機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(二級(jí)減速器).doc

明 德 學(xué) 院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 院 系： 明德學(xué)院機(jī)電系 年 級(jí)： 09級(jí) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)電091 學(xué) 號(hào)： 092003111021 姓 名： 劉 鵬 目 錄 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書….......………………..................................……3 一、 選擇電動(dòng)機(jī)，確定傳動(dòng)方案及計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)…...............................4 1.1 方案選擇…………………………………………..............................4 1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………..............................4 1.3 傳動(dòng)比的分配及轉(zhuǎn)速校核……………………..............................…6 1.4 減速器各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算………...........…...................7 2、 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………….................................…8 2.1 高速級(jí)齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算…………………..............................…8 2.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………............................…15 3、 軸的設(shè)計(jì)…………………………………..................…….............…21 3.1 中間軸的設(shè)計(jì)………………………………..................…..........…21 3.2 高速軸的設(shè)計(jì)…………………………………................................26 3.3 低速軸的設(shè)計(jì)…………………………………............................…31 4、 滾動(dòng)軸承的校核設(shè)計(jì)……………………………...............................36 4.1 中間軸軸承的校核計(jì)算……………………............................……36 4.2 高速軸軸承的校核計(jì)算………………………..........................…..37 4.3 低速軸軸承的校核計(jì)算…………………………............................38 5、 平鍵聯(lián)接的選用和計(jì)算……………………………...........................39 5.1 中間軸的鍵聯(lián)接選用及計(jì)算……………........................................39 5.2高速軸的鍵聯(lián)接選用及校核方法…………….....…................…....40 5.3低速軸的鍵聯(lián)接選用及校核方法…………….....…...............……40 六、潤(rùn)滑方式..............................................................................................43 七、箱體及其附件的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………..........................43 設(shè)計(jì)總結(jié)......................................................................................................45 參考文獻(xiàn)…………………………………………….....……...............…..46 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名：劉鵬 指導(dǎo)老師：陳素 1、 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置。運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，單班工作，使用限期8年，大修期3年，輸送帶速度允差為5%。其中減速器由一般規(guī)模中小型批量生產(chǎn)。 二、設(shè)計(jì)參數(shù)：運(yùn)輸帶拉力F=2200N 運(yùn)輸帶的線速度V=1.6m/s 驅(qū)動(dòng)卷筒直徑：D=450mm 輸送帶速度允差為5% 傳動(dòng)裝置布置圖 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容： 一）設(shè)計(jì)計(jì)算 1.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； 2.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)； 3.軸的設(shè)計(jì)； 4.軸承及其組合的選擇及校核； 5.箱體、潤(rùn)滑及附件的設(shè)計(jì)； 二）圖紙的繪制 減速器裝配圖繪制，高速級(jí)齒輪零件圖。 三）編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 內(nèi)容包括：目錄、設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)計(jì)算的所有內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)。 四、課程設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)完成后，每位學(xué)生提交： 1.減速機(jī)裝配圖一張（A1）； 2.高速級(jí)齒輪零件圖一張； 3.詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。 計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器 1、系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 2、工作條件 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，單班制工作，使用期限8年，大修期3年，輸送帶速度容許誤差為5%。其中減速器由一般規(guī)模廠中小批量生產(chǎn)。 3、原始數(shù)據(jù) 題號(hào) B7 運(yùn)送帶工作拉力F/N 2200 運(yùn)輸帶工作速度v/(m/s) 1.6 卷筒直徑D/mm 450 4、傳動(dòng)方案的分析 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)連軸器將動(dòng)力傳入減速器,再經(jīng)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒,帶動(dòng)輸送帶工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)軸承位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級(jí)和低速級(jí)都采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 二、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、類型選擇 電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件,選用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。 2、功率選擇 (1) 確定電動(dòng)機(jī)效率Pw 按下試計(jì)算 式中Fw=2200N V=1.6m/s 工作裝置的效率考慮帶卷筒器及其軸承的效率,還有數(shù)據(jù)選擇和其他誤差的情況，因此取 代入上試得 (2) 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率功率 式中為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的傳動(dòng)裝置總效率 由式 由表2-4可查得： 聯(lián)軸器傳動(dòng)效率； 齒輪傳動(dòng)效率（8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)） 滾動(dòng)軸承效率； 則=0.9（考慮到誤差關(guān)系和計(jì)算方便問(wèn)題） 所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 = 考慮到誤差關(guān)系 P3.91 kw 按工作要求和工作條件查找【2】表2.1中選用Y132M1-6型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)，其數(shù)據(jù)如下： 電動(dòng)機(jī)額定功率 P=4 kw ； 同步轉(zhuǎn)速為1000； 滿載轉(zhuǎn)速=960； 電動(dòng)機(jī)軸伸出端安裝長(zhǎng)度為80 mm ； 電動(dòng)機(jī)軸伸出端直徑為38 mm ； 三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1、總傳動(dòng)比為 其中：為高速級(jí)傳動(dòng)比；為低速級(jí)傳動(dòng)比。 運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速： 總傳動(dòng)比： 2.分配傳動(dòng)比 3.確定齒輪齒數(shù) 高速級(jí)齒輪組： 小齒輪： 大齒輪： 整圓 低速級(jí)齒輪組： 小齒輪： 大齒輪： 整圓 校核數(shù)據(jù)： 運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)速： 驗(yàn)證誤差： 誤差符合要求。 4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （1）各軸的轉(zhuǎn)速 高速軸轉(zhuǎn)速: 中間軸轉(zhuǎn)速: 低速軸轉(zhuǎn)速: 卷筒轉(zhuǎn)速: （2）各軸的輸出功率： 高速軸I 的輸入功率： 中間軸 II 的輸入功率： 低速軸 III 的輸入功率： 卷筒的輸入功率： (3) 各軸轉(zhuǎn)矩： 高速軸輸入轉(zhuǎn)矩： 中間軸輸入轉(zhuǎn)矩： 低速軸輸入轉(zhuǎn)矩： 卷筒輸入轉(zhuǎn)矩： 由以上數(shù)據(jù)得各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)表： 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 電機(jī)軸 4 39.792 960 1軸 3.96 39.394 960 2軸 3.84 160.746 228.137 3軸 3.73 529.759 67.241 卷筒軸 3.61 512.715 67.241 四、高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按簡(jiǎn)圖所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，軟齒輪面閉式傳動(dòng)。 （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）材料選擇。由【1】表10-1選擇齒輪材料： 小齒輪材料為40Gr（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS； 大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS； 二者材料硬度差為40HBS。 (4) 根據(jù)上一步的設(shè)計(jì)計(jì)算中得到高速級(jí)齒輪組齒數(shù)： 小齒輪齒數(shù)(估) 大齒輪齒數(shù) 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 (2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即 (3) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值: ① 試選載荷系數(shù) （估） ② 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（ ） ③ 按軟齒面齒輪非對(duì)稱安裝，由【1】表10-7選取齒寬系數(shù) ④ 由【1】表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ⑤ 由【1】圖10-21d按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （4）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（ =1 ） (5) 由【1】圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) （6）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1% ，取安全系數(shù)S=1 （7）試算小齒輪分度圓直徑 ，代入中較小的值： 3、試計(jì)算小齒輪模數(shù) （1）計(jì)算圓周速度 （2）計(jì)算齒寬 （3）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù)： 齒高： （4）計(jì)算載荷系數(shù) ①根據(jù) 8級(jí)精度，查【1】圖10-8得 動(dòng)載系數(shù) ②因?yàn)樵擙X輪傳動(dòng)為直齒輪，所以齒間載荷分配系數(shù)： ③由【1】表10-2查得使用系數(shù) ④由【1】表10-4用插值法查8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)： ⑤由 查【1】圖10-13得 故載荷系數(shù)： (5) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （6）計(jì)算模數(shù) 4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）由【1】圖10-20c查得： 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； （2）由【1】圖10-18根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 取彎曲疲勞壽命系數(shù): ， （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.3，得 （4）計(jì)算載荷系數(shù)K （5）查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、 由【1】表10-5查得： （6）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較； 小齒輪： 大齒輪： 將數(shù)值較大的一個(gè)代人公式計(jì)算： 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.21并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=1.5 接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=43.73mm，算出大小齒輪齒數(shù)： 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 5、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分圓周直徑、 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒輪寬度 ??；。 6、其他參數(shù)計(jì)算 為齒頂高系數(shù) = 1 為頂隙系數(shù) = 0.25 模數(shù) 中心距 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 7、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸歸于下表： 名稱 符號(hào) 結(jié)果（mm） 模數(shù) 1.5 分度圓直徑 45 190.5 齒頂圓直徑 48 130 齒根圓直徑 41.25 123.25 中心距 117.75 齒寬 50 45 8、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪1由于直徑較小，采用齒輪軸；大齒輪2的結(jié)構(gòu)尺寸按【2】表3.11和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表： 由于 選擇鍛造齒輪 代號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式 結(jié)果（mm） 輪轂處直徑 68.8 輪轂軸向長(zhǎng)度L 6 64.5 倒角尺寸n 0.75 齒根圓處厚度 4.5 腹板最大直徑 114.25 板孔分布圓直 91.525 板孔直徑 11.36 腹板厚度C 13.5 五. 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 1、齒輪強(qiáng)度計(jì)算 （1）選擇材料確定極限應(yīng)力 因?yàn)樵摐p速器可以由一般規(guī)模廠生產(chǎn)，選擇8級(jí)精度傳動(dòng)。由【1】表10-1選擇小齒輪材料為40Gr（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS，大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，二者材料硬度差為40HBS。 (2)在前一步設(shè)計(jì)計(jì)算中得到低速級(jí)齒輪組的齒數(shù)： 小齒輪齒數(shù) ；大齒輪齒數(shù) 。 2、按齒輪面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1） 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即 （2）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①試選載荷系數(shù) 。 ②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ③按軟齒面齒輪非對(duì)稱安裝，由【1】表10-7選取齒寬系數(shù)。 ④由【1】表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ⑤由【1】圖10-21d按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ； 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。 (3)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(j=1 ) (4)由【1】圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) （5）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1% ，取安全系數(shù)S=1 （6）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 3、計(jì)算小齒輪的模數(shù) （1）計(jì)算圓周速度 （2）計(jì)算齒寬 （3）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù)： 齒高： （4）計(jì)算載荷系數(shù) ①根據(jù) ， 8級(jí)精度傳動(dòng)，由【1】第194頁(yè)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)： ②因?yàn)樵擙X輪傳動(dòng)組為直齒輪，所以齒間載荷分配系數(shù)： ③由【1】表10-2查得使用系數(shù) ④由【1】表10-4用插值法得8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)： ⑤由=12.449 查【1】第198頁(yè)圖10-13得 故載荷系數(shù) (5)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （6）計(jì)算模數(shù) 4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）由【1】圖10-20c查得： 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； （2）由【1】第206頁(yè)圖10-18根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 取彎曲疲勞壽命系數(shù): ， （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.3，得 （4）計(jì)算載荷系數(shù)K （5）查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、 由【1】表10-5查得： （6）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較； 小齒輪： 大齒輪： 將數(shù)值較大的一個(gè)代人公式計(jì)算： 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.825并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=1.95 接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=73.56 mm，算出大小齒輪齒數(shù)： 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 5、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分圓周直徑、 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒輪寬度 ?。弧? 6、其他參數(shù)計(jì)算 為齒頂高系數(shù) = 1 為頂隙系數(shù) = 0.25 模數(shù) 中心距 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 7、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸歸于下表： 名稱 符號(hào) 結(jié)果（mm） 模數(shù) 1.95 分度圓直徑 74 251.6 齒頂圓直徑 77.7 255.4 齒根圓直徑 69.125 246.725 中心距 162.8 齒寬 80 74 8、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪3由于直徑較小，采用實(shí)體齒輪；大齒輪4的結(jié)構(gòu)尺寸按【2】表3.11和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表： 由于 選擇鍛造齒輪 代號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式 結(jié)果（mm） 輪轂處直徑 105.6 輪轂軸向長(zhǎng)度L 99 倒角尺寸n 0.975 齒根圓處厚度 7.8 腹板最大直徑 231.125 板孔分布圓直徑 168.36 板孔直徑 31.38 腹板厚度C 22.2 6、驗(yàn)證齒輪傳動(dòng)組中心距 驗(yàn)證兩組齒輪設(shè)計(jì)是否合理： 大于 設(shè)計(jì)符合要求。 兩組齒輪組的數(shù)據(jù)如下： 高速級(jí) 低速級(jí) 齒數(shù)z 30 127 38 129 中心距a(mm) 117.75 162.8 模數(shù)m(mm) 1.5 1.95 齒寬b(mm) 45 50 74 80 分度圓直徑d(mm) 45 190.5 74 251.6 7、軸的設(shè)計(jì) 在兩級(jí)展開式減速器中，三根軸跨距應(yīng)該相等，而中間軸跨距確定的自由度較小，故一般先進(jìn)行中間軸的設(shè)計(jì)，以確定跨距。 （一） 中間軸II的設(shè)計(jì) 1、選擇材料及熱處理方式 因中間軸是有兩個(gè)齒輪，而該軸的材料應(yīng)該和硬度高的齒輪材料一樣。即和小齒輪3的材料一樣同為45(調(diào)質(zhì)) ，硬度為260 HBS 2、初步計(jì)算軸的最小直徑 按扭矩-扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度公式計(jì)算最小直徑： 由【1】表15-3 查選 （由于無(wú)軸向載荷 取較小值 ，=112 ~ 97 ） 。 該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%，取 此軸的最小直徑即安裝在軸端處的深溝球軸承直徑 ，由【2】表5.9選取深溝球軸承的型號(hào)，既：6208 3、計(jì)算各段軸直徑 4、計(jì)算各段軸的長(zhǎng)度 5、彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算 （1）軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定 ①齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置。 ②軸頸上安裝的深溝球軸承6208 ，可知它的載荷中心，也可為軸承寬的中心。 （2）計(jì)算軸上的作用力及受力圖 由于該減速器的齒輪組齒輪是一般的直齒圓柱齒輪，其壓力角 齒輪2 ： 齒輪3 ： （3）計(jì)算出支反力 作用點(diǎn)及作用力的簡(jiǎn)圖： ① 繞支點(diǎn)B的力矩和 得： 即 ② 繞支點(diǎn)A的力矩和 得： 即 ③ 校核： 計(jì)算無(wú)誤 ④ 繞支點(diǎn)B的力矩和 得： 即 ⑤ 繞支點(diǎn)A的力矩和 得： 即 ⑥ 校核 ： 計(jì)算無(wú)誤 （4）合彎矩 因?yàn)? 所以 比較與 ，則比大 ，D點(diǎn)為危險(xiǎn)截面點(diǎn)。 （5）彎扭合成 根據(jù)公式 其中： W 由【1】表15-4 選擇無(wú)鍵槽 由【1】表15-1 選擇 所以 滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件要求。 （二） 高速軸I 的設(shè)計(jì) 由于該軸為齒輪軸，所以該軸的材料與齒輪1的材料同為40（調(diào)質(zhì)） ， 硬度為260HBS 1、擬定軸上零件的裝配方案： 2、初步計(jì)算軸的最小直徑 按扭矩-扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度公式計(jì)算最小直徑： 由【1】第370頁(yè)表15-3 查選 （由于無(wú)軸向載荷 取較小值 ，=112 ~ 97 ） 。 該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%，取 此軸的最小直徑即安裝在軸端處的聯(lián)軸器直徑 ，由【2】第115頁(yè)表6.8選取彈性柱銷聯(lián)軸器的型號(hào)，既：HL1Y型 驗(yàn)證聯(lián)軸器是否符合要求: 符合要求。 由于軸伸直徑比強(qiáng)度計(jì)算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應(yīng)盡可能以較小值增加，因此，軸伸段聯(lián)軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑為： 選取軸承時(shí)，由【2】第95頁(yè)表5.9 可得： 深溝球軸承6206 mm B = 16mm 3、計(jì)算各段軸直徑 mm 4、計(jì)算各段軸的長(zhǎng)度 (聯(lián)軸器軸孔端的長(zhǎng)度) 5、彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算 （1）軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定 ①齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定高速軸上齒輪力的作用點(diǎn)位置。 ②軸頸上安裝的深溝球軸承6206 ，可知它的載荷中心，也可為軸承寬的中心。 （2）計(jì)算軸上的作用力及受力圖 由于該減速器的齒輪組齒輪是一般的直齒圓柱齒輪，其壓力角 齒輪1 ： （3）計(jì)算出支反力 作用點(diǎn)及作用力的簡(jiǎn)圖： ① 繞支點(diǎn)B的力矩和 得： 即 ② 繞支點(diǎn)A的力矩和 得： 即 ③ 校核： 計(jì)算無(wú)誤 ④ 繞支點(diǎn)B的力矩和 得： 即 ⑤ 繞支點(diǎn)A的力矩和 得： 即 ⑥ 校核 ： 計(jì)算無(wú)誤 （4）合彎矩 因?yàn)? 所以 （5）彎扭合成 根據(jù)公式 其中： W 由【1】表15-4 選擇無(wú)鍵槽 由【1】表15-1 選擇 所以 滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件要求。 （三） 低速軸III的設(shè)計(jì) 由于該減速器為展開式齒輪傳動(dòng)，該軸有一個(gè)齒輪，所以該軸的材料與齒輪4的材料同為45鋼（正火） ， 硬度為220HBS 1、擬定軸上零件的裝配方案： 2、初步計(jì)算軸的最小直徑 按扭矩-扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度公式計(jì)算最小直徑： 由【1】表15-3 查選 （由于無(wú)軸向載荷 取較小值 ，=126 ~ 103 ） 。 該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%，取 此軸的最小直徑即安裝在軸端處的聯(lián)軸器直徑 ，由【2】表6.8選取彈性柱銷聯(lián)軸器的型號(hào)，既：HL4Y型 驗(yàn)證聯(lián)軸器是否符合要求: 符合要求。 由于軸伸直徑比強(qiáng)度計(jì)算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應(yīng)盡可能以較小值增加，因此，軸伸段聯(lián)軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑為： 選取軸承時(shí)，由【2】第95頁(yè)表5.9 可得： 深溝球軸承6211 mm B = 21mm 3、計(jì)算各段軸直徑 mm 4、計(jì)算各段軸的長(zhǎng)度 (聯(lián)軸器軸孔端的長(zhǎng)度) 5、彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算 （1）軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定 ①齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定低速軸上齒輪力的作用點(diǎn)位置。 ②軸頸上安裝的深溝球軸承6211 ，可知它的載荷中心，也可為軸承寬的中心。 （2）計(jì)算軸上的作用力及受力圖 由于該減速器的齒輪組齒輪是一般的直齒圓柱齒輪，其壓力角 齒輪1 ： （3）計(jì)算出支反力 作用點(diǎn)及作用力的簡(jiǎn)圖： ② 繞支點(diǎn)B的力矩和 得： 即 ② 繞支點(diǎn)A的力矩和 得： 即 ③ 校核： 計(jì)算無(wú)誤 ④ 繞支點(diǎn)B的力矩和 得： 即 ⑤ 繞支點(diǎn)A的力矩和 得： 即 ⑥ 校核 ： 計(jì)算無(wú)誤 （4）合彎矩 因?yàn)? 所以 （5）彎扭合成 根據(jù)公式 其中： W 由【1】表15-4 選擇無(wú)鍵槽 由【1】表15-1 選擇 所以 滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件要求。 總裝草圖如下： （四）軸承的驗(yàn)證 4.1、高速軸I的軸承的驗(yàn)證 （1）選用 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可得知高速軸I兩個(gè)軸承選用的是深溝球軸承6206： （該軸的轉(zhuǎn)速小于該軸承的極限轉(zhuǎn)速，符合選用要求） （2）驗(yàn)算 根據(jù)公式 其中： 根據(jù)公式： 其中：由【1】第321頁(yè)表13-6選擇 比較和的大小，選擇較大代入公式計(jì)算： 壽命符合條件要求。 4.2、中間軸II的軸承的驗(yàn)證 （1）選用 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可得知中間軸II兩個(gè)軸承選用的是深溝球軸承6208： （該軸的轉(zhuǎn)速小于該軸承的極限轉(zhuǎn)速，符合選用要求） （2）驗(yàn)算 根據(jù)公式 其中： 根據(jù)公式： 其中：由【1】表13-6選擇 比較和的大小，選擇較大代入公式計(jì)算： 壽命符合條件要求。 4.3、低速軸III的軸承的驗(yàn)證 （1）選用 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可得知低速軸III兩個(gè)軸承選用的是深溝球軸承6211： （該軸的轉(zhuǎn)速小于該軸承的極限轉(zhuǎn)速，符合選用要求） （2）驗(yàn)算 根據(jù)公式 其中： 根據(jù)公式： 其中：由【1】表13-6選擇 比較和的大小，選擇較大代入公式計(jì)算： 壽命符合條件要求。 5、 平健聯(lián)結(jié)的選用和計(jì)算 5.1、中間軸II大齒輪處鍵的選擇 （1）以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為43mm 則在【2】表6.1選擇鍵的公稱尺寸為： 該鍵為一般鍵聯(lián)接 （2）以轂寬選擇鍵的長(zhǎng)度 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該轂寬為63mm 因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由【2】表6.1選擇長(zhǎng)度L = 63mm A型（圓頭） （3）校核 由【1】第106頁(yè)，根據(jù)公式 其中： 由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則 強(qiáng)度條件符合要求。 5.2、中間軸II小齒輪處鍵的選擇 （1）以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為47mm 則在【2】表6.1選擇鍵的公稱尺寸為： 該鍵為一般鍵聯(lián)接 （2）以轂寬選擇鍵的長(zhǎng)度 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該轂寬為99mm 因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由參考資料【2】表6.1選擇長(zhǎng)度L = 70mm A型（圓頭） （3）校核 由【1】，根據(jù)公式 其中： 由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則 強(qiáng)度條件符合要求。 5.3、低速軸III大齒輪處鍵的選擇 （1）以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為64mm 則在【2】表6.1選擇鍵的公稱尺寸為： 該鍵為一般鍵聯(lián)接 （2）以轂寬選擇鍵的長(zhǎng)度 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該轂寬為99mm 因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由【2】表6.1選擇長(zhǎng)度L = 80mm A型（圓頭） （3）校核 由【1】，根據(jù)公式 其中： 由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則 強(qiáng)度條件符合要求。 5.4低速軸III軸端處聯(lián)軸器的鍵的選擇 （1）以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為45mm 則在【2】表6.1選擇鍵的公稱尺寸為： 該鍵為一般鍵聯(lián)接 （2）以該段軸寬選擇鍵的長(zhǎng)度 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該段軸長(zhǎng)為109.5mm 因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由【2】表6.1選擇長(zhǎng)度L = 80mm A型（圓頭） （3）校核 由【1】，根據(jù)公式 其中： 由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則 強(qiáng)度條件符合要求。 5.5高速軸I軸端處聯(lián)軸器的鍵的選擇 （1）以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為20mm 則在【2】表6.1選擇鍵的公稱尺寸為： 該鍵為一般鍵聯(lián)接 （2）以該段軸寬選擇鍵的長(zhǎng)度 由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該段軸寬為52mm 因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由【2】第110頁(yè)表6.1選擇長(zhǎng)度L = 40mm A型（圓頭） （3）校核 由【1】第106頁(yè)，根據(jù)公式 其中： 由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則 強(qiáng)度條件符合要求。 六、潤(rùn)滑方式 由于所設(shè)計(jì)的減速器齒輪圓周速度較小，低于12m/s，故齒輪的潤(rùn)滑方式選用油潤(rùn)滑，軸承的潤(rùn)滑方式選用脂潤(rùn)滑?？紤]到減速器的工作載荷不是太大，故潤(rùn)滑油選用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB5903——1986），牌號(hào)選68號(hào)。潤(rùn)滑油在油池中的深度保持在68——80mm之間。軸承的潤(rùn)滑脂選用合成鋰基潤(rùn)滑脂（SY1413——1980）。牌號(hào)為ZL——2H。由于軸承選用了脂潤(rùn)滑，故要防止齒輪的潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承將潤(rùn)滑脂稀釋，也要防止?jié)櫥魅缬统刂袑?rùn)滑油污染。所以要軸承與箱體內(nèi)壁之間設(shè)置擋油環(huán)。 七、箱體及其附件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，剖分面通過(guò)軸心。下面對(duì)箱體進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 1、確定箱體的尺寸與形狀 箱體的尺寸直接影響它的剛度，首先確定合理的箱體壁厚。 為了保證結(jié)合面連接處的局部剛度與接觸剛度，箱蓋與箱座連接部分都有較厚的連接壁緣，箱座底面凸緣厚度設(shè)計(jì)得更厚些。 2、合理設(shè)計(jì)肋板； 在軸承座孔與箱底接合面處設(shè)置加強(qiáng)肋，減少了側(cè)壁的彎曲變形。 3、合理選擇材料； 因?yàn)殍T鐵易切削，抗壓性能好，并具有一定的吸振性，且減速器的受載不大，所以箱體可用灰鑄鐵制成。 （二）附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、檢查孔和視孔蓋 檢查孔用于檢查傳動(dòng)件的嚙合情況、潤(rùn)滑情況、接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙，還可用來(lái)注入潤(rùn)滑油，檢查要開在便于觀察傳動(dòng)件嚙合區(qū)的位置，其尺寸大小應(yīng)便于檢查操作。視孔蓋用鑄鐵制成，它和箱體之間加密封墊。 2、放油螺塞 放油孔設(shè)在箱座底面最低處，其附近留有足夠的空間，以便于放容器，箱體底面向放油孔方向傾斜一點(diǎn)，并在其附近形成凹坑，以便于油污的匯集和排放。放油螺塞為六角頭細(xì)牙螺紋，在六角頭與放油孔的接觸面處加封油圈密封。 3、油標(biāo) 油標(biāo)用來(lái)指示油面高度，將它設(shè)置在便于檢查及油面較穩(wěn)定之處。 4、通氣器 通氣器用于通氣，使箱內(nèi)外氣壓一致，以避免由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)箱內(nèi)溫度升高，內(nèi)壓增大，而引起減速器潤(rùn)滑油的滲漏。將通氣器設(shè)置在檢查孔上，其里面還有過(guò)濾網(wǎng)可減少灰塵進(jìn)入。 5、起吊裝置 起吊裝置用于拆卸及搬運(yùn)減速器。減速器箱蓋上設(shè)有吊孔，箱座凸緣下面設(shè)有吊耳，它們就組成了起吊裝置。 6、起蓋螺釘 為便于起蓋，在箱蓋凸緣上裝設(shè)2個(gè)起蓋螺釘。拆卸箱蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起箱蓋。 7、定位銷 在箱體連接凸緣上相距較遠(yuǎn)處安置兩個(gè)圓錐銷，保證箱體軸承孔的加工精度與裝配精度。 減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 公式 數(shù)值(mm) 箱座壁厚 δ=0.025a+3≥8 8 箱蓋壁厚 δ1=0.02a+3≥8 8 箱體凸緣厚度 箱座 b=1.5δ 12 箱蓋 b1=1.5δ 12 箱座底 b2=2.5δ 20 加強(qiáng)肋厚 箱座 m≈0.85δ 6.8 箱蓋 m1≈0.85δ 6.8 地腳螺釘直徑和數(shù)目 df=0.036+12 M18 n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=0.72 df M16 箱蓋和箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2=0.6 df M12 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目 高速軸 d3 =（0.4-0.5）df M8 n=4 中間軸 M8 低速軸 M10 軸承蓋外徑D2 高速軸 D2=D+5d3 102 中間軸 120 低速軸 150 觀察孔蓋螺釘直徑 d4=0.4 df M8 df、d1、d2 至箱外壁距離 df C1 24 d1 22 d2 18 df、d1、d2 至凸緣邊緣的距離 df C2 22 d1 20 d2 16 大齒輪齒頂圓與內(nèi)壁距離 Δ1>1.2δ 10 齒輪端面與內(nèi)壁距離 Δ2>δ 10 外壁至軸承座端面的距離 l1=C2+C1+(5～10) 50 設(shè)計(jì)心得 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程．”千里之行始于足下”，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)． 說(shuō)實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累．然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這3周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感 悟． 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致．課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂：有2次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能毫不情意地重來(lái)．但一想起周偉平教授，黃焊?jìng)タ倷z平時(shí)對(duì)我們耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定呀養(yǎng)成一種高 度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣．這次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練． 短短三周是課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不足，幾年來(lái)的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用．想到這里，我真的心急了，老師卻對(duì)我說(shuō)，這說(shuō)明課程設(shè)計(jì)確實(shí)使我你有收獲了．老師的親切鼓勵(lì)了我的信心，使我更加自信． 最后，我要感謝我的老師，是您的敬業(yè)精神感動(dòng)了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵(lì)了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅(jiān)硬的翅膀．今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院? 參考資料 參考文獻(xiàn)： [1]濮良貴，紀(jì)名剛《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第八版).北京：高等教育出版社，2006. [2]周元康，林昌華，張海兵.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》北京：重慶大學(xué)出版社，2011. P = 4 kw 各軸轉(zhuǎn)速 各軸功率： 各軸轉(zhuǎn)矩： S=1 K=1.67 K=1.6215 =1.5 b=45mm S=1 K=1.608 K=1.562 b = 74mm