西華大學(xué)一級圓柱齒輪減速器-機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書課 程 名 稱: 機(jī)械工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 題 目: 學(xué)院(直屬系): 年級/專業(yè)/班: 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 指 導(dǎo) 教 師: 目錄摘 要2第一章 設(shè)計(jì)題目及主要技術(shù)說明3第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1傳動方案擬定52.2電動機(jī)選擇52.3確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比：72.4傳動裝置的運(yùn)動和動力設(shè)計(jì)：82.5、齒輪傳動的設(shè)計(jì)：112.6箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)152.7軸的設(shè)計(jì)162.7.1齒輪軸的設(shè)計(jì)162.7.2輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算202.8滾動軸承設(shè)計(jì)232.8密封和潤滑的設(shè)計(jì)252.9箱體附件的設(shè)計(jì)26第三章 基于SolidWorks 的三維建模27

2、3.1 SolidWorks 軟件介紹273.2對齒輪、軸及小齒輪軸的三維建模283.3對箱體、箱蓋的三維建模33第四章 減速器的裝配和仿真404.1 減速器的裝配404.1.1 小齒輪軸的裝配404.1.2 大齒輪軸的裝配414.1.3 齒輪軸與箱體的裝配424.1.4 箱蓋、端蓋、觀察蓋等的裝配424.2 運(yùn)動仿真43設(shè)計(jì)總結(jié)45摘 要減速器原理減速器是指原動機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立封閉式傳動裝置。此外，減速器也是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的問轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。減

3、速器的作用減速器的作用就是減速增矩，這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器;按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器;按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器;按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。齒輪減速器應(yīng)用范圍廣泛，例如，內(nèi)平動齒輪傳動與定軸齒輪傳動和行星齒輪傳動相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，能夠適用于機(jī)械、冶金、礦山、建筑、輕工、國防等眾多領(lǐng)域的大功率、大傳動比場合，能夠完全取代這些領(lǐng)域中的圓柱齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動，因此，內(nèi)平動齒輪減速器有

4、廣泛的應(yīng)用前景。第一章 設(shè)計(jì)題目及主要技術(shù)說明一、設(shè)計(jì)題目： 帶式運(yùn)輸機(jī)的減速傳動裝置設(shè)計(jì)二、主要技術(shù)說內(nèi)容：1、設(shè)計(jì)單級圓柱齒輪減速器2、工作條件： 使用年限年，工作為雙班工作制，單向傳動； 載荷有輕微振動； 運(yùn)輸煤、鹽、砂、礦石等松散物品3、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1621N；帶速V=2.695m/s；滾筒直徑D=260mm；第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì) 算 及 說 明結(jié) 果2.1傳動方案擬定1、設(shè)計(jì)單級圓柱齒輪減速器2、工作條件：使用年限年，工作為一班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。3、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1621N；帶速V=2.695m/s；滾筒直徑D=260mm；方案擬定：采用一級圓柱齒輪傳動

5、（傳動比36），承載能力和速度范圍大、傳動比恒定、輪廓尺寸小、工作可靠、效率高、壽命長。，同時由于彈性聯(lián)軸器傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)本次設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護(hù)方便。1.電動機(jī) 2. 連軸器 3.圓柱齒輪減速器4.連軸器 5.滾筒 6.運(yùn)輸帶2.2電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。 2、電動機(jī)容量選擇：電動機(jī)所需工作功率為：式（1）：da(kw)由式(2)：V/1000 (KW)因此 Pd=FV

6、/1000a (KW)由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為：式中：1、3、4、5分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。因未選用帶傳動1取1取0.98，=0.975 ，=0.99則：總=1×0.98×0.975×0.99×0.96 =0.925所以：電機(jī)所需的工作功率：Pd = FV/1000總 =(1621×2.965)/(1000×0.925) =4.7235 (kw)3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n卷筒60×1000·V/（·D）=(60×1000×2.695)/（2

7、60·） =198.064r/min根據(jù)手冊表推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍=3。則總傳動比理論范圍為：36。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為:=×=(36)×198=594.181188r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000 r/min圓柱傳動輪的主要性能參考至機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P7頁主要參數(shù)：一級圓柱齒輪傳動齒輪，直齒傳遞功率750KW，閉式效率0.960.99，傳動比一般范圍為37電動機(jī)計(jì)算公式及傳動效率引自機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書1114頁電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)引至設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P145n卷筒=198.064r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊查出三

8、種適用的電動機(jī)型號：（如下表）方案型號額定功率電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩傳動裝置傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比減速器1Y132M2-65.510009602.02.04.8484.8482Y160M2-85.57507202.02.03.6363.636綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動、減速器傳動比，可見第1方案比較適合。此選定電動機(jī)型號為Y132M2-6，其主要性能：電動機(jī)主要外形和安裝尺寸：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸 A×B地腳螺栓孔直徑 K軸 伸尺 寸D×E裝鍵部位尺寸 F×G

9、D132520×345×315216×1781228×8010×412.3確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比：由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n1、可得傳動裝置總傳動比為 （式中、分別為帶傳動和減速器的傳動比）電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)引至設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P145電動機(jī)的安裝及外形尺寸引至指導(dǎo)書P146減速器傳動比2.4傳動裝置的運(yùn)動和動力設(shè)計(jì)：將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸，.以及, ，.為相鄰兩軸間的傳動比，.為相鄰兩軸的傳動效率，.為各軸的輸入功率 （KW），.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N·m）,.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可

10、按電動機(jī)軸至工作運(yùn)動傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)1、 運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)的計(jì)算（1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)： 軸：= / =960/1=960r/min為發(fā)動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為電動機(jī)至 I軸轉(zhuǎn)速軸：= / =960/4.848=198.02 r/min卷筒軸：= =198.02 r/min由指導(dǎo)書的表1得到：1=0.962=0.983=0.974=0.99軸轉(zhuǎn)數(shù)：=960r/min軸轉(zhuǎn)數(shù)：nII=198.02 r/min（2）計(jì)算各軸的輸入功率：軸：=5×0.9925=5.45875（KW）軸： =5.256（KW）卷筒軸：= =5.25 =5. 15（KW）（2）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電

11、動機(jī)輸出電動機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩為： Td=9550·Pd/nm=9550×5.5/960=54.714 N·m軸：= =54.3 N·m 軸: P= P×12= P×2×3 =120.33×4.44×0.98×0.99=518.34 N·m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：T = T·0·1 =54.30 4.848 0.9628 =253.472N·m(3)計(jì)算各軸的輸出功率： 由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：卷筒軸轉(zhuǎn)數(shù)：nIII=198.02 r/min軸輸入功

12、率： P=5.45875（KW）軸輸入功率： =5.256（KW）卷筒軸入功率=5. 15（KW）軸輸入轉(zhuǎn)矩：=54.3 N·m 軸輸入轉(zhuǎn)矩：=518.34 N·m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：T =253.472N·m軸輸出功率：=5.39 KW故： =5.46×0.9925=5.39 KW= P×軸承=4.23×0.98=4.02 KW(4)計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率：則：=54.3×0.9925=53.62 N·m =253.47×0.963=250.30 N·m綜

13、合以上數(shù)據(jù)，得表如下軸名效率轉(zhuǎn)矩T （N·m）轉(zhuǎn)速n傳動比 i效率P（KW）r/min輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸5.554.796010.993軸5.465.3954.353.69604.8450.963軸5.265.19253.47250198.0210.993卷筒軸5.155.09248.43245198.02：軸輸出功率：=4.02 KW軸的輸出轉(zhuǎn)矩 =53.62 N·m=250.30 N·m2.5、齒輪傳動的設(shè)計(jì)：(1)、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。 按圖所示傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選7級精度（GB

14、10095-88）小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為40號鋼調(diào)質(zhì)，其硬度為HBS1=241286,取280HBS，大齒應(yīng)比小齒輪硬度低，選用40號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240HBS。 (2)、齒數(shù)選擇 因?yàn)?，閉式軟齒面齒輪傳動，=2040，取24 大齒輪齒數(shù)=i·=116.352取116=117/24=4.833,與原要求僅差滿足要求（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1 確定各參數(shù)值 載荷系數(shù) 查課本表6-6 取K=1.2 小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×5.39/960 =5.36

15、×104 N·mm 材料彈性影響系數(shù) 由課本表6-7 ZE=189.8 區(qū)域系數(shù) ZH=2.5確定許用接觸應(yīng)力=550Mpa壽命系數(shù)KHN=齒輪齒面硬度及接觸疲勞強(qiáng)度引至機(jī)械設(shè)計(jì)書P109表8-7載荷系數(shù)引至機(jī)械設(shè)計(jì)教材表6-6,P77齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式引至機(jī)械設(shè)計(jì)教材P113114NO=30(HBS2)2.4=30(240)2.4=1.55107齒寬系數(shù)選擇展開式單擊 齒輪傳動，所以齒輪相對值承只能對稱布置，0.90.14選取 為1.0 許用應(yīng)力 查課本圖6-21（a） 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 則 取兩式計(jì)算中的較小值，即H=550Mpa于是 d1 =

16、 =46.068 mm4、模數(shù)計(jì)算m=d1/Z146.068/24=1.92 （3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)教材書P111，表8-8查得齒形系數(shù) YFa1=2.67, YFa2=2.17彎曲疲勞極限應(yīng)力 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得d1=46.068 mm模數(shù)m=1.92齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)教材書P111，表8-8查得 查表8-6 ，取SF=1.3，計(jì)算彎曲疲勞壽命系數(shù),因?yàn)镹=2.86×108>1.55×107,故KFN=1。 則 計(jì)算大小齒輪的并進(jìn)行比較 由于 較大，故用此代入=1.4785(4)由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，由于齒

17、輪模數(shù)m的大小取決于彎曲其彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即 模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.322并取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)1.5。按接觸強(qiáng)度求d1。（5）由實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑圓周速度由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程P194，表10-8，v=2.19m/s,7精度得Kv=1.08直齒輪，Kha=Kfa=1表10-2，使用系數(shù)KA=1由表10-4，用差值法查得7精度，小齒輪響度支撐對稱分布式，KHb=1.310按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得m=1.4785由，KHB=1.310查圖10-13的KFB=1.28故載荷系數(shù)K=KAKVKHAKHB=11

18、.0811.310=1.415按實(shí)際的載荷系數(shù)校正得=45.29mm=46.05 ( 6 ) 算出小齒輪齒數(shù)Z1= d1/m=45.29/1.5=30.2,取31Z2=4.85 31=150（ 7 ） 幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑：d1=m·Z1=1.5×31=47 mm d2=m·Z2=1.5×150=225 mm中心距 a=m ·（Z1+Z2）=1.5×（31+150）/2=136 mm計(jì)算齒輪寬度 b2=47mm 取小齒輪寬度 b1=52 mm 名稱代號單位小齒輪大齒輪中心距mm136傳動比i4.84模數(shù)mbmm1.5端面壓力角at(

19、°)20齒數(shù)z31150分度圓直徑dmm47225節(jié)圓直徑dmm47225齒頂圓直徑damm50228齒根圓直徑dfmm43221寬度bmm5247材料及齒面硬度HBS280240分度圓直徑d1=47 mmd2=225 mm中心距:a=136 mm齒輪寬度 :b2=47mmb1=52 mm2.6箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（10）箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸（mm）機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b 112機(jī)座底凸緣厚度b 220地腳螺釘直徑df16地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d112機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d28聯(lián)軸器螺栓d2的間距 l 150軸承端蓋螺釘直徑d38

20、窺視孔蓋螺釘直徑d46定位銷直徑d6df，d1, d2至外機(jī)壁距離C122, 18, 13df， d2至凸緣邊緣距離C220, 11軸承旁凸臺半徑R120, 凸臺高度h 根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離l1 50大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離110齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離2 10機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1 ,m27， 7軸承端蓋外徑D2108， 120軸承端蓋凸緣厚度t 8軸承旁聯(lián)接螺栓距離S盡量靠近，以Md1和Md2互不干涉為準(zhǔn)，一般s=D2箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇引至設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P26df，d1, d2至外機(jī)壁距離，以及df， d2至凸緣邊緣距離引至指導(dǎo)書P27表42.7軸的設(shè)計(jì)2.7

21、.1齒輪軸的設(shè)計(jì) (1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動軸承 2軸 3齒輪軸的輪齒段 4套筒 6密封蓋 7軸端擋圈 8軸承端蓋 9-軸承端蓋10鍵 11-聯(lián)軸器(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為P=5.46 KW 轉(zhuǎn)速為n=960 r/min根據(jù)課本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=115d考慮鍵槽對軸強(qiáng)度削弱，1個鍵槽則d19.673mm2個鍵槽則 d20.437mm（3）確定軸各段直徑和長度 從軸右起第一段，由于電動機(jī)與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，且由電動機(jī)軸直徑選擇聯(lián)軸器LH3,由聯(lián)軸器軸孔直徑，查表可取軸

22、直徑D1=30mm，選用LH3型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為l1=82mm,軸段長L1=80mm 則第一段長度L1=80mm右起第二段直徑考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取38mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為50mm，則取第二段的長度L2=90mm 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6008型軸承，其尺寸為d×D×B=40×68×15，那么該段的直徑為D3=40mm長度，考慮1.齒輪與箱體內(nèi)壁距離應(yīng)大于8mm，取36mm 2.軸承潤滑，

23、軸承向內(nèi)壁退后5mm 3.軸承寬度B=15綜上，長度取L3=30mm套筒長度，為滾動軸承的定位套筒,取套筒孔直徑與軸相同取40mm，筒外直徑其直徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑取D套筒=47mm，長度取L套筒= 15mm右起第四段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為50mm，分度圓直徑為47mm，齒輪的寬度為52mm，則，此段的直徑為D4=43mm，長度為L4=52mm右起第五段，為滾動軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取D5=47mm長度取L5= 15mm 右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為D6=40mm，長度L6=15mm（4）求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度圓

24、直徑：d1=47mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =9550000=53620N.mm 求圓周力：Ft1Ft1=2T1/d1=2×536205/47=2282N 求徑向力FrFr=Ft·tan=2282×tan200=831NFt，F(xiàn)r的方向如下圖所示由于選用深溝球軸承則Fa=0 （5）軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RH= Ft/2 =1141N 垂直面的支反力：RV=FR/2=415.5N（6）畫彎矩圖 水平面彎矩MH=RH*48.5=55.34N.m 垂直面的彎矩MV=Rv*48.5=20.152

25、N.m總彎矩： 垂直面的彎矩水平面的扭矩：T=53.620N.m 當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知 ,由課本表13-1有:B=750MPa=(0.090.1)B =67.575Mpa =68MPa 則：ca1= /W= /(0.1·D3)=×1000/(0.1×403)=10.45 MPa<右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= MD/W= MD/(0.1·D3)=31.64×1000/(0.1×303)=11.

26、72 MPa< 所以確定的尺寸是安全的 。 2.7.2輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動軸承 2軸 3齒輪 4套筒 6密封蓋 7鍵 8軸承端蓋 9軸端擋圈 10半聯(lián)軸器 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為P=5.26 KW 轉(zhuǎn)速為n=198.02 r/min根據(jù)課本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=107d(3)確定軸各段直徑和長度從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取40mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KA×T=1.3×518.34=673.8

27、4Nm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50142003，選用LT7型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為l1=82mm,軸段長L1=80mm右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取48mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm，故取該段長為L2=76mm右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6010型軸承，其尺寸為d×D×B=50×80×16，那么該段的直徑為50mm，長度為L3=32mm右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，大齒輪的分度圓

28、直徑為225mm，則第四段的直徑取53mm,齒輪寬為b=47mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4=44mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取軸肩的直徑為D5=58mm ,長度取L5=14mm右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為D6=55mm，長度L6=16mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d2=225mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =9550000=250300N.mm 求圓周力：Ft2=2T2/d2=2×2503005/47=2225N 求徑向力Fr=Ft·tan=2282×tan200=810N Ft，F(xiàn)r的方

29、向如下圖所示；由于選用深溝球軸承則Fa=0（5）軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RH= Ft/2 =1112.5N 垂直面的支反力：RV=FR/2=405N（6）畫彎矩圖 水平面彎矩MH=RH*48=53.4N.m 垂直面的彎矩MV=Rv*48=19.440N.m總彎矩： 水平面的扭矩：T=250.300N.m 當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知=158.23N.m ,由課本表13-1有:B=650MPa=(0.090.1)B =58.565

30、Mpa =60MPa 則：ca2= /W=158.23 /(0.1·D3)=158.23×1000/(0.1×533)= 10.6282 MPa<右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= MD/W= MD/(0.1·D3)=140.168×1000/(0.1×303)= 9.415 MPa< 所以確定的尺寸是安全的 。2.8滾動軸承設(shè)計(jì)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命Lh5×300×16=24000小時1.輸入軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算（1）初步計(jì)算當(dāng)量動載荷P 因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向

31、力作用，所以P=Fr=831N（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 （3）選擇軸承型號查課本表11-5，選擇6008軸承 Cr=17000N由課本式11-3有預(yù)期壽命足夠此軸承合格2.輸出軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算（1）初步計(jì)算當(dāng)量動載荷P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，所以P=Fr=810N（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 =31837.69N（3）選擇軸承型號查課本表11-5，選擇6010軸承 Cr=22.0KN由課本式11-3有預(yù)期壽命足夠此軸承合格2.9鍵的強(qiáng)度校核1.輸入軸的鍵強(qiáng)度校核計(jì)算 輸入軸傳遞轉(zhuǎn)矩T=54.71N.m軸直徑d=30 k=0.5h=0.5*8=4l=78-

32、10=68=13.41Mpa<p2.輸出軸的鍵強(qiáng)度校核計(jì)算與齒輪相接觸的鍵強(qiáng)度校核輸入軸傳遞轉(zhuǎn)矩T=250.3N.m軸直徑d=53 k=0.5h=0.5*8=4l=80-12=68 =34.73Mpa<p與聯(lián)軸器相接觸的鍵強(qiáng)度校核輸入軸傳遞轉(zhuǎn)矩T=250.3N.m軸直徑d=40 k=0.5h=0.5*10=5l=29 =86.31Mpa<p2.8密封和潤滑的設(shè)計(jì)1.密封 由于選用的電動機(jī)為低速，常溫，常壓的電動機(jī)則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達(dá)到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毛氈又可以將潤滑油

33、自行刮下反復(fù)自行潤滑。2潤滑(1) 對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度2m/s<v< 12m/s,采用浸油潤滑，因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于3050mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。2.9箱體附件的設(shè)計(jì)(1) 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺

34、視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。(2) 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3) 油標(biāo)油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機(jī)

35、蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件

36、多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用綜上，一級圓柱齒輪減速器附件的使用如下：觀察蓋螺釘：GB578386 M6X16，材料Q235。通氣器：M12×1.25油面指示器。油標(biāo)尺：M12,材料Q235。起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳。放油螺塞：M 20×1.5。啟蓋螺釘型號：GB/T5780 M8，材料Q235。輸入軸軸承蓋螺釘：GB578386 M8X25，材料Q235。輸出軸軸承蓋螺釘：GB578386 M8X25，材料Q235。定位銷B型 d=6公差h8螺栓：GB578386 M12X25，材料Q235。P的值為前面第10頁中給出電動機(jī)軸直徑前面已選出，亦

37、可查指導(dǎo)書P146, ,Y系列幾座帶底腳、端蓋無凸緣電動機(jī)的安裝及外形尺寸。聯(lián)軸器選擇引至指導(dǎo)書P128軸承表引至指導(dǎo)書P120121.在前面輪的計(jì)算中已經(jīng)得到Z=3其余的數(shù)據(jù)手冊得到D1=30mmL1=80mmD2=38mm；L2=70mmD3=40mm；L3=20mmD套筒=47mm L套筒= 37mmD4=43mmL4=52mmD5=47mm；L5= 15mmD6=40mm；L6=15mmFt=2282N Fr=831NRA=RB=48.5mmRH =1141 NRV=415.5NMH=55.34N.mMV=20.152N.mT=53.620N.m =0.59ca1=10.45 MpaD

38、1=40mm；L1=80mmD2=52mm；L2=54mmD3=50mm；L3=32mmD4=60mm；L4=58mmD5=66mm；L5=10mmD6=55mm；L6=16mmFt2=2225NFr=810NRA=RB=1112.5NmRV=405NMH=53.4N.m MV=19.440N.mM=T=250.300N.mT=508.0 Nm=0.6MCa=158.23N.m-1=60MpaMD=140.168Nm滾動軸承壽命計(jì)算公式引至機(jī)械設(shè)計(jì)教程P160163鍵的尺寸及型號引至指導(dǎo)書P117鍵的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力引至機(jī)械設(shè)計(jì)教程P21表3-1p=100MPa密封形式引至指導(dǎo)書P58，

39、選用粗羊毛氈油圈選用油潤滑觀察蓋螺釘：GB578386 M6X16，材料Q235放油螺塞：M 16×1.5材料Q235,引至P134油標(biāo)尺：M12,材料Q235通氣器：M12×1.25，材料Q235，引至指導(dǎo)書P135啟蓋螺釘型號：GB/T5780 M8，材料Q235定位銷引至指導(dǎo)書P118選取B型 d=6公差h8,第三章 基于SolidWorks 的三維建模3.1 SolidWorks 軟件介紹SolidWorks 軟件是由SolidWorks 公司開發(fā)的，SolidWorks 公司是一家專門從事開發(fā)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的高科技公司，從1993 年，PTC 公司與CV 公司成

40、立SolidWorks 公司，并于1995 年推出該軟件，引起設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域的一片驚嘆?，F(xiàn)在SolidWorks 最新版為2011 SP0 多國語言版，本次減速器設(shè)計(jì)用的是SolidWorks2010 SP0 版本。SolidWorks 軟件集三維建模、裝配、工程圖于一身，功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD 解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。具有零件建模、曲面建模、鈑金設(shè)計(jì)、有限元分析、注塑分析、消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具、模具設(shè)計(jì)工具、焊件設(shè)計(jì)工具和裝配設(shè)計(jì)等功能。該軟件將各個專業(yè)領(lǐng)域的世界級頂

41、尖產(chǎn)品連接到一起，具備全面的實(shí)體建模功能，可快速生成完整的工程圖紙，還可以進(jìn)行模具制造及計(jì)算機(jī)輔助工程分析、虛擬裝配、動態(tài)仿真等一些其他CAD 軟件無法完成的工作。該軟件將各個專業(yè)領(lǐng)域的世界級頂尖產(chǎn)品連接到一起，具備全面的實(shí)體建模功能，可快速生成完整的工程圖紙，還可以進(jìn)行模具制造及計(jì)算機(jī)輔助工程分析、虛擬裝配、動態(tài)仿真等一些其他CAD 軟件無法完成的工作。該軟件本身集成了較多的插件，方便設(shè)計(jì)者利用，降低了設(shè)計(jì)勞動，本次減速器設(shè)計(jì)用到如下的插件：GearTrax和邁迪插件主要用于精確齒輪的自動設(shè)計(jì)和齒輪副的設(shè)計(jì)，通過指定齒輪類型、齒輪的模數(shù)和齒數(shù)、壓力角以及其它相關(guān)參數(shù)，GearTraxGear

42、Trax和邁迪插件可以自動生成具有精確齒形的齒輪。GearTrax和邁迪插件 提供了如iso、GB 等多標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫。利用標(biāo)準(zhǔn)件庫，設(shè)計(jì)人員不需要對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行建模，在裝配中直接采用拖動操作就可以在模型的相應(yīng)位置裝配指定類型、指定規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件。3.2對齒輪、軸及小齒輪軸的三維建模、齒輪三維模型的形成SolidWorks 的插件GearTrax 用以生成各種齒輪模型，如圖3.1。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，選擇直齒，輸入齒輪的模數(shù)m = 1.5，大小齒輪齒數(shù)150和31，點(diǎn)擊齒面厚，鍵入大小齒輪的齒輪寬度b=52mm，b=47mm 。大小齒輪后，點(diǎn)擊完成，插件自動將成型的齒輪導(dǎo)入SolidWorks 中，

43、從而完成齒輪建模,如圖3.2 和圖3.3。圖3.1 邁迪插件操作 圖3.3 大齒輪的大體建模 圖3.3 大齒輪的大體建模得到了大齒輪的大體建模，然后修改大齒輪：過【拉伸切除】命令構(gòu)造輪轂直徑為53mm，鍵槽高、寬分別為5mm、10mm。如圖3.5。修改大齒輪，按工程圖畫減重槽和減重孔，利用【拉伸切除】命令，先畫減重槽，深度為10mm,如圖3.6，利用基準(zhǔn)面通過【鏡像】命令，畫出另一側(cè)。通過【拉伸切除】命令打一個減重孔，孔徑為40mm,如圖3.7，【插入】-【參考幾何體】-【基準(zhǔn)軸】命令，選擇圓心為基準(zhǔn)軸，如圖3.8，通過【圓周陣列】命令，選擇基準(zhǔn)軸和陣列的數(shù)目，完成多個減重孔成型如圖3.9。過

44、【倒角】命令倒角，最后成型,如圖3.10。圖3.4 齒輪的工程圖 圖3.5 加工輪轂和鍵糟 圖3.6 加工減重槽 圖3.7 加工減重孔 圖3.8 插入基準(zhǔn)軸圖和減重孔圓周整列 圖3.10 大齒輪的三維建模、小齒輪軸的三維建模在中邁迪插件導(dǎo)入小齒輪的基礎(chǔ)上,按照二維工程圖進(jìn)行建模，如圖3.11。 次用【拉伸】命令構(gòu)造小齒輪軸，完成小齒輪軸的大體建模，如圖3.12。 然后利用【插入】-【參考幾何體】-【基準(zhǔn)面】命令，在小齒輪軸的外伸端建立基準(zhǔn)平面1,如圖3.13，再在該基準(zhǔn)平面上利用【拉伸切除】命令，按照高速軸和V 帶輪聯(lián)接鍵的尺寸：高速軸和聯(lián)軸器聯(lián)接鍵為：鍵GB1096-79b ×h

45、= 10×8,L = 74，繪制草圖，選擇切除厚度，完成鍵槽的成型，如圖3.14。 利用【倒角】和【倒圓角】命令修改小齒輪軸，完成建模如圖3.15。圖3.11 小齒輪軸工程圖3.12 齒輪拉伸 圖3.13 建立基準(zhǔn)面1圖3.14 拉伸鍵 圖3.15 小齒輪軸的三維建模、軸的三維建模用【拉伸】命令，選擇任意基準(zhǔn)平面，按照設(shè)計(jì)尺寸依次拉伸成型，如圖3.16。通過【插入】-【參考幾何體】-【基準(zhǔn)面】命令，在齒輪安裝段和外伸端建立兩個基礎(chǔ)平面，如圖3.17，依次用【拉伸切除】命令切出大齒輪與軸的鍵槽和低速軸（如圖3.18）和聯(lián)軸器的聯(lián)接鍵鍵槽（如圖3.19）。用【倒角】和【倒圓角】命令修改軸

46、，完成建模，如圖3.20。圖3.16 軸的工程圖圖3.17 軸的拉伸圖 3.18 建立兩個基準(zhǔn)面圖3.19 齒輪鍵拉伸 圖3.20 聯(lián)軸器的鍵拉伸圖3.21 軸的三維建模3.3 對箱體、箱蓋的三維建模、箱體三維建模根據(jù)箱體的二維圖，如圖3.22，圖3.23，圖3.24，用【拉伸】命令，選擇任意基準(zhǔn)面，構(gòu)造箱體大體立方體，如圖3.25 用【圓角】命令將立方體四個棱邊倒R=20mm 的圓角。利用【抽殼】命令，選擇壁厚度8mm，選擇挖出材料面，完成抽殼，如圖3.26。在抽殼選擇面使用【拉伸】命令，拉伸出頂面凸緣，厚度為12mm，如圖3.27，選擇底面拉伸出箱體底板厚度為20mm，如圖3.28，并【拉

47、伸切除】底面通槽如圖3.29。在凸緣下面【拉伸】軸承座凸臺（如圖3.30）和凸臺（如圖3.31），在軸承座凸臺上用【拉伸切除】命令切出軸承槽，如圖3.32。用【插入】-【參考幾何體】-【基準(zhǔn)面】命令分別在兩個軸承座建立基準(zhǔn)平面1 和基準(zhǔn)平面2，如圖3.33，用【筋】命令，繪制軸承座凸臺的加強(qiáng)筋，如圖3.34。用【鏡像】命令選擇鏡像對稱平面，鏡像凸臺、軸承座凸臺、加強(qiáng)筋和軸承槽，如圖3.35。選擇中間基準(zhǔn)平面，用【筋】命令構(gòu)造兩個吊耳，如圖3.36。用【掃描切除】命令，繪制油溝，繪制掃描路線和掃描截面，如圖3.37，用【異形孔向?qū)А吭谳S承槽端面上打M8 的螺紋孔，如圖3.38，【插入】-【參考幾

48、何體】-【基準(zhǔn)軸】命令，分別建立基準(zhǔn)軸1 和2，圓周陣列螺紋孔，等間距，孔數(shù)為6，如圖3.39。用【拉伸切除】命令在頂面凸臺上打d=13mm 起蓋螺釘孔和銷孔，在凸臺上打d=17mm 螺栓孔，在底板上打d=18mm 地腳螺釘孔。用【插入】-【參考幾何體】-【基準(zhǔn)面】命令在箱體后端面建立一個45°平面作為基準(zhǔn)，如圖3.40，用【拉伸】命令構(gòu)造凸臺，如圖3.41，在凸臺上打油標(biāo)尺M(jìn)12 的螺紋孔。在后端面上拉伸的d=30mm 的凸臺，在凸臺上打M20 的油塞孔。用【倒圓角】對箱體各處進(jìn)行R=10mm 倒圓角，完成建模，如圖3.42。圖3.22 箱體主視圖圖3.23 箱體俯視圖圖3.24 箱體左視圖圖3.25