高速重載增速傳動齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計【6張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】

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[2] 王大康,盧頌峰主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計. 北京工業(yè)大學(xué)出版社 2000.2 [3] 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計實用手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 [4] 李柱國. 機(jī)械設(shè)計與理論. 科學(xué)出版社 2003. [5] 吳炳洋.有限元法在客車車身開發(fā)中應(yīng)用的研究[D].東南大學(xué)碩士學(xué)位論文,2000 [6] 陶澤光,李潤方,林騰蛟.齒輪系統(tǒng)有限元模態(tài)分析[J].機(jī)械設(shè)計與研究，2000,（3）: 45～46 指導(dǎo)教師(簽字) 日期 年 月 日 學(xué)生(簽字) 日期 年 月 日 注：此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，指導(dǎo)教師和接受任務(wù)的學(xué)生均應(yīng)簽字。 XXXXX 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 高速重載增速傳動齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 系 名： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 年 月 IV 摘 要 隨著近代工業(yè)技術(shù)的高度發(fā)展，船用齒輪箱正朝著高速、高效和強(qiáng)力方向發(fā)展，傳動系統(tǒng)傳遞的功率不斷增大，齒輪轉(zhuǎn)速不斷加大。本設(shè)計主要對某高負(fù)載船用增速齒輪箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，其主要由齒輪、軸、軸承、鍵、箱體、箱蓋構(gòu)成。 本次設(shè)計首先，通過對增速齒輪箱結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了增速齒輪箱的設(shè)計方案；接著，對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計算選擇；然后，對各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了增速齒輪箱裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：增速齒輪箱，齒輪，軸 Abstract With the height of the development of modern industrial technology, marine gearbox is moving in high speed, high efficiency and strong direction, the transmission power delivered is increasing, gear speed increasing. This design for a high load marine growth gearbox structure design, which is mainly composed of gears, shafts, bearings, key, box, cover composition. The design is first, by performing for up gearbox structure and principle analysis, the analysis presented in this growth gearbox design based on; Next, the main technical parameters were calculated selection; then, for the major components design and Verification carried out; and finally, through AutoCAD drawing software draws up gearbox assembly drawing and major components Fig. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life. Keywords: Up gearbox, Gears, Shafts 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 增速箱簡介 1 1.2研究背景及意義 1 第二章 總體方案設(shè)計 3 2.1 設(shè)計要求 3 2.2方案設(shè)計 3 第三章 各級傳動參數(shù)計算 5 3.1傳動比分配 5 3.2運(yùn)動和動力參數(shù)計算 5 3.2.1各軸的轉(zhuǎn)速 5 3.2.2各軸的輸入功率 5 3.2.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 5 3.2.4整理列表 6 第四章 主要零部件的設(shè)計 7 4.1低速級齒輪的設(shè)計 7 4.1.1選精度等級、材料和齒數(shù) 7 4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 7 4.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 9 4.1.4幾何尺寸計算 10 4.2高速級齒輪的設(shè)計 11 4.2.1選精度等級、材料和齒數(shù) 11 4.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 11 4.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 13 4.2.4幾何尺寸計算 14 4.3軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計 15 4.3.1輸入軸 15 4.3.2中間軸 17 4.3.3輸出軸 20 4.4滾動軸承及鍵的校和計算壽命 23 4.4.1輸入軸的軸承 23 4.4.2 輸入軸的鍵 23 4.4.3中間軸的軸承 23 4.4.4中間軸的鍵 25 4.4.5輸出軸的軸承 25 4.4.6輸出軸的鍵 26 4.5潤滑與密封 26 4.6增速箱箱體結(jié)構(gòu)尺寸 27 總 結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 第一章 緒論 1.1 增速箱簡介 增速箱是一種介于原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置，主要作用是用來傳遞動力和轉(zhuǎn)矩，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動行業(yè)，如礦業(yè)生產(chǎn)、化工設(shè)備、汽車制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等生產(chǎn)領(lǐng)域。而在種類繁多的增速箱中，圓柱齒輪增速箱是較為普遍使用的傳動裝置，其設(shè)計過程幾乎涉及機(jī)械設(shè)計各個方面，如幾何參數(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)件選型、強(qiáng)度設(shè)計、動力學(xué)設(shè)計、潤滑與密封設(shè)計等。其設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展在一定程度上標(biāo)志著一個國家的工業(yè)技術(shù)水平，不單單是我國，當(dāng)今國際上各國增速箱及齒輪技術(shù)發(fā)展的總趨勢都在向著六高、二低、二化等方面發(fā)展：六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率；二低即低噪聲、低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。 增速箱的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國）標(biāo)的增速箱有40余種。增速箱的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；增速箱的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計的不同結(jié)構(gòu)的增速箱；增速箱的型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動級數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計的不同特性的增速箱。減速機(jī)是一種相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。增速箱的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪增速箱、蝸桿增速箱和行星齒輪增速箱；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級增速箱；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪增速箱、圓錐齒輪增速箱和圓錐－圓柱齒輪增速箱；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式增速箱。 1.2研究背景及意義 由于國內(nèi)船舶市場的需要。萬噸以上的船舶需求量增長迅速, 但我國大功率低速柴油機(jī)的生產(chǎn)量極為有限, 所以大功率中速柴油機(jī)配大功率船用離合、倒順、減速齒輪箱作為主推進(jìn)裝置將有很大的市場前景。 隨著近代工業(yè)技術(shù)的高度發(fā)展，船用齒輪箱正朝著高速、高效和強(qiáng)力方向發(fā)展，傳動系統(tǒng)傳遞的功率不斷增大，齒輪轉(zhuǎn)速不斷加快，不僅使得齒輪箱的振動和噪聲問題更加尖銳突出，同時也影響了整套機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性。 基于以上背景，本設(shè)計是以二級圓柱齒輪增速箱為例，主要對各級傳動齒輪、軸、 軸承、鍵、箱體等進(jìn)行設(shè)計計算，然后又對齒輪，軸，鍵等一些重要零件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行了校核。隨后采用AutoCAD繪制了齒輪、軸、軸承、軸承端蓋、箱體等零部件，最終裝配成一臺二級圓柱直齒輪增速箱，使設(shè)計結(jié)果的正確性最終得到最直接的體現(xiàn)。 采用此方法設(shè)計一臺增速箱，可縮短設(shè)計周期，節(jié)約設(shè)計成本，提高設(shè)計正確性。通過完成本設(shè)計，可掌握機(jī)械設(shè)計的一般程序、方法、設(shè)計規(guī)律、技術(shù)措施，了解現(xiàn)代計算機(jī)輔助設(shè)計方法，為以后的學(xué)習(xí)和工作積累經(jīng)驗，鍛煉解決問題的能力，所以本課題的研究具有重要意義。 第二章 總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 本設(shè)計主要對某高負(fù)載船用增速齒輪箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，按照設(shè)計傳動比要求，確定傳動系統(tǒng)方案以及各級齒輪傳動的尺寸。對各級傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷校核，確保傳動的平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)的安全性。 參數(shù)要求： 功率：850 KW 輸入轉(zhuǎn)速：1000r/min 選定輸出轉(zhuǎn)速：6000r/min 2.2方案設(shè)計 傳動裝置總體設(shè)計的目的是確定傳動方案、選定電機(jī)型號、合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準(zhǔn)備條件。由于我們的實驗的要求較高，電機(jī)輸入的最高轉(zhuǎn)速較大，為了減少成本，降低對電機(jī)的要求，同時能夠滿足減震器試驗臺的正常工作，我們對減震器采用這樣的方案:變頻電機(jī)通過帶輪的傳遞，到達(dá)第一對嚙合齒輪，為了讓增速箱具有變速功能，我們使第二對嚙合齒輪為雙聯(lián)齒輪，最后由輸出軸傳遞給偏心輪機(jī)構(gòu)。因為本試驗屬于多功能測試，包括了靜特性試驗、疲勞試示功試驗、耐久試驗。所以對整個傳遞要求較高。所以第一、二根軸;兩端采用角接觸球軸承，第三根軸采用一頭用角接觸球軸承另一頭采用普通調(diào)心球軸承。 注意點(diǎn)是使用這個傳動方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、 傳動效率高和使用維護(hù)便利。 二級圓柱齒輪增速箱傳動比一般為8～40，用斜齒、直齒或人字齒，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。展開式由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度；分流式則齒輪相對于軸承對稱布置，常用于較大功率、變載荷場合。同軸式增速箱，長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差。兩級大齒輪直徑接近有利于浸油潤滑，軸線可以水平、上下或鉛垂布置，如圖： 圖中展開式又可以有下面兩種，如下所示： 根據(jù)材料力學(xué)（工程力學(xué)）可以算出在相同載荷作用下，a方案優(yōu)先于b方案， ∴最終選a 通過以上，確定高速重載增速傳動齒輪箱結(jié)構(gòu)方案如下圖示： 圖2-1 增速傳動齒輪箱方案簡 第三章 各級傳動參數(shù)計算 3.1傳動比分配 （1）總傳動比為 （2）分配傳動比 考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度。 取低速級傳動比： 則：； 3.2運(yùn)動和動力參數(shù)計算 3.2.1各軸的轉(zhuǎn)速 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 3.2.2各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 3.2.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 3.2.4整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 1 850 8117.5 1000 2 816.34 3898.02 2000 3 784.01 1247.88 6000 第四章 主要零部件的設(shè)計 4.1低速級齒輪的設(shè)計 4.1.1選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為30CrMnSi（調(diào)質(zhì)），硬度為320HBS，大齒輪材料為30CrMnSi鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù) 4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 　　　 （3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由于載荷平穩(wěn)，由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計算模數(shù)ｍ 4.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為 （1）確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖6.15查得 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式１０－１２得 計算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計算大小齒輪的，并比較 小齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)6.98mm，圓整取第一系列標(biāo)準(zhǔn)值m＝8mm（GB/T1357-1987）并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 4.1.4幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 （3）計算齒寬寬度 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 56，28 2 模數(shù) m 8mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 4.2高速級齒輪的設(shè)計 4.2.1選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為30CrMnSi（調(diào)質(zhì)），硬度為320HBS，大齒輪材料為30CrMnSi鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù) 4.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 　　　 （3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由于載荷平穩(wěn)，由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計算模數(shù)ｍ 4.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為 （1）確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖6.15查得 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式１０－１２得 計算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計算大小齒輪的，并比較 小齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)4.9mm，圓整取第一系列標(biāo)準(zhǔn)值m＝6mm（GB/T1357-1987）并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 4.2.4幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 （3）計算齒寬寬度 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 75，25 2 模數(shù) m 6mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 4.3軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計 4.3.1輸入軸 1） 軸1的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩： P1=850Kw，n1=1000n/min，T1=8117.5N.m 2）求作用在齒輪上的力 周向分力為：Ft=2T2/ dm1=2*8117.5/224=1414.7N 垂直于分度圓力為：F′= Fttgα=1414.7*tg18.43=471.4N 徑向分力為：Fr1= F′cosб1=447.3N 軸向分力為Fa1= F′sinб1=149N 法向載荷為Fn= Ft/cosα=1505.5N，如圖： 3）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計-表15-3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且Ⅲ軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取。 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計手冊選用TL7型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為12500N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為115mm，故??；半聯(lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ段直徑為dⅡ-Ⅲ=126mm。 初步選定滾動軸承，因軸承不受徑向力，根據(jù)dⅡ-Ⅲ=135mm，取用N202E型號圓柱滾子軸承，其尺寸為d×D×T=140mm×250mm×42mm，則有dⅢ-Ⅳ=dⅤ-Ⅵ=140mm，LⅡ=22mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑dⅣ-Ⅴ=164mm。 右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長應(yīng)為：取套同長22.5mm，則LⅤ-Ⅵ=22.5mm。 齒輪為齒輪軸此軸段長LⅥ-Ⅶ=180mm。 取軸承端蓋總寬為32mm，外端面與半聯(lián)軸器右端面間距離為10mm，故取LⅡ-Ⅲ=42mm。 結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)，取LⅣ-Ⅴ=76mm。 軸上零件的周向定位：聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接。按dⅥ-Ⅶ=156mm由查得平鍵截面b×h=28mm×12mm，鍵槽用銑刀加工，長160mm，同時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配合為H6/n5。 求軸上的載荷：先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖，在確定軸承支點(diǎn)的位置時，從查得a=13.8mm，因此作出簡支梁的軸支承夸距：為L=86.9mm。由上可知B 截面為危險截面。將B面的個數(shù)列于下表： 載荷 水平面 垂直面 支反力 FNH1=340.43N FNH2=1049.86N FNV1=117.71N FNV2=363.01N 彎矩 MH=29821.72Nmm MV1=10311.444Nmm 總彎矩 M=31554.09Nmm 扭矩 T2=28117.6Nm 按彎扭合成應(yīng)力教核軸的強(qiáng)度：由式及上表的數(shù)值，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力為： 26.4Mpa 因為軸的材料前以選定為45鋼，由表查得其[σ-1]=60Mpa，故安全。 4.3.2中間軸 1） 中間軸的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩： P2=816.34Kw，n2=2000n/min，T2=3898.39N.m 2） 求作用在齒輪上的力 （1）求作用在低速級小齒輪上的力 　　　　　 圓周力： 　　　　　 徑向力： 　　　　　 軸向力： （2）求作用在高速級大齒輪上的力。因大齒輪為從動輪，所以作用在其上的力與主動輪上的力大小相等方向相反。 　　　　　 圓周力： 徑向力： 軸向力： 3）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計-表15-3，取，于是得： 該軸有兩處鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%~10%，即90mm Ⅱ軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和，故 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ?。?）擬定軸上零件的裝配方案 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 　 (a)初步選擇滾動軸承。因軸承不受軸向力的作用，故選用圓柱滾子軸承。參照工作要求，根據(jù)　，選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓柱滾子軸承NJ2203E型，其尺寸為，得： 軸段取安裝齒輪處的Ⅱ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅴ取，根據(jù)齒輪寬并為保證齒輪定位準(zhǔn)確軸段適當(dāng)縮短1~2mm，故：， 軸段Ⅲ-Ⅳ為兩側(cè)齒輪定位軸環(huán)，根據(jù)箱體尺寸。(3)軸上零件的周向定位 　 齒輪采用平鍵聯(lián)接，按，查機(jī)械設(shè)計表得平鍵截面，聯(lián)接小圓柱齒輪的平鍵長度為42mm，聯(lián)接大圓柱齒輪的平鍵長度為50mm. 5）求軸上的載荷 對于NJ2203E型圓柱滾子軸承， 計得：，，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示 載荷 水平面 垂直面 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 　 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，取，軸的計算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計表，查得，因此，安全。 4.3.3輸出軸 1）3軸上的功率P3,轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3 ，， 2）求作用在齒輪上的力 圓周力： 　 徑向力： 軸向力： 3）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且Ⅲ軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取。 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計手冊選用TL7型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為500N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為60mm，故?。话肼?lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，ⅤⅡ-ⅤⅢ軸段左端需制出軸肩，故?、酡?ⅤⅡ段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故ⅤⅡ-ⅤⅢ段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用單列圓柱滾子軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓柱滾子軸承NJ2203E，其尺寸為，故，而，滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度，因此，取. (c)取安裝齒輪處的軸的直徑；齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因Ⅱ、Ⅲ兩軸在箱體內(nèi)的長度大致相等，取， 。。。 3）軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面 4）求軸上的載荷 對于NJ2203E型圓柱滾子軸承， 載荷 水平面 垂直面 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 5) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 　 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，取，軸的計算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計，　　　 查得，因此，安全。 計得：，，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。 4.4滾動軸承及鍵的校和計算壽命 4.4.1輸入軸的軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為圓柱滾子軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇滾動軸承型號為NJ2203E，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當(dāng)量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 4.4.2 輸入軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 4.4.3中間軸的軸承 （1）選擇的圓柱滾子軸承型號為NJ2203E，基本額定動載荷。 （2） 當(dāng)量動載荷 前面已求得，，，， 　　　　軸承　1、2受到的徑向載荷為： 　　　　 　　　　 　　　　軸承　1、2受到的軸向載荷為： 　　　　　查簡明機(jī)械工程師手冊-表7.7-39得 　　　　 　　　　軸承的當(dāng)量動載荷為： 　　　　 　　　　　按機(jī)械設(shè)計-表13-6查得 （3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承2的受力驗算。 　　　對于滾子軸承，。 　　　增速箱的預(yù)定壽命 　　　　　　，合適。 4.4.4中間軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)接小圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 聯(lián)接大圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度， ，合適 ，合適 4.4.5輸出軸的軸承 （1）選擇的圓柱滾子軸承型號為NJ2203E，基本額定動載荷。 （2） 當(dāng)量動載荷 　　　前面已求得 ，，， 軸承　1、2受到的徑向載荷為： 　　　　 　　　　 　　　　軸承　1、2受到的軸向載荷為： 　　　　　查簡明機(jī)械工程師手冊-表7.7-39得 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　軸承的當(dāng)量動載荷為： 　　　　 　　　　　按機(jī)械設(shè)計查得 （3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承1的受力驗算。 　　　對于滾子軸承，。 　　　 　　　增速箱的預(yù)定壽命 　　 ，合適。 4.4.6輸出軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 圓柱齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度， ，合適 4.5潤滑與密封 （1）潤滑方式的選擇 齒輪用潤滑油潤滑，并利用箱內(nèi)傳動件濺起的油潤滑軸承。 根據(jù)I，II，III軸的速度因子，I，II，III軸的軸承用脂潤滑 （2）密封方式的選擇 由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封 （3）潤滑油的選擇 因為該增速箱屬于一般增速箱，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計可選用中負(fù)載 工業(yè)齒輪油N100號潤滑油。 4.6增速箱箱體結(jié)構(gòu)尺寸 1 箱座壁厚 2 箱蓋壁厚 3 箱座凸緣厚度 4 箱蓋凸緣厚度 5 箱座底凸緣厚度 6 地底螺釘直徑 ，取M20 7 地底螺釘數(shù)目 8 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 ，取M16 9 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 取M12 10 聯(lián)接螺栓的間距 12 窺視孔蓋螺釘直徑 ,取M6 13 定位銷直徑 14 ，，至外箱壁距離 15 軸承旁凸臺半徑 16 凸臺高度 17 箱體外壁至軸承座端面距離 19 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 20 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 21 箱蓋，箱座筋厚 ， 22 軸承端蓋外徑 23 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 24 大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離 25 箱底至箱底內(nèi)壁的距離 26 增速箱中心高 27 箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離 28 軸承端蓋凸緣厚度 29 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 30 旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離 31 齒輪頂圓至軸表面的距離 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)中所學(xué)知識的回顧，是對以往所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，鍛煉了我們的獨(dú)立思考能力、獨(dú)立解決工程實際問題的能力、畫圖能力，更是從課本中的理論知識到生產(chǎn)實際的轉(zhuǎn)變。在這之前，雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)學(xué)到了很多知識，但是還沒有機(jī)會來運(yùn)用和掌握這些東西。通過這次實踐，我對機(jī)械設(shè)計過程都有了全面的了解，設(shè)計、計算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓(xùn)練和提高，也使我對機(jī)械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，更堅定了我從事機(jī)械行業(yè)的信心。設(shè)計初期，我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載了許多相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對高速重載增速傳動齒輪箱有所了解，然后開始準(zhǔn)備我的開題報告、任務(wù)書和文獻(xiàn)綜述。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，我也遇到了很多困難，經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來，開始畫圖等工作。設(shè)計期間得到了我的指導(dǎo)老師的幫助，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學(xué)到很多東西，老師可以從另外一個角度來啟發(fā)我，給了我很多幫助、鼓勵和指導(dǎo)。通過這段時間的設(shè)計，我已基本按照設(shè)計要求完成高速重載增速傳動齒輪箱的設(shè)計，但是由于本人知識水平有限，又沒有實際工作經(jīng)驗，本設(shè)計中定存在不足之處，敬請老師同學(xué)批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。當(dāng)然，我知道整個畢業(yè)設(shè)計還沒有結(jié)束，因為還需要答辯，還要有答辯老師的提問與意見，我的畢業(yè)設(shè)計才能最終畫上句號。因此，我還需要繼續(xù)努力，認(rèn)真準(zhǔn)備答辯，仔細(xì)檢查我的論文，更好的完善，為我的大學(xué)畫上一個圓滿的句號。 參考文獻(xiàn) [1] 郭仁生主編. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ). 清華大學(xué)出版社 2001. [2] 王大康,盧頌峰主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計. 北京工業(yè)大學(xué)出版社 2000.2 [3] 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計實用手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 [4] 李柱國. 機(jī)械設(shè)計與理論. 科學(xué)出版社 2003. [5] 吳炳洋.有限元法在客車車身開發(fā)中應(yīng)用的研究[D].東南大學(xué)碩士學(xué)位論文,2000 [6] 陶澤光,李潤方,林騰蛟.齒輪系統(tǒng)有限元模態(tài)分析[J].機(jī)械設(shè)計與研究，2000,（3）: 45～46 [7] 機(jī)械制圖,石光源,周積義等主編.北京人民教育出版社1981 [8] 機(jī)械設(shè)計（第七版）,高等教育出版社，濮良貴，紀(jì)名剛主編，2001年7月第七版； [9] 簡明機(jī)械設(shè)計手冊,同濟(jì)大學(xué)出版社，洪鐘德主編，2002年5月第一版； [10] 互換性與技術(shù)測量（第四版）,中國計量出版社，廖念釗，古瑩庵，莫雨松，李碩根，楊興駿編，2001年1月第四版。 [11]濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版 [12]吳宗澤，羅圣國．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M]．北京：高等教育出版社，2006 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。 首先，向本設(shè)計的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進(jìn)行指導(dǎo)，時刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計重點(diǎn)，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，她和我們在一起共同解決了設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！ 32