二級圓柱斜齒輪減速器課程設(shè)計（含三維圖SW）

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由教材式5—41 計算 ==2.47 = =113.18mm 圓整?。骸? a=125mm 一般?。? mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： 總齒數(shù)： zε ===122.26 整取 ： zε =122 小齒輪齒數(shù) ：z1=zε/(i+1)=122/(4.48+1)=23 整?。? z1 =23 大齒輪齒數(shù)： z2= zε- z1 =99 取： z1=23 z2=99 實際傳動比： 傳動比誤差： ＜5% 故在范圍內(nèi)。 修正螺旋角 ： 與相近，故、可不修正 3.驗證圓周速度 =(3.14×1420×47.131)/(60×1000)=3.51m/s<6m/s故滿足要求 4.計算齒輪的幾何參數(shù) 由5-3 按電動機驅(qū)動，輕度沖擊 按8級精度查圖5-4(b)得：　 齒寬： 取整：b2=50mm b1=45mm 按， 考慮到軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱位置查機械設(shè)計教材圖5-7a 得：　按8級精度 查機械設(shè)計教材表5-4得： 1.25×1.01×1.13×1.2=1.71195 齒頂圓直徑： 端面壓力角： 齒輪基圓直徑： 齒頂圓壓力角： 基圓螺旋角： 由教材式5-41得：ZH= 由教材式5-42得： 由教材式5-43得： 5.驗算齒根彎曲強度 由式5-44得 = ≤ =/=23/ =24.74 =/=99/=106.5 查圖5-14得：=2.7,=2.16 查圖5-15得：=1.63,=1.83 由式5-47計算： =1-=1-1.56=0.8 由式5-48計算： =0.25+=0.25+=0.43 由式5-31計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查圖5-18b得：220MPa,210MPa 查圖5-19得：1.0 取： Yx=1.0 ?。? ==314Mpa ==300Mpa = = =32.116MPa<=314Mpa 安全 = ==28.9MPa<=300MPa 安全 6．齒輪主要幾何參數(shù) Z1=23 Z2=99 β=12.578° mn=2mm d1=47.131mm d2=202.869mm = =47.131+2×1×2=51.131mm ==202.869+2×1×2=206.869mm =-2.5=47.131-2.5×2=42.131mm =-2.5=202.869-2.5×2=197.869mm =125mm b1=50mm b2=45mm 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計： ①小齒輪：由于小齒輪齒頂?shù)芥I頂距離x<5，因此齒輪和軸可制成一體的齒輪軸。 ②對于大齒輪，<500m 因此，做成腹板結(jié)構(gòu)。 六、低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 由前面計算得知： 二軸傳遞的功率P2=2.194kw，轉(zhuǎn)速n1=126.79r/min， 轉(zhuǎn)矩T1=165.26N.m，齒數(shù)比i2=3.319， 單向傳動，工作載荷有輕微沖擊， 每天工作16小時，每年工作300天，預(yù)期工作5年。 1.選擇齒輪材料，確定精度及許用應(yīng)力 小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217—255HB 大齒輪為45鋼，正火處理，硬度為190—217HB 齒輪精度為8級 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N (由教材式5—33) =60=60×126.75×1×(8×300×5×2)=1.83×108 =/u== 查圖5—17得：1.10, 1.4 ?。?1.0,=1.0,=1.0,=1.0 查圖5—16得：=580MPa, =545MPa 由式5—28 =×1.0×1.0=638MPa =×1.0×1.0=763MPa 2.按接觸疲勞強度確定中心距 ≥(u+1)mm T2==165255.15N·mm 初選=1.2，暫取,0.4 由式5—42 0.99 由表5—5 得=189.8 由式5—41 計算 估取 則= ==2.47 a≥(i+1) = =133.93mm 圓整?。? a=140mm 一般?。? =(0.01～0.02)a= (0.01～0.02)×140=1.4～2.8mm 取標(biāo)準(zhǔn)值： =2mm 兩齒輪齒數(shù)和 ：zε===137 ?。簔ε=137 則z1= zε/(i +1)= =32 取：z1=32 則：z2= zε-z1=137-32=105 實際傳動比：i實=z2/z1==3.28 傳動比誤差： ＜5% 故在范圍內(nèi)。 修正螺旋角 ： β=arccos= arccos=11.88260 與初選 接近，，可不修正 ===60.401mm ==214.599mm 圓周速度： V===0.434m/s 取齒輪精度為8級 3．驗算齒面接觸疲勞強度 =≤ 有表5-3查得：=1.25 /100=0.43×32/100=0.139 按8級精度查圖5-4得動載系數(shù)=1.01 齒寬 b==0.35×140=49mm ?。簃m mm =50/65.401=0.765 查圖5-7齒輪相對于軸承非對稱布置，兩輪均為軟齒面，得：=1.10，查表5-4得： =1.2 載荷系數(shù)==1.25×1.01×1.10×1.2=1.6665 計算重合度，以計算： =+2mn=65.401+2×1.0×2=69.401mm =+2mn =214.599+2×1.0×2=218.599mm =arctan(tan/cosβ) = arctan(tan200/cos11.88260)=20.4020 =cos=65.401×cos20.4020=61.298mm =cos=214.599×cos20.4020=201.137mm =arccos= arccos =27.9640 =arccos= arccos =23.0560 =［(tan-tan)+(tan-tan)］ =[32× +105×] =1.706 == =1.638 由式5-43計算 =0.989 = arctan(tancos) = arctan(tan11.8826°×cos20.020)=11.1570 == =2.45 由式5-38計算齒面接觸應(yīng)力 = =2.45×189.8×0.766×0.989× =644.9MPa<[]=763Mpa 4．校核齒根彎曲疲勞強度 由式5-44得； = ≤ =z1/=32/ =34.149 =z2/=105/=112.05 查圖5-14得：=2.45,=2.2 查圖5-15得：=1.65,=1.81 由式5-47計算 =1-=1-1.638×=0.838 由式5-48計算 =0.25+=0.25+=0.681 由式5-31計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查圖5-18b得：220MPa,210MPa 查圖5-19得： 1.0 取： Yx=1.0 ?。? ==314 Mpa ==300Mpa = = =194.3MPa<=314Mpa 安全 ===191.38MPa<=300MPa 安全 5．齒輪主要幾何參數(shù) Z1=32 Z2=105 β=11.157° mn=2mm d1=65.4017mm d2=214.599mm = =65.401+2×1×2=69.401mm ==214.599+2×1×2=218.599mm =-2.5=65.401-2.5×2=60.401mm =-2.5=2214.599-2.5×2=209.599 mm =140mm 取=55mm, =50mm 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計計算： （1）小齒輪，制成實心結(jié)構(gòu)的齒輪。 （2）大齒輪，，做成腹板結(jié)構(gòu)。 七、軸的設(shè)計計算 1．減速器高速軸的設(shè)計計算 （1）選擇軸的材料 軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 （2）按扭矩初步估算軸端直徑 初步確定高速軸外伸段直徑，高速軸外伸段上安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器另一端聯(lián) 電動機軸。 其軸徑可按下式求得： 查表（8-2）得：=110—160，?。?118 考慮軸端有一個鍵槽，在計算時應(yīng)該增加3%～5% ×（1+3%）=14.5mm 故?。?28mm （3）初選滾動軸承 根據(jù)軸端尺寸，聯(lián)軸器的定位方式和軸承的大概 安裝位置，初選單列深溝球軸承GB6207 （4）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu) 軸承按標(biāo)準(zhǔn)取6207內(nèi)徑為 該軸為齒輪軸，軸承的周向用過盈的配合， 聯(lián)軸器的周向用鍵定位。 b．布置軸上零件，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu) 根據(jù)安裝和定位的需要，初定各軸段直徑和長度，各跨度尺寸， 作軸的簡圖如圖1： 圖1 （5）對軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖。 計算齒輪所受的各個分力，繪制空間受力簡圖: 圓周力： =/=2×16.006×1000/47.131=679.22N 軸向力： 徑向力： 齒輪的分度圓直徑： =47.131mm 將空間力系分解為H和V平面力系，分別求支反力并畫彎矩圖 ， 即： Fr ×48.5-R1H×175-Fa×41.075/2-278Q=0 即： R2H=962.3N N R2V×162.5-Ft×48.5=0 R1V= 679.22× 48.5/162.5=202.72 R2V×162.5-Ft×114=0 R2V=476.5 求軸的彎矩M，畫彎矩圖 畫軸的扭矩圖 T=16006 求計算彎矩，畫計算彎矩圖 取根據(jù)， 78872.8 H和V平面力系，分別求支反力并畫彎矩圖 6）校核軸的靜強度 根據(jù)圖中軸的結(jié)構(gòu)尺寸，選擇彎矩較大的Ⅰ剖面和Ⅱ剖面進(jìn)行驗算。 根據(jù)主教材查得=59 MPa Ⅰ剖面的計算應(yīng)力： 安全 Ⅱ剖面的計算應(yīng)力： 安全 7）校核軸的疲勞強度 a．判斷危險剖面 分別選擇Ⅳ，Ⅲ剖面進(jìn)行驗算：Ⅲ剖面所受的彎矩和扭矩大，軸肩圓角處有 應(yīng)力集中。Ⅳ剖面除受彎矩和扭矩外，附近還有過盈配合，鍵槽和軸肩圓角 三個應(yīng)力集中源。 45鋼調(diào)質(zhì)的機械性能參數(shù)：，，。 b．Ⅲ剖面疲勞強度安全系數(shù)校核 因軸單向轉(zhuǎn)動，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)處理。 根據(jù)教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)。 根據(jù)： 查得： 查得：Kσ=1.90，Kτ=1.58, εσ=0.84，ετ=0.78,，并取 ==11.97 ==62.3 ==11.75 取[S]=1.5～1.8 S>[S], 滿足要求 c. Ⅳ剖面校核 因軸單向轉(zhuǎn)動，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)處理。 根據(jù)教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)。 查得： ，，， 并?。? ==11.16 取[S]=1.5～1.8 S>[S], 滿足要求 八、滾動軸承的選擇和壽命驗算 由于轉(zhuǎn)速高、有較小軸向力，故選用深溝球軸承 由《機械設(shè)計課程設(shè)計》查得6207軸承： =19.8KN =13.5KN 由前面計算得知： 合成支反力： ==1007 ==1073.8 = Fa=151.55N, =0 /=151.55/19800=0.0076 查表得e=0.19 /=151.55/1007=0.191>e P=0.56R+YA=912.5N =0 /=0〈e 軸承承受輕度載荷沖擊,所以取=1.2 =R =R 1073.8N ∵P1=P2 ∴按P2計算軸承的壽命 =5.68年 預(yù)期壽命: 5.68年＞5年 ，壽命足夠 在預(yù)期范圍內(nèi)，不用更換軸承即可達(dá)到要求。 九、鍵聯(lián)接的選擇和驗算 聯(lián)軸器裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器與軸的配合直徑為28mm,傳遞轉(zhuǎn)矩T=16006 。 1. 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。 2. 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。 由于精度為8級，故選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。 鍵的材料：45鋼。 鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長度由軸孔長度確定，查表得： 高速軸與聯(lián)軸器連接的鍵： 軸徑=28mm，由表24-30查得鍵剖面寬b=8mm高 h=7mm。 選鍵長L=50mm 中間軸上大齒輪聯(lián)接的鍵： 軸徑為45mm，鍵 18×35 低速軸上與大齒輪聯(lián)接的鍵： 軸徑為65mm，選鍵18×35 低速軸上與鏈輪聯(lián)接的鍵 軸徑為50mm，選鍵1484 2.鍵聯(lián)接的強度計算 普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于 聯(lián)軸器材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表2-4查得： =0.8=0.8*290=232MPa。 鍵的工作長度： =-=35-9=24mm. 由式2-35得： == 安全。 十、聯(lián)軸器的選擇計算 在減速器高速軸與電動機之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。因工作載荷不大，且有輕微沖擊，因此聯(lián)軸器應(yīng)具有緩沖減振能力，故選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 減速器中高速軸轉(zhuǎn)距：38.42 根據(jù)：電動機軸直徑d=28mm，選擇聯(lián)軸器：TL型號 GB/T4323—2002 由指導(dǎo)書表11-1：[T]= 1000Nm，[n]=2100 r/min 由表查得：KA= 1.5 Tca=KA T= 1.5×618.5=650<[T]=1000 n = 568r/min <[n] 十一、減速器的潤滑方式及密封方式的選擇，潤滑油牌號的選擇及裝油量的 計算 1）齒輪潤滑油的選擇 潤滑油牌號 齒輪的接觸應(yīng)力<500MPa，故選用抗氧銹工業(yè)齒輪油潤滑。 潤滑油的牌號按齒輪的圓周速度選擇 參照5-12選擇： 選用320 根據(jù)4.8-1：代號320 2）齒輪箱的油量計算 油面由箱座高度H確定斜齒輪應(yīng)浸入油中一個齒高，但不應(yīng)小于10mm。這樣確定出的油面為最低油面?？紤]使用中油不斷蒸發(fā)耗失，還應(yīng)給出一個允許的最高油面，中小型減速器的最高油面比最低油面高出即可。因此，確定箱座高度H的原則為，既要保證大齒輪齒頂圓到箱座底面的距離不小于，以避免齒輪回轉(zhuǎn)時將池底部的沉積物攪起，又要保證箱座底部有足夠的容積存放傳動所需的潤滑油。通常單級減速器每傳遞的功率，需油量： 箱座高度H≥+(30～50)++(3～5)㎜=140/2+46+8+5=117mm 圓整H=154mm 高速軸軸心距下箱內(nèi)壁：154-10=144mm 油深：h=45mm 低速軸大齒輪浸油深度：14mm 沒超過大齒輪頂圓的1/3故油深合理 3）滾動軸承的潤滑 確定軸承的潤滑方式與密封方式 減速器中高速級齒輪圓周速度: 2.3 由于所以深溝球軸承采用油潤滑 4）滾動軸承的密封 高速軸密封處的圓周速度 所以采用皮碗密封。 十二、設(shè)計體會： 這次關(guān)于二級圓柱斜齒輪減速器課程設(shè)的目的就是讓我們學(xué)會怎么設(shè)計機械設(shè)備，結(jié)構(gòu)原理以及每一個尺寸的選取都要深思熟慮，經(jīng)過反復(fù)校核只有達(dá)到要求，并且盡量節(jié)約材料的情況下才能繼續(xù)計算。在課設(shè)的過程中，我們上過一次實驗課，我覺得這個實驗對我們的課設(shè)真的很有幫助，通過拆裝的減速器，讓我們清楚認(rèn)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是學(xué)校為了讓我們更深刻的理解認(rèn)識機械的構(gòu)造而進(jìn)行的一次較全面的機械設(shè)計訓(xùn)練，是機械設(shè)計基礎(chǔ)的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們進(jìn)行專業(yè)課的奠基石?；仡欉@三周半的課程設(shè)計，讓我們學(xué)到了許多以前了解不到的知識。當(dāng)我畫完三張圖時，內(nèi)心的喜悅之情不言于表?？粗约寒嫷拿恳粡垐D，真的覺得自己的收獲很多，為我以后的畢業(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。 通過老師詳細(xì)的講解，為我們的課設(shè)做了深厚的鋪墊，不僅僅認(rèn)識減速器的內(nèi)部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)及工作原理，同時課設(shè)也培養(yǎng)我們的耐心和細(xì)心度，課設(shè)的每一步計算，都需要我有十足足夠的耐心和細(xì)心，有時候考慮的不夠周全，導(dǎo)致在設(shè)計的過程中有些數(shù)據(jù)不合理，所以就需要我從新審視計算。在畫圖時，每畫一個尺寸我都要考慮尺寸的合理性，當(dāng)遇到困難時，我會和我一組的同學(xué)一起討論，尋求最佳方案，實在解決不了的問題，老師就幫助我們解決，最后得到最佳解決方案。這次課程設(shè)計是一次非常難得的磨練與精神體驗。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面和淺層次的理解，不能全面的去鍛煉我們的實踐面和面對綜合問題如何著手解決和狠，準(zhǔn)，穩(wěn)的心態(tài)去面對與計算問題。如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的是如何合理的確定一個尺寸通過老師的指導(dǎo)以及我自己的努力，最后很順利的完成了這次的課程設(shè)計，感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)，真實的感覺到老師是園丁呀！老師您辛苦了！ 這次的課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程，這也是對我們所學(xué)專業(yè)的考究和夯實，同時提高專業(yè)能力。在今后的學(xué)習(xí)中,我一定會戒驕戒躁,態(tài)度端正,虛心認(rèn)真，我會永遠(yuǎn)的記住一句話:“態(tài)度決定一切，細(xì)心，細(xì)心再細(xì)心，不怕過就怕不夠！” 十三、參考文獻(xiàn)： 1.駱?biāo)鼐?、朱詩順主編《機械課程設(shè)計簡明手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年8月第一版。 2.張建忠、何曉玲主編《機械設(shè)計課程設(shè)計》，高等教育出版社，2009年3月第一版。 3.楊黎明、楊志勤主編《機械設(shè)計簡明手冊》，國防工業(yè)出版社，2009年8月第二次印刷。 27