機(jī)械設(shè)計(jì)(雙級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器)說(shuō)明書(shū)終版

武漢工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)武漢工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院陳倩齒根彎曲強(qiáng)度足夠。（5）、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒頂圓直徑：齒根圓直徑：大齒輪齒寬：b2=45mm小齒輪齒寬：b1=50mm齒頂圓直徑：da1=59.55mmda2=234.45mm高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果： ，，d1=55.55mm,d2=230.45mmda1=59.55mm,da2=234.45mmdf1=50.55mm,df2=225.45mmb1=50mm,b2=45mmmn=2mm,QUOTE,a=143mm，v=1.704m/s.低速級(jí)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算低速級(jí)主動(dòng)輪輸入功率1.947kW，轉(zhuǎn)速43.49r/min，轉(zhuǎn)矩T3=427.54N·m，齒數(shù)比u=i3=3.17，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，每天工作16小時(shí)，預(yù)期壽命8年，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。（1）、選擇齒輪的材料及熱處理方式大小齒輪均采用45鋼表面淬火，齒面硬度40~50HRC，取45HRC。（2）、確定許用應(yīng)力A．確定極限應(yīng)力σHlim和σFlim許用接觸應(yīng)力σHlim3=σHlim4=600MPa許用彎曲應(yīng)力σFlim3=σFlim4=550MPaB．計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)查圖表得，。C．計(jì)算許用應(yīng)力安全系數(shù)：，故有：齒根圓直徑：df1=50.55mmdf2=225.45mm（3）、初步確定齒輪基本參數(shù)和主要尺寸A．選擇齒輪類型初估齒輪圓周速度v<=2.5m/s，選用較平穩(wěn)、噪聲小、承載能力較強(qiáng)的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。B．初步選用7級(jí)精度C．初選參數(shù)初選：，,Z4=Z3u=423.17≈133，，齒寬系數(shù)。D．初步計(jì)算齒輪主要尺寸查得：Ysa3=2.448,Ysa4=1.675;YFa3=2.157,YFa4=1.82;取Yε=0.663，Yβ=0.633；由于載荷平穩(wěn)，取載荷系數(shù)K=1.3，則：（因?yàn)楸却?，所以上式將代入）小齒輪3齒數(shù)：Z3=42大齒輪4齒數(shù)：Z4=133變位系數(shù)：齒寬系數(shù)：取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=3mm，則中心距圓整后取a=276mm。調(diào)整螺旋角：計(jì)算分度圓直徑：計(jì)算圓周速度：符合估計(jì)值。計(jì)算齒寬：大齒輪：，小齒輪：;（4）、驗(yàn)算輪齒齒面接觸疲勞強(qiáng)度查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù);彈性系數(shù);取重合度系數(shù);螺旋角系數(shù)，則：齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。法面模數(shù)：mn=3.5mm中心距：a=165mm螺旋角：分度圓直徑：d3=130.56mmd4=413.44mm圓周速度：v=0.297m/s大齒輪4齒寬：b4=105mm小齒輪3齒寬：b3=110mm（5）、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒頂圓直徑：齒根圓直徑：低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果： ，d3=130.56mm,d4=413.44mmb3=110mm,b4=105mmda3=136.56mm,da4=419.44mmdf3=123.06mm,df4=405.94mmmn=3mm,QUOTE,a=272mm，v=0.297m/s.初算軸的直徑及軸結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 已知，最小軸徑的初算公式為，軸的材料均選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得其許用應(yīng)力[σ-1]b=60MPa,C=118~107。（1）、高速軸因V帶傳動(dòng)的壓軸力會(huì)對(duì)軸端產(chǎn)生較大的彎矩，所以C應(yīng)取大值，取C=110，則軸端直徑齒頂圓直徑：da3=136.56mmda4=419.44mm齒根圓直徑：df3=123.06mmdf4=405.94mm在該軸段與V帶輪相配處開(kāi)有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%，得dmin=17.89mm,再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查標(biāo)準(zhǔn)尺寸，取d2min=25mm。初步設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2.低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）、中間軸取C=108，則：在該軸段與齒輪相配處開(kāi)有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%，得dmin27.786mm,再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并考慮到滾動(dòng)軸承的選型，取d3min=40mm。初步設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3.中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）、低速軸取C=105，則：在該軸段與聯(lián)軸器相配處開(kāi)有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%，得dmin=39.44mm,再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查標(biāo)準(zhǔn)尺寸，取d4min=40mm。初步設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如下圖所示：高速軸最小軸頸：d2min=25mm中間軸最小軸頸：d3min=40mm低速軸最小軸頸：d4min=40mm圖4.低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初選滾動(dòng)軸承根據(jù)傳動(dòng)特征：載荷平穩(wěn)，中載低速，有軸向和徑向載荷，初選圓錐滾子軸承，選擇型號(hào)結(jié)果如下表所示。表2.軸承代號(hào)及其尺寸性能軸種類軸承代號(hào)dDTBCr/kNC0r/kN高速軸6207357235.51171510中間軸62105090140.49202719.8低速軸62105090427.54202719.8由于三根軸上的齒輪圓周速度均小于2m/s，所以這三對(duì)圓錐滾子軸承均采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。七聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算低速軸與工作機(jī)之間的聯(lián)軸器由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，又因?yàn)闇p速器與工作機(jī)常不在同一機(jī)座上，要求有較大的軸線偏移補(bǔ)償，因此選用承載能力較高的剛性可移式聯(lián)軸器，此處選用HL彈性柱銷聯(lián)軸器。計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取工作情況系數(shù)KA=1.5，則：查表，選擇聯(lián)軸器型號(hào)：HL4型聯(lián)軸器。其主要尺寸如下表所示：表3.HL4彈性柱銷聯(lián)軸器主動(dòng)端基本尺寸型號(hào)軸孔類型鍵槽類型d1LD2HL4Y型A型50112195滾動(dòng)軸承選型結(jié)果：高速軸：6207中間軸：6210低速軸：6210低速軸與工作機(jī)間聯(lián)軸器:HL4聯(lián)軸器QUOTE八鍵連接的選擇1.大帶輪與高速軸間鍵的設(shè)計(jì)大帶輪與高速軸連接處軸頸d=25mm,初步選用A型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。公稱尺寸：寬度b=8mm，高度h=7mm。該軸段長(zhǎng)度l=60mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=40mm。中間軸與其上大齒輪間鍵的設(shè)計(jì)中間軸上大齒輪與中間軸連接處軸頸d=46mm,初步選用B型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。其公稱尺寸：寬度b=16mm，高度h=10mm。該軸段長(zhǎng)度l=50m,可取鍵長(zhǎng)L=30mm。低速軸與其上大齒輪間鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算低速軸上大齒輪與低速軸連接處軸頸d=56mm,初步選用B型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。其公稱尺寸：寬度b=16mm，高度h=10mm。該軸段長(zhǎng)度l=70mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=50mm。低速軸與工作機(jī)間鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算工作機(jī)與低速軸連接處軸頸d=46mm,初步選用A型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。其公稱尺寸寬度b=12mm，高度h=8mm。該軸段長(zhǎng)度l=110mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=90mm。大帶輪與高速軸間鍵：鍵GB/T1096中間軸與其上大齒輪間鍵：鍵BGB/T1096低速軸與其上大齒輪間鍵：鍵GB/T1096低速軸與工作機(jī)間鍵：鍵GB/T1096九軸的強(qiáng)度校核計(jì)算1.高速軸（1）、計(jì)算齒輪受力齒輪1的圓周力：齒輪1的徑向力：齒輪1的軸向力：（2）、畫(huà)受力簡(jiǎn)圖假定帶輪壓軸力的方向垂直向下，軸的轉(zhuǎn)向向右看為順時(shí)針?lè)较?，齒輪嚙合點(diǎn)的位置在上方，對(duì)于零件作用于軸上的分布力或轉(zhuǎn)矩均當(dāng)成集中載荷作用于軸上零件寬度的中點(diǎn)（后面的受力分析均作此假設(shè)），則根據(jù)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析方法可知各分力的方向如圖所示。從而可進(jìn)一步作出其彎矩圖和扭矩圖。齒輪1受力：圓周力：徑向力：軸向力：圖5.高速軸的受力分析（3）、計(jì)算支反力鉛垂面內(nèi)支反力：水平面內(nèi)支反力：高速軸鉛垂面內(nèi)支反力：（4）、計(jì)算軸的彎矩，并畫(huà)出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖A．鉛垂面彎矩齒輪所在截面處彎矩有突變，故：左截面：右截面：支點(diǎn)A處：B．水平面彎矩分別作出鉛垂面和水平面上的彎矩圖，如圖5（c）、（e）所示。C．合成彎矩齒輪所在截面左截面：齒輪所在截面右截面：支點(diǎn)A處：由此作出合成彎矩圖，如圖5（f）所示。畫(huà)出扭矩圖，如圖5（g）所示，轉(zhuǎn)矩作用于齒輪所在截面與帶輪所在截面之間的軸段。（5）、計(jì)算當(dāng)量彎矩軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，為安全起見(jiàn)，將其轉(zhuǎn)矩看成脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.6，則：齒輪所在截面左截面：高速軸水平面內(nèi)支反力：齒輪所在截面右截面：支點(diǎn)A處：（6）、校核彎、扭合成強(qiáng)度分析可知，齒輪所在截面的左截面當(dāng)量彎矩最大，屬于危險(xiǎn)截面，此處軸頸d=48mm,其抗彎模量W=0.1d3=（0.1×483）mm3=11059.2mm3。由此可得，軸上該處所受彎曲應(yīng)力為：顯然，軸的強(qiáng)度非常足夠。從而該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。十潤(rùn)滑和密封1.齒輪的潤(rùn)滑由于齒輪的圓周速度較小，均小于12m/s，故采用油池浸油潤(rùn)滑。由于低速軸上大齒輪圓周速度較低（<0.5m/s），浸油深度可達(dá)1/6~1/3的齒輪半徑，故主要考慮中間軸上大齒輪的浸油深度。中間軸上大齒輪的齒高較小，故使其浸油深度為10mm。齒輪齒面硬度為280~350HBS，圓周速度小于0.5m/s，查得其潤(rùn)滑油粘度薦用值為266mm2/s(50攝氏度)，由此選擇L-CKC460中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB/T5903-1995）。2.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由于齒輪圓周速度小于2m/s，故采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，并在軸承內(nèi)側(cè)安裝鑄造擋油盤(pán)以防止箱內(nèi)油進(jìn)入軸承使?jié)櫥♂屃鞒龌蜃冑|(zhì)。在裝配時(shí)將潤(rùn)滑脂填入軸承座內(nèi)，每工作3~6個(gè)月補(bǔ)充一次潤(rùn)滑脂，每過(guò)一年，需拆開(kāi)清洗更換潤(rùn)滑脂。根據(jù)減速器工作要求，選用1號(hào)通用鋰基潤(rùn)滑脂（GB7324-1991）潤(rùn)滑。密封本減速器中的密封只要是指軸承透蓋與軸之間采用氈圈油封，根據(jù)其軸頸選用氈圈40FZ/T92010-91。軸承座與軸承蓋間用密封墊圈密封。齒輪油池浸油潤(rùn)滑潤(rùn)滑油型號(hào)：L-CKC460中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB/T5903-1995）滾動(dòng)軸承脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂型號(hào)：1號(hào)通用鋰基潤(rùn)滑脂（GB7324-1991）計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果十一箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇1.箱體減速器的箱體采用鑄造（HT150）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)。為使機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體加肋?？紤]到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱，采用浸油潤(rùn)滑，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH大于40mm。鑄件壁厚為8，圓角半徑為R=5。機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便。軸承蓋與套杯均選用凸緣式軸承蓋，其具體尺寸（見(jiàn)裝配圖上所示）依結(jié)構(gòu)而定。3.視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開(kāi)有窺視孔，能看到傳動(dòng)零件嚙合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作。根據(jù)減速器中心距選擇其具體尺寸，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開(kāi)窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6螺釘緊固（具體結(jié)構(gòu)參考裝配圖）。4.油面指示器選用油標(biāo)尺。油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。油標(biāo)尺中心線與水平面呈45°或大于45°角，并注意加工游標(biāo)尺凸臺(tái)和安裝游標(biāo)尺時(shí)，不與箱體凸緣或吊鉤相干涉，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。5.通氣孔由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡。本減速器選用通氣罩。6.啟蓋螺釘啟蓋螺釘上的螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋。7.定位銷為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長(zhǎng)度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度。吊鉤在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體.9.油螺塞放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。箱體具體各部分的尺寸大小如表4所示：表4.減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚δ8mm箱蓋壁厚δ18mm箱座凸緣壁厚b12mm箱蓋凸緣壁厚b112mm箱座底凸緣壁厚b220mm軸承蓋螺釘直徑8mm窺視孔螺釘直徑6mm定位銷直徑6mm大齒頂圓與箱體內(nèi)壁距離Δ110mm齒輪端面與箱體內(nèi)壁距離Δ210mm箱體外壁至軸承座斷面的距離Δ449mm箱座箱蓋上的肋板厚地腳螺釘直徑與數(shù)目通孔直徑=20mm沉頭座直徑底座凸緣尺寸連接螺栓連接螺栓軸承旁連接螺栓直徑