榫槽成型半自動切削機機械系統(tǒng)設(shè)計說明書(1)

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1、 前 言 這次課程設(shè)計是機械制造與自動化的一個十分重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是對三年以來所學(xué)的機械方面的知識進(jìn)行了一次全面的檢查、鞏固和提高。這次課程設(shè)計是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實際問題的一次綜合訓(xùn)練。把所學(xué)的知識能夠綜合運用到實際零件的加工當(dāng)中。通過這次設(shè)計使我們鞏固了所學(xué)的知識理論，加深了印象，使我們能夠運用所學(xué)到的專業(yè)知識解決一些具體的問題。 此次課程設(shè)計涉及的知識面有機械制圖、公差配合、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械工藝等專業(yè)知識、CAXA等基礎(chǔ)知識。 通過這次課程設(shè)計我們發(fā)現(xiàn)了自己還有許多知識沒有掌握牢固，還需要繼續(xù)堅持不懈的努力與學(xué)習(xí)。但更多的感觸是通

2、過這次畢業(yè)設(shè)計使我提高、鞏固、擴大了自己所學(xué)到的理論知識與技能，提高自己設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力，學(xué)會正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)手冊等工具書，并在這次設(shè)計中培養(yǎng)了我們對機械設(shè)計的獨立工作能力、初步樹立了正確的實際思想，掌握了一定的機械加工設(shè)計方法步驟和思路為以后的學(xué)習(xí)與設(shè)計工作打下了良好的基礎(chǔ)。同時，也體會到了老師對我們的淳淳教導(dǎo)和用心良苦，再次特此感謝我們的指導(dǎo)老師李楷模老師，謝謝您！ 由于我們水平有限，設(shè)計有許多不足之處，望李老師給予批評和指正。 畢業(yè)設(shè)計第三小組

3、 內(nèi)容摘要 本設(shè)計先通過對整個系統(tǒng)的分析，傳動的過程分析。在逐一的設(shè)計。根據(jù)任務(wù)給定的數(shù)據(jù)確定出電動機的型號，在根據(jù)電動機和系統(tǒng)所需的速度確定出減速器。本設(shè)計主要就是針對減速器的設(shè)計。本設(shè)計的減速器分為四個部分，軸、齒輪、箱體和附件。根據(jù)減速器上分配的傳動比先設(shè)計高速軸上的齒輪和中間軸上的齒輪，在設(shè)計低速軸上的齒輪，根據(jù)齒輪在設(shè)計三根軸，在就是箱體的設(shè)計，左后根據(jù)軸和箱體確定附件的尺寸。 在齒輪的設(shè)計中主要是傳動比先計算小齒輪直徑，齒數(shù)，計算出模數(shù)，在計算大齒輪的直徑和齒數(shù)，最后計算齒寬和中心距；在軸的設(shè)計中主要就是根據(jù)輸入功率和輸入速

4、度和軸上齒輪來確定軸的各階梯的長度和直徑；箱體的設(shè)計主要是根據(jù)軸的中心距來一步一步的確定各個位置的尺寸，在就就在箱體的基礎(chǔ)上把附件的尺寸給確定出來。 關(guān)鍵詞： 擺動導(dǎo)桿—搖桿滑塊串聯(lián)機構(gòu)、‘展開式’二級圓柱齒輪減速器、傳遞效率、 傳動比、軟齒面的鋼制齒輪、模數(shù)、齒數(shù)、彎矩、轉(zhuǎn)速、標(biāo)準(zhǔn)直徑。 目 錄 一、設(shè)計任務(wù)·······················································3

5、二、電動機的選擇···················································6 三、減速器的選擇···················································6 四、傳動裝置中各軸的運動和動力參數(shù)計算·····························7 五、低速級齒輪傳動計算·············································9 六、高速級齒輪傳動計算·············································11 七、帶輪設(shè)計

6、·······················································13 八、中間軸的設(shè)計計算及校核計算·····································16 九、高速軸的設(shè)計計算和校核計算·····································18 十、低速軸的設(shè)計計算和校核計算·····································22 十一、箱體的設(shè)計···················································24 十二、附件的尺寸··

7、·················································26 十三、零件加工工藝過程卡···········································28 十四、參考文獻(xiàn)·····················································31 設(shè)計 內(nèi)容 計算及說明 結(jié)果 一、設(shè)計 任務(wù) 榫槽成型半自動切削機機械系統(tǒng)設(shè)計（主要是傳動部分機構(gòu)設(shè)計）

8、 2、 總體方案設(shè)計、論證零件的設(shè)計計算和校核計算 （1） 、電動機的選擇 （2） 、減速器的選擇

9、 （3） 、傳動裝置中各軸的運動和動力參數(shù)計算 （四）、齒輪的設(shè)計及校核計算 1、選擇材料及熱處理方法 2、 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 （1）載荷系數(shù) （2）轉(zhuǎn)矩 （3） 許用接觸應(yīng)力 （4） 齒寬系數(shù) （5）求d1 3、 確定主要參數(shù)，計算主要幾何尺寸 （1） 齒數(shù) （2）模數(shù) （3

10、) 分度圓直徑 （4） 中心距 （5） 齒寬 4、 校核彎曲疲勞強度 （1） 齒形系數(shù) （2） 許用彎曲應(yīng)力 （3） 校核計算 5、 齒輪設(shè)計 1、選擇材料及熱處理方法 3、 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 （1）載荷系數(shù) （2）轉(zhuǎn)矩 （5） 許用接觸應(yīng)力 （6） 齒寬系數(shù) （8）求d1 4、 確定主要參數(shù)，計算主要幾何尺寸 （2） 齒數(shù) （3） 模數(shù) (4)分度圓直徑(5)中心距 （6） 齒寬 5、 校核彎曲疲勞強度 （4） 齒形系數(shù) （5） 許用彎曲應(yīng)力 （6） 校核計算 5、 齒輪設(shè)計圖

11、 （五）帶輪設(shè)計 1、選取V帶型號 2、確定帶輪基準(zhǔn) 3、驗算帶速 4、確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 5、驗算小帶輪包角 6、確定V帶根數(shù) 7、確定V帶的初拉力 8、計算軸上壓力 （六）中間軸的設(shè)計計算和校核 1、材料的選擇 2、最小直徑

12、3、軸上各階梯直徑 4、軸上各段長度 5、計算作用在軸上的力 6、校核軸的強度 （七）高速軸的設(shè)計計算和校核 1、 材料的選擇 2、最小直徑 3、軸上各階梯直徑 4、軸上各

13、段長度 5、計算作用在軸上的力 6 、校核軸的強度 （八）低速軸的設(shè)計計算和校核 1、材料的選擇 2、最小直徑 3、軸上各階梯直徑 4、軸上各段長度 5、計算作用在軸上的力

14、 6、校核軸的強度 （九）箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、 主要結(jié)構(gòu)尺寸 （十）附件的結(jié)構(gòu) 1、吊耳環(huán)吊鉤的的結(jié)構(gòu)尺寸 2、通氣罩 3、軸承端蓋 4、油標(biāo) 5、油塞 6、螺栓

15、 7、螺釘 工作原理及原始數(shù)據(jù)要求 1.工作原理：榫槽成型半自動切削機的組成部分如下圖所示： 該機器為木工機械，其功能是將木質(zhì)長方形塊切削出榫槽，其執(zhí)行系統(tǒng)工作過程如下圖所示。先由構(gòu)件2壓緊工作臺上的工件，接著端面銑刀3將工件的右端面切平，然后構(gòu)件2松開工件，推桿4推動工件向左直線移動，通過固定的榫槽刀，在工件上的全長上開出榫槽。 2.設(shè)計要求及相關(guān)參數(shù) 原始數(shù)據(jù)見下表（單位：mm）： X Y H L L2 L3 L4 L5 L6 L7 50 220 10 70 30 70

16、 30 20 18 20 設(shè)計要求及任務(wù)：推桿在推動工件切削榫槽過程中，要求工件作近似等速運動。共加工5臺，室內(nèi)工作，載荷有輕微沖擊，原動機為三相交流電動機，使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時，每半年作一次保養(yǎng)，大修期為3年。其他設(shè)計參數(shù)如下表： 參數(shù)名稱 各方案參數(shù)值 推桿工作載荷/N 2000 2500 3000 3500 4000 端面切刀工作載荷/N 1500 1800 2000 2200 2500 生產(chǎn)率/（件/min） 80 70 60 50 40 1）計機構(gòu)系統(tǒng)總體運動方案，畫出系統(tǒng)運動簡圖，完成系統(tǒng)運動

17、方案論證報告。 2）完成傳動系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出傳動系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的裝配圖。 3)設(shè)計主要零件，完成3張零件工作圖。 4）編寫設(shè)計說明書。 1、本方案選取的數(shù)據(jù)為推桿工作載荷/N:3000N，端面切刀工作載荷/N：2000N，生產(chǎn)率為60件/min。 本方案主要設(shè)計的是傳動系統(tǒng)，所以只設(shè)計了連接傳動系統(tǒng)的執(zhí)行件的結(jié)構(gòu)，也就是連接推桿的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)需承受較大的載荷，而且要運動平穩(wěn)近似勻速，所以對于該結(jié)構(gòu)我們用擺動導(dǎo)桿—搖桿滑塊串聯(lián)機構(gòu)，利用Pro/E仿真得出各桿的數(shù)據(jù)分別為:270mm,68mm,143mm,40mm,157mm R20mm，如下圖所示：

18、 用傳動比為1：1的V帶輪連接減速器。 因為，切削與壓緊工序同時進(jìn)行，推槽工序單獨進(jìn)行。所以推槽工序應(yīng)在切削與壓縮后進(jìn)行，所以任務(wù)書的數(shù)據(jù)可得出推槽的1/2行程必須大于100mm，因此這里我們?nèi)⊥撇鄣男谐虨?20mm。因生產(chǎn)率為60件/min所以可以得出一個工件所需時間為1s，故推槽的速度為：v=s/t=0.44/1=0.44m/s，又因為推桿的工作載荷為：3000N，所以可得出電機做小功率：P=F·V=3000N×0.44m/s=1320w =1.32kw。查有關(guān)表，我們選用Y90L-4型號電動機（查：北京科技大學(xué)

19、 羅圣國和清華大學(xué) 吳宗澤主編的《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》高等教育出版社 表12—1）此型號電動機參數(shù)如下 電動機型號 額定功率 kw 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y90L-4 1.5 1400 2.2 2.2 因為本機械傳動系統(tǒng)要求在室內(nèi)工作，且考慮到木質(zhì)材料切削時有木屑等雜塵的產(chǎn)生，為了防止雜塵對機械系統(tǒng)的污染影響其工作性能和使用壽命，我們選擇“閉式機構(gòu)”作為傳動裝置?？紤]到本傳動裝置要求只能有輕微震動，防止噪聲污染，我們選擇用能“平穩(wěn)傳動”的結(jié)構(gòu)。。最后兼顧制造的“簡潔及經(jīng)濟性”

20、我們選用結(jié)構(gòu)較簡單制造容易且能平穩(wěn)傳遞載荷的“‘展開式’二級圓柱齒輪減速器”作為我們本機械系統(tǒng)的傳動裝置。 綜合上述，總的傳動系統(tǒng)機構(gòu)如下圖： 1、分配傳動比 總傳動比i==1400/60= 因為減速器的傳動比的范圍為：2.5~4.5.（查唐國民主編的《機械零件課程設(shè)計—齒輪·蝸桿減速器設(shè)計》表2-5 湖南省科學(xué)技術(shù)出版社） 所以在減速器與電動機間我們用一個帶傳動來連接。 分配如下： 帶傳動傳動比i輪= 分配到兩級圓柱齒輪的傳動比 高速級的傳動比i高=4 低速級的傳動比i低=2.5 2、運動和動力參數(shù)計算 帶傳動的傳遞效率：η帶=0

21、.98 閉式齒輪的傳遞效率：η齒=0.97滾動軸承（一對）的傳遞效率：η軸承=0.99 （查：唐國民主編的《機械零件課程設(shè)計-齒輪·蝸桿減速器設(shè)計》 湖南省科學(xué)技術(shù)出版社 表2-7） 1、電動機軸： P電=P額 =1.5kw n 電=n額=1400r/min T電=9550·=9550×=10.0275N·m 2、1軸（高速軸） P1=P電·η帶=1.5×0.98=1.47kw n1=n電/i輪==600r/min T1=9550·=9550×=23.3975N·m 3、2軸（中間軸） P2=P1· η齒·η軸承 =1.47kw×0.97×0.99=1.41kw

22、 n2=n1/i高==150r/min T2=9550·=9550×=89.77N·m 4、3軸（低速軸） P3=P2· η齒·η軸承 =1.41×0.99×0.97=1.35kw n3 ===60r/min T3=9550·=9550×=214.875N·m 電動機軸~3軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.99。 例如1： 軸的輸出功率： P1’=P1×0.99=1.47kw×0.99=1.46kw 輸出轉(zhuǎn)矩： T1′=T1×0.99=23.3975N·m×0.99=23.1635N·m 其余類推； 運動和動力參數(shù)匯總?cè)缦聢D所示：

23、 軸名 功率P/kw 轉(zhuǎn)矩T/N·m 轉(zhuǎn)速 N/r/min 輸入 輸出 輸入 輸出 軸電 1.5 10.028 1400 1軸 1.47 1.46 23.164 22.932 600 2軸 1.41 1.40 89.77 88.87 150 3軸 1.35 1.34 214.88 212.73 60 1、低速級齒輪傳動計算 已知：傳動比i3 = 2.5，小齒輪轉(zhuǎn)速n = 60r/min，轉(zhuǎn)矩T′3=212.73N·m 我們所設(shè)計的齒輪傳動屬于閉

24、式傳動，通常采用軟齒面的鋼制齒輪，查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-5 選用價格便宜便于制造的材料： 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217～255HBS 大齒輪選用45鋼，正火處理，硬度為162～217HBS 本傳動為軟場面的閉式齒輪傳動，故按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 d1≥ 查查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-7 得： K=1.1 T=T3′=212.73N·m 查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-5。 取=530MPa， =

25、490MPa 查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-8。 =1.1 d1≥==82.35mm 初取 z1=42 則z2=z1·i=42×2.5=105 傳動比誤差：因為齒數(shù)未做整圓處理，所以傳動比不變。 m=d1/z1==1.96 查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2 dc=m·z1=2×42=84mm d2=m·z2=2×105=210mm a===147mm b=·

26、d1=1.1×84=92.4mm 取圓整b2=95mm，b1=b2+（5~10）mm=100mm 查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-9，表5-5， YES1=4.04MPa，YES2=3.96MPa 取=310MPa，=295MPa ==×4.04MPa=112.50MPa ==112.50×MPa=110.27MPa <， < 小齒輪的分度圓直徑比較小可以直接在軸上加工出來。大齒輪草圖如下： 2、高速級齒輪傳動計算 已知：傳動比i3 = 4，小齒輪轉(zhuǎn)速n= 600r/min，轉(zhuǎn)矩T==22.932N·m 這個齒輪傳動也屬于閉式傳動

27、，所以也采用軟齒面的鋼制齒輪，查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-5 選用價格便宜便于制造的材料： 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217～255HBS 大齒輪選用45鋼，正火處理，硬度為162～217HBS 本傳動為軟場面的閉式齒輪傳動，故按齒面接觸疲勞強度設(shè)計: d1≥ 查查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-7 得： K=1.1 T=22.932N·m 查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-5 取=530MPa， =490MPa 查任成高主編的《機械

28、設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-8 =1.1 d1≥==37.74mm 初取 z1=20, 則z2=z1·i=20×4=80 傳動比誤差：因為齒數(shù)未做整圓處理，所以傳動比不變 m=d1/z1==1.88，查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2 d1=m·z1=2×20=40mm d2=m·z2=2×80=160mm a===100mm b=·d1=1.1×40=44mm 取圓整b2=4

29、5mm，b1=b2+（5～10）mm=50mm 查任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 表5-9 表5-5， YES1=4.36MPa，YES2=3.98MPa 取=310MPa，=295MPa ==×4.36MPa=62.49MPa ==62.49×MPa=57.04MPa <， < 根據(jù)以上確定的尺寸，大齒輪的草圖如下圖： 3、 電動機與減速器間皮帶帶輪設(shè)計 已知電動機功率P=1.5kw，轉(zhuǎn)速n=1400r/mm，傳動比為，每天工作16小時。 1、 選取普通V帶型號 由任成高主編的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)

30、出版社中表4-5查得工況系數(shù)KA=1.1，由式（4-9）的計算功率： Pd=KA·P=1.1×1.5=1.65kw 根據(jù)Pd=1.65kw，n=1400r/mm查圖4-9選用A型V帶。 2、 確定帶輪基準(zhǔn)直徑。 根據(jù)表4-4和圖4-9選取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm>ddmin=75mm。 大帶輪基準(zhǔn)直徑為 dd2=i·dd1==233.3mm 按表4-4取標(biāo)準(zhǔn)值Dd2=236mm，則實際傳動比i、從動輪的實際準(zhǔn)數(shù)分別為： i===2.36 n2===593.2r/min 3、 驗算帶速v。

31、v= 帶速在5～10m/s范圍內(nèi)。 4、確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld 按式（4-13）初定中心距： 0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2） 初步確定a0=500mm Ld0=2a0+ =2×500+ =1536.8mm 由表4-2選取的基準(zhǔn)長度Ld=1600mm。 由式（4-15）實際中心距為 aa0+=500+mm 中心距的調(diào)節(jié)范圍為： amin=a-0.015Ld=532-0.015×1600=508mm amax=a-0.03Ld=532+0.03×1600=580mm 5、 驗算小帶輪包角 由式（4-17）得 =180

32、0-×57.30=1800- =165.40>1200 6、確定V帶根數(shù)z 根據(jù)dd1=100mm、n=1400r/min，查表4-6得P0=1.32kw， ，由表4-2查得帶長修正系數(shù)KL=1.16， 由表4.7查得包角修正系數(shù)=0.97，由式（4-18）得V帶根數(shù) z≥0.98 圓整后取z=1根。 7、確定V帶的初拉力F0 由表4-1查得A型V帶的每米長度量q=0.10kg/m，由式（4-19），單根V帶的初拉力F0 F0= ==182.9N 8、 計算帶輪軸上的壓力Q由 式（4-20） Q==2×1×182.9sin

33、 =362.8N 9帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸： 因為dd≤300mm，所以采用腹板式結(jié)構(gòu)， V帶輪輪緣截面尺寸如下表： V帶輪槽型 基準(zhǔn)寬度 頂寬b 基準(zhǔn)線上槽高 基準(zhǔn)線下槽高 A 11.0 13.2 2.75 8.7 槽間距e 第一槽對稱面至輪端面的距離f 輪緣厚度 輪槽角320 相應(yīng)基準(zhǔn)直徑dd 輪槽角320 相應(yīng)基準(zhǔn)直徑dd 150.3 6 ≤60 ≤118 輪槽角320 相應(yīng)基準(zhǔn)直徑dd 輪槽角320 相應(yīng)基準(zhǔn)直徑dd 輪槽角極限偏差 帶輪的外徑da >60 >118 da=dd+2ha

34、 4、中間軸的設(shè)計計算及校核計算 因為軸上有兩個齒輪而小齒輪的分度圓比較小，所以我們決定直接在軸上加工出小齒輪。 查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-1 選用價格便宜便于制造的材料： 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度為217～255HBS 根據(jù)涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 公式10-1 d≥A·mm 查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-5 取A=112 d≥112×=23.64mm 考慮到軸上開有鍵槽.將軸徑增大5%，即 d=23.64

35、mm×105%=24.82mm 中間軸沒有外伸端，所以計算出的直徑d為通過軸承蓋處的軸徑，即軸的最小直徑，以d1表示，查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-2 取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d1=25mm. 根據(jù)軸的最小直徑 d1，考慮軸上零件的布置情況，確定階梯軸各段直徑 與滾動軸承配合：d2=30mm 與齒輪配合的軸徑：d3=d2+2h=30+2×0.07d2=34.2mm 取標(biāo)準(zhǔn)直徑：d3=35.5mm 軸的各段長度決定于各零件的寬度，并考慮零件與零件，零件盒箱體間應(yīng)保證足夠的間隙. 選深溝球軸承306 ，寬度B=19mm （查清華大學(xué)吳宗澤和北京科技大學(xué)羅圣國主編的《機械設(shè)計

36、課程設(shè)計手冊》高等教育出版社 續(xù)表6-1） 軸頭長度L2=l-2mm=43mm 因為有兩個齒輪所以還要加上聯(lián)軸齒輪的齒寬L3=100mm 齒輪兩側(cè)一箱體內(nèi)壁的距離為（一般=15～20mm） 軸承的內(nèi)端面不允許超出箱體內(nèi)壁，并留有一定的間隙(一般=5～10mm） 按以上確定的軸上各段直徑和長度畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖，如下圖 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖計算 L=L+2+2+B=100+43+2×15+2×10+19=212mm T=9550××=9550××=89770N·mm Ft1===2137.4N Fr1=Ft1 ·=2137.4×0.364=778N RAz1=RBz1===1

37、068.7N RAy1=RBy1===389N MDz1=RAz1·=1068.7·=113282.2N·mm MDy1=RAy1·=389·=41234N·mm MD1===120553N·mm Ft2===1122.1N Fr2=Ft2 ·=1122.1×0.364=408.4N RAz2=RBz2===561.05N RAy2=RBy2===204.2N MDz2=RAz2·=561.05·=59471.3N·mm MDy2=RAy2·=204.2·=21645.2N·mm MD2===63287.8N·mm =191071.6373N·mm 軸的力矩圖如下：

38、 扭轉(zhuǎn)按脈動循環(huán)考慮 由表10-1查得查表查得[]=59MPa，因為<[],故軸的強度足夠。 4、高速軸的設(shè)計計算和校核計算 已知輸入功率P=1.47w，輸入轉(zhuǎn)速n=600r/min軸上安裝的齒輪分度圓直徑分別為d1=80mm，輪轂b=50mm，軸端裝有V帶輪. 查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-1 選用價格便宜便于制造的材料： 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度為217～255HBS 根據(jù)涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 公式10-1 d≥A·mm 查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-5 取

39、A=112 d≥112×=15.1mm 考慮到軸上開有鍵槽.將軸徑增大5%，即 d=15.1mm×105%=15.9mm 計算出的直徑d為軸的外伸端直徑，即軸的最小直徑，以d1表示，查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-2 標(biāo)準(zhǔn)尺寸取d1=20mm. 根據(jù)軸的最小直徑 d1，考慮軸上零件的布置情況，確定階梯軸各段直徑 通過軸承蓋處的直徑：d2=d1+2h=20+2×0.07d1=22.8mm 取標(biāo)準(zhǔn)尺寸23.6mm 與滾動軸承配合處的直徑：因為軸承的內(nèi)圓直徑都為5的倍數(shù)所以與滾動軸承配合處的直徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑：

40、d3=25mm 軸環(huán)的軸徑：d4=d3+2h=25+2×0.07d3=28.5mm 取標(biāo)準(zhǔn)直徑：d4=30mm 因為高速軸上的齒輪的分度圓直徑只有80mm，所以直接在軸上加工出分度圓為80的小齒輪，故高速軸的最大軸徑為小齒輪的的齒頂圓直徑 軸的各段長度決定于各零件的寬度，并考慮零件與零件，零件盒箱體間應(yīng)保證足夠的間隙. 初選深溝球軸承305 ，寬度B=17mm （查清華大學(xué)吳宗澤和北京科技大學(xué)羅圣國主編的《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》高等教育出版社 續(xù)表6-1） 軸頭長度L2=b=50mm 因為這是減速箱的高速軸，高速軸上的齒輪是與中間軸上的大齒輪嚙合，所以高速軸在減速箱內(nèi)的長度

41、必須和中間軸等長。 齒輪兩側(cè)一箱體內(nèi)壁的距離為（一般=15～20mm） 軸承的內(nèi)端面不允許超出箱體內(nèi)壁，并留有一定的間隙(一般=5～10mm） 按以上確定的軸上各段直徑和長度畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖，如下圖： 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖計算 L=93+50+2×15+2×10+15=208mm Ft===579.1N Fr=Ft ·=579.1×0.364=210.8N RAz=RBz===289.55N RAy=RBy===105.4N MDz=RAz·=289.55·=30113.2N·mm MDy=RAy·=105.4·=10961.6N·mm MD===32046.2N·mm

42、軸的CD段受扭轉(zhuǎn)作用，扭矩為 T=23164N·mm MDd===34748.5N·mm 軸的受力圖和彎矩圖如下圖 扭矩按脈動循環(huán)考慮，=0.58 ====12.87MPa 由表10-1查表查得[]=59MPa，因為<[],故軸的強度足夠。 5、低速軸的設(shè)計計算和校核計算 已知輸入功率P=1.35w，輸入轉(zhuǎn)速n=60r/min軸上安裝的齒輪分度圓直徑分別為d1=210mm，輪轂b=95mm，軸端裝有V帶輪. 查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-1 選用價格便宜便于制造的材料： 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度為217～255HBS 根據(jù)涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工

43、業(yè)出版社 公式10-1 d≥A·mm 查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-5 取A=112 d≥112×=31.62mm 考慮到軸上開有鍵槽.將軸徑增大5%，即 d=15.1mm×105%=33.20mm 計算出的直徑d為軸的外伸端直徑，即軸的最小直徑，以d1表示，查涂嘉主編的《機械基礎(chǔ)》航空工業(yè)出版社 表10-2 標(biāo)準(zhǔn)尺寸取d1=33.5mm. 根據(jù)軸的最小直徑 d1，考慮軸上零件的布置情況，確定階梯軸各段直徑 通過軸承蓋處的直徑：d2=d1+2

44、h=33.5+2×0.07d1=38.19mm 取標(biāo)準(zhǔn)尺寸40mm 與滾動軸承配合處的直徑：因為軸承的內(nèi)圓直徑都為5的倍數(shù)所以與滾動軸承配合處的直徑取標(biāo)準(zhǔn)直徑：d3=45mm 與齒輪配合的軸徑d4=d3+2h=45+2×0.07d3=51.3mm 取標(biāo)準(zhǔn)直徑：d4=53mm 軸環(huán)直徑d5=d4+2h=53×0.07d4=60.42mm 取標(biāo)準(zhǔn)值，考慮到齒輪定位可靠，可取稍大些. d5=67mm 軸的各段長度決定于各零件的寬度，并考慮零件與零件，零件盒箱體間應(yīng)保證足夠的間隙. 初選深溝球軸承309 ，寬度B=25mm （查清華大學(xué)吳宗澤和北京科技大學(xué)羅圣國主編

45、的《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》高等教育出版社 續(xù)表6-1） 軸頭長度L2=l-2mm=93mm 因為這是減速箱的低速軸，高速軸上的齒輪是與中間軸上的小齒輪嚙合，所以低速軸在減速箱內(nèi)的長度必須和中間軸等長。 齒輪兩側(cè)一箱體內(nèi)壁的距離為（一般=15～20mm） 軸承的內(nèi)端面不允許超出箱體內(nèi)壁，并留有一定的間隙(一般=5～10mm） 按以上確定的軸上各段直徑和長度畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖，如下圖： 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖計算 L=93+50+2×10+2×15+25=218mm Ft===2046.5N Fr=Ft ·=2046.5×0.364=744.9N RAz=RBz===1073.3N

46、 RAy=RBy===372.5N MDz=RAz·=1073.3·=116989.7N·mm MDy=RAy·=372.5·=40602.5N·mm MD===123835.2N·mm 軸的CD段受扭轉(zhuǎn)作用，扭矩為： T=214880N·mm MDd===175692.6N·mm 軸的受力圖和彎矩圖如下圖： 扭矩按脈動循環(huán)考慮，=0.58 ====11.8MPa 查表查得[]=59MPa，因為<[],故軸的強度足夠。 6、箱體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計計算 箱座壁厚：=0.025a+3≥8 0.025×147+3=6.675mm =8m

47、m ， (注：a為低速級中心距.) （查清華大學(xué)吳宗澤和北京科技大學(xué)羅圣國主編的《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 高等教育出版社 表11-1） 箱蓋壁厚：=0.025a+3≥8 =8mm （查表11-1） 箱蓋凸緣厚度：b1=1.5=1.5×8=12mm （查表11-1） 箱座凸緣厚度：b=1.5=1.5×8=12mm （查表11-1） 箱座底凸緣厚度：b2=2.5=2.5×8=20mm （查表11-1） 地腳螺釘直徑：df=0.036a+12=17.292mm （查表11-1） 選用六角頭M16的螺栓 （查楊曉紅和劉海漁主編的《機械制圖》

48、湖南大學(xué)出版社 附表2.1） 地腳螺釘數(shù)目：n， 當(dāng)a250mm時， n=4 當(dāng)a>250mm～500mm時， n=6 當(dāng)a>500mm時， n=8 本箱體設(shè)計中a=147mm<250mm，所以本設(shè)計的箱體地腳螺釘數(shù)目n=4. （查表11-1） 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑：d1=0.75df=0.75×17.292=12.969mm （查表11-1） 選用六角頭M12的螺栓 (

49、查楊曉紅和劉海漁主編的《機械制圖》 湖南大學(xué)出版社 附表2.1） 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑：d2=（0.5～0.6）df （查表11-1） d2=0.5×17.292=8.646mm 選用六角頭M8的螺栓 (查楊曉紅和劉海漁主編的《機械制圖》 湖南大學(xué)出版社 附表2.1） 聯(lián)接螺栓d2的間距：=150mm～200mm （查表11-1） 軸承端蓋螺釘直徑：d3=（0.4～0.5）df （查表11-1） d3=0.4×17.292=6.917mm 選用內(nèi)六角圓柱頭M6的螺釘 (查楊曉紅

50、和劉海漁主編的《機械制圖》 湖南大學(xué)出版社 附表2.7） 檢查孔蓋螺釘直徑：d4=(0.3～0.4) df （查表11-1） d4=0.3×17.292=5.188mm 選用內(nèi)六角圓柱頭螺釘M5 (查楊曉紅和劉海漁主編的《機械制圖》 湖南大學(xué)出版社 附表2.7） 定位銷直徑：d=（0.7～0.8）d2 （查表11-1） d= 0.7×8.646=6.052mm df 、d1、d2 至外箱壁距離C：≥22mm ≥18mm ≥14mm （查清華大學(xué)吳宗澤和北京科技大學(xué)羅圣國主編的《機械設(shè)計

51、課程設(shè)計手冊》高等教育出版社 表11-2） df 、d2 機至凸緣邊緣距離:，≥20mm ，≥12mm （查表11-2） 軸承旁凸臺半徑：R1= （查表11-1） 凸臺高度：h根據(jù)低速軸軸承座外徑確定以便于扳手操作為準(zhǔn). 外箱壁至軸承座端面距離：=C++（5～10mm）（查表11-1） 鑄造過渡尺寸：K過渡=3mm,h過渡=15mm，R過渡=5mm（查表1-45） 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離：>1.2 =9.6mm （查表11-1） 齒輪端面與內(nèi)箱壁距

52、離：>=8mm （查表11-1） 箱蓋、箱座肋厚：m10.85 =6.8mm 、m0.85 =6.8mm （查表11-1） 軸承端蓋外徑：D2 =D+(5～5.5）d3, D為軸承外徑（查表11-1） 軸承旁連接螺栓距離：S盡量靠近，以和互不干涉為準(zhǔn)，一般S=D2 吊耳環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸： d=16mm，bd=16mm，R=（1～1.2）d=16mm，e（0.8～1）d=12.8mm （查表11-3） 吊鉤的結(jié)構(gòu)尺寸： K==28mm， H=0.8K=22.4mm h0.5H=11.2mm，r0.25K=10

53、mm， b（1.8～2.5）=16mm （查表11-3） 通氣罩選用M27×1.5 ： D=38mm，D1=31.2mm，L=34mm，S=27mm，l=18mm， a=4mm，d1=8mm （查表11-4） 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸： （查表11-5） D2=D+2.5d3 則高速軸的端蓋的D2 =94mm，中間軸的端蓋的D2 =104mm， 低速軸的端蓋的

54、D2 =134mm。 D4 =D-（10~15）mm

55、 則高速軸的端蓋的 D4 =52mm，中間軸的端蓋的D4 =62mm，低速軸的端蓋的D4 =90mm

56、。 D等于軸承的外徑。 油標(biāo)選用M12的桿式油標(biāo)數(shù)據(jù)如下圖： （查表7-12） d d1 d2 d3 h a b c D D1 M12 4 12 6 28 10 6 4 20 16 油塞選用M20×1.5的外六角螺塞和紙封皮圈數(shù)據(jù)如下圖： （查表7-13） d d D e S L h b b R C D0 H M20×1.5 17.8 30 27.7 21 30 15 4 3 1 1 30 2 螺栓的數(shù)據(jù)如下表： 螺紋規(guī)格

57、 d M8 M12 M16 b參考 l125 22 30 38 k 5.3 7.5 10 dsmax 8 12 16 smax 13 18 24 emin 廠品 A 等級 B 14.38 20.03 26.75 14.2 19.85 26.17 l范圍 GB/T5782 40~80 50~120 65~160 GB/T5783 16~80

58、25~120 30~200 L系列 GB/T5782 20~65(5進(jìn)位）70~160（10進(jìn)位） 180~400（20進(jìn)位） GB/T5783 16、18、20~65（5進(jìn)位）70~160（10進(jìn)位）180~500（20進(jìn)位） 注：摘至楊曉紅劉海漁主編的《機械制圖》 湖南大學(xué)出版社 附表2.1 內(nèi)六角圓柱頭螺釘數(shù)據(jù)如下表： 規(guī)格d 螺距p b參考 dkmax dkmin damax M6 1 24 10 9.78 6.8 dsmax dsmin emin l1max kmax

59、 kmin 6 5.82 5.72 0.68 6 5.70 rmax 0.25 推槽：擺動導(dǎo)桿—搖桿滑塊串聯(lián)機構(gòu) 電動機：Y90L-4 減速器：展開式二級圓柱齒輪減速

60、器。 i總= i輪= i高=4 i低=2.5 P電=1.5kw n電=1400r/min T電=10.0275 N·m P1=1.47kw n1=600r/min T1=23.3975N·m P2=1.41kw n2=150r/min T2=89.77N·m P3=1.35kw n3=60r/min T3=214.875N·m

61、 小齒輪：45鋼 調(diào)質(zhì)、217～255HBS 大齒輪：45鋼 正火、162～217HBS K=1.1 T=212.73N·m = d1≥82.35mm z1=42 z2=105 m=2 d1=84mm d2=210mm a=147mm b1=100mm b2=95mm YES1=4.04MPa YES2=3.96MPa =112.50MPa =110.27MPa 彎曲疲勞強度足夠

62、 小齒輪：45鋼 調(diào)質(zhì)、217~255HBS 大齒輪：45鋼 正火、162~217HBS K=1.1 T=212.73N·m = d1≥37.74mm z1=42 z2=105 m=2 d1=84mm d2=210mm a=147mm b1=100mm b2=95mm YES1=4.36MPa YES2=3.98MPa =62.49MPa =57.04MPa 彎曲疲勞強度足夠

63、 Pd=1.65kw A型V帶 dd1=100mm Dd2=236mm i=2.36 n2=593.2r/min V=7.33m/s a0=500mm Ld0=1600mm a=532mm amin=508mm amax=580mm =165.40 包角足夠 Z=1根 F0=182.9N Q=362.8N 腹板式結(jié)構(gòu)

64、 45鋼 調(diào)質(zhì) 217~255HBS d1=25mm d2=30mm d3=35.5mm 深溝軸承306 L2=43mm L3=100mm =15mm =10mm L=212mm Ft1=2137.4N Fr1=778N RAz1=1068.7N RAy1=389N MDz1=113282.2N·mm MDy1=41234N·mm MD1=120553N·mm Ft

65、2=1122.1N Fr2=408.4N RAz2=561.05N RAy2=204.2N MDz2=59471.3N·mm MDy2=21645.2N·mm MD2=63287.8N·mm =191071.6373N·mm =12.83MPa 強度足夠 45鋼 調(diào)質(zhì) 217～255HBS d1=20mm d2=23.6mm d3=25mm

66、 深溝軸承305 L2=43mm =15mm =10mm L=208mm Ft=579.1N Fr=210.8N RAz=289.55N RAy=105.4N MDz=30113.2N·mm MDy=10961.6N·mm MD=32046.2N·mm =34748.5N·mm =12.83MPa 強度足夠 45鋼 調(diào)質(zhì) 217~255HBS d1=33.5mm d2=40mm d3=45mm d4=53mm d5=67mm 深溝軸承309 L2=93mm =15mm =10mm L=218mm Ft=2046.5N Fr=744.9N RAz=1073.3N RAy=37