機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器

湖南工學(xué)院說(shuō)明書機(jī)械設(shè)計(jì)制造 專業(yè) 二零零五 級(jí) 機(jī)制0506 班題 目 帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 姓 名 陳亞夫 指導(dǎo)教師 任芝蘭 職稱 講師 2007年01月6日 課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)答辯負(fù)責(zé)人簽字年 月 日目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書二、傳動(dòng)方案的擬訂三、電動(dòng)機(jī)的選擇四、傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的分配五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)六、普通V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算七、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算八、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算九、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算十、鍵連接的選擇十一、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算十二、潤(rùn)滑與密封十三、聯(lián)軸器的選擇十四、設(shè)計(jì)小結(jié)附錄：參考資料目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)帶式運(yùn)輸機(jī)中使用的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器1、 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拉力F（KN）2.5運(yùn)輸帶工作速度V（m/s）1.6卷筒直徑D（mm）4302、 工作條件：運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作,單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限5年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為97%，運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%。一班制。3、 設(shè)計(jì)任務(wù)：1）、裝配圖一張（一號(hào)圖紙）， 軸零件圖一張和齒輪零件圖一張（2-3號(hào)圖紙） 2）、設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（8000字以上）4、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）、機(jī)械系統(tǒng)總體傳動(dòng)方案的分析和擬訂：2）、電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算；3）、傳動(dòng)件（齒輪、帶輪）等的計(jì)算；4）、軸的設(shè)計(jì)；5）、軸承及其組合部件設(shè)計(jì)；6）、鍵連接和聯(lián)軸器的選擇；7）、潤(rùn)滑設(shè)計(jì)；8）、箱體、機(jī)架等零件設(shè)計(jì)；9）、有關(guān)附件的設(shè)計(jì)（油標(biāo)、透視窗口）等；10）、裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)及繪圖5、設(shè)計(jì)進(jìn)度：1）、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，擬定傳動(dòng)方案，傳動(dòng)比分配等（1天） 2）、強(qiáng)度校核；（軸、齒輪） （1天） 3）、其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （0.5天）4）、編寫使用說(shuō)明書（1天） 5）、繪制裝配圖（3天）6）、繪制零件圖（1天）二、 傳動(dòng)方案的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬定下圖所示為本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案：三、電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1選擇電動(dòng)機(jī)的類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，運(yùn)輸帶拉力F和運(yùn)輸帶速度V，可得運(yùn)輸帶所需功率 P卷筒 = FV=2.51.6=4.0KW。 電動(dòng)機(jī)的所需的工作功率 Pd=KW 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為 a=122345 取1=0.97, 2=0.98(滾子軸承)，3=0.97（齒輪精度為8級(jí)，不包括軸承效果），4=0.99（齒輪聯(lián)軸器），5=0.97，則 a=0.970.9830.970.990.97=0.83 所以Pd= 5KW3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 n =代入數(shù)據(jù)得：n = 71.1 r/min 查表得傳動(dòng)比的合理范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=24，單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i2=36，則總傳動(dòng)比合理范圍為ia=624,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 nd= ian = (624)71.1=426.61706.4 r/min 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版R2.0，出版：機(jī)械工業(yè)出版社）得符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min和1500r/min 這三種。 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，如下表:方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)重量傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1Y160M2-85.5kW750720125112.252Y132M2-65.5kW10009608514.742.85.2643Y132S-45.5kW150014406822.113.85.82綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)方案2比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，其主要性能如下表:型號(hào)額定功率 kW滿 載 時(shí)起動(dòng)電流額定電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速r/min電流(380V時(shí)) A效率%功率因素Y132M2-65.59606.585.30.786.522 電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸如下圖:式中：1、2、3、4、5分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、卷筒的傳動(dòng)效率。所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第7頁(yè)表1 常見(jiàn)機(jī)械傳動(dòng)的主要性能。此為電動(dòng)機(jī)外型尺寸及安裝孔位置尺寸圖。此為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸及鍵剖面尺寸圖。四、傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的分配設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注 因選定的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=71.1r/min，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： ia=13.5 總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比i1、i2、i3in的乘積，即 ia = i1i2i3in 因此分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比利時(shí)ia = i0i 為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過(guò)大，初步取i0 = 2.5（實(shí)際的傳動(dòng)比要在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，由所選大、小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算），則減速器的傳動(dòng)比為： i = =5.40式中i0、i分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注 為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為軸、軸，以及 i0,i1，為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比； 01，12，為相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率； P1，P2，為各軸間的輸入功率（kW）； T1，T2，為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）; N1，n2，為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）, 按電動(dòng)機(jī)軸至卷筒運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。1各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速 n = 960r/min 軸轉(zhuǎn)速 n1 = =384r/min 軸轉(zhuǎn)速 n2 = =71.1r/min 卷筒軸轉(zhuǎn)速 n3 = 71.1r/min2各軸輸入功率 電動(dòng)機(jī) Pd = 5kW 軸 P1 = Pd01=4.630.95=4.85kW 軸 P2 = P112=P123=4.850.980.97=4.61kW 卷筒軸 P3 = P2224=4.610.980.97=4.38kW 、軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98，軸輸出功率為：P1= P10.98=4.850.98=4.75kW，軸輸出功率為：P2=P20.98=4.610.98=4.51kW。3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出轉(zhuǎn)矩 Td = 9550=49.74Nm 軸輸入轉(zhuǎn)矩 T1 = Tdi01=120.61 Nm 軸輸入轉(zhuǎn)矩 T2 = T1i123=619.12 Nm 卷筒輸入轉(zhuǎn)矩 T3 = T2224=588.66Nm 、軸的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98，軸輸出轉(zhuǎn)矩為T1= T10.98=107.2 Nm，軸輸出轉(zhuǎn)矩為T2=T20.98=550.35Nm。 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表：軸 名效率 P(kW)轉(zhuǎn)矩 T(Nm)轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效 率輸 入輸 出輸 入輸 出電動(dòng)機(jī)軸549.749602.50.97軸4.854.75109.4120.613841.001軸4.614.51619.12606.7477.34卷筒軸4.43588.6677.34軸為主動(dòng)齒輪軸，軸為從動(dòng)齒輪軸。 六、普通V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1選擇普通V帶型號(hào) 查表得KA = 1.1，可得 Pc = KAP=1.15=5.5kW。 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第134頁(yè)圖9-7可知應(yīng)選用A型V帶。2確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1和d2 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第132頁(yè)表9-2取d1 = 118mm，可得 d2 = n1d1(1-)/n2 = id1(1-)=2.5118(1-0.01)=292.05mm 取d2 = 300mm 3驗(yàn)算帶速 由帶速公式得： =5.9m/s V值介于525m/s范圍內(nèi)，所以合適。4確定帶長(zhǎng)和中心距 由帶長(zhǎng)公式可得 0.7(d1+d2)02(d1+d2) 0.7(118+300)02(118+300) 所以有 292.60836。 初定中心距0=700mm，由帶長(zhǎng)公式得帶長(zhǎng) L0 = 20+ 代入數(shù)據(jù)得：L0 = 2086.10mm 查表選用Ld = 2000mm,由公式得實(shí)際中心距 =0+（Ld-L0）/2代入數(shù)據(jù)得：=660mm5驗(yàn)算小帶輪上的包角1 由包角公式得 1 = 180- 57.3 代入數(shù)據(jù)1 =164.34>120,合適。6確定帶的根數(shù) 由帶的根數(shù)計(jì)算公式得 z = 查表得P0 =1.39kW，P0 = 0.15kW；K= 0.98；KL = 1.03, 所以 Z =2.12。 取5根。7計(jì)算軸上的壓力 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第132頁(yè)表9-1得q = 0.1kg/m，故可得初壓力 F0 = +q2 = 147.97N。 得作用于軸上的壓力為 FQ = =1240N。8帶輪的設(shè)計(jì) 通過(guò)前面計(jì)算得知小帶輪直徑為118mm，大帶輪直徑為300mm，故小帶輪結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式，大帶輪結(jié)構(gòu)采用輻板式。采用HT150鑄鐵制造，表面調(diào)質(zhì)處理。 大帶輪尺寸圖所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第134頁(yè)表9-5 工作情況系數(shù)KA。所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第132頁(yè)表9-3 普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列Ld及長(zhǎng)度系數(shù)KL。所查表分別為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第133頁(yè)表9-4，第136頁(yè)表9-6，第136頁(yè)表9-7，第132頁(yè)表9-3。七、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1選定齒輪傳動(dòng)類型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。 根據(jù)所選擇傳動(dòng)方案，選用閉式直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。 大、小齒輪均選軟齒面。小齒輪的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為300HBS，大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。二者硬度差為50HBS。 齒輪精度初選8級(jí)。2初步選取主要參數(shù) 取z1 =24，z2 =iz1=2.524=60, 取a =0.5，則d =0.5(i+1)a=0.875，符合所查表范圍。3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 按下面公式計(jì)算小輪分度圓直徑 d1 確定各參數(shù)值： 1）載荷系數(shù) 查表取K=1.2； 2）小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 T1 =9.55106=9.55106=120618Nmm； 3）材料彈性影響系數(shù) 查表得 Z=189.8； 4）區(qū)域系數(shù) ZH =2.5； 5）重合度系數(shù) 因t =1.88-3.2=1.88-3.2=1.69， Z=0.87； 6）許用應(yīng)力 查圖得Hlim1=770MPa, Hlim2=610MPa，查表，按一般可靠要求取SH=1,則 H1 =770MPa， H2 =610MPa, 取兩式計(jì)算中的較小值，即H=610MPa； 于是 d1 =mm=59.62mm。4確定模數(shù) 計(jì)算模數(shù) m=2.48 取標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm.(查表6-1)5按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 按彎曲疲勞強(qiáng)度公式校核 式中：1）小輪分度圓直徑 d1 =mz1 =2.524mm=72mm； 2）齒輪嚙合寬度 b=dd1 =0.87560mm=52.5mm； 3）復(fù)合齒形系數(shù) 查圖得YFS1 =4.25，YFS2 =3.98； 4）重合度系數(shù) Y=0.25+=0.69； 5）許用應(yīng)力 查圖得Flim1 =310MPa，F(xiàn)lim2 =240MPa, 查表，取SF =1.25, 則 ； 6）計(jì)算大、小齒輪的并進(jìn)行比較： 于是: =100.43< 故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。6幾何尺寸計(jì)算： d1 = mz1 =2.524mm=60mm； d2 = mz2 =2.560mm=150mm； 為了繪圖和制造方便取 d2 = 105 126mm；為了利于制造和測(cè)量取 =330 b = 52.5mm； 取 b2 = 55mm； b1 = b2 +(510)mm，取b1 = 60mm。7驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適 齒輪圓周速度 : 查表可知選擇8級(jí)精度合適。8結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 見(jiàn)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第79頁(yè)表6-9所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第75頁(yè)表6-6所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第76頁(yè)表6-7所查圖為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第77頁(yè)圖6-21,所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第78頁(yè)表6-8所查圖為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第77頁(yè)圖6-20所查圖為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第78頁(yè)圖6-22(a)所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第73頁(yè)表6-5八、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注、低速軸設(shè)計(jì)1擬定軸上零件的裝配方案如下圖：齒輪3，套筒4，右端軸承5，軸承端蓋8，聯(lián)軸器7，軸端擋圈11依次從軸的右端向左端安裝，而左端只安裝軸承1及其端蓋。2確定軸上零件的定位和固定方式如上圖：軸上零件的軸向定位與固定用軸肩，套筒等來(lái)實(shí)現(xiàn)，零件的周向定位和固定用鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，以防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證其準(zhǔn)確的工作位置。3按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選45號(hào)鋼，輸入功率P=4.61kW；輸出軸轉(zhuǎn)速n=77.34r/min。 可得 4根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度和直徑（參見(jiàn)上圖） 1）從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器處有一鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%，取30mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT = 1.39.551064.61/77.34=7.4105Nmm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中標(biāo)準(zhǔn)GB/T5015-1985，選用HL4型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為l1 =84mm，軸段長(zhǎng)L1=82mm； 2）右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段直徑取60mm，根據(jù)軸承蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離為15mm，故取該段長(zhǎng)L2 =54mm； 3）右起第三段，該段裝滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承僅有徑向力，選用深溝球軸承6212，其尺寸為dDB=65mm120mm23mm，該段直徑為65mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3 =軸承寬+（0.080.1）a +(1020)mm，取L3 =45mm； 4）右起第四段，該段裝有齒輪，直徑取70mm，齒輪寬b =80mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)4 = 78mm； 5）右起的第五段，考慮齒輪的軸向定位，需要有定位軸肩，取軸肩直徑為80mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)5 =10mm； 6）右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承的定位肩軸，其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈外徑，取72mm，長(zhǎng)度L6 =10mm； 7）右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝外，取軸徑65mm，長(zhǎng)度L7 =23mm；5求齒輪上作用力的大小、方向 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2 =9.551064.8/38.4=120000Nm 圓周力： N； 徑向力： N； 軸向力： N； Ft2,Fr2,Fa2的方向如下圖所示。6軸承的支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立如下圖所示力學(xué)模型。 水平面的支反力： RA =RB =Ft2/2=800 N； 垂直面的支反力： RA=（-Fa2d2/2+Fr262）/124 = 19N.mRB=（Fa2d2/2+Fr262）/124 = 426N.m7畫彎矩圖 齒輪鍵槽剖面處的彎矩： 水平面彎矩： Mc =RA62=49.60Nm, 垂直面的彎矩：MC1 = RA62=11.78Nm,MC2= 18.053Nm 合成彎矩: MC1 =Nm. MC2 = 52.78Nm8畫轉(zhuǎn)矩圖 T =Ft2d2/2=120Nm.9畫當(dāng)量彎矩圖 因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，a=0.6。 可得齒輪鍵槽剖面處的當(dāng)量彎矩： 89.72Nm。10判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 1）齒輪鍵槽剖面處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以此剖面為危險(xiǎn)截面。 已知Mec2 =720.266Nm，查表得-1=60MPa, e = Me/W = Me/0.1d3 = 2.1MPa<-1。 2）半聯(lián)軸器鍵槽處直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： MD =72Nm, D = MD/W = MD/0.1d3 = 43.29MPa<-1, 故確定的尺寸是安全的。11繪制軸的工作圖見(jiàn)軸工作圖。、高速軸設(shè)計(jì) 1擬定軸上零件的裝配方案如下圖：齒輪3，套筒4，右端軸承5，軸承端蓋8，帶輪7依次從軸的右端向左端安裝，而左端只安裝軸承1及其端蓋。 2確定軸上零件的定位和固定方式如下圖：軸上零件的軸向定位與固定用軸肩，套筒等來(lái)實(shí)現(xiàn)，零件的周向定位和固定用鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，以防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證其準(zhǔn)確的工作位置。 3按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選45號(hào)鋼，輸入功率P=4.85kW；輸出軸轉(zhuǎn)速n=384r/min。 可得 4根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度和直徑（參見(jiàn)上圖） 1）從帶輪開始右起第一段，由于帶輪處有一鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%，取30mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT = 1.19.551064.85/384=1.37105Nmm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取軸段長(zhǎng)L1 =50； 2）右起第二段，考慮帶輪的軸向定位要求，該段直徑取30mm，根據(jù)軸承蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離為20mm，故取該段長(zhǎng)L2 =30mm； 3）右起第三段，該段裝滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承僅有徑向力，選用深溝球軸承6208，其尺寸為dDB=40mm80mm18mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3 =軸承寬+（0.080.1）a +(1020)mm，取L3 =46mm； 4）右起第四段，該段裝有齒輪，直徑取45mm，齒輪寬b =75mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)4 = 72mm； 5）右起的第五段，考慮齒輪的軸向定位，需要有定位軸肩，取軸肩直徑為55mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)5 =10mm； 6）右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承的定位肩軸，其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈外徑，取50mm，長(zhǎng)度L6 =8mm； 7）右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝外，取軸徑40mm，長(zhǎng)度L7 =18mm；5求齒輪上作用力的大小、方向 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =9.551064.85/384=120000Nm 圓周力： N； 徑向力： N； 軸向力： N； Ft2,Fr2,Fa2的方向如下圖所示。6軸承的支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立如下圖所示力學(xué)模型。 水平面的支反力： RA =RB =Ft1/2=2000 N； 垂直面的支反力： RA=RB=（Fa1d1/2+Fr160）/120 = 727.94N。7畫彎矩圖 齒輪鍵槽剖面處的彎矩： 水平面彎矩： Mc =RA60=120Nm, 垂直面的彎矩： MC1= MC2=RA60=43.676Nm, 合成彎矩: MC1 = MC2 =Nm.8畫轉(zhuǎn)矩圖 T =Ft1d1/2=120Nm.9畫當(dāng)量彎矩圖 因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，a=0.6。 可得齒輪鍵槽剖面處的當(dāng)量彎矩： 146.59Nm。10判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 1）齒輪鍵槽剖面處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以此剖面為危險(xiǎn)截面。 已知Mec1 =146.59Nm，查表得-1=55MPa, e = Me/W = Me/0.1d3 =146.59103/(0.1453)=16.09MPa<-1。 2）帶輪鍵槽處直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： MD = 0.6120=72Nm, D = MD/W = MD/0.1d3 = 72103/(0.1303)= 26.66MPa<-1, 故確定的尺寸是安全的。11繪制軸的工作圖，見(jiàn)軸工作圖。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第205頁(yè)表13-2取C值為120所選軸承尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第178頁(yè)表11-5所得因所用齒輪為直齒圓柱齒輪，所以分度圓螺旋角=0A點(diǎn)為右端軸承中心，C點(diǎn)為齒輪中心，B點(diǎn)為右端軸承中心，D點(diǎn)為聯(lián)軸器段中心所查表在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第200頁(yè)表13-1查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第205頁(yè)表13-2取C值為120所選軸承尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第178頁(yè)表11-5所得因所用齒輪為直齒圓柱齒輪，所以分度圓螺旋角=0A點(diǎn)為右端軸承中心，C點(diǎn)為齒輪中心，B點(diǎn)為右端軸承中心，D點(diǎn)為帶輪輪轂中心九、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 本箱體采用灰鑄鐵制造?；诣T鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓靠近軸承座孔。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座采用兩縱向長(zhǎng)條形加工基面。根據(jù)所設(shè)計(jì)齒輪及軸的尺寸，初步確定減速箱的箱體尺寸為：長(zhǎng)寬高 = 540mm372.5mm440mm，其余各尺寸如下表：減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸名 稱符 號(hào)減速器形式及尺寸 mm機(jī) 座 壁 厚0025a + 1，因其小于8，故取其為8機(jī) 蓋 壁 厚1002a + 1，因其小于8，故取其為8機(jī)座凸緣厚度b1.5 = 12機(jī)蓋凸緣厚度b11.51 = 12機(jī)座底凸緣厚度b22.5 = 20地腳螺釘直徑df0.036a + 12 = 20地腳螺釘數(shù)目n因a<250，故取n = 4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d10.75df = 15，因螺栓為標(biāo)準(zhǔn)件，故取其直徑d1 = 16機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d2(0.50.6)df = 10聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)150200，取其值為180軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5)df = 8窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4)df = 6定位銷直徑d(0.70.8)d2 = 8df,d1,d2至外機(jī)壁距離C126df,d2至凸緣邊緣距離C224軸承旁凸臺(tái)半徑R124凸臺(tái)高度h8外機(jī)壁至軸承座端面距離l1C1+C2+(812)=60大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離1>1.2=10齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離2>=10機(jī)蓋，機(jī)座肋厚m1,mm1 0.851 =7， m0.85=7軸承蓋厚外徑D1,D2D1=120，D2=150。D1，D2分別為軸承6208，6212軸承蓋。軸承端蓋凸緣厚度t(11.2)d3 = 8軸承旁聯(lián)接螺栓距離s120畫得草圖及附屬零件的名稱和作用如下:1 箱座：用于安裝傳動(dòng)零件及其它附屬零件2 箱蓋：用于安裝傳動(dòng)零件及其它附屬零件3 上、下箱聯(lián)接螺栓：將上、下箱聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體4 通氣孔：使箱體內(nèi)熱漲氣體自由逸出，達(dá)到箱體內(nèi)外氣壓相等，提高箱體有縫隙處的密封性能。5 檢查孔蓋板：檢查孔用于檢查齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙，了解嚙合情況，以及注入潤(rùn)滑油。檢查孔蓋板用于防止污物進(jìn)入箱體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來(lái)。6 吊環(huán)螺釘：用于搬運(yùn)及拆卸機(jī)蓋。7 定位銷：保證軸承座孔的安裝精度。8 油標(biāo)尺：用來(lái)檢查油面高度，以保證有正常油量。9 放油螺栓：用于排出污油，注油前用螺塞堵住。10 平鍵：用于聯(lián)接其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如帶輪，聯(lián)軸器。11 油封：防止?jié)櫥惋w濺出來(lái)。12 齒輪軸：用于安裝傳動(dòng)齒輪。13 擋油盤：防止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承。14 軸承：用于支撐齒輪軸。 15 軸承端蓋：防止軸承潤(rùn)滑脂泄漏及污物進(jìn)入軸承。17 齒輪：用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。18 - 軸套：用于定位軸承。箱體設(shè)計(jì)尺寸及構(gòu)造見(jiàn)減速箱裝配圖。十、鍵連接的選擇設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的鍵連結(jié) 1）選取平鍵尺寸因所選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M2-6，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑為35mm，軸轂長(zhǎng)度=80mm，故選擇A型普通平鍵，查表得知平鍵的剖面尺寸，寬度 =10mm，高 =8mm，取鍵長(zhǎng)L=70mm。小帶輪上槽寬=10mm，槽深=3.3mm。 2）校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 查表得p=5060MPa。 由公式得鍵上應(yīng)力p =9.14MPa<p 因p在p允許范圍內(nèi)，故校核后平鍵的強(qiáng)度符合要求。2高速齒輪軸上的鍵連結(jié) 帶輪鍵連結(jié) 1）選擇平鍵尺寸 選擇A型普通平鍵，根據(jù)軸帶輪處直徑d=30mm，查表得知平鍵的剖面尺寸，寬度 =10mm，高 =8mm，因裝齒輪軸段長(zhǎng)L=40mm，在軸上深度為5mm,槽寬為mm。 2）校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 大帶輪使用鑄鐵制造，查表得p=5060MPa。 由公式得鍵上應(yīng)力p =49.5 因p在p允許范圍內(nèi)，故校核后平鍵的強(qiáng)度符合要求。3低速齒輪軸上的鍵連結(jié) 齒輪鍵連結(jié) 1）選擇平鍵尺寸 選擇A型普通平鍵，根據(jù)軸齒輪處直徑d=70mm，查表得知平鍵的剖面尺寸，寬度 =18mm，高 =11mm，因裝齒輪軸段長(zhǎng)L=66mm，取鍵長(zhǎng)為60mm。 2）校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 齒輪使用鋼材料，查表得p=100120MPa。 由公式得鍵上應(yīng)力p =73.2 因p在p允許范圍內(nèi)，故校核后平鍵的強(qiáng)度符合要求。 所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第163頁(yè)表10-6所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第165頁(yè)表10-7十一、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1高速齒輪軸滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì) 因此軸承主要受徑向載荷，根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承。 軸承應(yīng)有的徑向基本額定動(dòng)載荷 查表得上式中ft =1,fd =1.1。所以 =5466.7N。 已選6208軸承，其Cr =18000N>5466.7N，故所選軸承符合要求。2低速齒輪軸滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì) 因此軸承主要受徑向載荷，根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承。 軸承應(yīng)有的徑向基本額定動(dòng)載荷 查表得上式中ft =1,fd =1.1。所以 =2950.05N。 已選6212軸承，其Cr =32800N>2950.05N，故所選軸承符合要求。所查表為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第179頁(yè)表11-6，11-7，因選用球軸承，取3，據(jù)工作要求使用壽命Lh=53658=14600,取15000十二、潤(rùn)滑與密封設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 由于前面計(jì)算得齒輪圓周速度v < 12 m/s,所以齒輪采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，將大齒輪浸入油池中進(jìn)行潤(rùn)滑,深度不少于10mm.軸承采用潤(rùn)滑脂人工加脂潤(rùn)滑。 在減速器箱體內(nèi)裝有一定量的潤(rùn)滑油（查GB/T 5903-1995潤(rùn)滑油選用68號(hào)潤(rùn)滑油），齒輪一部分浸入油中，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油被濺起，散落到其他零件上進(jìn)行潤(rùn)滑。 在進(jìn)行減速器組裝時(shí)，在軸承端蓋凹槽內(nèi)裝入一定量潤(rùn)滑脂（查GB/T 492-1989潤(rùn)滑脂選用3號(hào)鈉基潤(rùn)滑脂），當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生熱量使?jié)櫥F入度變大，使?jié)櫥M(jìn)入到軸承滾球進(jìn)行潤(rùn)滑。2密封設(shè)計(jì) 因減速器箱采用分體式箱體，從軸水平中心面處分為上、下箱體兩部分，為防止灰塵進(jìn)入箱體及防止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油被旋轉(zhuǎn)齒輪甩出，在組裝減速器時(shí)應(yīng)在上、下箱體間涂上一層水玻璃或密封膠進(jìn)行密封。在下箱體下部的放油螺栓及油標(biāo)處應(yīng)墊上橡膠墊圈，防止?jié)櫥托孤Ｍ饪准靶∩w處應(yīng)墊上紙質(zhì)墊片，起到一定密封作用，防止灰塵進(jìn)入。由于在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝毛氈密封氈圈，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。所查標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第78頁(yè)十三、軸聯(lián)器的選擇設(shè)計(jì)說(shuō)明及數(shù)據(jù)計(jì)算備 注1聯(lián)軸器類型選擇 由于機(jī)組傳遞功率較小，單向運(yùn)傳載荷不大，空載啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，為便于提高其制造和安裝精度，使其軸線偏移量較小，故選用凸緣式聯(lián)軸器，制造材料使用碳鋼。2聯(lián)軸器的載荷計(jì)算 Nm3聯(lián)軸器型號(hào)選擇 根據(jù)Tca，d =50mm,n =384r/min等條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)GB/T 5843-1986選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩T=5300Nm，許用轉(zhuǎn)速n=5300r/min，軸孔直徑為50mm，符合要求。其中KA為工況系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第216頁(yè)表14-1，取KA=1.5十四、設(shè)計(jì)小結(jié)本次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，是我進(jìn)如大學(xué)里來(lái)同時(shí)也是有史以來(lái)的第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，通過(guò)這次訓(xùn)練，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)及工程力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、機(jī)械工程材料專業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，將原來(lái)看來(lái)比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化.這次課程設(shè)計(jì)初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，鍛練了我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的理論，結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過(guò)制訂設(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)算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，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)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，對(duì)如計(jì)算、繪圖、熟練和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，使我了解到機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序，掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面，培養(yǎng)了我們?cè)跈C(jī)械工業(yè)方面的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)將來(lái)我在機(jī)械方面的發(fā)展起了一個(gè)重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我在機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。本次課程設(shè)計(jì)，由于是第一次設(shè)計(jì),我除了自己動(dòng)手做之外,還借鑒了別人的作品,和同學(xué)們相互討論了一些不明白之處,但我還是獨(dú)立完成了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了良好的訓(xùn)練。 附錄(參考文獻(xiàn)資料)1 劉江南，郭克希主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 湖南：湖南大學(xué)出版社，20052 龔溎義主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（第2版）. 北京：高等教育出版社，19903 大連理工大學(xué)主編. 機(jī)械制圖（第五版）. 北京：高等教育出版社，20034 劉志儒，劉吉兆主編. 解讀視圖. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20045 龔溎義主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)（第3版）. 北京：高等教育出版社，19896 司乃鈞，許德珠主編. 熱加工工藝基礎(chǔ)（第2版）. 北京：高等教育出版社，20017 司乃鈞主編. 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)（第2版）. 北京：高等教育出版社，20018 徐學(xué)林主編. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 湖南：湖南大學(xué)出版社，20059 陳位宮主編. 工程力學(xué). 北京：高等教育出版社，200010 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）R2.0. 北京，機(jī)械工業(yè)出版社