同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器材料目錄1. 裝配圖1 張2. 零件圖3 張3. 說(shuō)明書(shū)份專業(yè)_班級(jí)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)完成日期 指導(dǎo)教師成 績(jī)i機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師 完成日期 24同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果工作機(jī)的有效功率2T2 1450 ，P =Fwv -wv3 1.4D一=420 10kW=9.67kW100010001000Pw 7671、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器（如圖），工作平穩(wěn)， 單向運(yùn)轉(zhuǎn)

2、，兩班制工作。運(yùn)輸帶容許速度誤差為一5%。減速器成批生產(chǎn)，使用期限10年，大修周期為 3年。設(shè)計(jì)參數(shù)：運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩T=1450Nm運(yùn)輸帶速度2、傳動(dòng)方案的分析與擬定如設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上布置簡(jiǎn)圖所示，傳動(dòng)方案采用V帶加同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速 箱。采用V帶可起到過(guò)載保護(hù)作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。3、電動(dòng)機(jī)的選擇3.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，工作電壓為380V。3.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量3.2.1確定電動(dòng)機(jī)所需功率取V帶傳動(dòng)效率 帶二0.96，滾動(dòng)軸承傳遞效率滾二0.98 ,（三對(duì)）齒輪傳動(dòng)效率 齒=0.97，卷筒傳動(dòng)效率卷二0.

3、96，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率0.97。從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率、二帶 滾-齒 卷 聯(lián)=0.96 0.984 0.972 0.96 0.97 = 0.776電動(dòng)機(jī)所需功率Po -12.5kp0 =島= 9.67 kW =12.5kW '、'0.776由表16-3可選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為15kw.3.22電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇同步轉(zhuǎn)速是1500 r/ min的電動(dòng)機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速 nm是1460r/ min。工 作機(jī)的轉(zhuǎn)速60 1000v60 1000 1.43.14 420nwr min = 63.69 r minV帶傳動(dòng)范圍i； = 25，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 i8 60,總傳動(dòng)比

4、范圍iv=25 8 60 =16 300 , 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍n0 = i nw = (16300) x 63.69 r/ min = (1019.0419107) r/ min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min、和3000 r/min2種。選同步轉(zhuǎn)速為3000 r/ min和1500 r/ min的兩種電動(dòng)機(jī)比較。萬(wàn)案型號(hào)同步轉(zhuǎn)速 r/ min滿載轉(zhuǎn)速 r/ min額定功率/KW總傳動(dòng)比i1Y160L-41500146015222Y160M2-230002930154.9由表中數(shù)據(jù)知，兩個(gè)方案均可行，但方案2電動(dòng)機(jī)總傳動(dòng)比過(guò)大，故采用方案1。根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)的

5、型號(hào)為16-3,16-4,知電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)如下：Y160L-4。查表電動(dòng)機(jī)的額定功率 P=15KW電動(dòng)機(jī)型 號(hào)為Y160L-4電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm=1460r/min 電動(dòng)機(jī)的外伸軸直徑 D=42mm 電動(dòng)機(jī)的外伸軸長(zhǎng)度 E=110mm4、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。4.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比4.1.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比nm14601 - 22.9nw63.694.1.2分配各級(jí)傳動(dòng)比0i liili 皿其中，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，取）衛(wèi)=冷R取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i = 2.5，兩級(jí)圓柱齒輪減速器“m, .i £ 22.9傳動(dòng)比i和i tft = 9.16H 2.5i 11

6、= i TTT= 19.16 =3.02符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。4.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參考數(shù)的計(jì)算4.2.1 各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器咼速軸為I軸，中速軸為 n軸，低速軸為川軸。n0 = nm =1460 r/minn01460 丿f門(mén)尸一r.- mi n 584 r/minI 2.5n t 584 丿in n- -r. min193.3 門(mén) min11 i H 3.02n rn-一r.” min - 64 r./min山 im 3.02nw =n 葉 64 r/mini =22.9i 1=2.5i l im=3.02計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明422 各

7、軸功率P。= 12 .5 kWP =P0 .帶二 12.5 0.96kW -12kWP =P齒 滾=12 0.97 0.98kW =11.4kWP = P 齒 滾=11.4 0.97 0.98kW =10.8364kWPw =Pm力滾"聯(lián)"卷 =10.8364X 0.982 x 0.97汶 0.96kW = 9.69kW4.2.3各軸扭矩P125T0 =9550=955081.763 N mnm1460T 丫 = 9550 P = 9550 漢-12 = 196.23 N mI n j584P114T - 95509550563.2 N mII n193.3P10 83T

8、=955095501616 N mniH64Pw9.69Tw =9550=95501445.92 N mnw64運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表:軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸高速軸I中速軸n低速軸川卷筒軸轉(zhuǎn)速 n (r/ min)1460584193.36464功率P (kW)12.51211.410.83649.69扭矩T (N - m)81.763196.23563.216161445.92傳動(dòng)比i2.53.023.021設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果5、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)5.1 V帶輪的設(shè)計(jì)5.1.1 V帶設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)功率P0 =12.5kW，轉(zhuǎn)速n0 =1460 r/ min，傳動(dòng)比i = 2.5，每天工作16小時(shí)。1、確

9、定計(jì)算功率PCa由機(jī)械設(shè)計(jì)表查得工作情況系數(shù)Ka=3, 故Pea =Ka Po =1.3>d2.5kW =16.25kWPca =16.25kW2、選擇V帶帶型根據(jù)Pea、no ,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)選用 B型。B型3、 確定V帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1。由機(jī)械設(shè)計(jì)查表知，取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1 =132mm。dd1 = 132mm2）驗(yàn)算帶速V兀dd1 n°兀"32 0460丿 丿v -s - 10.09m/ s6000060 匯 1000因?yàn)? m/s c v c 30 m/s，故帶速合適。3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2dd2 =i dd1

10、 = 2.5 匯 132mm = 330mm由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）157頁(yè)表8-9,大帶輪基準(zhǔn)直徑圓整為 dd2 = 355mm。dd2 = 355mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果4、 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1) 由式 0.7(ddi +dd2 )蘭 a° 蘭 2(ddi +dd2 )得，340.9mm 蘭 a° 蘭 974mm，初定中心距a0 = 650mm。2) 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度21»丄713丄"j(dd2ddi)Ld。止 2a。+ 小(ddi +dd2 )+24a°j、 (355132)2=2 漢 650 + (132 十 355

11、)+ mm24x650 一叱 2084 mm由機(jī)械設(shè)計(jì)知選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld = 2000mm。3) 計(jì)算實(shí)際中心距亠 Ld Ld。丄 2000 2084 "a 止 a0 十=650 +|mm= 608mm2l2丿中心距的變化范圍是578 668mm5、驗(yàn)算小帶輪上的包角 «i0 孑=57.3。.57.3。匚0% "80 (dd2 ddi )180 (355 i32"59 >90a6086、計(jì)算帶的根數(shù)z1)計(jì)算單根V帶的額定功率Pr由ddi 132mm和n° 1460 r； min查機(jī)械設(shè)計(jì)表知得，P° 2.52kV。Ld =

12、2000 mm a = 608mmS =159*設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果根據(jù) n0 =1460r,min , i =2.5和 B 型帶，查表 8-4b 得，也P0 =0.46kW ,查表8-5得Ka =0.95，查表8-2得Kl =0.98，于是Pr =(Po + 也Po 卜Ka Kl =(2.52 +0.46<0.95x0.98kW =2.77kWPr = 2.77 kW2）計(jì)算V帶的根數(shù)ZP16 25z=5.87，故取 6 根帶。Pr2.776根7、計(jì)算單根V帶的初拉力的取小值（F° hin由機(jī)械設(shè)計(jì)得，B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q =0.18kgjm，故,(2.5GRa2(F。h

13、in =500 仁"a +qvKazv(2.5-0.916.252I= .|500 漢+0.18漢 10.09 N10.95X6X10.09= 237N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力f0 （f0 min。ghin =237N8、計(jì)算壓軸力FP壓軸力的最小值為(Fp hin 2z(F0hnSin ； 2乂6237><si n1? N - 2796 N億 hi 2796N設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果5.1.2 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)主軸直徑 D =42mm，長(zhǎng)度E=110mm，轉(zhuǎn)速n= 1460 r/min，主軸上 鍵槽深GF =5mm,鍵槽寬F =12mm。選擇平鍵12mmx8mmx 100

14、mm。1、小v帶輪的設(shè)計(jì)選材 HT =200 ,由于 2.5d 蘭 dd 蘭 300 (其中 d = D = 42mm，dd = 132mm)， 故采用腹板式帶輪。小 V 帶輪 d_! = 1.8d = 1.8 X 42mm = 75.6mm，L = 1.5d = 1.5 疋 42mm = 63mm由機(jī)械設(shè)計(jì)查得，hamin =3.50mm，hf min =10.8mm，e = 19±0.4mm，fmin =11.5mm，申=34°。則 da =dd +2hamin =(132+2><3.50)mm =139mm，B =2f +4e =(2=<11.5+4

15、=<19 ±0.4)mm =99±1.6mm，取 B = 99mm，“ 1、C，=i B = 14.14 24.75mm，取 C " = 20mm。燈4丿輪槽工作表面粗糙度取 1.6或者3.2。2、大V帶輪的設(shè)計(jì)選材HT 200，由于d d = 355 > 300，故采用輪輻式帶輪。查表10-8得申38。依小 V 帶輪取 B =99mm，取 d =45mm，則 = 1.8d =1.8 沢 45mm = 81mm，L =1.8d =1.8 江 45mm = 81mm，da =dd +2hamin =(132 +2 江3.50)口口 =139mm，/ P/

16、 8.57 一 29%- 2903mm - 44.73mm，Ynza% 584 匯 4腹板式帶輪輪輻式帶輪計(jì)算結(jié)果h2=0.8h|=0.8 44.73mm = 35.78mm ,bi=0.4hi=0.4 44.73mm = 17.89mm ,b2-0.8b1= 0.8 17.89mm =14.31mm ,= 0.2hi=8.95mm ,f2 = 0.2h2 = 7.16mm，設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明輪槽工作表面粗糙度取1.6或者3.2。5.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)5.2.1低速級(jí)齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)輸入功率P-11.4kW，扭矩T二563.2 n m ,轉(zhuǎn)速n二193.3r min，齒數(shù)比"-3.02，工作壽命

17、10年兩班制(每天16 h )。1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1)根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。直齒圓柱齒輪2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度(GB10095-88 )。7級(jí)精度3)Z"i = 24材料選擇。由表選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度為 280HBS，大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。4)選小齒輪齒數(shù) z1 = 24，大齒輪齒數(shù) z2二畑=3.548 24 =85.152，取Z2 =85z2 =85。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t -2.32設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。試選

18、載荷系數(shù) Kt =1.3，計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩，T95.5"05Ptt 95.5I05 X11.4-“ _5K1ii= =N mm = 5.63x 10 N mm11nn193.3由表選取齒輪寬系數(shù)=1,1由表查得材料的彈性影響系數(shù) Ze =189.8MPa?，由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限cTHlim1 = 600MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限THiim2 =550MPa ,計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 =60n 制Ln =60 "93.3 勺"2 W6510) =6.773 "08N8N16.773 00 c “82=-=2.24 漢 1043

19、.02由圖取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KHN1 =0.98， KHn2 =0.96，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，°t 1K HN 1 lim 1門(mén) qq vl/lDo OQ |/|DoSh 一一 0.98X600MPa -588MPaScK<T i71_HN 2lim 2_c CCVUUCIV/IC.fTCCIV/IC.>H2 一0.96兀550MPa -528MPaS設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果2)計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 d2t，代入Lh 中較小的值3d2'-2'3H LJccc 1.3X5.63X1O53.02+1189.8 Y= 2

20、.32>qi漢I mm13.02< 528 丿=116.28mm 計(jì)算圓周速度V兀 d2t 門(mén)訂 兀=<116.2193.3.v =m. s = 1.17 m s60 勺 00060 漢 1000 計(jì)算齒寬bb=% d2t =1 "16.28mm =116.28mm 計(jì)算齒寬與齒高之比 -hd2t 116.28模數(shù) 口 =mm = 4.845mmZ124齒高 h =2.25mt =2.25 乂 4.845mm = 10.90mmb 116.28-10.67h10.9 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=1.17m's，7級(jí)精度，由查表得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.11，直齒輪，KHa

21、 = Kp =1，由表查得使用系數(shù) Ka =1，d2t 王 108.612mmv = 1.17 m sb = 116.28mmmt = 4.845mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果由表用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，W432，由=10.67 ， Kh B = 1.432查表得KfR=1 .35 ，故載荷系數(shù) hK = KAKvKHQtKH” = 1 漢1.11 匯1 漢 1.432 =1.590按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑,1 K 一 小“1.590“ 小 cd2 =d2t3 =116.28 漢 31mm = 124.353mmd2 = 124.353mm Kt 1.3計(jì)算

22、模數(shù)md2 124.353匚心m= 5.18mmm 一mm 5.18mmz-i243、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)、I2KT2 YFaYsa ZWl丿1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由表查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限bFE1 - 500MPa，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 fE2 =380MPa。 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1 0.92，Kfn20.95, 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，0.92 匯 500升1 - FN1-MPa - 328.57MPaS1.4設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果KFN2bFE20.95 匯 380吋2 -MPa - 257.86MPaS1.4計(jì)算載荷系數(shù)KK = KaKvKf

23、KfE = 11.11。如.35 = 1.499查取齒形系數(shù)由表查得 YFa1 =2.65, YFa2 =2.210 ,查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得 Ysa1 =1.58，Ysa2 =1.775， 計(jì)算大小齒輪的YFaYSa，并加以比較YFa1Ysa12.65 ".58cc =0.01274，bFh328.57YFa2Ysa22.210 ".775 ccn=0.01521，葉】2257.86大齒輪的數(shù)值大。2）設(shè)計(jì)計(jì)算、【2KT2 FaYsa ' 3；2 漢 1.590 漢 4.76 漢 1。5_m> 3.42mmm3 丄 2-32弱 0.01521 mm 3.4

24、2mm0乙2 iS丿 V仆 242對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強(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)，可取彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)3.42并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m = 4mm，按接觸強(qiáng)m = 4mm度算得的分度圓直徑 * = 116.141mm，算出小齒輪齒數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果d1116.141亓“Zi = = 29.04，取 Z = 29 ,m4大齒輪齒數(shù) z2 = Pzr = 3.548 x 29 =102.89，取 z2 = 103 ,這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)

25、既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4、幾何尺寸計(jì)算1) 計(jì)算分度圓直徑d1 =Nm= 29 x4mm = 116mmd2 =z2m= 103 匯 4mm = 412mm2) 計(jì)算中心距d1 +d2116+412a =mm = 264mm2 23) 計(jì)算齒輪寬度b = % d1 = 1 匯 116mm =116mm，取 B2 =120mm，B1 = 125mm5.2.2高速級(jí)齒輪強(qiáng)度計(jì)算輸入功率，P = 12kW扭矩T = 196.23nm，轉(zhuǎn)速n = 584r/min，齒數(shù)比4 =3.02，工作壽命10年兩班制(每天16 h )。1、選定齒輪類型、精

26、度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1) 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2) 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB10095-88 )。z<i = 29z2 = 103d1 = 116mmd2 = 412mma = 264mmB1 = 125mmB2 = 120mm直齒圓柱齒輪7級(jí)精度設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果3）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為 40Cr,調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS , 大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。4） 選小齒輪齒數(shù) Zi = 24，大齒輪齒數(shù) Z2 = »Z2 = 3.02 x 24 = 72.48，取

27、Z2 = 73。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì),kt P±1（Ze Ydit 蘭 2.32 |1Z 卩g丿1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。 試選載荷系數(shù)Kt =1.3， 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩，丁95.5I05Pt 95.5x105 "2“，心 “5“1=N 皿口 = 1.96汽10 N mm1n i584 由表10-7選取齒輪寬系數(shù)°d二1，1 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE =189.8MPa， 由圖10-21 d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1 600MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 bHlim2 550MPa , 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)2 =6 0n

28、jjLn=60"93.3"*28X365"0）=6.77"088一N1 6.77M0ccJN2 . 一 2.24匯 10卩3.02Z1 = 24z2 = 73設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果由圖10-19取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)K HN1 =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，K訂HN1Dlim1 _0 95x600MPa _570MPa卜H1 V/ 7 J J J 1 V 1 1111 V 1 1SK HN 2 口 lim 2r l- -HN 2lim 2_ C OQ 疋 QQI/IDoL 7 H2 -J.j

29、jxj J 1V11 dIV1 1 dS2）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入kH】中較小的值 Ze fd1t 蘭 2.32x J-H 1!*d4 g丿= 2.32 疋$51.3X1.40X10 *3.02+1、2189.8 :i mm13.02< 539 丿=31.08mm計(jì)算圓周速度vd1t 31.08mm兀 d1t n t=31如584 認(rèn)=0.95仏v 60 勺00060 0000計(jì)算齒寬bb=Ed d1t =1X31.08mm =31.08mmv = 0.95 m's計(jì)算齒寬與齒高之比 -h設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果嚴(yán)痂d1t 31.08cl模數(shù) g -一mm1.295m

30、mz124齒高 h =2.25mt =2.25x1.295mm = 2.9immb 31.08=10.67h 2.91 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.95m/s , 7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) Kv = 1.12 ,直齒輪，K = K 1，由表10-2查得使用系數(shù) Ka =1由表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，心0 =1.424，由一=10.67，KhB=1.424查圖 10-13 得 K = 1.35，故載荷系數(shù) hK = KaKvKhgKhB =1 漢1.12 疋1 漢 1.424 =1.595 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑I K；1.595d1 -d

31、1t3一 31.08弋1mm 33.27mm11 KtA1 1.3 計(jì)算模數(shù)md133.27d “m 一mm 1.38mmz-i24di = 33.27mmm = 1.38mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)m >2KTYFaYSa ”%乙2g丿(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限<TFE1 =500MPa，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限aFE2= 380MPa。由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 =0.88，KFn2 =0.93， 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，6K FN 1 U FE10.88漢500一，ccns

32、1 _MPa =314.29MPaS1.4K FN 2° FE20.93 780陣2 _=MPa =252.43MPaS1.4計(jì)算載荷系數(shù)KK =KaKvKKfP=1 X1.12X1 X1.35 =1.512查取齒形系數(shù)由表 10-5 查得 YFa1 = 2.65，YFa2 = 2.210，查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.58，YSa2 =1.775, 計(jì)算大小齒輪的 Yf，并加以比較機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果YFaiYsai265 1.5J 00332 ,YFa2YSa2二 F 2314.29221° 仃75- 0.01554 ,252.43大齒

33、輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算3：2KT1產(chǎn)rYFaYsa-31dZ2Wf丿m亠2 1.512 1.40 100.01554 mm = 2.25mm1 242m _ 2.25mm26m 二 2.5mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì) 算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(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)，可取彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)2.25并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m二2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1 =33.29mm，算出小齒輪齒數(shù)d133.29. o o.乙=13.31，取 N =14，

34、m 2.5Z1 = 14大齒輪齒數(shù) 乙=4乙=3.0214 =42.28，取 乙=43，z2 = 43這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4、幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算分度圓直徑di = Z|m =14 2.5mm =35mmd1 = 35mmd2=z2m=43 2.5mm = 107.5mm(2)計(jì)算中心距d2 =107.5mmd1 d2235 107.52mm 二 71.25mma 二 71.25mm機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明（3）計(jì)算齒輪寬度b 二 =1 35mm = 35mm ,Bi 二 80mmB2 二 75mm取

35、 B2 =75mm , Bi =80mm。由于減速器為同軸式，要求高低速級(jí)齒輪中心距相等。且根據(jù)低速級(jí)傳動(dòng) 計(jì)算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞強(qiáng)度一定能滿足高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的 要求。故高速級(jí)齒輪傳動(dòng)選擇的齒輪與低速級(jí)相同。5.2.3齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。高速級(jí)低速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比3.548模數(shù)m (mm)4中心距a （ mm）264嚙合角aa =20°齒數(shù)2910329103齒寬B （ mm）125120125120直徑（mm）分度圓116421116412齒根圓106402106402齒頂圓12442012442027機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果6、軸的設(shè)計(jì)

36、計(jì)算6.1高速軸I的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1按轉(zhuǎn)矩確定I軸的最小直徑1、高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩功率（kW ）轉(zhuǎn)速（r/min ）轉(zhuǎn)矩（N，m）12584196.232、作用在軸上的力高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑d = 116mm,Ft2T2 196.23116 10N =3383.27N=Ft tan： -3383.27 tan20 N =1231.4NFn二 3383.27 N = 3637.92Ncos。 cos 205Ft =3383.27N二 1231.4NFn 二 3637.92N32dmin = 33.67 m3、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-3，取A

37、0 =112，于是得dmin =A03P 112 32mm =33.67mmV nV 5846.1.2 I軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案 為了滿足V帶輪軸向定位，1-2段軸右端需制出一軸肩，d1 45mm，故取2-3段的直徑是d2 j3 =52mm。V帶輪與軸的配合長(zhǎng)度 L 81mm，為了保證軸擋圈只壓 在V帶輪上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略段些，取h/ =78mm。按徑取擋圈直徑 D =52mm。 初選滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用圓柱滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d2： =52mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組。標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓柱滾子軸承N211E

38、，其尺寸為d D 8 = 55mm 100mm 21mm，故取ds_4 =小7£ = 55mm，而 l?_8 =21mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新 表14.5查得N211E型軸承的定位軸肩高度 h = 4.5mm，因此套筒左端高度為 4.5mm，且有d6二64mm。 取安裝齒輪的軸段 4-5的直徑d4= 60mm，已知齒輪輪轂的寬度為 125mm，為使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂的寬度，取丨4< = 121mm，齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位，右端用軸肩定位，h 0.07d，取h= 5mm，軸5-6段的直徑d5（ =70mm，軸

39、環(huán)寬度b_1.4h，故取l5-6 = 10mm。 軸承端蓋的總寬度為 20 mm （由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端的裝拆，取端蓋的左端與 V帶輪右端面間的距離 L = 30mm，故取12=50mm。取齒輪距箱體避之間距離 a二19mm，考慮到箱體的鑄造誤差， 在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)， 應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取s=8mm，滾動(dòng)軸承寬度B=21mm，則有13 = B a s (125 -121) =(218 19 4)mm =52mm，考慮到軸承承受載荷的對(duì)稱性和高低兩級(jí)的齒輪距離，取丨6” =（52 一10 一21 8）mm =29mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3）軸

40、上零件的周向定位。V帶輪與軸的周向定位選用平鍵 14mm 9mm 70mm，V帶輪與軸的配合為 r6齒輪與軸的周向定位選用平鍵 18mm 11mm 110mm，為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為H 7n6滾動(dòng)軸承與軸的周定定位是由過(guò)度配m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸。參考表15-2，取軸端倒角2.0 45。軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明1 27845與V帶輪鍵連接配合235052定位軸肩345255與滾動(dòng)軸承N211E配合，套筒定位4512160與小齒輪鍵連接配合561070定位軸環(huán)672964定位軸肩782155與滾

41、動(dòng)軸承N211E配合總長(zhǎng)度361mm機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果5）軸上載荷的計(jì)算根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，確定支撐位置并計(jì)算。卩IIH1AV姍1Wl /妣m* *|咄1111,ip 1*+ik1I mi血i1JJ»+*i4-ff*+!l<+jI:llppu*43"一>i+tTITITTII L；IfclWTrThT i5di-|+!i+1fr ri|-;1-!33機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果37載荷水平面H垂直面VFNH1 =1253.05NFNV1 =4892.60N支反力FFNH2 =1163.15NFnv2 = -100417N

42、M v1 = -306918 N mm彎矩MM h =129691.71N mmMv2 = -111964.96 N mm總彎矩M1=306918N mm, M2 =171336.20N mm扭矩TT =140140Nmm6.1.3按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取-0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力306918 (0.6 140140)2I0.仆 553MPa =19.13MPa已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 W =60MPa，因此二ca訂二，故安全。6.2中速軸n的設(shè)計(jì)計(jì)算6.2.1按轉(zhuǎn)矩確定n軸的最小直徑功率（kW ）轉(zhuǎn)速（r/mi

43、n ）轉(zhuǎn)矩（N m）11.4193.3563.21、中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、作用在軸上的力高速級(jí)大齒輪分度圓直徑d412mmFt12Td12 476.34412 103N =2312.33N匚 ca 二 19.13MPa安全Ft1 = 2312.33NFr1 =Ft1 tann =2312.33 tan20 N =841.62N ,F ni2312.33cos20N =2460.73N。高速級(jí)小齒輪分度圓直徑 d 2 = 116mm ,Ft22T _ 2 476.343d2116 10N =8212.76NFr2 =Ft2 tan；: =8212.76 tan20 N =2989.20N

44、，F(xiàn) n2Ft2COS 二8212.76 N =8739.84 N。cos 203、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-3，取A0 =112，于是得dmin= 112 3 8.23 mm = 41.26mmV 164.606.2.2 n軸的設(shè)計(jì)計(jì)算Fr1 =841.62NFn1 =2460.73NFt2 二 8212.76NFr2 二 2989.20NFn2 =8739.54N dmin = 41.26 mm1）擬定軸上零件的裝配方案機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力作用，故選用圓柱

45、滾子軸承，參照工作要求確定dip =d5( =50mm，據(jù)此由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓柱滾子軸承 N310E，其尺寸為dxDx B =50mmx 110mm匯27mm。左右兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，由GB/T276 -1994查得N310E型軸承定位軸肩高度h=5mm，因此左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)高度為5mm。 取安裝齒輪的軸段 2-3和4-5直徑d2J3 =d4=55mm。齒輪與軸承之間采用套筒定位，大齒輪輪轂長(zhǎng) L1 =120mm，小齒輪輪轂長(zhǎng)L 125mm，為了使套筒壓緊齒輪端面故取 l2J3=116mm， 14上=121mm。 大齒輪右端和小齒輪左端用

46、軸肩疋位，軸肩咼度h > 0.07d，取h = 6mm，則d34 =67mm，考慮高低速軸的配合，取 l3 = 220mm。 大齒輪左端面與箱體間距 a = 19mm，小齒輪右端面與箱體間距 a = 19mm，考慮箱體鑄造誤差s 8mm，故丨匚二丨厶上=a+s + B=(19+8 + 27)mm = 54mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3)軸上零件的周向定位大小齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。大齒輪周向定位按d2j查GB.JT1096 2003選用平鍵16mm< 10mm< 110mm，小齒輪周向定位按d4查GB T10962003選用平鍵16mm江10mm匯1

47、10mm。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有H 7良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周定定位是由過(guò)n6度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4)確定軸上圓角和倒角尺寸。參考表15-2，取軸端倒角2.0漢45”。39機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明1 25450與滾動(dòng)軸承N310E配合2311655與大齒輪鍵連接配合3422067疋位軸肩，保證咼低速齒輪配合4512155與小齒輪鍵連接配合565450與滾動(dòng)軸承N310E配合總長(zhǎng)度565mm5）軸上載荷的計(jì)算根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，確定支撐位置并計(jì)算。載荷水平面H垂直面V

48、支反力FFNH1 =3413.59NFnv1 =1214.83NFnh2 =7111.50NFnV2 = 2588.34N彎矩MM H1 =327704.64N mmM v1 = 119215.68 mmM H2 = 700482.75N mmM v2 =254954.45N mm總彎矩Mj =348715.80N mm , M2= 745438.03N mm扭矩tT =476340N mm623按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取:-=0.6，軸caM22 +(gT2)2 r W745838.03 (0.6 476340)2 飛0.仆553MPa =47.98MPa匚 ca =47.98MPa的計(jì)算應(yīng)力42已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1查得； =60MPa，因此安全二ca訂二，故安全。6.3低速軸川的設(shè)計(jì)計(jì)算6.3.1按轉(zhuǎn)矩確定川軸的最小直徑1、低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩功率（kW ）轉(zhuǎn)速（r/min ）轉(zhuǎn)矩（N，m）10.836416162、作用在軸上的力高速級(jí)大齒輪分度圓直徑 d = 421mm,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)