課程設(shè)計(jì)二級減速器最終篇

1、計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果一. 電動機(jī)的選擇及參數(shù)計(jì)算 1.電動機(jī)輸出功率的計(jì)算（1）工作所需要的功率為：=其中：F=50KN，V=0.15m/s，=0.57所以：=12.95Kw 為電動機(jī)到滾筒軸的總傳動效率，為滾筒的效率，為齒輪的效率，為渦輪蝸桿的效率，為軸承的效率，為聯(lián)軸器的效率 （2）電動機(jī)的輸出功率：查表16-2可知應(yīng)該選擇Y180M-4型號的電動機(jī)，其額定功率為18.5Kw，滿載轉(zhuǎn)速為1470r/min，符合要求。2. 傳動比的分配 （1）總傳動比已知電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n及工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n時(shí)，總傳動比為 i=n/n式中工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n：n=601000V/D=6010000.15/440=6

2、.51r/minn=1470r/min根據(jù)實(shí)際情況分配內(nèi)齒輪傳動比=2.5，渦輪蝸桿傳動比29，外齒輪傳動比3.2。=12.95KwPY180M-4型n=6.51r/minn=1470r/min計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果傳動比29，外齒輪傳動比3.2。3.傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)計(jì)算（1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算第一軸：第二軸：第三軸：第四軸： （2）各軸功率計(jì)算第一軸： 第二軸： 第三軸：第四軸：（3）各軸扭矩的計(jì)算 第一軸：293.2n0=n1=n2=20.28r/minn3=6.34r/minp0=14.73KwP1=11.55KwP2=10.2KwP3=10.02Kw計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果第一軸： 第二軸：

3、第三軸：第四軸：(4)各軸轉(zhuǎn)速，功率，扭矩值列表如下：軸序號功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/Nm轉(zhuǎn)速n/(r/min)116.160.011470214.73239.23588311.555438.9820.28410.0215665.986.34二. 傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 閉式齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 選擇齒輪精度，材料及許用應(yīng)力 減速器屬于一般機(jī)器，轉(zhuǎn)速中等，選用7級精度（GB10095-88）由表10-1選 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪 45 調(diào)質(zhì) 接觸疲勞許用應(yīng)力H 由式 接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim 查圖10-21d 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式N2 = N1/i = 4.147

4、 × 109 / 3.2查圖10-19 得KHN1、KHN2 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SH則 H1 600 × 0.90 / 1 H2 550 × 0.95 / 1彎曲疲勞許用應(yīng)力F 由式 T0=0.01NmT1=239.2NmT2=5438.98NmT3=15665Nm齒輪精度7級HBS1=280 HBS HBS2=240 HBSHlim1600N/mm2Hlim2550N/mm2N12.47×109N29.88×109KHN10.90，KHN20.95SH=1H1540 N/mm2H2=522.5N/mm2計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果彎曲疲勞強(qiáng)度極限

5、FE 查圖10-20c彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 查圖10-18則 F1 500 × 0.85 / 1.4F2 380 × 0.88 / 1.4（2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由試算小齒輪分度圓直徑d1t齒寬系數(shù)f d 查表10-7，按小齒輪相對兩支承為對稱布置小輪齒數(shù)zl 大輪齒數(shù)z2 z2i zl3.2×24=76.8 圓整取 齒數(shù)比u uz2 / zl =77/24傳動比誤差 u / u u / u=（2.54-2.5）/ 2.54 =0.016 < 0.05 小齒輪轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55×10 6 P / n0 = 9.55×106&

6、#215;15 / 1470初選載荷系數(shù)K t =1.21.4材料的彈性影響系數(shù)ZE 查表10-6區(qū)域系數(shù)ZH（標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 a =20°）故 圓周速度v v= d1t n1 / 60000 = × 66.27 × 1470 / 60000齒寬 b b =f d d1t = 1 ×66.27齒輪模數(shù)m t m t = d1t / z1 = 66.27 /24 齒寬與齒高之比 b / h = b / 2.25 m t = 72.90 / (2.25×2.76) KA使用系數(shù) 查表10-2 Kv動載系數(shù) 查圖10-8 K齒間載荷分配系數(shù) 查表10-3

7、 K齒向載荷分布系數(shù) 查表10-4KF由b / h 和KH 查圖10-13校正小齒輪分度圓直徑d1 由式 所需模數(shù)m m =d1 / z169.35 / 24FE1500N/mm2FE2380N/mm2KFN1=0.85，KFN2=0.88SF =1.4F1=303.57 N/mm2F2= 238.86 N/mm2FE1500N/mm2FE2380N/mm2KFN1=0.85，KFN2=0.88SF =1.4F1=303.57 N/mm2F2= 238.86 N/mm2f d 1.0zl 24z2 61u = 2.54T1 = 9.74´104 N·mmK t =1.3ZE

8、=189.8ZH2.5ea = 1.65d1t 57.62 mmv = 2.9 m/sb = 57.62 mmmn t = 2.33 mmb / h 10.99e b = 1.903KA = 1Kv = 1.11KH = KF = 1.4KH1.42 KF 1.35K2.21d1 = 69.35 mmm = 2.89 mm計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果（3） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下式設(shè)計(jì)齒輪的模數(shù) 螺旋角影響系數(shù)Yb 由e b = 1.903查圖10-28載荷系數(shù)K K= KA Kv KF KF 1×1.11×1.4×1.35計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv z1 /cos3b =2

9、4/cos314°，zv2= z2 /cos3b =77/ cos314°齒形系數(shù)YFa 和應(yīng)力校正系數(shù)YSa 查表10-5 計(jì)算大、小齒輪的YFaYSa / s F YFa1YSa1 / s F 1 = 2.592´1.596 / 303.57YFa2YSa2 / s F 2 = 2.211´1.774 / 238.86 故 =1.82 mm 調(diào)整大、小齒輪的齒數(shù) z1 = d1 cosb /mn64.17cos14° / 2 = 31.13 z2 =u z13.2 ´ 31 = 99.2 （4） 齒輪其它主要尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中心距a：

10、 a = （d1+d2）/2=(176+70)/2分度圓直徑d d1mn z1= 2× 35”d2mn z2 = 2×88 齒寬b ： b =f d d1 = 1× 70大、小齒輪齒寬B： B2b， B1b(510) 2、蝸桿傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇蝸桿傳動的類型 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)要求把蝸桿設(shè)計(jì)成阿基米德蝸桿減速器（2）選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，所以蝸桿使用45鋼；因?yàn)橄Ｍ矢唿c(diǎn)，耐磨性好，所以蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。渦輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬鑄造模鑄造。為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造

11、，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。（3）按照齒面疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)， K1.47YFa12.65，YFa22.26YSa11.58，YSa21.74YFa1YSa1/s F 1 = 0.0138YFa2YSa2/s F 2 = 0.0165mn = 2.0 mma =123 mmz135 z288d170 mmd2176 mmb70 mm B270 mmB175 mm計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，由下式，傳動中心距 1)確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩T2根據(jù)上表格已經(jīng)列寫出T22)確定載荷系數(shù)K 因?yàn)楣ぷ鬏d荷比較穩(wěn)定，所以取載荷分布在不均

12、勻系數(shù) 查看課本表11-5，使用系數(shù)KA=1，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，動載荷系數(shù)KV=1.05則 3）確定彈性影響系數(shù)ZE因選用鑄錫磷青銅和鋼蝸桿相配4）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a比值 從書本圖11-18中可以查得=2.95）確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)渦輪的材料渦輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC從表11-7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N=60jn2Lh 接觸強(qiáng)度系數(shù) KA=1KV=1.05K=1=2.9=268MPaN=0.86=計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果 6）計(jì)算中心距 因?yàn)閕=29查GB10085-1998

13、表A1 可知模數(shù)m=16mm，蝸桿分度圓直徑d1=140mm 這時(shí)d1/a=0.44 從圖11-18中可以查得接觸系數(shù)因此以上計(jì)算結(jié)果可用（4）蝸桿與蝸輪的主要幾何尺寸與主要參數(shù)蝸桿：軸向齒距Pa= 直徑系數(shù)q=d1/m=8.75 齒頂圓直徑:da1=齒根圓直徑df1=100mm分度圓導(dǎo)程角蝸桿軸向齒厚Sa=蝸輪： 蝸輪齒數(shù)Z2=31 蝸輪分度圓直徑d2=496mm 蝸輪喉圓直徑da2=528mm蝸輪齒根圓直徑rg2=22.37（5） 校核齒根圓疲勞強(qiáng)度渦輪的齒形系數(shù)由當(dāng)量齒數(shù) =2.55螺旋角系數(shù)許用彎曲應(yīng)力286.37mmd1=140mmPa=5.24mmq=d1/m=8.75da1=17

14、2mmdf1=100mmSa=25.12mmZ2=31d2=496mmda2=528mmrg2=22.37=31.2=2.55=0.95計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果 由表11-8查得，由2CuSn10P1制造的蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力 壽命系數(shù) 所以彎曲強(qiáng)度滿足要求（6） 驗(yàn)算效率已知=Fv與相對滑動速度Vs有關(guān)從表11-8中用插值法查得 帶入式中得=0.802大于原估計(jì)值，因此不用重新計(jì)算，合格 =0.68=37.83Mpa彎曲強(qiáng)度滿足 =0.802合格計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果3、第三級低速級開式齒輪的設(shè)計(jì) （1）、選定蝸輪的類型、精度等級、材料1）根據(jù)情況選擇直齒圓柱齒輪傳動2）減速器為一般機(jī)器，速度

15、不高，故選用7級精度3）材料選擇由表10-1選擇材料40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS，兩者硬度相差）選小齒輪，大齒輪齒數(shù)：取值55（2）按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）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，由下式知4）計(jì)算載荷系數(shù)K 初選Kt=1.515）查取齒形系數(shù) 由表10-5查得YFa1=2.65 YFa2=2.2266）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得YSa1=1.58

16、 YSa2=1.17647）計(jì)算大小齒輪的并且加以比較材料40Cr大齒輪材料為45鋼 Kt=1.51YFa1=2.65 YFa2=2.226YSa1=1.58 YSa2=1.1764計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果結(jié)果大齒輪的數(shù)值較大（8）試確定中心距圓整為10則d1t=mz1=1017=170mm根據(jù)小齒輪作懸臂布置，齒寬系數(shù)計(jì)算齒寬高比b/h h=2.25mt=22.01mm b/h=74.62mm2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)v=0.176m/s，7級精度，由圖10-8查動載系數(shù)Kv=1.09，直齒輪由表10-2查取使用系數(shù)KA=1由表10-4由插值法查取7級精度，小齒輪相對支撐點(diǎn)懸臂布置，所以由

17、b/h=4.27，查圖10-3知載荷系數(shù)m=d1/z1=168.10/17=10 模數(shù)圓整為10圓整為10d1t= 170mmh=22.01mm b/h=74.62mmKv=1.09，直齒輪 KA=1模數(shù)圓整為10計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果幾何尺寸的計(jì)算Z2=iZ1=173.2=54.4,取Z2=55（1） 計(jì)算分度圓直徑d1=Z1m=1017=170mmd2=Z2m=5510=550mm（2） 計(jì)算中心距a=d1/2-d1/2=550/2-170/2=190mm（3） 計(jì)算齒輪寬度b=取b2=68mm b1=73mm三、軸的設(shè)計(jì)1、聯(lián)接電機(jī)的軸 （1）求輸出軸上的功率P0、轉(zhuǎn)速n0和轉(zhuǎn)矩T0n0

18、=n=1470r/minT0=（2）求作用在齒輪上的力高速齒輪上的分度圓直徑 d1=69.35mm(3)初步確定軸的最小直徑取軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)15-13取A0=105，顯然軸的最小安裝直徑在聯(lián)軸器處，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KAT0查表14-1考慮轉(zhuǎn)矩很小，取KA=1.3Tca=KAT0=1.31.05105=1.365105Nmmd1= =170mmd2= 550mma= 190mmb2=68mm b1=73mmn0=n=1470r/minT0=d1=69.35mmTca=1.365105Nmm計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5843-2

19、003知半聯(lián)軸器孔徑，選用HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩160000Nmm，軸的孔徑d1=24mm，聯(lián)軸器的長度52mm(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上零件裝配方案選用下圖所示的2） 根據(jù)軸向定位要求確定各段的直徑和長度為了確定半聯(lián)軸器的軸向定位，第一段直徑取d1=31mm，長度取L1=50mm，避免聯(lián)軸器壓到軸肩初步選擇滾動軸承，因軸承受到徑向力，有的軸上受到軸向力，選用單列圓錐滾子軸承，初步選擇0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的單列圓錐滾子軸承30307，其尺寸為軸的各尺寸如下表所示：軸段長度/（mm）直徑/（mm）第一段5024第二段4031第三段3535第四段7040第五段6035（5）軸

20、向零件的周向固定齒輪、半聯(lián)軸器與周向定位均采用鍵連接，由課本6-1查鍵的基本尺寸為，鍵槽采用銑刀加工。HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩160000Nmmd1=31mm，長度取L1=50mm單列圓錐滾子軸承30307計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果由圖知，B為危險(xiǎn)界面總彎矩：總扭矩 因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力前面已選擇材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表15-1,所以安全,所以安全計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果2、蝸桿軸的設(shè)計(jì) （1）求輸出軸上的功率P0、轉(zhuǎn)速n0和轉(zhuǎn)矩T0P1=14.73KWn1=588r/minT1=239.23Nm（2）求作用在齒輪上的力高速齒輪上的分度圓直徑 d1=69.35mm

21、蝸桿上的作用力，因?yàn)槲仐U的分度圓直徑d1=140mm N (3)初步確定軸的最小直徑取軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)15-13取A0=112，顯然軸的最小安裝直徑在大齒輪處 (4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上零件裝配方案選用下圖所示P1=14.73KWn1=588r/minT1=239.23Nmd1=69.35mmd1=140mmA0=112計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果2) 軸上各段尺寸如下表所示軸段長度/（mm）直徑/（mm）第一段6832第二段14.839第三段25.340第四段5049第五段10275第六段241172第七段10275第八段5049第九段25.540第十段14.539（5）軸向零

22、件的周向固定齒輪周向定位采用鍵連接，由課本6-1查鍵的基本尺寸為，鍵槽采用銑刀加工。（7） 軸上強(qiáng)度校核彎矩圖如下圖所示： 鍵槽采用銑刀加工計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果豎直面受力及彎矩如下表示載荷豎直面支反力Fa=5039N,Fb=3804N彎矩M=876000Nmm扭矩T=239230Nmm計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果水平面受力及彎矩如下表示載荷豎直面支反力Fa=4740N,Fb=1390N彎矩M=319000Nmm扭矩T=239230Nmm總彎矩：因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力前面已選擇材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表15-1,所以安全3、蝸輪軸的設(shè)計(jì)以及校核（1）蝸輪軸的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩如下

23、 P2=11.55Kw n2=20.28r/min T2=5438.98Nm （2）求作用在蝸輪上的力 蝸輪上的分度圓直徑是d2=496mmN,所以安全P2=11.55Kw n2=20.28r/minT2=5438.98Nmd2=496mm計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果（3）初步確定軸的最小直徑取軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)15-13取A0=112，顯然軸的最小安裝聯(lián)軸器的軸段。為了使其與聯(lián)軸器相適應(yīng)，現(xiàn)需要選聯(lián)軸器型號聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3查表14-1取KA=1.3所以Tca=KAT3=1.35438.98103=7.07106Nmm查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003，選用HL8彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為107Nmm，半聯(lián)軸器孔徑為95mm故取此軸段直徑95mm，半聯(lián)軸器長度為172mm（4） 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上的零件裝配方案如下圖示： 2） 根據(jù)軸的定位要求確定各軸段尺寸如下表所示軸段長度/（mm）直徑/（mm）第一段13095第二段55102第三段53.5105第四段23119第五段120110第六段81.5105A0=112Tca=7.07106NmmKA=1.3HL8彈性柱銷聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩為107Nmm半聯(lián)軸器孔徑為95mm計(jì)算項(xiàng)目及說明計(jì)算結(jié)果3） 軸上零件的周向定位此軸上都使用平鍵在聯(lián)軸器處查表6-1選擇基本尺寸為，在蝸輪處選擇（