課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目 ：一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器二級(jí)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)1101210240學(xué)生姓名李景指導(dǎo)教師胡賓偉教師職稱目錄設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 ?1緒 論 ?2第 一 部 分 課 程 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 ?3 第 二 部 分 傳 動(dòng) 方 案 的 擬 定 及 說 明 ? 4 第 三 部 分 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 和 計(jì) 算 ? 53 . 1 電 動(dòng) 機(jī) 的 類 型 及 結(jié) 構(gòu) 的 選 擇 ? 53 . 2 確 定 電 動(dòng) 機(jī) 容 量 及 轉(zhuǎn) 速 ? 5第 四 部 分 傳 動(dòng) 裝 置 的 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 參 數(shù) 計(jì) 算 ? 64 . 1 傳 動(dòng) 比 分 配 ?64 . 2 動(dòng) 力 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 計(jì) 算 ? 6第 五 部 分 鏈 傳 動(dòng) 的 設(shè) 計(jì) ?75 . 1 鏈 傳 動(dòng) 的 參 數(shù) 選 擇 及 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ? 75 . 2 鏈 輪 的 結(jié) 構(gòu) 和 材 料 ? 8第 六 部 分 初 選 滾 動(dòng) 軸 承 ? 1 06 . 1 軸 承 的 選 擇 ?1 0第 七 部 分齒 輪 的 設(shè) 計(jì)? 1 27 . 1 齒 輪 材 料 和 熱 處 理 的 選 擇 ? 1 27.2齒輪的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核?12 第八部分軸的設(shè)計(jì) 、 鍵 和 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 ?1 88 . 1 軸 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 及 校 核 ? 1 88 . 2 鍵 的 選 擇 計(jì) 算 及 校 核 ? 2 58 . 3 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 及 校 核 ? 2 5第 九 部 分 滾 動(dòng) 軸 承 的 壽 命 驗(yàn) 算 ? 2 6第 十 部 分 設(shè) 計(jì) 小 結(jié) ?2 7參 考 文 獻(xiàn)?2 8設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大綱要求，以減速器設(shè)計(jì)為主， 按設(shè)計(jì)任務(wù)書完成以下設(shè)計(jì)任務(wù)：1、確定機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；2、選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)；3、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；4、傳動(dòng)零件及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；5、軸承、連接件、潤(rùn)滑密封和聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算；6、機(jī)體結(jié)構(gòu)及附件的設(shè)計(jì)；7、繪制減速器裝配工作圖與零件圖；8、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，進(jìn)行總結(jié)與答辯。其簡(jiǎn)圖如下 ：設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)說明書一份零件圖一張裝配圖一張第 1 頁緒論本本課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是進(jìn)行一級(jí)圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)計(jì)算中運(yùn)用到了機(jī)械設(shè)計(jì) 、機(jī)械制圖、材料力學(xué)、公差與互換性等多門課程知識(shí)。課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程最后一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較為全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，其目的為：1綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和其它先修課程的知識(shí)，分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識(shí)。2通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意見，熟悉掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。3通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)通常包括以下內(nèi)容： 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書確定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)；計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；傳動(dòng)零件及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸承、連接件、潤(rùn)滑密封和聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算；機(jī)體結(jié)構(gòu)及附件的設(shè)計(jì)；繪制裝配工作圖與零件工作圖；編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，進(jìn)行總結(jié)與答辯。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的方法與步驟：(1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備(2) 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)(3) 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算(4) 設(shè)計(jì)減速器裝配圖(5) 設(shè)計(jì)正式減速器裝配圖(6) 零件工作圖設(shè)計(jì)(7) 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(8) 設(shè)計(jì)總結(jié)和答辯第 2 頁第一部分課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 課題題目用于皮帶運(yùn)輸?shù)膯渭?jí)直齒圓柱齒輪的減速器的設(shè)計(jì)1.2 原始數(shù)據(jù)名稱運(yùn)輸帶曳引力運(yùn)輸速度卷筒直徑使用年限（KN)（m/s)（mm）（ Y)數(shù)據(jù)2.72.24505輸送帶速度 ：傳送帶允許誤差 5%工作條件 ：兩班工作制（ 16 時(shí)）有輕微震動(dòng)，批量生產(chǎn)其簡(jiǎn)圖如下 ：設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)說明書一份零件圖一張裝配圖一張第 3 頁第二部分傳動(dòng)方案的擬定及說明1 傳動(dòng)方案的擬定及說明機(jī)器一般由原動(dòng)機(jī)、 傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部分組成。 傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力， 通過變換原動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)形式、 改變速度大小和轉(zhuǎn)矩大小，來滿足工作機(jī)的需要， 是機(jī)器的重要組成部分。 傳動(dòng)裝置一般包括傳動(dòng)件和支承件兩部分。它的重量和成本在機(jī)器中占很大的比重， 其性能和質(zhì)量對(duì)機(jī)器的工作效率影響很大。因此，必須合理擬定傳動(dòng)方案。如上圖 :擬定傳動(dòng)方案，原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，輸出一定量的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速高，通過聯(lián)軸器傳給單級(jí)直齒圓柱齒輪變速， 再傳給鏈傳動(dòng)變速， 使合理的比較低的轉(zhuǎn)速傳送給卷筒，讓卷筒的運(yùn)動(dòng)符合工作要求。我們知道齒輪傳動(dòng)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）效率高（2）結(jié)構(gòu)緊湊（3）工作可靠、壽命長(zhǎng)（4）傳動(dòng)比穩(wěn)定鏈傳動(dòng)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確、壓軸力?。?）效率高，容易實(shí)現(xiàn)多軸傳動(dòng)（3）安裝精度要求低，成本低（4）適用于中心距較大的傳動(dòng)，遠(yuǎn)距離傳動(dòng)比較輕便我們把直齒圓柱齒輪放在高速級(jí)， 是因?yàn)樗鼈鲃?dòng)很準(zhǔn)確、 承載能力大、 結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，適宜高速傳動(dòng)。把鏈傳動(dòng)放在低速級(jí)，是因?yàn)殒渹鲃?dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性差，有沖擊，不適于高速傳動(dòng)，宜布置在低速級(jí)。第 4 頁第三部分電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算3.1 電動(dòng)機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)的選擇電動(dòng)機(jī)的類型主要根據(jù)電源種類，載荷性質(zhì)及大小， 工作情況及空間位置尺寸，啟動(dòng)性能、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的頻繁程度，轉(zhuǎn)速高低和調(diào)速性能等要求來確定。我們生活中工作電源一般是220v 和 380v，并且是三相交流電，我們一般優(yōu)先選擇額定交流工作電壓為380v，綜合各種因素，我們選擇Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。3.2 確定電動(dòng)機(jī)容量及轉(zhuǎn)速(1)確定工作機(jī)（卷筒）所需功率P1。P1= F*V=2.7*2.2=5.94kw查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表A-4 得：一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率 1=0.98直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率2=0.96聯(lián)軸器的工作效率 3=0.99鏈傳動(dòng)的工作效率 4=0.90 總=0.99*0.90*0.96*0.983=0.805P=p1/總=7.38kwV=DW/2W=2n/60聯(lián)立式解得卷筒轉(zhuǎn)速n=93.4r/min鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍i=25 （取 i=3 ）直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比i=3 5（取 i=5 ）所以電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍n=93.4*3*2 93.4*5*5=560.4r/min2335r/min我們選取電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速分別為p0=7.5kw，n=1440r/min查手冊(cè)最終選擇的電動(dòng)機(jī)是Y2-132M-4電動(dòng)機(jī)的額定功率p=7.5kw電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min電動(dòng)機(jī)的中心高H=132mm第 5 頁第四部分傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算4.1 傳動(dòng)比分配我們?nèi)℃渹鲃?dòng)的傳動(dòng)比i1=3總傳動(dòng)比 i=1440r/min/93.4r/min=15.5于是直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比i2=i/i1=15.5/3=5.24.2 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算各零件的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：高速軸：n0=1440r/minP0=p*3=7.4kwT0=9550*P0/n0=9550*7.4/1440=48.74N*m低速軸：n1=n0/i2=1440r/min/5.2=278.85r/minP1=p0* 1* 2=7.4*0.98*0.96=6.96kwT1=T0*i2* 1* 2=48.74*5.2*0.98*0.96=238.44N*m卷筒軸：n2=n1/i1=278.85r/min/3=92.95r/minP2=p1* 2* 4=6.96*0.98*0.90=6.14kwT2=T1*i1* 2* 4=630.91N*m軸轉(zhuǎn)速 r/min功率 kw轉(zhuǎn)矩 N*m高速軸14407.448.74低速軸278.856.96238.44卷筒軸92.956.14630.91誤差驗(yàn)算，經(jīng)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速和功率誤差都在允許誤差5%之內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。第 6 頁第五部分鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5.1 鏈傳動(dòng)的參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1 選擇 z1，z2 和確定傳動(dòng)比我們知道鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為3，查表選擇 z1=25，所以 z2=z1 *3=755.1.2 計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率pca查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表得各系數(shù)，計(jì)算如下pca=KA*KZ*P1/K P=1.1*1*6.96/1=7.66kw5.1.3 確定鏈的型號(hào)和節(jié)距p根據(jù)當(dāng)量單排鏈的計(jì)算功率和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速由圖9-11 得到，然后由表9-1 確定鏈條的節(jié)距 p。結(jié)果是選擇 16A 鏈，可得鏈的節(jié)距p=25.45.1.4 計(jì)算中心距和鏈節(jié)數(shù)初選中心距 a0=40p=1004，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)L0L0=2*a0/p+(z 1+z2 )/2+(p/a0)*(z2-z 1)2=192.5為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)L0 圓整為整數(shù) L.取 L=194，鏈傳動(dòng)的最大中心距為：a=f1*p*2*L-(z1+z2)f1為中心距計(jì)算系數(shù)，由表9-7 差得 f1=0.24849計(jì)算 aa=0.24849*38.1*2*194-(25+75)=2726.635.1.5 計(jì)算鏈平均速 VV=z1*n 1 *p/60*1000=25*278.85*38.1/60*1000=4.43m/s根據(jù)鏈速 v，由圖 9-14 選擇合理的潤(rùn)滑方式：油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑5.1.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)工作的壓軸力FP有效圓周拉力 FE；FE=1000*p/v=1000*6.14/4.43=1386NFPKFP*F E=1.15*1386=1593.9N第 7 頁5.2 鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料5.2.1 滾子鏈鏈輪的齒槽形狀小鏈輪 :尺側(cè)圓弧半徑 r eRe=0.12d 1(z+2) 0.008d 1(z2+180)=72.03 143.16滾子定位圓弧半徑rir i =0.505d1 0.505d 1 +0.069*d 1(1/3)=11.2311.42滾子定位角 aa=120o-90 o/z 140o-90 o/z=116.4 o136.4 o大鏈輪：尺側(cè)圓弧半徑 r eRe=0.12d 1(z+2) 0.008d 1(z2+180)=205.41 1032.36滾子定位圓弧半徑r ir i =0.505d1 0.505d 1 +0.069*d 1(1/3)=11.2311.42滾子定位角 aa=120o-90 o/z 140o-90 o/z=118.8 o138.8 o5.2.2 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸小鏈輪：分度圓直徑 dd=p/sin （180o/z)=195.3齒頂圓直徑 dada=d+p*(1-1.6/z)-d1 d+1.25*p-d1=203.30 211.17齒根圓直徑 dfdf =d-d 1=179.42齒高 haha=0.5 （p-d 1）0.625p-0.5d 1 +0.8*p/z=7.94 13.92最大軸凸緣直徑 dgdg=p*cot(180 o/z)-1.04h2-0.76=146.62第 8 頁大鏈輪：分度圓直徑 dd=p/sin （180o/z)=635齒頂圓直徑 dada=d+p*(1-1.6/z)-d1 d+1.25*p-d1=643.99650.87齒根圓直徑 dfdf =d-d 1=619.12齒高 haha=0.5 （p-d 1）0.625p-0.5d 1 +0.8*p/z=4.76 8.21最大軸凸緣直徑 dgdg=p*cot(180 o/z)-1.04h2-0.76=608.15大小鏈輪軸向齒廓尺寸：齒寬 bf1 =0.95b 1=23.96齒側(cè)倒角 ba 公稱 =0.13p=3.3齒側(cè)半徑 r x 公稱 =p=25.4齒全寬 bfn =bf1 =23.96鏈輪的結(jié)構(gòu)：小鏈輪采用整體式，大鏈輪采用孔板式。鏈輪的材料：大小鏈輪： 35 鋼，正火處理，處理后的硬度160200HBS8 鏈傳動(dòng)的布置、張緊、潤(rùn)滑與防護(hù)鏈傳動(dòng)布置：兩鏈輪共面，中心線水平，緊邊在上，松邊在下。鏈傳動(dòng)的張緊：調(diào)節(jié)中心距或設(shè)置張緊輪，張緊輪可以是鏈輪，也可以是滾輪。鏈傳動(dòng)潤(rùn)滑：采用油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑鏈傳動(dòng)的防護(hù)：為了防止工作人員無意中碰到鏈傳動(dòng)裝置中的運(yùn)動(dòng)部件而受到傷害，同時(shí)為了與灰塵隔離，維持正常的潤(rùn)滑狀態(tài)，應(yīng)該用防護(hù)罩將其封閉。第 9 頁第六部分初選滾動(dòng)軸承6.1 軸承的選擇考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主 動(dòng) 軸 承 根 據(jù) 軸 頸 值 查 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 選 擇 63062 個(gè)（ GB/T276-1994）從動(dòng)軸承 6208 2 個(gè)（ GB/T276-1994）根據(jù)機(jī)械基礎(chǔ)推薦的軸承壽命最好與減速器壽命相同， 取 10 年，一年按 300 天計(jì)算， T h=(300108)=24000h（1）高速軸承的校核選用的軸承是 6306 深溝型球軸承。軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為Pf d (XFrYFa )由機(jī)械基礎(chǔ)查得， f d 1.2 1.8，取 f d=1.2。因?yàn)?Fa1， r1= 518.8N，則P fXFr=0NFd查機(jī)械基礎(chǔ)得， X= 1，Y= 0 。PfdXFr11.21 518.8622.56N0.62256KN查機(jī)械基礎(chǔ)得： f t=1 ，查機(jī)械基礎(chǔ)得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ，Cr= 20.8KN ；則L10h106(ft Cr)1061 2080031.3 106 h 24000h60n2P()60 466.798622.56所以預(yù)期壽命足夠，軸承符合要求。（ 2）低速軸承的校核選用 6208 型深溝型球軸承。軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為Pf d (XFrYFa )由機(jī)械基礎(chǔ)查得， f d 1.2 1.8，取 f d=1.2。因?yàn)?Fa2=0N，F(xiàn)r2=492N，則PfdXFr查機(jī)械基礎(chǔ)得， X=1 ，Y=0。第 10 頁P(yáng)fdXFr1.21745.09590.405 N查機(jī)械基礎(chǔ)得： f t，=1查機(jī)械基礎(chǔ)得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ， Cr=22.8KN；則 L10h106( ftC )106(1 22800 )38.2 10 6h 24000 h60nP60116.7590.405所以預(yù)期壽命足夠 ,軸承符合要求。第 11 頁第七部分齒輪設(shè)計(jì)7.1齒輪材料和熱處理的選擇直齒圓柱齒輪1 確定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選擇材料及確定需用應(yīng)力小齒輪選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理， 280HBS大齒輪選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理， 240HBS（2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8 級(jí)精度。（3）選小齒輪齒數(shù) z1=22，故大齒輪 z2=5.2*22=114.4 ，取 z2=114.7.2齒輪的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核7.2.1齒輪的幾何尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即d1t>=2.32KT1 (u1)Z E23H 2d u確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（ 1) 試選載荷系數(shù) Kt=1.3（ 2) 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。1000PT1=9550=48738N*mm（ 3）由表 10-7 選齒寬系數(shù)d =1（ 4）由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8Mpa?（ 5）由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限1=600mpa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限2=550mpa（ 6）由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60njL h=1450*60*1*2*8*5*360=2.505*109N2=2.505*109/5.2=4.818*108（ 7）由圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.90 ， KHN2=0.95第 12 頁（ 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式 10-12 得H1= K HN 1 limSK HN 1limH2=S2 計(jì)算=0.9*600=540Mpa=0.95*550=522.5mpa1）試算小齒輪分度圓直徑d1t ，代入H 中較小的值。d1t>=2.323KT1(u1)ZE2=61.52mmd uH 22）計(jì)算圓周速度 v。d1t n1=4.67m/sV=60* 10003）計(jì)算齒寬 bb= d *d1t=61.52mm取 b=62mm4）計(jì)算齒寬與齒高之比 bh模數(shù) mt = d1t=2.80z1齒高 h=2.25mt=6.30b =9.84h5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v=4.67m/s ，8 級(jí)精度，由圖 10-8 得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.15直齒輪， KHa=KFa=1由查表得使用系數(shù)KA=1由查表得 8 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)，KH=1.334由 b 及 KH查圖 10-13 得 KF=1.28 ，故載荷系數(shù) hK=KAKvKHaKH=1.964第 13 頁6）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d1=d1t3K=71.06mmKt7) 計(jì)算模數(shù) mm=d1/z=3.23mm8) 確定中心距a= 1 m( z1 z2 )13.23 (22 114) 219.64 mm229) 計(jì)算主要尺寸齒輪分度圓直徑d1mz171.06mmd2mz2368.22mm齒寬b1b(510) 取 b170mmb2b62mm3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Fe 1 =500Mpa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Fe 2 =380mpa查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 1 =0.87 ， K FN 2 =0.89計(jì)算載荷系數(shù)kK=K AKVKFaKF=11.15 11.28=1.472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 ，由式 10-12 得第 14 頁F 1= K FN 1FE 1 =0.87 500/1.4=310.71MpaSF 2= K FN 2FE 2 =0.89 380/1.4=241.57MpaS查取齒形系數(shù)YF 1 =2.72YF 2 =2.17查取應(yīng)力校正系數(shù)得 YS1 =1.57YS2 =1.79計(jì)算大、小齒輪的YF YS 并加以比較FYF 1YS1 =0.01374F 1YF 2YS2 =0.01607F 2YF 1YS1 < YF 2YS 2F 1F 2小齒輪數(shù)值較小計(jì)算小齒輪齒根彎曲應(yīng)力為2000KTY1 F1YS12000 1.47248.742.72 1.57F 1703.23238.14MPa < F 1b1m2Z122所以彎曲強(qiáng)度合格4. 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 da*由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得h a =1c = 0.25da1d12ha1Z12ham(222 1)3.2377.52( mm)da 2d22ha 2Z22ham(11421) 3.23374.68( mm)齒距P = 2 3.14=6.28(mm)第 15 頁齒根高h(yuǎn)fh acm 4 . 0 4mm( )齒頂高h(yuǎn)ah a m13. 2 3 3.mm23 (齒根圓直徑 d fd f 1d12h f71.0624.0462.98(mm)d f 2d22hf368.2224.04 360.14(mm)7.2.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計(jì)算如下：軸孔直徑d=50 (mm)輪轂直徑D1 =1.6d=1.650=80 (m m)輪轂長(zhǎng)度Lb2 6 2 (m m)輪緣厚度 0 = (3 4)m =9.6912.92(mm)取 0 =10輪緣內(nèi)徑D 2= d a2 -2h-2 0 =23227.27210= 197.46(mm)取 D2 = 200(mm)腹板厚度c=0.3b2 =0.362=18.6取 c=19(mm)腹板中心孔直徑 D 0 =0.5( D1 + D 2 )=0.5(80+200)=140(mm)腹板孔直徑 d 0 =0.25（ D 2 - D1 ） =0.25（180-80）=30(mm)取 d 0 =30 (mm)齒輪倒角 n=0.5m=0.53.231.5第 16 頁齒輪結(jié)構(gòu)圖如下第 17 頁第八部分軸的設(shè)計(jì)、鍵和聯(lián)軸器的選擇8.1軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核8.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算一高速軸的相關(guān)性能參數(shù)：N1 =1440 r/minP1 =7.31 KWT1 =48.48 N M(1). 選擇軸的材料材料選擇 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， HB217 255，許用彎曲應(yīng)力 =60 MPa(2). 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算最小直徑，45鋼材料系數(shù) C=118-107d1 min c 3p1 = (107118)3 7.3118.39 20.28mmN11440初選 d1 =20mm考慮鍵槽 d1 =201.05=21mm選取標(biāo)準(zhǔn)直徑 d1 =21 mm（ 3） . 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)為滿足減速器機(jī)構(gòu)圖要求齒輪在箱體內(nèi)部居中， 軸承安裝在兩側(cè)， 軸的外伸端安裝聯(lián)軸器， 故軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為階梯軸。 外伸端的軸徑最小， 向內(nèi)逐漸增大，根據(jù)軸上零件的安裝與固定要求初步確定裝配方案， 主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)有 7 個(gè)軸徑。（ 4） . 確定各軸段的直徑. 軸段 1 直徑最小，為了使所選軸與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào)。Tca 由工作情況系數(shù) K A =1.3 ，則聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩Tca = K A T1=63.024 N M按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，選用GY3 型聯(lián)軸器，額定轉(zhuǎn)矩112 NM。半聯(lián)軸器孔徑 21 mm與軸的最小直徑相符，故，d1 =21 mm。軸段 1第 18 頁應(yīng)比聯(lián)軸器轂長(zhǎng)短 23mm,已知聯(lián)軸器轂長(zhǎng) 52mm，故取 l 160mm. 軸段 2 要對(duì)安裝在軸段 1 上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2 上應(yīng)該有軸肩，軸肩高度為 h=（ 0.070.15 ） d=1.43 mm，dd2h20+?？紤]121（2.8 6）到軸段 2 與標(biāo)準(zhǔn)密封件配合，應(yīng)取密封件標(biāo)準(zhǔn)直徑，查手冊(cè)選用d=25 mm的 毛氈圈，故取軸段2 直徑 d2 =25mm 。軸段 2 考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為 l 240 mm. 軸段 3 上要安裝軸承，因此必須滿足軸承內(nèi)經(jīng)的標(biāo)準(zhǔn)暫取軸承型號(hào)為6306 型深溝球軸承，內(nèi)徑 d=30mm，故 d 3 30mm 。 軸段 3 處安裝滾動(dòng)軸承，因此應(yīng)該與軸承寬度相同。查表得 6306 軸承寬度 B 17mm ，所以 l 3 17mm . 為了使齒輪與軸承不發(fā)生相互沖撞以及加工方便， 齒輪與軸承之間要有一定距離，取軸肩高度為 2mm，則 d4 =d6=d3+2h=34mm；軸段 4 和軸段 6 都是軸肩為使得齒輪與軸承不相干擾取l 4l 65mm. 此段為齒輪軸段。由小齒輪分度圓直徑d1 =50mm可知，取 d5 =71.6mm。因?yàn)樾↓X輪的寬度為70mm，則 L5 =70mm。. 軸段 6 和 軸段 4 一樣也是軸肩，給軸承定位，因此d 6d 45mm . 軸段7 上安裝軸承，同一根軸上一般選用相同的軸承，因此d 730mm。安裝軸承取 l 717mm由上可算出，兩軸承的跨度L L17527097 mm軸圖如下：第 19 頁（ 6） . 軸的校核，軸的受力分析Ft2T148.48d121373.37 N70.6FrFt tan1373.37 tan 20 499.87 N計(jì)算支反力FAYFBYFr249.94N2FAZFBZFt686.69N2兩邊對(duì)稱彎矩也對(duì)稱（ C截面）。截面 C 在垂直面彎矩為L(zhǎng)12121.85 N MMe1 FAY2第 20 頁水平彎矩L33304.47 N MM e 2 FAZ2合彎矩MC 1M e12Me2 235441.88N M因?yàn)閱蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)所以0.6T 10.648.4829.088N M當(dāng)量彎矩MecMc 12( T 1)235441.92N M第 21 頁校核危險(xiǎn)截面 C的強(qiáng)度，軸上合成彎矩最大截面位于齒輪輪緣C處W0.1d33930.4M ec19.02MPa 60MPaW故該軸強(qiáng)度符合要求二 低速軸的相關(guān)性能參數(shù)：N 2 =278.85 r/minP2 =6.96 KWT2 =238.44 N M(1). 選擇軸的材料和熱處理采用 45 鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械基礎(chǔ)P369 表 16 1，得其許用彎曲應(yīng)力160MPa ， C118106 。(3). 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算最小直徑， 45 鋼材料系數(shù) C=118-107d2 min c 3p2=(107118) 36.9631.27 34.48mmN2278.85初選 d232 mm考慮鍵槽 d 2 =321.05=33.6mm選取標(biāo)準(zhǔn)直徑 d 2 =34 mm(4). 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件得安裝和固定要求， 并考慮配合高速軸的結(jié)構(gòu)， 初步確定低速軸的結(jié)構(gòu)。設(shè)有 6 個(gè)軸段。1段： 此段安裝鏈輪，安裝鏈輪處選擇最小直徑d1 =34mm，由于已經(jīng)算出鏈輪寬度為 23.96mm，故選擇 L1 30mm2段：查機(jī)械基礎(chǔ)，取軸肩高度 h 為 1.5mm，則 d =d +2h=3421.537mm21此軸段一部分長(zhǎng)度用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。取L240mm第 22 頁3 段：取軸肩高度h 為 1.5mm，則 d3 =d2+2h=37+2 1.540 mm。此段裝軸承與套筒。選用深溝球軸承。查機(jī)械基礎(chǔ)P476 附錄 24，此處選用的軸承代號(hào)為 6208，其內(nèi)徑為 40mm，寬度為 18mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小 12mm。取套筒長(zhǎng)度為 10mm，則此段長(zhǎng) L 3=(18-2)+10+2=28mm。4 段：此段裝齒輪，取軸肩高度h 為 2.5mm，則 d =d +2h=4022.545mm。43因?yàn)榇簖X輪的寬度為62mm，則 L4 =62-2=60mm5 段：取軸肩高度 h 為 2.5mm，則 d5=d4+2h=50mm，長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L5=10mm。6 段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即66 17mm。d =40mm，L由上可算出，兩軸承的跨度L 18 2 10 60 98mm。低速軸的軸段示意圖如下： 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算2M 22238.44A、 Ft 21295.09 Nd 2368.22B、 Fr 2 Ft 2 tan1295.09 tan 200471.37 N）求支反力 FAX 、 FBY 、FAZ 、FBZFr 2371.37FAY FBY235.69 N22第 23 頁FAzFt 21295.09FBz647.545N22 )由兩邊對(duì)稱，知截面C 的彎矩也對(duì)稱。截面C 在垂直面彎矩為受力圖：M c1FAYL235.699811548.81N mm22）截面 C 在水平面上彎矩為：L98M c2FAz 2647.545231729.705N mm）合成彎矩為：M c( M c12M c2211548.81231729.705 233766.095N mm）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取 =0.6，截面 C 處的當(dāng)量彎矩：M ecM c2(aM 2 )233766.095 2(0.6 238440) 2146994.8 N mm )校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的C 處， W 0.1d43Mec104656.816.13M pa< 1 bCe0.1 453W所以軸強(qiáng)度足夠。各軸段直徑D1D2D3D4D5D6D7（高速軸：2125303471.63530mm）L1L2L3L4L5L6L7各軸段長(zhǎng)度604017570517各軸段直徑D1D2D3D4D5D6（低速軸：mm）343740455040L1L2L3L4L5L6各軸段長(zhǎng)度304028601017第 24 頁8.2 鍵的選擇計(jì)算及校核軸上零件的周向固定選用A 形普通平鍵，聯(lián)軸器選用B 形普通平鍵。 高速軸：根據(jù)聯(lián)軸器與軸連接處的軸徑21mm，軸長(zhǎng)為60mm，查得鍵的截面尺寸 b8mm ，h7mm根據(jù)輪轂寬取鍵長(zhǎng)L 40mm高速齒輪是與軸共同制造，屬于齒輪軸。 低速軸：根據(jù)安裝齒輪處軸徑d445mm ，查得鍵的截面尺寸bh 14mm 9mm ，根據(jù)輪轂寬取鍵長(zhǎng) L L4848 8 40mm。根據(jù)安裝帶輪處軸徑d134mm，查得鍵的截面尺寸 bh10mm 8mm ，取鍵長(zhǎng) L=20mm。8.3 聯(lián)軸器的選擇及校核由所給條件可知，電動(dòng)機(jī)功率為7.5 KW，轉(zhuǎn)速 n=1440r/min ，查表可知 Y132M-4電動(dòng)機(jī)的軸伸直徑d=38mm，即有：1. 類型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。2. 載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩 T=9550x10 3 P =9550x103 7.5 =49.74x10 3 N.mn1440由工作情況系數(shù)表查得KA=2.3 ，故由式的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為T ca=KAT=2.3x49.74x10 3=114.40 N.m3. 型號(hào)選擇從 GB 4323-84 中查得 LT6 型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為250N.m許用最大轉(zhuǎn)速為 3800r/min ，軸徑為 32 42mm之間，故合用。第 25 頁第九部分滾動(dòng)軸承的壽命驗(yàn)算壽命計(jì)劃：兩軸承承受純徑向載荷P=Fr=1641.42NX=1，Y=09.1. 主動(dòng)軸軸承壽命： 深溝球軸承6306，查文獻(xiàn) （ 8） 基本額定動(dòng)負(fù)荷Cr=19.8kN ft =1=3= 106ft Cr= 1061 19.81033L h=285948.88h60nP60 n1641.42C jP 3Lhn10.56 3 4200 35647.3kNf t16670116670輕微沖擊時(shí)的許用 Cr=50MPa ， C jCr ， 強(qiáng)度足夠預(yù)期壽命為：五年兩班制軸承壽命合格L=5360216=57600h< L h9.2. 從動(dòng)軸軸承壽命：深溝球軸承6208，查文獻(xiàn) （ 8）基本額定動(dòng)負(fù)載Cr=22.8kNft =1=33L h = 106ft Cr106122 .8103=60=3286929.4936h>36000h60nP114.59806.44C jP 3Lhn10.14 34200 58ft16670124.3kN16670裝配圖簡(jiǎn)圖第 26 頁第十部分設(shè)計(jì)小結(jié)在剛結(jié)束一周的機(jī)械制造工藝學(xué)的課程設(shè)計(jì)后，又開始了為期兩周的