設(shè)計(jì)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置

第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)題目 ： 設(shè)計(jì)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置1.2 已知條件 ：1.輸送鏈牽引力 F=4.5 kN ;2.輸送鏈速度v=1.6 m/s（ 允許輸送帶速度誤差為 5% ）；3.輸送鏈輪齒數(shù) z=15 ；4.輸送鏈節(jié)距p=80 mm；5.工作情況 ：兩班制 ， 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn) ，載荷平穩(wěn) ， 室內(nèi)工作 ，無(wú)粉塵 ；6.使用期限 ：20 年 ；7.生產(chǎn)批量 ：20 臺(tái) ；8.生產(chǎn)條件 ：中等規(guī)模機(jī)械廠， 可加工 6-8 級(jí)精度齒輪和 7-8級(jí)精度蝸輪 ；9.動(dòng)力來(lái)源 ：電力 ，三相交流， 電壓 380 伏 ；10檢修間隔期： 四年一次大修， 二年一次中修 ， 半年一次小修。驗(yàn)收方式 ：1減速器裝配圖 ；（使用 AutoCAD 繪制并打印為 A1 號(hào)圖紙 ）2 繪制主傳動(dòng)軸 、齒輪圖紙各 1 張；3設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 份。第二章前言2.1分析和擬定傳動(dòng)方案：機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置三部分組成。傳動(dòng)裝置用來(lái)傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。滿足工作裝置的需要是擬定傳動(dòng)方案的基本要求，同一種運(yùn)動(dòng)可以有幾種不同的傳動(dòng)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就是需要把幾種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)加以分析比較，從而選擇出最符合實(shí)際情況的一種方案。合理的傳動(dòng)方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便 。所以擬定一個(gè)合理的傳動(dòng)方案，除了應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷、運(yùn)動(dòng)及機(jī)器的其他要求 外，還應(yīng)熟悉各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，以便選擇一個(gè)合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。眾所周知，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器、鏈傳動(dòng)三部分組成，而減速器又由軸、軸承、齒輪、箱體 四部分組成。所以，如果要設(shè)計(jì)輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置，必須先合理選擇它各組成部分，下面我們將一一進(jìn)行選擇22方案優(yōu)缺點(diǎn)分析1.在高速端應(yīng)用圓錐齒輪，可以減小錐齒輪的尺寸，減小其模數(shù)，降低加工難度。2在輸出端，即低速端采用鏈傳動(dòng)，因?yàn)殒渹鲃?dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比是變化的，引起速度波動(dòng)和動(dòng)載荷，故不適宜高速運(yùn)轉(zhuǎn)。3. 在高速輸入端應(yīng)用聯(lián)軸器 ，結(jié)構(gòu)緊湊，但啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，增大了電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，因此， 只能用于小功率的傳動(dòng)。4. 圓錐齒輪端，可能由于兩錐齒輪尺寸過(guò)小 ，不能很好的利用潤(rùn)滑油。第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的分配電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，具體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制簡(jiǎn)單和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速、確定具體型號(hào)。按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉三相異步電動(dòng)機(jī)。3.1電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算輸送鏈鏈輪的節(jié)圓直徑d/mmd=P/si n（180=385mm工作機(jī)的有效功率為：Pw =FwVw /=4.5*1.6/0.95=7.243kw從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的總效率為：n n n n n n n n nZ=1 2 34567 8=0.99*0.96*0.97*0.994*0.96=0.877式中，1為聯(lián)軸器效率 0.99,2為錐齒輪效率（7級(jí)）0.97 ,3圓柱齒輪的效率 （7級(jí)）0.98 ,4 5 6 7為角接觸球軸承的效率0.99 ,8滾子鏈傳動(dòng)效率 0.96。所以，電動(dòng)機(jī)所需工作功率為Pd =2=7.243/0.877= 8.3KW選擇電動(dòng)機(jī)的類型M *養(yǎng)tt*豪功J&*Mi定電蹴1粗Anlmtai%cos®dB(Akmini a3ODDr.mlnYMM1-20.T51IJ750.842.2&52.36E711U17id77a.sfii2.272.36S711AvaS-z1.53.47ED.B52.272.37D75Z2iraaL-22.34.9B0.5D.B&2.372.37D75ma25Y1DDL-33GJ衛(wèi)幀B2D.S72.272.37417Bu3442389Q0.872J73374W11J845V132S1-25.51112900D.BB3!72.3THS315&7Y132S.2-27.S.152900M.2D.IBB2723719B3KJ72Y14QMM11at eB7-2Q.Bfi3723S297U115電動(dòng)機(jī)額定功率 Pd> Pm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。由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y160M1-2電動(dòng)機(jī)額定功率 Pm=4kN,滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min工作機(jī)轉(zhuǎn)速 n w=60*V/( n*d)=79.370r/min電動(dòng)機(jī)型額定功率滿載轉(zhuǎn)速起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩號(hào)Y160M1-211kw2930r/min2 N m2.3 N m選取B3安裝方式3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比I三并分配傳動(dòng)比：總傳動(dòng)比1二按表3-2推薦的鏈傳動(dòng)比乞6。取鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為4.6 ,則整個(gè)減速器的傳動(dòng)比為：I 總=門口/nw=2930/79.370=36.916i J 總 /4.6=8.025分配傳動(dòng)比：i匕=訃2高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)：il =2.5中間級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比：i2=3.23.3計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速：I軸：n仁2930 r/mi nn軸：n2=2930/2.5=1172r/mi n川軸:n3=1172/3.2=366.25 r/min鏈輪的轉(zhuǎn)速：n4=79.370 r/min各軸的輸入功率I 軸:p1= p d*1=11*0.99=10.89kwn 軸：p2= p1*2 *4=10.89 X0.97 X0.99=10.458kw川軸：p3= p2*3*5=10.458 X0.98 X0.99=10.146kw各軸的輸入轉(zhuǎn)矩6電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：Td=9.55 X10 XI軸：T1=9550*p1/ n仁35.495Nmn 軸：T2=9550*p2/n2=85.217Nm川軸：T3=9550*p3/n3=264.558Nm第四章鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1由3.2知鏈傳動(dòng)速比：i=4.5輸入功率：p=3.689KW選小鏈輪齒數(shù)z1=17。大鏈輪齒數(shù) z2=i Xz仁4.5 07=76 , z2<120 ,合適。4.2確定計(jì)算功率：已知鏈傳動(dòng)工作時(shí)有輕微振動(dòng)，由表9-6選kA =1.0，設(shè)計(jì)為雙排鏈取kp=1.75,由主動(dòng)鏈輪齒數(shù) Z=17，查主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)圖9-13，取kz=1.55計(jì)算功率為：Pca=p 3XkAkZ/kP=1.0 X1.55 X3.689/1.75kW=3.27kW4.3確定鏈條型號(hào)和節(jié)距，初定中心距aO,取定鏈節(jié)數(shù)Lp由計(jì)算功率 Pca和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n3=128.571r/min ,查圖9-11 ,選用鏈條型號(hào)為:16A ,由 表9-1 ,確定鏈條節(jié)距p=25.4mm初定中心距 a0=(3050)p=7201270,取 a0=1000。=78.7+46.5+2.8=128取Lp =128節(jié)(取偶數(shù))。鏈傳動(dòng)的最大中心距為a=f 1 Xp2L p-(z1+z2)由(Lp-z1)/(z1-z1)=(128-17)/(76-17)=1.88查表 9-7 ,得 f1=0.24312.a=0.24312 X25.4 X(2X128-93)=1006.57mm4.4求作用在軸上的力：平均鏈速： v=z1 Xn3 Xp/60 X1000=17 X128.571 X25.4/60000=0.925m/s工作拉力：F=1000P/v=1000 X3.689/0.925=3988.2N工作時(shí)有輕微沖擊，取壓軸力系數(shù)：Kfp=1.15軸上的壓力 ：Fp=KfpX F =115 X3988.2N=4586.3N4.5選擇潤(rùn)滑方式：根據(jù)鏈速v=0.925m/s ，鏈節(jié)距p=25.4mm ，鏈傳動(dòng)選擇滴油潤(rùn)滑方式 。設(shè)計(jì)結(jié)果：滾子鏈型號(hào)16A -2 X128GB1243.1-83 ,鏈輪齒數(shù) z1=17 , z2=76 ,中心距a=1006.57mm,壓軸力 Fp =5502.4N。第五章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式，其傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：傳遞的功率大、速度范圍廣、效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、能保證傳動(dòng)比恒定，齒輪的設(shè)計(jì)主要圍繞 傳動(dòng)平穩(wěn)和承載能力高這兩個(gè)基本要求進(jìn)行的。5.1圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)選擇材料熱處理齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)：由表得：選擇小齒輪材料 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS ;大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處 理，硬度240HBS，精度7級(jí)。取 Z1=19 , i=3.5,Z2=Z1 i=19 X3.5=66.5,取 Z2=67按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：計(jì)算公式：dit_ 2.32*Ti=80.7N m 試選 Kt 為 1.3iZe 查表 10-6 得 ZE=189.8mpa 2由圖10-21d按齒面硬度差得小齒輪德接觸疲勞強(qiáng)度極限-Himi=600mpa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H iim 2 =550mpa由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60 n1jLh=60*450*1*2*8*300*10=12.96108N2= N1/4=3.09108查圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1 =0.95，Khn2=0.98計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得K HST，Iim 1h" H 1= 二 0.95 X600=570Mpa【二 h 2=Khn 2”-'Iim 2= 0.98 X550=539 Mpa取【二H 為 537.25 Mpad1t _ 2.32*試算小齒輪分度圓直徑d1t:=59.624mm計(jì)算圓周速度V :=0.335m/s=二 59.624 107014360 1000 60 1000計(jì)算齒寬B:B= d* d 1t =0.9*59.624=53.6616mm計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)：mn= d 1t /z 1=3.138齒高：h=2.25 m n =7.061mmb/h=7.60算載荷系數(shù)根據(jù)v、7級(jí)精度 由圖可得動(dòng)載系數(shù)kv = 1.1 °直齒輪Kh：=Kh-=1.°查表得使用系數(shù) kA =1.25,K = Ka KzK : K. =1.866按實(shí)際的在和系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式10-10a得計(jì)算模數(shù)mn：d1 67.077 mn3.53z1 19按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式是m _31由圖10-30c查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二FE1=500mpa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限-fe2 =380mpa由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1=0.82 Kfn2=0.85;計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ,由式10-12a得' KFN1、- FN1-F 1292.86MpaFN2 二 FN2238.86 MpaS計(jì)算載荷系數(shù)K =KaKvKf-.Kl =1.25 X1.05 X1 X1.3=1.706查取齒形系數(shù)由表 10-5 得 YFa1 =2.85 ,YFa2 =2.22查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 Ysai =1.54YSa2 =1.77計(jì)算大小齒輪的售并加以比較YFa1YSa10.01498F 1丫Fa2丫Sa20.01645-F 2由上只大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算mn :2KTY 8S2dZ21 ；aa =2.39按圓柱直齒輪的標(biāo)準(zhǔn)將模數(shù)mn圓整為2.5Z2 =4.2 X27=113乙=蟲=67.077/2.5 =26.8 27 m幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距a : a= (d1+d2 ) /2=175mm計(jì)算分度圓直徑d仁z1 m n=67.5mmd2 =z2 m n =282.5mm計(jì)算齒輪寬度：b= d d仁60.75mm取小齒輪寬度B仁60mm ,取大齒輪寬度B2=65mm 。5.2錐齒輪選擇材料熱處理齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)由表得：選擇小齒輪材料 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS ；大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處 理，硬度240HBS，精度8級(jí)。選取齒數(shù)：Z仁24 , i=3.2, Z2=Z1 i=24 X3.2=76.8 取 Z2=77按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式：d it_ 2.92 X3KtTirU(1 -0.5 r)2T1=26.2625N mm 試選 Kt 為 1.31Ze 查表 10-6 得 ZE=i89.8mpa 2由圖i0-2id按齒面硬度差得小齒輪德接觸疲勞強(qiáng)度極限匚Hiimi=600mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H iim 2 =550mpa108由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ni=60 n1jLh=60*1440*1*2*8*300*10=41.472N2= N1/3.2=1.29610查圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHNi=0.9 , KHN2=0.95由表查得：軟齒面齒輪，對(duì)稱安裝，取齒寬系數(shù)R=i/3計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1% ,安全系數(shù)S=i ,由式10-12得:KHS1°lim1 cccccn”:-h i =09 X600=540MpaSKHN 2° lim 2s2=T-皿 X550=522'MpaUh】為Uh】i【二h】2中的較小值 Uh =522.5Mpa試算小齒輪分度圓直徑dit對(duì)于直齒錐齒輪dit _ 2.92 X3KtT1rU(1 -0.5 R)2=53.29mm計(jì)算圓周速度V二djt 門勺_ 二 53.29 144060 1000 60 1000二 4.0159m /s計(jì)算載荷系數(shù)查表得Ka，Kv Kh Kh：.的值使用系數(shù)Ka由表10-2查得Ka=1.25，動(dòng)載荷系數(shù)Kv由圖10-8查得Kv=1.18。齒間載荷 分配系數(shù)KfB= Kh -=1.5Kh i be軸承系數(shù)Kh ' be由表10-9查得心-：be=1.25。得 Kh ：= Kfb=1.5 X1.25=1.875K = 1.25 X1.18 X1 X1.875=2.766按實(shí)際的在和系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式10-10a得:按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式是Mi由圖10-30c查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1 =500mpa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限fe2 =380mpa由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni=0.85 Kfn2=0.88；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12a得' KFN1；- FN1 匕 F 1303.57Mpa" KfN2 = FN2 匕 f 1238.86Mpa計(jì)算載荷系數(shù)kK = KaKvKf-K=2.766查取齒形系數(shù)由表 10-5 得 YFa1 =2.65，YFa2 =2.226查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表 10-5 查得 Ysa1 =1.58Ysa2 =1.764Y Y計(jì)算大小齒輪的Yi并加以比較算得下貂丫；*1 =0.01379丫Fa 2丫Sa2= 0.01644由上知大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算 mn.rz12(1 0.5i R)2 . u214KT1rz12(1 0.5i r)2 , u2 1按圓錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)將模數(shù) mn圓整為2d1Zv1 1 =34.1056 34 m分度圓直徑dv1 =2 x Zv1 =68i=Z 2/Z1 =tan & 2=cot & 1=2得& 2=72.6453=72 ° 38 43 ”& 1=17.3547=17 °1 '17平均模數(shù) m= dv1 / Zv1=2大端模數(shù) m=m n/(1-0.5r )=2.4取大端模數(shù)2.5分度圓處圓柱直齒輪：模數(shù)m=2 ,小齒輪齒數(shù)Zv1 =34分度圓直徑dv1=68平均模數(shù)mn=2端面模數(shù)m=2.5小齒輪齒數(shù) Z1= Zv1 Xcos &仁32.45取32分度圓直徑 dm仁dV xcos &仁64.9d1= dm1/(1-0.5X0.333)=77.88大齒輪的參數(shù):Z2= Z1 Xi=102.4,取Z2=102d2= d1 Xi=249.216錐距 R=131.125mm齒寬B=43mm齒頂高 ha=m=2.5mm齒根高 hf=3.125齒根角 Oftan Bf=hf/R=3.125/131.1250f=1 °0分錐角 & 1=17 °1'17&2=72 °38 43 第六章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核軸主要用來(lái)支撐作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，如鏈輪、帶輪，以及傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。本減速器有三根軸，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)具體步驟、內(nèi)容如下：6.1高速軸的設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)：Zi=32，Z2=102.軸上功率：p=3.96 kw轉(zhuǎn)速：n=1440r/mi n轉(zhuǎn)矩：T26.2625N.m按轉(zhuǎn)矩法初定該軸的最小直徑dmin :dmin - C3n 17.64 mm最小端與聯(lián)軸器相連 ，聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 T仁pl選取H X2,公稱轉(zhuǎn)矩：160N.M ,半聯(lián)軸器的孔徑1 =30 mm 。長(zhǎng)度L=30mm ,半聯(lián)軸器與軸配合轂長(zhǎng)度L仁25mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容：（1）各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；（3）其他尺寸（如鍵槽、圓角、倒角、退刀槽等）的確定 擬定草圖如下徑向尺寸的確定：從軸段dl =30 mm開始，逐段選取相臨軸段的直徑。，d2=25mm，d3與軸承內(nèi)徑相配合，所以 d3 =30mm ，由于軸承右端定位 d4=36 ，d5=d3=30mm， d6=25mm。軸的軸向尺寸的確定：從軸段 L仁36mm,L2=50mm,L3=19mm,L4=66mm,L5=16mm,L6=36mm軸的強(qiáng)度校核（第一根軸）計(jì)算齒輪受力：彎扭組合圖如下：87.894.453.8FtFa齒輪切向力：Ft=2T/d m=2*26252.5/64.9=809N徑向力：Fr=Ft xtan20 Xcos & 1=249.25N軸向力：Fa= Ft xtan20 Xsin & 1=75.41N計(jì)算支反力和彎矩并校核垂直平面上：Fav =348 N 向上Fbv =98 N 向下M v=8036 N.mm垂直彎矩圖如下："""H'lll |' 廠Mmax=8036N.mm水平面上：Fah =1243N向上Fbh =434 N向下M h= 35596 N.mm水平彎矩如圖T|1I|Mmax=35596N.mm 求合成彎矩，畫出合成彎矩圖：M = ( M v2+ M h2)1/2=36500 N.mm畫出轉(zhuǎn)矩T圖：T=26262.5 N mm校核軸的強(qiáng)度：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)只校核軸上的最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a=0.3.二陽(yáng)=(M2+(aT)2) 1/2/W軸上的抗彎截面系數(shù) W d=22mmW=0.1d 3=1064.8 mm 3ca= ( M2+(aT)2)1/2/W=13.85 MPMP前已經(jīng)選定了軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得匚=60ca v匚安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：判斷危險(xiǎn)截面為：i,n,川，w； 其中最危險(xiǎn)的截面為 w抗彎截面系數(shù) W=0.1d 3=1064.8mm3抗扭截面系數(shù)WT=0.2d 3=2129.6mm3彎矩M及彎曲應(yīng)力為 M=31488N.mm；bb=M/W=20.15 mp扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T=26500N.mmt=T/W t=8048mp軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得二b=640mp ；i =275 mpt-1 =155 mp截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)aa及at按附表3-2查取，查得aa=2.09 ,at=1.66又查得軸的材料靈敏系數(shù)為：qa=0.76，qt=0.6，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：ka=1+q a(aa-1)=1.824kt=1+q t(at-1)=1.396由附圖3-2的尺寸系數(shù)；a=0.95.由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；b=0.925.軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)1 a= -=0.92綜合系數(shù) Ka=k a/ ；a+1/ : a-1=2.01Kt= k t/ ；t+1/ : t-1=1.596取碳鋼的特性系數(shù)：a=0.1, ；： t=0.05計(jì)算安全系數(shù)Sea：Sa=(Ka*aa+ a*a m)=6.79St=t -1/( Kt*ta+t*tm)=11.276Sea= Sa *St/ ( S a2+ St2)"2 =5.814>1.5 安全故該軸在最危險(xiǎn)截面也是安全的，此截面的左側(cè)直徑大，其他情況相同，故安全。因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。6.2中間軸的設(shè)計(jì)已知參數(shù)：軸上功率：p=3.81 KW大錐齒輪的齒數(shù) z1=102小圓柱齒輪的齒數(shù) z1=19,對(duì)應(yīng)的大齒輪齒數(shù) z2=80轉(zhuǎn)速：n=450r/min轉(zhuǎn)矩：T=80700 N.mm按轉(zhuǎn)矩法初定該軸的最小直徑dmin :d min =25.83 mm根據(jù)最小端與角接觸球軸承配合，取7206C型，故選取dl =30 mm 。計(jì)算齒輪圓周速度：Vd1n10.7065 m/ s<5 m/ S60 1000齒輪和軸承均采用脂潤(rùn)滑。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容：（1）各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；（3）其他尺寸（如鍵槽、圓角、倒角、退刀槽等）的確定。擬定草圖如下徑向尺寸的確定：從軸段d1 =30 mm開始，逐段選取相臨軸段的直徑。起周端固定作用故d2=36mm ,固-J定軸肩 3 =42mm , d4=36 ,與第一段相同d5=30mm ?？芍溯S為對(duì)稱結(jié)構(gòu) 軸的軸向尺寸的確定：從軸段 L仁42mm,L2=63mm,L3=20mm,L4=38mm,L5=48mm軸的強(qiáng)度校核(第二根軸)計(jì)算齒輪受力受力分析圖如下：Ft1Fr1圓錐齒輪：齒輪切向力：Ft仁2T/d mi =809N徑向力：Fr 1=Ft xtan20 Xcos & 2=75.41N軸向力：Fa 1= Ft xtan20 Xs in & 2=249.25N 圓柱直齒輪：齒輪切向力：Ft2=2T/d m2=2390N徑向力：Fr 2=Ft2 xtan20/cos & 2=870N計(jì)算支反力和彎矩并校核(a) 垂直平面上：Fav =725.4N 向下Fbv =69.49 N 向下M V=44254.89 N.mm垂直面上的彎矩圖(b) 水平面上：Fah=i782.6N 向上Fbh =1416.4N向上水平扭矩圖如下M HM仁 (c) 求合成彎矩：M = ( M v2+ M h2)1/2=117400 N.mm(d) 畫出轉(zhuǎn)矩T圖：T=80700N.mT=80700N mm(e) 校核軸的強(qiáng)度：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)只校核軸上的最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a=0.3.ca=( M2+(aT/2w) 2)1/2/W軸上的抗彎截面系數(shù) W d=36mmW=0.1d 3=4665.6 mm"ca=( M2+(aT)2)1/2/W=36.581 mp前已經(jīng)選定了軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得二=60 mpca精確校核軸的疲勞強(qiáng)度由上知，截面W為危險(xiǎn)截面，有因此截面左側(cè)的直徑小，所以校核左側(cè)截面抗彎截面系數(shù)W=0.1d 3=2700mm3抗扭截面系數(shù)WT=0.2d=5400mm3彎矩M及彎曲應(yīng)力為 ：M=67360N.mmcrKb =M/W=24.95 mp扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ：T=80700N.mmt=T/W t=14.94mp軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得二b=640mp ；1 =275 mpt-i=155mp截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)aa及at按附表3-2查取，查得aa=2.0 , at=1.31.又查得軸的材料靈敏系數(shù)為：qa=0.76，中=0.6 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為ka=1+q a(aa-1)=1.76kt=1+q t(at-1)=1.186由附圖3-2的尺寸系數(shù)；a=0.85.由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；b=09軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)一：a= t=0.92，軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即a=1，綜合系數(shù) Ka=k a/ ；a+1/'a-仁2.05Kt= k t/ ；t+1/ : t-1=1.407取碳鋼的特性系數(shù)：a=0.15, t=0.08計(jì)算安全系數(shù)Sea：Sa=1 /(K a*aa+a*a m)=5.376cpSt=t -1/( Kt*ta+t*tm)=7.169Sea= S a *S t/ ( S a2+ St2)1/2 >1.5 安全故該軸在最危險(xiǎn)截面也是安全的，因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。6.3低速軸的設(shè)計(jì)已知參數(shù)：軸上功率：p=3.689 kw轉(zhuǎn)速：n=107.141r/min轉(zhuǎn)矩：T328850N.mm鏈輪的分度圓直徑 d=138.19mm ,齒數(shù)z=19 ;齒輪轂長(zhǎng)離外壁 10mm，總長(zhǎng)54mm。鏈輪軸受到的軸向力 F=5502.4N按轉(zhuǎn)矩法初定該軸的最小直徑dmin :IPdmin 蘭 C*;=40.95 mm周端與軸承或鏈輪，取軸承的型號(hào)為7210C，故選4 =50 mm 。計(jì)算齒輪圓周速度：V0.28 m/s<5m/s60 1000齒輪和軸承均采用脂潤(rùn)滑 。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：草圖擬定如下徑向尺寸的確定對(duì)齒輪起軸向定位作用從軸段dl =50 mm開始，軸承的軸肩軸向固定取 d2=54mm ,d3=58mm ,與第一段相同d4=50mmd5 =48mm, d6 =45mm軸的軸向尺寸的確定 從軸段 L|=47mm,L 2=58mm,L 3=74mm,L 4=31mm,L 5=50mm,L 6=54mm軸的強(qiáng)度校核(第三根軸): 計(jì)算齒輪受力：受力圖如下FtFr1Fh1rFrFr2 Fh2齒輪切向力：Ft =2T/d mi=5502.4N徑向力：Fr=Ft xtan20/cos : =870N 軸向力：Fa= Ft xtan - =2390N計(jì)算支反力和彎矩并校核(a)垂直平面上：垂直面上彎矩圖如下：M仁Fav =2874.55N向下FBV =9246.95 N向上M v=624522.4 N.mm(b)水平面上：彎矩圖如下=1529.86 N向上Fbh =860 N向上Mh= 100205.83 N.mm(c)求合成彎矩，畫出合成彎矩圖M = ( M v2+ M H2)1/2(d)校核軸的強(qiáng)度：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)只校核軸上的最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6二 ca=( M2+(aT)2)1/2/W軸上的抗彎截面系數(shù) W d=50mmW=0.1d 3=12500 mm 3ca=( M2+(aT)2)1/2/W=52.39 mp前已經(jīng)選定了軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得二=60 mp二ca 匚安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：判斷軸承的右端面為危險(xiǎn)截面，故只校核右截面?？箯澖孛嫦禂?shù) W=0.1d 3=11059.2mm3抗扭截面系數(shù) WT=0.2d 3=22118.4mm3彎矩 M及彎曲應(yīng)力為：cbb=M/W=51.744 mp扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ：T=328850N.mmt=T/W t=14.87 mpMPaa=1.72 ，軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得；-b=640mp 4=275 mpt-1 =155截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)aa及at按附表3-2查取，查得at=1.09,又查得軸的材料靈敏系數(shù)為：qa=0.8，qt=0.82故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：ka=1+q a(aa-1)=1.576kt=1+q t(at-1)=1.035由附圖3-2的尺寸系數(shù)；a=0.72.由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；b=0.85軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)一：a= - t=0.92，軸未經(jīng)表面處理，即取1 =1.綜合系數(shù) Ka=k a/ ；a+1/ 亠-1=2.268Kt= k t/ ；t+1/ : t-1=1.307取碳鋼的特性系數(shù)：a=0.15,t=0.08計(jì)算安全系數(shù)Sea：(pSa=i /(K a*aa+a*a m)=2.343cpSt=t -1/( Kt*ta+t*tm)=15.36Sea= S a *S t/ ( S a2+ St2)"2 .=2.316 > 1.55 安全故該軸在最危險(xiǎn)截面也是安全的，因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。第七章軸承的計(jì)算與校核：7.1軸承1的計(jì)算與校核：第一對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P: P二fp(XFr YF；)查手冊(cè)取fp=1.1取7206C軸承計(jì)算步驟與內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1查手冊(cè)查得：Cr、Cor值(GB/T 276)2. 由前面軸得：兩軸承所受的力分別為Fi =1290.8NF2=444.9N3. 兩軸的計(jì)算軸向力 Fa1=231.115NFa2=155.7N4. 計(jì)算 Fa1/Cor=0.0157Fa2/ Cor =0.01075 .查手冊(cè)e值：6. 計(jì)算 Fa1/ F1=0.183<e1 Fa2/F2=0.36=e27. 查手冊(cè)：X、Y的值8. 查載荷系數(shù):fp=1.19. P = fp(XFr+YF)10. 計(jì)算軸承的壽命：Lh=10 6/(60n) X(C/P1)3=49207.5h11. 結(jié)論:符合要求，選用此軸承.但需及時(shí)更換Cr =23KW Cor=15KWF1 =1290.8NF2=444.9NFa1=231.115NFa2=155.7NFa1/Cor=0.016 Fa2/ C or =0.0107e1=0.38e2=0.36Fa1/ F 1=0.183Fa2/F2=0.36X1=1,Y 仁0X2=1,Y2=0Ft / Fr <eP1=1419.88N P2=667.35N49207.5h>48000h7.2軸承2的計(jì)算與校核：第二對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P: P = fp(XFr 丫Ft)查手冊(cè)取fp=1.1取7206C軸承計(jì)算步驟與內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.查手冊(cè)查得：Cr、Cor值(GB/T 276)CCr =23KWor=15KW2.由前面軸得：兩軸承所受的力分別為F1 =1924.5NF1 =1924.5NF2=1418NF2=1418NFa1=828.96NFa2=579.96N3.兩軸的計(jì)算軸向力 Fa1=828.96NFa2=579.96NFa1/Cor=0.055264.計(jì)算 Fai/Cor=0.05526Fa2/ C or =0.0386Fa2/ C or =0.0386e1=0.426e2=0.4095.查手冊(cè)e值：Fa1/ F 1 =0.429Fa2/F2=0.4096.計(jì)算 Fa1/ F1=0.429>e1Fa2/F2=0.409=e2X1=0.44,Y1=1.317.查手冊(cè)：X、Y的值X2=1,Y2=08.查載荷系數(shù):fp=1.1Ft / Fr >e1Fa2/F仁e29. P = fp(XFr+YF)P仁2125.99NP2=1559.8N10.計(jì)算軸承的壽命：40487.6h<48000hLh=10 6/(60n) X(C/P1)3=40487.6h11.結(jié)論:基本符合要求，選用此軸承.但需及時(shí)更換7.3軸承3的計(jì)算與校核：第二對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 P: P=fp(XFr丫斤)查手冊(cè)取fp=1.1取7221C軸承計(jì)算步驟與內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1查手冊(cè)查得：Cr、Cor值(GB/T 276)Cr =42.8KWCor =32KW2.前面軸得：兩軸承所受的力分別為F1 =3256.3NF1 =3256.3NF2=9286.86NF2=9286.86NFa仁4420.5NFa2=4420.5N3.兩軸的計(jì)算軸向力 Fa仁4420.5NFa2=4420.5NFa1 /C or=0.138Fa2/ Cor4.計(jì)算 Fa1/Cor=0.138Fa2/ C or =0.138=0.1385.查手冊(cè)e值：e1=0.476e2=0.4766.計(jì)算 Fai/ Fi=0.358>e1Fa2/F2=0.409=e2Fa1/ F 1=0.358Fa2/F2=0.1387.查手冊(cè)：X、Y的值X1=0.44,Y 1=1.165X2=1,Y2=08.查載荷系數(shù):fp=1.1Ft / Fr >e1Fa2/F仁e29. P = fp(XF+YF)P仁7288.6NP2=10215.5N10.計(jì)算軸承的壽命：P2>P140487.6h<48000hLh=10 6/(60n) X(C/P1)3=11457.96h11.結(jié)論:基本符合要求，選用此軸承.但需及時(shí)更換第八章箱體的設(shè)計(jì)箱體是減速器的一個(gè)重要零件，它用與支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動(dòng)件的齒合精度，使箱體內(nèi)有良好的潤(rùn)滑和密封箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量約見(jiàn)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，目前尚無(wú)成熟的計(jì)算方法所以,箱體各部分尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過(guò)程中確定。箱體選用球墨鑄鐵QT400-18，=400MPa，。0.2 =250MPa Q =18 %，布氏硬度130180HBS，根據(jù)工作條件的要求，箱體各尺寸如下：名稱符號(hào)尺寸關(guān)系取值箱座壁厚60.0125 (dm1+d m2)+1mm 沁mm8mm箱蓋壁厚(0.80 0.85) § >8mm8mm箱蓋凸緣厚度bii.5 ®i2mm箱座凸緣厚度bi.5§i2mm箱底座凸緣厚度b22.5 620mm地腳螺釘直徑df0.0i8 (d mi +d m2) +imm >i2mmi2mm地腳螺釘數(shù)目n查手冊(cè)4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑di0.75 dfi0mm蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2(0.5 0. 6) df8mm聯(lián)接螺栓的間距l(xiāng)i50200i50軸承端蓋螺栓直徑d3(0.40.5) df6mm視孔蓋螺栓直徑d4(0.30.4) df4mm定位銷直徑d(0.7 0.8) d f6mmdf d1 d2 至外箱壁距離Ci查手冊(cè)i6mmd1 d2至凸緣邊緣距離C2查手冊(cè)i4mm軸承旁凸臺(tái)半徑RiC2i4mm凸臺(tái)高度h根據(jù)低速齒輪軸承座外徑確定，便于 扳手操作為準(zhǔn).30mm外箱壁至軸承座端面距離liCi 9 +(5L 10)36mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離i>1.26i0mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>3i8mm箱蓋/箱座肋厚mi ,mmi 吒 0.85$, m 吒 0.85&8.5mm第九章鍵的選擇與校核選用A型鍵鍵1即與聯(lián)軸器配合的鍵：因該軸段軸的直徑 d=30mm,所以查手冊(cè)得鍵寬 b=10mm,鍵高h(yuǎn)=8mm,長(zhǎng)度L=25mm,鍵所在軸的深度 t=5mm,輪轂深度t1=3.3mm,圓角半 徑r=0.25mm.鍵2即與小圓錐齒輪配合的鍵 該軸段軸的直徑 d=25mm,所以查手冊(cè)得 鍵寬 b=8 mm,鍵高h(yuǎn)=7mm,長(zhǎng)度L=20mm,鍵所在軸的深度 t=4.0mm, 輪轂深度t1=3.3mm, 圓 角半徑r=0.16mm.鍵3即大錐齒輪配合的鍵該軸段的直徑 d=36mm,所以查手冊(cè)得鍵寬 b=10mm,鍵高h(yuǎn)=8mm, 長(zhǎng)度 L=28mm, 鍵所在軸的深度t=5.0mm,輪轂深度 t1=3.3mm,圓角半徑r=0.3mm.鍵4即小圓柱齒輪配合的鍵：因該軸段軸的直徑d=36mm,所以查手冊(cè)得 鍵寬b=10mm,鍵高h(yuǎn)=8mm,長(zhǎng)度L=45mm,鍵所在軸的深度 t=5.0mm,輪轂深度t1=3.3mm, 圓角半徑r=0.3mm.鍵5即與大圓柱齒輪配合的鍵 ：因該軸段軸的直徑 d=54mm,所以查手 冊(cè)得，鍵寬b=16mm,鍵高 h=10mm,長(zhǎng)度 L=45mm,鍵所在軸的深度t=6.0mm,輪轂深度t1=4.3mm,圓角半徑r=0.3mm.鍵6即與鏈輪配合的鍵：因該軸段軸的直徑 d=45mm,所以 查手冊(cè)得 鍵寬b=14mm,鍵高h(yuǎn)=9mm,長(zhǎng)度L=40mm,鍵所在軸的深度t=5.5mm,輪轂深度 t1=3.8mm,圓角半徑r=0.3mm.根據(jù)軸和輪轂的材料,查手冊(cè)得：鍵的聯(lián)接許用應(yīng)力 =110 MPa ,根據(jù)校核公式：第一根鍵：二 p=2T/kld=2 X26262.5/(4 X25 X30)=17.51< ：p滿足強(qiáng)度要求.第二根鍵：二 p=2T/kld=2 X26262.5/(3.5 X20 X25)=30.01<滿足強(qiáng)度要求.第三根鍵：c p=2T/kld=2 X80700/(4 X28 X36)=40.03< 滿足強(qiáng)度要求第四根鍵：二p=2T/kld=2X80700/(4 X45 X36)=24.91二 p第六根鍵：二p=2T/kld=2滿足強(qiáng)度要求第五根鍵：-p=2T/kld=2X274012/(5 X45 X54)=45.10冷滿足強(qiáng)度要求X274012/(4.5 X40 X45)=67.66滿足強(qiáng)度要求第十章減速器的潤(rùn)滑與密封減速器的潤(rùn)滑：因?yàn)辇X輪圓周速度 vv 5m/s,所以齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑，浸油潤(rùn)滑不但起 到潤(rùn)滑作用，同時(shí)有助于箱體散熱為了避免浸油潤(rùn)滑的攪油功能消耗太大及保證齒輪嚙合區(qū) 的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸油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)于圓錐齒輪一般為1個(gè)齒高，但不應(yīng)小于10mm，保持一定的深度和存油量油池太淺易激起箱底殘?jiān)?和油污，引起磨料磨損，也不易散熱換油的時(shí)間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、污染的程度查手冊(cè)選擇L-CKBL-CKC 150號(hào)工業(yè)齒輪油潤(rùn)滑第十一章參考文獻(xiàn)陳作模主編機(jī)械原理北京:高等教育出版社，2001年劉鴻義主編材料力學(xué)第四版北京:高等教育出版社，2004年 吳宗澤主編機(jī)械設(shè)計(jì)北京:高等教育出版社，2001年吳宗澤主編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)北京:高等教育出版社,2001年劉朝儒主編機(jī)械制圖北京:高等教育出版社，2001年徐學(xué)林主編互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)出版社,2005年張建中主編機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001年鄧方英主編金屬工藝學(xué)北京:高等教育出版社,2000年張代東主編機(jī)械工程霉?fàn)€應(yīng)用基礎(chǔ)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001年劉北興主編金屬學(xué)與熱處理原理 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004年