畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的二級(jí)圓柱齒輪減速器

PAGE1畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的二級(jí)圓柱齒輪減速器工作條件：輸送機(jī)連續(xù)工作，單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，使用期限10年，兩班制工作，輸送帶速度允許誤差為±0.5%原始數(shù)據(jù)：輸送帶拉力F（N）=15000N輸送帶速度V(m/s)=0.5滾筒直徑D(mm)=5設(shè)計(jì)工作量：1、減速器裝配圖1張2、軸零件圖1張3、齒輪零件圖1張4、設(shè)計(jì)說明書1份5、減速器箱體零件圖1張全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系153893706指導(dǎo)教師：開始時(shí)間：年月日完成時(shí)間：年月日目錄第一節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)概述 3一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 3二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù) 3三、畢業(yè)設(shè)計(jì)的步驟 4第二節(jié)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 4一、擬定傳動(dòng)方案 5二、選擇原動(dòng)機(jī)——電動(dòng)機(jī) 7三、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配 10四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 10第三節(jié)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 13一、減速箱外傳動(dòng)零件——帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13二、減速器內(nèi)傳動(dòng)零件——高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 15三、減速器內(nèi)傳動(dòng)零件——低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 21四、軸的設(shè)計(jì)——輸入軸的設(shè)計(jì) 26五、軸的設(shè)計(jì)——輸出軸的設(shè)計(jì) 31第四節(jié)部件的選擇與設(shè)計(jì) 36一、軸承的選擇 36二、輸入軸輸出軸鍵連接的選擇及強(qiáng)度計(jì)算 38三、軸承端蓋的設(shè)計(jì)與選擇 41四、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封 41五、其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42總結(jié) 44參考文獻(xiàn) 45

第一節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)概述一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的畢業(yè)設(shè)計(jì)目的在于培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成全部本科課程后的一個(gè)重要的必不要少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生最后一次較為全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，其目的為：1通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)全部專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)課程的理論知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力，并通過實(shí)際設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使理論知識(shí)得以鞏固和提高。2通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐使學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和程序，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。3進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)工作基本技能的訓(xùn)練，包括訓(xùn)練、計(jì)算、繪圖能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力，熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等）。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù)1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容本畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇齒輪減速器為設(shè)計(jì)課題，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括以下幾方面：（1）擬定、分析傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；（2）選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；（3）進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等；（4）繪制減速器裝配圖及典型零件圖（有條件可用AutoCAD繪制）；（5）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。2、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)（1）減速器裝配圖1張（0號(hào)圖紙）（2）輸入軸輸出軸零件圖各1張（3）齒輪零件圖1張（4）減速器箱體零件圖1張（5）設(shè)計(jì)說明書1份三、課程設(shè)計(jì)的步驟畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次較全面較系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，因此應(yīng)遵循機(jī)械設(shè)計(jì)過程的一般規(guī)律，大體上按以下步驟進(jìn)行：1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求和條件，認(rèn)真閱讀減速器參考圖，拆裝減速器，熟悉設(shè)計(jì)對(duì)象。2傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬定傳動(dòng)總體布置方案，選擇原動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。3傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)裝配圖前，先計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)件的參數(shù)確定其尺寸，并選好聯(lián)軸器的類型和規(guī)格。一般先計(jì)算外傳動(dòng)件、后計(jì)算內(nèi)傳動(dòng)件。4裝配圖設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇支承零件，繪制裝配草圖，完成裝配工作圖。5零件工作圖設(shè)計(jì)零件工作圖應(yīng)包括制造和檢驗(yàn)零件所需的全部?jī)?nèi)容。6編寫設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書包括所有的計(jì)算并附簡(jiǎn)圖，并寫出設(shè)計(jì)總結(jié)。第二節(jié)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)，主要包括擬定傳動(dòng)方案、選擇原動(dòng)機(jī)、確定總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比以及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。一、擬定傳動(dòng)方案機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部分組成。傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)，合理擬定傳動(dòng)方案是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，擬定傳動(dòng)方案，分析傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)考慮有以下幾種傳動(dòng)方案如下圖所示：a)b)Ic)d)I帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案比較傳動(dòng)方案應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件，工作可靠，而且要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，成本低，傳動(dòng)效率高，操作維護(hù)方便。設(shè)計(jì)時(shí)可同時(shí)考慮幾個(gè)方案，通過分析比較最后選擇其中較合理的一種。下面為圖1中a、b、c、d幾種方案的比較。a方案寬度和長(zhǎng)度尺寸較大，帶傳動(dòng)不適應(yīng)繁重的工作條件和惡劣的環(huán)境。但若用于鏈?zhǔn)交虬迨竭\(yùn)輸機(jī)，有過載保護(hù)作用；b方案結(jié)構(gòu)緊湊，若在大功率和長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)條件下使用，則由于蝸桿傳動(dòng)效率低，功率損耗大，很不經(jīng)濟(jì)；c方案寬度尺寸小,適于在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)工作.但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困難；d方案與b方案相比較,寬度尺寸較大，輸入軸線與工作機(jī)位置是水平位置。宜在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作。根據(jù)傳動(dòng)要求，故選擇方案d，采用V帶傳動(dòng)和二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)。1—V帶傳動(dòng)；2—電動(dòng)機(jī)；3—圓柱傳動(dòng)減速器；4—聯(lián)軸器；5—輸送帶；6—滾筒二、選擇原動(dòng)機(jī)——電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)，根據(jù)選擇的傳動(dòng)方案，合理選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)型式、容量和轉(zhuǎn)速，提出具體的電動(dòng)機(jī)型號(hào)。1、選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式電動(dòng)機(jī)有交、直流之分，一般工廠都采用三相交流電，因而選用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)分異步、同步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，目前應(yīng)用較廣的Y系列自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、起動(dòng)性能好，工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場(chǎng)合，如運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床、農(nóng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、輕工機(jī)械等。2、確定電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)功率選擇直接影響到電動(dòng)機(jī)工作性能和經(jīng)濟(jì)性能的好壞：若所選電動(dòng)機(jī)的功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作；若功率過大，則電動(dòng)機(jī)不能滿載運(yùn)行，功率因素和效率較低，從而增加電能消耗，造成浪費(fèi)。本課程設(shè)計(jì)的題目為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)的機(jī)械，確定電動(dòng)機(jī)功率的原則是：——電動(dòng)機(jī)的額定功率——電動(dòng)機(jī)的輸出功率 ——工作機(jī)的輸入功率—電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)間的總效率 分別為傳動(dòng)裝置中各傳動(dòng)副（齒輪、蝸桿、帶或鏈、軸承、聯(lián)軸器）的效率，設(shè)計(jì)時(shí)可參考下表選取。機(jī)械傳動(dòng)和軸承效率的概略值類型效率開式閉式圓柱齒輪傳動(dòng)——V帶傳動(dòng)———滾動(dòng)軸承（每對(duì)）—彈性聯(lián)軸器—因此:最終可得所需電動(dòng)機(jī)的功率為:=Kw因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可。查手冊(cè)，由Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選定電動(dòng)機(jī)的額定功率為11kW.計(jì)算傳動(dòng)裝置的總效率時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：（1）若表中所列為效率值的范圍時(shí)，一般可取中間值（2）同類型的幾對(duì)傳動(dòng)副、軸承或聯(lián)軸器，均應(yīng)單獨(dú)計(jì)入總效率（3）軸承效率均指一對(duì)軸承的效率3、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同一類型、相同額定功率的電動(dòng)機(jī)低速的級(jí)數(shù)多，外部尺寸及重量較大，價(jià)格較高，但可使傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及尺寸減少；高速電動(dòng)機(jī)則與其相反，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素，選取適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。三相異步電動(dòng)機(jī)常用的同步轉(zhuǎn)速有，，，，常選用的電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)可由工作機(jī)的轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，推算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍，即——電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍——各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍由選定的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、容量和轉(zhuǎn)速查手冊(cè)，查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)，并記錄其型號(hào)、額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、中心高、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等。設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率計(jì)算，轉(zhuǎn)速則取滿載轉(zhuǎn)速。滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：由手冊(cè)查得，通常V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比QUOTEi1'=2~4，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比QUOTEi2'=8~40，因此總傳動(dòng)比的范圍為：故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有730，970，1460，的總傳動(dòng)比過大（為其它的兩到三倍），傳動(dòng)裝置外廓尺寸大，制造成本高、結(jié)構(gòu)不緊湊，故不采用。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，采取Y160M-4三、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配由選定電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)計(jì)算出總傳動(dòng)比后，應(yīng)合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比，限制傳動(dòng)件的圓周速度以減少動(dòng)載荷，分配各級(jí)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)在推薦的范圍之內(nèi)選取。2、應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕。3、應(yīng)使各傳動(dòng)件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免相互干涉碰撞。一般應(yīng)使帶的傳動(dòng)比小于齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。一般對(duì)于展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器，推薦高速級(jí)傳動(dòng)比或；同軸式則取?？倐鲃?dòng)比：分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比：由手冊(cè)取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比QUOTEi0=3.7，則減速器的傳動(dòng)比為iQUOTEi為取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比5,則低速級(jí)的傳動(dòng)比4.13。四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)首先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，一般按由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間運(yùn)動(dòng)傳遞的路線推算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。1、各軸的轉(zhuǎn)速：式中的為電動(dòng)機(jī)的滿載速度、、分別為1、2、3軸的轉(zhuǎn)速、、分別為電動(dòng)機(jī)與1軸、1軸與2軸、2軸與3軸的傳動(dòng)比2、各軸的輸入功率： 為電動(dòng)機(jī)的輸出功率，分別為1、2、3軸的輸入功率，分別為電動(dòng)機(jī)軸與1軸、1軸與2軸、2軸與3軸間的傳動(dòng)效率。3、各軸轉(zhuǎn)矩：分別為1、2、3軸的輸入轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩0軸(電機(jī)軸)：1軸（高速軸）：＝×＝11×0.96＝kW＝＝1460/3.7＝r/min＝××=5××0.96=N·m2軸（中間軸）：＝×η2×＝××5＝kW＝＝/5＝r/min＝×××=×5××0.95=N·m3軸（低速軸）：＝×η2×＝××5＝kW

＝

/

＝/4.13=r/min＝×××=×4.13××=N·m4軸（滾筒軸）：＝×η2×η4=××7＝kW==19.1r/min=××=××0.97=N·m1~3軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.99。即：＝×＝11×0.96＝kW＝×η2×＝××5＝kW＝×η2×＝××5＝kW＝×η2×η4=××7＝kW＝××=××N·m＝×××=×5××0.95=N·m＝×××=×××=N·m××××N·m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦卤恚狠S名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T(N?m)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率η輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸11146054.1311軸2軸3軸滾筒軸第三節(jié)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算一、減速箱外傳動(dòng)零件——帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容選擇合理的傳動(dòng)參數(shù)；確定帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)、傳動(dòng)中心距、安裝要求、對(duì)軸的作用力及帶的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸等。2、設(shè)計(jì)依據(jù)傳動(dòng)的用途及工作情況；對(duì)外廓尺寸及傳動(dòng)位置的要求；原動(dòng)機(jī)種類和所需的傳動(dòng)功率；主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速等。3、注意問題帶傳動(dòng)中各有關(guān)尺寸的協(xié)調(diào)，如小帶輪直徑選定后要檢查它與電動(dòng)機(jī)中心高是否協(xié)調(diào)；大帶輪直徑選定后，要檢查與箱體尺寸是否協(xié)調(diào)。小帶輪孔徑要與所選電動(dòng)機(jī)軸徑一致；大帶輪的孔徑應(yīng)注意與帶輪直徑尺寸相協(xié)調(diào)，以保證其裝配穩(wěn)定性；同時(shí)還應(yīng)注意此孔徑就是減速器小齒輪軸外伸段的最小軸徑。1.確定功率并選定V帶帶型兩班制工作，空載起動(dòng)，查課本表8－6得：工作情況系數(shù)c根據(jù)和由圖8－8選取A型普通V帶。2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)圖8－8查得主動(dòng)輪的最小基準(zhǔn)直徑；根據(jù)式子計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑：根據(jù)表8－7，選取d=250mm3.驗(yàn)證帶速根據(jù)式子有：帶的速度在5m/s~25m/s中，合適。確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距：初步確定中心距所需V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 從表8－3中取得基準(zhǔn)長(zhǎng)度由此可得實(shí)際軸間距： 確定小帶輪包角 計(jì)算V帶根數(shù)Z ；A型普通帶，，查表8-5a得由查表8-5b得查表8-8得由查表8-2得則有： 取Z=6根。單根V帶的預(yù)緊力表8－4查得，有： 作用在軸上的力 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸、輪槽尺寸由教材表8-10，可得如下值：帶輪寬：B=(Z-1)e+2f=（6-1）15+210=95mm =80+2= =240+2=二、減速器內(nèi)傳動(dòng)零件——高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)齒輪類型：為使工作平穩(wěn)，高速級(jí)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。精度：運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)精度。材料選擇：小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS齒數(shù)：選小齒輪齒數(shù)Z1＝20，齒數(shù)Z2＝i1×Z1=5×20＝100按齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算公式：確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)選取區(qū)域系數(shù)查得計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 選取齒寬系數(shù)查得材料的彈性影響系數(shù)按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，得：計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬ｂ及模數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)根據(jù)，７級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)由表10-4查得由圖10-13查得假定，由表10-3查得故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得計(jì)算模數(shù)，查取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值選擇2.5.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 計(jì)算公式：確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù) 算當(dāng)量齒數(shù) 查取齒形系數(shù)，由表10-5查得，查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5查得，由圖10-20C查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由圖10-18查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，則有： 計(jì)算大小齒輪的并加以比較： 可見大齒輪的數(shù)據(jù)大。設(shè)計(jì)計(jì)算 , 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)，取＝2.5則可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有： 取，則，取尺寸計(jì)算：計(jì)算中心距 因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 計(jì)算大、小齒輪的齒根圓直徑 計(jì)算大、小齒輪的齒頂圓直徑計(jì)算齒輪寬度 圓整后??；總結(jié)尺寸： 分度圓直徑：齒根圓直徑：齒頂圓直徑：所以，小齒輪做成實(shí)心式齒輪，大齒輪做成腹板式齒輪。 齒寬：驗(yàn)算： 故假設(shè)正確。三、減速器內(nèi)傳動(dòng)零件——低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)齒輪類型：低速級(jí)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。精度：運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)精度。材料選擇：小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。齒數(shù)：選小齒輪齒數(shù)Z1＝25，齒數(shù)Z2＝i2×Z1=25×4.13＝取Z2=103按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 計(jì)算公式：確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 選取齒寬系數(shù)查得材料的彈性影響系數(shù)按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1得： 計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v計(jì)算齒寬ｂ 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，７級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表10-3查得 查得使用系數(shù) 由表10-4查得 由圖10-13查得 故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得 計(jì)算模數(shù)ｍ ，這里按標(biāo)準(zhǔn)取按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算：計(jì)算公式：確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值由圖10-20ｃ查得： 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.4，于是有： 計(jì)算載荷系數(shù) 由表10-5查得查取齒形系數(shù)，由表10-5查得應(yīng)力校正系數(shù)，計(jì)算大小齒輪的，并比較： 可見大齒輪的數(shù)據(jù)大。計(jì)算 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，由此有：小齒輪齒數(shù)，取 大齒輪齒數(shù)，取幾何尺寸的計(jì)算：計(jì)算分度圓直徑 計(jì)算齒頂圓直徑 計(jì)算齒根圓直徑 計(jì)算中心距 計(jì)算齒寬 取尺寸總結(jié)： 分度圓直徑：齒頂圓直徑：，所以，小直齒輪做成實(shí)心式齒輪，大直齒輪做成腹板式齒輪。齒根圓直徑：中心距齒寬驗(yàn)算： 故假設(shè)正確。四、軸的設(shè)計(jì)——輸入軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料 由工作條件，初步選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取。初步估算軸的最小直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P355《軸的常用材料及其主要力學(xué)性能》查得， ，則 ， 取。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案: 如圖（軸1），從左到右依次為軸承、小齒輪1、軸套、軸承、帶輪。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度:軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的直徑，帶輪與軸的聯(lián)接采用兩個(gè)鍵來配合，因此，取，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ段的長(zhǎng)度應(yīng)比帶輪的寬度略短一些，因，現(xiàn)取。 帶輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取 ，則軸肩處的直徑。 軸承端蓋的總寬度為20mm，則。為了使軸承端蓋的 裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂，取端蓋的外端面與帶輪右端面 的距離。初步選用深溝球滾軸承，因?yàn)檩S主要受徑向力的作用，一般情況下不受軸向力，故選用深溝球滾軸承。由于軸的，故軸承的型號(hào)為6207，尺寸系列為02，正常結(jié)構(gòu)，0級(jí)公差，0組游隙，其尺寸為，，，，，。故，。左軸承的右端采用軸肩定位，故。軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離，初步選擇用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸承，取。取安裝齒輪處的軸段Ⅷ的直徑，齒輪1與軸的配合處采用兩個(gè)鍵來連接，齒輪1左端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取，則；齒輪右端采用套筒定位。因?yàn)楦咚佥S和中間軸、低速軸的長(zhǎng)度要統(tǒng)一，因此，齒輪1的中心線到左邊軸承左端面的距離為74mm，齒輪1的中心線到右邊軸承右端面的距離為164mm，故，齒輪左端到箱體的距離是。齒輪1的右端采用套筒定位，。已知齒輪輪轂的寬度，為了使軸向定位可靠，應(yīng)略短于輪轂的寬度，并且零件外端面至箱體內(nèi)壁的距離，故取，。 至此，已初步確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。軸上零件的周向定位： 齒輪1與軸的周向定位采用兩個(gè)平鍵連接，按照， 查《普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸》得：平鍵鍵面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm，同時(shí)為了保 證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合 為H7/n6。 帶輪與軸的周向定位采用兩個(gè)平鍵連接，按照， 查《普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸》得：平鍵鍵面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為22mm，同時(shí)為了保 證帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇帶輪輪轂與軸的配合 為H7/n6。確定軸上圓角和倒角的尺寸： 參考《零件倒角C與圓角半徑R的推薦值》，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖：軸1。求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖，對(duì)于6207深溝球滾軸 承的，簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距: 。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖。計(jì)算作用在軸上的力: 對(duì)于帶輪，作用在軸上的軸壓力 對(duì)于小齒輪1，，有 切向力 徑向力 法向力計(jì)算支反力： 以坐標(biāo)方向?yàn)榱Φ恼较颉? 先求垂直面支反力： 繞支點(diǎn)A的力矩和，得： ， 同理 校核： 計(jì)算無誤。 再求水平面支反力： 繞支點(diǎn)A的力矩和，得： ， 同理 校核： 計(jì)算無誤。計(jì)算彎矩：垂直平面內(nèi)的彎矩圖，如圖b C處彎矩：水平面彎矩，圖c C處彎矩： D處彎矩：合成彎矩，圖d C處彎矩： D處彎矩：繪制扭矩圖：如圖e,按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即 危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度。取折合系數(shù)，軸的計(jì)算應(yīng)力 前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P355《軸 的常用材料及其主要力學(xué)性能》查得，。因此， ， 故該軸是安全的。五、軸的設(shè)計(jì)——輸出軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料 由工作條件，初步選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取。初步估算軸的最小直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P355《軸的常用材料及其主要力學(xué)性能》查得， ，則 ， 取。 為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián) 軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-1， 考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，故取，則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T5014-1985,選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250N·mm。半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=112mm,直徑為40mm，半聯(lián)軸器與 軸配合的轂孔長(zhǎng)度為84mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案: 如圖（軸3），從左到右依次為軸承、軸套、小齒輪4、軸 承、半聯(lián)軸器。根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度:軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接采用兩個(gè)鍵來配合，因此，取，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ段的長(zhǎng)度應(yīng)比帶輪的寬度略短一些，因，現(xiàn)取。 聯(lián)軸器的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取 ，則軸肩處的直徑。 軸承端蓋的總寬度為20mm；為了使軸承端蓋的裝拆及便于 對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂，取端蓋的外端面到聯(lián)軸器的距離為30mm， 。初步選用深溝球滾軸承，因?yàn)檩S主要受徑向力的作用，一般情況下不受軸向力，故選用深溝球滾軸承。由于軸的，故軸承的型號(hào)為6209，尺寸系列為02，正常結(jié)構(gòu)，0級(jí)公差，0組游隙，其尺寸為，，，，，。故，。 左軸承的右端采用軸肩定位，故。 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離，初步選擇用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸 承，取。取安裝齒輪處的軸段Ⅷ的直徑，齒輪1與軸的配合處采用兩個(gè)鍵來連接，齒輪1左端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取，則；齒輪右端采用套筒定位。因?yàn)榈退佥S和中間軸、高速軸的長(zhǎng)度要統(tǒng)一，因此，齒輪4的中心線到左邊軸承左端面的距離為154mm，齒輪1的中心線到右邊軸承右端面的距離為84mm，故。齒輪1的右端采用套筒定位，。 已知齒輪輪轂的寬度，為了使軸向定位可靠， 應(yīng)略短于輪轂的寬度，并且零件外端面至箱體內(nèi)壁的距離 ，故取，。至此，已初步確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。軸上零件的周向定位 齒輪4與軸的周向定位采用兩個(gè)平鍵連接，按照， 查《普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸》得：平鍵鍵面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm，同時(shí)為了保 證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合 為H7/n6。確定軸上圓角和倒角的尺寸 參考《零件倒角C與圓角半徑R的推薦值》，取軸端倒角 為，各軸肩處的圓角半徑見圖：軸1。求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖，對(duì)于6207深溝球 滾軸承的，簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖:求作用在齒輪上的力: 對(duì)于大齒輪4，，有 切向力 徑向力 法向力計(jì)算支反力： 以坐標(biāo)方向?yàn)榱Φ恼较颉? 先求垂直面支反力： 繞支點(diǎn)B的力矩和，得： ， 同理 校核： 計(jì)算無誤。 再求水平面支反力： 繞支點(diǎn)B的力矩和，得： ， 同理 校核： 計(jì)算無誤。計(jì)算彎矩、繪彎矩圖：垂直平面內(nèi)的彎矩圖，如圖b D處彎矩：水平面彎矩，圖c D處彎矩：合成彎矩，圖d D處彎矩： 繪制扭矩圖：如圖e,按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即 危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度。取折合系數(shù)，軸的計(jì)算應(yīng)力 前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P355《軸的常用材料及其主要力學(xué)性能》查得，。因此，，故該軸是安全的。第四節(jié)部件的選擇與設(shè)計(jì)一、軸承的選擇高速軸軸承校核照以上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步選用型號(hào)深溝球軸承60000型60軸承。軸承的徑向載荷 軸承D ＝2268N 軸承B＝920N軸承的軸向載荷 軸承的派生軸向力 由手冊(cè)查得30206型的軸承 ＝＝ ＝＝ 外部軸向力Fa＝915N 因?yàn)镾D+Fa＝+915＝1673.5N>SB，軸承B被壓緊，所以兩軸承的軸向力為 計(jì)算徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 從手冊(cè)中查得，取載荷 軸承AAD/RD=758.5/2268=0.334<e 查課本表13－5取X＝1，Y＝0，則 PrD＝fp（XRD＋YAD）＝× 軸承BAB/RB=1673.5/920=1.82>e 故取X＝0.4，查手冊(cè)得 。 則PrB＝fp（XRB＋YAB） ＝×××1673.5）計(jì)算軸承壽命 因?yàn)镻D<PB，軸承D受載大，所以按軸承B計(jì)算壽命。從手冊(cè)查得基本額定動(dòng)載荷C ＝33.4KN，軸承工作溫度小于100oC，取溫度系數(shù)fT=1,則軸承壽命 =68596h 軸承的預(yù)期計(jì)算壽命 10×300×2×8=48000h Lh>Lhˊ，所選軸承合適。中間軸軸承校核按照以上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步選用型號(hào)深溝球軸承60000型45軸承軸承的徑向載荷 軸承ARA＝＝8215N 軸承BRB＝＝7423N軸承的軸向載荷 軸承的派生軸向力 由手冊(cè)查得30307型的軸承 SA＝＝＝ SB＝＝N 外部軸向力Fa＝886N 因?yàn)镾A+Fa＝3540.9+886>SB=3199.6，軸承B被壓緊，所以兩軸承的軸向力為 計(jì)算徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 從手冊(cè)中查得 軸承AAA/RA=3540.9/8215=0.431<e 查課本表13－5取X＝1，Y＝0，則 PrA＝fp（XRA＋YAA）＝×8215＝9858N 軸承BAB/RB=4426.9/7423=0.60>e 故取X＝0.4，查手冊(cè)得 則PrB＝fp（XRB＋YAB） ＝×××4426.9） ＝99N計(jì)算軸承壽命 因?yàn)镻A<PB，軸承B受載大，所以按軸承B計(jì)算壽命。從手冊(cè)查得基本額定動(dòng)載荷C ＝72.7KN，軸承工作溫度小于100oC，取溫度系數(shù)ft=1,則軸承壽命 =146303h 軸承的預(yù)期計(jì)算壽命 10×300×2×8=48000h Lh>Lhˊ，所選軸承合適。低速軸軸承校核選用深溝球軸承61909軸承的徑向力 軸承1＝＝7325N 軸承2＝＝4801N 因?yàn)椋暂S承1為校核對(duì)象Pr==7325N =49563h 軸承的預(yù)期計(jì)算壽命 10×300×2×8=48000h Lh>Lhˊ，所選軸承合適。二、輸入軸輸出軸鍵連接的選擇及強(qiáng)度計(jì)算高速軸上鍵的選擇和校核帶輪處鍵位于軸端，選擇鍵C863GB1096－79查表得公稱尺寸b×h=8×7，長(zhǎng)度L=63mm鍵材料用45鋼，查課本得許用應(yīng)力[σP]＝100～120Mpa鍵的工作長(zhǎng)度： l＝L-b/2＝63-4＝59mm ×7＝。 小齒輪與軸做成一體，故不需要用鍵聯(lián)結(jié)。中間軸上鍵的選擇和校核鍵材料用45鋼，查得許用應(yīng)力[σP]＝100～120Mpa。兩齒輪均選鍵如下：鍵1，直齒小齒輪與軸：鍵1456GB1096－79鍵2，大齒輪與軸：鍵B1425GB1096－79對(duì)鍵1，公稱尺寸為b×h=14×9，長(zhǎng)度L=56 鍵的工作長(zhǎng)度l＝L-b＝56-14＝42mm×9＝。 對(duì)鍵2，公稱尺寸為b×h=14×9，長(zhǎng)度L=25鍵的工作長(zhǎng)度l＝L＝25mm ×9＝。 低速軸上鍵的選擇和校核鍵材料用45鋼，查得許用應(yīng)力[σP]＝100～120Mpa。大直齒輪與低速軸的連接，選A型鍵：選鍵18×63GB1096－79公稱尺寸為b×h=18×11，長(zhǎng)度L=63鍵的工作長(zhǎng)度 l＝L-b＝63-18＝45mm ×11＝。 低速軸與半聯(lián)軸器鍵材料用45鋼，查得許用應(yīng)力[σP]＝100～120Mpa。鍵位于軸端，選擇鍵C1470GB1096－79，查表得 公稱尺寸b×h=14×9 長(zhǎng)度L=70鍵的工作長(zhǎng)度 l＝L-b/2＝70-14/2＝63mm ×9＝。 聯(lián)軸器的選擇與校核因?yàn)槁?lián)軸器的傳動(dòng)功率小，轉(zhuǎn)速低，輕微震動(dòng)，轉(zhuǎn)矩較大，工作溫度不高，兼顧經(jīng)濟(jì)性，故先選擇彈性套柱銷HL5聯(lián)軸器。材料為鍛鋼35。由表查得工作情況系數(shù)K=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩：TC=KT=2958.25N·m按計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版)R2.0，選用HL6型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為315