機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、傳動(dòng)方案擬定.3二、電動(dòng)機(jī)的選擇.4三、確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.6四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì).7五、普通V帶的設(shè)計(jì).10六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì).15七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì).18八、箱體的設(shè)計(jì).27九、鍵連接的設(shè)計(jì)29十、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)31十一、潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)32十二、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)33十三、設(shè)計(jì)小結(jié).33設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器機(jī)械系：設(shè)計(jì)者：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：一、設(shè)計(jì)課題： 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限8年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為96%，運(yùn)輸帶允許

2、速度誤差為5%。 原始數(shù)據(jù) 題號(hào)35運(yùn)輸帶拉力F（KN）2.5運(yùn)輸帶速度V（m/s）2.3卷筒直徑D（mm）380設(shè)計(jì)任務(wù)要求：1. 減速器裝配圖紙一張（號(hào)圖紙）2. 軸、齒輪零件圖紙各一張（號(hào)圖紙）3. 設(shè)計(jì)說明書一分計(jì)算過程及計(jì)算說明一、傳動(dòng)方案擬定第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)、工作情況：使用年限8年，工作為兩班工作制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。2、制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量；工作環(huán)境：室內(nèi)，輕度污染環(huán)境；3、邊界連接條件：原動(dòng)機(jī)采用一般工業(yè)用電原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置與工作機(jī)分別在不同底座上用彈性聯(lián)軸器連接。4原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力：F=2.5KN；運(yùn)輸帶工作速度：

3、V=2.3m/s；滾筒直徑D=380mm；方案擬定：采用帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用維護(hù)方便。1.電動(dòng)機(jī) 2.V帶傳動(dòng) 3.圓柱齒輪減速器4.連軸器 5.滾筒 6.運(yùn)輸帶二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。 2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：式（1）：da =7.93 (kw) 由式(2)：V/1000 =5.75

4、(KW)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：總=帶滾2齒聯(lián)滑平式中：1、2、3、4、5分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取帶=0.90，滾0.98，齒0.98，聯(lián)0.99，滑=0.96，平=0.90則：總=0.900.9820.980.990.960.90 =0.725所以：電機(jī)所需的工作功率：Pd= FV/1000總 =5.75/0.725 = 7.93(kw)3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為： n卷筒601000V/（D） =(6010002.3)/（380） =95.5 r/min根據(jù)手冊(cè)表推薦的傳動(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I帶=3。取帶傳動(dòng)比齒=

5、 。則總傳動(dòng)比理論范圍為：總。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 nm =I總n卷筒 =(624)95.5 =5732292 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：（如下表）方案電 動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1Y132S-45.515001440650120018.63.55.322Y132M2-65.51000960800150012.422.84.443Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72綜合

6、考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見第1方案比較適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132S-4，其主要性能：方案電 動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1Y160M-65.515001440650120018.63.55.32三、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比：由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1、可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： 總=nm/ n卷筒 =1440/95.5=15.07總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比總=齒I帶 2、分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 根據(jù)指導(dǎo)書P17

7、，取I帶=3.5（普通V帶 i=24）因?yàn)椋嚎?齒I帶所以：齒15.07/3.54.31四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸，.以及i0,i1，.為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比01，12，.為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率P，P，.為各軸的輸入功率 （KW）T，T，.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （Nm）n,n,.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)： 軸：n=nm/ i0=1440/3.5=411.43 （r/min）軸：n= n/ i1 =411.43/4.31=95.46 r/min

8、 卷筒軸：n= n（2）計(jì)算各軸的功率：軸： P=Pd01 =Pd1=6.620.90=5.96（KW）軸： P= P12= P23 =5.980.980.98 =4.11（KW）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： Td=9550Pd/nm=95506.62/1440=43.90 Nm軸： T= 9550PI/NI=95505.96/411.43=138.34 Nm 軸： T= 9550PI/NI =95505.72/95.46=572.24 Nm由指導(dǎo)書的表1得到：1=0.902=0.983=0.98五. V帶的設(shè)計(jì) （1）選擇普通V帶型號(hào) 由PC=KAP=1.26.62=7.94（

9、KW） 根據(jù)課本P219圖13-15得知其交點(diǎn)在A、B型交 界線處，故A、B型兩方案待定： 方案1：取A型V帶 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速： 則取小帶輪 d1=80mmd2=n1d1(1-)/n2= I帶d1(1-) =3.580(1-0.02)=274.4mm 由表9-2取d2=274mm (雖使n2略有減少，但其誤差小于5%，故允許) 帶速驗(yàn)算： V=n1d1/（100060）由課本P218表13-8查得KA=1.2由課本P218表13-9得，推薦的A型小帶最小輪基準(zhǔn)直徑為75mm =144080/（100060） =6.03m/s 介于525m/s范圍內(nèi)，故合適 確定帶長(zhǎng)和中心距a：

10、 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（80+274）a02（80+274） 247.8 a0708 初定中心距a0=500 ，則帶長(zhǎng)為 L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2500+（80+274）/2+（274-80）2/(4500) =1574.88 mm 由表13-2選用Ld=1400 mm的實(shí)際中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1574.88)/2=412.56 mm 驗(yàn)算小帶輪上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(274-80)57.3/412.56=153.06120 合適 確定帶的根數(shù) Z=

11、PC/（(P0+P0)KLK） =7.94/（1.33+0.17）0.960.95） = 7.25 故要取8根A型V帶 計(jì)算軸上的壓力 由書13-17的初拉力公式有 F0=500PC（2.5/K-1）/z c+q v2 =5007.94（2.5/0.95-1）/（86.03）+0.16.032 =137.7 N 由課本13-18得作用在軸上的壓力 FQ=2zF0sin(/2) =28137.7sin(153.06/2)=2142.59 N方案二：取B型V帶 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速： 則取小帶輪 d1=140mmd2=n1d1(1-)/n2= I帶d1(1-) =3.5140(1-0.0

12、2)=480.2mm 由表9-2取d2=480mm (雖使n2略有減少，但其誤差小于5%，故允許) 帶速驗(yàn)算： V=n1d1/（100060） =1440140/（100060） =10.56 m/s 介于525m/s范圍內(nèi)，故合適 確定帶長(zhǎng)和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（140+480）a02（140+480） 434a01240 初定中心距a0=700 ，則帶長(zhǎng)為 L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2700+（140+480）/2+（480-140）2/(4700) =2415.18mm 由表13-2選用Ld=2500mm的實(shí)際中

13、心距 a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2500-2415.18)/2=742.41mm 驗(yàn)算小帶輪上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(480-140)57.3/742.41=153.76120 合適 確定帶的根數(shù) Z=PC/（(P0+P0)KLK） =7.94/（2.82+0.46）1.000.95） = 2.55 故取3根B型V帶 計(jì)算軸上的壓力 由書9-18的初拉力公式有 F0=500PC（2.5/K-1）/z c+q v2 =5007.94（2.5/0.95-1）/（310.56）+0.1710.562 =232.42 N 由課本9-19得作用在軸上的

14、壓力 FQ=2zF0sin(/2) =23223.42sin(153.76/2) =1305.53 N綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較得出方案二更適合 由課本P214表13-3查得P0=1.33由表13-5查得P0=0.17 由表13-7查得K=0.95由表13-2查得KL=0.96由課本表13-9得，推薦的B型小帶輪基準(zhǔn)直徑125mm由機(jī)械設(shè)計(jì)書表13-3查得P0=2.82由表13-5查得P0=0.46 由表13-7查得K=0.95由表13-2查得KL=1.00帶輪示意圖如下：d0dHLS1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：(1)、選定齒輪傳動(dòng)類型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。

15、閉合斜齒，軟齒面，小齒輪的材料為40Mn8調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241286HBS，大齒輪選用ZG35SiMn，齒面硬度為241169HBS。 齒輪精度初選8級(jí)(2)、初選主要參數(shù) Z1=20 ，u=4.5 Z2=Z1u=204.5=90 （3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1 確定各參數(shù)值 載荷系數(shù) 查課本表11.3 取K=1.3 小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=9.55106P/n1=9.551065396/411.43 =1.38105 Nmm 材料彈性影響系數(shù) 由課本表11-4 ZE=189.8 區(qū)域系數(shù) ZH=2.5 螺旋角系數(shù)：初取螺旋角15Z=0.983 許用應(yīng)力 查課本表11-

16、1, 查表11-5 按一般可靠要求取SH=1.0 則 取兩式計(jì)算中的較小值，即H=620Mpa于是 d1 = =62.72 mm (4)確定模數(shù) m=d1 /Z162.720.966/20=3.03 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=3.5(5) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 校核式中 小輪分度圓直徑d1=mZ/ =3.520/=72.4mm齒輪嚙合寬度b=dd1 =1.072.4=72.4mm復(fù)合齒輪系數(shù) 由Z=20/=22.22 Z=90/=100查圖11-8 YFa1=2.82 YFa2=2.24查圖11-9 Ysa1=1.58 Ysa2=1.82許用應(yīng)力 查表11-1 Flim1=600MPa Flim

17、2=510Mpa 查表6-8 ，取SF=1.25 則 計(jì)算大小齒輪的并進(jìn)行比較 取較大值代入公式進(jìn)行計(jì)算 則有=71.48MPaF2故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求（6） 幾何尺寸計(jì)算 a=m （Z1+Z2）/ 2=3.5（20+90）/(20.966)=199.28 mm取a=200mm確定螺旋角=arcosm(z1+z2)/2a=15.74=d1=mz1/=72.69mmd2=mz2/=327.10則取得d1=72mm,d2=328mmb=75 mm b2=75取小齒輪寬度 b1=80 mm （7）驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適齒輪圓周速度 v=d1n1/（601000） =3.1472411.43/

18、（601000） =1.55 m/s對(duì)照表11-2可知選擇8級(jí)精度合適。七 軸的設(shè)計(jì)1， 齒輪軸的設(shè)計(jì) (1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動(dòng)軸承 2軸 3齒輪軸的輪齒段 4套筒 6密封蓋 7軸端擋圈 8軸承端蓋 9帶輪 10鍵(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為P=5.96 KW 轉(zhuǎn)速為n=411.43 r/min根據(jù)課本P245（14-2）式，并查表12-2，取c=110d(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取D1=30mm，又帶輪的寬度 B=（Z-1）e+2f =（3

19、-1）19+211.5=61 mm 則第一段長(zhǎng)度L1=58mm右起第二段直徑取D2=38mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為30mm，則取第二段的長(zhǎng)度L2=70mm 右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用單列圓錐滾子軸承，選用32008型軸承，其尺寸為dDB=406819，那么該段的直徑為D3=40mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=24mm右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取D4=48mm，長(zhǎng)度取L4= 10mm 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為80mm，分度圓直徑為72mm，齒輪的寬度為80mm，則

20、，此段的直徑為D5=80mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=80mm右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取D6=48mm 長(zhǎng)度取L6= 10mm 右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D7=40mm，長(zhǎng)度L7=24mm(4) 按彎矩較合強(qiáng)度計(jì)算由上述軸各段的長(zhǎng)度及軸承的類型可以算得軸支承跨距 小齒輪分度圓直徑：d1=72mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =1.38105 Nmm 求圓周力：FtFt=2T1/d1=21.38105/72=3833.3N 求徑向力FrFr=Fttan/=3833.3tan200/=1448.82N求軸向力FaFa=Fttan=3833.33tan=

21、1080.39N （5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。L=124,K=140 水平面的支反力：F= F=Ft/2 =1916.65N 垂直面的支反力：F =Fr(L/2)-Fa(d1/2)/L=410.75 NF=Fr- F=1038.07NF力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力F= FK/L=1305.53140/124=1473.98NF= F+ F=1305.53+1523.12=2779.51N（6）畫彎矩圖 右起第四段剖面C處的彎矩： 垂直面的彎矩： Mcv= FL/2=1048.530.124/2=65.001 Nm Mcv = FL/2=410.75

22、0.124/2=25.47 Nm水平面的彎矩：Mch= FL/2=1916.650.124/2=118.83NmF力產(chǎn)生的彎矩：M2f= FK=1305.530.14=182.77N在c-c截面F力產(chǎn)生的彎矩：Mcf= FL/2=1473.980.124/2=91.39N 合成彎矩： （7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= Ftd1/2=138 Nm （8）畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知MeC=241.48Nm ,由課本表14-3有:-1

23、=60Mpa 則：e= MeC/W= MeC/(0.1D43)=241.481000/(0.1803)=4.72Nm-1右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=35.41000/(0.1303)=13.11 Nm-1 所以確定的尺寸是安全的 。 受力圖如下：P的值為前面第10頁(yè)中給出在前面帶輪的計(jì)算中已經(jīng)得到Z=3其余的數(shù)據(jù)手冊(cè)得到D1=30mmL1=58mmD2=38mmL2=70mmD3=40mmL3=24mmD4=48mmL4=10mmD5=80mmL5=80mmD6=48mmL6= 10mmD7=40mmL7=24mmFt=

24、3833.3NFr=1395.21NFa=1080.39NF= F=1916.65NF =410.75 NF=1038.07NF=1305.53NF=1473.98NF=2779.51NMcv=65.001 NmMcv =25.47 NmMch=118.83Nm M2f=182.77NMcf=91.39NT=138 Nm=0.6MeC=-1=60MpaMD= 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動(dòng)軸承 2軸 3齒輪 4套筒 6密封蓋 7鍵 8軸承端蓋 9軸端擋圈 10半聯(lián)軸器 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為

25、P=5.72 KW 轉(zhuǎn)速為n=95.46 r/min根據(jù)課本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=110d(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取45mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KAT=1.3572.24=743.912Nm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-1984，選用TL8型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為l1=84mm,軸段長(zhǎng)L1=82mm右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取52mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm，故取該段長(zhǎng)為L(zhǎng)2=74mm右起第三段，該段裝

26、有滾動(dòng)軸承，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用單列圓錐滾子軸承，選用32011型軸承，其尺寸為dDB=5510021，那么該段的直徑為55mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=36右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，大齒輪的分度圓直徑為328mm，則第四段的直徑取60mm,齒輪寬為b=75mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=73mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取軸肩的直徑為D5=66mm ,長(zhǎng)度取L5=10mm右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D6=55mm，長(zhǎng)度L6=24mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d1=328mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為

27、：T2 =5.72105Nmm 求圓周力：FtFt=2T2/d2=25.72105/328=3487.8N 求徑向力FrFr=Fttan=3487.8tan200=1269.46N求軸向力FaFa=Fttan=3487.8tan=983NFt，F(xiàn)r的方向如下圖所示 （5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 1743.9 N 垂直面的支反力：RA=RB =Fr/2= 634.75 N（6）畫彎矩圖 右起第四段剖面C處的彎矩： 水平面的彎矩：MC=RA0.0515= 89.81 Nm 垂直面的彎矩：MC1= MC

28、2=RA0.0515=3.28 Nm 合成彎矩： （7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= Ftd2/2=104.63 Nm （8）畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知MeC2=109.63Nm ,由課本表14-3有:-1=60Mpa 則：e= MeC2/W= MeC2/(0.1D43)=109.631000/(0.1603)=5.075 Nm-1右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)

29、=62.781000/(0.1453)=6.89 Nm-1 所以確定的尺寸是安全的 。 以上計(jì)算所需的圖如下：D1=45mmL1=82mmD2=52mmL2=74mmD3=55mmL3=36mmD4=60mmL4=73mmD5=66mmL5=10mmD6=55mmL6=24mmFt=3487.8NFr=1269.46N RA=RB=1743.9 NRA=RB=634.75 NMC=89.81 NmMC1= MC2=3.28 NmMC1=MC2=T=104.63 Nm=0.6MeC2=-1=60MpaMD=繪制軸的工藝圖（見圖紙）八箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件

30、嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來(lái)。(2) 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3)油標(biāo)油標(biāo)用來(lái)檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于

31、取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個(gè)定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對(duì)的，銷孔位置不應(yīng)該對(duì)稱布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體

32、內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號(hào)尺寸（mm）機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b 112機(jī)座底凸緣厚度b 220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d116機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d212聯(lián)軸器螺栓d2的間距 l 160？軸承端蓋螺釘直徑d310窺視孔蓋螺釘直徑d48定位銷直徑d8df至外機(jī)壁距離C126, df至凸緣邊緣距離C224, d1至外壁距離C122d1至凸緣邊緣距離C220d2至外壁距離C118d2至凸緣邊緣距離C216軸承旁凸臺(tái)半徑R1C1凸臺(tái)高度h 根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳

33、手操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離l1 60，44？大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離112齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離2 10機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1 ,m27， 7軸承端蓋外徑D292， 140？軸承端蓋凸緣厚度t 10軸承旁聯(lián)接螺栓距離S盡量靠近，以Md1和Md2互不干涉為準(zhǔn)，一般s=D2九鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)1輸入軸與大帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接此段軸徑d1=30mm,L1=50mm查手冊(cè)得，選用C型平鍵，得：A鍵 108 GB1096-1979 L=L1-b=50-8=42mmT=43.9Nm h=8mm根據(jù)課本P158（10-26）式得p=4 T/(dhL)=443.91000/（30842） =17.42Mpa R (11

34、0Mpa)2、輸出軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d2=45mm L2=63mm T=120.33Nm查手冊(cè) 選A型平鍵 GB1096-79B鍵128 GB1096-79l=L2-b=62-12=50mm h=8mm p=4 T/（dhl）=4120.331000/（44850） = 27.34Mpa p (110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d3=60mm L3=56mm T=572.84Nm查手冊(cè)P124 選用A型平鍵鍵1811 GB1096-1979l=L3-b=60-18=42mm h=11mmp=4T/（dhl）=4572.841000/（601142）=82.66Mpa

35、p (110Mpa)十.軸承的選擇與壽命校核 A 高速軸軸承壽命校核根據(jù)已知條件，軸承預(yù)計(jì)壽命Lh=163008=38400小時(shí) 兩軸承徑向反力：Fr1= =3434.15NFR2= =4959.51N軸承外載荷Fa =1080.39N采用正安裝，初選兩軸承為圓錐滾子軸承33008型號(hào)采用正安裝，初選兩軸承為圓錐滾子軸承33008型號(hào)受力分析如下圖所示： 先計(jì)算軸承1、2的軸向力Fa1、Fa2Y 0.4cot1.6 =14.04F1s = FR1 / (2Y)= 3434.15/(21.6)N1010.04NF2s= FR2 / (2Y)= 4959.51/ (21.6)1458.68N因?yàn)镕

36、1s+ Fa =1010.04+1080.392090.43NF2s2端為壓緊端，F(xiàn)a2 = Fa +F1s2090.43N1端為放松端 Fa1=F1s=1010.04N計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2由表16-11可知圓錐滾子軸承的e為1.5tg1.5tg13.24=0.35,而Fa1/FR11010.04/3434.150.29e ,由表16-11可查得，X1=1,X2=0.4, Y1=0,Y2=1.7。故當(dāng)量動(dòng)載荷為P1= (X1Fr1+Y1Fa1)= 3434.15 X1=3434.15NP2= (X2Fr2+Y2Fa2)= 4959.51 X 0.4+2090.43 X 1.7=5537.54

37、N8.1.3 計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷Cr因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，今P2P1，故以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。因受輕微沖擊載荷，查表16-9得fp=1.2；工作溫度正常，查表168得ft=1。圓錐滾子軸承=10/3， 根據(jù)手冊(cè)得33108型的Cr=84.8kNCr2=（fp P /ft) (60nLh/1000000）1/=51.94 kN因?yàn)镃r2 e） 由表16-12查得軸承內(nèi)部軸向力為 F1=eFr1=0.401855.83=742.33N F2eFr2=0.401855.83=742.33N 因?yàn)镕2+Fa742.33+983=1725.33NFr1 故軸承

38、1端為壓緊端 Fa1F2+Fa1725.33N 軸承端2端為放松端 Fa2F2983N 3.計(jì)算軸承1;2的當(dāng)量動(dòng)載荷 由表16-11及有關(guān)表格得e0.4，而 Fa1/Fr11725.33/1855.83=0.93e Fa2/Fr2983/1855.83=0.53e 查表16-11得X1=0.40; Y1=1.2; X2=1; Y2=0故當(dāng)量動(dòng)載荷為P1=X1Fr1+Y1Fa10.401855.83+1.21725.33=2812.724NP2=X2Fr2+Y2Fa211855.83=1855.83N計(jì)算軸承的壽命，查表15-6機(jī)械設(shè)計(jì)/機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)得 Cr115KN 查表16-8得f

39、t1；查表16-9得fp1.2故 Lh=106/60n（FtC/fpP） 106/6095.36（1115/1.22.81） 22482784.02h而軸承在8年內(nèi)要工作的時(shí)間是h83001638400h 故對(duì)高速軸軸承能夠滿足使用要求。所選30211型軸承適用。十一、密封和潤(rùn)滑的設(shè)計(jì)1.密封 由于選用的電動(dòng)機(jī)為低速，常溫，常壓的電動(dòng)機(jī)則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達(dá)到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，毛氈又可以將潤(rùn)滑油自行刮下反復(fù)自行潤(rùn)滑。2潤(rùn)滑(1) 對(duì)于齒輪來(lái)說，由于傳動(dòng)件的的圓周速度v 12m/s,采用浸油

40、潤(rùn)滑，因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤(rùn)滑油，用以潤(rùn)滑和散熱。同時(shí)為了避免油攪動(dòng)時(shí)泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于3050mm。對(duì)于單級(jí)減速器，浸油深度為一個(gè)齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級(jí)傳動(dòng),每傳遞1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 對(duì)于滾動(dòng)軸承來(lái)說，由于傳動(dòng)件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。這樣不僅密封簡(jiǎn)單，不宜流失，同時(shí)也能形成將滑動(dòng)表面完全分開的一層薄膜。十二聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)（1）類型選擇 由于兩軸相對(duì)位移很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯(lián)。 （2）載荷計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KAT=1.3518.34=673.84Nm，其中KA為工況系數(shù)

41、，由課本表14-1得KA=1.3（3）型號(hào)選擇根據(jù)TC，軸徑d，軸的轉(zhuǎn)速n， 查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50142003，選用LXZ2型彈性柱銷聯(lián)，其額定轉(zhuǎn)矩T=1250Nm, 許用轉(zhuǎn)速n=3750r/m ,故符合要求。十三、設(shè)計(jì)小結(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實(shí)踐性環(huán)節(jié)。(1) 通過這次機(jī)械設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。(2) 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過程。(3) 進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和數(shù)據(jù)處理等。鍵128Fr1=3434.15 NFr2=4959.51NFa=1080.39NFa1=1010.04NFa2= 2090.4N查表16-11X1=1Y1=0，X2=0.4，Y2=1.7P1=3434.15NP2=5537.54N選33108Fr1Fr2=1855.83NP1=2812.724NP1=1855.83N40