同軸式兩級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書

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華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 1 同軸式兩級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的同軸式兩級圓柱齒輪減速器（如圖），工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作。運(yùn)輸帶容許速度誤差為 5%。減速器成批生產(chǎn)，使用期限 10 年。設(shè)計(jì)參數(shù)：運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩 T=1500N· m，運(yùn)輸帶速度 v=s，卷筒直徑 D=350㎜。 2、 傳動(dòng)方案的分析與擬定 如設(shè)計(jì)任務(wù)書 上布置簡圖所示，傳動(dòng)方案采用 V 帶加同軸式二級圓柱齒輪減速箱。采用V 帶可起到過載保護(hù)作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。 3、 電動(dòng)機(jī)的選 擇 動(dòng)機(jī)類型的選擇 按已知工作要求和條件選用 Y 系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，工作電壓為 380V。 擇電動(dòng)機(jī)的容量 定電動(dòng)機(jī)所需功率 工作機(jī)的有效功率 1000 10002 0 0 1 5 0 02 3???? ? 取 V 帶傳動(dòng)效率 ?，滾動(dòng)軸承傳遞效率 ?（三對），齒輪傳動(dòng)效率 ?，卷筒傳動(dòng)效率 ?，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ?。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率 424 ???????????? 聯(lián)卷齒滾帶 ?????? 電動(dòng)機(jī)所需功率 2 9P ?? ?? 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng) 機(jī)額定功率需稍大于0表確定電動(dòng)機(jī)功率1? 。 定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速 m i i 1 4 0 . 8 5100060 100060 vn w ?? ?????? ? V 帶傳動(dòng)范圍 5~21 ??i ，二級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 60~82 ??i , 總傳動(dòng)比范圍 3 0 0~1660~85~2 ?????i, 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍 ?? ?0=（ 16~300） × r／ =（ 3920） r／ 合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750 r／ 1000 r／ 1500 r／ 3000 r／種。初選同步轉(zhuǎn)速為 1000 r／ 1500 r／ 兩種電動(dòng)機(jī)比較。 方案 型號(hào) 同步轉(zhuǎn)速 r／ 載轉(zhuǎn)速 r／ 率 % 質(zhì)量 ㎏ 1 500 1460 88 123 2 000 970 87 147 由表中數(shù)據(jù) 知，兩個(gè)方案均可行，但方案 1 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量小，且比價(jià)低，故采用方案 1，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 定電動(dòng)機(jī)參數(shù) 型號(hào) 功率 步轉(zhuǎn)速 r／ 載轉(zhuǎn)速 r／ 率 % 質(zhì)量 ㎏ 1 1500 1460 88 123 額定轉(zhuǎn)矩 大轉(zhuǎn)矩 機(jī)軸鍵槽寬 F( 12 鍵槽深 5 電機(jī)軸直徑 D( 電機(jī)軸長度 E(110 H(160 G( 37 ? 1? 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 3 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 4、 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。 動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比 動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 分配各級傳動(dòng)比 ????????? ? 其中，為使兩級大齒輪直徑相近，取 ??????取 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i ，兩級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 ??????= 58 6 ?????????= 符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。 動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參考數(shù)的計(jì)算 各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸為 0 軸，減速器高速軸為 Ⅰ 軸，中速軸為 Ⅱ 軸，低速軸為 Ⅲ 軸。 m m ?? ?n= m 4m 6 00 ??m 84 ???????m 4 ??????????m w ?? ??? i i ? ????? 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 各軸功率 ????? 帶? ?????? ??? 滾齒 ?? ?????? ????? 滾齒 ?? w 2 ????????? ??? 卷聯(lián)滾 ??? 各軸扭矩 6 5 09 5 5 0 00 ????N· m 05 8 5 09 5 5 0 ??????? m 5 09 5 5 0 ?????????? m 2 5 09 5 5 0 ????????????? m 0 5 09 5 5 0 ???m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表： 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 高速軸 Ⅰ 中速軸 Ⅱ 低速軸 Ⅲ 卷筒軸 轉(zhuǎn)速 n (r／ 1460 584 率 P（ 矩 T（ N· m） 動(dòng)比 i 效率 η 中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 5、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) V 帶輪的設(shè)計(jì) V 帶設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)功率 ，轉(zhuǎn)速 14600 ?傳動(dòng)比 5.2?i ，每天工作16 小時(shí)。 1、 確定計(jì)算功率械設(shè)計(jì)（第八版）》 156 頁表 8得工作情況 系數(shù) K ，故 ???? 2、 選擇 V 帶帶型 根據(jù)n，根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 157 頁圖 8用 B 型。 3、 確定 V 帶輪的基準(zhǔn)直徑1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑1《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 155 頁表 8 157頁表 8小帶輪基準(zhǔn)直徑 321 ?。 2）驗(yàn)算帶速 v d 460132100060 01 ?? ????? ?? 因?yàn)?05 ?? ，故帶速合適。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑2???? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 157 頁表 8帶輪基準(zhǔn)直徑圓整為 552 ?。 B 型 d 1321 ? d 3552 ? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 4、 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度式 ? ? ? ?21021 27.0 ???得， ?，初定中心距 500 ?。 2）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 ? ?02122100 4)(22 ??? ? ? ? ???? ??????? 6504 )132355(35513226502 2? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 146 頁表 8帶的基準(zhǔn)長度 000?。 3）計(jì)算實(shí)際中心距 082 208420006502 00 ??????? ?????? 中心距的變化范圍是 78 5、 驗(yàn)算小帶輪上的包角 1? ? ? ? ? ?????? 901 5 96 0 8 23 5 51 8 0 121 ????????? 6、 計(jì)算帶的根數(shù) z 1）計(jì)算單根 V 帶的額定功率 由 321 ?和 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 152 頁表 8。 d 2000? 08? ??1591? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 7 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 根據(jù) ， 5.2?i 和 B 型帶，查表 8， ?，查表 8 K ，查表 8 K ，于是 ? ? ? ? r ????????? ? 2）計(jì)算 V 帶的根數(shù) z ??取 5 根帶。 7、 計(jì)算單根 V 帶的初拉力的最小值 ? ?械設(shè)計(jì)（第八版）》 149 頁表 8， B 型帶的單位長度質(zhì)量 ，故 ? ? ? ? 2m i 0 KF ????? ? N?????? ???? ???? 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 ? ?F ?。 8、 計(jì)算壓軸力 壓軸力的最小值為 ? ? ? ? p 3 0 0 921 5 9s i 6522s i m i i n ?????? ?? 5 根 ? ? 06m ? ? NF p 3009m 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 8 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)主軸直徑 2? ，長度 10? ，轉(zhuǎn)速 ，主軸上鍵槽深 ? ，鍵槽寬 2? 。選擇平鍵 00812 ?? 。 1、小 V 帶輪的設(shè)計(jì) 選材 200?由于 ?中 2?? ， 32?），故采用腹板式帶輪。 小 V 帶輪 ??? ， ??? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 161 頁表 8得， a ， f ， ? ， ， ??34? 。 則 3 9) 2(2 m i n ??????， 12(42 ????????? ，取 9? ， 1 ?????????? ，取 0?? 。 輪槽工作表面粗糙度取 者 2、大 V 帶輪的設(shè)計(jì) 選材 200?由于 300355 ??采用輪輻式帶輪。查表 10 ??38? 。 依小 V 帶輪取 9? ，取 5? ，則 ??? ， ??? ， 3 9) 2(2 m i n ?????? ， 31 ???? ， 腹板式帶輪 輪輻式帶輪 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 2 ???? ， 1 ???? ， 2 ???? ， 1 ?? ， 2 ?? ， 輪槽工作表面粗糙度取 者 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 低速級齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì) 輸入功率 ? ，扭矩 ?T N· m ，轉(zhuǎn)速 ?? ，齒數(shù)比 ，工作壽命 10 年兩班制（每天 16 h ）。 1、 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。 1） 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級精度（ 3） 材料選擇。由表 10擇小齒輪材料為 40質(zhì)，硬度為 280齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 240者材料硬度差為 40 4） 選小齒輪齒數(shù) 241 ?z ，大齒輪齒數(shù) 1 5 ??? ，取852 ?z 。 2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 231 ][????????????直齒圓柱齒輪 7 級精度 241 ?z 852 ?z 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 10 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。 ① 試選載荷系數(shù) 3.1? ② 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩， T ??????????????? 555 ③ 由表 10取齒輪寬系數(shù) 1?d?， ④ 由表 10得材料的彈性影響系數(shù) ? ， ⑤ 由圖 10 齒 面 硬 度 查 得 小 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 極 限001? ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 502? ， ⑥ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 81 107 8 1 03 6 582( 46060 ?????????? ?? 8812 106 3 07 8 1 ???? ?⑦ 由圖 10接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) 1?S ， M P 1l i ??? ?? M P 2l i ??? ?? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 11 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 2） 計(jì)算 ① 試算小齒輪分度圓直徑入 ? ?H? 中較小的值 232 ][??????????? ??????????????? ② 計(jì)算圓周速度 v t ?? ???? ??? ?? ?? ③ 計(jì)算齒寬 b 1 86 1 812 ????? ? ④ 計(jì)算齒寬與齒高之比 ??齒高 ????⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) ， 7 級精度，由圖 10得動(dòng)載系數(shù) 11.1? 直齒輪， 1???? K， 由表 10得使用系數(shù) 1? t t 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 12 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 由表 10插值法查得 7 級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時(shí)， 由 0 ????? ?? ⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑 322 ????⑦ 計(jì)算模數(shù) m 4 612 ???3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ????????? ][2 2121） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 001 ?? ，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 802 ?? 。 ② 由圖 10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) ， M P 111 ???? ?? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 13 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 M P 222 ???? ?? ④ 計(jì)算載荷系數(shù) K ????? ?? ⑤ 查取齒形系數(shù) 由表 10得 ⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10得 ⑦ 計(jì)算大小齒輪的][ 并加以比較 111 ???Y ?， 0 1 5 2 7 7 7 222 ???Y ?， 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2 2 3 2 53 212 ??????????????????對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 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)，可取彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù) 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 ? ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 ，算出小齒輪齒數(shù) ? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 14 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ?? 取 291 ?z ， 大齒輪齒數(shù) 2295 4 ??? ，取 1032 ?z ， 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既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)。 4、幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算分度圓直徑 1 642911 ???? 1 241 0 322 ???? 2） 計(jì)算中心距 642 4121162 21 ????? 3） 計(jì)算齒輪寬度 d 1 1 61 1 611 ???? ? ， 取 202 ? ， 251 ? 速級齒輪強(qiáng)度計(jì)算 輸入功率 ，扭矩 T N· m ，轉(zhuǎn)速 ? ，齒數(shù)比 ，工作壽命 10 年兩班制（每天 16 h ）。 1、 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。 1） 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級精度（ 291 ?z 1032 ?z 161 ? 122 ? 64? 251 ? 202 ? 直齒圓柱齒輪 7 級精度 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 15 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 3） 材料選擇。由表 10擇小齒輪材料為 40質(zhì)，硬度為 280齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 240者材料硬度差為 40 4）選小齒輪齒數(shù) 241 ?z ，大齒輪齒數(shù) 1 5 ??? ，取852 ?z 。 2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 231 ][????????????1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。 ① 試選載荷系數(shù) 3.1? ② 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩， T ???????????? 555 ③ 由表 10取齒輪寬系數(shù) 1?d? ， ④ 由表 10得材料的彈性影響系數(shù) ? ， ⑤ 由圖 10齒 面硬度 查得 小齒 輪的 接觸疲 勞強(qiáng) 度極 限001? ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 502? ， ⑥ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 100 4 03 6 582(15 8 46060 ?????????? ?? 8912 107 6 00 4 ???? ?241 ?z 852 ?z 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 16 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⑦ 由圖 10接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) 1?S ， M P 1l i ??? ?? M P 2l i ??? ?? 2） 計(jì)算 ① 試算小齒輪分度圓直徑入 ? ?H? 中較小的值 231 ][??????????? ?????????????? ② 計(jì)算圓周速度 v t ?? ???? ??? ? ?? ③ 計(jì)算齒寬 b ???? ? ④ 計(jì)算齒寬與齒高之比t 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 17 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 模數(shù) 0 ??齒高 ???1 ?⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) ， 7 級精度，由圖 10得動(dòng)載系數(shù) 12.1? 直齒輪， 1???? K， 由表 10得使用系數(shù) 1?由表 10插值法查得 7 級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時(shí)， 由 0 載荷系數(shù)5 9 ????? ?? ⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑 311 ????⑦ 計(jì)算模數(shù) m ?? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 18 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ????????? ][2 21 （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 001 ?? ，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 802 ?? 。 ② 由圖 10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) ， M P 111 ???? ?? M P 222 ???? ?? ④ 計(jì)算載荷系數(shù) K 5 1 ????? ?? ⑤ 查取齒形系數(shù) 由表 10得 ⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10得 ⑦ 計(jì)算大小齒輪的][ 并加以比較 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 19 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 111 ???Y ?， 0 1 5 5 2 7 7 222 ???Y ?， 大齒輪的數(shù)值大。 （ 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 5 5 2 3 2 53 211 ??????????????????對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 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)，可取彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù) 就近圓整 為標(biāo)準(zhǔn)值 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 ，算出小齒輪齒數(shù) ?? 取 291 ?z ， 大齒輪齒數(shù) 2295 4 ??? ，取 1032 ?z ， 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既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)。 4、幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 計(jì)算分度圓直徑 2911 ???? 10322 ???? （ 2） 計(jì)算中心距 652 1 ????? 291 ?z 1032 ?z 65? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 20 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 （ 3） 計(jì)算齒輪寬度 d ??? ? ， 取 52 ? ， 01 ? 。 由于減速器為同軸式，要求高低速級齒輪中心距相等。且根據(jù)低速級傳動(dòng)計(jì)算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞強(qiáng)度一定能滿足高速級齒輪傳動(dòng)的要求。 故高速級齒輪傳動(dòng)選擇的齒輪與低速級相同。 輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。 高速級 低速級 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 傳動(dòng)比 數(shù) m （ 4 中心距 a （ 264 嚙合角 ? ??20? 齒數(shù) 29 103 29 103 齒寬 B （ 125 120 125 120 直徑 （ 分度圓 116 421 116 412 齒根圓 106 402 106 402 齒頂圓 124 420 124 420 01 ? 52 ? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 21 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 6、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 速軸 Ⅰ 的設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)矩確定 Ⅰ 軸的最小直徑 1、高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率（ 轉(zhuǎn)速（ 轉(zhuǎn)矩（ ） 84 、 作用在軸上的力 高速級小齒輪的分度圓直 徑 16? ， t 1610116 ????? ? a 1 6t a n ?????? ? o s o s ???? ? 3、 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15 1120 ?A，于是得 2 330m i n ???? 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案 NF t F r F n 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 22 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 2）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 V 帶輪軸向定位， 1軸右端需制出一軸肩， 521 ?? ，故取 2232 ??。 V 帶輪與軸的配合長度 11 ? ，為了保證軸擋圈只壓在 V 帶輪上而不壓在軸的端面上，故 1的長度應(yīng)比 1L 略段些，取 821 ?? 。按徑取擋圈直徑 2? 。 ② 初選滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用圓柱滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) 232 ??，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組。標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓柱滾 子 軸 承 其 尺 寸 為 110055 ????? ， 故 取58743 ?? ?? ，而 187 ?? 。 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表 得 ，因此套筒左端高度為 且有 476 ??。 ③ 取安裝齒輪的軸段 4直徑 054 ??， 已知齒輪輪轂的寬度為 125使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂的寬度，取 2154 ??，齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位，右端用軸肩定位， ，取 ? ，軸 5065 ??，軸環(huán)寬度 ，故取 065 ??。 ④ 軸承端蓋的總寬度為 20 減速器及軸承端 蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 23 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 的裝拆，取端蓋的左端與 V 帶輪右端面間的距離 0? ，故取 032 ??。 取齒輪距箱體避之間距離 9? ，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取 ? ，滾動(dòng)軸承寬度 1? ，則有 2)419821()1 2 11 2 5(43 ??????????? ， 考慮到軸承承受載荷的對稱性和高低兩級的齒輪距離，取 9)8211052(76 ??????。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3） 軸上零件的周向定位。 V 帶輪與軸的周向定位選用平鍵 0914 ?? ， V 帶輪與軸的配合為67輪與軸的周向定位選用平鍵 1 01118 ?? ，為了保證齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為67動(dòng)軸承與軸的周定定 位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6m 。 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸。 參考表 15軸端倒角 ?? 軸段編號(hào) 長度（ 直徑（ 配合說明 1— 2 78 45 與 V 帶輪鍵連接配合 2— 3 50 52 定位軸肩 3— 4 52 55 與滾動(dòng)軸承 合，套筒定位 4— 5 121 60 與小齒輪鍵連接配合 5— 6 10 70 定位軸環(huán) 6— 7 29 64 定位軸肩 7— 8 21 55 與滾動(dòng)軸承 合 總長度 361中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 24 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 5） 軸上載荷的計(jì)算 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖，確定支撐位置并計(jì)算。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 25 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F H H V V ? 彎矩 M ?? 9 6 9 1 v ??? 3069181 v ??? 1 9 6 42 總彎矩 ? 3069181 ， ? 扭矩 T ? 140140 彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力 M P 06918)( 3 2212 ?? ????? ?? ， 已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15得 1 ??? ，因此][ 1?? ?? 故安全。 速軸 Ⅱ 的設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)矩確定 Ⅱ 軸的最小直徑 1、中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率（ 轉(zhuǎn)速（ 轉(zhuǎn)矩（ ） 、作用在軸上的力 高速級 大齒輪分度圓直徑 121 ? ， F t 1 210412 11????? ， 安全 NF t 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 26 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 120t a 1 2t a ????? ? ， 6 020c o s 1 2c o s 11 ???? ? 。 高速級小齒輪分度圓直徑 162 ? ， F t 1 210116 22????? ， 8 920t a 1 2t a ????? ?， o s o s 22 ???? ? 。 3、 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15 1120 ?A，于是得 30m i n ???? 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）擬定軸上零件的裝配方案 NF r NF n NF t NF r NF n 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 27 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 ① 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力作用，故選用圓柱滾子軸承，參照工作要求確定 06521 ?? ??，據(jù)此由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓柱滾子軸承 其尺寸 為 711050 ????? 。 左右兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，由 1994276 ?得 軸承定位軸肩高度 ? ，因此左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)高度為 ② 取安裝齒輪的軸段 2 4徑 55432 ?? ??。齒輪與軸承之間采用套筒定位，大齒輪輪轂長 201 ? ，小齒輪輪轂長 252 ? ，為了使套筒壓緊齒輪端面故取 1632 ??， 2154 ??。 ③ 大齒輪右端和小齒輪左端用軸肩定位，軸肩高度 ，取 ? ，則743 ?? ，考慮高低速軸的配合，取 2043 ?? 。 ④ 大齒輪左端面與箱體間距 9? ，小齒輪右端面與箱體間距 9? ，考慮箱體鑄造誤差 ? ，故 4)27819(6521 ???????? ??。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3）軸上零件的周向定位 大 小 齒 輪 與 軸 的周 向定 位 均 采 用 平 鍵連 接。 大 齒 輪 周 向 定位 按32?用平鍵 101016 ?? ，小齒輪周向定位按 54?d 查20031096 ?用平鍵 101016 ?? 。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為67動(dòng)軸承與軸的周定定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6m 。 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸。 參考表 15軸端倒角 ?? 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 28 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 軸段編號(hào) 長度（ 直徑（ 配合說明 1— 2 54 50 與滾動(dòng)軸承 合 2— 3 116 55 與大齒輪鍵連接配合 3— 4 220 67 定位軸肩，保證高低速齒輪配合 4— 5 121 55 與小齒輪鍵連接配合 5— 6 54 50 與滾動(dòng)軸承 合 總長度 565) 軸上載荷的計(jì)算 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖，確定支撐位置并計(jì)算。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 29 設(shè)計(jì)計(jì)算 及說明 計(jì)算結(jié)果 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F H H V V 彎矩 M ?? ?? 0 4 8 22 v ?? v ?? 總彎矩 ? 8 7 151 ， ? 扭矩 T ? 476340 彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力 M P 3 22222 ?? ????? ??， 已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15得 1 ??? ，因此][ 1?? ?? 故安全。 速軸 Ⅲ 的設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)矩確定 Ⅲ 軸的最小直徑 1、低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率（ 轉(zhuǎn)速（ 轉(zhuǎn)矩（ ） 、作用在軸上的力 高速級大齒輪分度圓直徑 12? ， 安全 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 30 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 t ????? ? 7 320t a 9 4t a n ?????? ? o s o s ???? ? 3、 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15 1120 ?A，于是得 2 330m i n ???? 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）擬定軸上零件