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機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課題名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械143 　　 姓 名 學(xué) 號(hào) 201410824333 指導(dǎo)老師 張瑞華 答辯日期 目錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) l 設(shè)計(jì)目的 設(shè)計(jì)題目 l 設(shè)計(jì)步驟 第二章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 l 傳動(dòng)方案 l 該方案的優(yōu)缺點(diǎn) 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 l 選擇電動(dòng)機(jī)類型 l 確定傳動(dòng)裝置的效率 l 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 l 確定電動(dòng)機(jī)參數(shù) l 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 第四章 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) l 電動(dòng)機(jī)輸出參數(shù) l 高速軸Ⅰ的參數(shù) l 中間軸Ⅱ的參數(shù) l 低速軸Ⅲ的參數(shù) l 工作機(jī)軸的參數(shù) 第五章 減速器高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 l 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) l 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) l 確定傳動(dòng)尺寸 l 計(jì)算齒輪傳動(dòng)其它幾何尺寸 l 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 l 齒輪參數(shù)和幾何尺寸總結(jié) 第六章 減速器低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 l 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) l 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) l 確定傳動(dòng)尺寸 l 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 l 計(jì)算齒輪傳動(dòng)其它幾何尺寸 l 齒輪參數(shù)和幾何尺寸總結(jié) 第七章 軸的設(shè)計(jì) l 高速軸上聯(lián)軸器 l 高速軸設(shè)計(jì)計(jì)算 l 高速軸與聯(lián)軸器配合處的鍵連接 l 高速軸上的軸承校核 l 中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算 l 中間軸上的軸承校核 l 中速軸與齒輪2配合處的鍵連接 l 中速軸與齒輪3配合處的鍵連接 l 低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算 l 低速軸上的軸承校核 l 低速軸與齒輪4配合處的鍵連接 l 低速軸與鏈輪配合處的鍵連接 第八章 減速器的密封與潤(rùn)滑 l 減速器的密封 l 齒輪的潤(rùn)滑 l 軸承的潤(rùn)滑 第九章 減速器附件設(shè)計(jì) l 軸承端蓋 l 油面指示器 l 通氣器 l 放油孔及放油螺塞 l 窺視孔和視孔蓋 l 定位銷(xiāo) l 啟蓋螺釘 l 螺栓及螺釘 第十章 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 第十一章 設(shè)計(jì)小結(jié) 第十二章 參考文獻(xiàn) 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)目的 機(jī)械設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計(jì)則是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)學(xué)生第一次全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，其目的是： （1）通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與實(shí)際知識(shí)去分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。 （2）學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。 （3）通過(guò)制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件工作能力，確定尺寸和掌握機(jī)械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護(hù)要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法。 （4）學(xué)習(xí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計(jì)算，繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 （5）培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展了相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。 （6）通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使我們掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹(shù)立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。 （7）另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的能力。 （8）加強(qiáng)了我們對(duì)Office軟件中Word功能的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用。 一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 題目參數(shù) 學(xué) 號(hào) 帶拉力F(N) 3700 傳送帶轉(zhuǎn)速 V(r/s) 50 滾筒直徑D(mm) 330 1．帶式輸送機(jī)用來(lái)運(yùn)送谷物、型沙、碎礦石、煤等 2. 輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向不變，工作載荷穩(wěn)定 3. 輸送帶鼓輪的傳動(dòng)效率取0.97 4.工作壽命15年，每年300天，每天16小時(shí) 二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 已知條件 1.帶拉力 F=3.7kN 2.滾筒直徑 d=330mm 3.轉(zhuǎn)速 n=50r/s 三、設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 1.傳動(dòng)方案的分析與擬定 2.電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 3.傳動(dòng)件（如齒輪或蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)） 4.軸的設(shè)計(jì) 5.軸承及其組合部件的設(shè)計(jì) 6.鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇與校核 7.潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 8.箱體、機(jī)架及附件的設(shè)計(jì) 9.裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)與繪制 10.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 四、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作 1．減速器裝配圖1張； 2 ．零件工作圖 2張（輸出軸、大齒輪）； 3．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份。 第二章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 傳動(dòng)方案 傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 通過(guò)聯(lián)軸器把電機(jī)和減速器連接。聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來(lái)并傳遞扭矩及運(yùn)動(dòng)的部件并具有一定的補(bǔ)償兩軸偏移的能力，為了減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時(shí)也兼有過(guò)載安全保護(hù)作用。 聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。 計(jì)算與說(shuō)明 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型、功率和轉(zhuǎn)速。 1 ）電動(dòng)機(jī)類型選擇。 根據(jù)題意，帶式輸送機(jī)是一般用途的機(jī)械，因此選用價(jià)格 便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、市場(chǎng)供應(yīng)充足的Y系列全封閉自扇冷籠型 三相異步電動(dòng)機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)電壓380V。 2 ）電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速的確定。 1.輸送帶工作速度? =0.86393797m/s 2. 求出工作機(jī)所需功率 3. 電動(dòng)機(jī)所需功率 = —-鏈效率 ---鼓輪效率 ---聯(lián)軸器效率 ---軸承效率 ---齒輪效率 查手冊(cè)得 =0.96*0.99*0.97**=0.8333 解得 =3.836kW 取P=4kw3.836kW 4.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =（2-6）*（8-40） =（16-240） 經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍為i0 = 2~6，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i = 8~40，則總傳動(dòng)比合理范圍為ia=16~240，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = ian = (16*240)45 = 820~12000r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，選定型號(hào)為Y112M-4的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為4KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量49kg, Y112M-4電機(jī)是屬于Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)；具體參數(shù)包括：額定電壓380V、額定頻率50Hz、額定功率4KW、額定轉(zhuǎn)速為1400rpm（每分鐘1400轉(zhuǎn)）、有4個(gè)極數(shù)、 防護(hù)等級(jí)為IP54、產(chǎn)品通過(guò)3C認(rèn)證。 Y系列電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 1、Y系列電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、性能好、振動(dòng)小、噪聲低、壽命長(zhǎng)、可靠性高、維護(hù)方便、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)；安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)；采用B級(jí)絕緣、外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式IC411； 2、Y系列電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于一般無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備、如農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械、風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、拌攪機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。 電動(dòng)機(jī)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 伸出段尺寸 鍵尺寸 H LHD AB K DE FG 112mm 400265 190140 12mm 2860 824 二.傳動(dòng)比的計(jì)算和分配 平均傳動(dòng)比 取鏈傳動(dòng)比 高速齒輪傳動(dòng)比 低速齒輪傳動(dòng)比 以上傳動(dòng)比的分配只是初步的。傳動(dòng)裝置的實(shí)際總傳動(dòng)比必須在各級(jí)傳動(dòng)零件的參數(shù)，如帶輪直徑，齒輪參數(shù)等確定以后才能計(jì)算出來(lái)。一般，總傳動(dòng)比的實(shí)際值與設(shè)計(jì)要求值的允許誤差為3%-5%。 第四章 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) 0軸 （電動(dòng)機(jī)軸）； =25.4 N*m I軸（高速軸）； =25.18 N*m II軸（中間軸）； 9550*3.65/336.37=103.628 N*m III軸 （低速軸） 303.863 N*m IV軸 （滾筒軸） 636.03 N*m 1-3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.例如1軸的輸出功率Kw；輸出轉(zhuǎn)矩*0.99=25.18*0.99=25.00.,其余以此類推運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果應(yīng)加以匯總，列出表格，供以后計(jì)算使用 各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。 軸 功率P/Kw 轉(zhuǎn)矩T/N*m 轉(zhuǎn)速 r/min 傳動(dòng)比 輸入 輸出 輸入 輸出 電 3.836 25.40 1440 1 4.281 3.058 2.2 1 3.797 3.760 25.180 25.00 1440 2 3.650 3.610 102.591 102.591 336.37 3 3.500 3.470 300.820 300.823 110 4 3.330 3.300 629.030 629.670 50 齒輪的設(shè)計(jì) 第五章 減速器高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 高速齒輪的設(shè)計(jì) 采用硬齒面，小齒輪使用40Cr表面淬火，齒面硬度50HRC 大齒輪選用45鋼表面淬火，齒面硬度46HRC 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1）需用應(yīng)力 齒輪單向 安全系數(shù) S=1.4 需用彎曲應(yīng)力 2)計(jì)算齒輪模數(shù) 小齒輪轉(zhuǎn)矩T=25180Nm 載荷系數(shù) 由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載荷平穩(wěn)，齒輪 在兩軸承間對(duì)稱布置。查《機(jī)械原理與機(jī)械零件》教材中表 得，取K＝1.3 齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為硬齒輪在兩軸承間為非對(duì)稱布置。查《機(jī)械原理 與機(jī)械零件》教材中表得，?。?.6 齒數(shù) 取 取 初取螺旋角 當(dāng)量齒數(shù) =22.2 =96.5 復(fù)合齒形系數(shù) 取較大者帶入 計(jì)算模數(shù)=1.2 模數(shù)取2mm 確定幾何尺寸 中心距 a==2*(20+87)/2/cos=110.7mm 取a=111mm 實(shí)際螺旋角=arccos2.5*/2/111 =15.428 分度圓直徑 mm mm 齒寬 取 b2=b=25mm b1=b2+10=35mm 齒頂圓直徑 mm mm 齒根圓直徑 mm mm 4.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 1.許用接觸應(yīng)力 極限應(yīng)力 安全系數(shù) S=1 需用彎曲應(yīng)力 2.驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù) 齒數(shù)比 齒面接觸應(yīng)力 ，故接觸疲勞強(qiáng)度足夠 第六章 減速器低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 低速齒輪的設(shè)計(jì) 采用硬齒面，小齒輪使用40Cr表面淬火，齒面硬度50HRC 大齒輪選用45鋼表面淬火，齒面硬度46HRC 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1）需用應(yīng)力 齒輪單向 安全系數(shù) S=1.4 需用彎曲應(yīng)力 2)計(jì)算齒輪模數(shù) 小齒輪轉(zhuǎn)矩T=103628Nm 載荷系數(shù) 由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載荷平穩(wěn)，齒輪 在兩軸承間對(duì)稱布置。查《機(jī)械原理與機(jī)械零件》教材中表 得，取K＝1 齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為硬齒輪在兩軸承間為非對(duì)稱布置。查《機(jī)械原理 與機(jī)械零件》教材中表得，?。?.6 齒數(shù) 取 取 初取螺旋角 當(dāng)量齒數(shù) =22.2 =67.69 復(fù)合齒形系數(shù) =4.29 =4.00 取較大者帶入 計(jì)算模數(shù)=2.14 模數(shù)取3mm 確定幾何尺寸 中心距 a==3*(20+61)/2/cos=125.78mm 取a=126mm 實(shí)際螺旋角=arccos3*/2/126 =18.3376 分度圓直徑 mm mm 齒寬 mm 取 b2=b=40mm b1=b2+10=50mm 齒頂圓直徑 mm mm 齒根圓直徑 4.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 1.許用接觸應(yīng)力 極限應(yīng)力 安全系數(shù) S=1 需用彎曲應(yīng)力 2.驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù) 齒數(shù)比 齒面接觸應(yīng)力 ，故接觸疲勞強(qiáng)度足夠 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒輪z1 = 17，大鏈輪的齒數(shù)為z2 = iz1 = 2.217 = 37 ≈ 37。 2.確定計(jì)算功率 由表查得工況系數(shù)KA = 1，由圖查得主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZ = 1.08，單排鏈，則計(jì)算功率為 Pca = KAKZP = 11.223.1 = 3.822Kw 3.選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)Pca = 3.78 Kw，n4 = 50.00 r/min，查圖可選16A。查表鏈條節(jié)距為p = 25.4 mm。 4.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 a0 = (30~50)p = (30~50)25.4 = 762~1270 mm。取a0 = 1050 mm 。相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 Lp0 = = =108 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)Lp = 108。 查表，采用線性插值，計(jì)算得到中心距計(jì)算系數(shù)f1 = 0.24918，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 amax = f1p[2Lp-(z1+z2)] = 0.2491825.4[2108-(17+37)] = 1025.5 mm 5.計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式 v = n4z1p/(601000) = 50.001725.4/(601000) = 0.8 m/s 由v = 0.8 m/s和鏈號(hào)16A，查圖可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。 6.計(jì)算壓軸力Fp 有效圓周力為： Fe = 1000P/v = 10003.47/0.8 = 4337.5 N 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)KFp = 1.2，則壓軸力為： Fp ≈ KFpFe = 1.24337.5=5205 N 7.主要設(shè)計(jì)結(jié)論 鏈條型號(hào)16A；鏈輪齒數(shù)z1 = 17，z2 = 37；鏈節(jié)數(shù)Lp = 108，中心距a = 1025.50 mm。 第七章 軸的設(shè)計(jì) １軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) １．輸入軸上的功率 轉(zhuǎn)矩 ２．求作用在齒輪上的力 　 ３．初定軸的最小直徑 選軸的材料45為鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械手冊(cè)，取 （以下軸均取此值），于是由式１５－２初步估算軸的最小直徑 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.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)軸器型號(hào). 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=KAT1,,考慮到轉(zhuǎn)矩的變化很小,故取KA=1.5,則， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用LT4型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公 稱轉(zhuǎn)矩為630000Nmm。半聯(lián)軸器的孔徑故取 半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L＝38mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂 長(zhǎng)度。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) １）擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)下圖） ２）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 (１)為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，１軸段右端需制處一 軸肩，軸肩的高度,故取２段的直徑 。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度=38mm.，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，故的長(zhǎng)度應(yīng)該比略短一點(diǎn)，現(xiàn)取 （2）初步選擇滾動(dòng)軸承 參照工作要求并根據(jù) 初選型號(hào)為單列圓錐滾子軸承其尺寸為 ， 基本額定動(dòng)載荷基本額定靜載荷,軸段7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同,故取　 (3)取齒輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取。為減小應(yīng)力集中,并考慮右軸承的拆卸, 軸段4 的直徑應(yīng)根據(jù)的定位軸肩直徑確定 （4）軸段5上安裝齒輪,由于齒輪的齒槽底面到鍵槽底面的距離, 所以采用齒輪軸，已知齒厚為,故取。齒輪右端用肩固定,由此可確定軸段6的直徑和軸段4的直徑相等,,取, ,故取 為減小應(yīng)力集中,并考慮右軸承的拆卸,軸段7的直徑應(yīng)根 軸段3確定,即， (5)取軸端為，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)CAD圖 5．受力分析、彎距的計(jì)算 （１）計(jì)算支承反力 　 在水平面上 （２）在垂直面上 解得 故 總支承反力 ２）計(jì)算彎矩并作彎矩圖 　 （１）水平面彎矩圖 　　　 　 （２）垂直面彎矩圖 　　　 　 （３）合成彎矩圖 　　　 　　　 3）計(jì)算轉(zhuǎn)矩并作轉(zhuǎn)矩圖 　　　 6．作受力、彎距和扭距圖 7．選用鍵校核 鍵連接：聯(lián)軸器：選單圓頭平鍵（C型） 聯(lián)軸器:由式６－１ 查表６－２，得 ，鍵校核安全 8．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，C處左側(cè)承受最大彎矩和扭矩，并且有較多的應(yīng)力集中，故c截面為危險(xiǎn)截面。根據(jù)式１５－５，并取，軸的計(jì)算應(yīng)力 由表１５－１查得，，故安全 9．校核軸承和計(jì)算壽命 （１） 校核軸承A和計(jì)算壽命 徑向載荷 軸向載荷 由，在表１３－５取X＝0.56。相對(duì)軸向載荷 為，在表中介于0.040－0.070之間，對(duì)應(yīng)的e值為0.24－0.27之間，對(duì)應(yīng)Y值為1.8－1.6，于是，用插值法求得，故。 由表１３－６取　則，A軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 ，校核安全 該軸承壽命該軸承壽命 校核軸承B和計(jì)算壽命 　徑向載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷，校核安全 根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命： Lh = 1528300 = 72000 h 該軸承壽命該軸承壽命 小于Lh ２軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 1. 中間軸上的功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 ２．求作用在齒輪上的力 高速大齒輪: 　 低速小齒輪: ３．初定軸的最小直徑 選軸的材料為４５鋼，調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，取，于是由上式初步估算軸的最小直徑為 這是安裝軸承處軸的最小直徑 4．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1初步選擇滾動(dòng)軸承 參照工作要求并根據(jù) ，初選型號(hào)為單列圓錐滾子軸承其尺寸為 ，基本額定動(dòng)載荷基本額定靜載荷,　軸段1和7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同,故取，， 因?yàn)辇X輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取。為減小應(yīng)力集中,并考慮右軸承的拆卸, 軸段2的直徑應(yīng)根據(jù)的定位軸肩直徑確定 ( 2 )軸段3上安裝低速級(jí)小齒輪,為便于齒輪的安裝,應(yīng)略大與,可取。齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪左端面上,即靠緊,軸段3的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短,若轂長(zhǎng)與齒寬相同,已知齒寬，取。小齒輪右端用軸肩固定,由此可確定軸段4的直徑, 軸肩高度,取,,故取 ( 3)軸段5上安裝高速級(jí)大齒輪,為便于齒輪的安裝, 應(yīng)略大與,可取。齒輪右端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪右端面上,即靠緊,軸段5的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短,若轂長(zhǎng)與齒寬相同,已知齒寬，取。軸段6長(zhǎng) 取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn),則可得, ， （4）參考表15－2，取軸端為，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)CAD圖 5.軸的受力分析、彎距的計(jì)算 1）計(jì)算支承反力： 　 在水平面上 在垂直面上： 故 總支承反力： 2)計(jì)算彎矩 在水平面上： 在垂直面上： 故 3)計(jì)算轉(zhuǎn)矩并作轉(zhuǎn)矩圖 6．作受力、彎距和扭距圖 7．選用校核鍵 ?。保┑退偌?jí)小齒輪的鍵 由表６－１選用圓頭平鍵（A型） 　 由式６－１， 查表６－２，得 ，鍵校核安全 2）高速級(jí)大齒輪的鍵 由表６－１選用圓頭平鍵（A型）　　 　 由式６－１， 查表６－２，得 ，鍵校核安全 8．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，2處當(dāng)量彎矩最大，并且有較多的應(yīng)力集中，為危險(xiǎn)截面 根據(jù)式１５－５，并取 　 由表１５－１查得，，校核安全。 9．校核軸承和計(jì)算壽命 １）校核軸承A和計(jì)算壽命 徑向載荷 軸向載荷 ,查表13-5得X=1,Y=0,按表13-6 ,,取,故 因?yàn)?，校核安全? 該軸承壽命該軸承壽命 ２）校核軸承B和計(jì)算壽命 徑向載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷，校核安全 該軸承壽命該軸承壽命 查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命，故安全。 ３軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) １． 輸入功率　轉(zhuǎn)速　 轉(zhuǎn)矩 2． 第三軸上齒輪受力 　 3．初定軸的直徑 軸的材料同上。由式１５－２，初步估算軸的最小直徑 這是安裝鏈輪處軸的最小直徑，取，查機(jī)械手冊(cè)可得到安裝在鏈輪孔的軸的長(zhǎng)度： ，為保證鏈輪與箱體的距離，取 4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) １）擬定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸（見(jiàn)下圖） ２）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）軸段2和軸段7用來(lái)安裝軸承，根據(jù)，初選型號(hào)30000型圓錐滾子軸承， 參數(shù)基本： 　基本額定動(dòng)載荷　基本額定靜載荷 由此可以確定： （2）為減小應(yīng)力集中,并考慮左右軸承的拆卸,軸段3和6的直徑應(yīng)根據(jù)30000型圓錐滾子軸承的定位軸肩直徑確定,即，取 ( 3)軸段5上安裝低速級(jí)大齒輪,為便于齒輪的安裝, 應(yīng)略大與,可取。齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪右端面上,即靠緊,軸段5的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短,若轂長(zhǎng)與齒寬相同,已知齒寬，取。大齒輪右端用軸肩固定,由此可確定軸段4的直徑, 軸肩高度,取,,故取。(4)取齒輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取（5）取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn),則可得, ，（6）參考表15－2，取軸端為，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)CAD圖。 5.軸的受力分析、彎距的計(jì)算 （１）計(jì)算支承反力 　 在水平面上 在垂直面上 故 （2）計(jì)算彎矩 １）水平面彎矩 　 在C處，在B處， ２）垂直面彎矩 　　　 在C處　 在B處， ２）垂直面彎矩 　　　 在C處　 （３）合成彎矩圖 　　　 在C處　 在B處， 畫(huà)受力、彎距和扭距圖 選用校核鍵 ?。保┑退偌?jí)大齒輪的鍵 　　　由表６－１選用圓頭平鍵（A型） 　 由式６－１， 查表６－２，得 ，鍵校核安全 2）高速級(jí)鏈輪的鍵 　由表６－１選用圓頭平鍵（A型）　　 　 由式６－１， 查表６－２，得 ，鍵校核安全 8．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，B處當(dāng)量彎矩最大，并且有較多的應(yīng)力集中，為危險(xiǎn)截面 根據(jù)式１５－５，并取 由表１５－１查得，，校核安全。 9．校核軸承和計(jì)算壽命 １）校核軸承A和計(jì)算壽命 徑向載荷 　　當(dāng)量動(dòng)載荷 因?yàn)?，校核安全? 該軸承壽命該軸承壽命 ２）校核軸承B和計(jì)算壽命 　徑向載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷，校核安全 該軸承壽命該軸承壽命小于Lh校核安全。 主要結(jié)果 V=0.86m/s =0.8333 電機(jī)額定功率 4kW 28.8 采用硬齒面，小齒輪使用40Cr表面淬火，齒面硬度50HRC 大齒輪選用45鋼表面淬火，齒面硬度46HRC =360MPa =339MPa =20 =87 =2mm a=111mm =15.428 =41.5mm =180.5mm b1=35mm b2=25mm =45.5mm =184.5mm =36.5mm =175.5mm =1170MPa =1130MPa =824.2 采用硬齒面，小齒輪使用40Cr表面淬火，齒面硬度50HRC 大齒輪選用45鋼表面淬火，齒面硬度46HRC =360MPa =339MPa =20 =61 =3mm a=126mm =18.3376 =63.2mm =192.79mm b1=50mm b2=40mm =69.2mm =196.79mm =55.7mm =185.3mm =1170MPa =1130MPa =595.4 鏈條節(jié)距為p = 25.4 mm 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)Lp = 108 v = 0.8 m/s Fe = 4337.5 N a = 1025.50 mm 第八章 減速器的密封與潤(rùn)滑 減速器的潤(rùn)滑 1齒輪的潤(rùn)滑 通用的閉式齒輪傳動(dòng)，其潤(rùn)滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。由于低速大齒輪的圓周速度v ≤ 12 m/s，將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑。這樣，齒輪在傳動(dòng)時(shí)，就把潤(rùn)滑油帶到嚙合的齒面上，同時(shí)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(guò)一個(gè)齒高，但一般亦不應(yīng)小于10mm。為了避免齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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。由于低速大齒輪全齒高h(yuǎn) = 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(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB 5903-2011），牌號(hào)為220潤(rùn)滑油，粘度薦用值為177 cSt。 2）軸承的潤(rùn)滑 軸承常用的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑兩類。此外，也有使用固體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑的。選用哪一類潤(rùn)滑方式，可以根據(jù)低速大齒輪的圓周速度判斷。 由于低速大齒輪圓周速度v = 0.9 m/s ≤ 2 m/s，所以采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂形成的潤(rùn)滑膜強(qiáng)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(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。滾動(dòng)軸承的裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的1/3~2/3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(kāi)。在本設(shè)計(jì)中選用通用鋰基潤(rùn)滑脂，它適用于溫度寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑，選用牌號(hào)為ZL-1的潤(rùn)滑脂。 11.2 減速器的密封 為防止箱體內(nèi)潤(rùn)滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)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(duì)于無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對(duì)于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運(yùn)動(dòng)速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中由于密封界面的相對(duì)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。 第九章 減速器附件設(shè)計(jì) 9.1 觀察孔及觀察孔蓋的選擇與設(shè)計(jì) 觀察孔用來(lái)檢查傳動(dòng)零件的嚙合，潤(rùn)滑情況，并可由該孔向箱內(nèi)注入潤(rùn)滑油。平時(shí)觀察孔蓋用螺釘封住，。為防止污物進(jìn)入箱內(nèi)及潤(rùn)滑油滲漏，在蓋板與箱蓋之間加有紙質(zhì)封油墊片，油孔處還有慮油網(wǎng)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選觀察孔和觀察孔蓋的尺寸分別為120140和90110。 9.2 油面指示裝置設(shè)計(jì) 油面指示裝置采用油標(biāo)指示。 9.3 通氣器的選擇 通氣器用來(lái)排出熱膨脹，持氣壓平衡。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選236M 型通氣帽。 9.4 放油孔及螺塞的設(shè)計(jì) 放油孔設(shè)置在箱座底部油池的最低處，箱座內(nèi)底面做成5.1外傾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能將污油放盡，排油孔平時(shí)用螺塞堵住。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選5.120M型外六角螺塞。 9.5 起吊環(huán)、吊耳的設(shè)計(jì) 為裝卸和搬運(yùn)減速器，在箱蓋上鑄出吊環(huán)用于吊起箱蓋。為吊起整臺(tái)減速器，在箱座兩端凸緣下部鑄出吊鉤。 9.6 起蓋螺釘?shù)倪x擇 為便于臺(tái)起上箱蓋，在上箱蓋外側(cè)凸緣上裝有1個(gè)啟蓋螺釘，直徑與箱體凸緣連接螺栓直徑相同。 9.7 定位銷(xiāo)選擇 為保證箱體軸承座孔的鏜孔精度和裝配精度，在精加工軸承座孔前，在箱體聯(lián)接凸緣長(zhǎng)度方向的兩端，個(gè)裝配一個(gè)定位銷(xiāo)。采用圓錐銷(xiāo)，直徑是凸緣連接螺栓直徑的0.8倍。 第十章 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 取低速齒輪的中心距 a=126mm 名稱 符號(hào) 公式與計(jì)算 結(jié)果取值 箱座壁厚 δ 0.025a+3=0.025126+3=6.15 取6.5mm 箱蓋壁厚 δ1 0.02a+3=0.02126+3=5.52 取6mm 箱蓋凸緣厚度 b1 1.5δ1=1.56=9 取9mm 箱座凸緣厚度 b 1.5δ=1.56.5=9.75 取10mm 箱座底凸緣厚度 b2 2.5δ=2.56.5=16.25 取16.5mm 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12=0.036126+12=16.5 取M20 地腳螺釘數(shù)目 n a≤250時(shí)，取n=4 取4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75df=0.7520=15 取M16 蓋與座連接螺栓直徑 d2 (0.5-0.6)df=(0.5-0.6)20=10-12 取M10 連接螺栓d2的間距 l 150-200 取150mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3 (0.4-0.5)df=(0.4-0.5)20=8-10 取M8 視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3-0.4)df=(0.3-0.4)20=6-8 取M6 定位銷(xiāo)直徑 d (0.7-0.8)d2=(0.7-0.8)10=7-8 取8mm df、d1、d2至外箱壁距離 C1 根據(jù)螺栓直徑查表 取26、22、16 df、d1、d2至凸緣邊緣距離 C2 根據(jù)螺栓直徑查表 取24、20、14 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 =20 取20mm 凸臺(tái)高度 h 根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn) 外箱壁至軸承座端面距離 L1 C1+C2+(5-10)=22+20+(5-10) 取47 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1 ＞1.2δ=1.26.5=7.8 取12mm 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 Δ ＞δ=8 取16mm 箱蓋、箱座肋厚 m1、m ≈0.85δ=0.856.5=5.6 取6mm 第十一章 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己對(duì)所學(xué)的各門(mén)課程進(jìn)一步加深了理解，對(duì)于各方面知識(shí)之間的聯(lián)系有了實(shí)際的體會(huì)。同時(shí)也深深感到自己初步掌握的知識(shí)與實(shí)際需要還有很大的距離，在今后還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和實(shí)踐。 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門(mén)綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《互換性與技術(shù)測(cè)量》、《工程材料》、《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》等于一體。 本設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊張，在設(shè)計(jì)中肯定會(huì)有許多欠缺，若想把它變成實(shí)際產(chǎn)品的話還需要反復(fù)的考慮和探討。但作為一次練習(xí)，確實(shí)給我們帶來(lái)了很大的收獲，設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械、電氣等多方面的內(nèi)容，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算、認(rèn)證、畫(huà)圖，提高了我對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用等方面的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用能力?？傊敬卧O(shè)計(jì)讓我受益非淺，各方面的能力得到了一定的提高。 同時(shí)，本次設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計(jì)中還存在不少錯(cuò)誤和缺點(diǎn)，需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣和思維從而提高設(shè)計(jì)實(shí)踐操作能力。 第十二章 參考文獻(xiàn) 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì) 王之棟 王大康 2版 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 李建功 機(jī)械工業(yè)出版社 工程力學(xué) 材料力學(xué) 北京科技大學(xué) 東北大學(xué) 高等教育出版社 實(shí)用機(jī)構(gòu)圖冊(cè) 黃繼昌 機(jī)械工業(yè)出版社 2008.1 機(jī)械制圖 何銘新 錢(qián)可強(qiáng) 第六版 高等教育出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 上冊(cè) 王少懷 電子工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 中冊(cè) 王少懷 電子工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 下冊(cè) 王少懷 電子工業(yè)出版社