課程設(shè)計(jì)二級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書題目:二級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械與汽車工程學(xué)院班級(jí)：熱能(車用發(fā)動(dòng)機(jī))設(shè) 計(jì) 者：陳卓釗學(xué)號(hào)： 201030040466指導(dǎo)教師：陳揚(yáng)枝2013年1 月17日指導(dǎo)教師評(píng)語：課程設(shè)計(jì)成績：指導(dǎo)老師簽字：年月日目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的1.2 設(shè)計(jì)題目1.3 設(shè)計(jì)要求1.4 原始數(shù)據(jù)1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方案2.2 電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速2.3 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配2.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1計(jì)算功率3.1.2帶型選擇3.1.3帶輪設(shè)計(jì)3.1.4

2、驗(yàn)算帶速3.1.5確定V帶的傳動(dòng)中心距和基準(zhǔn)長度3.1.6包角及其驗(yàn)算3.1.7帶根數(shù)3.1.8預(yù)緊力計(jì)算3.1.9壓軸力計(jì)算3.1.10帶輪的結(jié)構(gòu)3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度或齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度或齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核3.2.4齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸五、軸的設(shè)計(jì)5.1高速軸設(shè)計(jì)5.1.1選擇軸的材料5.1.2初步估算軸的最小直徑5.1.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸5.2中間軸設(shè)計(jì)5.2.1選擇軸的材料5.2.2初步估算軸的最小直徑5.2.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸5.3低速軸設(shè)計(jì)5

3、.3.1選擇軸的材料5.3.2初步估算軸的最小直徑5.3.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸5.4校核軸的強(qiáng)度5.4.1按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度5.4.2按彎扭合成校核中間軸的強(qiáng)度5.4.3按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算6.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.1.1軸上徑向、軸向載荷分析6.1.2軸承選型與校核6.2中間軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.2.1軸上徑向、軸向載荷分析6.2.2軸承選型與校核6.3低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.3.1軸上徑向、軸向載荷分析6.3.2軸承選型與校核七、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算7.1聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩7.2許用轉(zhuǎn)速7.3配合軸徑7.4配合長度八、鍵連接的選擇和強(qiáng)

4、度校核8.1高速軸V帶輪用鍵連接8.1.1選用鍵類型8.1.2鍵的強(qiáng)度校核8.2中間軸與齒輪用鍵連接8.2.1選用鍵類型8.2.2鍵的強(qiáng)度校核8.3低速軸與齒輪用鍵連接8.3.1選用鍵類型8.3.2鍵的強(qiáng)度校核8.4低速軸與聯(lián)軸器用鍵連接8.4.1選用鍵類型8.4.2鍵的強(qiáng)度校核九、減速器的潤滑9.1齒輪傳動(dòng)的圓周速度9.2齒輪的潤滑方式與潤滑油選擇9.3軸承的潤滑方式與潤滑劑選擇十、繪制裝配圖及零件工作圖十一、設(shè)計(jì)小結(jié)十二、參考文獻(xiàn)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其目的是：1. 通過課程設(shè)計(jì)，綜合

5、運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，來解決工程實(shí)際中的具體設(shè)計(jì)問題。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問題的能力。2. 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，通過傳動(dòng)方案的擬定，設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書等各個(gè)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和方法，并在設(shè)計(jì)構(gòu)思設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。1.2 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)運(yùn)送原料的帶式運(yùn)輸機(jī)用的圓柱齒輪減速器。1.3 設(shè)計(jì)要求根據(jù)給定的工況參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)、選取聯(lián)軸器、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)、設(shè)計(jì)二級(jí)齒輪減速器（所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件）和與輸送帶連接的聯(lián)軸器。滾筒及運(yùn)

6、輸帶效率h=0.94。工作時(shí)，載荷有輕微沖擊。室內(nèi)工作，水分和顆粒為正常狀態(tài)，產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn)，允許總速比誤差<±4%，要求齒輪使用壽命為10年，二班工作制，軸承使用壽命不小于15000小時(shí)。1.4 原始數(shù)據(jù)表1 原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力F (N)輸送帶速度v (m/s)驅(qū)動(dòng)帶輪直徑D (m)3939.391.8714001.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.5.1 確定傳動(dòng)裝置的類型，畫出機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)簡圖。1.5.2 選擇電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。1.5.3 傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算。1.5.4 繪制傳動(dòng)裝置中二級(jí)減速器裝配圖一張（A1）。1.5.5 繪制高速軸、低速大齒輪

7、和箱蓋零件圖各一張（建議A3）。1.5.6 編寫和提交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（電子版和紙版）各一份。表2 電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)參數(shù)輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（rpm）輸入轉(zhuǎn)矩T（N×m）傳動(dòng)比i效率h電動(dòng)機(jī)軸8.575146050.0902.5550.95高速軸8.146571.429136.1406.30.9063中間軸7.82390.703823.6733.550.9603低速軸7.36325.5502807.812二、 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)方案根據(jù)本課程設(shè)計(jì)要求，采用一般的二級(jí)圓柱齒輪(斜齒)傳動(dòng)方案，其傳動(dòng)簡圖如下：圖1 傳動(dòng)裝置簡圖2.2電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速表3 電動(dòng)機(jī)

8、主要參數(shù)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y160M-411kw1500r/min1460r/min2.22.2表4 電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)中心高外形尺寸L´（AC/2+AD）´HD底腳安裝尺寸A´B地腳螺栓直徑K軸伸尺寸D´E鍵公稱尺寸F´h225600×（325/2+255）×385254×2101542×11022×142.3 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=1460/25.510=57.2322、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 根據(jù)

9、表2-4(以下無特殊說明則表格皆為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一書表格)分配兩級(jí)圓柱齒輪減速器的高速級(jí)傳動(dòng)比與低速級(jí)傳動(dòng)比i1=6.3 i2=3.55根據(jù)傳動(dòng)比關(guān)系式算得：V帶傳動(dòng)比為：i帶=2.5552.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）(0軸為電動(dòng)機(jī)軸)n0=n電機(jī)=1460r/minnI=n0/i帶=1460/2.555=571.429(r/min)nII=nI/i 1=571.429/6.3=90.703(r/min)nIII=nII/i 2=90.703/3.55=25.550(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率（KW） 輸入功率計(jì)算：P0=P工作=8.575K

10、WP=P0×1=8.575×0.95=8.146KWP=PI×2=8.146×0.97=7.823KWP=PII×3=8.146×0.97=7.512KWP= PIII×4=7.823×0.99=7.363 KW3、 計(jì)算各軸扭矩（N·mm）輸入各軸的扭矩：T=9550P/n=9550×8.146/571.429=136.140N·mT=9550P/n=9550×7.823/90.703=823.673N·mT=9550P/n=9550×7.512/25.

11、550=2807.812N·m運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算數(shù)值可以整理列表備查：電動(dòng)機(jī)輸出I軸II軸III軸N（r/min）1460571.42990.70325.550P（kW）8.5758.1467.8237.512T（Nm）56.090136.140823.6732807.812三、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 計(jì)算功率Pc確定計(jì)算功率 Pca由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表11.6得工作情況系數(shù)kA=1.3Pca=KA Ped=1.3×8.575=11.148KW3.1.2 帶型選擇選擇普通V帶截型根據(jù)Pca、nI，由機(jī)械設(shè)計(jì)課本的附圖2.1確定選用B型V帶。3.1

12、.3 帶輪設(shè)計(jì)dd1、dd2由教材附表2.5a和附表2.7 得，選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為D1=139mm， 帶的傳動(dòng)比為： i帶=425/180=3.043.1.4 驗(yàn)算帶速vV=D1 nI /（60×1000）=×139×1460/（60×1000）=10.626m/s <Vmax=2530m/s。帶速合適。取D1=139mm。從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為D2= i帶 D1=139×2.555=355.145mm 由附表2.7，取D2=362.3.1.5 確定V帶的傳動(dòng)中心距a和基準(zhǔn)長度Ld根據(jù)0.7(D1+ D2)a02(D1+ D2)0.7(13

13、9+362)a02×(139+362)所以有：350.7mma01002mm，初步確定中心矩a0=900mm由機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（11.26）得：Ld2a0+/2(D1+ D2)+( D2- D1)2/4a0=2×900+1.57(139+362)+362-139)2/（4×900）=2600.783mm根據(jù)課本附表2.3取Ld=2500mm根據(jù)課本式（11.27）計(jì)算實(shí)際中心矩a aa0+(Ld- Ld)/2=900+(2500-2600.783)/2=849.609mm3.1.6 包角及其驗(yàn)算a11=1800-( D2-D1)/a×600=1800-（3

14、62-139）/849.609×600=164.2520>1200（適用）3.1.7 帶根數(shù)z由nI=14600r/min、D1=139mm、i帶=2.555，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.5a和附表2.5b得P0=2.788KW（由轉(zhuǎn)速800和轉(zhuǎn)速980插值而得），P0=0.46KW根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.8得K=0.96根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.9得KL=1.03由機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（11.29）得Z= Pca/（P0+P0）KKL）=11.148/（2.788+0.46）×0.96×1.03）=3.394取Z=4根。3.1.8 預(yù)緊力計(jì)算F0由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.

15、2查得q=0.17kg/m，由式（11.30）得F0=500（Pca/ZV）（2.5/K-1）+qV2=500×（11.148/（10.626×4）×(2.5/0.96-1)+0.17×10.6262N=229.566N3.1.9 壓軸力計(jì)算FQ由機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（11.31）得FQ=2ZF0sin（1/2）=2×4×229.566xsin（164.2520/2）=1819.213N3.1.10 帶輪的結(jié)構(gòu)表5 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸（mm）小帶輪外徑da1大帶輪外徑da2基準(zhǔn)線槽深hamin槽間距e槽邊距fmin最小輪緣厚dmin帶輪寬B槽型1

16、393623.51911.57.576BV帶輪采用HT200制造，允許最大圓周速度為25m/s。3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）高速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)A.大小齒輪都選用硬齒面。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.8選大、小齒輪的材料均為45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為HRC1=HRC2=45。B.初選7級(jí)精度。(GB10095-88)C.選小齒輪齒數(shù)z1=25，大齒輪齒數(shù)z2=i1 z1=6.3x25=157.25取Z2=157D.初選螺旋角為=150考慮到閉式硬齒輪傳動(dòng)失效可能為點(diǎn)蝕，也可能為疲勞折斷，故分別按接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，分析對(duì)比再確定方案。(2)按齒面接

17、觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d1 2kT1（ZHZE）2(1)/（ H2）1/3A. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值載荷系數(shù)K：試選Kt=1.5小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TI=136.140N·mm齒寬系數(shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.5選取=1彈性影響系數(shù)ZE：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.4查得ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH： ZH= 由得=20.646900 （端面壓力角）=14.076100 （基圓螺旋角）則ZH=2.425端面重合度：=29.4190=22.3400代入上式得=1.670接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.6按硬齒面查得Hlim1=Hlim2=1000MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1

18、jLh=60x571.429x1x(2x8x300x10)=1.6457×109N2= N1/i1=1.6457x109/6.3=2.612x108接觸疲勞壽命系數(shù)KHN：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.4查得KHN1=0.9，KHN2=0.95接觸疲勞許用應(yīng)力H通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求（失效概率為1%），選取安全系數(shù)SH=1.0H1 =Hlim1 KHN1/SH=1000×0.9/1.0Mpa=900MpaH2 =Hlim2 KHN2/SH=1000×0.95/1.0Mpa=950Mpa因（H1+ H2）/2=925 Mpa <1.23H2=116

19、8.5MPa，故取H=925 MpaB.計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑ddt1 2kT1（ZHZE）2(1)/（ H2）1/3=41.236mm(2)計(jì)算圓周速度v1.234m/s(3)齒寬b：b=d dt1=41.236mm計(jì)算齒寬與齒高比b/h：b/h11.963(4)計(jì)算載荷系數(shù)K：由v1.228m/s，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.1，K=1.08 由附表12.2查得=1.2，由附表12.2查得使用系數(shù)=1.25參考附表6.3中6級(jí)精度公式，估計(jì)>1.34=1.504由附圖12.2查得徑向載荷分布系數(shù)=1.45載荷系數(shù)K= K=2.436(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)驗(yàn)算分度圓直徑=48.4

20、70mm模數(shù)：mn=cosxd1/Z1=48.470cos15°/26=1.801mm3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 確定公式中的參數(shù)(2) 載荷系數(shù)K=1.2， KA=,1.25 Kv=1.08=1.45K=2.3492. 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=25，Z2=157當(dāng)量齒數(shù) zv1=z1/cos3=28.8 Zv2=z2/ cos3=183由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.6查得YFa1=2.53 YSa1=1.62YFa2=2.127 YSa2=1.853(3) 計(jì)算螺旋角影響系數(shù)Y：軸面重合度 0.3182.215>1，所以取=1帶入下式運(yùn)算：Y11x15

21、°/120°0.7233.許用彎曲應(yīng)力F由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-3查得：KNF1=0.9， KNF2=0.95由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-5查的：Flim1=Flim2 =500MPa取安全系數(shù)SF1.44.計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1= Flim1KNF1/SF=321.429MPaF2= Flim2KNF2/SF=339.286MPa5.計(jì)算確定YFYS/FYF1YS1/F1=0.0128YF2YS2/F2=0.0116所以選大值YF1YS1/F1帶入公式計(jì)算(2)計(jì)算齒輪模數(shù)：=1.697比較兩種強(qiáng)度校核結(jié)果，確定模數(shù)為mn2由于模數(shù)比接觸強(qiáng)度要求的大，要增加齒數(shù)，取小齒輪

22、齒數(shù)Z1=25，則大齒輪齒數(shù)為：Z2=i1Z1=157.5，取Z2=157.4.幾何尺寸計(jì)算（1） 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=mn (Z1+Z2)/2cos=2*(31+110)/（2*cos150）=188.41mm取a188mm（2） 修正螺旋角：arccosmn*(z1+z2)/2*a=14.5140（3） 計(jì)算齒輪分度圓直徑：d1mn*Z1/cos51.648mmd2mn*Z2/cos324.351mm（4） 計(jì)算齒輪齒寬：b151.648mm調(diào)整后取B157mm，B252mm1）低速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)A.大小齒輪都選用硬齒面。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表1

23、2.8選大、小齒輪的材料均為45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為HRC1=HRC2=45。B.初選7級(jí)精度。(GB10095-88)C.選小齒輪齒數(shù)z1=31，大齒輪齒數(shù)z2=i2 z1=3.55x31=110.05D.初選螺旋角為=150考慮到閉式硬齒輪傳動(dòng)失效可能為點(diǎn)蝕，也可能為疲勞折斷，故分別按接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，分析對(duì)比再確定方案。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d1 2kT1（ZHZE）2(1)/（ H2）1/3A. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值載荷系數(shù)K：試選Kt=1.5小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T=823673N·mm齒寬系數(shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.5選取=1彈性影響系數(shù)ZE：由機(jī)

24、械設(shè)計(jì)課本附表12.4查得ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH： ZH= 由得=20.6470 （端面壓力角）=14.07670 （基圓螺旋角）則ZH=2.425端面重合度：=29.4190=23.5770代入上式得=1.647接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.6按硬齒面查得Hlim1=Hlim2=1000MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60x90.703x1x(2x8x300x10)=2.612x108N2= N1/i1=2.612x108/3.55=7.36x107接觸疲勞壽命系數(shù)KHN：由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.4查得KHN1=0.95，KHN2=0.98接觸疲勞許用應(yīng)

25、力H通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求（失效概率為1%），選取安全系數(shù)SH=1.0H1 =Hlim1 KHN1/SH=1000×0.95/1.0Mpa=950MpaH2 =Hlim2 KHN2/SH=1000×0.98/1.0Mpa=980Mpa因（H1+ H2）/2=965 Mpa <1.23H2 ，故取H=965 MpaB.計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑ddt1 2kT1（ZHZE）2(1)/（ H2）1/3=75.912mm(2)計(jì)算圓周速度v0.361m/s(3)齒寬b：b=d dt1=75.912mm計(jì)算齒寬與齒高比b/h：b/h11.96(4)計(jì)算

26、載荷系數(shù)K：由v0.361m/s，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.1，K=1.02 由附表12.2查得=1.2，由附表12.2查得使用系數(shù)=1.25參考附表6.3中6級(jí)精度公式，估計(jì)>1.34=1.510取=1.55由附圖12.2查得徑向載荷分布系數(shù)=1.3載荷系數(shù)(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)驗(yàn)算分度圓直徑=88.441mm模數(shù)：mn=cosxd1/Z1=88.441cos15°/26=3.286mm3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(4) 確定公式中的參數(shù)(5) 載荷系數(shù)K =1.2， KA=1.25，Kv=1.02=1.3K=1.25x1.02x1.2x1.3=1.9892. 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)

27、力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=31，Z2=110當(dāng)量齒數(shù) zv1=z1/cos3=28.8Zv2=z2/ cos3=102.083由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.6查得YFa1=2.53 YSa1=1.62YFa2=2.178 YSa2=1792(6) 計(jì)算螺旋角影響系數(shù)Y：軸面重合度 0.3182.215>1，所以取=1帶入下式運(yùn)算：Y11x15°/120°0.8753.許用彎曲應(yīng)力F由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-3查得：KNF1=0.90， KNF2=0.95由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-5查的：Flim1=Flim2 =500MPa取安全系數(shù)SF1.44.計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1

28、= Flim1KNF1/SF=321.429MPaF2= Flim2KNF2/SF=339.286MPa5.計(jì)算確定YFYS/FYF1YS1/F1=0.0128YF2YS2/F2=0.0115所以選大值YF1YS1/F1帶入公式計(jì)算(2)計(jì)算齒輪模數(shù)：=3.133比較兩種強(qiáng)度校核結(jié)果，確定模數(shù)為mn3.54.幾何尺寸計(jì)算（5） 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=mn (Z1+Z2)/2cos=3.5*(31+110)/（2*cos150）=257.88m取a258mm（6） 修正螺旋角：arccosmn*(z1+z2)/2*a=14.7840（7） 計(jì)算齒輪分度圓直徑：d1mn*Z1/cos124.1

29、1mmd2mn*Z2/cos390.94mm（8） 計(jì)算齒輪齒寬：b195.12mm調(diào)整后取B295mm，B1100mm表6 高速級(jí)齒輪幾何尺寸名稱代號(hào)計(jì)算公式與結(jié)果法向模數(shù)mn2端面模數(shù)mtmt = mn /cos=2.06螺旋角b=cos-1(mn(z1+z2)/2a)=14.514°法向壓力角an20°端面壓力角at20.6469°分度圓直徑d1、d2d1=51.65 d2=324.35齒頂高h(yuǎn)aha =mn(han*+xn)=2齒根高h(yuǎn)fhf=mn(han*+cn*-xn)=2.5全齒高h(yuǎn)h= ha+ hf=4.5頂隙cc= mncn*=0.5齒頂圓直徑d

30、a1、da2da1=d1+2ha=55.65 da2=d2+2ha=328.35齒根圓直徑df1、df2df1=d1-2hf=46.65 df2=d2-2hf=319.35中心距a188傳動(dòng)比i6.3壓力角an20°齒數(shù)z1、z2z1=25z2=157齒寬b1、b2b1=57mm b2=52mm螺旋方向小齒：右旋 大齒：左旋表7低速級(jí)齒輪幾何尺寸名稱代號(hào)計(jì)算公式與結(jié)果法向模數(shù)mn3.5端面模數(shù)mtmt = mn /cos=3.62螺旋角b14.784°法向壓力角an20°端面壓力角at20.647°分度圓直徑d3、d4d3=124.11 ，d4=390.

31、94齒頂高h(yuǎn)a3.5齒根高h(yuǎn)f4.378全齒高h(yuǎn)7.875頂隙c0.875齒頂圓直徑da3、da4da3=d3+2ha=101.12 da4=d4+2ha=350.88齒根圓直徑df3、df4df3=d3-2hf=85.37 df4=d4-2hf=335.13中心距A258mm傳動(dòng)比I3.55壓力角an20°齒數(shù)z3、z4z3=31z4=110齒寬b3、b4b3=100mm b4=95mm螺旋方向小齒右旋 大齒左旋四、 鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸表8 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)果名稱代號(hào)尺寸（mm）底座壁厚d9箱蓋壁厚d18底座上部凸緣厚度h012底座下部凸緣厚度h112軸承

32、座連接螺栓凸緣厚度h250底座加強(qiáng)肋厚度e8.1箱底加強(qiáng)肋厚度e16.4地腳螺栓直徑d20地腳螺栓數(shù)目n6軸承座連接螺栓直徑d216底座與箱蓋連接螺栓直徑d310軸承蓋固定螺釘直徑d4視孔蓋固定螺釘直徑d56軸承蓋螺釘分布直徑D1高速軸承座凸緣端面直徑D2114中間軸承座凸緣端面直徑D2”140低速軸承座凸緣端面直徑D2”180螺栓孔凸緣的配置尺寸c1、c2、D026,21,40地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c'1、c'2、D'030,25,48箱體內(nèi)壁與齒頂圓的距離D20,箱體內(nèi)壁與齒輪端面的距離D19底座深度H248底座高度H1260箱蓋高度240202外箱壁至軸承座端面

33、距離l141箱底內(nèi)壁橫向?qū)挾萀1179其他圓角R0、r1、r221,3.4,13.5五、 軸的設(shè)計(jì)5.1 高速軸設(shè)計(jì)1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本9.14式，并查表10-2，取A=110d110 (8.146/571.429)1/3mm=26.67mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初選軸承（1）軸上零件的定位，固定和裝配有一個(gè)鍵槽，d26.67*（1+3%）=27.47，取裝帶輪處軸徑=30mm，按軸的結(jié)構(gòu)要求，取軸承處軸徑d=35mm。根據(jù)軸的直徑初選軸承，由書附表13-1，選定圓錐滾子軸承，選定軸承30207，軸承參數(shù)如下：內(nèi)徑d=35mm，外徑D=72mm，

34、T=18.25mm，B=17mm， e=0.37，Y=1.6，Cr=54KN。（2）確定軸各段直徑和長度整個(gè)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸簡圖可見A1圖:5.2 中間軸設(shè)計(jì)1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本9.14式，并查表10-2，取A=110d110 (7.823/90.703)1/3mm=48.6mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初選軸承（1）軸上零件的定位，固定和裝配由于有一個(gè)鍵槽，d48.6（1+3%）=50.058mm取裝軸承處軸徑=55mm，根據(jù)軸的直徑初選軸承，由書附表13-1，選定圓錐滾子軸承，由軸頸d=55mm選定軸承30211，軸承參數(shù)如下：內(nèi)徑d=55mm，

35、外徑D=100mm，T=22.75mm，B=21mm，e=0.4，Y=1.5，Cr=90.8KN，（2）確定軸各段直徑和長度整個(gè)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸可見A1圖5.3 低速軸設(shè)計(jì)1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，許用應(yīng)力-1b=60MPa根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本9.14式，并查表10-2，取A=110d110 (7.512/25.550)1/3mm=73.144mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初選軸承（1）軸上零件的定位，固定和裝配由于有3個(gè)鍵槽，則d72.4（1+3%）=74.572mm，取安裝聯(lián)軸器處軸徑=75mm，按軸的結(jié)構(gòu)要求，取軸承處軸徑d=80mm。根據(jù)軸的直徑初選軸承，由書附表13-1，選定圓錐滾子軸承

36、，選定軸承30216，軸承參數(shù)如下：內(nèi)徑d=80mm，外徑D=140mm，T=28.25mm，B=26mm， e=0.42，Y=1.4，Cr=180KN（2）確定軸各段直徑和長度整個(gè)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸簡圖可見A1圖5.4 校核軸的強(qiáng)度5.3.1 按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度1.繪出軸的計(jì)算簡圖LAB=67.5mm，LBC152mm，LCD=95mm2.計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析圓周力 Ft15271.64N徑向力 Fr11981.97N 軸向力 Fa1Ft1tan=1364.71N帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力為Q1819.213N3.作彎矩圖4.扭矩計(jì)算： T=136.140N*mm5.當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪

37、切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取系數(shù)0.66.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由于軸材料選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得=650MPa，=30MPa。B,C為危險(xiǎn)截面， McaB=216.042N.m, McaC=216.65 N.m=Mca/（0.1d3）代入求得caB=39.48<caC=30.25< 所以，軸強(qiáng)度足夠。圖4 高速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖5.3.2 按彎扭合成校核中間軸的強(qiáng)度1.大齒輪受力分析圓周力 Ft2=Ft1=6552.2N徑向力 Fr2Fr12468.1N 軸向力 Fa2Fa1=1746.4N2. 小齒輪受力分析圓周力 Ft3（2*T/d）=175

38、02.6 N徑向力 Fr36580.43N 軸向力 Fa3Ft3tan=4531.04N3.扭矩計(jì)算： T=823.673N*mm4.作彎矩圖5.當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取系數(shù)0.66.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由于軸材料選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得=650MPa，=30MPaB C 處為危險(xiǎn)截面，McaB=1717.10N.m ，McaC=2172.94 N.m=Mca/（0.1d3）代入得，caB=50.06<,caC=26.06<所以強(qiáng)度足夠。5.3.3 按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度小齒輪受力分析圓周力 Ft4= Ft3=17502N，徑向力 Fr4= Fr3=65

39、80.43N，軸向力 Fa4Fa3=4531.04N3.作彎矩圖4.扭矩計(jì)算： T=2807.812N*mm(7) 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取系數(shù)0.66.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由于軸材料選擇45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得許用應(yīng)力-1b=60MPa。B出為危險(xiǎn)截面，該處的計(jì)算應(yīng)力為: McaB=Mca/（0.1d3）caB=21.121<-1 所以軸強(qiáng)度足夠。滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算6.1 高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.1.1 軸上徑向、軸向載荷分析計(jì)算軸承的徑向載荷：FR1=(FAH2+FAV2)1/2=4306.4NFR2=(FAH2+FAV2)1/2=3222.3N6.1.2 軸

40、承選型與校核（1） 軸承選型與安裝方式 選擇30207圓錐滾子軸承，正裝。查表得Cr=54kN e=0.37 Y=1.6 （2） 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算兩軸的派生軸向力為：SA=FRA/2Y=1345.5NSB=FRB/2Y =1007N因?yàn)镕a +SB=2371.4SA所以，軸承A被壓緊，軸承B被放松。軸承A的軸向力FA=SB+Fa=2371.4N軸承B的軸向力FB= SB=1007N（3） 軸承當(dāng)量載荷計(jì)算軸承當(dāng)量載荷軸承A：FA/FRA=0.55>e 所以：X1=0.4，Y1=1.6軸承B：FB/FRB=0.31<e 所以：X2=1，Y2=0因?yàn)楣ぷ鬏d荷有輕微沖擊，所以

41、取載荷系數(shù)為fP=1.2所以，軸承A的當(dāng)量工作載荷 PA=fP(XFRA+YFA)=6619N軸承B的當(dāng)量工作載荷 PB=fP(XFRB+YFB)=3866.4N因此取P=PA=6657N來校核軸承的壽命（4）軸承壽命校核Lh=106/60n1(Cr/PA)=31280.3h15000h故所選軸承合適。6.2 中間軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.2.1 軸上徑向、軸向載荷分析計(jì)算軸承的徑向載荷：FRA=(FAH2+FAV2)1/2=4338.81NFRB=(FAH2+FAV2)1/2=11148.15N軸向載荷Fa2=1364.71NFa3 =4531.04N6.2.2 軸承選型與校核（1） 軸承選型與

42、安裝方式選擇30211圓錐滾子軸承，反裝。查表得Cr=90.8kN e=0.4 Y=1.5（2） 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算兩軸的派生軸向力為：SA=FRA/2Y=1446.27NSB=FRB/2Y =3716.05N因?yàn)镕a +SASB所以，軸承B被壓緊，軸承A被放松。軸承A的軸向力FA=SA=1446.27N軸承B的軸向力FB=SA+Fa3- Fa2=4612.6N（3）軸承當(dāng)量載荷軸承A：FA/FRA=0.33e所以：X1=1，Y1=0 軸承B：FB/FRB=0.41e 所以：X2=0.4，Y2=1.5因?yàn)楣ぷ鬏d荷有輕微沖擊，所以取載荷系數(shù)為fP=1.2所以，軸承A的當(dāng)量工作載荷 PA

43、=fP(XFRA+YFA)=5206.57 N軸承B的當(dāng)量工作載荷 PB=fP(XFRB+YFB)=13653.79N因此取P=PB=13653.79 N來校核軸承的壽命（4）軸承壽命校核Lh=106/60n1(Cr/PB)=101625.46 h15000h故所選軸承合適。6.3 低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.3.1 軸上徑向、軸向載荷分析計(jì)算軸承的徑向載荷：FRA=(FAH2+FAV2)1/2=10741.11NFRB=(FAH2+FAV2)1/2=9003.06N軸向載荷Fa=Fa4=4531.04N6.3.2 軸承選型與校核（1） 軸承選型與安裝方式 選擇30216圓錐滾子軸承，正裝。查表

44、得Cr=180kN e=0.42 Y=1.4 （2） 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算兩軸的派生軸向力為：SA=FRA/2Y=3836.11NSB=FRB/2Y =3215.38N所以，軸承B被壓緊，軸承A被放松。軸承A的軸向力FA=SA =3836.11N軸承B的軸向力FB=8367.15N（3）軸承當(dāng)量載荷計(jì)算軸承當(dāng)量載荷 軸承A：FA/FRA=0.36<e 所以：X1=1，Y1=0軸承B：FB/FRB=0.93>e所以：X2=0.4，Y2=1.4因?yàn)楣ぷ鬏d荷有輕微沖擊，所以取載荷系數(shù)為fP=1.2所以，軸承A的當(dāng)量工作載荷 PA=fP(XFRA+YFA)=12889.33 N軸承

45、B的當(dāng)量工作載荷 PB=fP(XFRB+YFB)=18378.28 N因此取P=PB=18378 N來校核軸承的壽命（4）軸承壽命校核Lh=106/60n1(Cr/PB)=1263305.27 h15000h故所選軸承合適。表8 滾動(dòng)軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號(hào)基本額定動(dòng)載荷（N）高速軸軸承3020754×103中間軸軸承3021190.8×103低速軸軸承30216178×103六、 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算7.1 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TcaKA故選用LX6彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T 5014-2003），其參數(shù)如下：公稱轉(zhuǎn)矩Tn=6300N.m 7.2 許用轉(zhuǎn)速許用轉(zhuǎn)速2720r/min7.3 配合軸徑軸孔直徑80mm7.4 配合長度軸孔長度172mm.表9 聯(lián)軸器參數(shù)聯(lián)軸器型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速配合軸徑配合長度LX66300 N.m2720 r/min80mm172mm七、 鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核8.1 高速軸V帶輪用鍵連接8.1.1 選用鍵類型選用A型普通平鍵8.1.2 鍵的強(qiáng)度校核按軸徑d=30mm，帶輪寬度B=76mm根據(jù)表10-1選擇鍵10×8×60強(qiáng)度校核鍵的材料為45號(hào)鋼,V帶輪材料是鑄鐵，根據(jù)課本表8-1，載荷有輕微沖擊，鍵連接的許用應(yīng)力p