二級圓錐柱齒輪減速器

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1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 機械設(shè)計 課程設(shè)計計算說明書 設(shè)計題目：兩級圓錐一圓柱齒輪減速器 班級：02交通（1班） 設(shè)計者：黃松旺 學(xué) 號：2002355106 指導(dǎo)教師：汪劉一 2005 年 J 月 19 日 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 i 一，題目及總體分析 如圖為減速器傳動減圖，滾筒直徑是 240mm,皮帶帶動的力為2200N,皮帶 速度為1.1m/s。由電機驅(qū)動，工作壽命為十年，每天工作8小時，三年一大修， 連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，在室內(nèi)工作，有粉塵污染。具批量十臺，在中等規(guī) 模機械廠加工，可加工精度為7—8級。（電機可選三相交流電機380V或220V, 速度誤差為節(jié)％ ）

2、 U1 「丁 U E 廠 1為電動機，2和6為聯(lián)軸器，3為減速器，4為高速級錐齒輪傳動，5為低速級圓柱 齒輪傳動，7為輸送機滾筒。 二.各主要部件選擇 目的 過程分析 結(jié)論 動力源 電動機 齒輪 局速級做成直齒， 低速級做成直齒 軸承 可同時承受徑向和單向軸向載荷，常用于錐齒輪軸 圓錐滾子軸承  聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器 三.選擇電動機 目的 過程分析 結(jié)論 選用Y系列 回 根據(jù)一般帶式輸送機選用的電動機選擇 （IP44 ）封閉 式二相異步電 動機 功率 (1)工作機輸出的功率 P = -F上=220

3、0—1.1 =2 42KW 電動機額定功 轉(zhuǎn)速 1000 1000 率 為 選擇 查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 1-5,得: Pm=8000w 圓錐齒輪傳動（7級精度）效率為：Y] 1= 0.97; 同步轉(zhuǎn)速為 圓柱齒輪傳動（7級精度）效率為：刀2= 0.98; 圓錐滾子軸承傳動效率（4對）為：Y] 3= 0.984； 運輸卷筒效率：Y] 4=0.96 彈性聯(lián)軸器傳動效率（2對）為："5 =0.99 2 電動機輸出有效功率 Pd為：Pd= =2.93kw ; n n n n n 1 2 3 4 5 由于運輸帶速度誤差不超過 +5%,所以Pd誤差不超過5%

4、 故：Pd 范圍為（2.7835 kw ~4.395kw ） （2）選取電動機額定功率 Pm：使 Pm= （1~1.3） Pd =（2.93~3.809）kw 查《機械設(shè)計手冊》（軟件版）Y系列（IP44）封閉式三相異步電動 機相關(guān)數(shù)據(jù)，選 Y132M1-6三相電動機 1000 r/min 查表12-1 Y132M1-6型封閉式三相異步電動機參數(shù)如下： Y132M1-6 型 額定功率Pe=4 kW 封閉式二相異 t速 n=960 r/min 滿載時效率”=84% 滿載時電動機輸出有效功率 P0=PMn =4000父84%=3.36kw <4.395 Po略

5、小于Pd允許范圍， 步電動機  四.分配傳動比 目的 過程分析 結(jié)論 分配 傳動 比 (1) 計算傳動系統(tǒng)的總傳動比 I (2) 滾筒轉(zhuǎn)速 nw=60*1100/3.14*240= 87.5r/min 傳動系統(tǒng)的總傳動比 i = nm =960/87.5= 10.97 nw (3) 分配各級傳動比： 查《機械設(shè)計手冊》表1-6,為避免圓錐齒輪尺寸過大、制造困難，取高速級圓 錐齒輪傳動比 ii=0.25i ,最好使 ii<3, ii=0.25i=10.97 父0.25=2.74<3 ,取 ii=2.74 由式i=i ii2得，低速級圓柱齒輪傳動比 12=—=10.

6、97/2.74=4.00 ii i=10.97 ii=2.74 i2=4. 五.傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算 軸號 電動機 兩級圓錐一圓柱減速器 工作機 0軸 1軸 2軸 3軸 4軸 轉(zhuǎn)速 n(r/min) No=960 r/min N1=nm ni =960 r/min N2=n1/i1 n2=350r/min n 3=87.5r/min n 4 = 87.5r/min 輸入功率 P(kw) Po=Pm =3.36k W Pi= P0 打 0i =3.33kW P2= Pi 打 12 = 3.23kW P3= P2 打 23 = 3.1

7、6kW P4= P3 打 34 =3.13kW 輸入轉(zhuǎn)矩 T(N ? m) To=33.43 Ti=To r] 0i=33.1 T2=T1 Y] 12 ii =87.97 T3=344.85 T4=341.41 兩軸聯(lián)接 聯(lián)軸器 圓錐齒輪 圓柱齒輪 聯(lián)軸器 傳動比i i0i=1 ii2=2.74 i23=4.00 i34=1 傳動效率Y] t] 01=0.99 r] 12=0.97 Y] 23=0.98 Y] 34=0.99 17 六.設(shè)計高速級圓錐齒輪 Hi 過程分析 結(jié)論 設(shè)計

8、 (1) 高速 級圓 (2) 錐齒 輪 (3) 大齒輪 HBS 選用直齒圓錐齒輪傳，選用7級精度 材料選擇。 小齒輪材料為4 0 C r （調(diào)質(zhì)），硬度為2 8 0 H B S , 材料為4 5鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為2 4 0 HBS,二者材料硬度差為4 0 選小齒輪齒數(shù)Z 1 = 24,大齒輪齒數(shù)Z 2=uZ 1nlz 1= 2.74X24=66 2.按齒面接觸強度設(shè)計 按式(10—26)試算，即 , nZeZhl2 4KT d 1t — 31 飛 t x 2- 13h L 幟(1—0BR2U 1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 (1)查表11-3試選K=

9、1.3 3 (2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=39.39 N ? m=39.39M10 N mm (3)查表11-6取齒寬系數(shù)*R=1/3 (4)標(biāo)準齒輪 Zh=2.5 (5)由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa (6)由圖11-1查得小齒輪的 仃Hlm1=600 MPa；大齒輪的 仃Hlm2 =550 MPa； (7)計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1, [仃h ]i =%m1 = 600MPa =600MPa S [二H]2 - , Hlim2 =550MPa =550MPa S 2)計算 (1)試算小齒輪大端分度圓直徑

10、d1t，代入口H】中較小的值 d1t不 2 ZEZhL 4KtT1 2 、2 ’189.8*2.5、 4*1.3^39.39x103 ri，、 = = Jh D %(1-0.5a)u 31 1 550 廠 1 ( 1 1” 八 i 1-0.5^- l 父2.74 3 、 3) =62.176mm (2)計算齒寬b和大端的模數(shù) mt ..u 1 b= RRe= R d1t =30.225mm 2 mt = d1t /Zi=2.591mm (3)計算齒寬高比 b/h 齒高 h=2.25 mt =5.843mm b/h=32.855/5.843=5.829

11、 (4)齒輪的大端模數(shù) m = d1/Z1=62.176/24=2.59mm 3.按齒根彎曲強度設(shè)計 4KT YFaYsa 按式(10—26)試算，即 m _ 3, 2 - R 1 -0.5 r Z；\u2 1 1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 (1) 由表 11-1 查得仃 FE1 =500MPa,bFE2 =380MPa (2) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,得 - FE1 500 ［；、］1：—FE1 = =357.14MPa S 1.4 二 FE2 380 ［；=F］2 ：_FE2 = = 271.43MPa S 1.4 (3) 查

12、表11-3的載荷系數(shù)K=1.586 (4) 查取齒形系數(shù) 錐頂角 小齒輪：1 = arctan1/u =18.435 大齒輪：90-18.435= 71.565 Zv1=z1/co s3 & 1=24/cos18.435=28.11 Zv2=z2/cos3 2=72/cos71.565=227.85 由圖 11-8 得 YFa1 =2.65,YFa2 =2.23 (5) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由圖 11-9 查得 YS1 =1.58,YSa2 =1.754 Sai Sa2 (6) 計算大小齒輪的YFaYSa ［二 F］ YFa〔Ysa1 ["1 YFa2Ysa2

13、[R 2.65 1.58 0.0117 357.14 2.23 …0.0144 271.43 由于大齒輪的值大于小齒輪的故選大齒輪 2)計算 3 4 1.586 39.39 10 2 1 , 1 2 2 i 1 -0.5^- ? 父242 ”2.742 +1 3 0.0144 =2.099mm 取由彎曲強度算彳#的大端模數(shù) 2.099并就近圓整為標(biāo)準值 m=2.5mm,按接觸強 度算得的大端分度圓直徑 d1 =62.176 mm 算出小齒輪齒數(shù) Z1 = d1 = 25 m  大齒輪齒數(shù)Z2 =uZ1 =68 3）計算大端分度圓處的圓周速度

14、 二 d/i 二 62.5 960 v = = 60 1000 60 1000 棍棍的方法 3.12m/s 查表11-2選才i 7級精度是合適的 4.幾何尺寸計算 U2 1 (1)錐距 R=d1 - 90.677mm 2 (2)、節(jié)圓錐角錐頂角 小齒輪：、i = arctan1/u =18.435、1 = 18.425 = 18,266 大齒輪：90-18.435=71.565、2 =71.565 =713354” (3)計算分度圓直徑 小齒輪：大端分度圓直徑 d1 = m* Z1 = 62.5mm ,平均分度圓直徑 dm1 56.25mm ??? 大齒輪：大端

15、分度圓直徑 d2 = z2*m=170mm ,平均分度圓直徑 dm2 -168.75mm ???? (4)、大端齒頂圓直徑 da1 =d1 =42mcos鳥=69+2M3xcos18266 = 74.692mm 錯 da1=d1+2mcosQ=62.5+2*2.5*cos =67.244mm 對 da2 =d2 =+2mcosd = 207+ 2父 3父 cos713354 = 208.897mm 錯 Da2=d2+2 m cosQ=170+2*2.5*cos .=171.58mm 對 (4) 齒寬 b=Or*R=30.225mm 取 b1=b2=30mm 七.設(shè)計低速級圓柱齒

16、輪 1 .選定齒輪類型，精度，材料及齒數(shù) (1)選用斜齒圓柱齒輪傳 (2)初選B=15度 (2)選用7級精度 大齒輪材料 HBS。 (3)材料選擇。小齒輪材料為4 0 C r (調(diào)質(zhì)) ，硬度為2 8 0 HBs 為4 5鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為2 4 0 HBS,二者材料硬度差為4 0 (4)選小齒輪齒數(shù)Z 1=24,大齒輪齒數(shù)Z 2= i 2 ? Z 1=4X24=96 2 .按齒面接觸強度設(shè)計 由式10-9a進行試算，即 2KT2 u _1 ZZhZBf 包, u、卜h】」 1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 (1)試選 Kt =1.3 2、 ZB= v/

17、cosB=v/COS15=0.9828 (4)由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa (5)由表11-1查得小齒輪的0Hlim1=600 MPa；大齒輪的0Hlim2=550 MPa (6)計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為1 %,安全系數(shù)為 S=1 ,得： 2H ]1 =2m1=600MPa =600MPa S [

18、m 對 \ *d u < bH J J (2 )計算分度圓處的圓周速度 叼/2 冗 乂 63.61” 350 一，， v = = = 1.17m/ s 60x1000 60x1000 (3)計算齒寬b和端面模數(shù) mt b=% *d1t = 50.889mm mt =d〔t/z1 = 2.650mm  3.按齒根彎曲強度設(shè)計 由式11-6得彎曲強度的設(shè)計公式為 m 32KT2 5盧0sB2 VdZi2 Mf] 1)確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 (1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T2=88.133 M103N?mm 對 (2)由表11-6查得外=0.8 (3)由查表11-1得

19、 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 仃FE1 =500MPa , 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 仃FE2 =380MPa (4)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1 %,安全系數(shù)為 S=1.4 ,得 [

20、2 =2.176 (7)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由圖 11-9 查得 YSa1 =1.58 Ysa2 =1.796 (8)計算大小齒輪的 YFaYSa ,并比較 叵F] YF31YS31 2.65x1.58 Fa1 Sa1 = = 0.01172 歷〕1 357.14 YFa2Ysa2 2.176 父 1.796 = = 0.0143 [aF]2 271.43 大齒輪的數(shù)據(jù)大 2)設(shè)計計算 。|2父1.3M88.133父103 m >3.i 7 父 0.01143mm =1.785 取 m=2 V 0.8 x 242 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于

21、由齒根彎曲疲勞強度計算 的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù) 2.21,并就近圓整為標(biāo)準值 m= 2.5mm,按接觸強度算得的分度圓直徑 d〔=72.42mm 算出小齒輪齒數(shù) 乙=d1 / m = 32 大齒輪齒數(shù)Z2 =i2Z1 =4父32 = 127 4.幾何尺寸計算 (1)計算分度圓直徑 d1 =Z1m=32M2=64mm d2 =Z2m =127M2=254mm (2)計算齒根圓直徑 d門=m(Z1 -2.5) =2^(32-2.5) = 59mm df2 =m(Z2 -2.5) =2父(127-2.5) = 249mm (3)計算中心距 a = (d1 +d2)/

22、2 =(59 + 249)/2 = 154mm (4)計算齒寬 b = @dd1 =0.8 父 59 = 47.2mm 取 B2 = 50mm B1 =55mm 5.驗算 齒輪圓周速度V= Mn1 J_4268-473.33 =1.062 m/ 錯 公式對 60x1000 60x1000 /s =3.14*59*350/60/1000=1.08m/s 對 查表11-2選7級精度合適 三、數(shù)據(jù)整理 1 .圓錐齒輪 齒輪類型：斜齒圓錐齒輪 （齒形角a =20。，齒頂高系數(shù)ha*=1 , 頂隙系數(shù)c* =0.2 ,螺旋角Pm =0",不變位）。 精度7級，小齒

23、輪材40Cr （調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)）， 硬度分另I」為280HBs和240HBS。 大端分度圓直徑：小齒輪 d1=62.5mm,大齒輪d2=170mm 節(jié)錐頂距：R=90.677mm 節(jié)圓錐角：q =18.425 =l8266 , 62 =71.565 =713354” 大端齒頂圓直徑：da1=67.244mm, da2=171.58mm 齒寬：b1=b2=30mm 齒數(shù)：Z1=25, Z2=68 模數(shù)m=2.5 2 .圓柱齒輪 齒輪類型：斜齒圓柱齒輪 精度7級，小齒輪材40Cr （調(diào)質(zhì)），大齒輪材料45剛（調(diào)質(zhì)）， 硬度分另I」為280HBs和240HBS。

24、 分度圓直徑：d1=64mm, d2=254mm 中心距：a=154mm 齒寬：b1=55mm, b2=50mm 齒數(shù)：Z1=32, Z2=127 模數(shù)：m=2mm 齒根圓直徑： df1=59mm df2=249mm 計算及說明 結(jié)果 八.減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計 18 1,輸入軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計 1 .輸入軸上的功率 Pi=3.96kW ,轉(zhuǎn)速n1=960 r/min 轉(zhuǎn)矩 Ti=39.39 103 N *mm 2 .求作用在車輪上的力 b dmi = 1 - 0.

25、5 =1 -0.5 37 … “ ——P 69 = 57.29mm 109 =(1-0.5*30/90.677)*62.5=52.161mm Ft1 = 1.51 103 N 2T1 _ 2 39.39 103 dm1 - 52.161 Fr1 = Ft1 *tan : *cos 1= 521.5N Fa1 = Ft “an： *sin 1 -173.8N 3 .初定軸的最小直徑 選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 14-2,取C =110 ,于是由式14-2初步估算軸 的最小直徑 dmin =C3. P/n1 =1103.3.96/960 = 17.6mm 這

26、是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑 d1_2,由于此處開鍵槽，校正值 d口 =17.6父（1 +5%） = 18.5mm,聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 Tca = KAT1 ,查表1 4-1 ,取 Ka=1.5,則 Tca =KAT1 =1.5 39.39 103 = 59.1 103 N mm di =19 d2^ = 23 d3 工=25 d4^ ^30 查《機械設(shè)計手冊》(軟件版)，選用HL 1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000Nl m mo半聯(lián)軸器的孔徑 d1 =19mm,故取d1/ =19mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 Li= 27 m m 4 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 )

27、擬定軸上零件的裝配方案(見前圖) 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (1 )為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 1 — 2軸段右端需制處一軸肩，故取2 — 3段的 直徑d2 o =23mm,左端用軸端擋圈定位，按軸直徑取擋圈直徑 D= 30mm。11 2比Li d5 = 25 2 _3 | 5 5 6 =19 略短，取I1N =25mm (2)軸承端蓋總寬度為 20mm端蓋和半連軸器右端距離 30mm則l - = 50mm, l- = 25 23 I2 (3)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，選用單列圓錐滾子軸 ? l 2 3 = 50 承。

28、根據(jù)d2 o =23mm ,選用標(biāo)準精度級的單列圓錐滾子軸承30305,其尺寸為 3 3 心=18.25 d父D父丁 二 25mm父62mm父18.25mm ,故d3 4 = d5_6 = 25mm ，右端用軸肩定位，取 3 3 .4 5 -6 -25 d4^ =30mm, l3」=心=18.25mm (4)取d6」=19mm,則小錐齒輪的輪轂長l =1.1 Md =1.1父19 = 20.9mm ,右端用軸 |5^ =18.25 查得，平鍵尺寸為 ,由表6-1查得，平鍵尺 端擋圈定位，?。鄱?19mm (5 )錐齒與軸的連接用圓頭平鍵，由表 6-1 b^hMl =6mmM6

29、mmM 14mm；聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接用圓頭平鍵 寸為 b h l =6mm 6mm 20mm 5 .求軸上的載荷并校核 …… l6 7 跨度為：l1 = 6 a =9.5 13 =22.5mm 2 l6 7 一 一 一 一 l2 6 l5 0 l44 l3 乂 -a =9.5 18.25 25 18.25 -13 = 58mm 2 載荷 水平面H 垂直面V 35 支反力F Fnh1 = -543.1N Fnh2 =1943.1N Fnv1 = -187.6N Fnv2 =671.2N 彎矩M M H =31499.9N，mm MV1 =

30、 -10880.9N ?mm MV2 =4500N ,mm 總彎矩 Mi =33326.2N ?mm M2 =31819.7N，mm 扭矩 T = 39390 N ?mm 4 500 F iMVL F W君 -11pz | 1013A0.9 I F, P 1 I r 一 J **1- 7 J / 1 F / 1 氣卜12 .■ 尸 Mh 6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時， 取 ot = 0.6 , 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面， 即軸承

31、B的截面, 軸的計算應(yīng)力： Mi2 (： T2)2 33326.22 (0.6 39390) 0.1 253 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計 此二 ca :二！二二1安全。 ca 2,中間軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計 1) 2) 3) I、n軸上的功率 R =3.96kw, P2 =3.76kw, ，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 n1 =960r/min , n2 =320n/min , 求作用在齒輪上的力 (1)求作用在低速級小齒輪上的力 圓周力: 徑向力: 軸向力: Ft3 Fr3 Fa3 2T2 d1 2 —二26.15MPa前已選定軸的 -表15-

32、1 ,查得E」］ = 60MPa ,因 工=39.39 103 N mm T2 =112.21 103N mm 2 112.21 103 3M 3.1 10 N -Ft3 tan -■ n (2)求作用在高速級大齒輪上的力。 72.5 = 3100 tan20=1128.3N 因大齒輪為從動輪，所以作用在其上的 力與主動輪上的力大小相等方向相反。 圓周力： Ft2 =Fti =1400N 徑向力: Fr2 = Fti，tan ;，cos 2 = 161N 軸向力: Fa2 = Ft1 tan： ? sin、2 = 483.6N 初步確定軸的最小直徑 先按式d之

33、Ao ,在初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處 n IL 理。根據(jù)機械設(shè)計-表15-3 ,取A0 =112,于是得: P2 n n2 =112 x3,1，3^ = 25.5mm 320 n軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑 d 1rt和d長芯 d 二- =d y 2 25.5mm 4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)擬定軸上零件

34、的裝配方案 111 VI VII VIII IX (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (a)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用 單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，根據(jù) d-=dy^2 25.5mm,選 取0基本游隙組，標(biāo)準精度級的單列圓錐滾子軸承 d X D 黑丁 =30mmM55mmM17mm , 32006型，其尺寸為 得: 32006 型軸承的定位軸肩高度 取安裝齒輪處的軸段 d V、=dV[Vn = 50mm, lVII -VIII =1.1 dVII _VIII h = 2.5mm d]—[-二=dVIu」二二35

35、mm m - w ,即-皿的直徑， d --V = de 二二40mm d7[ = 40mm, 二 45mm , l川」V=80mm , lg=lV[_Vn=12mm 48mm, ln_n=23mm，1VH_漢=25mm (3)軸上零件的周向定位 齒輪米用平鍵聯(lián)接，按 d 口］ = dV口*口 = 40mm,查機械設(shè)計-表6-1 得平鍵截面b^h =12mmx8mm ,聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵長度為 63mm聯(lián) 接圓錐齒輪的平鍵長度為 36mm. 5)求軸上的載荷 對于32006型圓錐滾子軸承 a =12mm , dI」I = 25.5 dII _LII 二35 dI

36、II _IV =40 d IV _v =50 dV _vi =40 dVI _Vn =50 dVii _vii =40 dVIII _JX =35 dix _x = 25.5 11 _ii = =17 1 ii」ii =23 1 III」V =80 1VI-V 二 =12 1V-VI 二 =48 1VI -VII =12 1VII -VIII =45 1VIII -IX =25 1 IX / =17 X 計得：L1 =73mm , L2 =170mm, L3 = 84mm根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎

37、 矩圖和扭矩圖。如下圖所示 載荷 水平囿 垂直向 支反力 F FNH1 =2230.5N Fnh2 =2269.5N Fnvi =732.3N Fnv2 =557N

38、 彎矩M Mh1 =162245N mm M H2 =109421.3N mm MV1 =547010N mm M V2 =102313.5N mm 總彎矩 M1 ={MH12 +MV12 =57056.4N mm 2 2 Mz=JMh2 +Mv2 =47372N mm 扭矩T T2 =112210N mm 6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時， 取值=0.6 , 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面, 軸的計算應(yīng)力： -ca ca 2 2 M1 (： T2)2 ,57056.42 (0.6 112210)2 3.14 253

39、 12 4 (25-4)2 = 45.1MPa前已選定軸的材料 32 2 25 為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計 -表15-1 ,查得 J」】=60MPa ,因此 G ca < ca t 1,安全。 3, 輸出軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計 1）出軸上的功率 P3,轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3 P3 =3.62kw, n3 =70.18r/min , T3 =492600N mm 2）求作用在齒輪上的力 圓周力: Ft4 d2 2 492600 2985.5N 330 徑向力: Fr4 = Ft4 tan： n =2985.5 tan20 =

40、1086.6N 軸向力: Fa4 =0 3）初步確定軸的最小直徑 先按式d > A [P初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 n 根據(jù)機械設(shè)計-表15-3,取A0 =112,于是得： d >Ao 3iP3. =112x3.- 3.62 = 41.69mm ,n3 \ 70.18 出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 dg口。為了使所選的軸直徑 dvn_V 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 Tca =Ka 丁3,取 Ka =1.3。 Tca =Ka T3 =1.3 492600 = 640380N mm 按照計算轉(zhuǎn)矩

41、Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計師手冊(軟件版) 選用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 710N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為 45mm 故取dVn-Vn= 45mm；半聯(lián)軸器長度為L = 112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔 長度 L1 = 84mm。 4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)擬定軸上零件的裝配方案 1 j I 11 111 VJ IX V VI VII V1U (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (a)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，vn-vni軸段左 端需制出軸肩，故取v I -vn段的直徑dV]_Vn = 50mm,半聯(lián)軸器與軸配

42、合的轂孔長度L1=84mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓 在軸的端面上，故vn-vni段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取 lVnVH=80mm。 (b)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓 錐滾子軸承。根據(jù) dV 3n = 50mm,查機械設(shè)計師手冊(軟件版)選取 0 基本游隙組，標(biāo)準精度級的單列圓錐滾子軸承32011,其尺寸為 d X d 父丁 = 55mm 父90mmM 23mm ,故 dV ) [ = d [亂=55mm ,而 d」 =55 du』 =60 d iii _iv =65 d IV jx =77 d IX JV =

43、60 dV JVI =55 dVI JVII =50 dVII N\ i =45 l I _II 二 :23 1 II _l\\ =30 1 III _VI =70 1 VI _IX =12 l IX V 二 166 1V-VI 二 =23 1 VI -VII = 100 1 VII -VIII =80 lV * I = l jij = 23mm ,滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度 h =2.5mm ,因此，取 d：---6 60mm. （c）取安裝齒輪處的軸的直徑 dm] = 65mm ;齒輪左端與左軸承之間采用套筒 定位

44、。已知齒輪輪轂的寬度為 75mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此 軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 l [「]= 70mm。齒輪的右端采用軸肩定位， 軸肩高度 h >0.07d ,取 h = 6,則 dvI_漢=77mm, d ,區(qū)V =60mm。因 n、出兩軸在箱體內(nèi)的長度大致相等， 取l[[_n=30mm, 1VL漢=12mm。 1V[Vn = 100mm。1 型=166mm。 3）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計-表6-1 ,聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面 bxhMl =14mmx 9mmM 63mm； 聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面 b^hMl = 18mm父11mm父56mm 4）求軸上的載荷

45、 對于32011型圓錐滾子軸承 a =19mm, 計得：L1 =80mm, L2 = 235mm,根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。 如下圖所示。 載荷 水平囿 垂直向 支反力F FNH1 =1900.3N Fnh2 =1085.2N Fnvi =823N Fnv2 =263.6N 彎矩M M H =154231N mm MV =63254N mm 總彎矩 M = Jm H2 + MV2 =166698N mm 扭矩T T3 =492600N mm 5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ,M2 (二 T3)2 1666982 (0.6 492600)2

46、 = 11.5MPa 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，取 口 =0.6 ,軸的計算應(yīng)力： 3 2 3.14 653 18 5.5 (65-5.5)2 32 2 65 前已選定軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計 -表15-1 , 查得 卜4】=60MPa,因此

47、 FNH1 = -543.1N _ 前面已求得 NH1 , Fnv1 = —187.6N , Fnv2 =671.2N , Fa =160N Fnh2 =1943.1N 軸承 1、2受到的徑向載荷為： Fr1 =\Fnh12 Fnv12 = .543.12 187.62 = 574.6N Fr2 = Fnh22 Fnv22 = , 1943.12 671.22 =2055.8N 軸承 1、2受到的軸向載荷為： 查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得Y = 1.7 Fd1 Fr1 483.5 2Y 2 1.7 =94.0N Fd2 Fr2 161 2Y 2 1

48、.7 = 68.7N Fa1 = Fd1 =94N Fa2 =Fa Fd2 =85.1 68.7 -153.8N 軸承的當(dāng)量動載荷為： P = fP(X Fr Y Fa) 按機械設(shè)計-表13-6查得fP =1.2 P1 =fP(X1 Fr1 Y Fa1)=1.2 (0.4 319.5 1.7 94)=345.12N P2 = fP(X2 Fr2 Y2 Fa2) =1.2 (0.4 1342.1 1.7 153.8) =1623N (3)驗算軸承壽命 因為Pi

49、 , Lh (一) ( ) =50196.6h 60nl P2 60 960 1623 減速器的預(yù)定壽命 Lh=10 365 8 =29200h Lh Lh ,合適。 輸入軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 b^h^l = 6 mm父6mmM 20mm 圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為 b^h^l = 6mm黑6mmM 14mm。 2）校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計-表6-2查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 bp 】 = 120MPa。鍵的工作長度 11 =l —b =20—9=17mm, l2=l=18mm 2 2 2T1

50、 103 k I1 d 2 39390 =39MPa < b p口適 P2 2T1 103 k 12 d 2 39390 0.5 6 18 25 = 32.3MPa ：J-P 1,合適 0.5 6 17 25 2, C =34000N o 基本額定動載荷 (2)當(dāng)量動載荷 前面已求得 Fnv2 -557N Fd1 FM 1054 上 310 N Fd2 2Y 2 1.7 Fr2 1632 = 480N Fa1 Fa2 2Y 2 1.7 =Fa Fd1 =340.4 310 = 650.4N =Fd2 =480N 中間軸的軸承

51、 (1)選擇的圓錐滾子軸承型號為 32006,尺寸為dxDxT = 30mm x 55mm x 17mm , Fnh1 =2230.5N , Fnh2 =2269.5N , Fnv1 = 732.3N , ,Fa =340.4N 軸承 1、2受到的徑向載荷為： Fr1 - Fnh12 Fnv12 = 2230.52 732.32 = 1054N Fr2 = FNH22 FnV22 —；2269.52 5572 = 1632N 軸承 1、2受到的軸向載荷為： 查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得Y = 1.7 軸承的當(dāng)量動載荷為： P = fp(X Fr Y Fa) 按機械設(shè)

52、計-表13-6查得fP =1.2 Pi = fP(X1 Fr1 丫 Fa1) =1.2 (0.4 1054 1.7 650.4) -1832.7N P2 =fp(X2 Fr2 Y2 Fa2)=1.2 (0.4 1632 1.7 480)=1425N (3)驗算軸承壽命 因為P1 L；,合適。

53、 中間軸的鍵 1)選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)接圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 b X h = 12mm m 8mmM 36mm 聯(lián)接圓錐齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為 b m h =12mmx 8mmM 36mm。 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計-表6-2查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 Ep 】 = 120MPa。鍵的工作長度 li =l —b=63—12 = 51mm, l2=l=36mm pi 2T2 103 k 11d 2 112210 0.5 8 51 36 = 32.2MPa < tP 1,合適 ；一 P2 2T2 103 k l2 d

54、 2 112210 0.5 8 36 36 = 43.8MPa < bP ］，合適 3,輸出軸的軸承 (1)選擇的圓錐滾子軸承型號為 32011,尺寸為d^D^T = 55mm父90mmM 23mm , 基本額定動載荷 C = 44400 N。 (2)當(dāng)量動載荷 前面已求得 FNH1 =1900.3N , FNH2 =1085.2N , FNV1 =823N , FNV2 = 263.6N 軸承 1、2受到的徑向載荷為： Fr1 =\：Fnhi2 Fnvi2 = 1900.32 8232 = 1123N Fr2 = FNH22 FnV22 =、1085.22

55、 263.62 = 678N 軸承 1、2受到的軸向載荷為： 查簡明機械工程師手冊-表7.7-39得Y = 1.6 Fd1 Fd2 Fa1 Fa2 Fr1 2Y Fr2 2Y Fd1 1123 =350.9N 2 1.6 678」211.9N 2 1.6 = 350.9N =Fd2 =211.9N 軸承的當(dāng)量動載荷為： P = fp(X Fr Y Fa) 按機械設(shè)計-表13-6查得fP =1.2 P1 =fP(X1 Fr1 +Y Fa1) =1.2M(0.4M1123+1.6M350.9) = 1212.8N P2 = fP(X2 Fr2 Y2

56、Fa2) =1.2 (0.4 678 1.6 211.9) = 732.3N (3)驗算軸承壽命 因為Pi >P2,所以按軸承1的受力驗算。 對于滾子軸承, 名=10/3。 106 C 106 44400 10/3 Lh （一）= 父（ ）10/3 = 4550282h 60n3 P1 60x70.18 1212.8 減速器的預(yù)定壽命 Lh =10x365x8= 29200h Lh > Lh ,合適。 輸出軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 b m h m l = 14mm m 9mmM 63mm 圓柱齒輪處選用普通

57、平頭圓鍵，尺寸為 bMhxl = 18mm父11mm父56mm。 2）校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計-表6-2查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 kP 】 = 120MPa。鍵的工作長度 l1 =l —b =63 —14 =56mm, l2 = l = 56mm 2 2 3 2T3父10 2 x 492600 〃 皿 L ］公在 P1 — — — 97.7MPa < 匕 P口適 k 1i d 0.5x8x56x45 2T3 M103 2M492600 r 1 人、工

58、 十.潤滑與密封 1 .潤滑方式的選擇 齒輪用潤滑油潤滑，并利用箱內(nèi)傳動件濺起的油潤滑軸承。 根據(jù)I, II, III軸的速度因子dn , I, II, iii軸的軸承用脂潤滑 2 .號封力式的選擇 由于I, II, III軸與軸承接觸處的線速度 v<10m/s,所以采用氈圈密封 2.潤滑油的選擇 因為該減速器屬于一般減速器，查機械設(shè)計課程設(shè)計可選用中負載 工業(yè)齒輪油N100號潤滑油。 卜一、減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 1 箱座壁厚 0 = 0.025a2 + 3 A 8 ,取 8mm 2 箱蓋壁厚 61 = (0.85 ~ 1)6 = 8mm 3 箱座凸

59、緣厚度 b = 1.56 = 12mm 4 箱蓋凸緣厚度 b1 =1.5&=12mm 5 箱座底凸緣厚度 b2 =2.56 = 20mm 6 地底螺釘直徑 df =0.036a2 +12 = 17.4mm,取 M 18 7 地底螺釘數(shù)目 n =6 8 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 =0.75df =13.5mm,取 M16 9 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2 =(0.5~ 0.6)df =10mm 10 聯(lián)接螺栓的間距 l = 250mm 11 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 =(0.3~ 0.4)df =6mm 12 定位銷直徑 d =(0.7~

60、0.8)d2 =8mm 十二、總結(jié) 課程設(shè)計的三個星期過去了，連延長的兩個星期時間也過去了，我的設(shè)計還是沒能按 時完成，最后我的設(shè)計邊成了變相抄襲。不過在設(shè)計的過程中我還是收獲不少， word , AUTO CAD的知識學(xué)到了不少，最重要的是復(fù)習(xí)了機械設(shè)計的知識。其實單靠我們上課所 學(xué)的知識是不夠的， 很多時候我是參考師兄以前的設(shè)計文檔和其他參考書的。 最后我還是把 這很多都不是我的成果的設(shè)計“完成” 了。如果我們的設(shè)計不是減速箱，或者以前沒人做過， 我想再給我更多的時間我也是不能完成的。感謝這個設(shè)計讓我明白了這么多的道理。 十三.參考文獻 1,《機械設(shè)計》-高等教育出版社-濮良貴、紀名剛主編 2,《機械設(shè)計課程設(shè)計》-機械工業(yè)出版社-劉俊龍、何在洲主編 3,《機械設(shè)計師手冊》-機械工業(yè)出版社（1989年版） 4,《簡明機械工程師手冊（上冊）》-云南科技出版社-李天元主編 5,《機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)》（下冊）-機械工業(yè)出版社-孫建東主編 6,《機械基礎(chǔ)》-機械工業(yè)出版社-東南大學(xué)范思沖主編 32