哈工大-機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-二級齒輪減速器-設(shè)計(jì)說明書(共25頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Harbin Institute of Technology課程設(shè)計(jì)說明書（論文）課程名稱： 設(shè)計(jì)題目： 院 系： 班 級： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)目錄帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求 F=1900N; d=270mm; v=1.1ms; n= rmin; T= N·m; B= mm; z= ; p= mm;機(jī)器的年產(chǎn)量： 大批量 ；機(jī)器的工作環(huán)境： 清潔 ；機(jī)器的載荷特性： 平穩(wěn) ；機(jī)器的最短工作年限： 五年二班 ；其他設(shè)計(jì)要求：傳動(dòng)裝置簡圖傳動(dòng)方案：工作機(jī)：一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇1.1.1 選擇

2、電動(dòng)機(jī)類型根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380 V。1.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，工作機(jī)的有效功率為Pw=F*v1000=1900N*1.1ms1000=2.09 Kw從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶之間的總效率為：=1224324式中，1、2、3、4分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)和卷筒的傳遞效率。由表9.1取1=0.99、2=0.98、3=0.97、4=0.96，則=1224324=0.992*0.984*0.972*0.96=0.817所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為Pd=Pw=2.09 kW0.817=2.56 kW1.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

3、速按表2.1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i'=840，而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為nw=60*1000*vd=60*1000*1.1*270rmin77.81 rmin所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=inw=840*77.81rmin=622.483112.4 rmin符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min和1500r/min三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量、及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min的電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，查表15.1選定電動(dòng)型號為Y112M-6，其主要性能如下表：電動(dòng)機(jī)型號額

4、定功率/Kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y112M-62.29402.02.0電動(dòng)機(jī)的主要安裝尺寸和外形尺寸如下表：型號HABCDEF*GDGKbb1b2AAHAL1Y112M-6 1121901407028608*7241224519011550154001.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比i為i=nmnw=94077.81=12.08分配傳動(dòng)比i=iI*iII考慮潤滑條件，為使結(jié)構(gòu)緊湊，各級傳動(dòng)比均在推薦值范圍內(nèi)，取iI=1.4iII，故iI=1.4i=1.4*12.08=4.11iII=iiI=12.084.11=2.941.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的

5、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)1.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速I軸： nI=nm=940rminII軸： nII=nIiI=940rmin4.11=228.7 rminIII軸： nIII=nIIiII=230.99 rmin2.98=77.79 rmin卷筒軸：nW=nIII=77.79 rmin1.3.2 各軸的輸入功率I軸： PI=Pd1=2.56 kW*0.99=2.534 kWII軸： PII=PI23=2.534 kW*0.98*0.97=2.41 kWIII軸： PIII=PII23=2.41 kW*0.98*0.97=2.29 kW卷筒軸：P卷=PIII12=2.29*0.99*0.98=2.22 kW

6、1.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td為 Td=9.55*106*Pdnm=9.550*106*2.56 kW960 rmin=2.60*104N·mm 所以： I軸： TI=Td1=26008.5N·mm*0.99=2.57*104N·mm II軸： TII=TI12iI=25748.4N·mm*0.99*0.98*4.11=10.04*104N·mm III軸： TIII=TII23iII=.3N·mm*0.98*0.97*2.94=2.80*105N·mm 卷筒軸：T卷=TIII12=.9N·mm*

7、0.99*0.98=2.71*105N·mm 將以上結(jié)果匯總到表，如下軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸I軸II軸III軸滾筒軸轉(zhuǎn)速n/（r/min）940.0940.0228.777.7977.79功率P/(kW)2.562.5342.412.292.22扭矩T/(N·mm)2.60*1042.57*10410.04*1042.80*1052.71*105傳動(dòng)比i14.112.941效率0.990.970.950.97二、傳動(dòng)件設(shè)計(jì)2.1 高速級斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1.1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大、小齒輪均選用45鋼，采用軟齒面，由文獻(xiàn)1表8.

8、2得：小齒輪調(diào)制處理，齒面硬度為21725HBW，平均硬度為236HBW；為保證小齒輪比大齒輪具有更好的機(jī)械性能，大齒輪正火處理，齒面硬度為162217HBW，平均硬度為190HBW。大小齒輪齒面評價(jià)硬度差為46HBW，在3050HBW之間。選用8級精度。2.1.2初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。由d132KTdu+1uZEZHZH2式中各參數(shù)為：參數(shù)結(jié)果Kt1.4d0.9z121z2861.6531.278(1) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T。由前面設(shè)計(jì)可知，T=2.67*104 N·mm(2) 設(shè)計(jì)時(shí)，因v值未知，Kv不能確定，故可初選載荷系數(shù)Kt

9、= 1.11.8，此處初取Kt = 1.4。(3) 由表8.6取齒寬系數(shù)d=1.1。(4) 由表8.5查得彈性系數(shù)ZE=189.8 MPa。(5) 初選螺旋角=12°由圖8.14查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.46。(6) 齒數(shù)比u= i2=4.11 。(7) 初選z1= 17, 則z2=uz1=4.11*21=69.7 ，取z2=70。傳動(dòng)比誤差<5%，符合設(shè)計(jì)要求。由式8.1得端面重合度=1.88 -3.21z1+1z2cos= 1.88 -3.2117+170×cos12°=1.65。由式8.2得軸面重合度=0.318dz1tan=0.318*1.1*17*

10、tan12°=1.26由圖8.15查得重合度系數(shù)Z=0.788由圖8.24查得螺旋角系數(shù)Z=0.989(8) 接觸許用應(yīng)力可由H= ZNHlimSH求得，由圖8.28（e）、（a）得接觸疲勞極限應(yīng)力Hlim1=570MPa，Hlim2=390MPa，SH=1.0。大小齒輪1、2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為N1=60n1aLh=60*940*1.0*2*8*250*5=1.128×109N2= N1i= 1.128×1094.11=.7=2.74×108由圖8.29查得壽命系數(shù)ZN1=1.0，ZN2=1.05（允許有局部點(diǎn)蝕）；由表8.7，取安全系數(shù)SH=1.0。

11、H1= ZN1HlimSH= 1.0×5701.0 =570.0參數(shù)結(jié)果d1t38.22KA1.0v1.88KV1.07K1.16K1.2K1.49mn2 H2= ZN2HlimSH= 1.05×3901.0 =410.0故取H= H2= 410.0計(jì)算小齒輪1的分度圓直徑d1t， 得d1t32KtTdu+1uZEZHZZH2=32×1.4×25748.41.14.11+14.11189.8*2.46*0.788*0.02 =40.03 mm2.1.3確定傳動(dòng)尺寸(1) 計(jì)算載荷系數(shù)K。由表8.3查得使用系數(shù)KA=1.0。齒輪線速度如下式v= d1tn1

12、60×1000=×40.03×=1.97 m/s由圖8.7查得動(dòng)載荷系數(shù)KV = 1.15；由圖8.11查得齒向載荷分布系數(shù)K=1.11；由表8.4查得齒間載荷分布系數(shù)K=1.2，故K=KAKVKK=1.0×1.15×1.11×1.2=1.53(2) 對 d1t進(jìn)行修正。因?yàn)镵與Kt有較大差異，故需對按照Kt值設(shè)計(jì)出來的 d1t進(jìn)行修正，即d1= d1t3KKt=41.25 mm(3) 確定模數(shù)mnmn= d1cosz1= 41.25*cos12° 17=2.37 （按表8.1，取mn=2.5）(4) 計(jì)算傳動(dòng)尺寸。中心距參

13、數(shù)結(jié)果a109.39a'11013°24'43''d143.178d2176.822b240b145a= mnz1+z22*cos= 3*17+702*cos12°=111.2 mm圓整為a'=110 mm,則螺旋角=arccosmnz1+z22a=arccos2.5*17+702*110=8.646°=8°38'45''因?yàn)橹蹬c初選值相差較大，故與有關(guān)的數(shù)值需修正，修正后的結(jié)果是=1.644，=1.433，Z=0.785， Z=0.986，d1t=38.75， d1=39.56。顯然值改變

14、后，d1的計(jì)算值變化很小，因此不再修正mn和a。故d1=mnz1cos=2.5*178°38'45''=42.99 mmd2=mnz2cos=2.5*708°38'45''=177.009 mmb=d*d1=1.1*42.99=47.289 mm圓整為b=45 mm。取b2=b1+(510) mm，b1=50 mm。2.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F= 2KTbmnd1YFYsYYF式中各參數(shù)：(1) K、T、mn同前。(2) 齒寬b = b2=40 mm。(3) 齒形系數(shù)YF與應(yīng)力修正系數(shù)Ys。當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos3=

15、178°38'45''=17.20zv2=z2cos3=708°38'45''=70.70查圖8.19得齒形修正系數(shù)YF1=2.68，YF2=2.23。由圖8.20查得應(yīng)力修正系數(shù)Ys1=1.58，Ys2=1.80。(4) 查圖8.21得重合度系數(shù)Y=0.70。(5) 查圖8.26得螺旋角系數(shù)Y=0.88 。(6) 許用彎曲應(yīng)力可由下式算得F= YNFlimSF查得彎曲疲勞極限應(yīng)力Flim1=220 MPa，F(xiàn)lim2=170 MPa查得壽命系數(shù)YN1= YN2=1.0。查得安全系數(shù)SF=1.25，故F1= YN1Flim1S

16、F= 1.0*220 1.25=176 MPaF2= YNFlim2SF= 1.0*170 1.25=136 MPa故F1= 2KTbmnd1YF1Ys1YY= 2*1.49*19884.640*2*43.178*2.68*1.58*0.86=45.36 MPa <F1F2= F1YF2Ys2YF1Ys1=45.36*2.23*1.802.69*1.58=42.84 MPa<F2 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。2.1.5 齒輪傳動(dòng)其它幾何尺寸各齒輪的尺寸及參數(shù)計(jì)算詳見下表。圓柱齒輪幾何尺寸表序號項(xiàng)目代號計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1齒數(shù)齒輪1z1/21齒輪2z2/862法面模數(shù)(mm)mn/23端

17、面模數(shù)(mm)mtmn/cos2.0564法面壓力角（度)n/205端面壓力角（度)tn/cos20.5616齒頂高系數(shù)han*/17頂隙系數(shù)cn*/0.258標(biāo)準(zhǔn)中心距(mm)amnz1+z22cos109.399實(shí)際中心距(mm)a'11010螺旋角/13°24'43''11變位系數(shù)齒輪1x10齒輪2x2012齒頂高(mm)齒輪1ha1han*cos*mt1.999齒輪2ha21.99913齒根高(mm)齒輪1hf1han*+cn*cos*mt2.500齒輪2hf22.50014分度圓直徑(mm)齒輪1d1mt*z43.178齒輪2d2176.82

18、215齒頂圓直徑(mm)齒輪1da1da= d+2*ha47.176齒輪2da2180.8216齒根圓直徑(mm)齒輪1df1df= d-2*hf38.178齒輪2df2171.82217重合度（mm）=1.88 -3.21z1+1z2cos=1.596=0.318*dz1tan=0.725=+1.7712.2 低速級齒輪尺寸設(shè)計(jì)2.2.1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級與高速級一樣，低速級大、小齒輪均選用45#鋼，采用軟齒面，小齒輪調(diào)制處理，齒面硬度為21725HBW，平均硬度為236HBW；為保證小齒輪比大齒輪具有更好的機(jī)械性能，大齒輪正火處理，齒面硬度為162217HBW，平均硬度為

19、190HBW。大小齒輪齒面評價(jià)硬度差為46HBW，在3050HBW之間。選用8級精度。2.2.2 初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸因是閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)d332KT3du+1uZEZHZH2參數(shù)結(jié)果Kt1.3d1.0z124z2711.653式中各參數(shù)為：(1) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T3。TII=10.04*104N·mm(2) 設(shè)計(jì)時(shí)，因v值未知，Kv不能確定，故可初選載荷系數(shù)Kt = 1.11.8，此處初取Kt = 1.3。(3) 由參考文獻(xiàn)1表8.6取齒寬系數(shù)d=1.0。(4) 由參考文獻(xiàn)1表8.5查得彈性系數(shù)ZE=189.8MPa。(5) 由參考文獻(xiàn)1圖8.14

20、查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。(6) 齒數(shù)比u= iII=2.94。(7) 初選z3= 21 則z4=uz3=2.94*21=61.53 ，取z4=62。傳動(dòng)比誤差<5%，符合設(shè)計(jì)要求。由參考文獻(xiàn)1式8.1得=1.88 -3.21z3+1z4cos= 1.88 -3.2121+162*1.0=1.68。由圖8.5查得重合度系數(shù)Z= 0.88(8) 接觸許用應(yīng)力可由H= ZNHlimSH算得，由高速級齒輪設(shè)計(jì)可知Hlim3=570MPa，Hlim4=390MPa，SH=1.0。而N3=N2，故壽命系數(shù)ZN3=ZN2=1.10（允許有局部點(diǎn)蝕），N4= N3iII= .472.94=9.33

21、5×107，由參考文獻(xiàn)1圖8.29查得壽命系數(shù)ZN4=1.16（允許有局部點(diǎn)蝕）；則H3= ZN3HlimSH= 1.10*5701.0 =627.0 MPaH4= ZN2HlimSH= 1.16*3901.0 =452.4 MPa故取H= H4= 452.4 MPa計(jì)算小齒輪3的分度圓直徑d3t d3t32KtTIIdu+1uZEZHZH2=32*1.3*.31.0*2.94+12.94*189.8*2.5*0.88452.42 =66.983 mm參數(shù)結(jié)果d3t63.323KA1.0v0.734KV1.08K1.16K1.2K1.53m3a142.5a'145'2

22、2°33'29x40.8332.2.3 確定傳動(dòng)尺寸(1) 計(jì)算載荷系數(shù)K。由參考文獻(xiàn)1表8.3查得使用系數(shù)KA=1.0。齒輪線速度如下式v= d3tnII60*1000=*66.983*228.760*1000=1.125 m/s由參考文獻(xiàn)1圖8.7查得動(dòng)載荷系數(shù)KV = 1.1；由參考文獻(xiàn)1圖8.11查得齒向載荷分布系數(shù)K=1.09；由參考文獻(xiàn)1表8.4查得齒間載荷分布系數(shù)K=1.1，故K=KAKVKK=1.0*1.1*1.09*1.2=1.43(2) 因?yàn)镵與Kt相差較大，故需按Kt值計(jì)算出的d3t進(jìn)行修正，即d3=d3t3KKt=66.983* 31.531.3=68

23、.821mm(3) 確定模數(shù)mm= d3z3= 68.821 21=3.28 mm （按表8.1，取m=3.5 mm）(4) 計(jì)算傳動(dòng)尺寸。中心距a= 12mz3+z4= 12*3.5*21+62=145.5 mm 對齒輪4進(jìn)行變位，圓整中心距a'=145 mma) 計(jì)算嚙合角''=cos-1aa'cos=22.5581°=22°33'29b) 計(jì)算變位系數(shù)x4=x=z3+z42taninv'-inv=0.833c) 計(jì)算重合度db3=mz3cos=67.658db4=mz4cos=200.155da3=d3+2ha*m=80

24、.6442da4=d4+2ha*m=221.8534a3=cos-1db3da3=32.969°a4=cos-1db4da4=25.5521°參數(shù)結(jié)果1.62d372d4213b380b475b145=12*z3*tana3-tan'+z4*tana4-tan'1.62>1.2d) 計(jì)算傳動(dòng)尺寸d3=mz3=3*24=72 mmd4=mz4=3*71=213 mmb= dd3=72取b3=80 mm，b4=75 mm 。2.2.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F= 2KTbmdYFYsYF式中各參數(shù)：(1) K、TII、m同前。(2) 齒寬b = b3 = 8

25、0mm。(3) 齒形系數(shù)YF與應(yīng)力修正系數(shù)Ys。查參考文獻(xiàn)1 圖8.19得YF3=2.68，YF4=1.95查參考文獻(xiàn)1 圖8.20得Ys3=1.55，Ys4=1.72查參考文獻(xiàn)1 圖8.15得重合度系數(shù)Y=0.713。許用彎曲應(yīng)力可由下式算得F= YNFlimSF查得彎曲疲勞極限應(yīng)力Flim3=220 MPaFlim4=170 MPa由前面計(jì)算N3=N2=.47 ，N4=9.335×107查參考文獻(xiàn)1 圖8.30得壽命系數(shù)YN3= YN4=1.0。查參考文獻(xiàn)1 表8.7得安全系數(shù)SF=1.25，故F3= YN3Flim3SF= 1.0*220 1.25=176 MPaF4= YNF

26、lim4SF= 1.0*170 1.25=136 MPa故F3= 2KTIIbmd3YF3Ys3Y= 2*1.53*77688.575*3 *72*2.68*1.58*0.71344.3 MPa F4= F3YF4Ys4YF3Ys3=52.89*1.95*1.721.58*2.6859.1 MPa 容易看出F1<F3F2<F4設(shè)計(jì)滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。2.2.5 齒輪其他幾何尺寸計(jì)算各齒輪的尺寸及參數(shù)計(jì)算詳見下表。圓柱齒輪幾何尺寸表序號項(xiàng)目代號計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1齒數(shù)齒輪1z3/24齒輪2z4/712模數(shù)(mm)m/34壓力角（度)/206齒頂高系數(shù)ha*/17頂隙系數(shù)c*/0.

27、258標(biāo)準(zhǔn)中心距(mm)amz3+z42142.59實(shí)際中心距(mm)a'/14511變位系數(shù)齒輪3x30齒輪4x40.83312齒頂高(mm)齒輪3ha3y=a'-amy=x3+x4-yha=ha*+x-y*m4.3221齒輪4ha44.02913齒根高(mm)齒輪3hf3hf=ha*+c*-x1*m 2.28齒輪4hf42.573114分度圓直徑(mm)齒輪3d3m*z72齒輪4d421315齒頂圓直徑(mm)齒輪3da3da= d+2*ha80.6442齒輪4da4221.05816齒根圓直徑(mm)齒輪3df3df= d-2*ha67.44齒輪4df4207.85381

28、7重合度（mm）=12*z3*tana3-tan'+z4*tana4-tan'1.599三、減速器裝配草圖設(shè)計(jì)3.1 草圖準(zhǔn)備3.1.1 選定聯(lián)軸器類型對于連接電動(dòng)機(jī)和減速器高速軸的聯(lián)軸器，為了減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其聯(lián)軸器類型應(yīng)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較好的減震性能，故采用彈性柱銷聯(lián)軸器，對于低速軸和工作機(jī)相連的聯(lián)軸器，因其轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)矩較大，考慮到本設(shè)計(jì)安裝時(shí)不易保證同心度，采用具有良好補(bǔ)償位移偏差的金屬滑塊聯(lián)軸器。3.1.2 確定滾動(dòng)軸承類型對于高速級斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，因有軸向力，選擇角接觸軸承；低速級采用深溝球軸承。3.1.3 確定滾動(dòng)軸承的潤滑和密封方式由前面計(jì)算可知高速級齒輪線

29、速度v1= 2.09 m/s，低速級齒輪線速度v2=0.880 m/s，均小于2 m/s，故滾動(dòng)軸承采用鈉基ZN-3潤滑脂潤滑（填充量不大于軸承空間的1/3），并在軸上安裝擋油板?？紤]減速器工作環(huán)境清潔，軸頸圓周速度v<45 m/s，故采用毛氈圈密封。3.1.4 確定軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式凸緣式軸承端蓋調(diào)整軸承間隙比較方便，密封性能也好，故選用凸緣式軸承端蓋，采用鑄鐵鑄造成型。3.1.5 確定減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案考慮工藝性能、材料消耗和制造成本，選用剖分式機(jī)體，鑄鐵材料鑄造成型。結(jié)構(gòu)示例圖如下圖所示：與機(jī)體有關(guān)零件的結(jié)構(gòu)尺寸見下表：鑄鐵減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表名稱符號尺寸關(guān)系尺寸大小基座壁厚

30、0.025a+388 mm機(jī)蓋壁厚10.02a+388 mm機(jī)座凸緣厚度b1.512 mm機(jī)蓋凸緣厚度b11.5112 mm機(jī)座底凸緣厚度p2.520 mm地腳螺釘直徑df0.036a+12M20地腳螺釘數(shù)目nn=4/軸承旁連接螺栓直徑d10.75dfM16機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑d2(0.50.6) dfM10連接螺栓d2的間距l(xiāng)150200180軸承端蓋螺栓直徑d3(0.40.5) dfM8窺視孔蓋螺栓直徑d4(0.30.4) dfM6定位銷直徑d(0.70.8) d28 mmdf、d1、d2至外壁距離c1/26、22、16 mmdf、d2至凸緣距離c2/24、14 mm軸承旁凸臺半徑R1c

31、220 mm凸臺高度H根據(jù)低速級軸承外徑確定外機(jī)壁至軸承座端面距離l1c1+c2+(58)48 mm內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離l2+c1+c2+(58)56 mm大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離1>1.210 mm齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離210 mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1、mm10.851,m0.85m1=m=8 mm軸承端蓋外徑D2軸承座孔徑+(55.5)d3視具體軸承而定軸承端蓋凸緣厚度e(11.2)d38 mm軸承旁連接螺栓距離ssD2視具體軸承而定3.2 草圖第一階段3.2.1 間距確定(1) 取中間軸上兩齒輪軸向間距4=10mm。(2) 因采用脂潤滑，軸承外圈端面至機(jī)體內(nèi)壁的距離要留出安放擋油板的空

32、間，取3=10 mm；取擋油板寬度C=11 mm。參數(shù)結(jié)果410310C11510dmin14.22KA1.5(3) 取中間軸上齒輪2端面至機(jī)體內(nèi)壁的距離5=10 mm3.2.2 高速軸軸系部件設(shè)計(jì)(1) 選擇軸的材料因傳遞功率不大，且對質(zhì)量與結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用45鋼并進(jìn)行調(diào)制處理。(2) 初步軸徑dmin，并根據(jù)相配聯(lián)軸器的尺寸確定軸徑d1和長度L1對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)3第759頁得，C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C= 103，則dmin=C3Pn=106×32.53940=14.74 mm考慮鍵槽影響，取dmin=14.74×1+

33、5% mm=15.5 mm。(3) 確定軸的軸向固定方式因?yàn)辇X輪減速器輸出軸的跨距不大，且工作溫度變化不大，故軸向固定采用兩端固定方式。(4) 聯(lián)軸器及軸段前面計(jì)算的dmin即為軸段的直徑，又考慮軸段上安裝聯(lián)軸器，因此軸段的設(shè)計(jì)與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由前面設(shè)計(jì)可知，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查文獻(xiàn)1表13.1取KA=1.5，計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc1= KAT=1.5×25.7484=38.62 N·m由參考文獻(xiàn)2表13.1查詢可得GB/T 5014-2003中的LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器符合要求，其參數(shù)為：公稱轉(zhuǎn)矩560 N·m，許用轉(zhuǎn)速為6300 r/min，軸孔直徑范圍是203

34、5 mm。滿足電動(dòng)機(jī)軸徑要求。取與軸相連端軸徑20 mm，軸孔長度38 mm，J型軸孔，選用A型鍵，聯(lián)軸器主動(dòng)端代號為HL2 28×44 GBT5014-2003。相應(yīng)的，軸段的直徑d1=20mm，軸段長度應(yīng)該比聯(lián)軸器略短，故取其長度為l1=36 mm(5) 密封圈與軸段聯(lián)軸器右端采用軸肩固定，取軸肩高度h=2.453.5 mm，相應(yīng)的軸段的直徑范圍為24.927 mm，查文獻(xiàn)2表14.4，選用氈圈油封JB/ZQ 4604-1986中的軸徑為25 mm的，則軸段的直徑d2=40 mm。參數(shù)結(jié)果d120l136d225l248d330l327d435l496l545d635l66d73

35、0l727L180.2L2131.8L341.8(6) 軸承與軸段及軸段由前面設(shè)計(jì)知，軸承類型為角接觸軸承，暫取軸承型號為7206C，由文獻(xiàn)2表12.2查得內(nèi)徑d=30 mm，外徑D=62 mm，寬度B=16 mm，定位軸肩直徑damin=36 mm，Damax=56 mm。故軸段的直徑d3=30 mm。軸段的直徑應(yīng)與軸段相同，即d7=30 mm。(7) 軸段由于齒輪齒根圓直徑較小，若選擇d4=35 mm，選用平鍵連接 鍵 10×40GBT 1096-2003，則df1-d4-t1=38.615-35-3.3<2.5mn故軸與齒輪應(yīng)做成齒輪軸，取過渡軸段d4=35 mm(8)

36、齒輪軸段取l5=b1=45 mm。(9) 軸段在軸段和齒輪軸段間取過渡軸段段d6=35 mm(10) 機(jī)體與軸段的長度因采用凸緣式軸承蓋，其凸緣厚度e=8 mm。由于所選聯(lián)軸器不影響軸承端蓋螺栓的拆卸，軸肩與軸承端蓋之間的間隙取K=10 mm。在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋的相互位置與尺寸之后，即可確定各軸段的長度。取軸段的長度l3=l7=C +B =（11+16）= 27 mm；軸段的長度l2=l2'-B-3+ e + K =56-16-10+8+10mm=48mm；軸段的長度l6=5-2.5+3-C=10-2.5+10-11=6 mm；軸段的長度l4=2+b3+4-2.5-1= 9

37、6 mm。軸的各部分尺寸均確定。取聯(lián)軸器輪轂中間位置為力的作用點(diǎn)，可得跨距L1=80.2；L2=131.8 mm；L3=41.8mm。完成的結(jié)構(gòu)草圖如下所示。(11) 鍵連接設(shè)計(jì)聯(lián)軸器與軸之間采用A型普通平鍵連接，型號為：鍵 6×32 GB/T 10962003，h=7，t1=3.3 mm。3.2.2 中間軸軸系部件設(shè)計(jì)(1) 選擇軸的材料因傳遞功率不大，且對質(zhì)量與結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用45鋼并進(jìn)行調(diào)制處理。(2) 初步軸徑dmin，并根據(jù)相配聯(lián)軸器的尺寸確定軸徑d1和長度L1對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)3第759頁得，C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=

38、103，則dmin=C3Pn=106×32.41228.7=23.23 mm參數(shù)結(jié)果dmind130l138d235l278d342l310d435l438d530l538考慮鍵槽影響，取dmin=23.23×1+5% mm=24.40 mm。(3) 確定軸的軸向固定方式因?yàn)辇X輪減速器輸出軸的跨距不大，且工作溫度變化不大，故軸向固定采用兩端固定方式。(4) 軸承與軸段及軸段由前面設(shè)計(jì)知，軸承類型為角接觸軸承，暫取軸承型號為7206C，由文獻(xiàn)2表12.2查得內(nèi)徑d=30 mm，外徑D=60 mm，寬度B=16 mm，定位軸肩直徑damin=36 mm，Damax=56 mm。

39、故軸段的直徑d1=30 mm。軸段的直徑應(yīng)與軸段相同，即d5=30 mm。(5) 齒輪3與軸段為了便于齒輪的安裝，d2應(yīng)略大于d1，取d2=35 mm，齒輪3左端用套筒固定，則軸段的長度應(yīng)略小于齒輪3的寬度b3，取l2=78 mm。(6) 軸段齒輪3右端用軸肩固定，由文獻(xiàn)1圖10.9中公式得到軸肩高度h=2.453.5 mm，相應(yīng)的軸段的直徑范圍為39.942 mm，取d3=42 mm。l3=4=10 mm(7) 齒輪2與軸段齒輪2左端也用軸肩固定?？扇4=35 mm，齒輪2右端用套筒固定，則軸段的長度應(yīng)略小于齒輪2的寬度b2，取l4=38 mm。取l5=b1=45 mm。(8) 軸段的長度

40、l1=l5=B+2+b3+2=38 mm完成的結(jié)構(gòu)草圖如下所示。(9) 鍵連接設(shè)計(jì)齒輪2、齒輪3與軸之間采用A型普通平鍵連接，型號分別為：鍵 10×70 GB/T 10962003，h=8，t1=3.3 mm；鍵 10×32 GB/T 10962003，h=8，t1=3.3 mm。3.2.3 低速軸軸系部件設(shè)計(jì)(1) 選擇軸的材料因傳遞功率不大，且對質(zhì)量與結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用45鋼并進(jìn)行調(diào)制處理。(2) 初步軸徑dmin，并根據(jù)相配聯(lián)軸器的尺寸確定軸徑d1和長度L1對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)3第759頁得，C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=

41、103，則dmin=C3Pn=106×32.2977.79=32.72 mm考慮鍵槽影響，取dmin=32.72×1+5% mm=34.37 mm。(3) 確定軸的軸向固定方式因?yàn)辇X輪減速器輸出軸的跨距不大，且工作溫度變化不大，故軸向固定采用兩端固定方式。參數(shù)結(jié)果dmin29.75KA1.2d136l154d242l245d345l330d450l451d555l510d648l673d745l744L181L2118.5L371(4) 聯(lián)軸器及軸段前面計(jì)算的dmin即為軸段的直徑，又考慮軸段上安裝聯(lián)軸器，因此軸段的設(shè)計(jì)與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由前面設(shè)計(jì)可知，選用金屬滑塊聯(lián)

42、軸器。查文獻(xiàn)1表13.5取KA=1.2，計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc1= KAT=1.5×280=420N·m由參考文獻(xiàn)2表13.5查詢可得JB/ZQ 4384-1997中公稱轉(zhuǎn)矩500 N·m的金屬滑塊聯(lián)軸器滿足要求，其許用轉(zhuǎn)速為250 r/min，軸孔直徑范圍是36-40 mm。取與軸相連端軸徑36 mm，軸孔長度為L1-h=70-16=54 mm，J型軸孔。相應(yīng)的，軸段的直徑d1=36mm，取其長度為l1=36 mm。(5) 密封圈與軸段聯(lián)軸器右端采用軸肩固定，取軸肩高度h=2.523.6 mm，相應(yīng)的軸段的直徑范圍為41.0443.2 mm，查文獻(xiàn)2表14.4，選用氈圈油

43、封JB/ZQ 4604-1986中的軸徑為42 mm的，則軸段的直徑d2=42 mm。(6) 軸承與軸段及軸段由前面設(shè)計(jì)知，軸承類型為深溝球軸承，暫取軸承型號為6209，由文獻(xiàn)2表12.1查得內(nèi)徑d=45 mm，外徑D=85 mm，寬度B=19 mm，定位軸肩直徑damin=52 mm，Damax=78 mm。故軸段的直徑d3=45 mm。軸段的直徑應(yīng)與軸段相同，即d7=45 mm。(7) 軸段為了便于齒輪的安裝，d6應(yīng)略大于d7，取d6=48 mm，齒輪3右端用擋油板固定，則軸段的長度應(yīng)略小于齒輪4的寬度b6，取l6=73 mm。(8) 軸段齒輪4右端用軸肩固定，由文獻(xiàn)1圖10.9中公式得到

44、軸肩高度h=3.364.8 mm，相應(yīng)的軸段的直徑范圍為54.7257.6 mm，取d3=55 mm。(9) 軸段取過渡軸段直徑d4=50 mm。(10) 機(jī)體與軸段的長度因采用凸緣式軸承蓋，其凸緣厚度e=8 mm。由于所選聯(lián)軸器不影響軸承端蓋螺栓的拆卸，軸肩與軸承端蓋之間的間隙取K=10 mm。在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋的相互位置與尺寸之后，即可確定各軸段的長度。取軸段的長度l3=C +B =（11+19）= 30 mm；軸段的長度l2=l2'-B-3+ e + K =56-19-10+8+10 mm=45 mm；軸段的長度l7=B+2+3+2.5+2=44 mm；取軸段的長度l

45、5=10 mm；軸段的長度l4=2+b4+4-2.5-1-l5=10+40+10+2.5-1-10= 96 mm。軸的各部分尺寸均確定。取聯(lián)軸器輪轂中間位置為力的作用點(diǎn)，可得跨距L1=81；L2=118.5 mm；L3=71 mm。完成的結(jié)構(gòu)草圖如下所示。(11) 鍵連接設(shè)計(jì)聯(lián)軸器、和齒輪4與軸之間采用A型普通平鍵連接，型號分別為：鍵 10×45 GB/T 10962003，h=8，t1=3.3 mm。鍵 14×63 GB/T 10962003，h=8，t1=3.8 mm。3.2.4 軸系部件校核計(jì)算本設(shè)計(jì)已完成高、中、低速軸的軸系部件校核計(jì)算，均滿足設(shè)計(jì)要求，此處只給出低

46、速軸校核計(jì)算過程。(1) 軸的受力分析a. 畫受力簡圖圓周力Ft=2Td= 2*2.17*=2037.56 N 徑向力Fr=Ft*tan=2037.56*tan20°=741.61 Nb. 計(jì)算支反力FH1=Fr*L3L2+L3=276.63 NFH2=Fr-FH1=464.98 FV1=Ft*L3L2+L3=760.04 NFV2=Ft-FV1=1277.52 NN軸承1的總的支反力為FR1=2FV12+FH12=2(276.63)2+(760.04)2=808.82 N軸承2的總的支反力為FR2=2FV22+FH22=2(464.98)2+(1277.52)2=1359.51 N

47、c. 畫彎矩圖在水平面上,軸承1處，A-A面左側(cè)MaH1=FH1L2=276.63N*118.5 mm=32780.655 N·mmA-A面右側(cè)MaH2=FH1L2= 464.08 N*70.5mm=32781.09 N·mm垂直面上，彎矩為MaV= FV1L2= 760.04N*118.5mm=90064.74 N·mmMaV'=FV2L3=1277.52N*70.5mm=90065.16 N·mmA-A面左側(cè)Ma= MaH12+MaV2= =95844.82 N·mmA-A面右側(cè)Ma'= MaH22+MaV2=95845.3

48、6 N·mmd. 畫轉(zhuǎn)矩圖T=.02N·m(2) 校核軸的強(qiáng)度A-A剖面左側(cè)彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，為危險(xiǎn)截面。該截面抗彎模量為W=0.1d63-bt(d6-t)22d6=0.1*483-14*5.5(48-5.5)22*48=9610.44 mm3該截面的抗扭截面模量為WT=0.1d63-btd6-t22d6=0.2*483-14*5.548-5.522*48=20669.64 mm3彎曲應(yīng)力b= MW= 95844.82N·mm9610.44 mm3=9.973 MPaa=b=9.973 MPam=0扭剪應(yīng)力T=TWT=.02N·m20669.64 mm3=

49、10.504 MPa a=m=T2 =5.252 MPa調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由參考文獻(xiàn)3可以查得b=650 MPa，-1=300 MPa，-1=155 MPa；材料等效系數(shù)=0.2，=0.1。鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)可由參考文獻(xiàn)1附表10.3得：K=1.825，K=1.625。查參考文獻(xiàn)1附圖10.1得=0.8，=0.76。查參考文獻(xiàn)1附圖10.1與附表10.2得=0.92。由此，安全系數(shù)計(jì)算如下：S= -1Ka+m=3001.8250.92*0.8*9.973+0.2*0=12.13S=-1Ka+m=1551.6250.92*0.76*5.252+0.1*5.252=12.17S= SSS2+S

50、2=8.59由參考文獻(xiàn)1表10.5得許用安全系數(shù)S=1.31.5，顯然S>S，故A-A截面安全。(3) 校核鍵連接的強(qiáng)度滾筒與軸連接處為平鍵連接，擠壓應(yīng)力p=4Tdhl式中：d鍵連接處的軸徑，mm； T傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·mm； h鍵的高度，mm； l鍵連接長度，mm；故p=4Tdhl=4*.0248*9*63= 31.91 MPa鍵、軸材料均為45鋼，p= 120150MPa。p< p，故強(qiáng)度滿足需要。(4) 校核軸承強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)3查得6209軸承的Cr=25700 N,C0=20700N。軸承工作環(huán)境無軸向力，軸承1的工作環(huán)境比軸承2工作環(huán)境惡劣，故只需校核軸承2。計(jì)算

51、當(dāng)量動(dòng)載荷P=XFr其中，X為動(dòng)載荷徑向系數(shù)，F(xiàn)r為軸承徑向載荷。由參考文獻(xiàn)1表11.12可知，X=1。則P=XFr= Fr= FR2=1359.51 N(5) 校核軸承壽命軸承在100下工作，fT=1。根據(jù)其載荷性質(zhì)，取fP=1.1。軸承壽命為Lh=10660*nfTCrPfP3=10660*77.79*1*.1*1359.513=1.087×106 h已知減速器使用五年，二班工作制，則預(yù)期壽命為Lh=8*2*250*5=20000 h軸承壽命很充裕。3.3 草圖第二階段3.3.1 傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 齒輪2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪2 齒頂圓直徑da2=180.82 mm，為了減少質(zhì)量和節(jié)約材料，采用腹板式結(jié)構(gòu)?？紤]本設(shè)計(jì)生產(chǎn)批量較大，采用模鍛毛坯結(jié)構(gòu)，如下圖所示。圖中各尺寸如下：dh=35 mmD11.6dh=1.6*35=56 mm取D1=78 mmD2da-10m=180.82-10*2=162.82 mm， 為增強(qiáng)齒根部強(qiáng)度，取取D2=144 mmc=0.20.3b=0.20.3*40=812 mm取c=10 mmr=0.5c=0.5*10=5 m