(.%)('min1i ????取為整數(shù) 。2in1?中間軸： ，因中間軸最小直徑處安nPAd 17.243.9682030mi ???裝滾動軸承，取為標(biāo)準(zhǔn)值 。mi低速軸： ，因低速軸最小直徑處安m0.5701.330'min3裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個鍵槽，參見后面聯(lián)軸器的選擇，取為聯(lián)軸器的孔徑，d42min3?4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝大帶輪的外伸軸徑， 。d md20in1?：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的軸向定位要求，定位高度 ，12 1).0~7.(dh以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封）， 。251：滾動軸承處軸段， =30mm。滾動軸承選取 7206AC，其尺寸為13d13dd×D×B×a=30mm×62mm×16mm×14.2mm。：過渡軸段，由于各級齒輪傳動的線速度均小于 2m/s，滾動軸承采用脂潤14滑，間隙為 10mm，考慮擋油盤的軸向定位， =35mm。14d齒輪處軸段：由于小齒輪直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計20：滾動軸承處軸段， = =30mm。15d15d3（2）各軸段長度的確定：由大帶輪的轂孔寬度 B=50mm 確定， =48mm。1l 1l：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定， =58mm。2 2：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定， =36mm。13l 13l：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定， =140mm。4 14l：由高速級小齒輪寬度 確定， 。15l mb601?mb60?：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定， =36mm。6 1l（3）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計略，參見中間軸。4.2.2 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：最小直徑，滾動軸承處軸段， 。滾動軸承選取2d md30in21?7206AC，其尺寸為 d×D×B×a=30mm×62mm×16mm×18.7mm。：低速級小齒輪軸段， =40mm。2 2d：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求， =55mm。3d 23d：高速級大齒輪軸段， =40mm。24 24：滾動軸承處軸段， = =30mm。5 5d1（2）各軸段長度的確定：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定， =40mm。1l 21l：由低速級小齒輪的轂孔寬度 確定， =128mm。2 mb30?：軸環(huán)寬度， =10mm。3l23l：由高速級大齒輪的轂孔寬度 確定， =53mm。24 5224l：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定， =40mm。5l 5（3）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計查教材表 10-1 可得高速級大齒輪處鍵 b h-L=12mm 8mm-?45mm（t=5mm，r=0.25mm）；低速級小齒輪處鍵 b h-L=12mm 8mm-?110mm（t=5mm，r=0.25mm）:；齒輪輪轂與軸的配合選為 ；滾動軸承與軸6/740nH?的配合采用過渡配合，此軸段的直徑公差選為 ；查表 7-19，各軸肩處的過渡63m圓角半徑為 2mm，，各倒角為 C2。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計214.2.3 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：滾動軸承處軸段， =60mm。滾動軸承選取 7212AC，其尺寸為3d31dd×D×B×a=60mm×110mm×22mm×22.4mm。：低速級大齒輪軸段， =65mm。32 32：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求， =80mm。d 3d：過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位， =65mm。34 4：滾動軸承處軸段， = =60mm。5 35d1：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈36d圈密封）， =55mm。：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段， = =42mm。37 37dmin（2）各軸段長度的確定：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定， =49mm。31l 31l：由低速級大齒輪的轂孔寬度 確定， =123mm。2 b254?2：軸環(huán)寬度， =10mm。3l3l：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定， =55mm。4 34l：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定， =47mm。35l 35l：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定， =52mm。6 6：由聯(lián)軸器的轂孔寬 L1=84mm 確定， =82mm。37l 37l（3）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計略，參見中間軸。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計225 軸的校核5.1 軸的力學(xué)模型的建立5.1.1 軸上力的作用點位置和支點跨距的確定齒輪對軸的力作用點按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的重點。故支點跨距 L 240mm；?低速級小齒輪的力作用點 C 到左支點 A 距離 ，兩齒輪的力作用點之間的距mL871?離 ，高速級大齒輪的力作用點 D 到右支點 B 距離 。mL1032? m4935.1.2 繪制軸的力學(xué)模型圖初步選定高速級小齒輪為右旋，高速級大齒輪為左旋；根據(jù)中間軸所受軸向力最小的要求，低速級小齒輪為左旋，低速級大齒輪為右旋。根據(jù)要求的傳動速度方向，繪制軸的力學(xué)模型圖見圖 5-1a。圖 5-1 軸的力學(xué)模型及轉(zhuǎn)矩、彎矩圖湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計23a)力學(xué)模型圖 b）V 面力學(xué)模型圖 c）V 面彎矩圖 d)H 面彎矩圖e)合成彎矩圖 f)轉(zhuǎn)矩圖 g)當(dāng)量彎矩圖5.2 計算中間軸上的作用力齒輪 2： 5.（1）NdTFtt 8.742.51312 ???5.（2）ntr 6cos20tancosa12 ????5.（3）ta 478t.74?齒輪 3： NdTFt 61.3508.1293??ntr 56.84.2cos0tancos???ta 931t6.53?5.3 計算支反力(1) 垂直面支反力（XZ 平面）參看圖 5-1b。由繞支點 B 的力矩和 ,得：0??BVM5.（4） )(2)( 323323321 LFdFLLFraarRAV ?????N N49.18 )]49103(6.0819.8.17.56[? ?????,NLRAV 7.5)]437/(4.2[)/(232 ??????方向向下。同理，由繞支點 A 的力矩和 ，得：0??BVM5.（5）)()( 321321321 dFFLF aarrRBV?湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計24N N35.481 ]208.139.528.147.586.1)07(62[?? ??????，LFRBV .7)]03/(.[)/(32 ???方向也向下。由軸上的合力 ,校核：0?VF，計算無誤。056.1.2807.5189.32 ????rRABV(2) 水平面支反力（XY 平面）。由繞支點 B 的力矩和 ,得：?BHM5.（6）)()( 3232321 LFLFttRAH??N35.28706)]4910(87.45[ ???RAH 41)]/.[)/(.8706321??方向向下。同理，由繞支點 A 的力矩和 ,得：0?AHM5.（7）)()( 211321 LFLFttRBH???N36.014)]38(486.5[ ??RB 45.80)]9/6.0[)/(.04321 ??方向向下。由軸上的合力 ,校核：?HF，計算無誤。045.180.26.1358.7432 ??????RBAttF(3）A 點總支反力 5.（8）NFRAHV 31.2722??B 點總支反力 5.（9）BRB .9.25.4 繪轉(zhuǎn)矩、彎矩圖(1)垂直面內(nèi)的彎矩圖參看圖 5-1c。C 處彎矩： m·N·LFMRAVCV 5107870.51?????右5.（10）m·N·da9.374]2/.3.[/3D 處彎矩： ·N·dFLaRBVV87.2504]2/8.1.25913[/?????右5.（11） m·N·LMRBVD 739143?????右湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計25(2)水平面內(nèi)的彎矩圖參看圖 5-1d。C 處彎矩： m·N·LFMRAHC 10248704.12??????D 處彎矩： BD 65.8953(3) 合成彎矩圖，參看圖 5-1e。C 處： ··CHV 27.1031024722???右右mNN8495.32??右右D 處： ··MDV 1.6.68222右右H 3717.2???右右(4) 轉(zhuǎn)矩圖，參看圖 5-1f。m·NTI108972(5) 當(dāng)量彎矩圖，參看圖 5-1g。因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力，折算系數(shù) α=0.6··T4.590310876.2????C 處： mNMC271'右右m·N·T1244.590318.)( 222' ????D 處： D 897642' ??右右·.378'右右5.5 彎扭合成強(qiáng)度校核進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面 C）的強(qiáng)度。5.（12）MPdMWCca 10.941.02.33'' ?????右右?根據(jù)選定的軸材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查教材表 15-1 可得 。P60][1???因 ，故強(qiáng)度足夠。][1??ca