減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器.doc

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 二級(jí)圓錐圓柱減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 目 錄 1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的擬定 2 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 3 3 傳動(dòng)比的分配 4 4 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 4 5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 6 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 7 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 9 鍵連接的選擇和計(jì)算 30 10 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算 31 11 聯(lián)軸器的選擇 33 12 箱體的設(shè)計(jì) 33 13 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì) 35 設(shè)計(jì)總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 36 1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的擬定 1.1 技術(shù)參數(shù)： 輸送鏈的牽引力F： 9 kN ， 輸送鏈的速度V ：0.35 m/s， 鏈輪的節(jié)圓直徑d：370 mm。 1.2 工作條件： 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期10年（每年300個(gè)工作日，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差5%。鏈板式輸送機(jī)的傳動(dòng)效率為95%。 1.3 擬定傳動(dòng)方案 傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，減速器，工作機(jī)等組成。減速器為二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。外傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)。方案簡(jiǎn)圖如圖。 方案圖 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.1 電動(dòng)機(jī)的類型：三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y系列） 2.2 功率的確定 2.2.1 工作機(jī)所需功率 (kw): =/(1000)=90000.35/(10000.95)= 3.316kw 2.2.2 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率η： η= =0.990.970.980.96=0.8503 （為聯(lián)軸器的效率，為圓錐滾子軸承的效率，為圓錐齒輪傳動(dòng)的效率（七級(jí)精度（油潤(rùn)滑）），為圓柱齒輪的傳動(dòng)效率（七級(jí)精度（油潤(rùn)滑）），為鏈傳動(dòng)的效率） 2.2.3 所需電動(dòng)機(jī)的功率 (kw): =/η=3.316Kw/0.8503=3.900kw 2.2.4電動(dòng)機(jī)額定功率: 2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)比和機(jī)構(gòu)尺寸減小，其中=4kN，符合要求，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容易制造且體積小。 由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132M1—6 電動(dòng)機(jī)額定功率=4kN,滿載轉(zhuǎn)速=960r/min 工作機(jī)轉(zhuǎn)速=60*V/(π*d)=18.066r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 (kw) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 Y132M1—6 4 960 2.0 2.0 3 傳動(dòng)比的分配 總傳動(dòng)比：=/=960/18.066=53.138 設(shè)高速輪的傳動(dòng)比為,低速輪的傳動(dòng)比為,鏈傳動(dòng)比為，減速器的傳動(dòng)比為。 鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比推薦2至5，選=5，則 =/=10.628 ,=2.657,選=2.7， 則=/=3.936，選=3.9 。 ==2.73.95=52.65 =（-）/=（52.65-53.138）/53.138=-0.918% <5% 符合要求。 4 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 4.1 各軸的轉(zhuǎn)速n(r/min) 高速軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速：==960 r/min 中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：=/=960/2.7=355.556 r/min 低速軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速：=/=355.556/3.9=91.168 r/min 滾筒軸Ⅳ的轉(zhuǎn)速：=/=91.168/5=18.234 r/min 4.2 各軸的輸入功率P（kw） 高速軸Ⅰ的輸入功率： 中間軸Ⅱ的輸入功率： 低速軸Ⅲ的輸入功率： 滾筒軸Ⅳ的輸入功率： 4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm) 高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩：39.394Nm 中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩：101.099Nm 低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩：374.801Nm 滾筒軸Ⅳ的輸入轉(zhuǎn)矩：1781.263Nm 5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1 選擇鏈輪齒數(shù) 取小齒輪齒數(shù)=19，大鏈輪的齒數(shù)==519=95。 5.2 確定計(jì)算功率 查表9-6得=1.1，查圖9-13得=1.36，單排鏈，功率為 ==1.11.363.578=5.353kW 5.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)=9.025kW和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速=91.168（r/min），由圖9-11得鏈條型號(hào)為24A-1，由表9-1查得節(jié)距p=31.75mm。 5.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距=(30～50)p=(30～50)38.1=952.5～1587.5mm。取=1000mm，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù): =21000/31.75+(19+95)/2+[(95-19)/ 2π]31.75/1000 ≈124.6 故取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)=125節(jié) 由（-）/(-）=（125-19）/（95-19）=1.395，查表9-7得=0.23259，所以得鏈傳動(dòng)的最大中心距為： =p[2-(+)]=0.2325931.75[2125-(19+95)] ≈1078mm 5.5 計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式 v=p/(601000)=1991.16831.75/ (601000)≈0.921m/s 由圖9-14查得潤(rùn)滑方式為：滴油潤(rùn)滑。 5.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 有效圓周力：=1000P/v =10003.578/0.921=3884.908N 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)=1.15 則≈=1.153884.908≈4467.644N 計(jì)算鏈輪主要幾何尺寸 5.7 鏈輪材料的選擇及處理 根據(jù)系統(tǒng)的工作情況來(lái)看，鏈輪的工作狀況是，采取兩班制，工作時(shí)由輕微振動(dòng)。每年三百個(gè)工作日，齒數(shù)不多，根據(jù)表9-5得 材料為40鋼，淬火 、回火，處理后的硬度為40—50HRC 。 6 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 6.1.1 選用閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，取標(biāo)準(zhǔn)齒形角，頂隙系數(shù)，齒頂高系數(shù)，螺旋角，軸夾角，不變位，齒高用頂隙收縮齒。 6.1.2 根據(jù)課本表10-1，材料選擇，小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，均采用硬齒面。 6.1.3 根據(jù)課本表10-8，選擇7級(jí)精度。 6.1.4 傳動(dòng)比u=/=2.7。 選=21，=u=212.7=56.7，取=57。 6.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： ≥2.92 6.2.1 試選載荷系數(shù)=1.6 6.2.2 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=95.510/=39.4Nm 6.2.3 選取齒寬系數(shù)=0.3 6.2.4 由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù)。 6.2.5 由圖10-21d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 6.2.6 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ； 。 6.2.7 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) ；。 6.2.8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 6.2.9 試算小齒輪的分度圓直徑 代入中的較小值得 ≥2.92=70.6 mm 6.2.10 計(jì)算圓周速度v =（3.1460.01960）/（601000）=3.015m/s 6.2.11 計(jì)算載荷系數(shù) 齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)均勻平穩(wěn)，查表10-2得=1.0。 由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.1。 由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)==1。 依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪懸臂布置，查表10-9得軸承系數(shù)=1.25 由公式==1.5=1.51.25=1.875接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)==11.11.11.875=2.06 6.2.12 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 =70.6=76.805 mm m=/=76.805/21=3.657 mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m =4 mm。 6.2.13 計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù) =m=421=84mm；=m=457=228mm ；=90-= 6.2.14 確定并圓整齒寬 b=R=0.3120.9=36.27mm圓整取。 6.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 6.3.1 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù) K==2.06 6.3.2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) =/cos=21/cos=27.725 =/cos=57/cos=164.141 6.3.3 查表10-5得 =2.57,=1.60,=2.13,=1.84。 6.3.4 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.83，=0.86 取安全系數(shù)=1.4 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =440Mpa =425Mpa 按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力 6.3.5 校核彎曲強(qiáng)度 根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式 =74.31MPa =26.09Mpa 滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。 7 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 7.1.1 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，采用硬齒面。 7.1.2 根據(jù)課本表10-1，選擇大、小齒輪材料均為40Cr鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48至55HRC 。 7.1.3 根據(jù)課本表10-8，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，并且輪齒變形不大，故選用7級(jí)精度。 7.1.4 試選小齒輪齒數(shù)=21,則大齒輪齒數(shù)===3.921=81.9，取=82。 7.1.5 初選螺旋角β= 7.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 7.2.1 試選載荷系數(shù)。 7.2.2計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 7.2.3 因大、小齒輪均為硬齒面，故意選用稍小的齒寬系數(shù)，現(xiàn)取=0.8。 7.2.4 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。 7.2.5 由表10-30選取區(qū)域系數(shù)。 7.2.6 由圖10-26查得，，則。 7.2.7 由圖10-21e按齒面硬度查得齒輪解除疲勞強(qiáng)度極限。 7.2.8 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)許用應(yīng)力次數(shù) 7.2.9 由圖10-19根據(jù)N查取接觸疲勞壽命系數(shù)，。 7.2.10 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) S=1 （2）計(jì)算 7.2.11試算小齒輪的分度圓直徑。 7.2.12 計(jì)算圓周速度 7.2.13 計(jì)算齒寬b及模數(shù)。 ； ； ； 。 7.2.14 計(jì)算縱向重合度 7.2.15 計(jì)算載荷系數(shù)K。 由表10-2查得使用系數(shù)=1.25，根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-3查得；根據(jù)硬面齒輪、對(duì)稱布置、6級(jí)精度、=0.8，從表10-4，查得?？紤]齒輪為7級(jí)精度，取，故載荷系數(shù) 另由圖10-13查得。 7.2.16 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑。 7.2.17 計(jì)算模數(shù)。 7.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式為 （1）確定計(jì)算參數(shù) 7.3.1 計(jì)算載荷系數(shù)。 7.3.2 由圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；彎曲疲勞壽命系數(shù)，。 7.3.3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.4。 7.3.4 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得，。 7.3.5 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得，。 7.3.6 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 ； ；小齒輪的數(shù)值大。 7.3.7 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)。 7.3.8 設(shè)計(jì)計(jì)算 取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，取分度圓直徑=41.161mm。 ， 取，則=3.920=128.7，取 7.4 幾何尺寸計(jì)算 7.4.1 計(jì)算中心距 將中心距圓整為。 7.4.2 按圓整后的中心距修正螺旋角s 因值變化不多，故參數(shù)、、等不必修正。 7.4.3 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 7.4.4 計(jì)算齒輪寬度 圓整后取；。 8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 8.1 輸入軸設(shè)計(jì) 8.1.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.96kW =960r/min =39.394Nm 8.1.2 求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓半徑為 mm 376.637 N 139.472N 8.1.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)課本表15-3，取，得 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%—15%，取=20 mm 左右。 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則。選擇棉花形彈性聯(lián)軸器。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1—6,由指導(dǎo)書表17-9查得，電動(dòng)機(jī)的軸伸直徑D= 38 mm 。查指導(dǎo)書表17-6，選LM4型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為140，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取=22mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為80mm。 8.1.4 擬定軸上零件的裝配方案 8.1.5 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑=26 mm 。左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D= 30 mm ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為L(zhǎng)=82mm，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1-2軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取。 8.1.6 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=26 mm ，由指導(dǎo)書表15-1，初步選取02系列， 30206 GB/T 276，其尺寸為，故，而為了利于固定，取。取。 8.1.7 取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑；齒輪的左端用甩油環(huán)定位。取齒輪輪轂的寬度為50mm，應(yīng)使套筒端面可靠地壓緊軸承，由甩油環(huán)長(zhǎng)度以及略小于輪轂寬度的部分組成，故。為使套筒端面可靠地壓緊軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，故取。 8.1.8 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，取 8.1.9 取 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 8.1.10 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接 軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵，按=22mm, 查得平鍵截面,長(zhǎng)70mm。 軸與錐齒輪之間的平鍵按，由指導(dǎo)書14-26查得平鍵截面，長(zhǎng)為40mm，鍵槽均用鍵槽銑刀加工。 選擇半聯(lián)軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。 8.1.11 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6 8.1.11 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6 8.1.12 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出右軸承位置的支撐點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =39.394Nm 8.1.13按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。 8.1.14判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 8.1.15截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6右側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =39.394Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，，經(jīng)插值后查得 =1.886 =1.424 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.178/0.85+1/0.92=1.473 /+1/=1.352/0.92+1/0.92=1.556 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 8.1.16 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =39.394Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=2.136，則/=0.82.136=1.709 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=2.136+1/0.92=2.223 /+1/=1.709+1/0.92=1.796 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 8.2 中間軸設(shè)計(jì) 8.2.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.764kW =355.556r/min =101.099Nm 8.2.2 求作用在齒輪上的力 已知小圓柱斜齒輪的分度圓半徑=68.063mm = =2970.748/cos=1115.053N =2970.748=1081.264N 已知大圓錐齒輪的平均分度圓半徑 mm 8.2.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)課本表15-3，取，得 中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑。 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%—15%，故 8.2.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖 8.2.5 初步選擇圓錐滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取02系列，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30206，其尺寸為，所以==30mm。 8.2.6 取安裝圓錐齒輪的軸段，錐齒輪左端采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長(zhǎng)，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑為。 8.2.7 已知圓柱斜齒輪齒寬=60mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取=58mm。 8.2.8 箱體以小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸，由圓錐齒輪的嚙合幾何關(guān)系，推算出，箱體對(duì)稱線次于截面3右邊26.5mm處，根據(jù)對(duì)稱性和各軸上零件分布取，， 8.2.9 軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為28mm，選擇齒輪輪轂與軸的配合為；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm，選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。 8.2.10 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為。 8.2.11 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =101.099Nm 8.2.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。 8.2.13判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 8.2.14截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6右側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =101.099Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，，經(jīng)插值后查得 =2.112 =1.790 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.901/0.84+1/0.92=2.350 /+1/=1.672/0.84+1/0.92=2.077 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 8.2.15 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =101.099Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=2.256，則/=0.82.256=2.232 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=2.256+1/0.92=2.343 /+1/=2.232+1/0.92=1.892 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 8.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 8.3.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.578kW =91.681r/min =374.801Nm 8.3.2 求作用在齒輪上的力 已知大圓柱斜齒輪的分度圓半徑 =261.938mm = =2861.754/cos=1074.143N =2861.754=1041.593N 8.3.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)課本表15-3，取，得 中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑。 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%—15%，故 8.3.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖。 8.3.5 由圖可得為整個(gè)軸直徑最小處選=45 mm 。 為了滿足齒輪的軸向定位，取。根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距 箱體的距離綜合考慮取，。 8.3.6 初步選擇圓錐滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取02基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30211，其尺寸為，所以==55mm。這對(duì)軸承均采用甩油環(huán)進(jìn)行軸向定位，由表15-7查得30211型軸承的定位軸肩高度，因此取。去安裝支持圓柱齒輪處直徑。 8.3.7 已知圓柱斜齒輪齒寬=55mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取=53mm。 8.3.8 由于中間軸在箱體內(nèi)部長(zhǎng)為212.5mm，軸承30211寬為22.75mm，可以得出，，。 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 8.3.9 軸上的周向定位 圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由指導(dǎo)書表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm。選擇齒輪輪轂與軸的配合為；鏈輪的周向定位采用平鍵連接，按由指導(dǎo)書表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm。選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。 8.3.10 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為。 8.3.11 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承從軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =374.801Nm 8.3.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。 8.3.13判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 8.3.14截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =374.801Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，，經(jīng)插值后查得 =2.000 =1.143 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.82/0.7+1/0.92=2.687 /+1/=1.122/0.82+1/0.92=1.455 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 8.3.15 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =374.801Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=2.616，則/=0.82.616=2.093 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=2.616+1/0.92=2.703 /+1/=2.093+1/0.92=2.180 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 9 鍵連接的選擇和計(jì)算 9.1 輸入軸與聯(lián)軸器的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=70mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=3.5mm，輪轂深度2.8mm。圓角半徑r=0.16mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=4.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.25mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=28mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.4 中間軸與小圓柱齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.5 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=63mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.5mm，輪轂深度3.8mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.6 輸出軸與滾子鏈輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=6.0mm，輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 10 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算 10.1 輸入軸上的軸承計(jì)算 10.1.1 初選30206軸承，已知: ，，，e=0.37，Y=1.6， , 10.1.2 求兩軸承的軸向力 10.1.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 >e <e 由課本表13-5查得，；，，當(dāng)量動(dòng)載荷 10.1.4 驗(yàn)算軸承壽命 故可以選用。 10.2 中間軸上的軸承計(jì)算 10.2.1 初選30206軸承，已知: ，，，e=0.37，Y=1.6，，,,則 10.2.2 求兩軸承的軸向力 10.2.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 由課本表13-5查得，；，，當(dāng)量動(dòng)載荷 10.2.4 驗(yàn)算軸承壽命 故可以選用。 10.3 輸出軸上的軸承計(jì)算 10.2.1 初選302011軸承，已知: ， ,，，e=0.4，Y=1.5， 10.2.2 求兩軸承的軸向力 10.2.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 由課本表13-5查得，；，，當(dāng)量動(dòng)載荷 10.2.4 驗(yàn)算軸承壽命 故可以選用。 11 聯(lián)軸器的選擇 在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)，選LM4型棉花形彈性聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為9000 r/min。 12 箱體的設(shè)計(jì) 12.1 箱體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體是減速器的一個(gè)重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動(dòng)件的嚙合精度，使箱體有良好的潤(rùn)滑和密封。箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量約占減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗，重量及成本等有很大的影響。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，各部分民尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過(guò)程中確定。 12.2 箱體的材料及制造方法 選用HT200，鑄造箱體。 12.3 箱體各部分的尺寸（如表1、2） 表1：箱體參數(shù) 名 稱 符 號(hào) 圓錐圓柱齒輪減速器 計(jì)算結(jié)果 箱座壁厚 0.0125（）+1mm≥8mm 8 箱蓋壁厚 （0.8~0.85）≥8mm 8 地腳螺釘直徑 df 0.018（）+1mm≥12mm 12 地腳螺釘數(shù)目 n n= 4 箱座凸緣厚度 b 1.5δ 12 箱蓋凸緣厚度 1.5δ 12 箱座底凸緣厚度 p 2.5δ 20 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75 df 10 箱座與箱蓋連接螺栓直徑 d2 (0.5~0.6) df 8 連接螺栓d2的間距 l 150~200mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3 (0.4~0.5) df 8 視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3~0.4) df 6 定位銷直徑 d (0.7~0.8) d2 8 df、d1 、d2至外機(jī)壁距離 見表2 d1 、d2至緣邊距離 見表2 軸承旁凸臺(tái)半徑 凸臺(tái)高度 h 38.5 外箱壁到軸承端面距離 c1+ c2+(5~8)mm 50 大齒輪齒頂圓與 內(nèi)機(jī)壁距離 ≥δ 8 齒輪端面與內(nèi)箱壁的距離 ≥δ 8 機(jī)蓋、機(jī)座肋厚 、m m1≈0.85δ1，m≈0.85δ 6.6 軸承端蓋外徑 軸承座孔直徑+5 d3 100、140 軸承旁連接螺栓距離 S 盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準(zhǔn) 表2：連接螺栓扳手空間c1 、c2值和沉頭座直徑 螺栓直徑 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 13 16 18 22 26 34 40 11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 18 22 26 33 40 48 61 13 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì) 13.1 潤(rùn)滑 齒輪圓周速度v<5m/s所以采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑的作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)的減速器的合適浸油深度H1 ，對(duì)于圓錐齒輪整個(gè)齒寬浸入油中（至少半個(gè)齒寬）；對(duì)于圓柱齒輪，低速級(jí)大齒輪，約為1個(gè)齒高到（1/6至1/3）個(gè)齒輪半徑。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。 13.2 密封 減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承內(nèi)側(cè)、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。 13.2.1 軸伸出處的密封：作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。由脂潤(rùn)滑選用氈圈密封，氈圈密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、安裝方便、但對(duì)軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重，因而工耗大，氈圈壽命短。 13.2.2 軸承內(nèi)側(cè)的密封：該密封處選用甩油環(huán)密封，其作用用于脂潤(rùn)滑的軸承，防止過(guò)多的油進(jìn)入軸承內(nèi)，破壞脂的潤(rùn)滑效果。 13.2.3 箱蓋與箱座接合面的密封：接合面上涂上密封膠。 設(shè)計(jì)總結(jié) 雖然這次課程設(shè)計(jì)只有短短的三周，但是使我體會(huì)到了很多。明白了一張比較完美的裝配圖是要付出多少努力，加強(qiáng)了我的動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有更深刻的認(rèn)識(shí)。 同時(shí)要感謝李老師多次對(duì)我們的教學(xué)輔助與指導(dǎo)，給我們指出了多處制圖上不妥的地方。也要感謝學(xué)校為我們提供了良好的教學(xué)環(huán)境，為我們?cè)O(shè)計(jì)提供了硬件支持和提供了各種參考資料。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴、紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2006． [2] 李育錫主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：高等教育出版社，2008．6. [3] 孫恒、陳作模主編．機(jī)械原理．第七版．北京：高等教育出版社，2006． [4] 裘文言、張祖繼、瞿元賞主編．機(jī)械制圖．高等教育出版社，2003． [5] 劉鴻文主編．材料力學(xué)．第四版.高等教育出版社，2004． [6] 吳宗澤、羅國(guó)圣主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：高等教育出版社，2004． =3.316kw η=0.8503 =3.900kw =18.066r/min =960r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y132M1—6 =53.138 =2.7 =3.9 =5 =960r/min =384r/min =89.302r/min =17.860r/min =3.920kW =3.765kW =3.579kW =3.401kW =38.996Nm =93.635Nm =382.740Nm =1818.564Nm =19 =95 單排鏈 p=31.75mm =1000mm =125節(jié) =0.23259 滴油潤(rùn)滑 =3884.908N =4467.644N =135.23 mm =715.86 mm 鏈輪材料： 40鋼（淬火、回火） =21；=57 =0.3 ； 3.015m/s m = 4 mm =84 mm； =228 mm ； R=120.9mm =0.8 m=2mm； =33；=127 a=165mm ； =22mm =26mm =30mm =37mm =30mm =26mm 軸全長(zhǎng)283mm 軸總長(zhǎng)：212.5mm 總長(zhǎng)：343.5mm