圓錐圓柱齒輪減速器(CAD裝配圖和零件圖).doc

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課程設(shè)計(jì)目錄 第1章 選擇電動機(jī)和計(jì)算運(yùn)動參數(shù) 3 1.1 電動機(jī)的選擇 3 1.2 計(jì)算傳動比： 4 1.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： 4 1.4 計(jì)算各軸的輸入功率： 5 1.5 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 5 第2章 齒輪設(shè)計(jì) 5 2.1 高速錐齒輪傳動的設(shè)計(jì) 5 2.2 低速級斜齒輪傳動的設(shè)計(jì) 13 第3章 設(shè)計(jì)軸的尺寸并校核。 19 3.1 軸材料選擇和最小直徑估算 19 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 3.3 軸的校核 24 3.3.1 高速軸 24 3.3.2 中間軸 27 3.3.3 低速軸 30 第4章 滾動軸承的選擇及計(jì)算 34 4.1.1 輸入軸滾動軸承計(jì)算 34 4.1.2 中間軸滾動軸承計(jì)算 36 4.1.3 輸出軸滾動軸承計(jì)算 37 第5章 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 39 5.1 輸入軸鍵計(jì)算 39 5.2 中間軸鍵計(jì)算 39 5.3 輸出軸鍵計(jì)算 40 第6章 聯(lián)軸器的選擇及校核 40 6.1 在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號。 40 6.2 聯(lián)軸器的校核 41 第7章 潤滑與密封 41 第8章 設(shè)計(jì)主要尺寸及數(shù)據(jù) 41 第9章 設(shè)計(jì)小結(jié) 43 第10章 參考文獻(xiàn)： 43 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)圓錐—圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)說明書（一份） （2）減速器裝配圖（1張） （3）減速器零件圖（不低于3張 系統(tǒng)簡圖： 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拉力 F=2400N，運(yùn)輸帶速度 ，滾筒直徑 D=315mm,使用年限5年 工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，兩班制。環(huán)境最高溫度350C；允許運(yùn)輸帶速度誤差為5%，小批量生產(chǎn)。 設(shè)計(jì)步驟： 傳動方案擬定 由圖可知，該設(shè)備原動機(jī)為電動機(jī)，傳動裝置為減速器，工作機(jī)為帶型運(yùn)輸設(shè)備。 減速器為兩級展開式圓錐—圓柱齒輪的二級傳動，軸承初步選用圓錐滾子軸承。 聯(lián)軸器2、8選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 第1章 選擇電動機(jī)和計(jì)算運(yùn)動參數(shù) 1.1 電動機(jī)的選擇 1. 計(jì)算帶式運(yùn)輸機(jī)所需的功率：P===3.6kw 2. 各機(jī)械傳動效率的參數(shù)選擇：=0.99（彈性聯(lián)軸器）， =0.98（圓錐滾子軸承），=0.96（圓錐齒輪傳動），=0.97（圓柱齒輪傳動），=0.96（卷筒）. 所以總傳動效率：= = =0.808 3. 計(jì)算電動機(jī)的輸出功率：==kw4.4547kw 4. 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：查表選擇二級圓錐圓柱齒輪減速器傳動比合理范圍 =8~25（華南理工大學(xué)出版社《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第二版朱文堅(jiān) 黃平主編），工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速==90.95r/min ，所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 。則電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速選擇可選為 750r/min，1000r/min，1500r/min?？紤]電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、價(jià)格、及結(jié)構(gòu)緊湊和 滿足錐齒輪傳動比關(guān)系（），故首先選擇1000r/min，電動機(jī)選擇如表所示 表1 型號 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速r/min 軸徑D/mm 伸出長E/mm 啟動轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y132M2-6 5.5 960 42 110 2.0 2.0 1.2 計(jì)算傳動比： 2. 總傳動比： 3. 傳動比的分配：，=<3，成立=4 1.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 1.4 計(jì)算各軸的輸入功率： Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 =4.1490.980.97=3.944kw 卷筒軸 1.5 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 故Ⅰ軸 4.387 Ⅱ軸 Ⅲ軸 卷筒軸 第2章 齒輪設(shè)計(jì) 2.1 高速錐齒輪傳動的設(shè)計(jì) (二) 選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1. 按傳動方案選用直齒圓錐齒輪傳動 2. 輸送機(jī)為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用8級精度。 3. 材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著的教材 表10—1選擇小齒輪材料和大齒輪材料如下： 表 2 齒輪型號 材料牌號 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度（HBS） 平均硬度（HBS） 齒芯部 齒面部 小齒輪 45 調(diào)質(zhì)處理 650 360 217~255 240 大齒輪 45 正火處理 580 290 162~217 200 二者硬度差約為40HBS。 4. 選擇小齒輪齒數(shù)19，則：，取。實(shí)際齒比 5. 確定當(dāng)量齒數(shù) ， 。 (三) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1. 確定公式內(nèi)的數(shù)值 1) 試選載荷系數(shù) 2) 教材表10—6查得材料彈性系數(shù)（大小齒輪均采用鍛鋼） 3) 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 4.387 4) 錐齒輪傳動齒寬系數(shù)。 5) 教材10—21d圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；10—21c圖按齒面硬度查得大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限。 6) 按式(10—13)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ； 7) 查教材10—19圖接觸疲勞壽命系數(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)為S=1， 則 = 2. 計(jì)算 1) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)） = =86.183 mm 2) 計(jì)算圓周速度 3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù) 39.654mm mm 4) 齒高 5) 計(jì)算載荷系數(shù)K由教材10—2表查得：使用系數(shù)使用系數(shù)=1；根據(jù)v=3.68m/s 、8級精度按第一級精度，由10—8圖查得：動載系數(shù)=1.22；由10—3表查得：齒間載荷分配系數(shù)=；取軸承系數(shù) =1.25，齒向載荷分布系數(shù)== 所以： 6) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 7) 就算模數(shù)： mm (四) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) m 1. 確定計(jì)算參數(shù) 1) 計(jì)算載荷 2) 查取齒數(shù)系數(shù)及應(yīng)了校正系數(shù) 由教材10—5表得：， ； ， 。 3) 教材10—20圖c按齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞極限 ；教材10—20圖b按齒面硬度查得大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。 4) 教材10—18圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 。 5) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 。 6) 計(jì)算大小齒輪的并加以比較， = ， ，大齒輪的數(shù)值大。 2. 計(jì)算（按大齒輪） = =3.286mm 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞計(jì)算的模m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，又有齒輪模數(shù)m的大小要有彎曲強(qiáng)度覺定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)。所以可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.698 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 mm（摘自《機(jī)械原理教程》第二版清華大學(xué)出版社 4.11 錐齒輪模數(shù)（摘自GB/T12368—1990）），而按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑=104.046mm重新修正齒輪齒數(shù)，,取整，則，為了使各個相嚙合齒對磨損均勻，傳動平穩(wěn)，一般應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。故取整。 則實(shí)際傳動比，與原傳動比相差1.2%，且在誤差范圍內(nèi)。 (五) 計(jì)算大小齒輪的基本幾何尺寸 1. 分度圓錐角： 1) 小齒輪 2) 大齒輪 2. 分度圓直徑： 1) 小齒輪 2) 大齒輪 3. 齒頂高 4. 齒根高 5. 齒頂圓直徑： 1) 小齒輪 2) 大齒輪 6. 齒根圓直徑： 1) 小齒輪 2) 大齒輪 7. 錐距 8. 齒寬 ，（取整）b=45mm。 則：圓整后小齒寬 ，大齒寬 。 9. 當(dāng)量齒數(shù) ， 10. 分度圓齒厚 11. 修正計(jì)算結(jié)果： 1) 由教材10—5表查得：， ； ， 。 2) ，再根據(jù)8級精度按教材10—8圖查得：動載系數(shù)=1.25；由10—3表查得：齒間載荷分配系數(shù)=；取軸承系數(shù) =1.25，齒向載荷分布系數(shù)== 3) 4) 校核分度圓直徑 = =98.780 5) = ， ，大齒輪的數(shù)值大，按大齒輪校核。 6) = =3.08mm 實(shí)際，，均大于計(jì)算的要求值，故齒輪的強(qiáng)度足夠。 (六) 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪1由于直徑小，采用實(shí)體結(jié)構(gòu)；大齒輪2采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式和后續(xù)設(shè)計(jì)的中間軸配合段直徑計(jì)算，見下表；大齒輪2結(jié)構(gòu)草圖如圖。高速級齒輪傳動的尺寸見表 大錐齒輪結(jié)構(gòu) 草圖 表3 大錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 結(jié)構(gòu)尺寸及經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算值 錐角 錐距 R 149.520mm 輪緣厚度 16mm 大端齒頂圓直徑 283.511mm 榖空直徑D 由軸設(shè)計(jì)而定 50mm 輪轂直徑 80mm 輪轂寬度L 取55mm 腹板最大直徑 由結(jié)構(gòu)確定 188mm 板孔分布圓直徑 134mm 板孔直徑 由結(jié)構(gòu)確定 24mm 腹板厚度 18mm 表4 高速級錐齒輪傳動尺寸 名稱 計(jì)算公式 計(jì)算值 法面模數(shù) 5 mm 錐角 齒數(shù) 21 56 傳動比 2.667 分度圓直徑 105mm 280mm 齒頂圓直徑 114.363mm 283.511mm 齒根圓直徑 93.764mm 275.787mm 錐距 149.520mm 齒寬 45mm 45mm 2.2 低速級斜齒輪傳動的設(shè)計(jì) (七) 選定齒輪類型﹑精度等級﹑材料及齒數(shù) 1. 按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動。 2. 經(jīng)一級減速后二級速度不高，故用8級精度。 3. 齒輪材料及熱處理 小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，平均硬度為240HBS，大齒輪材料為45剛正火，平均硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 4. 齒數(shù)選擇 選小齒輪齒數(shù)，根據(jù)傳動比，則大齒輪齒數(shù)，取=76。 實(shí)際傳動比 5. 選取螺旋角。初選螺旋角β=14。 （二） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1. 確定各參數(shù)的值: 1) 試選載荷系數(shù)=1.3 2) 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩。 3) 查課本表10-7選取齒寬系數(shù)。 4) 查課本表10-6得材料的彈性影響系數(shù)。 5) 教材10—21d圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；10—21c圖按齒面硬度查得大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限。 6) 按式(10—13)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7) ；； 8) 查教材10—19圖接觸疲勞壽命系數(shù)，。 9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1， 則 = =<1.23 10) 查課本圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433。 11) 查課本圖10-26 得，，則=0.754+0.886=1.64 。 2. 計(jì)算 1) 試算小齒輪分度圓直徑d，由計(jì)算公式得 = =59.506mm 2) 計(jì)算圓周速度 3) 計(jì)算齒寬b和模數(shù) b= = 4) 齒高 = 5) 計(jì)算縱向重合度 6) 計(jì)算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù)，根據(jù)v=1.13m/s，8級精度，查課本圖10-8得動載系數(shù)；查課本表10-4得K=1.454；查課本圖10-13得K=1.388；查課本表10-3得。 故載荷系數(shù) 7) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 8) 計(jì)算模數(shù) = （三） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ≥ 1. 確定計(jì)算參數(shù) 1) 計(jì)算載荷系數(shù) 2) 小齒輪傳遞的扭矩 3) 根據(jù)縱向重合度，查課本圖10-28得螺旋角影響系數(shù)=0.88。 4) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 5) 查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 查課本表10-5得。 6) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查課本圖10-20c得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 查課本圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則 7) 計(jì)算大﹑小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大，選用大齒輪。 2. 設(shè)計(jì)計(jì)算 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，又有齒輪模數(shù)m的大小要有彎曲強(qiáng)度覺定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，所以可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)（摘自《機(jī)械原理教程》第二版清華大學(xué)出版社 4.3 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（摘自GB/T1357—1987）），而按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑=67.340mm重新修正齒輪齒數(shù)， ,取整，則實(shí)際傳動，與原分配傳動比4一致。 3. 幾何尺寸計(jì)算 1) 計(jì)算中心距 將中心距圓整為170mm。 2) 按圓整后的中心距修正螺旋角 =arccos 因值改變不多,故參數(shù),,等不必修正。 3) 計(jì)算大﹑小齒輪的分度圓直徑 4) 計(jì)算齒輪寬度 圓整后取b=68mm 小齒輪，大齒輪 4. 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪3由于直徑小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪5采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式和后續(xù)設(shè)計(jì)的中間軸配合段直徑計(jì)算，大斜齒圓柱齒輪見下表5；大齒輪4結(jié)構(gòu)草圖如上圖。低速級圓柱斜齒輪傳動尺寸見下表。 大斜齒輪結(jié)構(gòu)草圖 表5 斜齒大圓柱齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 計(jì)算值 榖空直徑d 由軸設(shè)計(jì)而定d=d軸 70mm 輪轂直徑 112mm 輪轂寬度L 70mm（取為與齒寬相等） 腹板最大直徑 240mm 板孔分布圓直徑 176mm 板孔直徑 （32~44.8）mm 腹板厚度C 18mm 表6 低速級圓柱斜齒輪傳動尺寸 名稱 計(jì)算公式 計(jì)算值 法面模數(shù) 3mm 法面壓力角 螺旋角 齒數(shù) 22 88 傳動比 4 分度圓直徑 68mm 272mm 齒頂圓直徑 74mm 278mm 齒根圓直徑 60.5mm 264.5mm 中心距 170mm 齒寬 74mm 70mm 第3章 設(shè)計(jì)軸的尺寸并校核。 3.1 軸材料選擇和最小直徑估算 軸采用材料45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。則許用應(yīng)力確定的系數(shù)103，取高速軸 ，中間軸，低速軸。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定該軸的最小直徑 ，即： 。當(dāng)軸段截面處有一個鍵槽，就將計(jì)數(shù)值加大5%~7%，當(dāng)兩個鍵槽時(shí)將數(shù)值增大到10%~15%。 1. 高速軸：，因高速軸安裝聯(lián)軸器有一鍵槽，則：22.41mm。對于連接電動機(jī)和減速器高速軸的聯(lián)軸器，為了減少啟動轉(zhuǎn)矩，其聯(lián)軸器應(yīng)具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和良好的減震性能，故采用LX型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014—2003）。 1) 聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩=9550 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （K為帶式運(yùn)輸機(jī)工作系數(shù)，K=1.25~1.5, 取K=1.5 ）。 2) 根據(jù)步驟1、2 和電機(jī)直徑d電機(jī)= 42 mm，則選取LX3型聯(lián)軸器。其中：公稱轉(zhuǎn)矩 ，聯(lián)軸器孔直徑 d=（30、32、35、38、40、42、45、48）滿足電機(jī)直徑d電機(jī)= 42 mm。 3) 確定軸的最小直徑。根據(jù)d軸=（0.8~1.2）d電機(jī)，所以。取 2. 中間軸：考慮該處軸徑尺寸應(yīng)大于高速級軸頸處直徑，取 。 3. 低速軸：?？紤]該處有一聯(lián)軸器有一個鍵槽，則：，取整：。 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)、定位、裝配關(guān)系、軸向?qū)挾燃傲慵g的相對位置等要求，參考表4-1、圖4-24（《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第3版哈爾濱理工大學(xué)出版社），初步設(shè)計(jì)軸草圖如下 3.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高速軸軸系的結(jié)構(gòu)如圖上圖所示。 1）軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)熱小，軸不長，故 軸承采用兩端固定方式。按軸上零件的安裝順序，從最細(xì)處開始設(shè)計(jì)。 （2） 聯(lián)軸器與軸段 軸段 上安裝聯(lián)軸器，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所聯(lián)接兩軸的安裝誤差，隔離振動，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 由表查得GB/T5014-2003中的LX3型聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為1250Nmm，許用轉(zhuǎn)速4700r/min，軸孔范圍為30～48mm?？紤]到d1>33.6mm，取聯(lián)軸器孔直徑為35mm，軸孔長度L聯(lián)=82mm，Y型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器從動端代號LX3 33*82GB/T5014—2003，相應(yīng)的軸段 的直徑d1=35mm。其長度略小于孔寬度，取L1=80mm半聯(lián)軸器與軸的配合為。 （3）軸承與軸段和的設(shè)計(jì) 在確定軸段的軸徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸。 若聯(lián)軸器采用軸肩定位，其值最終由密封圈確定該處軸的圓周速度均小于3m/s，可選用氈圈油封，查表初選氈圈?？紤]該軸為懸臂梁，且有軸向力的作用，選用圓錐滾子軸承，初選軸承33010，由表得軸承內(nèi)徑d=50mm，外徑D=90mm，寬度B=20mm，內(nèi)圈定位直徑da=58mm，軸上力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離故d3=50mm，聯(lián)軸器定位軸套頂?shù)捷S承內(nèi)圈端面，則該處軸段長度應(yīng)略短于軸承內(nèi)圈寬度，取L3=24mm。該減速器錐齒輪的圓周速度大于2m/s，故軸承采用油潤滑，由齒輪將油甩到導(dǎo)油溝內(nèi)流入軸承座中。 通常一根軸上的兩個軸承取相同的型號，則d5=50mm，其右側(cè)為齒輪1的定位軸套，為保證套筒能夠頂?shù)捷S承內(nèi)圈右端面，該處軸段長度應(yīng)比軸承內(nèi)圈寬度略短，故取L5=24mm，軸的配合為公差為k6。 （4）由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端，裝配關(guān)系，取端蓋外端面與聯(lián)軸面間距L=30,故去L2 =45mm,又根據(jù)大帶輪的軸間定位要求以及密封圈標(biāo)準(zhǔn)，取d2 =40mm。 （5）齒輪與軸段的設(shè)計(jì)，軸段上安裝齒輪，小錐齒輪處的軸段采用懸臂結(jié)構(gòu)，d6 =40mm，L6 =63mm。選用普通平鍵14 9 45mm,小錐齒輪與軸的配合為。 （6）因?yàn)閐4 為軸環(huán)段，應(yīng)大于d3 ，所以取d4 =60mm，又因?yàn)檠b配關(guān)系箱體結(jié)構(gòu)確定L4 =110mm。 列表 軸段 d L 1 35mm 80mm 2 40mm 40mm 3 50mm 24mm 4 60mm 110mm 5 50mm 24mm 6 40mm 63mm 3.2.2 中間軸直徑長度確定 (1) 軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)熱小，軸不長，故 軸承采用兩端固定方式。按軸上零件的安裝順序，從最細(xì)處開始設(shè)計(jì) (2) 軸段及軸段的設(shè)計(jì) 該軸段上安裝軸承，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與軸承的選擇設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。考慮到齒輪上作用較大的軸向力和圓周力，選用圓錐滾子軸承。軸段及軸段上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列。根據(jù)dmin=45mm，取軸承30209，由表得軸承內(nèi)徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=19mm，故d1=45mm，=42mm。通常一根軸上的兩個軸承取相同的型號，則d5=45mm，=40mm。軸的配合為公差為m6。 齒輪軸段與軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝齒輪3，軸段上安裝齒輪2。為于 齒輪的安裝，d2和d4應(yīng)略大于d1和d5，選 d2=50mm，d5 =60mm。由于齒輪的直徑比較小，采用齒輪軸，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定，齒輪2輪廓的寬度范圍為（1.2～1.5）d4=72～90mm，取其輪轂寬度，其左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段長度應(yīng)比齒輪2的輪轂略短，故L2 =55mm。選用普通平鍵14 9 45mm大錐齒輪與軸的配合為。 軸段的設(shè)計(jì) 該段位中間軸上的兩個齒輪提供定位，其軸肩高度范圍為（0.07～0.1)d2=3.5～5mm，所以可得d3 =57mm，=20mm。 軸段 d L 1 45mm 42mm 2 50mm 53mm 3 57mm 20mm 4 74mm 74mm 5 45mm 40mm 3.2.3 輸出軸長度、直徑設(shè)置。 （1）軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)熱小，軸不長，故 軸承采用兩端固定方式。按軸上零件的安裝順序，從最細(xì)處開始設(shè)計(jì)。 （2）由表查得GB/T5014-2003中的LX3型聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為1250Nmm，許用轉(zhuǎn)速4750r/min，軸孔范圍為30～48mm。取聯(lián)軸器孔直徑為45mm，軸孔長度L聯(lián)=112mm，J1型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器從動端代號為LX3 45*84GB/T5014—2003，相應(yīng)的軸段 的直徑d1=45mm。其長度略小于孔寬度，取L1=82mm。，半聯(lián)軸器與軸的配合為。 （3） 密封圈與軸段的設(shè)計(jì) 在確定軸段的軸徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸。 若聯(lián)軸器采用軸肩定位，軸肩高度h=（0.07～0.1）d1=（0.07～0.1）*45mm=3.15～4.5mm。軸段的軸徑d2=d1+2*（3.15～4.5）mm，其值最終由密封圈確定。該處軸的圓周速度均小于3m/s，可選用氈圈油封，取 d2=50mm，=40mm。 （4） 軸承與軸段和軸段的設(shè)計(jì) 考慮齒輪油軸向力存在，但此處軸徑較大，選用角接觸球軸承。軸段上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)取軸承為30211 由表得軸承內(nèi)徑d=50mm，外徑D=100mm，寬度B=21mm。所以取d3 =55mm，由于該減速器錐齒輪的圓周速度大于2m/s，軸承采用油潤滑，無需放擋油環(huán)，取L3=42mm。為補(bǔ)償箱體的鑄造誤差，取軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面與箱體內(nèi)壁距離。 通常一根軸上的兩個軸承取相同的型號，則d7=55mm，軸段的長度為=44mm。軸的配合為公差為m6。 （5） 齒輪與軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝齒輪4，為便于齒輪的安裝，d6應(yīng)略大于d7，齒輪4輪廓的寬度范圍為（1.2～1.5）*57=68.4～85.5mm，所以取d6 =70mm，，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段長度應(yīng)比齒輪4的輪轂略短，取L6=68mm 軸段和軸段的設(shè)計(jì) 軸段為齒輪提供軸向定位作用，定位軸肩的高度為h=（0.07～0.1)d6=4.9～7mm，取h=7mm,則d5=80mm，L5=1.4h=9.8mm，取L5=20mm。軸段的直徑可取軸承內(nèi)圈定位直徑，即d4=70mm，則軸段的長度=20mm。大斜齒輪與軸的配合為。 軸段 d L 1 45mm 82mm 2 50mm 40mm 3 55mm 42mm 4 70mm 55mm 5 80mm 20mm 6 70mm 68mm 7 55mm 44mm 3.3 軸的校核 3.3.1 高速軸 (一) 軸的力學(xué)模型建立 (二) 計(jì)算軸上的作用力 小錐齒輪1： 圓周力 徑向力 軸向力 (三) 計(jì)算支反力 1. 計(jì)算垂直面支反力（H平面） 如圖由繞支點(diǎn)1的力矩和 則： 則 。 2. 計(jì)算水平面支反力（V平面） 與上步驟相似，計(jì)算得： ， (四) 繪扭矩和彎矩圖 1. 垂直面內(nèi)彎矩圖如上圖。 彎矩 2. 繪水平面彎矩圖，如圖所示. 彎矩： 3. 合成彎矩圖 如圖 最大彎矩值 ： 4. 轉(zhuǎn)矩圖 5. 彎扭合成強(qiáng)度校核 進(jìn)行校核時(shí)，根據(jù)選定軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。由所引起的教材15—1查得軸的許用應(yīng)力 應(yīng)用第三強(qiáng)度理論 由軸為單向旋轉(zhuǎn) 取 =0.6 故強(qiáng)度足夠。 3.3.2 中間軸 (一) 軸的力學(xué)模型建立 (二) 計(jì)算軸上的作用力 大錐齒輪2： 圓周力 徑向力 軸向力 斜小圓齒3： 圓周力 徑向力 軸向力 (三) 計(jì)算支反力 1. 計(jì)算垂直面支反力（H平面） 如圖由繞支點(diǎn)A的力矩和 則： 同理 則 。 2. 計(jì)算水平面支反力（V平面） 與上步驟相似，計(jì)算得： ， (四) 繪扭矩和彎矩圖 6. 垂直面內(nèi)彎矩圖如上圖。 彎矩 彎矩 7. 繪水平面彎矩圖，如圖所示. 彎矩： 彎矩： 8. 合成彎矩圖 如圖 最大彎矩值 ： 最大彎矩值： 9. 轉(zhuǎn)矩圖 10. 彎扭合成強(qiáng)度校核 進(jìn)行校核時(shí)，根據(jù)選定軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。由所引起的教材15—1查得軸的許用應(yīng)力 應(yīng)用第三強(qiáng)度理論由軸為單向旋轉(zhuǎn) 取 =0.6 故強(qiáng)度足夠。 3.3.3 低速軸 (一) 軸的力學(xué)模型建立 (二) 計(jì)算軸上的作用力 斜大圓齒4： 圓周力 徑向力 軸向力 (三) 計(jì)算支反力 1. 計(jì)算垂直面支反力（H平面） 如圖由繞支點(diǎn)5的力矩和 則： 同理 則 。 2. 計(jì)算水平面支反力（V平面） 與上步驟相似，計(jì)算得： ， (四) 繪扭矩和彎矩圖 1. 垂直面內(nèi)彎矩圖如上圖。 彎矩 2. 繪水平面彎矩圖，如圖所示. 彎矩： 彎矩： 11. 合成彎矩圖 如圖 最大彎矩值 ： 最大彎矩值： 12. 轉(zhuǎn)矩圖 13. 彎扭合成強(qiáng)度校核 進(jìn)行校核時(shí)，根據(jù)選定軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。由所引起的教材15—1查得軸的許用應(yīng)力 應(yīng)用第三強(qiáng)度理論由軸為單向旋轉(zhuǎn) 取 =0.6 故強(qiáng)度足夠。 (五) 安全系數(shù)法疲勞強(qiáng)度校核 1. 判斷危險(xiǎn)截面 對照彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和結(jié)構(gòu)圖，從強(qiáng)度、應(yīng)力集中方面分析，因5處是齒輪軸，故5處不是危險(xiǎn)截面。直徑70mm到直徑為80mm軸肩截面是危險(xiǎn)截面。需對截面進(jìn)行校核。 2. 軸的材料的機(jī)械性能 根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所引用教材表15—1查得：。取 3. 截面上的應(yīng)力 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面左側(cè)=175900 彎曲應(yīng)力幅，彎曲平均應(yīng)力； 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅，平均切應(yīng)力。 4. 影響系數(shù) 截面受有鍵槽和齒輪的過盈配合的共同影響，但鍵槽的影響比過盈配合的影響小，所以只需考慮過盈配合的綜合影響系數(shù)。 由附表3-2查取 查附圖3-1得 所以 由附圖3-2、3-3查得 軸按磨削加工，由教材附圖3—4求出表面質(zhì)量系數(shù)：。 故得綜合影響系數(shù)： 5. 疲勞強(qiáng)度校核 查P25頁得 軸在截面的安全系數(shù)為： 取許用安全系數(shù)，故截面強(qiáng)度足夠。 第4章 滾動軸承的選擇及計(jì)算 4.1.1 輸入軸滾動軸承計(jì)算 初步選擇滾動軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》表15-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承33010（GB/T 297-1994），其尺寸為， ，，,Y=1.9, 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則 因?yàn)? 則軸有右移的傾向。軸承1壓緊，軸承2放松。 則 ， 由表13-5得軸承1，軸承2： 由表13-6得 取 因?yàn)? 故合格。 4.1.2 中間軸滾動軸承計(jì)算 初步選擇滾動軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》表15-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30209，其尺寸為 ， 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則 則 軸有左移的傾向。軸承3壓緊，軸承4放松。 則 ， 則由表13-5得軸承3，軸承4： 由表13-6得 取 則 故合格 4.1.3 輸出軸滾動軸承計(jì)算 初步選擇滾動軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》表15-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30211，其尺寸為 ， 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則 則 軸有右移的傾向。軸承6壓緊，軸承5放松。 則 ， 則由表13-5得軸承5，軸承6： 由表13-6得 取 則 故合格 第5章 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 5.1 輸入軸鍵計(jì)算 校核聯(lián)軸器處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長度，，； 則鍵聯(lián)接所受的應(yīng)力為： 故單鍵即可。 校核小錐齒輪處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長度，，； 則鍵聯(lián)接所受的應(yīng)力為： 故單鍵即可。 5.2 中間軸鍵計(jì)算 校核大錐齒輪處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長度，，； 則鍵聯(lián)接所受的應(yīng)力為： 故單鍵即可。 5.3 輸出軸鍵計(jì)算 校核圓柱齒輪處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸，接觸長度，，； 則鍵聯(lián)接所受的應(yīng)力為：故單鍵即可。 校核聯(lián)軸器處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長度，，； 則鍵聯(lián)接所受的應(yīng)力為： 故單鍵即可。 第6章 聯(lián)軸器的選擇及校核 6.1 在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號。 1. 輸入軸選LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250，，半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為80mm。 2. 輸出軸選選LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250，半聯(lián)軸器的孔徑半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為82mm。 6.2 聯(lián)軸器的校核 查表14-1得 第7章 潤滑與密封 齒輪采用浸油潤滑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》表16-1查得選用N220中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB5903-86）。當(dāng)齒輪圓周速度時(shí)，圓錐齒輪浸入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x≥30~60mm。由于大圓錐齒輪，可以利用齒輪飛濺的油潤滑軸承，并通過油槽潤滑其他軸上的軸承，且有散熱作用，效果較好。密封防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦А? 第8章 設(shè)計(jì)主要尺寸及數(shù)據(jù) 表11-1鑄鐵減速器機(jī)體機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算表 名稱 符號 尺寸關(guān)系 結(jié)果mm 機(jī)座壁厚 0.0125（d1+d2）8 8 機(jī)蓋壁厚 8 機(jī)座凸緣厚度 b 1.5 12 機(jī)蓋凸緣厚度 b1 1.5 12 機(jī)座底凸緣厚度 P 2.5 20 地腳螺釘直徑 12 地腳螺釘數(shù)目 n 4 4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75 df 10 機(jī)蓋機(jī)座連接螺栓直徑 d2 (0.5～0.6)df 6 連接螺栓d2的間距 ｌ 150～200 180 軸承端蓋螺釘直徑 d3 (0.4～0.5)df 6 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3～0.4)df 4 定位銷直徑 d (0.7～0.8) d2 5 df d1 d2 至外機(jī)壁距離 c1 20 20 df、d2之凸緣的距離 c2 18 18 軸承旁凸臺半徑 R1 9 9 凸臺高度 h 40 40 外機(jī)壁至軸承座端面距離 L1 c1+c2+(5～10) 40 內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離 L2 58 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 12 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 16 機(jī)蓋、機(jī)座肋厚 m1,m2 m1＝0.85,m2＝0.85 8 軸承端蓋外徑 D2 D+(5～5.5)d3 120 軸承端蓋凸緣厚度 e 1.2d3 8 軸承旁連接螺栓距離 s 140 第9章 設(shè)計(jì)小結(jié) 這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級圓錐圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐考驗(yàn)，對于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過兩個星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識.為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ). 　　機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《互換性與技術(shù)測量》、《工程材料》、《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》等于一體。 這次的課程設(shè)計(jì),對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想、訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反應(yīng)和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識等方面有重要的作用。設(shè)計(jì)中還存在不少錯誤和缺點(diǎn)，需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣和思維從而提高設(shè)計(jì)實(shí)踐操作能力。 第10章 參考文獻(xiàn)： [1]濮良貴 紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）高等教育出版社。 [2]王連明 宋寶玉主編《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（第三版）哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。 [3]申永勝主編《機(jī)械原理教程》第二版清華大學(xué)出版社。 [4]榮涵銳主編《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)簡明圖冊》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。 [5]朱輝 曹桄 唐保寧 陳大復(fù)等編《畫法幾何及工程制圖》第六版上海科學(xué)技術(shù)出版社。 [6]廖念釗 古營菴 莫雨松 李碩根 楊興駿編著《互換性與技術(shù)測量》第五版中國計(jì)量出版社。