機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(雙級(jí)圓柱齒輪減速器)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目雙級(jí)：鑄鋼車間型砂傳送帶傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)完 成 日 期：2014年7月3日上海工程技術(shù)大學(xué)目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1一、傳動(dòng)方案21.1 傳動(dòng)方案說(shuō)明21.2 電動(dòng)機(jī)31.2.1選型說(shuō)明31.2.2所需功率及額定功率31.2.3 額定轉(zhuǎn)速41.2.4電動(dòng)機(jī)型號(hào)及安裝尺寸41.3傳動(dòng)比分配51.3.1總傳動(dòng)比51.3.2各級(jí)傳動(dòng)比的分配及其說(shuō)明51.4各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及傳遞功率6二、各級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)72.1 V帶傳動(dòng)72.1.1主要傳動(dòng)參數(shù)和其設(shè)計(jì)計(jì)算72.1.2 帶輪材料，結(jié)構(gòu)及其主要尺寸92.2 齒輪傳動(dòng)92.2.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)92.2.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)142.2

2、.3齒輪的主要傳動(dòng)參數(shù)和尺寸182.4各軸實(shí)際值數(shù)值及合理性檢驗(yàn)192.4.1各軸實(shí)際轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及傳遞功率192.4.2設(shè)計(jì)合理性檢驗(yàn)192.5聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)192.5.1選用說(shuō)明192.5.2聯(lián)軸器的型號(hào)20三、軸與輪轂的連接203.1減速器各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)203.1.1高速軸203.1.2低速軸223.1.3中間軸233.2低速軸的強(qiáng)度校核243.3各軸鍵的強(qiáng)度校核273.3.1鍵的選取273.3.2高速軸鍵的校核：273.3.3中間軸鍵的校核：283.3.4低速軸鍵的校核：28四、軸承的選用與校核284.1減速器各軸承的選用284.2高速軸軸承的壽命驗(yàn)算294.2.1預(yù)期壽命294.2.2壽

3、命驗(yàn)算29五、減速器的潤(rùn)滑與密封305.1齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑305.1.1潤(rùn)滑方式的確定305.1.2潤(rùn)滑油牌號(hào)的確定315.1.3所需油量計(jì)算315.2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑315.3減速器的密封31六、減速器箱體及其附件326.1箱體設(shè)計(jì)326.2主要附件及其結(jié)構(gòu)形式346.2.1窺視孔和視孔蓋346.2.2通氣器346.2.3油面指示器346.2.4定位銷346.2.5起蓋螺釘356.2.6起吊裝置356.2.7放油孔及螺塞35七、小結(jié)36參考資料3752傳送速度：V=0.63m/s鼓輪直徑：D=300mm鼓輪軸所需扭矩：T710Nm課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)I. 題目：鑄鋼車間砂傳送帶傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)II. 傳動(dòng)

4、方案：1電動(dòng)機(jī) 2V帶傳動(dòng) 3展開(kāi)式兩級(jí)圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器5底座 6傳動(dòng)帶鼓輪 7傳動(dòng)帶III. 設(shè)計(jì)參數(shù)：傳送速度v=0.63m/s鼓輪直徑D=300 mm鼓輪軸所需扭矩T=710NmIV. 其他條件：工作環(huán)境通風(fēng)不良、單向運(yùn)轉(zhuǎn)、雙班制工作、使用期限為10年、小批量生產(chǎn)、底座（為傳動(dòng)裝置的獨(dú)立底座）用型鋼焊接。傳動(dòng)方案：雙級(jí)閉式軟齒面圓柱斜齒輪傳動(dòng)一、傳動(dòng)方案1.1 傳動(dòng)方案說(shuō)明傳動(dòng)裝置平面布置簡(jiǎn)圖1電動(dòng)機(jī) 2V帶傳動(dòng) 3展開(kāi)式兩級(jí)圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器 5底座 6傳動(dòng)帶鼓輪 7傳動(dòng)帶本裝置使用V帶和雙級(jí)閉式軟齒面圓柱斜齒輪傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)布置在齒輪的高速級(jí)，傳動(dòng)帶鼓輪布置在低速級(jí)。將V帶

5、傳動(dòng)設(shè)置在高速級(jí)可使結(jié)構(gòu)緊湊，發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)，吸震緩沖，減少噪聲的作用，而且更能起到過(guò)載保護(hù)的作用。工作環(huán)境有粉塵，應(yīng)使用閉式傳動(dòng)。斜齒輪承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)平衡，軟齒面齒輪的加工方便。故采用雙級(jí)閉式軟齒面圓柱斜齒輪傳動(dòng)。綜上所述，本方案從設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所給定的條件來(lái)看具有合理性和可行性。1.2 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)類型：Y(IP44)型三相異步電動(dòng)機(jī)主動(dòng)軸所需功率Pw=2.982 kW總效率=0.84電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd=3.55 kW1.2.1選型說(shuō)明工作現(xiàn)場(chǎng)有三相交流電源，因無(wú)特殊要求，一般選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。最常用的電動(dòng)機(jī)為Y系列鼠籠式三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格

6、低，適用于不易燃、不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。本裝置的工作場(chǎng)合屬一般情況，無(wú)特殊要求。故采用此系列電動(dòng)機(jī)。此外，根據(jù)工作要求和安裝需要，采用一般用途的Y(IP44)系列臥式封閉結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)。1.2.2所需功率及額定功率工作機(jī)主動(dòng)軸所需功率Pw：Pw= Tnw9550v= Dnw60×1000Pw= T×60×1000×v9550×D已知：T =710Nmv =0.63msD =300 mm得：nw= 60×1000×0.63×300=40.11kW電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd：Pd= Pw= 帶滾4齒2聯(lián)2

7、V帶傳動(dòng)的效率帶 = 0.95滾動(dòng)軸承的效率滾 = 0.99圓柱斜齒輪傳動(dòng)的效率齒= 0.97彈性聯(lián)軸器的效率聯(lián) = 0.990= 0.95×0.994×0.972×0.9902=0.84Pd= 2.9820.84=3.55kW根據(jù)PedPd，由2文中1為參考資料1 ，2為參考資料2。詳情請(qǐng)見(jiàn)P38。 p.196表20-1，選取電動(dòng)機(jī)額定功率4kW。1.2.3 額定轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速nd電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y112M-4型電動(dòng)機(jī)nd=iv×i減nwiv為24，i齒為36，二級(jí)圓柱齒輪減速器i減為93611.4030063.0100060100060nw=

8、0;´´=´´´=ppDV初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和1500r/min的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較1.2.4電動(dòng)機(jī)型號(hào)及安裝尺寸參照Y系列電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，外形和安裝尺寸，綜合考慮其傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格等因素后，并結(jié)合Y系列電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)，選用Y112M-4型的電動(dòng)機(jī)。表1 電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）同步轉(zhuǎn)速（r/min）質(zhì)量（kg）Y112M-441440150068表2電動(dòng)機(jī)的外型和安裝尺寸型號(hào)HABCDEF´GDGL1121901407028608´724400Y112M-

9、4KABADACHDAABBHA122451901152655018015總傳動(dòng)比i總=35.90各級(jí)傳動(dòng)比分配： iv=2.2i1=4.61i2=3.541.3傳動(dòng)比分配1.3.1總傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm=1440 r/mini總=nmnw=144040.11=35.901.3.2各級(jí)傳動(dòng)比的分配及其說(shuō)明減速器各級(jí)傳動(dòng)比的分配，直接影響減速器的承載能力和使用壽命，還會(huì)影響其體積、重量和滑。傳動(dòng)比一般使各級(jí)傳動(dòng)承載能力大致相等。同時(shí)以使大齒輪有接近的浸油深度，還能使減速器具有較小的輪廓尺寸，但不能使高速級(jí)傳動(dòng)比過(guò)大，否則會(huì)使傳動(dòng)零件與零件之間發(fā)生干涉碰撞。所以必須合理分配傳動(dòng)比。本方案所采

10、用的展開(kāi)式兩級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)方式，參照經(jīng)驗(yàn)值，取i1=1.3i2。式中：i1高速級(jí)齒輪理論傳動(dòng)比 i2低速級(jí)齒輪理論傳動(dòng)比i總=nmnw=144040.11=35.90i減=i總iv=32.3142.2=16.32i減=i1i2 i1=4.61；i2=3.541.4各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及傳遞功率（1）各軸的傳遞功率電機(jī)軸PO=Pd=4kW第I軸 PI=PO帶=4×0.94=3.8kW第II軸 PII=PI齒滾=3.8×0.97×0.99=3.649kW第III軸 PIII=PII齒滾=3.649×0.97×0.99=3.504kW鼓輪軸P輪=PIII

11、滾聯(lián)=3.504×0.99×0.99=3.434kW（2）各軸的理論轉(zhuǎn)速電機(jī)軸nm=1440 rmin第I軸 nI=nmiv=14402.2=654.55rmin第II軸 nII=nIi1=654.554.61=141.98rmin第III軸nIII=nIIi2=149.843.54=40.11rmin鼓輪軸nw=40.11rmin（3）各軸的理論轉(zhuǎn)矩TO=9550POnm=9550×41440=26.528 NmTI=9550PInI=9550×3.8654=55.489NmTII=9550PIInII=9550×3.649142=245.4

12、08 NmTIII=9550PIIInIII=9550×3.50440.11=834.286 Nm T輪=9550P輪nw=9550×3.43440.11各軸的傳遞功率：PO=4kW PI=3.8kW PII=3.649kW PIII=3.504 kWP輪=3.434kW各軸的理論轉(zhuǎn)速：nm=1440 rminnI=654.55 rmin nII=141.98rminnIII=40.11rmin nw=40.11rmin各軸的理論轉(zhuǎn)矩：TO=26.528NmTI=55.489 NmTII=245.408NmTIII=834.286Nm T輪=817.619Nm=817.61

13、9 Nm二、各級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1 V帶傳動(dòng)2.1.1主要傳動(dòng)參數(shù)和其設(shè)計(jì)計(jì)算帶式運(yùn)輸機(jī)，不均勻負(fù)荷，輸出功率Pd=4 kW，轉(zhuǎn)速nm=1440 r/min，傳動(dòng)比iv=2.2，一天運(yùn)行1016小時(shí)。1. 確定計(jì)算功率Pca由1 P156表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.2故Pca=PdKA=4×1.2=4.8kW2.選取V帶類型根據(jù)Pca=4.8 kW、nm=1440 r/min ，查P157,圖8-11，選用A型V帶。3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑取滑動(dòng)率=0.015由P157表8-8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm根據(jù)iv=n1n2dd2dd1從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=dd1iv1-=100

14、×2×(1-0.015)=224mm取dd2=200mm驗(yàn)算帶的速度v=dd1nm60×1000=×100×144060×1000=7.540 ms帶的速度合適。4.確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)初步確定中心距a0=400mm計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0=2a0+2dd1+dd2+(dd1-dd2)24a0=1318.548mm由P146表8-2選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1400mm帶型選擇：A型V帶基準(zhǔn)直徑：dd1=100mmdd2= 224mm帶速：v7.540 ms基準(zhǔn)長(zhǎng)度：Ld=

15、1400 mm計(jì)算實(shí)際中心距aaa0+Ld-Ld02=440.726 mmamin=a-0.015Ld=419.726 mmamax=a+0.03Ld=482.726 mm中心距的變化范圍為419.76482.7 mm。5.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角11=180°-dd1-dd257.3°a =180°-200-100×57.3°461.256=163.87°1120°主動(dòng)輪上的包角合適。6.計(jì)算普通V帶的根數(shù)z根據(jù)1 式（8-26）z=Pca（P0+P)KKL由n1=1440r/min，dd1=100mm ，iv=2.2，v=7.

16、540 ms查P152、153表8-4a、b得：P0=1.3128kW ;P=0.17kW又1= 163.87°查1 P155表8-5得K =0.96查P146表8-2得K L= 0.96則：z=4.8(1.3128+0.162)×0.98×0.96=3.4064取z=4根7.計(jì)算預(yù)緊力F0(F0)min=500×(2.5-K)PcaKzv+qv2查P149表8-3得q=0.10 kg/m F0min=500×2.5-0.98×4.80.98×4×7.540+0.10×7.5402=133.338N8.計(jì)

17、算作用在軸上的壓軸力FPFP=2zF0sin12=2×4×133.338×sin163.87°2=1056.154 N中心距a：419.7482.7mm主動(dòng)輪包角：1=163.87°V帶的根數(shù)：4根預(yù)緊力：(F0)min=133.338N壓軸力FP=1056.154 N2.1.2 帶輪材料，結(jié)構(gòu)及其主要尺寸據(jù)2 P197，發(fā)電機(jī)Y112M軸徑d=28 mmdd1=100mm2.5d所以據(jù)2 P65，小帶輪采用腹板式，材料灰鑄鐵表3傳動(dòng)帶輪的主要尺寸槽型bdBhahfeF小帶輪A1113.22.758.715±0.310-1+26大帶輪

18、A1113.22.758.715±0.310-1+26C輪槽數(shù)BlddD小帶輪34°104505010038大帶輪34°1045050224382.2齒輪傳動(dòng)2.2.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)（） 選用圓柱斜齒傳動(dòng)（）雙班制工作，使用期限8年，精度等級(jí)選8級(jí)精度（）材料選擇。由1p.191表（10-1）小齒輪為45號(hào)碳鋼鍛造，調(diào)質(zhì)處理ML，HBS=250；初選齒數(shù)：初選螺旋角：初選載荷系數(shù):齒寬系數(shù):區(qū)域系數(shù):彈性影響系數(shù) : Mpa1/2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)接觸疲勞壽命系數(shù)H=466.36MPa接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa，彎曲疲勞強(qiáng)度極限

19、Mpa ；大齒輪為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理ML，HBS=210;接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa，彎曲疲勞強(qiáng)度極限Mpa。（4） 初選小齒輪z1=21大齒輪z2=iI×z1=96.81，Z2取97初選螺旋角=10º2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t32KtTIdu+1uZHZEH2a. 初選載荷系數(shù)Kt=1.6b. 小齒輪傳遞的扭矩T1=TI×滾=5.382×104 Nmmc. 由1 p.205表10-7, ?。糊X寬系數(shù)d=1d. 由1 p.215圖10-26根據(jù)z1=23, z2=106=14º查得：a1=0.77; a2 =0.91所以，端面重合度a=a1+a2=

20、1.68e. 據(jù)=14º,由1P217圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433f. 由1P201表10-6 ，查得材料的彈性影響系數(shù)ZE= 189.8 MPag. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由1P209圖10-21(d)，小齒輪的Hlim 1= 539MPa，大齒輪的Hlim 2= 480 MPaN1=60n1jLh=1.86×109NcN2=60n2jLh=4.03×109Nc由1P207圖10-19,查得：接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1= 0.88，KHN2=0.955安全系數(shù)SH=1所以H1=KHN1Hlim 1SH=474.32MPad1t54.87126mm小齒輪分

21、度圓直徑計(jì)算齒寬及模數(shù)b=50.02mmmnt=2.35mmh=5.28mmb/h=9.47縱向重合度=1.18計(jì)算載荷系數(shù)KKA = 1Kv = 1.1KH=KF=1.4KH=1.453KF=1.4H2=KHN2Hlim 2SH=0.985×480=458.4MPaH=H1+H22=513.04+472.82=466.36 MPaH<1.23H2，所以取H=466.36MPa代入計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1td1t32KtTIdu+1uZHZEH2=50.02 mm計(jì)算圓周速度v=d1tnI60×1000=1.714ms計(jì)算齒寬bt及模數(shù)mntbt=dd1t=50.02

22、mmmnt=d1tcosz1=2.35mmh=2.25mnt=5.28 mmbh=49.13584.7014=9.47計(jì)算縱向重合度=0.318dz1tan=1.18計(jì)算載荷系數(shù)K載荷時(shí)輕微沖擊，由1P193，表10-2KA = 1，由P194，圖10-8查得 Kv = 1.1(選用8級(jí)精度)據(jù)2P195表10-3，取KH=KF=1.4據(jù)2P197表10-4 ，按軟齒面，非對(duì)稱布置，8級(jí)精度，d=1，得KH=1.453按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù)由P198圖10-13，bh=10.535162，KH=1.42015，得KF=1.4故載荷系數(shù)K=KAKvKHKH=2.2376按實(shí)際的載

23、荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d1=d1t3KKt=55.94 mm按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn32KT1Ycos2dz12YFaYSaFK=KAKvKFKF=2.156T1=5.38×104 Nm根據(jù)=1.824，從P217 圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y=0.92計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos3=21.98722zv2=z2cos3=101.6102由1P200表10-5得，齒形系數(shù)： YFa1=2.72，YFa2=2.178應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.57，YSa2=1.79由1P208圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度極限FE1=270 MPa，F(xiàn)E2=260 MPa由1P20

24、6圖10-18查彎曲疲勞壽命系數(shù)KFNN1=1.5×109，N2=3.27×108KFN1=0.87，KFN2=0.9載荷系數(shù)：K=2.2376按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：d1=55.94mm載荷系數(shù)：K=2.156計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv1=21.98722zv2=101.6102計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4F1=KFN1FE1S=161.78MPaF2=KFN2FE2S=167.14MPaYFa1YSa1F1=0.0255YFa2YSa2F2=0.0233YFaYSaF=YFa1YSa1F1，YFa2YSa2F2max=0.0255設(shè)計(jì)計(jì)算mn3

25、2KT1Ycos2dz12YFaYSaF=1.92 mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn=2，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=55.94mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由z1=d1cosmn=27.55取z1=28，z2=uz1=129.08，取z2=129幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a=z1+z2mn2cos=159.42mm圓整后a取159 mm（） 計(jì)算螺旋角和大、小齒輪的分度圓直徑=arccosz1+z2mn2a=9.09725改變不多，參數(shù)不必修正d1=z1mncos=56

26、.713 mm57d2=z2mncos=261.287mm267a=d1+d22=159mm（3） 計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1×55.94=55.94 mm圓整后取B2=60; B1=65mn2.0140mm 選定齒數(shù)：z1=28z2=129中心距：a=159.42mm螺旋角：=9.09725大齒輪的分度圓直徑:d1=63.792 mm小齒輪的分度圓直徑:d2=292.208 mm齒輪寬度:B2=60B1=65MPa Mpa MPaMpa 初選齒數(shù)：初選螺旋角：初選載荷系數(shù):齒寬系數(shù):區(qū)域系數(shù):彈性影響系數(shù) : Mpa1/2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)接觸疲勞壽命系數(shù)初選齒數(shù)：z1=23z2=81初

27、選螺旋角：=10º小齒輪傳遞的扭矩：T2=2.45×105 Nm齒寬系數(shù)：d=12.2.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)低速級(jí)1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)（） 選用圓柱斜齒傳動(dòng)（） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作，精度等級(jí)選8級(jí)精度（） 材料選擇。由1p.191表（10-1）小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS=245，MQ；接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa；彎曲疲勞強(qiáng)度極限Mpa；大齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS=210，ML；接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa；彎曲疲勞強(qiáng)度極限Mpa；（） 初選小齒輪z3=23，大齒輪z4=iI×z3 = 81.42,z4取81初選螺旋角=10º2按齒面接

28、觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d3t32KtT2du+1uZHZEH2a. 初選載荷系數(shù)Kt=1.6b. 小齒輪傳遞的扭矩T2=TII×滾=2.45×105 Nmmc. 由1 p.205表10-7, 取：齒寬系數(shù)d=1d. 由資料1 p.215圖10-26根據(jù)z3=23, z4=81, =10º查得：a1=0.79，a2 =0.92所以，端面重合度a=a1+a2=1.71e. 據(jù)=14º,由1P217圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433f. 由1 P201表10-6，查得材料的彈性影響系數(shù)ZE= 189.8 MPag. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由1 P209圖10-21(d

29、)，小齒輪的Hlim 1=597 MPa由1 p.209圖10-21(c)，大齒輪的Hlim 2= 488MPaN1=60n1jLh= 3.97×108NcN2=60n2jLh=1.12×108Nc由1 P207圖10-19,查得：接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1= 0.94，KHN2=0.95取安全系數(shù)SH=1，所以H1=KHN1Hlim 1SH=561.18MPaH2=KHN2Hlim 2SH=463.6MPaH=H1+H22=512.39 MPa所以取H=512.39MPa。代入計(jì)算小齒輪分度圓直徑d3td3t32KtT2du+1uZHZEH2=78.166 mm計(jì)算圓周速度

30、v=d3tnII60×1000=0.581ms計(jì)算齒寬bt及模數(shù)mntb3t=dd1t=78.17 mmmnt=d3tcosz3=3.35 mmh=2.25mnt=7.53mmbh=10.38計(jì)算縱向重合度=0.318dz1tan=1.29計(jì)算載荷系數(shù)K載荷時(shí)輕微沖擊，由1 P193，表10-2KA = 1，v=0.581ms，由P194，圖10-8查得Kv = 1.05(選用8級(jí)精度)據(jù)P195表10-3，取KH=KF=1.4P197表10-4 ，按軟齒面，非對(duì)稱布置，8級(jí)精度，d=1，得KH=1.46由P198圖10-13,bh=10.38，KH=1.46，得KF=1.375故載

31、荷系數(shù)K=KAKvKHKH=2.1462小齒輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬及模數(shù),b/h=10.38計(jì)算縱向重合度:計(jì)算載荷系數(shù)KKA = 1v=0.0.475m/sKv = 1.05 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d3=d3t3KKt=86.21 mm按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn32KT1Ycos2dz12YFaYSaFK=KAKvKFKF= 2.0213TII=2.45×105 Nmm根據(jù)=1.29，從P217 圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y=0.92計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv3=z3cos3=24.08zv3=z3cos3=84.81由1 P200表10-5得齒形系數(shù)： YFa1=2

32、.65，YFa2=2.21應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.58，YSa2=1.77由1 P208圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度極限FE1=270 MPa，F(xiàn)E2=260 MPa由1 P206圖10-18查彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑載荷系數(shù)：K=2.06145彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN比較>所以小齒輪的數(shù)值大，故取0.0247KFN3=0.88，KFN4=92計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4F3=KFN3FE3S=169.71MPaF4=KFN4FE4S=170.86MPaYFa3YSa3F3=0.0247YFa4YSa4F4=0.022

33、9YFaYSaF=YFa3YSa3F3，YFa4YSa4F4max=0.0247設(shè)計(jì)計(jì)算mn32KT1Ycos2dz12YFaYSaF= 2.89mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn=3，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d3=86.21mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由z3=d1cosmn=28.3028取z3=28，z4=uz1=100.18取z4=100幾何尺寸計(jì)算（） 計(jì)算中心距a=z1+z2mn2cos=194.96 mm圓整后a取195 mm（） 計(jì)算螺旋角和大、小齒輪的分度圓直徑

34、=arccosz1+z2mn2a=10.06327改變不多，參數(shù)不必修正d3=z1mncos=85.31 mmd4=z2mncos=304.69mma=d3+d42=195mm（3） 計(jì)算齒輪寬度b=dd3=1×86.21=86.21 mm圓整齒輪寬度B4=90 mm，B3=95mm（4） 計(jì)算齒頂圓直徑d3a、d4a齒根圓直徑d3f、d4fmn2.89mm 選定齒數(shù)：z3=28z4=100中心距：a=194.96 mm螺旋角：=10.06237大齒輪的分度圓直徑:d3=85.31mm小齒輪的分度圓直徑:d4=304.69mm計(jì)算齒輪寬度mm ,mm 2.2.3齒輪的主要傳動(dòng)參數(shù)和尺

35、寸表4齒輪材料及主要傳動(dòng)參數(shù)高速級(jí)齒輪齒數(shù)材料熱處理表面硬度分度圓直徑dZ12845號(hào)鋼調(diào)質(zhì)250HBS57 mmZ212945號(hào)鋼調(diào)質(zhì)210HBS261mm傳動(dòng)傳動(dòng)比i中心距a模數(shù)m螺旋角計(jì)算齒寬b4.61159 mm210°60mm低速級(jí)齒輪齒數(shù)材料熱處理表面硬度分度圓直徑dZ32845號(hào)鋼調(diào)質(zhì)245HBS85 mmZ410045號(hào)鋼調(diào)質(zhì)210HBS305mm傳動(dòng)傳動(dòng)比i中心距a模數(shù)m螺旋角計(jì)算齒寬b3.54195 mm310°90 mm表5 齒輪幾何尺寸（mm）序號(hào)分度圓d齒頂圓da齒根圓df齒寬B15761536522612652576038591799543053

36、11299902.4各軸實(shí)際值數(shù)值及合理性檢驗(yàn)軸號(hào)P(KW)T(N.m)N(r/min)傳動(dòng)比i電機(jī)軸426.52814402.23.855.489654.554.613.649245.408141.983.543.504834.28640.111鼓輪軸3.434817.61940.112.4.1各軸實(shí)際轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及傳遞功率表6 各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及傳遞功率2.4.2設(shè)計(jì)合理性檢驗(yàn)i=35.9025，i理=35.3145i=i-i理i理=35.9025-35.314535.3145=0.0166504誤差在3%5%，符合要求2.5聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)2.5.1選用說(shuō)明本設(shè)計(jì)中選用彈性柱銷聯(lián)軸器，本聯(lián)軸器軸

37、向補(bǔ)償量大，徑向補(bǔ)償量小，彈性和緩沖性較差，工作溫度為-20+70°C。主要用于載荷較平穩(wěn)，啟動(dòng)頻繁，對(duì)緩沖要求不高的中低速軸系傳動(dòng)。該聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)符合本設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)誤差：i=1.665%2.5.2聯(lián)軸器的型號(hào)通過(guò)計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca：Tca=KAT查1 p.351.表14-1轉(zhuǎn)矩變化小，KA選1.3由2 p.164表17-4所以選用HL4型聯(lián)軸器表7聯(lián)軸器外形及安裝尺寸型號(hào)公稱扭矩N·m許用轉(zhuǎn)速r/min軸孔直徑mm軸孔長(zhǎng)度mmDMm轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg·m2許用補(bǔ)償量軸向徑向角向HL412504000(鋼)451121953.4±1.50.150&#

38、176;30三、軸與輪轂的連接3.1減速器各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1高速軸此軸為齒輪軸，因此與齒輪1采用相同材料45號(hào)鋼聯(lián)軸器選?。篐L4型彈性柱銷聯(lián)軸器鍵的選用：C型鍵8×71.確定最小軸徑d：已知高速軸上的功率P1，轉(zhuǎn)速nI，扭矩TI。由P370表14-2，A0取較大值125 dminA03PIIInIII=22.47mm 為裝大帶輪，軸徑擴(kuò)大5%7%，又要與帶輪孔徑配合查2 P65 表9-1，取系列值dI-II=30 mm。2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1).擬定軸上零件的裝配方案(2).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度a. 考慮到此段軸需要與v帶連接，所取的軸徑應(yīng)與v帶輪的軸孔直徑

39、相適應(yīng)，取d-=30mm，輪轂長(zhǎng)度即l1的長(zhǎng)度為47mm。b. 由于帶輪的軸向定位要求，-軸段右端制出一軸肩，所以d-=32mm，由于-段和-段安裝軸承。選用角接觸球軸承7307C，取dIII-IV=dV-VI=35 mm，lIII-IV=19 mm，由于為齒輪軸，左、右端滾動(dòng)軸承都采用軸端定位，由2P148表15-6查得6307軸肩高度h = 8mm ，取dIV-V=40 mm。其余由結(jié)構(gòu)而定。(3)軸上零件的周向定位大帶輪與軸的周向定位均采用平鍵連接按dI-II=30mm，由2P140表6-1查得平鍵截面b×h=8mm×7mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為40 mm，滾動(dòng)軸

40、承與軸的周向定位是由配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為r6(4).確定軸上圓角和倒角尺寸參考1P365表15-2，取軸端倒角1×45°，各軸肩處的圓角半徑均取5 mm。鍵的選用：A型鍵20×14c型鍵16×103.1.2低速軸同樣采用45號(hào)鋼1.初步確定軸的最小直徑：已知高速軸上的功率PIII，轉(zhuǎn)速nIII，扭矩TIII。由P370表14-2，A0取較小值105dminA03PIIInIII=43.62mm輸出軸的最小直徑應(yīng)與聯(lián)軸器HL5的孔徑相適應(yīng)，且以鍵進(jìn)行周向定位，擴(kuò)大5%7%，故取d-=45 mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L= 112 mm。2.軸的結(jié)構(gòu)

41、設(shè)計(jì)(1).擬定軸上零件的裝配方案(2).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度a. 為滿足聯(lián)軸器HL4，所取的軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器的軸孔直徑相適應(yīng)，取。b. 由于聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段右端制出一軸肩，所以，。由于-段和-段安裝軸承。選用角接觸球軸承7311C，取，, , 。由于左、右端滾動(dòng)軸承都采用軸端定位，由軸肩高度h = 8mm ，取dIV-V=64mm。其余由結(jié)構(gòu)而定。c. 取安裝齒輪處的軸段d-=58mm；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為l4=90mm，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-=87mm。齒輪的右端采用軸肩定位，取h =

42、10 mm ，則d-=70mm，同時(shí)用于右滾動(dòng)軸承的軸端定位。(3).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。按d-=58mm，查得平鍵截面b×h=20mm×12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為73mm。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H8m7；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為16mm×10mm×105mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為r7。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k7。(4).確定軸上圓角和倒角尺寸參考1 P365表15-2，取軸端倒角1×45°

43、;，各軸肩處的圓角半徑5 mm。其他尺寸如圖：3.1.3中間軸采用45號(hào)鋼1.初步確定軸的最小直徑：已知高速軸上的功率PII，轉(zhuǎn)速nII，扭矩TII。由P370表14-2，A0取較大值110dminA03PIInII=32.46 mm并通過(guò)類比，取dI-II=40mm2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1).擬定軸上零件的裝配方案(2).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度a. 為滿足最小軸徑，由于-段和-段安裝軸承。選用角接觸球軸承7308C，取d-=40mm, l-=28mm, d-=40mm, l-=41mm。由于左、右端滾動(dòng)軸承都采用軸端定位，取l-=10mm。其余由結(jié)構(gòu)而定。b. 取安裝齒輪處的軸

44、段d-=44mm；齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為l2=60mm，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-=55mm。齒輪的左端采用軸肩定位，取h = 7 mm ，則d-=d-=65mm，同時(shí)用于左滾動(dòng)軸承的軸端定位。鍵的選用：A型鍵14×9作用在齒輪上的力Ft=5361.4361NFr=1981.5067NFa=945.3658N (3).軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按d-=44 mm，由1P106表6-1查得平鍵截面b×h=16mm×10mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為40 mm，同時(shí)為了保證齒

45、輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合均為H8m7；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k7。(4).確定軸上圓角和倒角尺寸參考1 P365表15-2，取軸端倒角1×45°，各軸肩處的圓角半徑5mm其他尺寸如圖3.2低速軸的強(qiáng)度校核1.求作用在齒輪上的力Ft=2T2d3=5361.4361NFr=Fttanncos=1981.5067NFa=Ft×tan=945.3658N2.軸承對(duì)軸的作用力L1=160.5mm, L2=142mm, L3=90.5mm水平面H:FNH1=FtL3L2+L3=2086.9245 N水平面H:

46、FNH1=2086.9245 NFNH2=3274.5115 NMH=296.3433Nm垂直面V:Ma=144.1683NmFNV1=771.9162 NFNV2=1209.5904 NMV1=109.612NmMV2=109.467 Nm總作用力：F1=2225.1086NF2=3490.7785N總彎矩:M1=109.612NmM2=109.468 Nm扭矩:T=817.619 Nm FNH2=FtL2L2+L3=3274.5115 NMH=FNH2×L3=296.3433Nm垂直面V:Ma=Fa×d42=144.1683NmFNV1=FrL3+MaL2+L3=771

47、.9162NFNV2=FrL2-MaL2+L3=1209.5904NMV1=FNV1×L2=109612.1004NmmMV2=FNV2×L3=109467.9312Nmm總作用力：F1=FNV12+FNH12=2225.1086NF2=FNV22+FNH22= 3490.7785N總彎矩:M1=MH2+MV12=109612.501NmmM2=MH2+MV22=109468.332 Nmm扭矩:T=817.619Nm3.做出軸的載荷分析圖（如圖）抗彎截面系數(shù):W=16357.834mm3危險(xiǎn)截面彎矩ca=6.7009 MPa4.按彎扭合成應(yīng)力較核軸的強(qiáng)度抗彎截面系數(shù)W=

48、d332-bt(d-t)2d=16357.8344mm3計(jì)算彎矩caca=M12+(T4)2W=6.7009Nmm根據(jù)1P362 -1=60MPaca<-1該軸的彎扭強(qiáng)度合格。3.3各軸鍵的強(qiáng)度校核3.3.1鍵的選取均選取普通平鍵，材料為45號(hào)鋼（1）高速軸大帶輪處的鍵選用C型鍵，公稱尺寸8×7，鍵長(zhǎng)為40 mm（2）中間軸高速級(jí)大齒輪處的鍵選用A型鍵，公稱尺寸14×9，鍵長(zhǎng)為40 mm（3）低速軸低速級(jí)大齒輪處的鍵選用A型鍵，公稱尺寸20×12，鍵長(zhǎng)為70 mm（4）低速軸聯(lián)軸器處的鍵選用A型鍵，公稱尺寸16×10，鍵長(zhǎng)為105 mm查資料1p104表6-2，得45號(hào)鋼p=100120MPa3.3.2高速軸鍵的校核：鍵的工作長(zhǎng)度l，鍵與輪轂槽的接觸高度kl=L-b=40-8=32 mmk=0.5h=0.5×7=3.5mm裝鍵槽的軸徑d =30mm校核鍵連接的強(qiáng)度p=2TIkld=33.0292MPap鍵聯(lián)接擠壓強(qiáng)度滿足3.3.3中間軸鍵的校核：鍵的工作長(zhǎng)度l，鍵與輪轂槽的接觸高度kl=L-b=40-14=26mmk=0.5h=0.5×9=4.5 mm裝鍵槽的軸徑d =55 mm校核鍵連接的強(qiáng)度p=2TIIkld=76.2729MPap鍵聯(lián)