基于SolidWorks圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)

目錄基于SolidWorks圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 2第一章緒論 31.1減速器及其研究方法的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 31.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容問題及方法 51.3實(shí)體造型軟件的選擇 51.4課題研究的主要內(nèi)容和方法 81.5研究過程中的主要問題和解決辦法 8第二章圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算及分析 92.1電動機(jī)的選擇 92.11選擇電動機(jī)的容量 92.22選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速 102.2傳動動和動力參數(shù)的計(jì)算 102.21計(jì)算分配傳動比 102.22計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速 112.23計(jì)算各軸的功率 112.24各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 112.3傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 112.31高速級閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 112.32低速級閉式直齒輪圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 142.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 182.41減速器高速軸I的設(shè)計(jì) 182.42減速器低速軸II的設(shè)計(jì) 202.43減速器低速軸III的設(shè)計(jì) 222.5滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算 242.51減速器高速I軸滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算 242.52.減速器低速II軸滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算 252.6鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 272.61.聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接 272.62小圓錐齒輪與高速軸I的的鍵聯(lián)接 272.63大圓錐齒輪與低速軸II的的鍵聯(lián)接 282.64大圓柱齒輪與低速軸III的的鍵聯(lián)接 282.65低速軸III與輸出聯(lián)軸器的鍵聯(lián)接 282.7聯(lián)軸器的選擇 292.71.輸入端聯(lián)軸器的選擇 292.72輸出端聯(lián)軸器的選擇 292.8潤滑油的選擇與熱平衡計(jì)算 302.81.減速器的熱平衡計(jì)算 302.82.潤滑油的選擇 302.9箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 312.91箱體的設(shè)計(jì) 312.92箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸及其數(shù)據(jù) 32第三章圓錐圓柱減速器SolidWorks三維造型 333.1SolidWorks軟件簡介 333.2Solidworks軟件各主要模塊的介紹 333.3Solidworks建模一般過程 333.4Solidworks裝配的基本方法 343.5減速箱體三維實(shí)體造型 35第四章總結(jié) 38參考文獻(xiàn)： 39基于SolidWorks圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)摘要：現(xiàn)如今，我國現(xiàn)代化的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各個部門的發(fā)展要求設(shè)計(jì)出更多生產(chǎn)效率高，性能良好的機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)計(jì)制造工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)提供設(shè)備，它所表現(xiàn)出的技術(shù)和現(xiàn)代化程度極大的影響著整個國民經(jīng)濟(jì)的技術(shù)水平。因此，必須對機(jī)械設(shè)計(jì)或機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出更高的嚴(yán)格要求。目前，我國的機(jī)械工業(yè)水平和世界一流技術(shù)還存在著差距，甚至于某些行業(yè)仍然存在著仿制和類比設(shè)計(jì)，缺乏自主的創(chuàng)新性，關(guān)鍵問題之一就是在于設(shè)計(jì)水平落后。要改變這一現(xiàn)狀，就必須得加強(qiáng)重視現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的研究、推廣及其應(yīng)用。在如此條件下，基于計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)就越來越顯出其獨(dú)特的優(yōu)勢。本設(shè)計(jì)講述了圓錐圓柱齒輪減速器的機(jī)械設(shè)計(jì)，先進(jìn)行了傳動方案的選擇，選擇齒輪減速器作為傳動裝置，然后進(jìn)行減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，并通過對各個零件的分析闡述了減速器各部件的裝配關(guān)系及其工作原理。此外設(shè)計(jì)采用SolidWorks對其三維建模及裝配，使得設(shè)計(jì)的減速器更加形象具體化，讓人一目了然。然后通過SolidWorks轉(zhuǎn)換為二維圖紙，完成齒輪減速器的二維平面零件圖和裝配圖的繪制。關(guān)鍵字：SolidWorks圓錐圓柱齒輪減速器三維建模第一章緒論1.1速器及其研究方法的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢減速器是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。減速器的作用有以下兩點(diǎn)：一是在降速的同時提高輸出扭矩，扭矩輸出的比例按照電機(jī)輸出乘減速比，但是值得注意的是不能超出減速器額定扭矩；二則是降速的同時降低了負(fù)載的慣量，慣量值的減少為減速比的平方。減速器分為很多種類，按照傳動類型可以大致分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們相互組合起來的減速器；而按照傳動的級數(shù)則可以分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可以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以分為展開式、分流式和同軸式減速器。伴隨著世界的發(fā)展，我國的市場經(jīng)濟(jì)也在不斷發(fā)展與進(jìn)步,“九五”期間,齒輪行業(yè)的專業(yè)化生產(chǎn)水平有了明顯提高,比如一汽、二汽等大型企業(yè)集團(tuán)的齒輪變速箱廠、車轎廠,通過企業(yè)改組、改制,改為相對獨(dú)立的專業(yè)廠,參與市場競爭;隨著軍工轉(zhuǎn)民用,農(nóng)機(jī)齒輪企業(yè)轉(zhuǎn)加工非農(nóng)用齒輪產(chǎn)品,調(diào)整了企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu);私有企業(yè)的崛起,中外合資企業(yè)的涌現(xiàn),齒輪行業(yè)的整體結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,行業(yè)實(shí)力增強(qiáng),技術(shù)進(jìn)步加快。近十幾年來,計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用,改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)組織方式。一些先進(jìn)的齒輪生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)采用精益生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造等先進(jìn)技術(shù),形成了高精度、高效率的智能化齒輪生產(chǎn)線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,就同時進(jìn)行工藝過程設(shè)計(jì)及安排產(chǎn)品整個生產(chǎn)周期的各配套環(huán)節(jié)。市場的快速反應(yīng)大大縮短了產(chǎn)品投放市場的時間。零部件企業(yè)正向大型化、專業(yè)化、國際化方向發(fā)展。齒輪產(chǎn)品將成為國際采購、國際配套的產(chǎn)品。適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品開發(fā),關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng)新競爭,產(chǎn)品質(zhì)量競爭以及員工技術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)新精神,是21世紀(jì)企業(yè)競爭的焦點(diǎn)。在21世紀(jì)成套機(jī)械裝備中,齒輪仍然是機(jī)械傳動的基本部件。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,使得機(jī)械加工精度、加工效率大為提高,從而推動了機(jī)械傳動產(chǎn)品多樣化,整機(jī)配套的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化,使產(chǎn)品更加精致、美觀。CNC機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展,推動了機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子控制、液壓傳動,齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉,將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。汽車的自動變速器已成為高檔轎車不可缺少的裝備。眾多廠家都在尋找適合中國國情,具有中國特色的效率高,成本低,結(jié)構(gòu)簡單,容易制造,能適應(yīng)中低擋轎車及城市客車需要的自動變速器。自動變速器(AutomaticTransmission)簡稱AT,目前在轎車上普遍采用的是液力機(jī)械式AT-HMT(HydrodynamicMechanicalTransmission)。AT的發(fā)展主要有以下動向:1)變矩器的高效率化;2)多檔位化;3)變矩器閉鎖離合器的打滑控制;4)換檔點(diǎn)控制的智能化;5)換擋過渡過程的高品質(zhì)化;6)保留手動模式。摩托車齒輪生產(chǎn)的專業(yè)化、規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化已基本形成。今后市場競爭的焦點(diǎn)是質(zhì)量、品牌與新產(chǎn)品的開發(fā)。臨近中國加入世貿(mào)組織(WTO),工程機(jī)械齒輪必須跟上整機(jī)產(chǎn)品升級換代的要求。隨著我國大功率工程機(jī)械的研制開發(fā),中國工程機(jī)械齒輪傳動產(chǎn)品———液力傳動裝置和動力換擋變速箱以及靜壓傳動裝置,將有較大的發(fā)展。我國農(nóng)用運(yùn)輸車經(jīng)過20年的成長與高速發(fā)展,現(xiàn)已進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期,各型輪式拖拉機(jī)有向大功率發(fā)展的趨勢。因此與之配套的拖拉機(jī)齒輪企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā),將會緊緊跟上發(fā)展的步伐。工業(yè)通用變速箱是指為各行業(yè)成套裝備及生產(chǎn)線配套的大功率和中小功率變速箱。國內(nèi)的變速箱將繼續(xù)淘汰軟齒面,向硬齒面(50～60HRC)、高精度(4～5級)、高可靠度軟啟動、運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行狀態(tài)記錄、低噪聲、高的功率與體積比和高的功率與重量比的方向發(fā)展。中小功率變速箱為適應(yīng)機(jī)電一體化成套裝備自動控制、自動調(diào)速、多種控制與通訊功能的接口需要,產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與外型在相應(yīng)改變。矢量變頻代替直流伺服驅(qū)動,已成為近年中小功率變速箱產(chǎn)品(如擺輪針輪傳動、諧波齒輪傳動等)追求的目標(biāo)。隨著我國航天、航空、機(jī)械、電子、能源及核工業(yè)等方面的快速發(fā)展和工業(yè)機(jī)器人等在各工業(yè)部門的應(yīng)用,我國在諧波傳動技術(shù)應(yīng)用方面已取得顯著成績。同時,隨著國家高新技術(shù)及信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對諧波傳動技術(shù)產(chǎn)品的需求將會更加突出。船用齒輪箱在某些指標(biāo)方面與國際先進(jìn)水平尚有一定差距,但在制造精度方面及某些產(chǎn)品性能方面已接近國際水平。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,游艇、高速艇齒輪箱將會有較大的發(fā)展。面臨21世紀(jì),齒輪先進(jìn)制造技術(shù)的全過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)的結(jié)合,將會飛速發(fā)展。隨著我國改革開放,世界級的跨國大公司已開始大舉進(jìn)軍中國市場,并以獨(dú)資、合資、合作制造等形式在我國生產(chǎn)汽車、工程機(jī)械、大型成套設(shè)備的齒輪及齒輪裝置,齒輪產(chǎn)品在我國將會有大量國際品牌加入,這必將促使我國零部件結(jié)構(gòu)的大調(diào)整,車輛齒輪生產(chǎn)的專業(yè)化集中度將繼續(xù)提高。目前齒輪行業(yè)存在的低水平制造能力過剩,高水平制造能力不足的局面必須改變。中國齒輪行業(yè)在20世紀(jì)90年代的快速發(fā)展,已基本完成了由賣方市場到買方市場的轉(zhuǎn)變。隨著我國體制改革的深入,充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用,加強(qiáng)行業(yè)自律性市場約束,形成有序競爭的市場機(jī)制,是當(dāng)前市場發(fā)展的迫切任務(wù)?？傊?當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率;二低即低噪聲、低成本;二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。減速器和齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展,在一定程度上標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平,因此,開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容問題及方法基于SolidWorks的圓錐圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)就是根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)參數(shù)，如軸的轉(zhuǎn)速，工作載荷等，設(shè)計(jì)計(jì)算減速器各個零件結(jié)構(gòu)的尺寸。從而運(yùn)用實(shí)體三維軟件SolidWorks繪制出實(shí)體，檢查減速器設(shè)計(jì)尺寸的合理性，并進(jìn)行三維建模。主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容大致分成為兩大部分：第一部分，對圓錐圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)。第二部分，利用solidworks軟件對減速器進(jìn)行三維實(shí)體建模。1.21學(xué)習(xí)回顧齒輪減速器理論相關(guān)知識，分析出各設(shè)計(jì)參數(shù)對齒輪減速器的性能的影響。對齒輪動力系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和選擇，學(xué)習(xí)傳動知識，進(jìn)行減速器的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及運(yùn)行機(jī)理分析；1.22、進(jìn)行齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算（電動機(jī)的選擇、計(jì)算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比、計(jì)算各軸動力參數(shù)、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算、軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算等）；1.23、學(xué)習(xí)solidworks軟件，進(jìn)行三維實(shí)體建模1.3實(shí)體造型軟件的選擇在大學(xué)期間，學(xué)校給我們開設(shè)軟件設(shè)計(jì)課程有CAD，PROE。二這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇了SolidWorks進(jìn)行三維建模。SolidWorks公司是一家專門從事開發(fā)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的高科技公司，在全世界都很有名。公司宗旨是使每位設(shè)計(jì)工程師都能在自己的微機(jī)上使用功能強(qiáng)大的世界最CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，公司主導(dǎo)產(chǎn)品是世界領(lǐng)先水平的SolidWorks軟件。據(jù)了解，在90年代初，國際微機(jī)市場發(fā)生了根本性的變化，微機(jī)性能大幅提高，而價格卻一直下降，微機(jī)卓越的性能足以運(yùn)行三維CAD軟件。為了開發(fā)世界空白的基于微機(jī)平臺的三維CAD系統(tǒng)，1993年P(guān)TC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks軟件，引起世界相關(guān)領(lǐng)域的一片贊嘆。在SolidWorks軟件的促動下，1998年開始，國內(nèi)、外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件；原來運(yùn)行在UNIX操作系統(tǒng)的工作站CAD軟件，也從1999年開始，將其程序移植到Windows操作系統(tǒng)中。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺CAD系統(tǒng)評比第一名，從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎第一個基于Windows平臺的三維機(jī)械CAD軟件l第一個創(chuàng)造了FeatureManager特征管理員的設(shè)計(jì)思想l第一個在Windows平臺下實(shí)現(xiàn)的自頂向下的設(shè)計(jì)方法第一個實(shí)現(xiàn)動態(tài)裝配干涉檢查的CAD軟件第一個實(shí)現(xiàn)智能化裝配的CAD公司第一個開發(fā)特征自動識別FeatureWorks的軟件公司第一個開發(fā)基于Internet的電子圖板發(fā)布工具(eDrawing)的CAD公司由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達(dá)索公司以三億一千萬的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風(fēng)險投資商和股東，以原來一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。功能描述自頂向下的設(shè)計(jì)是指在裝配環(huán)境下進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)子部件的能力，不僅做到尺寸參數(shù)全相關(guān)，而且實(shí)現(xiàn)幾何形狀、零部件之間全自動完全相關(guān)，并且為設(shè)計(jì)者提供完全一致的界面和命令進(jìn)行全自動的相關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)境。用戶可以在裝配布局圖做好的情況下，進(jìn)行設(shè)計(jì)其它零部件，并保證布局圖、零部件之間全自動完全相關(guān)，一旦修改其中一部分，其它與之相關(guān)的模型、尺寸等自動更新，不需要人工參與。自下向上的設(shè)計(jì)是指在用戶先設(shè)計(jì)好產(chǎn)品的各個零部件后，運(yùn)用裝配關(guān)系把各個零部件組合成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力，在裝配關(guān)系定制好之后，不僅做到尺寸參數(shù)全相關(guān)，而且實(shí)現(xiàn)幾何形狀、零部件之間全自動完全相關(guān)，并且為設(shè)計(jì)者提供完全一致的界面和命令進(jìn)行全自動的相關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)境。用戶可以在產(chǎn)品的裝配圖做好后，可以設(shè)計(jì)其它零部件、添加裝配關(guān)系，并保證零部件之間全自動完全相關(guān)，一旦修改其中一部分，其它與之相關(guān)的模型、尺寸等自動更新，不需要人工參與。在SolidWorks中，用戶可利用配置功能在單一的零件和裝配體文檔內(nèi)創(chuàng)建零件或裝配體的多個變種(即系列零件和裝配體族)，而其多個個體又可以同時顯示在同一總裝配體中。其它同類軟件無法在同一裝配體中同時顯示一個零件的多個個體，其它同類軟件也無法創(chuàng)建裝配體族。在本次設(shè)計(jì)中采用SolidWorks來進(jìn)行零部件的三維造型及裝配，在過程中加深了對減速器的理解，強(qiáng)化對軟件的運(yùn)用。SolidWorks的軟件功能十分強(qiáng)大，但是組件有點(diǎn)多。同時SolidWorks功能強(qiáng)大，學(xué)習(xí)簡單，設(shè)計(jì)方便等特點(diǎn)讓它成為了先如今運(yùn)用最為廣泛機(jī)械制圖的軟件之一。對于每一個從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人來說，SolidWorks操作十分的簡單，同時學(xué)習(xí)也方便，運(yùn)用也方便，對于電腦配置的要很容易滿足。同時，在運(yùn)用該軟件繪圖修改也很方便，即使是組裝好的三維模型，如果需要修改的時候也直接打開裝配體上的零件，然后對其修改，再修改完后裝配體上也會完成修改，更加方便快捷。1.4課題研究的主要內(nèi)容和方法擬定總體設(shè)計(jì)方案。它可能涉及機(jī)械學(xué)對象的不同層次、不同類型的機(jī)構(gòu)組合、或不同學(xué)科知識技術(shù)；2、減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；3、減速器Solidworks三維造型仿真。對設(shè)計(jì)好的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體的模型建造，建好之后進(jìn)行裝配，總裝之后進(jìn)行三維實(shí)體模型的運(yùn)動仿真；4、繪制相關(guān)的零件圖、裝配圖等。1.5研究過程中的主要問題和解決辦法機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)在充分了解產(chǎn)品計(jì)劃和總體方案所考慮的設(shè)計(jì)意圖和全部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)造的過程，必要時可能需要修改甚至推翻前階段的結(jié)論。應(yīng)當(dāng)注意到問題是：1.51、首先在總體方案設(shè)計(jì)過程中要考慮到方案的可行性要求，確定及其總體結(jié)構(gòu)及傳動機(jī)構(gòu)布置形式，對減速器的各傳動零件進(jìn)行校核和設(shè)計(jì)。完成減速器的初步設(shè)計(jì)，確定最終所選的機(jī)構(gòu)方案；1.52在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程中應(yīng)該根據(jù)題目的要求進(jìn)行認(rèn)真的校核計(jì)算，以達(dá)到題目要求。結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)修改和計(jì)算，使減速器不斷優(yōu)化；1.53掌握三維設(shè)計(jì)。第二章圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算及分析2.1電動機(jī)的選擇2.11選擇電動機(jī)的容量已知：運(yùn)輸帶工作拉力F=2.4KW運(yùn)輸帶工作速度v（m/s）=1.00m/s卷筒直徑D（mm）=320mm電動機(jī)的有效功率為Pw=2.4kw從電動機(jī)到工作機(jī)輸出軸間的總效率η=η1η22η33η4η5η6式中聯(lián)軸器的傳動效率η1=0.96一對圓錐滾子軸承的效率η2=0.98一對圓錐滾子軸承的效率η3=0.98一對球軸承的效率η4=0.99閉式直齒圓錐齒傳動效率η5=0.95閉式直齒圓柱齒傳動效率η6=0.97總效率η=η1η22η33η4η5η6=0.96×0.992×0.983×0.99×0.95×0.97=0.808所需電動機(jī)的輸出功率Pr=Pw/η=2.4/0.808=3kw2.22選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速錐齒輪傳動比一般不大于3，二級圓錐圓柱齒輪減速器傳動比為：I=10-25nw=60x1000v/πD=59.68r/minNd=596.8-1492r/min查參考文獻(xiàn)[1]表4-12.2得表1.1方案號電機(jī)類型額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比1Y100L2-431500142022.2942Y132S-63100096015.072根據(jù)以上兩種可行同步轉(zhuǎn)速電機(jī)對比可見，方案2傳動比小且質(zhì)量價格也比較合理，所以選擇Y132S-6型電動機(jī)。2.2傳動動和動力參數(shù)的計(jì)算2.21計(jì)算分配傳動比傳動裝置總傳動比i=15.072各級傳動比：直齒輪圓錐齒輪傳動比i12=3.762，直齒輪圓柱齒輪傳動比i23=4實(shí)際總傳動比i實(shí)=i12i34=3.762×4=15.048,∵Δi=0.021﹤0.05，故傳動比滿足要求滿足要求。2.22計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速n0=960r/min，I軸：n1=n0=960r/min，II軸：n2=n1/i12=303.673r/min，III軸：n3=n2/i34=63.829r/min，n4=n3=63.829r/min2.23計(jì)算各軸的功率p0=pr=3kw，p1=p0η2=2.970kw,p2=p1η4η3=2.965kw,p3=p2η5η3=2.628kw,p4=p3η2η3=2.550kw2.24各軸的輸入轉(zhuǎn)矩因電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：T=9.55Pi/ni可得：T0=29.844N·m,T1=29.545N·m,T2=86.955N·m,T3=393.197N·m,T4=381.527N·m2.3傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.31高速級閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算a．選材：①按傳動方案方案選用直齒圓錐傳動，壓力角取為20°。②帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，查手冊[2]選用7級精度。③小齒輪、大齒輪材料選擇如下小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~255，σHP1=580Mpa，σFmin1=220Mpa大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，σHP2=560Mpa，σFmin2=210Mpab.由參考文獻(xiàn)[2]（以下簡稱[2]）式（5—33），計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：查手冊[2]得區(qū)域系數(shù)5.2HZ，彈性影響系數(shù)218.189MpaZE，查手冊[2]得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為Mpa5701lim、N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10eq\o(\s\up5(9),\s\do2())N2=N1/i2=1.267×10/3=2.522×10eq\o(\s\up5(8),\s\do2())查圖5—17得ZN1=1.0，ZN2=1.12，由式（5—29）得ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，∴[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×0.92=533.6Mpa，[σH]2=σHP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin=560×1.12×0.92=577Mpa∵[σH]1>[σH]2，∴計(jì)算取[σH]=[σH]2=533.6Mpac．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）：取齒數(shù)Z1=21，則大齒輪Z2=Z1i12=3.762×32=79，取Z2=79∵實(shí)際齒數(shù)比u=Z2/Z1=79/21=3.762，且u=tanδ2=cotδ1，∴δ2=72.2965eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=72eq\o(\s\up5(o),\s\do2())1635，δ1=17.7035eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=17eq\o(\s\up5(o),\s\do2())4212，則小圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zm1=z1/cosδ1=21/cos17.7035eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=23，zm2=z2/cosδ2=79/cos72.2965eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=259.79由[2]圖5-14，5-15得YFa=2.8，Ysa=1.55，YFa2=2.23，Ysa2=1.81ZH=√2/cosα×sinα=√2/cos20eq\o(\s\up5(o),\s\do2())×sin20eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=2.5由[2]表11-5有ZE=189.8，取Kt·Zeq\o(\s\up5(2),\s\do2(εt))=1.1，由[2]取K=1.4又∵T1=28.381N·m，u=3.762，фR=0.3由[2]式5-56計(jì)算小齒輪大端模數(shù)：m≥√4KT1YFaYsa/{фRZeq\o(\s\up7(2),\s\do3(1))[σF]（1-0.5фR）2√u2+1}將各值代得m≥1.498由[2]表5-9取m=3㎜d．齒輪參數(shù)計(jì)算：大端分度圓直徑d1=mz1=3×21=63㎜，d2=mz2=3×79=237㎜齒頂圓直徑da1=d1+2mcosδ1=63+6cos17.7035=68.715㎜，da2=d2+2mcosδ2=237+6cos72.2965eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=238.827㎜齒根圓直徑df1=d1-2.4mcosδ1=63-7.2cos17.7035eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=56.142㎜df2=d2-2.4mcosδ2=237-7.2×cos72.2965eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=231.808㎜齒輪錐距R=√d1+d2/2=122.615㎜，大端圓周速度v=∏d1n1/60000=3.14×63×960/60000=3.165m/s，齒寬b=RфR=0.3×122.615=36.78㎜由[2]表5-6，選齒輪精度為8級由[1]表4.10-2得Δ1=（0.1～0.2）R=（0.1～0.2）305.500=30.05～60.1㎜取Δ1=10㎜，Δ2=14㎜,c=10㎜輪寬L1=（0.1～0.2）d1=（0.1～0.2）93=12.4㎜L2=（0.1～0.2）d2=（0.1～0.2）×291=39㎜e．驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度：按[2]式5-53σH=ZHZE√2KT1√u+1/[bdeq\o(\s\up7(2),\s\do3(1))u（1-0.5фR）2]，代入各值得σH=470.899﹤[σH]=533.6Mpa∴小齒輪滿足接觸疲勞強(qiáng)度，且大齒輪比小齒輪接觸強(qiáng)度高，故齒輪滿足接觸強(qiáng)度條件f．齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：按[2]式5-55由[2]圖5-19得YN1=YN2=1.0，由[2]式5-32及m=2﹤5㎜，得YX1=YX2=1.0取YST=2.0，SFmin=1.4，由[2]式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力：[σF1]=σFmin1YFa1Ysa1YST/SFmin=220×2.0/1.4=314.29Mpa[σF2]=σFmin2YFa2Ysa2YST/SFmin=210×2.0/1.4=300Mpa∵[σF1]﹥[σF2]，∴[σF]=[σF2]=300Mpa由[2]式5-24計(jì)算齒跟彎曲應(yīng)力：σF1=2KT1YFa1Ysa1/[b1md1（1-0.5фR）]=2×1.4×80070×2.8×1.55/0.85×2×28.935×62=181.59﹤300MpaσF2=σF1YFa2Ysa2/（YFa1Ysa1）=181.59×1.81×2.23/（2.8×1.55）=178.28﹤300Mpa∴兩齒輪滿足齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度2.32低速級閉式直齒輪圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算選材：傳動方案選用直齒圓柱齒輪傳動查手冊[2]選用7級精度材料選擇及熱處理如下：小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~255，σHP1=580Mpa，σFmin1=220Mpa大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，σHP2=560Mpa，σFmin2=210Mpab.由參考文獻(xiàn)[2]（以下簡稱[2]）式（5—33），計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10eq\o(\s\up5(9),\s\do2())，N2=N1i23=1.267×10/3=2.522×10eq\o(\s\up5(8),\s\do2())查圖5—17得ZN1=1.05，ZN2=1.16，由式（5—29）得ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×1.05×0.92=560.28MPa[σH]2=σHP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin=560×1.16×0.92=597.63MPa∵[σH]1>[σH]2，∴計(jì)算取[σH]=[σH]2=560.28Mpac.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算中心距（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）：∵u=i34=4，фa=0.4，ZH=√2/cosα·sinα=√2/cos200·sin200=2.5且由[2]表11-5有ZE=189.8，取Kt·Zeq\o(\s\up5(2),\s\do2(εt))=1.1∴[2]式5-18計(jì)算中心距：a≥（1+u）√KT1（ZEZHZε/[σH]）2/（2uφa）=5×√1.1×86955×2.5×189.8/（2×4×0.4×560.28）=147.61㎜由[1]表4.2-10圓整取a=160㎜d．齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)：m=（0.007～0.02）a=180（0.007～0.02）=1.26～3.6㎜查[2]表5-7取m=2㎜齒數(shù)Z1=2a/m（1+u）=2×160/2（1+4）=32Z2=uZ1=4×32=128取Z2=128則實(shí)際傳動比i=149/31=4分度圓直徑d1=mz1=2×32=64㎜，d2=mz2=2×128=256㎜齒頂圓直徑da1=d1+2m=68㎜，da2=d2+2m=260㎜齒基圓直徑db1=d1cosα=64×cos20o=60.14㎜db2=d2cosα=256×cos20o=240.56㎜齒根圓直徑df1=d1-2.5m=64-2.5×2=59㎜df2=d2-2.5m=256-2.5×2=251㎜圓周速度v=∏d1n2/60×103=3.14×256×63.829/60×103=1.113m/s，中心距a=（d1+d2）/2=160㎜齒寬b=aΦa=0.4×160=64㎜由[2]表5-6，選齒輪精度為8級e.驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由[2]表5-3，取KA=1.0；由[2]圖5-4（d），按8級精度和VZ/100=∏dn/60000/100=0.30144，得Kv=1.03；由[2]表5-3得Ka=1.2；由[2]圖5-7和b/d1=72/60=1.2，得KB=1.13；∴K=KvKaKAKB=1.03×1.2×1.0×1.13=1.397又∵ɑa1=arccosdb1/da1=arccos（60.14/68）=28.0268eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=28eq\o(\s\up5(o),\s\do2())136；ɑa2=arccosdb2/da2=arccos（2240.56/260）=22.0061eq\o(\s\up5(o),\s\do2())=22eq\o(\s\up5(o),\s\do2())017∴重合度εa=[z（tanɑa1-tanɑ）+z（tanɑa1-tanɑ）]/2∏=[32（tan28.0268eq\o(\s\up5(o),\s\do2())-tan20）+128（tan22.0061eq\o(\s\up5(o),\s\do2())-tan20）]=1.773即Zε=√（4-εa）/3=0.862，且ZE=189.8，ZH=2.5∴σH=ZHZEZε√2KT1（u+1）/bd21u=2.5×189.8×0.862√2×1.397×83510×5.8065/（72×622×5.024）=240.63﹤[σH]=560.28Mpa∴小齒輪滿足接觸疲勞強(qiáng)度，且大齒輪比小齒輪接觸強(qiáng)度高，故齒輪滿足接觸強(qiáng)度條件f．齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：按Z1=32，Z2=128，由[2]圖5-14得YFa1=2.56，YFa2=2.18；由[2]圖5-15得Ysa1=1.65，Ysa2=1.84由[2]式5-23計(jì)算Y=0.25+0.75/εa=02.5+0.75/1.773=0.673由[2]圖5-19得YN1=YN2=1.0，由[2]式5-32切m=2﹤5㎜，得YX1=YX2=1.0取YST=2.0，Sfmin=1.4，由[2]式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力：[σF1]=σFmin1YFa1Ysa1YST/Sfmin=220×2.0/1.4=314.29Mpa[σF2]=σFmin2YFa2Ysa2YST/Sfmin=210×2.0/1.4=300Mpa∵[σF1]﹥[σF2]，∴[σF]=[σF2]=300Mpa由[2]式5-24計(jì)算齒跟彎曲應(yīng)力：σF1=2KT1YFa1Ysa1Y/bd1m=2×1.397×83510×2.56×1.65×0.673/（2×64×64）=71.233﹤300MpσF2=σF1YFa2Ysa2/YFa1Ysa1=71.233×1.84×2.18/（2.56×1.65）=67.644﹤300Mpa∴兩齒輪滿足齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度2.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2.41減速器高速軸I的設(shè)計(jì)a.選擇材料：由于傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速不太高，故選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按[2]表8-3查得σB=637Mpa，[σb]-1=59Mpab.由扭矩初算軸伸直徑：按參考文獻(xiàn)[2]有d≥A√p/n∵n0=960r/min，p1=2.97kw，且A=0.11~0.16∴d1≥16~23㎜取d1=20㎜c.考慮I軸與電機(jī)伸軸用聯(lián)軸器聯(lián)接。并考慮用柱銷聯(lián)軸器，因?yàn)殡姍C(jī)的軸伸直徑為dD=38㎜，查[1]表4.7-1選取聯(lián)軸器規(guī)格HL3（Y38×82，Y30×60），根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖1.2a所示該軸受力計(jì)算齒輪1受力：（1）圓周力Ft1=2T1/dm1=2×29.545/（64×10-3）=915.52N，（2）徑向力Fr1=Ft1·tanα·cosδ1=915.52×tan200·cos17.70350=317.44N，（3）軸向力Fa1=Ft1·tanα·sinδ1=915.52×tan200·sin17.70350=101.33N，e.求垂直面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴Rcy=Ft1（L2+L3）/L2=915.52（74+55）/74=1595.97.97N∵ΣY=0，∴RBY=Ft1-Rcy=915.52-1595.97=-680.45N，∴垂直面內(nèi)D點(diǎn)彎矩Mdy=0，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(dy))=RcyL3+RBY（L2+L3）=1595.97×55-680.45×129=3662.14N·㎜=3.662N·mf.水平面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴RCz=[Fr1(L3+L2)-Fa1dm1/2]/L2=[317.44（74+55）-680.45×64]/74=419.07N，∵ΣZ=0，∴RBz=Fr1-RCz=317.44-419.07=-101.63N，∵水平面內(nèi)D點(diǎn)彎矩MDz=0，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(Dz))=RCzL3+RBz(L3+L2)=419.07×55-101.63×129=-7.095N·m合成彎矩：MD=√Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Dz))+Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Dy))=0N·m，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))=√Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Dy))+Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Dz))=7.98N·m作軸的扭矩圖，計(jì)算扭矩：T=T1=29.545N·mI.校核高速軸I：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核：由圖1.2可知，D點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算D處的強(qiáng)度，∵M(jìn)D＜Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))，∴取M=Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))=7.98N·m，又∵抗彎截面系數(shù)：w=∏d3min/32=3.14×203/32=1.045×10eq\o(\s\up5(-6),\s\do2())meq\o(\s\up5(3),\s\do2())∴σ=√Meq\o(\s\up5(2),\s\do2())+Teq\o(\s\up5(2),\s\do2())/w=√7.98eq\o(\s\up5(2),\s\do2())+29.545eq\o(\s\up5(2),\s\do2())/1.045×10eq\o(\s\up5(-6),\s\do2())=39.132≤[σb]-1=59Mpa故該軸滿足強(qiáng)度要求。2.42減速器低速軸II的設(shè)計(jì)a選擇材料：因?yàn)橹饼X圓柱齒輪的小輪直徑較小（齒跟圓直徑db1=62㎜）需制成齒輪軸結(jié)構(gòu)，故與齒輪的材料和熱處理應(yīng)該一致，即為45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理按[2]表8-3查得σb=637Mpa，[σb]-1=59Mpa該軸結(jié)構(gòu)，受力計(jì)算簡圖如圖齒輪2受力（與齒輪1大小相等方向相反）：Ft2=915.52N，F(xiàn)r2=317.44N，F(xiàn)a2=101.33N，齒輪3受力：（1）圓周力Ft3=2T2/dm3=2×86.955/（64×10-3）=2693.87N（2）徑向力Fr3=Ft2·tanα=2693.87×tan200=980.49Nc.求垂直面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴RAy=[Ft2（L2+L3）+Ft3L3]/（L1+L2+L3∵ΣY=0，∴RBY=Ft2+Ft3-Rcy=915.52+2693.87-1919.26=1690.13N∴垂直面內(nèi)C點(diǎn)彎矩：MCy=RAyL1=1919.26×21.5=41.26N·m，Meq\o(\s\up7(1),\s\do3(Cy))=RBY（L2+L3）-Ft3L2=1690.13×133-2693.87×70=41.26N·m，D點(diǎn)彎矩：MDy=RBYL3=1690.13×63=92.96N·m，Meq\o(\s\up7(1),\s\do3(Dy))=Ray（L1+L2）-Ft2L2=1919.26×120-915.52×70=92.96N·md.水平面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴RAz=[Fr2(L3+L2)+Fr3L3-Fa2dm2/2]/（L1+L2+L3∵ΣZ=0，∴RBz=Fr2+Fr3-RAz=317.44+980.49-750.70=547.23N，∵水平面內(nèi)C點(diǎn)彎矩：MCz=RAzL1=750.70×50=23.65N·m，M1Cz=RBz(L3+L2)-Fr3L=547.23×133-980.49×70=-10.55N·m，D點(diǎn)彎矩：MDz=RBzL3=547.23×63=30.10N·m，M1Dz=RAz（L1+L2）-Fa2dm2/2-Fr2L2-101.33×164.9/2-317.44×70=29.92N·me.合成彎矩：MC=√Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Cz))+Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Cy))=47.56N·mMeq\o(\s\up5(1),\s\do2(C))=√Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Cy))+Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Cy))=42.59N·mMD=√Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Dz))+Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Dy))=97.71N·m，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))=√Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Dy))+Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Dz))=97.66N·mf.作軸的扭矩圖，計(jì)算扭矩：T=T2=86.955N·mg.校核低速軸II強(qiáng)度，由參考文獻(xiàn)[3]第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核：由圖1.3可知，D點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算D處的強(qiáng)度，∵M(jìn)D＞Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))，∴取M=Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))=97.71N·m，∵抗彎截面系數(shù)：w=∏d3min/32=3.14×303/32=2.65×10-6∴σ=√M2+T2/w=√97.712+86.9552/2.65×10-3=44.27≤[σb]-1=59Mpa（2）.由于C點(diǎn)軸徑較小故也應(yīng)進(jìn)行校核：∵M(jìn)C＞Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(C))，∴取M=Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(C))=47.56N·m，∵抗扭截面系數(shù)：w=∏d3min/32=3.14×303/32=2.65×10-6∴σ=√M2+T2/w=√47.562+86.9552/2.65×10-6=35.14≤[σb]-1=59Mpa故該軸滿足強(qiáng)度要求.2.43減速器低速軸III的設(shè)計(jì)a.選擇材料：由于傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速不太高，故選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按[2]表8-3查得σB=637Mpa，[σb]-1=59Mpab.該軸受力計(jì)算齒輪4受力（與齒輪1大小相等方向相反）：圓周力Ft4=2693.87N，徑向力Fr4=980.49Nc.求垂直面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMC=0，∴RBY=Ft4L1/（L1+L2∵ΣY=0，∴Rcy=Ft4-RBY=2693.87-1157.52=1536.35N，∴垂直面內(nèi)D點(diǎn)彎矩MDy=RcyL1=1536.35×55=84.50N·m，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(Dy))=RBYL2=1157.52×125=84.50N·md水平面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMC=0，∴RBz=Fr4L1/（L1+L2=421.31N∵ΣZ=0，∴RCz=Fr4-RBz=980.49-421.31=559.18N，∵水平面內(nèi)D點(diǎn)彎矩MDz=RCzL1=559.18×71=30.75N·m，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(Dz))=RBzL2=421.31×125=30.76N·m合成彎矩：MD=√Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Dz))+Meq\o(\s\up5(2),\s\do2(Dy))=90.20N·m，Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))=√Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Dy))+Meq\o(\s\up5(12),\s\do2(Dz))=89.92N·m作軸的扭矩圖如圖所，計(jì)算扭矩：T=T3=393.197N·mg.校核低速軸III：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]第三強(qiáng)度理論校核：由圖1.2可知，D點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算D處的強(qiáng)度，∵M(jìn)D＞Meq\o(\s\up5(1),\s\do2(D))，∴取M=MD=90.20N·m，又∵抗彎截面系數(shù)：w=∏d3min/32=3.14×423/32=7.27×10-6∴σ=√M2+T2/w=√90.202+393.1972/7.27×10-6=55.73≤[σb]-1=59Mpa故該軸滿足強(qiáng)度要求。2.5滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算2.51減速器高速I軸滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算a高速軸的軸承既承受一定徑向載荷，同時還承受軸向外載荷，選用圓錐滾子軸承，初取d=40㎜，由[1]表4.6-3選用型號為30208，其主要參數(shù)為：d=40㎜，D=80㎜，Cr=59800N，е=0.37，Y=1.6，Y0=0.9，Cr0=42800查[2]表9-6當(dāng)A/R≤е時，X=1，Y=0當(dāng)A/R＞е時，X=0.4，Y=1.6b.計(jì)算軸承D的受力（1）支反力RB=√Req\o(\s\up5(2),\s\do2(BY))+Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Bz))=√36.252+269.272=271.70N，RC=√Req\o(\s\up5(2),\s\do2(cy))+Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Cz))=√1184.792+353.692=1236.46N（2）附加軸向力（對滾子軸承S=Fr/2Y）∴SB=RB/2Y=271.70/3=90.57N，SC=RC/2Y=1236.46/3=412.15Nc.軸向外載荷FA=Fa1=101.33Nd.各軸承的實(shí)際軸向力AB=max（SB，F(xiàn)A-SC）=FA-SC=310.82N，AC=（SC，F(xiàn)A+SB）=SC=412.15N計(jì)算軸承當(dāng)量動載由于受較小沖擊查[2]表9-7fd=1.2，又軸I受較小力矩，取fm=1.5∵AB/RB=310.82/271.70=1.144＞е=0.37，取X=0.4，Y=1.6，∴PB=fdfm（XRB+YAB）=1.8×（0.4×271.7+1.6×310.82）=1090.79N∵AC/RC=412.15/1236.46=0.33＜е=0.37，取X=1，Y=0，∴PC=fdfm（XRC+YAC）=1.2×1.5×1×1236.46=2225.63N計(jì)算軸承壽命又PB＜PC，故按PC計(jì)算，查[2]表9-4得ft=1.0∴L10h=106（ftC/P）/60n1=106（59800/2225.63）10/3/（60×960）=0.12×106h，按每年250個工作日，每日一班制工作，即L1=60.26＞L=11年故該軸承滿足壽命要求。2.52.減速器低速II軸滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算a.高速軸的軸承既承受一定徑向載荷，同時還承受軸向外載荷，選用圓錐滾子軸承，初取d=35㎜，由[1]表4.6-3選用型號為30207，其主要參數(shù)為：d=35㎜，D=72㎜，Cr=51500N，е=0.37，Y=1.6，Y0=0.9，Cr0=37200查[2]表9-6當(dāng)A/R≤е時，X=1，Y=0；當(dāng)A/R＞е時，X=0.4，Y=1.6b.計(jì)算軸承D的受力1.支反力RB=√Req\o(\s\up5(2),\s\do2(BY))+Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Bz))=√1919.262+547.232=1995.75NRA=√Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Ay))+Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Az))=√750.702+353.692=922.23N2.附加軸向力（對滾子軸承S=Fr/2Y）∴SB=RB/2Y=1995.75/3.2=623.67N，SA=RA/2Y=922.23/3.2=288.20Nc.軸向外載荷FA=Fa2=101.33N各軸承的實(shí)際軸向力AB=max（SB，F(xiàn)A+SA）=SB=623.67N，AA=（SA，F(xiàn)A-SB）=FA-SB=522.34Ne.計(jì)算軸承當(dāng)量動載由于受較小沖擊查[2]表9-7fd=1.2，又軸I受較小力矩，取fm=1.5∵AB/RB=623.67/1995.75=0.312＜е=0.37，取X=1，Y=0∴PB=fdfm（XRB+YAB）=1.2×1.5×1995.75=3592.35N∵AA/RA=522.34/922.23=0.566＞е=0.37，取X=0.4，Y=1.6∴PA=fdfm（XRA+YAA）=1.8×（0.4×922.23+1.6×522.34）=2168.34N計(jì)算軸承壽命又PB＞PA，故按PB計(jì)算，查[2]表9-4得ft=1.0∴L10h=106（ftC/P）/60n2=106（51500/3592.35）10/3/（60×303.673）=0.1833×106h，按每年250個工作日，每日一班制工作，即L1=91.65＞L=11年故該軸承滿足壽命要求。2.53.減速器低速III軸滾動軸承的選擇與壽命計(jì)算a.高速軸的軸承只承受一定徑向載荷，選用深溝球軸承，初取d=55㎜，由[1]表4.6-3選用型號為6211，其主要參數(shù)為：d=55㎜，D=100㎜，Cr=33500N，Cr0=25000b.計(jì)算軸承D的受力支反力RB=√Req\o(\s\up5(2),\s\do2(BY))+Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Bz))=√1157.522+421.312=1231.81N，RC=√Req\o(\s\up5(2),\s\do2(cy))+Req\o(\s\up5(2),\s\do2(Cz))=√1536.352+559.182=1634.95Nc.軸向外載荷FA=0Nd.計(jì)算軸承當(dāng)量動載由于受較小沖擊查[2]表9-7fd=1.2，又軸I受較小力矩，取fm=1.5∴PB=fdfmRB=1.2×1.5×1231.8=2256.5N∴PC=fdfmRC=1.2×1.5×1×1634.95=2942.91N計(jì)算軸承壽命又PB＜PC，故按PC計(jì)算，查[2]表9-4得ft=1.0∴L10h=106（ftC/P）/60n3=106（33500/2942.91）10/3/（60×63.829）=27.41×106h，按每年250個工作日，每日一班制工作，即L1=399.45＞L=11年故該軸承滿足壽命要求。2.6鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算2.61.聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79，GB1096-79），由d=30㎜，查[1]表4.5-1得b×h=8×7，因半聯(lián)軸器長為60㎜，故取鍵長L=50㎜，即d=30㎜，h=7㎜，L1=L-b=42㎜，T1=28.38N·m，由輕微沖擊，查[2]表2-10得[σP]=100Mpa∴σP=4T/dhL1=4×29.844/（30×7×42）=12.87＜[σP]=100Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2.62小圓錐齒輪與高速軸I的的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79，GB1096-79），由d=20㎜，查[1]表4.5-1得b×h=6×6，因小圓錐齒輪寬為55㎜，故取鍵長L=42㎜即d=20㎜，h=6㎜，L1=L-b=36㎜，T1=29.844N·m，由輕微沖擊，查[2]表2-10得[σP]=100Mpa∴σP=4T/dhL1=4×29.844/（20×6×36）=27.63＜[σP]=100Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2.63大圓錐齒輪與低速軸II的的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79，GB1096-79），由d=50㎜，查[1]表4.5-1得b×h=14×9，因大圓錐齒輪寬為50㎜，故取鍵長L=44㎜即d=50㎜，h=9㎜，L1=L-b=30㎜，T2=86.955N·m，由輕微沖擊，查[2]表2-10得[σP]=100Mpa∴σP=4T/dhL1=4×86.955/（50×9×30）=25.76＜[σP]=100Mpa2.64大圓柱齒輪與低速軸III的的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79，GB1096-79），由d=60㎜，查[1]表4.5-1得b×h=18×11，因大圓柱齒輪寬為64㎜，故取鍵長L=54㎜，即d=60㎜，h=11㎜，L1=L-b=36㎜，T3=393.197N·m，由輕微沖擊，查[2]表2-10得[σP]=100Mpa∴σP=4T/dhL1=4×393.197/（60×11×36）=66.19＜[σP]=100Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2.65低速軸III與輸出聯(lián)軸器的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79，GB1096-79），由d=42㎜，查[1]表4.5-1得b×h=12×8，因半聯(lián)軸器長為84㎜，故取鍵長L=72㎜，即d=42㎜，h=8㎜，L1=L-b=60㎜，T4=381.527N·m，由輕微沖擊，查[2]表2-10得[σP]=100Mpa∴σP=4T/dhL1=4×381.527/（42×8×60）=75.70＜[σP]=100Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2.7聯(lián)軸器的選擇2.71.輸入端聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作情況的要求，決定高速軸與電動機(jī)軸之間選用彈性柱銷聯(lián)軸器。按參考文獻(xiàn)[3]，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KAT，由載荷平穩(wěn)，沖擊較小查[2]表6-6有KA=1.15，又∵T=29.844N·m∴Tc=1.15×29.844=34.32N·m根據(jù)Tc=34.32N·m小于Tpmax，n=n0=960r/min小于許用最高轉(zhuǎn)速及電動機(jī)軸伸直徑d0=38mm，高速軸軸伸直徑d=30mm，查[1]表4.7-1選用HL3型其公稱轉(zhuǎn)矩Tpmax=630N·m許用最高轉(zhuǎn)速n=5000r/min，軸孔直徑范圍d=30~48mm孔長L1=82mm，L2=60mm，滿足聯(lián)接要求。標(biāo)記為：聯(lián)軸器HL4型（Y38×82，30×60）GB5014-852.72輸出端聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作情況的要求，決定低速軸與卷筒軸之間也選用彈性柱銷聯(lián)軸器。按參考文獻(xiàn)[3]，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KAT，由載荷不均勻，沖擊較小查[2]表6-6有KA=1.2，又∵T=81.527N·m∴Tc=1.2×81.527=97.83N·m根據(jù)Tc=97.83N·m小于Tpmax，n=n0=960r/min小于許用最高轉(zhuǎn)速及輸出軸軸伸直徑d0=42mm，卷筒軸軸伸直徑d=56mm，查[1]表4.7-1選用HL4型其公稱轉(zhuǎn)矩Tpmax=1250N·m許用最高轉(zhuǎn)速n=4000r/min，軸孔直徑范圍d=40~56mm孔長L1=112mm，L2=84mm，滿足聯(lián)接要求。標(biāo)記為：聯(lián)軸器HL4型（Y42×84，56×112）GB5014-852.8潤滑油的選擇與熱平衡計(jì)算2.81.減速器的熱平衡計(jì)算一般情況下，連續(xù)工作時減速器的齒輪傳動由摩擦損耗的功率為Pf=P（1-η）kw，且減速器傳動的總效率η=η1η33η4η5η6=0.96×0.983×0.99×0.95×0.97=0.824則由[2]可知產(chǎn)生的熱流量為H1=1000P0（1-η）=1000×3×0.176=528W以自然冷卻方式，能叢箱體外壁散逸到周圍空氣中的熱流量為{箱體散熱系數(shù)取Kd=16W/(㎡·℃)，且經(jīng)計(jì)算箱體散熱總面積為A=1.06㎡}所以，由[2]6-21有t≥t0+1000P0（1-η）/（KdA）=20+528/（16×1.06）=51.13℃2.82.潤滑油的選擇由于是中低速一般閉式齒輪傳動且齒面應(yīng)力小于500Mpa又∵v=1.113＜5m/s，箱體溫度t=51.13＜55℃按[2]表5-12得所需潤滑油黏度為680，∴由黏度680，查[1]表4.8-1得選用代號為680的抗氧防銹工業(yè)齒輪油（SY1172-1980）2.9箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算2.91箱體的設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用67isH配合。1）保證機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體為加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)了軸承座剛度。2）考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm。為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為。3）機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性。鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機(jī)體外型簡單，拔模方便。4）對附件設(shè)計(jì)①視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，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緊固。②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。③油標(biāo)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。④通氣孔由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，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。⑤蓋螺釘啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(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。⑥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)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度。⑦吊鉤在機(jī)座上直接鑄出吊鉤，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體。2.92箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸及其數(shù)據(jù)名稱符號尺寸關(guān)系結(jié)果mm箱座壁厚δ0.0125（d1+d2）+1≥810箱蓋壁度δ0.01（d1m+d2m）+1≥810箱蓋凸緣厚度b1.5δ15箱座凸緣厚度b11.5δ15箱座底凸緣厚度b22.5δ25地腳螺釘直徑df0.018（d1m+d2