機械方案設(shè)計書課程設(shè)文

1、河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）題目用于帶式運輸機傳動裝置中的一級展開式圓柱斜齒輪減速器系 部：專 業(yè)：班 級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：年 月 日緒論在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中， 減速器的應(yīng)用范圍相當廣泛，幾乎在 各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車、 建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設(shè)備， 到日常生活中 常見的家電，鐘表等等。其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳 輸都可以見到減速器的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速器具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能， 因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。減速器的種類繁多，按照傳動類型可分為齒

2、輪減速器、蝸桿減速器和行星齒 輪減速器；按照傳動級數(shù)不同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-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。 減速器的作用主要有：降速同時提 高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比， 但要注意不能超出減速機額定 扭矩。減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般電機都 有一個慣量數(shù)值。減速器的工作原理：減速器一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè) 備，把電動機內(nèi)燃機或其它高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速器的輸入軸上的齒數(shù)少的 齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的， 普通的減速器也會有幾對相同原

3、 理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，也就是傳動比。20世紀70- 80年代，世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，且與新技術(shù)革 命的發(fā)展緊密結(jié)合。通用減速器的發(fā)展趨勢如下： 高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 積木式組合設(shè)計?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互 換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 型式多樣化，變型設(shè)計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空 心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同 型式，擴大使用范圍。減速器在我國的發(fā)展已

4、有近40年的歷史，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟及國防工業(yè) 的各個領(lǐng)域。主要行業(yè)有：電力機械、冶金機械、環(huán)保機械、電子電器、筑路機 械、化工機械、食品機械、輕工機械、礦山機械、輸送機械、建筑機械、建材機 械、水泥機械、橡膠機械、水利機械、石油機械等，這些行業(yè)使用減速器產(chǎn)品的 數(shù)量已占全國各行業(yè)使用減速器總數(shù)的 60%-70%改革開放以來，我國引進一 批先進加工裝備，通過引進、消化、吸收國外先進技術(shù)和科研攻關(guān)，逐步掌握了 各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精 度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從 JB179- 60的8-9級提高到 GB1009- 88的6級，高速齒輪

5、的制造精度可穩(wěn)定在 4 5級。部分減速器采用 硬齒面后，體積和質(zhì)量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提 高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到很大的作用。我國自行設(shè)計制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達 42000kW，齒輪圓周速度達150m/s以上。但是，我 國大多數(shù)減速器的技術(shù)水平還不高， 老產(chǎn)品不可能立即被取代，新老產(chǎn)品并存過 渡會經(jīng)歷一段較長的時間。國內(nèi)減速器與國外相比，多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率 與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大 型減速器（500kw

6、以上），多是從國外進口，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位， 花去不少的外匯。由于在傳動的理論上、 工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破， 因 此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等 這些基本要求。國內(nèi)減速器的國產(chǎn)化程度較高，但在專用減速器方面明顯生產(chǎn)能 力不足。國內(nèi)企業(yè)大多只具有零件的生產(chǎn)能力，如齒輪、軸、軸承等設(shè)備，既難 以適應(yīng)市場需要，又無法獲得更高額的利潤。整體產(chǎn)業(yè)鏈條的差距傳動設(shè)備的質(zhì) 量好壞，壽命是否長久，能否滿足特定的精度要求，設(shè)計和工藝水平固然重要， 但材料的性能也不可忽視，無論是軸、軸承、還是齒輪，其所用鋼材的質(zhì)量對設(shè) 備的整體性能有著非常大的影響。 所

7、以，高檔鋼材的生產(chǎn)能力也制約著我國減速 設(shè)備的生產(chǎn)水平。中國已經(jīng)成為一個機械產(chǎn)品大國，大型減速器是大型的機械制造工廠的必需 產(chǎn)品，這就意味著，大型減速器在我國會需求有所上升。但在大型減速器方面， 國內(nèi)企業(yè)不論技術(shù)還是工藝現(xiàn)階段已經(jīng)處于下風(fēng)， 我國需要的減速器基本依靠進 口。傳動設(shè)備是機械制造領(lǐng)域的重要組成部分，是整個國家制造業(yè)的基礎(chǔ)，一旦這個領(lǐng)域失去了競爭優(yōu)勢，那么我國機械制造業(yè)將全面受制于外資。國內(nèi)企業(yè)應(yīng) 該警惕起來，積極向國外引進先進的技術(shù)或加快自主研發(fā)的步伐才是上乘之選。 如果在技術(shù)上還停滯不前的話，根據(jù)國家鼓勵機電產(chǎn)品進口的政策， 當進口產(chǎn)品 能夠很好的滿足業(yè)主在各方面的要求的話， 減

8、速器國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)國家將會面臨一 個更為嚴峻的局面。本畢業(yè)設(shè)計中，對帶式運輸機中的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器進行了設(shè) 計計算，并利用結(jié)果，進行齒輪結(jié)構(gòu)和軸的計算機輔助繪圖。本論文介紹了帶式輸送機裝置中的傳動系統(tǒng)，并進行詳細的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關(guān)內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述各零部件的選擇、其基本參數(shù)的選擇、幾何尺寸的計算 及主要強度的校核等在這次設(shè)計中所需要考慮的一些技術(shù)問題做了介紹。減速器的設(shè)計程序如下：一、設(shè)計的原始資料和數(shù)據(jù)1、原動機的類型、規(guī)格、轉(zhuǎn)速、功率（或轉(zhuǎn)矩）、啟動特性、短時過載能 力、轉(zhuǎn)動慣量等。2、工作機械的類型、規(guī)格、用途、轉(zhuǎn)速、功率（或轉(zhuǎn)矩）。工作制度：恒 定載荷或

9、變載荷，變載荷的載荷圖；啟、制動與短時過載轉(zhuǎn)矩，啟動頻率；沖擊 和振動程度；旋轉(zhuǎn)方向等。3、原動機作機與減速器的聯(lián)接方式，軸伸是否有徑向力及軸向力。4、安裝型式（減速器與原動機、工作機的相對位置、立式、臥式）。5、傳動比及其允許誤差。6對尺寸及重量的要求。7、對使用壽命、安全程度和可靠性的要求。8、環(huán)境溫度、灰塵濃度、氣流速度和酸堿度等環(huán)境條件；潤滑與冷卻條件 （是否有循環(huán)水、潤滑站）以及對振動、噪聲的限制。9、對操作、控制的要求。10、材料、毛坯、標準件來源和庫存情況。11、制造廠的制造能力。12、對批量、成本和價格的要求。上述前四條是必備條件，其他方面可按常規(guī)設(shè)計，例如設(shè)計壽命一般為年。

10、用于重要場合時，可靠性應(yīng)較高等。二、選定減速器的類型和安裝型式三、初定各項工藝方法及參數(shù)選定性能水平，初定齒輪及主要機件的材料、熱處理工藝、精加工方法、潤 滑方式及潤滑油品。四、確定傳動級數(shù)按總傳動比，確定傳動的級數(shù)和各級的傳動比。五、初定幾何參數(shù)初算齒輪傳動中心距（或節(jié)圓直徑）、模數(shù)及其他幾何參數(shù)。六、整體方案設(shè)計確定減速器的結(jié)構(gòu)、軸的尺寸、跨距及軸承型號等。七、校校校核齒輪、軸、鍵等負載件的強度，計算軸承壽命。八、潤滑冷卻計算九、確定減速器的附件十、繪制零件圖第1章機械傳動系統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)是將原動機的運動和動力傳遞到執(zhí)行構(gòu)件的中間環(huán)節(jié)，它是機械的重要組成部分。其作用不僅是轉(zhuǎn)換運動形式，改變

11、運動大小和保證各執(zhí)行構(gòu) 件的協(xié)調(diào)配合工作等，而且還要將原動機的功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行構(gòu)件，以克服成產(chǎn)阻力。除此之外，現(xiàn)代完善的機械傳動系統(tǒng)，還具有運動操控和控制功能， 將光、機、電、液有機地組合，借助微機控制，自動實現(xiàn)機械所需要的完整工作 過程。在本畢業(yè)設(shè)計中，機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容包括傳動方案的選擇、電動機的選擇、計算傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配各級傳動比、機械傳動系統(tǒng)運動和動力 參數(shù)的計算。1.1傳動方案的選擇依據(jù)本設(shè)計中的傳動系統(tǒng)方案中齒輪為展開式， 如圖1-1所示。其主要優(yōu)點如下： 帶傳動承載能力較低，但傳動平穩(wěn)，緩沖吸震能力強，宜布置在高速級。此減速器采用二級圓柱齒輪，類型為展開式，它具有

12、總傳動比較大，結(jié)構(gòu) 簡單，應(yīng)用最廣，但由于齒輪相對于軸承為不對稱布置， 因而沿齒寬載荷分布不 均勻，要求軸有較大剛度。此運輸機橫向尺寸比較大，縱向尺寸比較小，結(jié)構(gòu)比較緊湊，占用空間， 位置尺寸較小，傳動效率高。5圖1-1帶式運輸機減速傳動系統(tǒng)1.2選擇電動機選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式減速器在溫度不超過35 C的環(huán)境中連續(xù)工作，載荷較穩(wěn)定，小批量生產(chǎn)，故選用丫系列籠型三相異步電動機，電源電壓為380V,結(jié)構(gòu)形式為臥式電動機。確定電動機的功率鼓輪軸轉(zhuǎn)速有 vx：D nw/60 1000 得nw 二 v 60 1000/二D= 0.75 60 1000/二 330 = 43.406r / min工作機

13、所需功率巳二 T nw /9550 二 670 43.406/9550 二 3.405KW電動機到輸送帶的總效率為=12345由機械設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計12-7查得：V帶傳動效率1 =0.96 ;（三對齒輪軸軸 承和一對鼓輪軸軸承）2=0.99 ;齒輪副效率3 =0.97 （選8級精度的一般齒輪）； 齒輪聯(lián)軸器效率4=0.99 ;卷筒效率5=0.96，代入得= 0.96 0.994 0.972 0.99 0.96 = 0.825電動機的工作效率= FW /= 3.045KW /0.825 二 3.691KW查表13-1，選電動機額定功率為4KW.確定電動機的轉(zhuǎn)速按表12-6推薦的傳動比合理范圍，V帶傳

14、動的傳動比i1=24;由表2-1知, 二級圓柱齒輪減速器傳動比i2=840;則傳動比合理范圍為ia=16160，電 動 機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd =ia nw 二（16160）x 43.406= （694.4966944.96） r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min、1000r/min、1500r/min 和 3000r/min 四種，可查得四種方案見表1-1表1-1電動機參數(shù)萬案電動機型號額定功率/KW電動機轉(zhuǎn)速/r/min同步轉(zhuǎn)速/r/min滿載轉(zhuǎn)速/r/min1Y112M-24300028902Y112M-44150014403Y132M-6410009604Y160M1-

15、84750720綜合考慮，減輕電動機及傳動系統(tǒng)的質(zhì)量和節(jié)約資金，選用第二方案。因此選定電動機型號為Y112M-4，其主要性能如表1-2所示表1-2 Y112M-4電動機主要性能電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速/r/mi n滿載轉(zhuǎn)速/r/mi n堵住轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定功率Y112M-44KW150014402.22.2Y112M-4電動機主要外形和安裝尺寸見表1-3表1-3 Y112M-4電動機主要外形和安裝尺寸中心高H外形尺寸L X (AC/2+AD) XHD安裝尺寸A X B軸伸尺寸D X E平鍵尺寸FX G112400 X 305 X 190190X 14028 X 608X 241.

16、3計算傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配各級傳動比傳動系統(tǒng)的總傳動比ia 二 nm/nw =1440/43.406 = 33.175分配傳動系統(tǒng)的傳動比ia 二 io i式中io、i 帶傳動和減速器的傳動比。為使V帶傳動尺寸不致過大，初步取i0=2，則減速器傳動比i =ia/i0 =33.175/2 =16.588分配減速器的各級傳動比按浸油潤滑條件考慮，取高速級傳動比h =1.2i2，而i = h j2 =1.2i2，所以有i2 二 i /1.2 = 16.588/1.2 =3.718ii =i/i2 =16.588/3.718=4.46151.4機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算各軸的輸出功率電動機軸

17、Po 母=4KWI軸P F04 0.96 = 3.84KWU軸P2 =P 叫 6 =3.84漢 0.99 漢 0.97=3.688KW川軸F3 = F232 = 3.688 0.97 0.99 = 3.542KW鼓輪軸p4 訴.24 =3.542 0.99 0.99=3.472KW各軸的轉(zhuǎn)速電動機軸n0 二 nw =1440r/minI軸4 = nm/i0 = 1440/2 = 720r/minU軸n2 二 nj 兒=720/4.4615 = 161.381r/min川軸n3 = n2 /i 2 = 161.38/ 3.71 = 43.41 r / min鼓輪軸n4 二 n3 =43.41r/

18、min各軸的轉(zhuǎn)矩電動機軸T0 =9550P0/ nm =9550 4/1440 = 26.53N mI軸可=9550p/q =9550漢 3.84/720 = 50.93N mU軸T2 =9550P2/ n2 = 9550 3.688/161.381 = 217.06N m川軸T3 =9550及/耳=9550 3.542/43.41 = 779.22N m鼓輪軸T4 = 9550P4 / n4 二 9550 3.473/43.41 二 763.82N m將機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算數(shù)值列入表1-4表1-4機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算數(shù)值計算項目電動機軸高速軸I中間軸U低速軸川鼓輪軸功

19、率/KW43.843.6683.5423.472轉(zhuǎn)速/(r/mi n)1440720161.38143.4143.41轉(zhuǎn)矩/(Nm)26.5350.93217.06779.22763.82傳動比24.46153.7181效率0.960.960.960.97第2章V帶傳動設(shè)計帶傳動是一種廣泛應(yīng)用的機械傳動，它通常是由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的撓性所組成。摩擦型帶傳動按截面形狀可分為平帶、V帶、多楔帶、圓帶等。本畢業(yè)設(shè)計中采用的是 V帶，在同樣的初拉力作用下，它比平帶傳動能產(chǎn)生 更大的摩擦力，傳遞效率較高。應(yīng)用較廣泛。它還具有以下優(yōu)點：適用于兩軸中 心距較大的場合，改變帶的長度可適用不同的中心

20、距；具有良好的彈性，有緩沖和吸振的作用，因而傳動平穩(wěn)、噪聲小；過載時帶與帶輪之間會出現(xiàn)打滑，可防 止損壞其他零件，起過載保護；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護方便，成本低廉。1計算設(shè)計功率由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-10查得工作情況系數(shù)KA=1.1，則Pd 二 Ka P "1 4KW =4.4KW2選擇V帶型號根據(jù) Pd =4.4KW,n° =1440r/min 由圖 11-12 取用 A型 V帶。3.選擇帶輪 直徑dd1、dd2由表11-11，查取A型帶輪dd1 =112mm，dd2 =idd1 = n|dd1/n2 = 1440dd1 / 720 = 224mm查表 11-11，仍

21、取 dd2=224mm4驗算帶速v啊dini3.14 x112x1440 _ _oc /v6.685m / s60 1000 60 1000帶速在525m/s之間，帶速合適。5驗算傳動誤差傳動比i "d1/dd2 =224/112 = 2 ,原傳動比=厲/門2 =1440/720 = 2,則傳動 誤差；=(i -i)/i = 0。在允許誤差土 5%范圍內(nèi)。6確定中心距a和帶的基準長度Ld初選中心距由經(jīng)驗公式可選 0.7(dd1 dd2) _ a。_ 2(dd1 dd2)235.2mm _ a0 _ 672mm 初選 a0 = 600mm。初算帶長Ld2由式 11-25 得 帶長 Ld

22、 2a0 (dd1 dd2) 蟲 妝 1733mm2 400確定帶的基準長度Ld查表 11-2 取 Ld -1800mm確定實際中心距a由式11-26I 一 I中心距 a ： a。=663.5mm2安裝時所需最小中心距 amin =a-0.015Ld =606.5mm張緊或補償伸長所需最大中心距 amax二a - 0.03Ld二717.5mm7. 驗算小帶輪包角訂d d由式 11-11=180 咚 吧 57.3 -170.33 > 120°a8. 確定V帶根數(shù)按式(5-21 ) zP-(P。7R)KaKc單根V帶功率P°由表11-6,插值求得P° =1.6k

23、W考慮傳動比的影響，額定功率的增量P由表11-7查得 P = 0.07kW包角系數(shù)Ka由表11-8線性插入法得Ka =0.982長度系數(shù)Kl由表11-9查得Kl =1.01V帶根數(shù)z由式11-28得Pd(P° R)KaKL= 2.664.4(1.6 0.07) 0.982 1.01取z=39. 確定帶的初拉力F0查表 11-1 得 q = 0.1kg/mp 25按式(11-29)F0 =500(1) qv2=174Nzv Ka10. 計算作用在軸上的壓力Fqot1170.33Fq ： 2zF0sin 丄=2 3 174 sin1040.285N2 211帶輪的結(jié)構(gòu)根據(jù)ddi300mm

24、時，大小帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。第3章齒輪傳動設(shè)計通常減速的方法有很多，但最常用的方法是以齒輪來減速， 可以縮小占用空 間及降低成本，所以也有人稱減速器為齒輪箱 (Gear Box)。通常齒輪箱是一些齒 輪的組合，因齒輪箱本身并無動力， 所以需要驅(qū)動組件來傳動它，其中驅(qū)動組件 可以是馬達，引擎或蒸汽機等。而使用減速器最大的目的有下列幾種：1.動力傳 遞2.獲得某一速度3.獲得較大扭矩。但除了齒輪減速機外，由加茂精工所開發(fā) 的球體減速機，提供了另一項價值，就是高精度的傳動，且傳動效率高，為劃時 代的新傳動構(gòu)造。在本畢業(yè)設(shè)計中， 齒輪傳動既要傳動平穩(wěn)，又要具有足夠的承 載能力和一定的壽命，同時也應(yīng)具有

25、合理的結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性。齒輪傳動設(shè)計 的步驟為：根據(jù)工作要求選擇齒輪材料，熱處理方式、毛坯種類和齒面硬度；選 擇齒輪傳動的精度等級；根據(jù)主要失效形式和相應(yīng)的設(shè)計準則，進行主要參數(shù)選 擇和強度設(shè)計，確定齒輪的主要幾何尺寸；進行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪制零件工作 圖。3.1高速級齒輪傳動設(shè)計1.選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù)選擇精度等級運輸機為一般工作機器，速度不高，故齒輪選用8級精度。選擇齒輪材料、熱處理方法及齒面硬度因傳動功率較小，選用軟齒面齒輪傳動。參考機械設(shè)計基礎(chǔ)表 13-1， 小齒輪：40 （調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS大齒輪：45鋼（正火），硬度為200HBS選齒數(shù)Zi、z2

26、為增加傳動的平穩(wěn)性，選 z1=25，z2 =iz1 =4.4615 25 = 111.583，取Z2=112, 在誤差范圍內(nèi)。因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，故按斜齒輪齒面接觸疲勞強度設(shè)計，然后校核其齒根彎曲疲勞強度。2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計初選螺旋角B =12°初選載荷系數(shù)Kt =1.3小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩T, =50933N mm選取齒寬系數(shù)'d 由表13-8，取 冷=0.8齒數(shù)比丄-z2 /乙=112/25=4.48選取彈性系數(shù)ZE節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh 端面重合度1 1由表 13-6 選ZE =189.8 MPa由表 13-7 選Zh =2.4461 1)cos B = 1.88 3.2

27、X (+) x COS12” = 1.727 z1z225 112縱向重合度一/； -0.318 dz1 tan1,0.318 0.8 25 tan 12 =1.352重合度系數(shù)z .Z ；二.1/1.727 二 0.761(11) 螺旋角系數(shù)z；Z ：二 cos ： = 0.989(12) 齒輪的接觸疲勞強度匚Hlim1、二Hlim2二 H lim 1 二 680MPa， - H lim 2 二 550MPa（13）接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1、N2由式(13-2 ), N, =60厲 jLh =60x720x1x2x8x365x8 = 2.02x109N22.02 1094.4615= 4.52

28、108)接觸疲勞強度壽命系數(shù)Zn1、Zn2由圖 13-8 查得，Zni =1, Zn2 =1(15) 接觸疲勞安全系數(shù)其失效概率為1%接觸疲勞安全系數(shù)SHmin =1(16) 計算許用接觸應(yīng)力H limlZNI_ H lSh min680 11MPa =680MPaTh lim 2Zn 2SH min550 11MPa =550MPa(17) 計算小齒輪分度圓直徑d1tdit3 2KtT1 u(ZeZhZ Z1)2V 電 ucth2 1.3 50993 4.4615 1.189.8 2.446 0.761 0.989、2-工疋()4.4615"""mm = 39.

29、235mm0.8550(18) 計算圓周速度vtVt：；d it ni60 10003.14 39.235 720-60勺000m / s =i.479m/s(19) 確定載荷系數(shù)由表13-5查得，使用系數(shù)KA =1由圖13-13查得，動載荷系數(shù)Kv =1.1由；-_ -1.727 1.352 =3.079由表13-14查得，齒間載荷分配系數(shù)K,.=1.41。由圖13-15，齒向載荷分配系數(shù) 心=1.23故 K = KAKvK -Ky =1 1.1 1.23 1.41 =1.908(20)修正小齒輪分度圓直徑d,KJi 908懇=39.23珂右 mm=44.588mm3.確定齒輪傳動主要參數(shù)和

30、計算確定模數(shù)mnmndiCos：44.588 cos12mm = 1.745mm 乙25圓整為標準值mn =2mm中心距amn(Zi Z2)2 cos :2 (25 112)2 cos12mm = 140.061mm圓整中心距，取a1 = 140mm確定螺旋角B二 arccosmn (Z1Z2)2a1"rccos2 (25 112) =11.8832x140分度圓直徑d1、d2d1mnZ1cos :2 25mm = 51.095mm cos11.883mnz22112d2- rmm = 228.905mmcos：cos11.883齒寬b,、b2b = da =0.8 51.095mm

31、 = 40.876mm取 b2 =42mm, b48mm4校核齒根彎曲疲勞強度按式13-17，校核公式為 J = 2KTYYYFaYsa打刁Fbd1mn當量齒數(shù)乙1、Zv2乙 1 -ZJcos： =25/cos11.883 = 25.547ZV2 =Z2 /cos ： =112/cos11.883 =114.453齒形系數(shù)Yf91、Yf92由表 13-7 YFa1 =2.61 , YFa2 =2.17應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2由表 13-7YSa1 =1.593, YSa2 =1.802端面重合度二11 11；一二1.88-3.2()cos：二1.883.2 () cos11.883 =

32、1.686az1z225 112縱向重合度；=0.318 dZtan ： = 0.318 0.8 25 tan11.883 = 1.338重合度系數(shù)Y .Y =0.25 075 =0.25 仝75 =0.695竜&1.686軸向重合度Y-：由圖 13-22， 丫，0.9彎曲疲勞強度極限二F|im1、二Flim2由圖 13-7 查得，匚Flim1 =530MPa, ；Flim2 =400MPa彎曲疲勞強度壽命系數(shù)YN1、YN2由圖 13-9 查得，Yn1 ", Yn2 =1彎曲疲勞強度安全系數(shù)SFmin ".6(11)計算許用彎曲應(yīng)力“訂、"F lim 1

33、Yn1 " =-S匚F min= 53MP331.25MPa1.6F lim 2 YN 2 * w SF min(12) 校核齒根彎曲疲勞強度=400 1 MPa =250MPa1.62 :- F1 :42 51.095 22.61 1.593MPa =107.215MPa :二 F1F22.17 1.802MPa =100.835MPa ：*2 1.737 50933 0.695 0.942 汽51.0952 齒根彎曲疲勞強度足夠。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹 板式為宜。如圖3-1所示。其他有關(guān)尺寸見大齒輪零件圖。圖3-1高速

34、級大齒輪3.2低速級齒輪傳動設(shè)計1.選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù)選擇精度等級運輸機為一般工作機器，速度不高，故齒輪選用8級精度。選擇齒輪材料、熱處理方法及齒面硬度因傳動功率較小，選用軟齒面齒輪傳動。參考表13-1，小齒輪：40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS大齒輪：45鋼（正火），硬度為200HBS選齒數(shù)Z3、Z4為增加傳動的平穩(wěn)性，選 z3 =35，z4 二 iz3 =3.718 35 = 130.13，取 z4=131, 在誤差范圍內(nèi)。因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃樱拾葱饼X輪齒面接觸疲勞強度設(shè)計， 然后校核其齒 根彎曲疲勞強度。2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計初選螺旋角B =12

35、76;初選載荷系數(shù)Kt =1.3小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 T2 = 217060N mm選取齒寬系數(shù)d由表 13-8，取'd =0.8齒數(shù)比)=z4 / z3= 131/35 =3.743選取彈性系數(shù)Ze由表 13-6 選ZE =189.8 MPa節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh由表 13-7 選ZH =2.446端面重合度，11 11二1.88-3.2() cos；二1.88 -3.2 () cos12、1.726°z3z435131縱向重合度；一：=0.318 d Z3 tan： =0.318 0.8 35 tan 12 =1.893重合度系數(shù)z；Z 二.1/1.726 =0.761(11) 螺旋

36、角系數(shù)z;Z =、cos -0.989(12) 齒輪的接觸疲勞強度C Hlim1、匚H lim 2匚 H lim 3 = 68°MPa，二 h lim 4- 550MPa(13) 接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N3、N4由式(13-2 ), N3 =60 n3jLh =60X61.38仆 1 匯 2匯 8漢 365漢 8 = 4.5仆 108N4N34.51 108卩-3.743= 1.21 108)接觸疲勞強度壽命系數(shù)Zn3、Zn4由圖 13-8 查得，Zn3 =1.1, Zn4 =1(15) 接觸疲勞安全系數(shù)其失效概率為1%接觸疲勞安全系數(shù)SHmin =1(16) 計算許用接觸應(yīng)力二 H3=-

37、'H lim3Z 3H min680 1.11MPa =748MPaH lim 4ZN 4SH min二55 MPa =550MPa1(17) 計算小齒輪分度圓直徑d3td3冷警孕鏟廠23 217060 站43 1(189.8 2.446 0.7613.743mm = 63.686mm0.8550(18) 計算圓周速度Vt二 d 3t n3Vt 60 10003.14 63.686 161.38160漢1000m / s = 0.538m/s(19) 確實載荷系數(shù)由表13-5查得，使用系數(shù)KA =1由圖13-13查得，動載荷系數(shù)Kv =1由；- ；.；一 -1.727 1.893.61

38、9由表13-14查得，齒間載荷分配系數(shù)K：. =1.44。由圖13-15，齒向載荷分配系數(shù) 心=1.14故 K 二 KaKvKK=1 1 1.14 1.44 = 1.613(20) 修正小齒輪分度圓直徑d3I k'1 613d3 =d3t3( =63.868 弋" mm = 68.63mm3 花 1.33.確定齒輪傳動主要參數(shù)和計算確定模數(shù)mna2mn(Z3 乙)2 cos :2 (35 131)2 cos12mm = 169.709mmdscos 卩68.6 cos12 °. ndOmnmm = 1.918mmZ335圓整為標準值mn = 2mm中心距a圓整中心距

39、，取a = 170mm確定螺旋角B2a2"rccos皿Z4 . arccos2 (35 131) =12.4542X70分度圓直徑d3、d4mnZ32 35 mm = 71.687mmcos ：cos12.454d4 mnZ4COS :2 131mm 二 268.314mm cos12.454齒寬d、b4b = dd3 =0.8 71.687mm = 57.3496mm取 b3 = 64mm, b4 = 58mm4校核齒根彎曲疲勞強度按式13-17，校核公式為 6二2KT2Y YYFaYsa叮門F bdsmn當量齒數(shù)Zv3、Zv4乙3 二 Z3/COS ： =35/cos12.454

40、、35.843ZV4 =Z4/cos1： =131/cos12.454 -134.157齒形系數(shù)YFa3、YFa4由表 13-7YFa3 =2.44，YFa4 =2.153應(yīng)力修正系數(shù)YSa3、YSa4由表 13-7Ysa3 =1.654，Ysa4 =1.817端面重合度11 11二1.88-3.2()cos ：二1.88-3.2 () cos12.454 = 1.767z3z435 131縱向重合度；:；：=0.318dz3tan ： =0.318 0.8 35 tan 13.454 = 1.966重合度系數(shù)Y .0.750.750.250.250.674Sa1.767軸向重合度Y由圖 13

41、-22， Y =0.896彎曲疲勞強度極限-f lim 3、二Flim4由圖 13-7 查得，匚Flim1 =530MPa, Slim2 =400MPa彎曲疲勞強度壽命系數(shù)Yn3、Yn4由圖 13-9 查得，Yn3 =1, Yn4 =1彎曲疲勞強度安全系數(shù)Sf min二1 .6（11）計算許用彎曲應(yīng)力“、匕F2:二F lim 1 Yn 1530 ： 1cF1=-ml 巴MPa =331.25MPaSf min6kF2"F'im2 Yn2 二400 MPa =250MPaSf min1 6（12）校核齒根彎曲疲勞強度58 71.687 22.44 1.654MPa =205.2

42、3MPa ：:；F3CF4 二2 佃7 217060 0.674 °.896 2.153 1.817MPa=205.23MPa 士 F458 71.687 22 1.617 217060 0.674 0.896齒根彎曲疲勞強度足夠。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計（略）第4章軸的設(shè)計軸是組成機器的重要零件之一。它的主要功能是安裝、固定和支撐機器中的 回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪等），使其具有確定的工作位置，并傳遞運動和動力。 為了保證軸的正常工作，軸應(yīng)具備足夠的強度和剛度，同時應(yīng)具備合理的結(jié)構(gòu)， 即用保證軸上零件能正常定位和固定，且便于加工和裝配。通常，對于一般用途的軸，設(shè)計時只考慮強度和結(jié)構(gòu)方面的要求；對要

43、求較高回轉(zhuǎn)精度的軸（如機床主軸等），還應(yīng)滿足剛度要求；而高速轉(zhuǎn)動的軸，除上述要求外，還需進行震動 穩(wěn)定性的計算。在本畢業(yè)設(shè)計中，減速器中的軸只需滿足強度和結(jié)構(gòu)方面的要求 即可。軸的設(shè)計步驟為：合理選擇軸的材料及處理方法； 按軸的扭轉(zhuǎn)強度估算軸 的最小直徑；確定軸上零件的相對位置及裝配方案；進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。校核軸的強度及其他必要的校核計算；繪制軸的工作圖。4.1中間軸的設(shè)計1.選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機械設(shè)計基礎(chǔ)表 17-1查得2 2 2 2-b =637N/mm 、二s =353N/mm 、匚 4 = 268N / mm 、=155N/mm 、t 1 =

44、216N / mm2、匚 0 b 二 98N / mm2、匚b = 59N / mm2。2計算軸的載荷軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=217060N mm作用在大齒輪上的力圓周力Ft1_2T22 217060M二N =1900Nd2228.905徑向力Fr1=Ft1tan、" cos ： =1900 tan 20 cos 11.883 N - 710 N軸向力 Fa1 = Ft1 tan ： =1900 tan11.883 N = 400N各個力的方向如圖4-1所示作用在小齒輪上的力圓周力2T22 217060 MFt2N = 6060Nda71.687徑向力軸向力Fr2 二 Ft2tan :

45、n cos 1 =6060 tan 20 cos 12.454 N = 2250 NFa2 =Ft2tan：? -2250 tan12.454 N =1340N各個力的方向如圖5-1所示3初步估算軸的最小直徑dmin根據(jù)表17-2 , A值取107118，按公式17-2得=1071183 3.668 mm 二 30.3 33.4 mmV161.381考慮到軸上鍵槽削弱，軸徑需增大 3%5%故取dmin =32mm4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計心： H 3)17 ”圖4-1中間軸的結(jié)構(gòu)擬定軸上零件的裝配方案軸上大部分零件包括齒輪、套筒、滾動軸承。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（圖4-1 ） 裝軸承段：

46、這兩段軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔來決定，根據(jù)斜齒輪由軸向力及dmin =32mm，選角接觸球軸承 7207C,其尺寸為 dx DX B=35X 72X 17,故取 di =35mm，軸段I的長度由滾動軸承寬度 B、軸承與箱體內(nèi)壁間的距離 a=10 20mm及大齒輪輪轂與其裝配軸段的長度等尺寸決定L| = B s a 2=17 516 2 = 40mm兩對齒輪相對于軸承為對稱配置，則 L5 = B s a 2 二 40mm, d5 = di 二 35mm。 裝小齒輪段：考慮齒輪裝拆方便，取軸肩 h =10.07 0.1 d“ =：245 3.5 , 故dd1 2h，取d40mm;為保證套筒緊靠齒輪左

47、端使齒輪軸向固定，L?略 小于齒輪寬度，取L2 =62mm。 軸環(huán)段：齒輪右段用軸環(huán)定位，按設(shè)計手冊推薦軸環(huán)高度 h = 0.07 01 d2 二 2.8 4mm，取 h=4mm則 d3 = d2 2h = 48mm軸環(huán)寬度一般為高度的1.4倍，取L3 =8mm。 裝大齒輪段：考慮裝拆方便，取 d4 =40mm ；為保證套筒緊靠齒輪右端使 齒輪軸向固定，L4略小于齒輪寬度，取L4 = 40mm。.>OB 70沖 g 70.圖4-2彎矩圖5計算軸的支反力、畫出受力簡圖由軸的結(jié)構(gòu)簡圖可知，可確定出軸承支點跨距h =13 = 54.3mm，兩齒輪之間的距離I? =61mm，由此可畫出軸的受力簡

48、圖，如圖4-2a所示。水平支反力（圖 4-2a）RahRdh 二 Ft1 - Ft2Ft2l1Ft1 l1 2- RDH l11 21 3 = 0解得 Rah =4728N、Rdh =3232N垂直支反力（圖 4-2a）RavFr2 - Rdv = Fr1Fr211Fa2 d3 / _ Fr1 l11 2 ' Fa1 d 2 / - RDV l1 2 l3 = 0解得 Rav = -749N、Rdv =-791N此方向與假設(shè)方向相反6畫彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖水平彎矩圖Mh（圖4-2b）截面 B處 Mbh 二Rah h =4728 54.3=2567304N mm垂直彎矩圖Mv（圖4-2c）截面

49、 B處（左端）MbV1 =Rav h =749 54.3 = 40670.7N mm截面B處（右端）MBV2 二 M BV1 Fa2 d3/2 =749 54.345781 = 88701N mm合成彎矩圖M （圖4-2d）截面B處（左端）M C1M CH 2 M CV12 f256730.42 訂：；廠40670.7 2 N mm = 259932N mm截面B處（右端）Mc2 j；MCH2 McV22 h；256730.42887012N mm = 271622N mm轉(zhuǎn)矩圖（圖4-2e）轉(zhuǎn)矩 T =217060N mm7按彎扭合成強度條件校核軸的強度截面B處的當量彎矩Me = $；皿：+

50、0T 2 = J2599322 +（0.6 漢 217060 ）2 =28906N mm 其中 a =匚/ k0 b = 59/98 = 0.6由式 17-5 得 J =Me/W =Me/0.1d3 = 289060/0.1 403 =45.2N mm2 校核結(jié)果：二e v匕4 b =59N mm2故截面C處的強度足夠8繪制軸的工作圖（略）4.2高速軸的設(shè)計1.選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表17-1查得；b =637N/mm2、二 s =353N/mm2、匚= 268N/mm2、.=155N/mm2、 q b = 216N / mm2、L_, 0 b 二 98N

51、 / mm2、L_,b = 59N / mm2。2計算軸的載荷軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T, =509330N mm作用在齒輪上的力圓周力di2 50933051.095N =1994Ndmin考慮到軸上鍵槽削弱，軸徑需增大3%5% 故取 dmin =20mm圖4-4高速軸的結(jié)構(gòu)徑向力軸向力Fr = Ft tan ： n cos 一： = 1994 tan 20 cos11 .883742 NFa = Ft tan ： =1994 tan11.883 N = 42N3初步估算軸的最小直徑根據(jù)表17-2 , A值取107118，按公式17-2得p,'3 841071183 mm = 18.7 20.

52、6 mm4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬定軸上零件的裝配方案軸上大部分零件包括齒輪、套筒、滾動軸承和軸承端蓋、V帶、軸承擋圈由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（圖4-4） 安裝帶輪段：由第 3步以確定d20mm，帶輪段與軸配合部分的長度 Li = (1.5 2 di =40mm，為確保軸端擋圈壓緊聯(lián)軸器，應(yīng)減小 12mm故取L| =38mm 裝左軸承端蓋段：裝帶輪右端用軸肩定位，故取dd10.07 0.1 =200.07 0.120 二 22.8 24mm，故取d22mm;軸段U的長度由軸承端蓋長度及固定螺釘?shù)难b拆空間要求決 定，取 L2 = 30mm。 裝軸

53、承段：這兩段軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔來決定， 根據(jù)斜齒輪有軸向力 及d 22mm,選用角接觸球軸承7205C,其尺寸為dx DX B=25X 52X15,故取， d3 =d7 = 25mm.軸段川的長度由滾動軸承寬度 B、軸承與箱體內(nèi)壁距離 a=10 20mm 則L7 = B s a 2=155152 = 37mm， L3=15mm兩對齒輪相對于軸承為不對稱配置。 裝齒輪段：考慮裝拆方便，取d 30mm ；為保證套筒緊靠齒輪右端使齒 輪軸向固定，L6略小于齒輪寬度，取Lb =46mm。 軸環(huán)段：齒輪左端靠軸環(huán)定位，按設(shè)計手冊推薦軸環(huán)高度 h = (0.07 01d6 = 2.1 3mm，取 h=2.5mm J則 d 35mm;軸環(huán)寬度一般為高度 的 1.4 倍，取 L5 =5mm。 第W段：為了使左軸承右端進行定位，按設(shè)計手冊推薦軸環(huán)高度 h=(0.0701d3，取h=2.5mm則d4 =30mm。由于中間軸的總長度為 190mm 則高速軸中此段長度 L4 =190-5 -46 =102mm。4.3低速軸的設(shè)計1.選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表17-1查得2