減速器設(shè)計(jì)說明書二級(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22 電動(dòng)機(jī)的選擇33 傳動(dòng)比的分配44 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算45 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算56 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算67 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算98 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算139 鍵連接的選擇和計(jì)算3010 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算3111 聯(lián)軸器的選擇3312 箱體的設(shè)計(jì)3313 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)35設(shè)計(jì)總結(jié)36參考文獻(xiàn)361 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?jìng)鲃?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)= 3.316kw2.2.2 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率：= =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): =/=3.316Kw/0.8503=3.900kw2.2.4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)：Y132M16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/(*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Y132M1649602.02.0 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)高速軸的轉(zhuǎn)速：=960 r/min中間軸的轉(zhuǎn)速：=/=960/2.7=355.556 r/min低速軸的轉(zhuǎn)速：=/=355.556/3.9=91.168 r/min滾筒軸的轉(zhuǎn)速：=/=91.168/5=18.234 r/min4.2 各軸的輸入功率P（kw）高速軸的輸入功率：中間軸的輸入功率：低速軸的輸入功率：滾筒軸的輸入功率：4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm)高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：39.394Nm中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩：101.099Nm低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：374.801Nm滾筒軸的輸入轉(zhuǎn)矩：1781.263Nm5 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=5.353kW5.3 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=(3050)p=(3050)38.1=952.51587.5mm。取=1000mm，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù): =21000/31.75+(19+95)/2+(95-19)/ 231.75/1000124.6 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：=p2-(+)=0.2325931.752125-(19+95)1078mm5.5 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=1.153884.9084467.644N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4050HRC 。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： 2.926.2.1 試選載荷系數(shù)=1.66.2.2 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=95.510/=39.4Nm6.2.3 選取齒寬系數(shù)=0.36.2.4 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/s6.2.11 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=2.066.2.12 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=2.066.3.2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) =/cos=21/cos=27.725 =/cos=57/cos=164.1416.3.3 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=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??；。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 =39.394Nm8.1.2 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 N139.472N8.1.3 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Y132M16,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渡配合來保證的，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=1.68.1.11 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=1.68.1.12 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=39.394Nm8.1.13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 =101.099Nm8.2.2 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渡配合來保證的，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=101.099Nm8.2.12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 =374.801Nm8.3.2 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=1041.593N8.3.3 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渡配合來保證的，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=374.801Nm8.3.12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（）+1mm8mm8箱蓋壁厚（0.80.85）8mm8地腳螺釘直徑df0.018（）+1mm12mm12地腳螺釘數(shù)目nn=4箱座凸緣厚度b1.512箱蓋凸緣厚度1.512箱座底凸緣厚度p2.520軸承旁連接螺栓直徑d10.75 df10箱座與箱蓋連接螺栓直徑d2(0.50.6) df8連接螺栓d2的間距l(xiāng)150200mm軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5) df8視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4) df6定位銷直徑d(0.70.8) d28df、d1 、d2至外機(jī)壁距離見表2d1 、d2至緣邊距離見表2軸承旁凸臺(tái)半徑凸臺(tái)高度h38.5外箱壁到軸承端面距離c1+ c2+(58)mm50大齒輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離8齒輪端面與內(nèi)箱壁的距離8機(jī)蓋、機(jī)座肋厚、mm10.851，m0.856.6軸承端蓋外徑軸承座孔直徑+5 d3100、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M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉頭座直徑1822263340486113 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，20062 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，20086.3 孫恒、陳作模主編機(jī)械原理第七版北京：高等教育出版社，20064 裘文言、張祖繼、瞿元賞主編機(jī)械制圖高等教育出版社，20035 劉鴻文主編材料力學(xué)第四版.高等教育出版社，20046 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=0.8503=3.900kw=18.066r/min =960r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132M16=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/sm = 4 mm=84 mm；=228 mm；R=120.9mm=0.8m=2mm；=33；=127a=165mm；=22mm=26mm=30mm=37mm=30mm=26mm軸全長(zhǎng)283mm軸總長(zhǎng)：212.5mm總長(zhǎng)：343.5mm