東海科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計成果說明書題 目：機械設(shè)計減速器設(shè)計說明書院 系：機電工程系學(xué)生姓名：專 業(yè)：機械制造及其自動化班 級：C15機械一班指導(dǎo)教師：起止日期：201712.12-2018.1.3東?？茖W(xué)技術(shù)學(xué)院教學(xué)科研部浙江海洋大學(xué)東?？茖W(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計成績考核表 2017 2018 學(xué)年 第 一 學(xué)期系（院、部） 班級 專業(yè) 學(xué)生姓名(學(xué) 號) 課程設(shè)計名 稱題 目指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績評定答辯小組教師簽名： 年 月 日設(shè)計任務(wù)書一、初始數(shù)據(jù) 設(shè)計一級直齒圓柱齒輪減速器，初始數(shù)據(jù)T = 1500Nm，n = 33r/m，設(shè)計年限（壽命）：10年，每天工作班制（8小時/班）：3班制，每年工作天數(shù)：250天，三相交流電源,電壓380/220V。二. 設(shè)計步驟1. 傳動裝置總體設(shè)計方案2. 電動機的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5. 設(shè)計V帶和帶輪6. 齒輪的設(shè)計7. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計8. 鍵聯(lián)接設(shè)計9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計10. 潤滑密封設(shè)計11. 聯(lián)軸器設(shè)計目 錄第一部分 設(shè)計任務(wù)書.3第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案.6第三部分 電動機的選擇.6 3.1 電動機的選擇.6 3.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比.7第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù).8第五部分 V帶的設(shè)計.9 5.1 V帶的設(shè)計與計算.9 5.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計.12第六部分 齒輪傳動的設(shè)計.14第七部分 傳動軸和傳動軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計.20 7.1 輸入軸的設(shè)計.20 7.2 輸出軸的設(shè)計.26第八部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算.34 8.1 輸入軸鍵選擇與校核.34 8.2 輸出軸鍵選擇與校核.35第九部分 軸承的選擇及校核計算.35 9.1 輸入軸的軸承計算與校核.35 9.2 輸出軸的軸承計算與校核.36第十部分 聯(lián)軸器的選擇.37第十一部分 減速器的潤滑和密封.38 11.1 減速器的潤滑.38 11.2 減速器的密封.39第十二部分 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸.3912.1 減速器附件的設(shè)計及選取 .3912.2 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸.45設(shè)計小結(jié).48參考文獻.48設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案一. 傳動方案特點1.組成：傳動裝置由電機、V帶、減速器、工作機組成。2.特點：齒輪相對于軸承對稱分布。3.確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，V帶具有緩沖吸振能力，將V帶設(shè)置在高速級。選擇V帶傳動和一級直齒圓柱齒輪減速器。二. 計算傳動裝置總效率ha=h1h23h3h4h5=0.960.9930.970.990.96=0.859h1為V帶的效率,h2為軸承的效率,h3為齒輪嚙合傳動的效率,h4為聯(lián)軸器的效率,h5為工作裝置的效率。第三部分 電動機的選擇3.1 電動機的選擇工作機的轉(zhuǎn)速n:n=33r/min工作機的功率pw:pw= 5.18 KW電動機所需工作功率為:pd= 6.03 KW設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果工作機的轉(zhuǎn)速為:n = 33 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，V帶傳動的傳動比i1=24，一級圓柱直齒輪減速器傳動比i2=26，則總傳動比合理范圍為ia=424，電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = ian = (424)33 = 132792r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為Y160L-8的三相異步電動機，額定功率為7.5KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min，同步轉(zhuǎn)速750r/min。電動機主要外形尺寸：中心高外形尺寸地腳螺栓安裝尺寸地腳螺栓孔直徑電動機軸伸出段尺寸鍵尺寸HLHDABKDEFG160mm64538525425415mm4211012373.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比： 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為:設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果ia=nm/n=720/33=21.82（2）分配傳動裝置傳動比:ia=i0i 式中i0、i分別為帶傳動和減速器的傳動比。為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取i0=4，則減速器傳動比為:i=ia/i0=21.82/4=5.46第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速:輸入軸：nI = nm/i0 = 720/4 = 180 r/min輸出軸：nII = nI/i = 180/5.46 = 32.97 r/min工作機軸：nIII = nII = 32.97 r/min（2)各軸輸入功率:輸入軸：PI = Pdh1 = 6.030.96 = 5.79 KW輸出軸：PII = PIh2h3 = 5.790.990.97 = 5.56 KW工作機軸：PIII = PIIh2h4 = 5.560.990.99 = 5.45 KW則各軸的輸出功率：輸入軸：PI = PI0.99 = 5.73 KW輸出軸：PII = PII0.99 = 5.5 KW工作機軸：PIII = PIII0.99 = 5.4 KW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩:設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果輸入軸：TI = Tdi0h1 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩:Td = 79.98 Nm 所以：輸入軸：TI = Tdi0h1 = 79.9840.96 = 307.12 Nm輸出軸：TII = TIih2h3 = 307.125.460.990.97 = 1610.3 Nm工作機軸：TIII = TIIh2h4 = 1610.30.990.99 = 1578.26 Nm 輸出轉(zhuǎn)矩為：輸入軸：TI = TI0.99 = 304.05 Nm輸出軸：TII = TII0.99 = 1594.2 Nm工作機軸：TIII = TIII0.99 = 1562.48 Nm第五部分 V帶的設(shè)計5.1 V帶的設(shè)計與計算1.確定計算功率Pca 由表查得工作情況系數(shù)KA = 1.2，故Pca = KAPd = 1.26.03 kW = 7.24 kW2.選擇V帶的帶型 根據(jù)Pca、nm由圖選用B型。3.確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速v設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果 1）初選小帶輪的基準直徑dd1。由表，取小帶輪的基準直徑dd1 = 140 mm。 2）驗算帶速v。按課本公式驗算帶的速度5.28 m/s 因為5 m/s < v < 30m/s，故帶速合適。 3）計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)課本公式，計算大帶輪的基準直徑dd2 = i0dd1 = 4140 = 560 mm 根據(jù)課本查表，取標準值為dd2 = 560 mm。4.確定V帶的中心距a和基準長度Ld 1）根據(jù)課本公式，初定中心距a0 = 500 mm。 2）由課本公式計算帶所需的基準長度Ld0 2187 mm 由表選帶的基準長度Ld = 2180 mm。 3）按課本公式計算實際中心距a0。a a0 + (Ld - Ld0)/2 = 500 + (2180 - 2187)/2 mm 496 mm 按課本公式，中心距變化范圍為463 561 mm。5.驗算小帶輪上的包角a1a1 180- (dd2 - dd1)57.3/a = 180-（560 - 140)57.3/496 131.5> 1206.計算帶的根數(shù)z設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果 1）計算單根V帶的額定功率Pr。 由dd1 = 140 mm和nm = 720 r/min，查表得P0 = 1.68 kW。 根據(jù)nm = 720 r/min，i0 = 4和B型帶，查表得DP0 = 0.23 kW。 查表得Ka = 0.87，查表得KL = 0.99，于是Pr = (P0 + DP0)KaKL = (1.68 + 0.23)0.870.99 kW = 1.65 kW 2）計算V帶的根數(shù)zz = Pca/Pr = 7.24/1.65 = 4.39 取5根。7.計算單根V帶的初拉力F0 由表查得B型帶的單位長度質(zhì)量q = 0.17 kg/m，所以F0 = = = 261.64 N8.計算壓軸力FPFP = 2zF0sin(a1/2) = 25261.64sin(131.5/2) = 2384.91 N設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果9.主要設(shè)計結(jié)論帶型B型根數(shù)5根小帶輪基準直徑dd1140mm大帶輪基準直徑dd2560mmV帶中心距a496mm帶基準長度Ld2180mm小帶輪包角1131.5帶速5.28m/s單根V帶初拉力F0261.64N壓軸力Fp2384.91N5.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計1.小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）小帶輪的結(jié)構(gòu)圖 2）小帶輪主要尺寸計算設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果代號名稱計算公式代入數(shù)據(jù)尺寸取值內(nèi)孔直徑d電動機軸直徑DD = 42mm42mm分度圓直徑dd1140mmdadd1+2ha140+23.5147mmd1(1.82)d(1.82)4284mmB(z-1)e+2f(5-1)19+211.599mmL(1.52)d(1.52)4284mm2.大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）大帶輪的結(jié)構(gòu)圖設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果 2）大帶輪主要尺寸計算代號名稱計算公式代入數(shù)據(jù)尺寸取值內(nèi)孔直徑d輸入軸最小直徑D = 37mm37mm分度圓直徑dd1560mmdadd1+2ha560+23.5567mmd1(1.82)d(1.82)3774mmB(z-1)e+2f(5-1)19+211.599mmL(1.52)d(1.52)3774mm第六部分 齒輪傳動的設(shè)計1.選精度等級、材料及齒數(shù)（1）選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為240HBS。（2）一般工作機器，選用8級精度。（3）選小齒輪齒數(shù)z1 = 28，大齒輪齒數(shù)z2 = 285.46 = 152.88，取z2= 153。（4）壓力角a = 20。2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（1）由式試算小齒輪分度圓直徑，即設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果1）確定公式中的各參數(shù)值。試選載荷系數(shù)KHt = 1.3。計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = 307.12 N/m選取齒寬系數(shù)d = 1。由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.5。查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 MPa1/2。計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Z 。端面壓力角：aa1 = arccosz1cosa/(z1+2ha*) = arccos28cos20/(28+21) = 28.72aa2 = arccosz2cosa/(z2+2ha*) = arccos153cos20/(153+21) = 21.943端面重合度：ea = z1(tanaa1-tana)+z2(tanaa2-tana)/2 = 28(tan28.72-tan20)+153(tan21.943-tan20)/2 = 1.767重合度系數(shù)：Ze = = = 0.863計算接觸疲勞許用應(yīng)力sH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為sHlim1 = 600 MPa、sHlim2 = 550 MPa。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1= 60nkth =6018011025038 = 6.48108設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2 = 60nkth = N1/u = 6.48108/5.46 = 1.19108查取接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.89、KHN2 = 0.92。取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:sH1 = = = 534 MPasH2 = = = 506 MPa取sH1和sH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即sH = sH2 = 506 MPa2）試算小齒輪分度圓直徑 = = 85.213 mm（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備圓周速度vv = = = 0.8 m/s齒寬bb = = = 85.213 mm2）計算實際載荷系數(shù)KH設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果由表查得使用系數(shù)KA = 1。根據(jù)v = 0.8 m/s、8級精度，由圖查得動載系數(shù)KV = 1.05。齒輪的圓周力Ft1 = 2T1/d1t = 21000307.12/85.213 = 7208.29 NKAFt1/b = 17208.29/85.213 = 84.59 N/mm < 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KHa = 1.2。由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承對稱布置時，KHb = 1.465。由此，得到實際載荷系數(shù)KH = KAKVKHaKHb = 11.051.21.465 = 1.8463）可得按實際載荷系數(shù)算的的分度圓直徑d1 = = 85.213 = 95.779 mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)mn = d1/z1 = 95.779/28 = 3.421 mm模數(shù)取為標準值m = 3 mm。3.幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑d1 = z1m = 283 = 84 mmd2 = z2m = 1533 = 459 mm（2）計算中心距a = (d1+d2)/2 = (84+459)/2 = 271.5 mm（3）計算齒輪寬度設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果b = dd1 = 184 = 84 mm取b2 = 84、b1 = 89。4.校核齒根彎曲疲勞強度（1）齒根彎曲疲勞強度條件sF = sF1）確定公式中各參數(shù)值計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)YeYe = 0.25+0.75/ea = 0.25+0.75/1.767 = 0.674由齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)YFa1 = 2.54 YFa2 = 2.16YSa1 = 1.63 YSa2 = 1.84計算實際載荷系數(shù)KF由表查得齒間載荷分配系數(shù)KFa = 1.2根據(jù)KHb = 1.465，結(jié)合b/h = 12.44查圖得KFb = 1.435則載荷系數(shù)為KF = KAKvKFaKFb = 11.051.21.435 = 1.808計算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力sF查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 500 MPa、sFlim2 = 380 MPa。由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.85、KFN2 = 0.89設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果取安全系數(shù)S=1.4，得sF1 = = = 303.57 MPasF2 = = = 241.57 MPa2）齒根彎曲疲勞強度校核sF1 = = = 146.399 MPa sF1sF2 = = = 140.536 MPa sF2齒根彎曲疲勞強度滿足要求。5.主要設(shè)計結(jié)論 齒數(shù)z1 = 28、z2 = 153，模數(shù)m = 3 mm，壓力角a = 20，中心距a = 271.5 mm，齒寬b1 = 89 mm、b2 = 84 mm。設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果6.齒輪參數(shù)總結(jié)和計算代號名稱計算公式高速級小齒輪高速級大齒輪模數(shù)m3mm3mm齒數(shù)z28153齒寬b89mm84mm分度圓直徑d84mm459mm齒頂高系數(shù)ha1.01.0頂隙系數(shù)c0.250.25齒頂高hamha3mm3mm齒根高hfm(ha+c)3.75mm3.75mm全齒高hha+hf6.75mm6.75mm齒頂圓直徑dad+2ha90mm465mm齒根圓直徑dfd-2hf76.5mm451.5mm第七部分 傳動軸和傳動軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計7.1 輸入軸的設(shè)計1.輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P1 = 5.79 KW n1 = 180 r/min T1 = 307.12 Nm2.求作用在齒輪上的力設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果 已知小齒輪的分度圓直徑為:d1 = 84 mm 則:Ft = = = 7312.4 NFr = Fttana = 7312.4tan20 = 2660 N3.初步確定軸的最小直徑: 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表，取A0 = 112，得：dmin = A0 = 112 = 35.6 mm 輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大5%，故選取:d12 = 37 mm4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果 1）為了滿足大帶輪的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II=III段的直徑d23 = 42 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 47 mm。大帶輪寬度B = 99 mm，為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比大帶輪寬度B略短一些，現(xiàn)取l12 = 97 mm。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 42 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選擇深溝球軸承6209，其尺寸為dDT = 458519 mm，故d34 = d78 = 45 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l34 = l78 = 19+15 = 34 mm。 軸承采用擋油環(huán)進行軸向定位。由手冊上查得6209型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d45 = d67 = 52 mm。 3）由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強度，應(yīng)將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。所以l56 = B = 89 mm，d56 = d1 = 84 mm 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與大帶輪右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，則l45 = +s-15 = 16+8-15 = 9 mml67 = +s-15 = 16+8-15 = 9 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據(jù)6209深溝球軸承查手冊得T = 19 mm 帶輪中點距左支點距離L1 = 99/2+50+19/2 = 109 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = 89/2+34+9-19/2 = 78 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = 89/2+9+34-19/2 = 78 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1 = = = 3656.2 NFNH2 = = = 3656.2 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = -2721.3 NFNV2 = = = 2996.4 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH = FNH1L2 = 3656.278 Nmm = 285184 Nmm截面A處的垂直彎矩：MV0 = FpL1 = 2384.91109 Nmm = 259955 Nmm設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果截面C處的垂直彎矩：MV1 = FNV1L2 = -2721.378 Nmm = -212261 NmmMV2 = FNV2L3 = 2996.478 Nmm = 233719 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1 = = 355506 NmmM2 = = 368720 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強度條件校核軸的強度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C）的強度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進行強度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 6.8 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果7.2 輸出軸的設(shè)計1.求輸出軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2P2 = 5.56 KW n2 = 32.97 r/min T2 = 1610.3 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為:d2 = 459 mm 則:Ft = = = 7016.6 NFr = Fttana = 7016.6tan20 = 2552.4 N3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表，取:A0 = 112，于是得dmin = A0 = 112 = 61.9 mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT2，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA = 1.3，則: Tca = KAT2 = 1.31610.3 = 2093.4 Nm 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準GB/T 4323-2002或手冊，選用LT11型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為80 mm故取d12 = 80 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為132 mm。設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑d23 = 85 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 90 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 132 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取l12 = 130 mm。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 85 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取深溝球軸承6218，其尺寸為dDT = 90mm160mm30mm，故d34 = d67 = 90 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l67 = 30+15 = 45 mm設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果右端滾動軸承采用擋油環(huán)進行軸向定位。由手冊上查得6218型軸承的定位軸肩高度h = 5 mm，因此，取d56 = 100 mm。 3）取安裝齒輪處的軸段IV-V段的直徑d45 = 95 mm；齒輪的左端與左軸承之間采用擋油環(huán)定位。已知大齒輪輪轂的寬度為B = 84 mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l45 = 82 mm。 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取小齒輪端面距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，已知滾動軸承的寬度T = 30 mm，則l34 = T+s+2.5+2 = 30+8+16+2.5+2 = 58.5 mml56 = s+2.5-15 = 8+16+2.5-15 = 11.5 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據(jù)6218深溝球軸承查手冊得T= 30 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = 84/2-2+58.5-30/2 = 83.5 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = 84/2+11.5+45-30/2 = 83.5 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1 = = = 3508.3 N設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果FNH2 = = = 3508.3 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = 1276.2 NFNV2 = = = 1276.2 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH = FNH1L2 = 3508.383.5 Nmm = 292943 Nmm截面C處的垂直彎矩：MV = FNV1L2 = 1276.283.5 Nmm = 106563 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M = = 311723 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強度條件校核軸的強度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C）的強度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進行強度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 11.8 MPas-1 = 60 MPa設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果7.精確校核軸的疲勞強度（1）判斷危險截面 截面I、II、III段只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面I、II、III段均無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面IV和V處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重；從受載的情況來看，安裝大齒輪段截面上的應(yīng)力最大。截面V的應(yīng)力集中的影響和截面IV的相近，但截面V不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。安裝大齒輪段截面上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故安裝大齒輪段截面也不必校核。截面VI和VII顯然更不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面IV左右兩側(cè)即可。（2）截面IV左側(cè)抗彎截面系數(shù)W = 0.1d3 = 0.1903 mm = 72900 mm抗扭截面系數(shù)W = 0.2d3 = 0.2903 mm = 145800 mm截面IV左側(cè)的彎矩W = = 0 Nmm截面IV上的扭矩T2 = 1610300 Nmm截面上的彎曲應(yīng)力sb = = MPa = 0 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力tT = = = 11.04 MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得sB = 640MPa，s-1 = 275MPa，t-1 = 155MPa。設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)as及at按附表3-2查取。因 = = .028、 = = 1.056，經(jīng)插值后可查得as = 1.89 at = 1.32又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為qs = 0.82 qt = 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）為ks = 1+qs(as-1) = 1+0.82(1.89-1) = 1.73kt = 1+qt(at-1) = 1+0.82(1.32-1) = 1.27由附圖3-2得尺寸系數(shù)es = .64；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)et = .78。軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為bs = bt = 0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即bq = 1，則按式（3-12）及式（3-14b）得綜合系數(shù)為：Ks = +-1 = +-1 = 2.79Kt = +-1 = +-1 = 1.72又由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)為：js = 0.10.2， 取js = 0.1jt = 0.050.1， 取jt = 0.05于是，計算安全系數(shù)Sca值，按式（15-6）（15-8）則得：Ss = = = 0設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果St = = = 16.6Sca = = = 0>S=1.5故可知其安全。（3）截面IV右側(cè)抗彎截面系數(shù) W = 0.1d3 = 0.1953 mm = 85737.5 mm抗扭截面系數(shù)W = 0.2d3 = 0.2953 mm = 171475 mm彎矩M及彎曲應(yīng)力為：W = = 0 Nmmsb = = MPa = 0 MPa扭矩T2及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：T2 = 1610300 NmmtT = = = 9.39 MPa過盈配合處的，由附表3-8用插值法求出，并取 = 0.8，于是得： = 3.73， = 0.83.73 = 2.984軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為bs = bt = 0.92故得綜合系數(shù)為:設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果Ks = +-1 = 3.73+-1 = 3.82Kt = +-1 = 2.984+-1 = 3.07所以軸在截面IV右側(cè)的安全系數(shù)為：Ss = = = St = = = 10.99Sca = = = 0>S=1.5故該軸在截面IV右側(cè)的強度也是足夠的。第八部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算8.1 輸入軸鍵選擇與校核 校核大帶輪處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 10mm8mm90mm，接觸長度:l = 90-10 = 80 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.2588037120/1000 = 710.4 Nm設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果TT1，故鍵滿足強度要求。8.2 輸出軸鍵選擇與校核1）輸出軸與大齒輪處鍵 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 25mm14mm70mm，接觸長度:l = 70-25 = 45 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.25144585120/1000 = 1795.5 NmTT2，故鍵滿足強度要求。2）輸出軸與聯(lián)軸器處鍵 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 22mm14mm125mm，接觸長度:l = 125-22 = 103 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.251410380120/1000 = 3460.8 NmTT2，故鍵滿足強度要求。第九部分 軸承的選擇及校核計算根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命：Lh = 1038250 = 60000 h9.1 輸入軸的軸承計算與校核1）初步計算當量動載荷P: 因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動載荷系數(shù)X和設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果軸向動載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0所以:P = XFr+YFa = 12660+0 = 2660 N2）求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C = P = 2660 = 23018 N3）選擇軸承型號: 查課本表11-5，選擇:6209軸承，Cr = 31.5 KN，由課本式11-3有：Lh = = = 1.54105Lh所以軸承預(yù)期壽命足夠。9.2 輸出軸的軸承計算與校核1) 初步計算當量動載荷P: 因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0所以:P = XFr+YFa = 12552.4+0 = 2552.4 N2）求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C = P = 2552.4 = 12544 N3）選擇軸承型號: 查課本表11-5，選擇:6218軸承，Cr = 95.8 KN，由課本式11-3有：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果Lh = = = 2.67107Lh所以軸承預(yù)期壽命足夠。第十部分 聯(lián)軸器的選擇1.載荷計算公稱轉(zhuǎn)矩：T = T2 = 1610300 Nm由表查得KA = 1.3，故得計算轉(zhuǎn)矩為：Tca = KAT2 = 1.31610300 = 2093.4 Nm2.型號選擇 選用LT11型聯(lián)軸器，聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為T = 4000 Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為n = 1800 r/min，軸孔直徑為80 mm，軸孔長度為132 mm。Tca = 2093.4 Nm T = 4000 Nmn2 = 32.97 r/min n = 1800 r/min聯(lián)軸器滿足要求，故合用。設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果第十一部分 減速器的潤滑和密封11.1 減速器的潤滑1）齒輪的潤滑 通用的閉式齒輪傳動，其潤滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。由于大齒輪的圓周速度v 12 m/s，將大齒輪的輪齒浸入油池中進行浸油潤滑。這樣，齒輪在傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也將油甩到箱壁上，借以散熱。 齒輪浸入油中的深度通常不宜超過一個齒高，但一般亦不應(yīng)小于10mm。為了避免齒輪轉(zhuǎn)動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，大齒輪齒頂距油池底面距離不小于30mm，取齒頂距箱體內(nèi)底面距離為30mm。由于大齒輪全齒高h = 6.75 mm 10 mm，取浸油深度為10mm，則油的深度H為H = 30+10 = 40 mm 根據(jù)齒輪圓周速度查表選用中負荷工業(yè)齒輪油（GB 5903-2011），牌號為220潤滑油，粘度薦用值為177 cSt。2） 軸承的潤滑3） 軸承常用的潤滑方式有油潤滑及脂潤滑兩類。此外，也有使用固體潤滑劑潤滑的。選用哪一類潤滑方式，可以根據(jù)低速大齒輪的圓周速度判斷。由于大齒輪圓周速度v = 0.8 m/s 2 m/s，所以采用脂潤滑。潤滑脂形成的潤滑膜強度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當長的一段時間。滾動軸承的裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的1/32/3為宜。為避免稀油稀釋油脂，需用擋油環(huán)將軸承與箱體內(nèi)部隔開。在本設(shè)計中選用通用鋰基潤滑脂，它適用于溫度寬溫度范圍內(nèi)各種機械設(shè)備的潤滑，選用牌號為ZL-1的潤滑脂。設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果11.2 減速器的密封 為防止箱體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進入箱體內(nèi)部影響箱體工作，在構(gòu)成箱體的各零件間，如箱蓋與箱座間、外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運動的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運動速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計中由于密封界面的相對速度較小，故采用接觸式密封。輸入軸與軸承蓋間v 3 m/s，輸出軸與軸承蓋間v 3 m/s，故均采用半粗羊毛氈密封圈。第十二部分 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸12.1 減速器附件的設(shè)計與選取1.檢查孔和視孔蓋 檢查孔用于檢查傳動件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點及齒側(cè)間隙，還可用來注入潤滑油，故檢查孔應(yīng)開在便于觀察傳動件嚙合區(qū)的位置，其尺寸大小應(yīng)便于檢查操作。 視孔蓋可用鑄鐵、鋼板制成，它和箱體之間應(yīng)加密封墊，還可在孔口處加過濾裝置，以過濾注入油中的雜質(zhì)。視孔蓋示意圖及相關(guān)尺寸計算如下：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果查輔導(dǎo)書手冊得具體尺寸如下：L1 = 120 ； L2 = 105 ； b1 = 90 ； b2 = 75 ； d = 7 ； R = 5 ； h = 42.放油螺塞 放油孔應(yīng)設(shè)在箱座底面最低處或設(shè)在箱底。箱外應(yīng)有足夠的空間，以便于放容器，油孔下也可制出唇邊，以利于引油流到容器內(nèi)。放油螺塞常為六角頭細牙螺紋，在六角頭與放油孔的接觸面處，應(yīng)加封油圈密封。放油螺塞及對應(yīng)油封圈尺寸如下圖所示：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果3.油標（油尺） 油標用來指示油面高度，應(yīng)設(shè)置在便于檢查及油面較穩(wěn)定之處。本設(shè)計采用桿式油標，桿式油標結(jié)構(gòu)簡單，其上有刻線表示最高及最低油面。油標安置的位置不能太低，以防油溢出。其傾斜角度應(yīng)便于油標座孔的加工及油標的裝拆。查輔導(dǎo)書手冊，具體結(jié)構(gòu)和尺寸如下：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果4.通氣器 通氣器用于通氣，使箱體內(nèi)外氣壓一致，以避免由于運轉(zhuǎn)時箱體內(nèi)溫度升高，內(nèi)壓增大，而引起減速器潤滑油的滲漏。簡易的通氣器鉆有丁字形孔，常設(shè)置在箱頂或檢查孔蓋上，用于較清潔的環(huán)境。較完善的通氣器具有過濾網(wǎng)及通氣曲路，可減少灰塵進入。查輔導(dǎo)書手冊，本設(shè)計采用通氣器型號及尺寸如下：5.起吊裝置 起吊裝置用于拆卸及搬運減速器。它常由箱蓋上的吊孔和箱座凸緣下面的吊耳構(gòu)成。也可采用吊環(huán)螺釘擰入箱蓋以吊小型減速器或吊起箱蓋。本設(shè)計中所采用吊孔（或吊環(huán)）和吊耳的示例和尺寸如下圖所示：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果吊孔尺寸計算：b (1.8-2.5)1 = (1.8-2.5)8 = 16 mmd = b =16 mmR (1-1.2)d = (1-1.2)16 = 16 mm吊耳尺寸計算：K = C1+C2 = 18+16 = 34 mmH = 0.8K = 0.834 = 27 mmh = 0.5H = 0.527 = 14 mmr = 0.25K = 0.2534 = 8 mmb = (1.8-2.5) = (1.8-2.5)8 = 16 mm6.起蓋螺釘 為便于起箱蓋，可在箱蓋凸緣上裝設(shè)2個起蓋螺釘。拆卸箱蓋時，可先擰動此螺釘頂起箱蓋。 起蓋螺釘釘頭部位應(yīng)為圓柱形，以免損壞螺紋。本設(shè)計起蓋螺釘尺寸如下：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果7.定位銷 為保證箱體軸承孔的加工精度與裝配精度，應(yīng)在箱體連接凸緣上相距較遠處安置兩個圓錐銷，并盡量放在不對稱位置，以使箱座與箱蓋能正確定位。 為便于裝拆，定位銷長度應(yīng)大于連接凸緣總厚度。本設(shè)計定位銷尺寸如下：設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果12.2 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號公式與計算結(jié)果取值箱座壁厚0.025a+3=0.025271.5+3=7.8取8mm箱蓋壁厚10.02a+3=0.02271.5+3=6.4取8mm箱蓋凸緣厚度b11.51=1.58=12取12mm箱座凸緣厚度b1.5=1.58=12取12mm箱座底凸緣厚度b22.5=2.58=20取20mm地腳螺釘直徑df0.036a+12=0.036271.5+12=21.8取M22地腳螺釘數(shù)目na250500時，取n=6取6設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果地腳螺釘直徑df0.036a+12=0.036271.5+12=21.8取M22地腳螺釘數(shù)目na250500時，取n=6取6軸承旁連接螺栓直徑d10.75df=0.7522=16.5取M18蓋與座連接螺栓直徑d2(0.5-0.6)df=(0.5-0.6)22=11-13.2取M12連接螺栓d2的間距l(xiāng)150-200取150軸承端蓋螺釘直徑d3(0.4-0.5)df=(0.4-0.5)22=8.8-11取M10視孔蓋螺釘直徑d4(0.3-0.4)df=(0.3-0.4)22=6.6-8.8取M8設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果定位銷直徑d(0.7-0.8)d2=(0.7-0.8)12=8.4-9.6取10mmdf、d1、d2至外箱壁距離C1根據(jù)螺栓直徑查表取30、24、18df、d1、d2至凸緣邊緣距離C2根據(jù)螺栓直徑查表取26、22、16軸承旁凸臺半徑R1=22取22凸臺高度h根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準外箱壁至軸承座端面距離L1C1+C