XXX 1XXX8103XX 1HarbinHarbinHarbin InstituteInstituteInstitute ofofof TechnologyTechnologyTechnology機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題 目： 二級齒輪減速器 院 系： 機(jī)械制造及其自動化 班 級： XX08103 姓 名： XXX 學(xué) 號： 1XX08103XX 指導(dǎo)教師： 日 期： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) XXX 1XXX8103XX 2目錄一、傳動裝置的總體設(shè)計(jì)一、傳動裝置的總體設(shè)計(jì)-4(一)設(shè)計(jì)題目 -41.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求：-42.傳動裝置簡圖：-4（二）選擇電動機(jī) -41.選擇電動機(jī)的類型 -42.選擇電動機(jī)的容量 -43.確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 -5（三）、計(jì)算傳動裝置的總傳動比 -51.總傳動比i為： -52分配傳動比：-5（四）計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù) -51.各軸的轉(zhuǎn)速 -52.各軸的輸入功率 -63.各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 -6二二. .傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 -7（一） 、高速齒輪傳動-71選擇材料、熱處理方式及精度等級-72.初步計(jì)算傳動主要尺寸 -73.計(jì)算傳動尺寸 -9（二） 、低速速齒輪傳動（二級傳動） -111選擇材料、熱處理方式及精度等級 -112.初步計(jì)算傳動主要尺寸-113.計(jì)算傳動尺寸-13（三）驗(yàn)證兩個大齒輪潤滑的合理性-15（四）根據(jù)所選齒數(shù)修訂減速器運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)。-16三三. .軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算-16 XXX 1XXX8103XX 3(一)高速軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算-161. 軸的基本參數(shù)-軸： -162.選擇軸的材料-163.初算軸徑-174.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-175.軸上鍵校核設(shè)計(jì)-186軸的強(qiáng)度校核 -187.校核軸承壽命-20(二)中間軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算-211. 軸的基本參數(shù)-軸： -212.選擇軸的材料-213.初算軸徑-214.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-225.軸上鍵校核-226軸的受力分析 -237.校核軸承壽命-25(三)輸出軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算-261. 軸的基本參數(shù)-軸： -262.選擇軸的材料-263.初算軸徑-264.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-275.軸上鍵校核-276.軸的強(qiáng)度校核-287.校核軸承壽命-31(四)整體結(jié)構(gòu)的的最初設(shè)計(jì)-311.軸承的選擇-312.軸承潤滑方式及密封方式-323.確定軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式-324確定減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案并確定有關(guān)尺寸 -32四四. .設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn): : -33 XXX 1XXX8103XX 4一、傳動裝置的總體設(shè)計(jì)(一)設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)題目為：帶式運(yùn)輸機(jī)傳送裝置1.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求：設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)要求：F=2200N；d=250mm；v=0.9m/s機(jī)器年產(chǎn)量：大批；機(jī)器工作環(huán)境：清潔；機(jī)器載荷特性：微振；機(jī)器最短工作年限：四年 2 班。2.傳動裝置簡圖：（二）選擇電動機(jī)1.選擇電動機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用 Y 系列三相籠型異步電動機(jī)。全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V。2.選擇電動機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為：20000.9/1.9810001000wFvNm sPkW從電動機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為：2421234 式中：分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動、卷筒的傳動效率。由表 9.11234、取。則：12340.990.980.970.96、 XXX 1XXX8103XX 52420.990.980.970.960.817所以電動機(jī)所需要的工作功率為：1.982.420.817wdPkWPkW3.確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速按表 9.1 推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比，而工840i:作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：60 100060 1000 0.969 / min250wvnrd所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：(840) 69(5502750) / mindwni nr:符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min 三種。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的電動機(jī)，另需要其中電機(jī)工作所需工作功率：。eddPP根據(jù)電動機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由本書的表 14.1 或有關(guān)手冊選定電動機(jī)型號為 Y112M-6。其主要性能如下表：電動機(jī)型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)起動轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩Y132S-63.09602.02.0電動機(jī)的主要安裝尺寸及外形尺寸如下：型號HABCDEFGDGKY112M-6112190140702860872412項(xiàng)：bb1b2hAABBHAL12451901152655018015400（三）、計(jì)算傳動裝置的總傳動比1.總傳動比為：i96013.969mwnin2分配傳動比：ii i考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相接近，取，故：ii=1. 41.41.4 13.64.4ii=13.63.154.5iii= XXX 1XXX8103XX 6（四）計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)1.各軸的轉(zhuǎn)速軸960 / minmnnr 軸960213.0/ min4.37nnri= 軸213.067.56 / min68/ min3.15nnrri 卷筒軸68/ minwmnnr 2.各軸的輸入功率軸2.42 0.992.40dPPkW= 軸232.40 0.98 0.972.28PkW =P= 軸232.28 0.98 0.972.17PkW P = 卷筒軸212.17 0.98 0.992.10PkW 卷P = 3.各軸的輸出轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為dT6642.429.55 109.55 102.46 10960 / minddmPkWTN mmnr所以： 軸442.46 100.992.44 10TTN mmN mm:d= = 軸45232.44 100.98 0.97 4.361.02 10TN mmN mm :=Ti = 軸55231.02 100.98 0.97 3.123.01 10TiN mmN mm :T = 卷筒軸55213.01 100.98 0.992.92 10TN mmN mm :卷T = 將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表得:軸名功率 kW轉(zhuǎn)矩 T/(Nmm)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)傳動比 i效率 電機(jī)軸2.4242.46 1096010.99軸2.4042.44 109604.40.95軸2.2851.02 10213.0軸2.1753.01 10683.150.95 XXX 1XXX8103XX 7卷筒軸2.1052.92 106810.97二.傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（一） 、高速齒輪傳動1選擇材料、熱處理方式及精度等級考慮到此考慮到卷筒機(jī)傳遞功率約 3kW，且該齒輪傳動為閉式傳動。故大、小齒輪均選用 40Cr，表面淬火，由表 6.2（參考文獻(xiàn)【1】 ）得到齒面硬度為4855HRC，選用 7 級精度。2.初步計(jì)算傳動主要尺寸因?yàn)榇?、小齒輪均選用硬齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)所以初步?jīng)Q定按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動的主要參數(shù)及尺寸。由式（6.25） ，即 21312cosFsndFY YKTYYmz式中各參數(shù)為：1)小齒輪傳遞的扭矩442.46 100.992.44 10TTN mmN mm:d= = 2) 初選,（根據(jù)多次設(shè)計(jì)計(jì)算知道此值不會根切，后面予以說明計(jì)16z= 算校驗(yàn)，最小根切齒數(shù)）則，考慮中心距minz=15.9421116 4.3870.08zzi及減速器的結(jié)構(gòu)尺寸問題，選取，則。262z 162/163.88i 3)初選。K1.3t4)初選螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:13= 。1211111.883.2cos1.883.2cos1317651.60zz則查圖 6.22 查得重合度系數(shù)0.73Y5) 硬齒面非對稱布置，按表 6.6 選取d0.6 XXX 1XXX8103XX 86)由式(6.2)，軸面重合度：d10.318z tan0.318 0.6 16 tan130.749由圖 6.28 查得：螺旋角系數(shù)：0.93Y7) FSYY齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)：11332233z1618.38coscos 13z6270.27coscos 13vvzz。由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.20 查得：122.88,2.25FFYY由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.21 查得：（均由插值得到）121.54,1.75SSYY8) 許用彎曲應(yīng)力可由(參考文獻(xiàn)1)式 6.29，即算得。 FlimYNFFS由圖 8.29h 查得接觸疲勞極限應(yīng)力lim1lim2360FFMPa由表 8.7 查得安全系數(shù)1.25FS 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)分別為：811881216060 960 1.0 4 2 250 89.216 109.216 102.375 103.88hNn aLNNi 由圖 8.32 查得壽命系數(shù)121.0NNYY故需用彎曲應(yīng)力 1Flim11Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 2Flim22Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 111Y Y2.88 1.540.0154288FSFMPaMPa 222Y Y2.88 1.750.0137288FSFMPaMPa所以 XXX 1XXX8103XX 9 111Y YY Y0.0154FSFSFFMPa則，初算模數(shù)：ntm 2132142322cos2 1.3 2.46 100.73 0.93 cos 130.01540.6 161.60mmtFsntdFK TY YY Ymz。3.計(jì)算傳動尺寸（1)計(jì)算載荷系數(shù) K由表 6.3 查得使用系數(shù)（微振）1.25AK 111 11.60 16 9601.32/60 100060 1000cos60 1000 cos13tntd nm z nvm s由圖 6.7 查得動載系數(shù)1.14vK 由圖 6.12 查得齒向載荷分布系數(shù)1.08K由圖 6.7 查得齒間載荷分布系數(shù)1.4K則1.72AvKK K K K（2)對進(jìn)行修正，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)ntm331.721.60mm=1.76mm1.3nnttKmmK圓整后取2.5mmnm （3)計(jì)算傳動尺寸中心距：12()2.5 (1662)100.062cos2cos13nm zzamm圓整為 100amm則修整螺旋角1112()2.5 (1662)coscos12.83612 50 922 100nm zza、 XXX 1XXX8103XX 10所以112.5 16d41.025coscos12.836nm zmmmm222.5 62d158.975coscos12.836nm zmmmmb1b=d24.625mmmm取 21b =b=25,30mm bmm(3)校核最小不根切齒數(shù)：*22min=2 hcos/sin2 1.0 cos12.839 /sin 20.470715.94zant則 ，則可知不會發(fā)生根切現(xiàn)象1minz z(4)校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式(6.20)，即 12121=HHEHKT uZ Z Z Zbdu式中各參數(shù)：1）K、T1、b、值同前1d2)齒數(shù)比13.88ui3)查表 6.5 得彈性系數(shù)189.8EZMPa4) 查表 6.15 得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.45HZ 5) 查表 6.16 得重合度系數(shù)0.83Z6) 查表 6.26 得重合度系數(shù)0.985Z7) 查式 8.26，許用接觸應(yīng)力由算得 lim 2HNHHZS由圖 6.29g 查得基礎(chǔ)疲勞接觸疲勞極限應(yīng)力lim 1lim 11200HHMPa由圖 6.30 查得壽命系數(shù)111.0NNZZ由圖 6.7 查得安全系數(shù)，故1.0HS lim 21.0 120012001.0HNHHZMPaMPaS XXX 1XXX8103XX 11則 12141221=2 1.72 2.46 103.88 1189.9 2.45 0.83 0.98525 413.88605.3HHEHKT uZ Z Z ZbduMPa即滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。(6)計(jì)算齒輪傳動其他尺寸高速級齒輪參數(shù)列表齒輪法向模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)螺旋角中心距 a小41.0253016大2.5158.975256212.839100mm（二） 、低速速齒輪傳動（二級傳動）1選擇材料、熱處理方式及精度等級考慮傳遞功率約 2.4kW，且該齒輪傳動為閉式傳動。大、小齒輪仍是選用40Cr，表面淬火，由表 6.2（參考文獻(xiàn)1）得到齒面硬度為 4855HRC，選用 7級精度。2.初步計(jì)算傳動主要尺寸因?yàn)榇?、小齒輪均選用硬齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)所以初步?jīng)Q定按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動的主要參數(shù)及尺寸。由式（6.25） ，即 22332cosFsndFY YKT YYmz式中各參數(shù)為：1)小齒輪傳遞的扭矩45232.44 100.98 0.97 4.361.02 10TN mmN mm :=Ti = 2) 初選，則,則可選取17z3= 431/17 13.67/(62/16)60.0mzzii，則。460z 260/173.53i XXX 1XXX8103XX 12則知：1 23.88 3.5313.70miii，故滿足傳動比要求。1 2)/(13.9 13.7)/13.91.4/(mmmiii iii:3)初選。K1.3t4)初選螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:15= 。3411111.883.2cos1.883.2cos1517651.60zz則查圖 6.22 查得重合度系數(shù)0.73Y5) 硬齒面非對稱布置，按表 6.6 選取d0.56)由式(6.2)，軸面重合度：d30.318z tan0.318 0.6 16 tan150.749由圖 6.28 查得：螺旋角系數(shù)：0.93Y7) FSYY齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)：31334233z1718.38coscos 15z6064.86coscos 15vvzz。由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.20 查得：342.88,2.25FFYY由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.21 查得：（均由插值得到）341.54,1.75SSYY8) 許用彎曲應(yīng)力可由(參考文獻(xiàn)1)式 6.29，即算得。 FlimYNFFS由圖 8.29h 查得接觸疲勞極限應(yīng)力lim3lim4360FFMPa由表 8.7 查得安全系數(shù)1.25FS 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)分別為： XXX 1XXX8103XX 13833883426060 960 1.0 4 2 250 89.216 109.216 102.375 103.88hNn aLNNi 由圖 8.32 查得壽命系數(shù)341.0NNYY故需用彎曲應(yīng)力 3Flim33Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 4Flim44Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 333Y Y2.88 1.540.0154288FSFMPaMPa 444Y Y2.88 1.750.0137288FSFMPaMPa所以 333Y YY Y0.0154FSFSFFMPa則，初算模數(shù)：ntm 2232352322cos2 1.3 1.02 100.73 0.93 cos 150.01540.5 172.48mmtFsntdFK T Y YY Ymz。3.計(jì)算傳動尺寸（1)計(jì)算載荷系數(shù) K由表 6.3 查得使用系數(shù)（微振）1.25AK 33331.60 17 9601.42/60 100060 1000cos60 1000 cos15tntd nm z nvm s由圖 6.7 查得動載系數(shù)1.14vK 由圖 6.12 查得齒向載荷分布系數(shù)1.08K由圖 6.7 查得齒間載荷分布系數(shù)1.2K XXX 1XXX8103XX 14則1.48AvKK K K K（2)對進(jìn)行修正，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)ntm331.482.48mm=2.59mm1.3nnttKmmK圓整后取3.5mmnm （3)計(jì)算傳動尺寸中心距：12()3.5 (1760)139.502cos2cos15nm zzamm圓整為 140amm則修整螺旋角1112()3.5 (1760)coscos15.74015 4422 140nm zza、所以333.5 17d61.818coscos15.740nm zmmmm443.5 60d218.182coscos15.740nm zmmmmb1b=d0.5 61.830.9mm取 21b =b=30,35mm bmm(3)校核最小不根切齒數(shù)：（必然大于直尺圓柱齒輪的 17）*2min=2 hcos/sin17zant則 ，則可知不會發(fā)生根切現(xiàn)象。1minz z(4)校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式(6.20)，即 22321=HHEHKT uZ Z Z Zbdu式中各參數(shù)：1）K、T2、b、值同前3d XXX 1XXX8103XX 152)齒數(shù)比1/3.53muii3)查表 6.5 得彈性系數(shù)189.8EZMPa4) 查表 6.15 得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.45HZ 5) 查表 6.16 得重合度系數(shù)0.83Z6) 查表 6.26 得重合度系數(shù)0.985Z7) 查式 8.26，許用接觸應(yīng)力由算得 lim 2HNHHZS由圖 6.29g 查得基礎(chǔ)疲勞接觸疲勞極限應(yīng)力lim 1lim 11200HHMPa由圖 6.30 查得壽命系數(shù)111.0NNZZ由圖 6.7 查得安全系數(shù)，故1.0HS lim 21.0 120012001.0HNHHZMPaMPaS則 2235221=2 1.72 1.02 10 3.53 1189.9 2.45 0.83 0.98530 61.83.53751.7HHEHKT uZ Z Z ZbduMPa即滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。(6)計(jì)算齒輪傳動其他尺寸低速級齒輪參數(shù)列表齒輪法向模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)螺旋角中心距 a小61.8183517大3.5218.182306015740140（三）驗(yàn)證兩個大齒輪潤滑的合理性兩個大齒輪直徑分別為：，。浸油深度不能過深2d159.0mm4d218.2mm也不能過淺，通常一般的推薦值為滿足浸油潤滑的條件為油的深度大于 10mm， XXX 1XXX8103XX 16小于三個全齒高。斜齒輪 4 的全齒高： *()7.6ttatatthhahfmhm hcmm，即三個全齒高 22.8mm。由圖，驗(yàn)證可以知道，兩個齒輪無法同時滿足浸油條件，則加帶油輪。（四）根據(jù)所選齒數(shù)修訂減速器運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)。軸名功率 kW轉(zhuǎn)矩 T/(Nmm)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)傳動比 i效率 電機(jī)軸2.4242.46 1096010.99軸2.4042.44 109603.880.95軸2.2851.02 10213.0軸2.1753.01 10683.530.95卷筒軸2.1052.92 106810.97三.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(一)高速軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的基本參數(shù)-軸：960 / minmnnr 442.46 100.992.44 10TTN mmN mm:d= = 作用在齒輪上的力：141.44 1022 21220.040tTFNdtantan201220.0455.43coscos12.839nrtaFFNtan1220.0 tan12.839 =278.05NatFF XXX 1XXX8103XX 172.選擇軸的材料考慮結(jié)構(gòu)尺寸可能出現(xiàn)的特殊要求（一號小齒輪，其材料 40Cr 表1=40mmd面淬火則有可能需要使用齒輪軸）傳遞力矩及高轉(zhuǎn)速，選用 40Cr 材料表面淬火，以獲得良好的綜合機(jī)械性能。3.初算軸徑按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：33minP2.42C9713.06n960dmm考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。mind13.06 1.0513.71mm式中：C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)1表 9.4 中查得 C 值，40Cr 為 10697 考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=97。P軸傳遞的功率（單位 kW） 。n軸的轉(zhuǎn)速。4.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體用剖分結(jié)構(gòu)形式。因傳遞功率小，齒輪減速器效率高，發(fā)熱小，估計(jì)軸不會很長，故軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：輸出軸的草圖 1 所示，然后，可按軸上零件的安裝順序，從最小直徑的軸端 1 開始設(shè)計(jì)。(2)聯(lián)軸器及軸端 1上述所求的的，就是軸段 1 的直徑，又考慮到軸段 1 上安裝聯(lián)mind13.71mm軸器，因此 1 的設(shè)計(jì)與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差，隔離振動，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表12.1(參考文獻(xiàn)1)可?。篕=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩：。14T1.52.44 1036.6eK TmN:其中型號為 LT6 的聯(lián)軸器系列公稱轉(zhuǎn)矩滿足，但是直徑過大，故可定制直徑為16mm 的 LT6 聯(lián)軸器，記作 LT6 1655 GB/T 5014。1d16mm(3)軸段 2在確定軸段 2 的直徑時候，應(yīng)該考慮聯(lián)軸器的固定與密封兩個方面。但考慮齒輪線速度，即軸承可通過齒輪甩1/ (60 1000)2.064/2/m svnm sd XXX 1XXX8103XX 18油進(jìn)行潤滑，則可不需要密封環(huán)裝置。聯(lián)軸器的右端軸肩固定，由圖 9.8 中的公式計(jì)算得軸肩高度，0.981.4mmh:但考慮固定原因，則可取 h=2mm,則軸段 2 直徑。220mmd(4)軸段 3 和軸段 7考慮使用斜齒輪。齒輪有軸向力，軸承類型為角接觸球軸承。考慮軸徑及安裝，暫取 7204C,查得 d=20mm,D=47mm,B=14mm。故取軸段 3 的直徑為。325mmd(5)軸段 6由圖 9.8 中的公式計(jì)算得，軸段 6 的軸肩應(yīng)為（0.070.1）20=1.42mm。初取軸肩 2mm,則初算可取直徑為 29mm.(6)軸段 4軸段 4 的軸肩也為（0.070.1）20=1.42mm。軸肩取 2mm,則直徑為24mm。但考慮到可能使用齒輪軸，需進(jìn)行計(jì)算，知 e S，故安全。7.校核軸承壽命由表 12.3（參考文獻(xiàn) 2）查得 7205C 軸承的016500,10500rCN CN。（1） 計(jì)算軸承的軸向力軸承 I、II 內(nèi)部軸向力分別為1110.40.40.4 648.4259.36SrRFFFNN2220.40.40.4 658.9263.56SrRFFFNN2(263.56278.05)541.61SFANN12541.61aSFFAN22263.56aSFFN比較兩軸承的受力，因1rF2rF及1aF2aF，故只需校核軸承 I。（2） 計(jì)算當(dāng)量動載荷由10/541.61/105000.050aFCN，由表 10.13 查得0.38e 。因?yàn)?1/541.61/648.410.834arFF e，所以查表插值可得： XXX 1XXX8103XX 210.45,1.40XY。當(dāng)量動載荷為r11P(0.45 648.4 1.40 541.6)1050.0raXFYFNN（3） 校核軸承壽命軸承在100 C以下工作，由表 10.10 查得1Tf 。微振，由表 10.11 查得1.5pf 。軸承 I 的壽命為3366r10101 165001996160P60 960 1.5 1050Trhpf CLhnf已知減速器使用 4 年兩班，則預(yù)期壽命為8 1 250 4 216000hLhh hLhL，故軸承壽命充裕。(二)中間軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的基本參數(shù)-軸：960213.0/ min4.37nnri= 45232.44 100.98 0.97 4.361.02 10TN mmN mm :=Ti = 計(jì)算得作用在齒輪上的力：2531.02 10223301.061.8tTFNdtantan203301.01248.3coscos15.740nrtaFFNtan3301.0 tan15.740 =930.4NatFF2.選擇軸的材料選用 45 號鋼，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，能獲得良好的綜合機(jī)械性能。3.初算軸徑按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：233min2P2.28C10620.02n284dmm考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。mind20.02 1.0521.02mm式中：C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)1表 9.4 中查得 C 值，45 號鋼的值為 118106 考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=106。 XXX 1XXX8103XX 22P2軸傳遞的功率（單位 kW） 。n軸的轉(zhuǎn)速。4.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：中間軸的草圖 1 所示，然后，可按軸上零件的安裝順序，從最小直徑的軸端 1 開始設(shè)計(jì)。(2)軸段 1初選角接觸球軸承 7206C,查得 d=30mm,D=62mm,B=16mm。故取軸段 1 的直徑為。130mmd(3)軸段 2 與軸段 4由圖 9.8 中的公式計(jì)算得，軸段 2 的軸肩應(yīng)為（0.070.1）25=1.752.5mm。初取軸肩 2.5mm,則初算可得直徑為。235mmd考慮可能出現(xiàn)的齒輪軸問題，進(jìn)行校核計(jì)算，分度圓直徑為61.8mm，其中鍵的尺寸為：bh=87mm，則 e=61.8/2-17.5-3.3=10.1mm2.5m=8.75mm，所以不需要做成齒輪軸，可方便拆卸齒輪與軸分開設(shè)計(jì)。(4)軸段 3軸段 3 的軸肩也為（0.070.1）25=1.752.5mm，軸肩取 2.5mm,則直徑為40mm。(5)軸段長度軸段具體長度要綜合考慮其他 2 根軸的尺寸和聯(lián)軸器端面到箱體軸承透蓋的距離綜合草圖進(jìn)行確定。5.軸上鍵校核中間軸軸段 2 與軸段 4 上有鍵，計(jì)算時計(jì)算軸上所需鍵最短長度，其鍵長大于所需最短工作長度即可。連接為動連接，載荷輕微振動，且鍵材料均選用 45 號鋼，查表可得： 100120pMPa:，取。需滿足： 2ppTdkl 120pMPa其中由軸的直徑 35mm，可取鍵的尺寸 bh=108mm。則可解得: 5222 1.02 1013.96120 30 8/ 2pTlmmdk查表得安全工作的最小鍵長為 14mm。 XXX 1XXX8103XX 23此軸上兩個鍵槽處為兩個齒輪：2、3 號齒輪，其中 2 號（高速軸上的大齒輪）齒寬為 25mm，3 號齒輪（低速軸上的小齒輪）齒寬為 35mm。則 2、3 齒輪的齒寬符合，取 2 號齒輪處鍵長 20mm，取 3 號齒輪鍵長取 28mm。6軸的受力分析(1)畫軸的受力簡圖中間軸受力：，3301.0tFN1248.3rFN930.4NaF (2)計(jì)算支承反力在水平面上2233332233123/ 2/ 2()89.8aarrHF dF dF LFLLFLLLN432311.5HHrrFFFFN在垂直平面上223333123()836.4ttVFLLF LFNLLL4233(716.6906.9826.4)797.1VttVFFFFNN軸承III的總支承反力：22333854.2RHVFFFN軸承 IV 的總支承反力：22444817.2RHVFFFN（3）畫彎矩圖在水平面上，a-a 剖面左側(cè)：3189.8 46.54175.7aHHMFLN mmN mm:a- a 剖面右側(cè)：4233233 / 2()13127.23aHHraMFLLF LF dN mm:b- b 剖面左側(cè)： XXX 1XXX8103XX 243122222 / 2()5765.24bHHraMFLLF LF dN mm:b-b 剖面右側(cè)：4310.5 42.8459.4bHHMFLN mmN mm:在垂直平面上，彎矩為3133171.42aVVMF LN mm:42332()108795.88aVVtMFLLF LN mm :31222()97906.42bVVtMFLLF LN mm:43797.1 42.834115.88bVVMFLN mmN mm :合成彎矩，a-a 剖面右側(cè)：22113259.6aaHaVMMMN mm:b-b 剖面左側(cè)：2299757.3bbHbVMMMN mm:(4)畫轉(zhuǎn)矩圖。5231.02 10TN mm :=Ti = (5).校核軸的強(qiáng)度a-a 剖面右側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，故 a-a 剖面右側(cè)為危險剖面。由表 9.6 查得，抗彎截面模量為 23()0.12bt dtWdd223333()10 5 (355)0.1=0.1 353644.622 35bt dtWdmmmmd 同理，可得抗扭截面模量為223333()10 5 (355)0.20.2 35793222 35Tbt dtWdmmmmd 彎曲應(yīng)力：113259.631.0763644.6bMMPaMPaW31.076abMPa0m扭剪應(yīng)力：51.02 1012.867932TTTMPaMPaW XXX 1XXX8103XX 2512.866.4322TamMPaMPa由表 9.3 可以查得；材料的等效系數(shù)11=650,300,155bMPaMPaMPa。=0.2=0.1，由表 9.10 查得。1.825,1.625KK絕對尺寸系數(shù)，由表 9.12 查得。=0.8=0.76，軸磨削加工時的表面質(zhì)量系數(shù)，由表 9.9 查得。=0.92由此，安全系數(shù)計(jì)算如下：13003.891.82531.0760.2 00.92 0.8amSK11559.941.6256.430.1 6.430.92 0.76amSK22223.89 9.943.623.899.94S SSSS由表 9.13 查得許用安全系數(shù)顯然，故 a-a 剖面安全。 1.31.5,S :S S7.校核軸承壽命由表 12.3 查得 7206C 軸承的。023000,15000rCN CN（1） 計(jì)算軸承的軸向力軸承 I、II 內(nèi)部軸向力分別為1110.40.40.4 1653.2512.4SrRFFFNN2220.40.40.4 1248.3499.2SrRFFFNN2(449.2 163.3)662.5SFANN12662.5aSFFAN22499.2aSFFN比較兩軸承的受力，因及，故只需校核軸承 I。1rF2rF1aF2aF（2） 計(jì)算當(dāng)量動載荷由，由表 10.13 查得。10/662.5/150000.044aFC 0.41e 因?yàn)?，所以。11/662.5/1248.30.53arFF e0.44,1.40XY當(dāng)量動載荷為r11P(0.44 1653.2 1.40 662.5)1654.9raXFYFNN（3） 校核軸承壽命軸承在以下工作，由表 10.10 查得。中等沖擊，由表 10.11 查得100 C1Tf 。1.8pf XXX 1XXX8103XX 26軸承 I 的壽命為3366r10101 230003601860P60 213 1.8 1654.9Trhpf CLhnf已知減速器使用 4 年兩班，則預(yù)期壽命為8 1 250 4 216000hLhh hLhL，故軸承壽命充裕。 (三)輸出軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的基本參數(shù)-軸：213.067.56 / min68/ min3.15nnrri 55231.02 100.98 0.97 3.123.01 10TiN mmN mm :T = 則經(jīng)過計(jì)算可得作用在齒輪上的力：4523.01 1222758.921 .08 2tTFNdtantan202758.91043.3coscos15.740nrtaFFNtan2758.9 tan15.740 =777.6NatFF2.選擇軸的材料考慮使用 45 號鋼的時候軸可能會比較粗，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且第三根軸傳遞力矩較大，故選用 40Cr，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，能獲得良好的綜合機(jī)械性能。3.初算軸徑按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：233min2P2.17C9730.76n68dmm 考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。mind23.0 1.0331.62mm式中：C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)1表 9.4 中查得 C 值，45 號鋼的值為 118106 考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=106。P2軸傳遞的功率（單位 kW） 。n軸的轉(zhuǎn)速。4.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體用剖分結(jié)構(gòu)形式。因傳遞功率小，齒輪減速器效率高，發(fā)熱小，估計(jì)軸不會很長，故軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：中間軸的草圖 1 所示，然后，可按軸上零件的安裝順序，從最小直徑的軸端 7 開始設(shè)計(jì)。 XXX 1XXX8103XX 27(2)軸段 7 及聯(lián)軸器軸段 7 的直徑，需要考慮到上述所求的及軸段 1 上安裝聯(lián)軸mind31.62mm器，因此與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差，隔離振動，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表12.1(參考文獻(xiàn)1)可?。篕=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩：。35T1.53.01 10451.5eK TmN:其中型號為 LT7 的彈性套柱銷聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩滿足，但直徑不滿足，則定制直徑為 32mm 的聯(lián)軸器， 型號記作 LT7 3270 GB/T 5014。7d32mm(3)軸段 6考慮聯(lián)軸器的軸向固定，軸段 6 直徑。638mmd(4)軸段 5 和軸段 1考慮使用斜齒輪，齒輪有軸向力，軸承類型為角接觸球軸承。軸段 5 需要考慮軸承直徑及安裝，查表 12.2（參考文獻(xiàn)2）角接觸軸承，暫取 7208C,查得 d=40mm,D=80mm,B=18mm。一根軸上兩個軸承應(yīng)該為相同型號，故取軸段 5 和軸段 1 的直徑為：。5140mmdd(5)軸段 2 和軸段 4由圖 9.8 中的公式計(jì)算得，軸段 6 的軸肩應(yīng)為。初取軸肩2.84.0mmh:h=3.0mm,則初算可得直徑為 46mm，軸段 2 處用以安裝低速軸大齒輪-齒輪 4，軸段 4 處為方便定位。2446mmdd(6)軸段 4軸段 4 的軸肩也為。軸肩取 4mm,則直徑為 54mm。3.224.6mmh:(7)軸段長度軸段長度可綜合草圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.軸上鍵校核中間軸軸段 7 與軸段 4 上有鍵，計(jì)算時計(jì)算軸上所需鍵最短長度，其鍵長大于所需最短工作長度即可。連接為動連接，載荷輕微振動，且鍵材料均選用 45 號鋼，查表可得： 100120pMPa:，取 110pMPa。需滿足： 2ppTdkl(1) 軸段 4 與大齒輪連接處的鍵其中軸段 4 的直徑 50mm，可取鍵的尺寸 bh=149mm。則可解得: 5322 3.01 1034.2110 40 9/ 2pTlmmdk查表取鍵長為 36mm。 XXX 1XXX8103XX 28此軸段鍵槽處為低速齒輪大齒輪：4 號齒輪，其齒寬為 30mm。即齒輪的齒寬不符合最小鍵長要求，使鍵長為 36mm，則初設(shè)計(jì)輪轂寬度為 42mm。(2) 軸段 7 與聯(lián)軸器連接處的鍵其中軸段 7 的直徑 30mm，可取鍵的尺寸 bh=108mm。則可解得: 5322 3.01 1054.7110 25 8/ 2pTlmmdk查表取鍵長為 56mm。6.軸的強(qiáng)度校核(1)畫軸的受力簡圖輸出軸的受力:4523.01 1222758.921 .08 2tTFNdtantan202758.91043.3coscos15.740nrtaFFNtan2758.9 tan15.740 =777.6NatFF畫出軸的受力簡圖首先, 確定軸承的支點(diǎn)位置時,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊20-149 表 20.6-7.對于7208C 型的角接觸球軸承,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距.經(jīng)計(jì)算得L1=102.5mm，L2=78mm，L3=47.5mm。(2)計(jì)算支反力（取向上為垂直正方向，向前為水平正方向）水平面上:3132218.3F1043.3 47.5777.622896.21102.547.5raHdFLRNLL211043.3-896.21=147.09HrHRFRN垂直平面上: XXX 1XXX8103XX 2931232758.9 47.5873.65102.547.5tVF LRNLL212758.9873.651885.0VtVRFRN軸承 1 的總支承反力2222111896.21873.651251.60HVRRRN軸承 2 的總支承反力2222222147.091885.01890.7HVRRRN(3)畫彎矩圖53.01 10TN mm: 在水平面上：a-a 剖面左側(cè)，112896.21 7869904mmaHHMRLN:a-a 剖面右側(cè)：223147.09 47.56986.8mmaHHMRLN:在垂直面上：12873.65 786814.5N mm.aVVMRL:合成彎矩：a-a 剖面左側(cè): 22211699046814.570235aaHaVMMMN mm:a-a 剖面右側(cè)：222226986.86814.59759.8aaHaVMMMN mm:(4)畫轉(zhuǎn)矩圖(5)校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知，a-a 截面左側(cè)，軸的彎矩最大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，為危險截面。由參考文獻(xiàn)1P205 頁附表 10.1 ：抗彎剖面模量：22333()16 6 (466)0.10.1 468064.0mm22 46bt dtWdd 抗扭剖面模量22333()16 6 (466)0.20.2 4617798mm22 46Tbt dtWdd XXX 1XXX8103XX 30彎曲應(yīng)力：702358.7108064.0bMMpaWa8.710bMpa0m扭剪應(yīng)力53.01 1016.91217798TTTMpaW8.4562TamMpa由參考文獻(xiàn)1P192 頁表 10.1 和 P201 頁表 10.4 得，45 號鋼調(diào)質(zhì)處理，11650,300Mpa,155MpaBMpa由參考文獻(xiàn)1表 10.1 查得材料的等效系數(shù)0.2，0.2鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由附表 10.4 查得1.825,1.6251()KK插值法絕對尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附圖 10.1 查得0.80.76，軸磨削加工時的表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附圖 10.2 查得R0.8 3.2,0.92a安全系數(shù)S=130013.891.8258.7100.92 0.8aaamK 11.6250.920.761555.948.460.76 8.456tamkS 222213.89 5.945.461.513.895.94caS SSSS 所以 a-a 剖面是安全的，強(qiáng)度滿足要求。7.校核軸承壽命由表 12.3（參考文獻(xiàn) 2）查得 7208C 軸承的036800,25800rCN CN。(1)計(jì)算軸承的軸向力軸承 I、II 內(nèi)部軸向力分別為 XXX 1XXX8103XX 311110.40.40.4 1043.3417.32SrRFFFNN2220.40.40.4 1043.3417.32SrRFFFNN2(417.32278.05)695.37SFANN12695.37aSFFAN22417.32aSFFN比較兩軸承的受力，因1rF2rF及1aF2aF，故只需校核軸承 I。(2)計(jì)算當(dāng)量動載荷由10/695.37/ 258000.027aFCN，由表 10.13 查得0.37e 。因?yàn)?1/695.37/1043.30.667arFFNe，所以查表插值可得：0.45,1.40XY。當(dāng)量動載荷為r11P(0.45 1251.6 1.40 695.37)1536.7raXFYFNN(3)校核軸承壽命軸承在100 C以下工作，由表 10.10 查得1Tf 。微振，由表 10.11 查得1.5pf 。軸承 I 的壽命為3366r10101 36800604501.060P60 68 1.5 1536.7Trhpf CLhnf已知減速器使用 3 年兩班，則預(yù)期壽命為8 1 250 4 216000hLhh hLhL，故軸承壽命充裕。8.環(huán)境清潔，且線速度小于 4m/s，故選用毛氈圈密封(四)整體結(jié)構(gòu)的的最初設(shè)計(jì)1.軸承的選擇根據(jù)之前軸的結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)， 可知三個軸選擇的軸承分別為：軸承型號D/mmD/mmB/mm輸入軸7204C204714中間軸7205C255215輸出軸7207C3572172.軸承潤滑方式及密封方式齒輪 1 線速度與齒輪 2 的線速度相等，即：，112/ (60 1002.064/2/0)m smvvnds但是考慮此處線速度并不是很大，而且減速器的尺寸比較大，有六個軸承，綜合考慮采用脂潤滑，需要擋油環(huán)。 工作環(huán)境清潔，密封方式暫采用毛氈圈。3.確定軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式為方便固定軸承、實(shí)現(xiàn)較好的密封性能以及調(diào)整軸承間隙并承受軸向力的作用，初步選用凸緣式軸承端蓋。 XXX 1XXX8103XX 324確定減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案并確定有關(guān)尺寸由于需要大批量生產(chǎn)，需要考慮工作性能以及成本問題，機(jī)體采用剖分式，制造工藝選擇為鑄造。其機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸初選如下表：名稱符號尺寸 mm機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度1b12機(jī)座底凸緣厚度p20地腳螺栓直徑fd16地腳螺栓數(shù)目n6軸承旁連接螺栓直徑1d12機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑2d10連接螺栓的間距2dl軸承端蓋螺釘直徑3d8窺視孔蓋螺釘直徑4d6定位銷直徑d10、至外機(jī)壁距fd1d2d離1c22、18、16、至凸緣邊緣距離1d2d2c16、14軸承旁凸臺半徑1Rc2凸臺高度h外機(jī)壁至軸承座端面距離1l39內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離2l47大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離110齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離28機(jī)蓋、機(jī)座肋厚、1mm、18m 8m 軸承端蓋外徑2D軸承端蓋凸緣厚度e8軸承旁連接螺栓距離s四.設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn):【1】.機(jī)械設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 宋寶玉 主編【2】.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 宋寶玉 主編【3】.機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)指導(dǎo)書 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 【4】.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 科學(xué)出版社 孫玉芹 袁夫彩 主編文檔來源網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者。如有侵權(quán)，請告知，我看到會立刻處理。 XXX 1XXX8103XX 33