圓錐-圓柱齒輪減速器(含零件圖裝配圖)

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1、機械設(shè)計課程設(shè)計 2013-2014 第 2 學期 姓 名： 班 級： 指導老師： 成 績： 日期：2014年5月6日 前言 1 第一章、設(shè)計要求 2 1.1、 傳動裝置 2 1.2、 帶式運輸機原始數(shù)據(jù) 2 1.3、 工作條件 2 1.4、 應(yīng)完成的工作 3 第二章、設(shè)計方案 3 2.1、 電動機的選擇 3 2.2、 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 4 2.3、 傳動零件的計算 5 2.4、 軸的計算 12 2.5、 鍵連接 27 2.6、 箱體的尺寸設(shè)計 28 2.7、 減速器附件的選擇 29 2.8、 潤滑與封閉 30 第三章、設(shè)計小結(jié)

2、30 第四章、參考資料目錄 30 前言 1、 設(shè)計目的 機械設(shè)計課程是培養(yǎng)學生具有機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。 課程設(shè)計則是機械設(shè)計課程的實踐性教學環(huán)節(jié)，同時也是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)學 生第一次全面的設(shè)計能力訓練，其目的是： （1） 通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運用機械 設(shè)計課程和其他先修課程的的理論與實際知識去分析和解決機械設(shè)計問題的 能力。 （2） 學習機械設(shè)計的一般方法，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律。 （3） 通過制定設(shè)計方案，合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，正確計算零件的工作能力, 確定尺寸及掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之

3、后 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，達到了解和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過 程和方法。 （4） 學習進行機械設(shè)計基礎(chǔ)技能的訓練，例如：計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊、 運用標準和規(guī)范等。 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 # 2011屆模具設(shè)計與制造機械設(shè)計課程設(shè)計 卷筒 0.95 1 圓錐直齒（8級，稀油潤滑） 0.97 1 計算得傳動的裝置的總效率 =0.992 x 0.97 x 0.98 x 0.994 x 0.95 = 0.850 工作機功率Pw = —= 3.74hv所需電動機輸出功率為 1000 幾 0.85 査表，選擇電動機額定功

4、率為5.5kW 最后確定電機Y系列三相異步電動機，型號為Y132S-4,額定 功率 5.5kW,滿載轉(zhuǎn)速nm = 1440r/miiio 2?2、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 221、 分配各級傳動比 /> 1440 總傳動比j“- lirA-12.41 n 116.0 査表，推薦 7錐 Q 0.25：“ = 0.25 X12.41 = 3.1025 ,且 固取i錐2.95 ,廟 4.21 1推上刃 222、 由傳動比分配結(jié)果計算軸速 q = nm = 1440r/nuii _ /?! _ 1440 _ 488.14r/nmi II k 2.95 nn 488.1

5、4 . /?TTT = —= = 113.9）廠 / min III /? 4.21 ；7U. = /?in=115.95r/nini 2.2.3、各軸的輸入功率 PT = 聯(lián)=4.4x0.99 = 4.356kw Pn =片 77承 77 惟=4.356x0.99x0.96 = 4.14kw Pin= Ai 〃承〃村：=4.14x0.99x0.97 = 3.98kw Pg = Ph fl 胡聯(lián)=3.98x0.99x0.99 = 3.90kw Tfa = 0.850 Ptv = 3.74kw Pd = 4.4Rw nm = 1440i7nnii /； = 12.41

6、 & = 2.95 心=4.21  2.2.4、各軸輸入轉(zhuǎn)矩 Td — 955Ox — 29. 1 8AA - m 5 7； = 955Ox 竺=28.89AA - m 兀=95 5Ox = S1.O7V ? m ~ ^11 7； = 955Ox = 327.812V ? m ^iii p 丁巷一955Ox “ —321 ?22N ? m 將計算結(jié)果列在下表 45號鋼 小齒輪釆用調(diào) 質(zhì)處理 大齒輪釆用正 火處理 軸號 功率P/kW 轉(zhuǎn)矩T/（N ?加） 轉(zhuǎn)速 n/ (i/nuii) 電機軸 4.4 29.18 1440 I軸 4.356 2&

7、89 1440 II軸 4.14 81.0 488.14 III軸 3.98 327.81 115.95 卷筒軸 3.90 321.22 115.95 2.3.傳動零件的計算 2?3?1、圓錐直齒齒輪傳動的計算 設(shè)計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=2.95,傳遞功率呂=4.356kW, 主動軸轉(zhuǎn)速/?! = 1440r/w/H ,采用一班制工作,壽命10年（一 年以250天計），小錐齒輪懸臂布置。 （1）選擇齒輪材料和精度等級 ① 材料均選取45號鋼，小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理，其齒面硬度 為236HBS,大齒輪釆用正火處理，其齒面硬度為190HBSo ② 精度等級取8

8、級。 ③ 試選小齒輪齒數(shù)3 = 23 Z2 = % = 2.95 x23 = 67.85 ,取乞=68  調(diào)整后"「穿2.96 （2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 查有關(guān)公式，有齒面接觸疲勞強度設(shè)計公式 d. 尸 4K〃7] Y d 0.85加（1一0.5歿尸” ① 試選載荷系數(shù)：K比=1.3。 ② 計算小齒輪傳遞的扭矩：7； = 28890 N?加 ③ 取齒寬系數(shù)：如= 0.30 ④ 確定彈性影響系數(shù)：由表得，Z.=189.8VMP^ ⑤ 確定節(jié)點區(qū)域系數(shù)：查圖，標準直齒圓錐齒輪傳動：Zr =2.5 ⑥ 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N、= 60〃J厶厶= 6

9、0x1440 xlx 10 x 250 x 8 = 1.728 xlO9 M=M = 5?858x10s ll ⑦ 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù)：K“V]=1.O, K“v2=1.05 ⑧ 査圖得疲勞極限應(yīng)力：枷]=580MP, （yHl.nl = 390MPa ⑨由式計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%,安全系數(shù) SH = 1.0, [(yH h= KhnS 叭=580 MPd , = 409?5MPa 精度等級8級 = 23 0 =68 dl{ 171.863加" ⑩由接觸強度計算出小齒輪分度圓直徑：^>71.863/77/77, 則齒寬中點分度圓直徑九=血（1-

10、0.5如丿=61.084訕 齒輪的圓周速度v= =4.610m/5 60x1000 計算載荷系數(shù)： a：齒輪使用系數(shù)，查表得K,,=l b：動載系數(shù)，查表得=1.26 c：齒間載荷分配系數(shù)，查表得KHa = KFa=\ d：齒向載荷分布系數(shù),查表得KHp = KFfi = 1.37 e：接觸強度載荷系數(shù) Kh = IKK"/砒= 1x1.26x1x1.37 = 1.726 按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 二 du 馮心 / K〃f > 78.98/??//? 大端模數(shù) 〃? = = 3.43/7?//? 取標準值,模數(shù)圓整為m = 4mm O計算齒輪的相關(guān)參數(shù) 大

11、端分度圓直徑4 =叫=92mm , d2 = tnz2 = 212mm Q = arctan = 18.687, 5, = 90 — = 71.313。 Z2 " R = d.、“ +1 = 143.72加〃7 1 2 ?確定齒寬：b =（j）RR = M.nrnm 圓整取b = 45/wz? （3）校核齒根彎曲疲勞強度 ① 載荷系數(shù)心=1.726 ② 當量齒數(shù). =」— = 24.3, %=—^ = 212.4 COS " cos o2 ③ 查表得緯“1 = 2.68,匕= 1.58,冬2 = 2.14, ^2 = 1.88 ④ 取安全系數(shù)Sf=1.6 由圖得彎

12、曲疲勞壽命系數(shù)心皿=1.0, Kf“2=1.05 查圖得彎曲疲勞極限為：bp圖=420MPa, ar,tft2 = 320MPa 許用應(yīng)力/刁人- nS?圖—262.5MPa 人 -2曲-210MPa -Sf ⑤ 校核強度，由式刁- KMX?必“ v/b訂 加滬（1 —0?5如丿近J/ + 1 4 > 7S.9Sntm m = Atmn d、= 92 mm d2 = 212 mm R = 143.72m〃7 b = 45〃切 5 = 18.687 5, = 71.313 滿足齒根彎 曲強度 ha = 4mm hf = 4.3mm c = 0. Smm $=

13、18.667 5 = 71.333 d(d = 99.6mm da2 = 274.6/W/7 7 2011屆模具設(shè)計與制造機械設(shè)計課程設(shè)計 d fl =82.9〃〃?？ dt2 = 2&8.9〃〃” = 18.667 1 =circcos a+l 45鋼 小齒輪調(diào)質(zhì)處 理 大齒輪正火處 理 7級精度 込3 = 24 J = 102 計算得 5 = 147?35MPa < / 巧 J , = 140 MPa < [ 人 可知齒根彎曲強度滿足，參數(shù)合理。 ⑥計算錐齒輪傳動其他幾何尺寸 ha = m = 4/H/7? hf =1.2//7

14、= 4. C = 0.2/7? = 0.8/77/7? = 71.333 血=/ + 2m cos q = 99.6mm = cl + 2m cos & = 274.6/77/?? 〃八=/ 一 2Am cos = S2.9iwn d f2 =d2- 2 Am cos S2 = 268.9/ww 2.3.2,圓柱斜齒齒輪傳動的計算 設(shè)計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比u=4.21,傳遞功率/> =4.14W, 主動軸轉(zhuǎn)速q=488.14〃加〃,采用一班制工作，壽命10年（一 年以250天計）。 （1） 選擇齒輪材料、精度等級和齒數(shù) ① 小齒輪材料選取45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪也選取45鋼正火處

15、 理，小齒輪齒面硬度為236HBS,大齒輪齒面硬度為190HBSo ② 精度等級取7級。 ③ 試選小齒輪齒數(shù)$ = 24 Z4 =宓3 = 4.21 x24 = 101.04 ,取乙=102 調(diào)整后// =—== 4.25 J 24 ④ 初選螺旋角0 = 12 （2） 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 查有關(guān)公式，有齒面接觸疲勞強度設(shè)計公式 d 二 J2Kh7； “ + 1 ZgZ“ZZ& 9 2011屆模具設(shè)計與制造機械設(shè)計課程設(shè)計 # 2011屆模具設(shè)計與制造機械設(shè)計課程設(shè)計 ① 試選載荷系數(shù)：Km =1.3 （2）計算小齒輪傳遞的扭矩：

16、7； =81000"?加 ③ 取齒寬系數(shù)：爲=1.1 ④ 確定彈性影響系數(shù)：由表，Z& =189.8jMPa ⑤ 確定區(qū)域系數(shù)：查圖，標準斜齒圓柱齒輪傳動：ZH = 2.5 ⑥根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): N2 = 60nJLh = 60x488.14 x 1 x 10x250 x8 = 5.86x10s = ^- = 1.39x10s u 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù)：72=0.94,心心=0.98 查圖得疲勞極限應(yīng)力：6血嚴600MPd,巧貶= 550M〃 由式計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù) SH = 1.0, /乙人== 564 MPa , =

17、539 MPa 取接觸疲勞許用應(yīng)力小的，即2/ =0“L=539MPa ⑦ 計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)乙，和螺旋角系數(shù)Zq at = arctan(tan an /cos 0)= 20.4 lc =circcos =circcos Z3 cosaj(zz + 2h： ? cos0)]= 29.936: Z4 cos at/(z4 + 2h： ? cos0)]= 22.778 6 = [zz 伽 a“3 -tan e) + 乙(fan aa4 -tan 4 )1/(2龍)=1 ? 5 5 5 升=S（0）/龍=1.786 乙彳字?(1_勺)+子=?713 Zg = Jco

18、s 卩=0.985 # 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 ⑧ 代入數(shù)值計算 小齒輪直徑＞ 44.9nun ⑨ 圓周速度 V= =1.148/77/5 60x1000 ⑩ 齒寬b, b =仏皿$= 1.1x44.9/77/7? = 4939 mm ?計算縱向重合度8P = QdS伽0/龍=1.786 ?計算載荷系數(shù)： a：齒輪使用系數(shù)，查表得Ka=1.0 b：動載系數(shù)，查圖得K嚴L05 c：齒間分配系數(shù)，查表得K血=1.4 d：查表得齒向載荷分布系數(shù)K砂= 1.421 査圖得K“ = 1.35 e：接觸強度載荷系數(shù) Kh = KAKvKHaKHfi = 1x1.0

19、5 x 1.4x1.421 = 2.089 ?按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 d, = d,. 3 / - = 56.91 ~lmm (0計算模數(shù)叫=""卩=2.32加〃7 ^31 ⑶按齒根彎曲強度設(shè)計 由式傑尹％ ① 試選載荷系數(shù)KFi=1.3 ② 由縱向重合度勺= 1.786,從圖得與=0.714 ③ 計算當量齒數(shù)◎嚴仝一=24.6 clit > 44.9mm Kh = 2.089 COS P 2011屆模具設(shè)計與制造機械設(shè)計課程設(shè)計 = -4- = 99.4 cos3/? ④ 由圖得彎曲疲勞強度極限巧伽3 =500MPg,屯枷4 =380MPg ⑤ 由圖取

20、彎曲疲勞壽命系數(shù)心必=0.95, /CFjV4=0.98 ⑥ 取彎曲疲勞安全系數(shù)S” =1.4 由式得 [刁人一 5&曲 _ 339.29MPa Sf 1(rF ]4 - 山曲-266 MRz Sf ⑦ 由[3]表10-5得齒形系數(shù)片“3 = 2.65, % =2.19 得應(yīng)力校正系數(shù)匕3=1?58, YSa4 = l.Sl ⑧ 計算大、小齒輪的孕$并加以比較。 [刁] 丫沖心 _ 0.0123 , 一 0.0149 1刁人 [aF ]4 大齒輪的數(shù)值大，所以取牛勺―?』知一 0.0149 d [(rF ]4 ⑨ 計算得mt > 131.9mm,取叫=2.0mm

21、⑩ 校正齒數(shù) 為-乩"$0 - 27.84?28 ,知一宓3-117.88為使兩齒輪齒數(shù)互 叫 質(zhì)取乙=119 ?圓整中心距 a_(Zi + Z4)mn _150 284mm 2cos 卩 圓整中心距為a = 150m/z? (修正螺旋角 叫=2.0mtn ci = 150/wh 11 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 0 = 11.478 = 57.14/77/77 d4 = 242 ? 86/?〃" b、= 68m/?? b4 = 63 nun mt = 2Mnmi ha = 2nmi hf = 2.5 mm h = 4?5mm C = 0.5

22、/77/7? d“3 = 61.14/77/77 da4 = 246.86/n/w d = 5214mm d/4 = 237.86/w/? 巴= 738?9N F^=86.2N = 254.75" 45鋼，調(diào)質(zhì)處理 d.4 = 16.2/77/7? circcos1 ：i + ：4 ），U = 11.478 2a 變化不大，不必修正前面計算數(shù)值。 O計算幾何尺寸及齒輪傳動尺寸 =57.14/77/77 , cl4 = = 242.86/77/77 COS p COS P b =

23、3 mm =叫=2.04//?//? cos p ha =ha mn = 2mm hf = ： + c pin = 2.5mm h = ha + hf = 4. Smtn c = c* ?叫=0.5mm d“3 = 〃3 + 2ha = 61.14〃〃" da4 = d4 + 2ha = 246. S6 nun d‘3 = dy-2hf = 52.14 mm df4 =d4 - 2hf = 237.86/7〃" 2?4、軸的計算 2.4.1、高速級軸的設(shè)計與計算 (1) 軸上的功率呂=4.356kW,轉(zhuǎn)速山=1440〃〃湖，轉(zhuǎn)矩 7； = 2 &89N ?加， (2

24、) 求作用在齒輪上的力 圓周力你=738.9N,軸向力巧嚴86.2N ,徑向力 = 254.75" (3) 初估軸的最小直徑 先按［3］式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼, 調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)［3］表15-3,取4 = 112 ,于是得 (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 4 = 20nmi 厶=50nmi d2 = d4 = 25 mm

25、 L2= L4= 13/27/7? = 31/77/7? cl5 = 23 mm L5 = 75.5〃〃” 由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑 仏與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查［3］表14-1 Ta = K億=1.5 X 45860 = 68790 N ? mm 查表，選擇GB/T 5014-2003中的LX1型聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩 7>250N?加，許用轉(zhuǎn)速［n］=S500r/min ,軸孔的直徑范圍為 12~24niin, dt > 16.686 ?17.01//?///。聯(lián)軸器的轂孔直徑為 20mm, Q = 52fm

26、n ① 軸段①,由聯(lián)軸器型號直徑為< =20nmi,右端應(yīng)有軸肩定位, 軸向長度應(yīng)該略小于52mm,取厶=50mim Y型軸孔，A型鍵, 聯(lián)軸器從動端代號為LX1 20x52GB/T 5014-2003 ② 軸段②，④，先初選軸承型號，由受力情況選擇圓錐滾子軸 承，型號取 30205,內(nèi)徑為 25nun, D = 52mm, T = 16.25/w/7, B = 15mm, da = , Da = 44mm , a3 = 12.5nvn。所以軸段 直徑為25mm,即d2=d4 = 25nunf長度應(yīng)略小于軸承內(nèi)圈寬度 15nun,取為厶=厶=13〃〃"。 ③ 軸段③，其內(nèi)徑心=血=

27、31〃泗。左端聯(lián)軸器右端面距離短 蓋取30mm,加上軸承寬度和端蓋寬度，軸段長度定為65.25nmio ④ 軸段⑤，直徑為“5 = 23mm , M 32.9〃〃〃， \ = l0mm,c = Smm。齒輪大端側(cè)徑向端面與輪轂右端面按齒輪 結(jié)構(gòu)需取56mm,軸與齒輪配合段比齒輪輪轂孔略短，差值為 0.75111111 o 厶=56 + $ + c + T — 厶一 ? 75 = 75.5mm。 ⑤ 軸段③和①的長度，軸承端蓋凸厚度= 12/77/77 ,取聯(lián)軸器 轂孔端面距軸承端蓋表面距離K = 10//?//?,軸承左端面距軸承安 裝面距離為仃= 25.5〃沖，?、佥S段端面與連

28、軸器左端面距離為 1.75mm,則有厶=厶聯(lián)+ K +仍+仃+ T-厶—1.75 = 100加加。小齒輪 受力作用點與右端軸承對軸作用點間距為 A=M+.+0 + 03 = 63.4〃伽,則兩軸承對軸的力作用點間距距 離為 厶=（2 ~ 2.5乂 = 126.8 ~ 158.5mm，厶=厶 + 2①一2T = 119.3 ~ 151 咖 取厶二125〃伽=>/2= 132.5咖在其取值范圍內(nèi),為合格。 52 厶=厶 +厶一T + 3+1.75 = 36mm ⑥ 零件的周向定位 査［1］表14-24得 左端半聯(lián)軸器定位用A型平鍵，寬度為6mm,長度略小于軸段， 取 45mm,選取

29、鍵 6x45GB/T 1096-1990, 右端小齒輪定位用A型平鍵，寬度為8mm,長度略小于軸段， 取 63mm,選取鍵 8x63GB/T 1096-1990□ （5）求軸上的載荷 厶=100 mm /3 = 63.4/77/77 l2 = 132?5〃〃" 厶=86〃〃” 厶=125 nun 載荷 水平面H（軸承1） 垂直面V（軸承2） 支反力R R1W =96.52, R2H =351.25N =353.6N, /?2V= 109257V 總支承反力 R嚴 366.5N =1147.62 a截面彎矩m“ M 曲=-12786.25^-11 in M

30、aV = 4685 ?2N ? mm b截面彎矩 旳剛=3370.42 N? mm Mhv = 62434 .3N ? mm 總彎矩 = j49699.5+1061183‘ =47085.7/V w/h M/, =3370.42 N ?〃加 扭矩T 1\ = 28890 N ? mm 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩如圖 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 6 A 髙述軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖 圖 3

31、 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 軸的強度滿足 要求 鍵連接強度足 夠 (6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 由上圖可知，a截面為應(yīng)力最大的位置，只需校核此處即可，根 據(jù)［3］式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動 循環(huán)變應(yīng)力，取a = 0.6

32、,軸的計算應(yīng)力 JW+何丿育歸九 查［3］表15-1得［J1 = MPa ,因此％ ＜［o-_J ,強度滿足要求。 (7) 校核鍵連接的強度 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為o-pl = = 24.7MPG ； djil 齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為込,產(chǎn) = 13. IMPg d5lil 取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表得 ［“,=125 ~ 150MPa,apl v［b］“ ,強度足夠。 (8) ①校核軸承壽命 計算軸承的軸向力：查表得30205軸承的 = 32200 N, 5 = 37000 N, e = 0.37, Y = 1.6。則軸承 1、2 的 內(nèi)部軸向力分別為

33、 1乙 1147.6 …… s=— 2 = = 一33&6N -2Y 2x1.6 外部軸向力4 = 86.2N,各軸向力方向如圖6所示，則 S,+ 4 = 358.6 + 86.2 = 444.8/V〉S] 則兩軸承的軸向力分別為 /ti=52 +4 = 444.8^ Fa2 = S2 =358.6N ②計算當量動載荷 因為行』& =444.8/366.5 = 1.2 >e,軸承1 的當量動載荷為 人=0.4& + 1.6& = 0.4x366.5 + 1.6x444.8 = 858.28N 因為巧異凡=358.6/1147.6 = 0.31 ",軸承2

34、的當量動載荷為 P2 =R2= 1147.6N 因為故只需校核軸承2, P = P2。軸承在100 C —下工 軸承壽命滿足 作，查表得 fT = 1,/F = 1.5 o ③校核軸承壽命軸承2的壽命為 "応弓一 106 32000 肯h-19696L0h 60心 fpP 60x1440 1.5x1147.6 減速器預期壽命為：Lh= 2x8x250x10/? = 40000/? Lh > Lh ,故軸承壽命足夠。 要求 2.4.2,中間軸的設(shè)計與計算 (1)軸上的功率片［ = 4.14RVy,轉(zhuǎn)速“I】 = 488.14〃加〃，錐齒輪大 45鋼，調(diào)質(zhì)處理

35、端分度圓直徑4 = 272〃肋，其齒寬中點處分度圓直徑 耳= 738.9N =(1 —0.50尺汕=231.2〃山，心=57.⑷腫，齒輪寬度 F心=254.75 N = 68〃"” o =86?2N (2)選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (3)求作用在齒輪上的力 耳3 = 2835. IN 大圓錐齒輪:圓周力巧2 = 738.9N,軸向力巧2 =254.75",徑向 巧3 = 575.7N 力F八= 86?2N 圓柱齒輪：圓周力耳3 = 2835.1N,軸向力巧, = 575.7N，徑向力 Fri = 1053 N o (4)初估軸的最小直徑 先按［3］式15

36、-2初步估算軸的最小直徑。由于此軸為齒輪軸，選 取軸的材料應(yīng)同圓柱齒輪一樣，為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)［3］表 15-3,取Ao =112 ,于是得 尸,3 = 1053 N 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 =22.84〃" d = 22.84〃切 (5)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 4 中間軸的結(jié)軻構(gòu)想圖 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 ① 軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 該軸不長，固釆用兩端固定

37、方式，按 軸上零件的安裝順序，從〃顧處開始設(shè)計。 ② 軸段①及軸段⑤的設(shè)計 該軸承選用圓錐滾子軸承，根據(jù) = 22.84/?ww ,暫取軸承30205,軸承內(nèi)徑d = 25mm,外徑 D = 52mm，總寬度卩= 16.25mm，內(nèi)圈寬度3 = 15〃皿，內(nèi)圈定 位直徑心=31mm ,外圈定位直徑Q = 44〃勸軸承對軸上力作用 點與外圈大端面的距離6 = 12.5〃〃”，固/ = 25加也，通常一根軸 上的兩個軸承取相同的型號，則d5 = 25〃〃”。 d2 = d4 = 32 mm ③ 齒輪軸段②和軸段④的設(shè)計軸段②上安裝齒輪3,軸段④ 上安裝齒輪2。為了便于安裝，也和d4應(yīng)分

38、別大于＜W5,所以可 以取d2 = 2Smm ,經(jīng)驗算，其強度不滿足要求，可暫定 d2=d4 = 32/77/77 進行計算。 l4 = 38 mn? 齒輪3的直徑較小，釆用實心式，其右端采用軸肩定位，左 端采用軸套定位，齒輪2的輪轂的寬度范圍約為 (1.2 ~ 1.5乩=38.4~ 48〃曲，取其輪轂寬度/4= 38//?/?/ ,其左端釆 L2 = 66 mm L4 = 36 mm = 38〃〃" 厶=12 mm Bx =134〃伽 用軸肩定位，右端釆用軸套固定。為使套筒端面能夠頂?shù)酱溯喍?面，軸段②和軸段④的長度應(yīng)比相應(yīng)的齒輪輪轂略短， 仇=68/nwi ,故取 L

39、2 = 66mm , L4 = 36mm。 ④ 軸段③的設(shè)計該段為中間軸上的兩個齒輪提供定位，其軸 肩高度范圍為（0.07 ~ 0.1汕=2.24 ~ 3.2〃皿，取其高度h = 3mm , = 38/wh o 齒輪3左端面與箱體內(nèi)壁距離和齒輪2的輪轂右端面與箱體 內(nèi)壁的距離均取為△產(chǎn)8〃肋，根據(jù)經(jīng)驗取厶=12加“，使箱體兩 內(nèi)側(cè)壁關(guān)于高速軸軸線對稱，其寬度 Bx = 2A1 + /?3 +厶+厶=134〃曲。此時錐齒輪沒有處在正確的安裝 位置，在裝配時可以調(diào)整兩端蓋下的調(diào)整墊片使其處在正確位 置。 ⑤ 軸段①和軸段⑤的長度 由于采用油潤滑，故軸承內(nèi)端面距 厶=30mm L5 =

40、30mm 箱體內(nèi)壁距離取為△ = 5〃〃八 則軸段①的長度為 厶=B + △ + △] + （a —厶）= 軸段⑤的長度為厶=B + △ + △ 1 + （厶一厶）=30 mm ⑥ 軸上力的作用點的間距 軸承反力的作用點距軸承外圈大端 A = 50.75mm l2 = 58.1mm /3 = 42. \mm 面的距離①=12?5/腫，則由圖4可得軸的支點及受力點間距為 /1=T-fl3 + A + A1 + y = 50.75〃〃" =5 & 1mm 人=―厶+△ + ■+廠一①=42. （6）鍵連接 齒輪和軸段間采用A型普通平鍵連接，查表得鍵的 尺寸、型號分別為3號齒

41、輪所用鍵寬度b = l0mmf厚度力, 長度L = 62/7W/, 10x62 GB/T1096-1990, 2號齒輪所用鍵寬度 b = l0mm,厚度 h = Smm ,長度乙=32mm, 10x32 GB/T1096-1990 （7）求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受力和彎矩扭矩如表所示 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 載荷 水平面H（軸承1） 垂直面V（軸承2） 支反力R R1Z/ =979.3N, R1V=2O91^, R2H =—12.5N R2V = 1483AT 總支承反力 & = 2309 N R2 = 1483 .IN a截

42、面彎矩m“ M“h =-49699.5Nmj =106118 Mm = —33251.7N ?〃“ n b截面彎矩 =-289229/V Mhv = 62434 ?3N ? mm m處 MhH = 526.3N ? nun 總彎矩 Ma = J49699.5, +10611 & 3, = 117179.9N ? nun Ma = V33251.72 +1061183, = 111206/V ? mm 嘰=68808 .3N ? nun Mb = 62436.5/V ? mm 扭矩T 7； =81000 N ?〃 曲 彎矩和扭矩圖如下:

43、 （8）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 由上圖可知，a-a剖面左側(cè)彎矩大，但其右側(cè)除了有彎矩還作用 有扭矩，其軸頸較小，故其兩側(cè)都有可能是危險面，故需要分別 計算。 a-a剖面的抗彎截面系數(shù)W =裡—— —_— = 2670〃7〃F 32 2d 2 抗扭截面系數(shù)為函.-噸b/(d _5887/w/?3 16 2d) \A z剖面左側(cè)彎曲應(yīng)力為巧-—43?9MPa W f a-a剖面右側(cè)彎曲應(yīng)力為＜yb-Ma -41.7 MPa w 剪切應(yīng)力為：-13.8MPG WT 按彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉(zhuǎn)動的軸承，彎矩按脈

44、動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)a = 0.6,當量應(yīng)力為 Cfca = yj(rb2 + 4(ar)2 = 46.9MPa＞ q,故 a-a 剖面右側(cè)為危險面， 而45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強度極限—=650MPa查表得其許用彎曲 應(yīng)力[a_ih]=6OMPa ,強度滿足要求。 (9) 校核鍵連接的強度 4T 齒輪3處鍵連接的擠壓應(yīng)力為= 243MPa 47 錐齒輪2處鍵連接擠壓應(yīng)力為= vf7 = 57.5MPQ d4hl 取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表得 [刃,=125?150以＜[a]p ,強度足夠。 (10) 校核軸承的壽命 s 圖 6 中間軸柚承的布置與受力 軸的強

45、度滿足 要求 鍵連接強度足 夠 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 ①計算軸承的軸向力 查表得30205軸承得C, = 32200 N , Cor = 37000 N , € = 0.37, Y = 1.6。查表得 30205 軸承內(nèi)部軸向 力計算公式，則軸承1、2的內(nèi)部軸向力分別為 R R S嚴一L = 721.6N,S, =」= 463.5N,由圖6得，外部軸向力 2Y - 2Y A = 329.95N,S? + 4 = 463.5 + 329.95 = 793.45N > S】，則兩軸的軸 向力分別為 Fal = S2 + A = 793.45 N,F心= S2

46、= 463.5^ ② 計算軸承1的當量動載荷 因故只需校核軸 承1的壽命。略/盡=0.34 " = 0.37 查表得當量動載荷計算公式即 P = XFr+ YF(li = lxFr = 2309 N 軸承在1005C以下工作，查表得力=1.0,對于減速器查表的載荷 系數(shù)<,=1.5 校核軸承壽命 軸承1的壽命為 = 62840.2/7,而減速器預計壽命為 軸承壽命滿足 要求 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 厶=1x8x250x10= 20000/7, Lh > Lh 故軸承壽命足夠。 2.4.3、低速級軸的設(shè)計

47、與計算 45鋼，調(diào)質(zhì)處理 (1) 己知條件 低速軸上的傳送功率；轉(zhuǎn)速“111=115.95〃min ,轉(zhuǎn) 矩7； = 32780 N - mm ,齒輪4的分度圓直徑心=242.86mm ,齒輪 寬度乞=63 nun (2) 選擇軸的材料因傳遞的功率不大乂沒有對重量和尺寸有特 殊的要求，故查表選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (3) 求作用在齒輪上的力 圓周力件=2835. W ,軸向力巧3 = 575.7N ,徑向力厲="53 N。 (4) 初估軸的最小直徑 (5) 根據(jù)表，取112,于是得訕=彳鏟= 36.4加用,軸與聯(lián)軸 器連接，有一個鍵槽，軸徑應(yīng)增大3%?5%,軸端最細處直徑為 <

48、 > 36.4 + 36.4x(0.03 ~ 0.05》腫=37.5 ~ 38.2//?//? 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 圖 7 低速軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 ① 軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計該減速器發(fā)熱小，軸不長，故軸承采 用兩端固定方式。按軸上零件的安裝順序，從最細處開始設(shè)計。 ② 軸段5-6,此處與大齒輪配合，取直徑為齒輪孔徑45nun,長 度略

49、小于輪轂長度取為58nmio ③ 軸段①及聯(lián)軸器的設(shè)計為補償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤 差，隔離震動，釆用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表，取載荷系數(shù)K” = 1.5, 則計算轉(zhuǎn)矩 T = KaT. = 491715 N mm 根據(jù) / >36.4 + 36.4x(0.03 ?0.05》肋= 37.5 ~ 38.2〃勸查表得 GB/T 5014-2003中的LX3符合要求，公稱轉(zhuǎn)矩為1250N?mm, 許用轉(zhuǎn)速4750 r/min ,由聯(lián)軸器型號及①軸段的直徑范圍得聯(lián)軸 器內(nèi)徑為40mm,長度84nmiJ型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器主動端 代號： LX3,40x84 GB/T5014-2003 心=40

50、/wh L1 = 82inn d、= 47 mm 相應(yīng)的軸段①直徑d] = 40/77/7?其軸向長度應(yīng)該略小丁- 84111111,取 L] = 8211111 o ④ 軸段②與密封圈的設(shè)計 在確定軸段②的直徑時，應(yīng)同事考 慮聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸。聯(lián)軸器用軸肩定位，軸肩 高度h =(0.07 ~ 0.1妞=2.8?4肋?。軸段②的軸徑 d2 =d] + 2〃 = 45.6~ 48〃〃"最終由密封圈確定。該處軸段的圓周 速度小于3m/s ,可選用毛氈圈油封，查表選毛氈圈 65JB/ZQ4606-1997,則 d2 = XI mm ⑤ 軸段③和軸段⑦及軸承的設(shè)計考慮到軸

51、承有軸向力的存 在，但此處軸徑較大，選用角接觸球軸承。軸段③上安裝軸承， 其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，乂符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)暫取軸承 7210C,由表得軸承內(nèi)徑d = 50〃m,外徑D = 90訕,寬度 B = 20/77/77，內(nèi)圈定位直徑da = 57mm，外圈定位直徑Da = 83〃〃”， 軸上定位端面圓角半徑最大rf = inmi ,軸承對軸的力作用點與外 圈大端面的距離= 19.4/ww ,故“3 = 50〃〃”。由于齒輪圓周速度 大于2m/s,軸承采用油潤滑，無需放擋油環(huán)，厶=3 = 20〃加。 為補償箱體的鑄造誤差，取軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面與箱體內(nèi)壁 距離△ = o 通常一根軸上

52、的兩個軸承取相同的型號，故= 50nun ⑥ 軸段⑥與齒輪d6>d.可初定de = 52訕，齒輪4的寬度范 圍為（1.2 ~ 1.5汕=62.4 ~ 78/77/7?,取其輪轂寬度與齒輪寬度 b4 = 63mm相等，其右端采用軸肩定位，左端采用軸套固定。為 使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面,軸段⑥長度應(yīng)比齒輪4的輪轂略 短，取 L6 = 60 mm o ⑦ 軸段⑤和軸段④的設(shè)計 軸段⑤為齒輪提供軸向定位作用， 定位軸肩的高度為力=（0.07 ~ 0.1汕=3.64 ~ 5.2mm取h = 4mm, 則 d5 = 60nun, L5 = 1.4/? = 5.6/wn，取厶=3mm 軸段④的直徑

53、可d4 = 80〃曲，齒輪左端面與箱體內(nèi)壁距離為 A4 = Aj + 03 - 乞）/ 2 = 12mm , L4 = + A - A4 -Z?4 - L5 = 56mm。 ⑧ 軸段②與軸段⑦的長度軸段②的長度除與軸上的零件有關(guān) 夕卜，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件有關(guān)。軸承座的寬度為 L = 65〃和，軸承旁連接螺栓為M20,軸承端蓋連接螺釘選 GB/T5781 M10x25,其安裝圓周大于聯(lián)軸器輪轂外徑，輪轂外 徑不與端蓋螺釘?shù)牟鹧b空間干涉，故取聯(lián)軸器輪轂端面與軸承端 蓋外端面的距離為K = 10w 則有 = L + Az + Bi+K-B-\ = 62 mm d, = 50 mm

54、 厶=20mm d7 = 50 mm d6 = 52 nun 厶 6 = 60/77/7? d5 = 60mm L5 = Snun d4 =80〃〃” 厶4 = 56/77/7? L = 65/77/77 L2 = 62/77/77  軸段⑦ L7 = ^ + A + A4 + /?4-/?6= AQnun (7) 軸上力作用點的間距軸承反力的作用點距軸承外圈大端面 的距離①= 19.4〃殆，則有圖7可得軸的支點及受力點間的距離 /| =厶,+ 厶 —扌—偽=49. 為 h =厶 + 厶4 + 厶 + = 96.1〃7〃7 2 人=偽 + 厶 + 如=122.4/

55、??/?? 2 (8) 鍵連接聯(lián)軸器與軸段①及齒輪④與軸段⑥鍵釆用A型普 通平鍵連接,由表選型號分別為鍵12x78 GB/T1096-1990和鍵 16x56GB/T 1096-1990 (9) 軸的受力、彎矩及扭矩如下表 彎矩、扭矩圖如下 J = ■ h = 49.1mm l2 = 96. lnun /3 = 122.4/Z//W 載荷 水平面H(軸承1) 垂直面V(軸承2) 支反力R R1W =215.5?/, 凡“ =837.5N Rw=1876.4N, 心=95 ESIN 總支承反力 覽= 1888.7" R2 =1273 N a截面彎矩m“ M

56、aH =10581.1?/-111111, Mm = 80483.75N"〃? MaV =92131.2N -mm 總彎矩 M“ = Jl 05 81. F + 92131.22 = 92736 8N ? mm =^80483.75’+92131.2, =122334.8N?加加 扭矩T 7； =327810 N - mm 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 圖 8 低速軸的結(jié)構(gòu)與受力分析 2 李偉杰：機械設(shè)

57、計課程設(shè)計 (10)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度由上圖可知，a-a剖面右側(cè) 彎矩最大，且作用有扭矩，故a-a剖面右側(cè)是危險面，其抗彎系 數(shù)為 ―應(yīng)一翌y 2670〃腫 32 2d & 抗扭截面系數(shù)為 Y-鐵嚴= 6895” 彎曲應(yīng)力為5,=善 =1 IMP a 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 剪切應(yīng)力為令小2咖 軸的強度滿足 要求 彎扭合成強度計算兀=7< + 4(ar)2 = 19.3M巾<[(y_lh],強度 滿足要求。 (11)校核鍵連接的強度 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為％ =將= 62.I

58、MP。； 齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為= 4t7 = 63MPd p? d5hl 鍵的連接強度 取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表得 足夠 ［刃,=125?150冊內(nèi),勺2 S

59、?,則兩軸的軸向力分別為 6 = $ = 755.5N, Fa2 = SL + A = 1331 2N ② 計算軸承的當量動載荷 由F“JC。= 0.024查表得e = 0.393因 巧〃&=0.4丫故X=0.44# = 1.425軸承1的當量動載荷 Pl = XRi + YFal = l90y.6N 由心/C。= 0.0416 ,查表得 = 0.413,因Fa2/R2=lM>e故 X= 0.44# = 1.357, 則軸承2的當量動載荷為 R = XE +疙，= 2366.56" ③ 校核軸承壽命 由于故只需校核軸承2, P = P.。軸承 在1005C以下工作，查表得/=1

60、.0,對于減速器查表的載荷系數(shù) 軸承2的壽命為 10 fC Y Lh=~— =251931.8/7,而減速器預計壽命為 軸承的壽命足 60〃iiH L/ = 1X 8 X 250X10 = 20000/7,乙 >厶；故軸承壽命足 夠。 2?5、鍵連接 將各個連接的參數(shù)列于下表 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 鍵 直徑 工作長度mm 工作高度nun 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 nun 6x45 20 39 6 8x63 23 55 7 10x62

61、32 52 8 10x32 32 22 8 16x56 52 40 10 12x78 40 66 8 2.6、箱體的尺寸設(shè)計 名稱 代號 尺寸/mm 錐齒輪錐距 R 143.72 低速級中心距 a 150 下箱座壁厚 8 17 上箱座壁厚 ①=0.85 6 下箱座剖分面處凸 緣厚度 b = l.5S 10.5 71 上箱座剖分面處凸 緣厚度 $ = 1.5 百 9 地腳螺栓底腳厚度 p = 2.55 17.5 “8 地腳螺栓直徑 M20 地腳螺栓通孔座直 徑 25 地腳螺栓沉頭尺

62、寸 D。 48 箱座上肋厚 加 > 0.855 6 箱底肋厚 加 > 0.855] 6 底腳凸緣尺寸 厶 32 l2 30 地腳螺栓數(shù)目 n 4 軸承旁連接螺栓 M16 箱體凸緣連接螺栓 d2 M12 上箱壁厚 4 = 0.855 6 軸承旁連接螺栓通 孔直徑 17.5 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 部分面凸緣尺寸 24 c2 20 軸承蓋螺釘直徑 4 = （0.4 ~ 0.5）d 8 檢查孔蓋連接螺栓 直徑 心=（0.3?0.4）巧 6 圓錐定位銷直徑 d5 = 0?8d、

63、 10 上下箱連接螺栓直 徑 d2 M12 上下箱連接螺栓通 孔直徑 d； 13.5 上下箱連接螺栓沉 頭直徑 D。 26 減速器中心高 H = （l ?1.12）a 1.65 軸承凸臺高度 h 55 軸承凸臺半徑 20 軸承端蓋外徑 D）= D + （5 ?5.5）〃3 14 軸承旁連接螺栓距 離 S^D2 14 箱體外壁至軸承座 端面的距離 K = C] + C? + （5 ~ 8） 50 軸承座孔長度 K + 8 58 大齒輪頂圈與箱體 內(nèi)壁間距 >1.25 8.4 齒

64、輪斷面與箱體內(nèi) 壁間距 △2 >5 7 2?7、減速器附件的選擇 2?71、通氣器 由于在室內(nèi)使用，選簡易式通氣器，采用M12X1.25 2.7.2、 油面指示器 油面變動范圍大約為17mm,取A20型號的圓形游標 2.7.3. 起吊裝置 釆用箱蓋吊換螺釘，按重量取M12,箱座釆用吊耳 2.7.4, 放油螺塞 2 李偉杰：機械設(shè)計課程設(shè)計 選用外六角油塞及墊片M16X1.5 2?8、潤滑與密封 2.8.1、 齒輪的潤滑 采用浸油潤滑，浸油高度為半個齒寬到一個齒寬，取為35nmio 2.8.2、 滾動軸承的潤滑 由于軸承周向速度為3.4

65、ni/s,所以開設(shè)油溝、飛濺潤滑。 2.8.3、 潤滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于閉式齒輪 設(shè)備，選用中負荷工業(yè)齒輪油220。 2.8.4、 密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用氈圈密封，結(jié)構(gòu)簡單。 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 第二章.設(shè)計小結(jié) 由于時間緊迫，所以這次的設(shè)計存在許多缺點，比如某些尺寸沒 有考慮圓整，齒輪的計算不夠精確等。通過這次的實踐，能使我 在以后的設(shè)計中避免很多不必要的工作，有能力設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊 湊，傳動更穩(wěn)定精確的設(shè)備。另外認識到機械設(shè)計是一個系統(tǒng)性 很強的工作，是需要明晰的條理與充分的耐心才可以圓滿完成 的。 第四章.參考資料目錄 2011屆模具設(shè)計與制造機械設(shè)計課程設(shè)計 [1] 《減速器設(shè)計實例精析》，機械工業(yè)出版社，張春怡，郝廣平， 劉敏編著，2010年1月第一版第一次印刷； [2] 《機械設(shè)計手冊.第3卷》，化學工業(yè)出版社，成大先主編，1992 年第三版； [3] 《機械設(shè)計》，高等教育出版社，濮良貴，紀明剛主編，2012 年12月第九版； [4] 《機械原理》，高等教育出版社，孫桓主編，2005年12月第 七版； 2