二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)【鏈?zhǔn)健縖F=7500 v=0.55 Z=10 P=80]【CAD圖紙和說(shuō)明書】

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目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 一 電動(dòng)機(jī)的選擇 2 二 分配傳動(dòng)比 3 三 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4 四 鏈傳動(dòng)傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4 五 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)（錐齒輪的設(shè)計(jì)） 7 六 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)（圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)） 12 七 減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 17 八 滾動(dòng)軸承及鍵的校和計(jì)算壽命 25 九 潤(rùn)滑與密封 28 十 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 29 十一 總結(jié) 30 十二 參考文獻(xiàn) 30 設(shè)計(jì)任務(wù)書 技術(shù)參數(shù)： 運(yùn)輸鏈工作拉力：F = 7500 N 鏈速：V = 0.55 m/s 運(yùn)輸鏈鏈輪齒數(shù)：Z = 10 運(yùn)輸鏈節(jié)距：p = 80 mm 工作條件與設(shè)計(jì)要求： 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用壽命10年每年按300天計(jì)，兩班作業(yè)，每班按6小時(shí)計(jì)算，運(yùn)輸時(shí)鏈工作速度允許誤差為±5%。 擬定傳動(dòng)方案 傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，減速器，工作機(jī)等組成，減速器為二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器，外傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)，方案簡(jiǎn)圖如下圖。 （圖1） 一 電動(dòng)機(jī)的選擇 1.1 電動(dòng)機(jī)的類型：三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y系列） 1.2 功率的確定 1.2.1 工作機(jī)所需功率 ==7500×0.55=4.125KW 1.2.2 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率η： η=×××× =0.99××0.97×0.98×0.96=0.85 （=0.99為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，=0.98為圓錐滾子軸承的效率，=0.97為圓錐齒輪傳動(dòng)的效率，=0.98為圓柱齒輪的傳動(dòng)效率，=0.96為鏈的傳動(dòng)效率） 1.2.3 所需電動(dòng)機(jī)的功率 =/η=4.125/0.85=4.853kw 1.2.4電動(dòng)機(jī)額定功率: 1.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使減速器尺寸減小，其中=5.5kw，符合要求，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容易制造且體積小。 工作機(jī)轉(zhuǎn)速: 由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132S-4 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 (kw) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 Y132S-4 5.5 1440 2.2 2.2 選取B3安裝方式 二 傳動(dòng)比的分配 總傳動(dòng)比： =/=1440/41.25=34.91 取鏈傳動(dòng)的減速器比為i鏈 =3則， 減速器的傳動(dòng)比i=i總/i鏈=34.91/3=11.64 設(shè)圓錐齒輪的傳動(dòng)比為，低速輪的傳動(dòng)比為。 選=3, 則 =/=3.87，取=4 =iv=3×3×4=36 =（-）/=（36-34.91）/34.91=3.1% ∈±5%符合要求。 三 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 3.1 各軸的轉(zhuǎn)速n 電機(jī)軸0的轉(zhuǎn)速：= =1440r/min 高速軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速：= =1440r/min 中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：=/=1440/3=480r/min 低速軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速：=/=480/4=120r/min 運(yùn)輸鏈軸的轉(zhuǎn)速：=/=120/3=40r/min 3.2 各軸的輸入功率P 電機(jī)軸0的輸入功率： kw 高速軸Ⅰ的輸入功率： kw 中間軸Ⅱ的輸入功率： kw 低速軸Ⅲ的輸入功率： kw 運(yùn)輸鏈軸的輸入功率： kw 3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T 電機(jī)軸0的輸入轉(zhuǎn)矩： 29.64 N·m 高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩： 71.15 N·m 中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩： 205.03 N·m 低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩： 787.58 N·m 運(yùn)輸鏈軸的的輸入轉(zhuǎn)矩： 787.58 N·m 3.4各軸參數(shù)表如下： 軸名 功率 P/KW 轉(zhuǎn)矩T/(N.mm） 轉(zhuǎn)速 n/（r/min） 傳動(dòng)比 i 電機(jī)軸 4.853 32.18 1440 1 Ⅰ軸 4.804 31.86 1440 Ⅱ軸 4.567 90.86 480 3 Ⅲ軸 4.386 349.05 120 4 運(yùn)輸鏈軸 4.126 985.08 40 3 四 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為，選用的傳動(dòng)比為 （1）鏈輪齒數(shù)：取則 （2）設(shè)計(jì)功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-3查的， （3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)及查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-11，可選20A。查表9-1，鏈條的節(jié)距為 （4）確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP 初定中心距，取則鏈節(jié)數(shù)為： 圓整為偶數(shù)取節(jié) （5）確定鏈條長(zhǎng)度及中心距 中心距減少量 實(shí)際中心距 （6）演算鏈速 與假設(shè)速度相符 20A滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) （mm） 鏈號(hào) 節(jié)距 p 滾子直徑 d1 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 b1 銷軸直徑 d2 內(nèi)鏈板厚度 排據(jù) 20A 31.75 19.05 18.9 9.54 30.18 35.76 （7）鏈輪輪廓計(jì)算 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 1）基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)： 配用鏈條的節(jié)距： 配用鏈條的滾子外徑d： 2）分度圓直徑d 3）齒頂圓直徑 4）齒根圓直徑 5）分度圓弦齒高 （8）鏈輪材料及熱處理 材料15、20鋼，熱處理：滲碳、淬火、回火 五 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)（錐齒輪的設(shè)計(jì)） 5.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 選用直齒錐齒輪傳動(dòng)。 速度不高，故選用7級(jí)精度 材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表6.1選取小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)Z1＝20，大齒輪齒數(shù)Ｚ2＝i1·Z1＝3×20=60，取Z2=60。 5.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 １）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）選取齒寬系數(shù) （4）知齒輪，查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(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 （6）由式6.11計(jì)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(jì)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 ２）計(jì)算 （１）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得 （２）計(jì)算圓周速度 （３）模數(shù)及主要尺寸的確定 模數(shù)：，取。 　　　分度圓直徑： 節(jié)錐角： 　　　　　　　 錐距 　　　 平均分度圓直徑： 齒寬，取 5.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1） 彎曲強(qiáng)度校核公式： （2）確定各參數(shù) 平均分度圓處螺旋角，則 查得動(dòng)載系數(shù)1.15 齒向載荷分布系數(shù) 使用系數(shù) 故 （3）分度圓圓周 （4）齒輪系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS 查表6.4得 （5）許用彎曲應(yīng)力可由下式算得 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6.15可查出彎曲疲勞極限應(yīng)力 小錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查得壽命系數(shù) 查得 ， 查得安全系數(shù)是 故許用彎曲應(yīng)力 因此滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 5.4驗(yàn)算 1）齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) 最小安全系數(shù) 因此齒面強(qiáng)度足夠 圓錐齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 名稱 符號(hào) 公式 直齒圓錐小齒輪 直齒圓錐大齒輪 齒數(shù) 20 60 模數(shù) m m 3 傳動(dòng)比 i i 3 分度圓錐度 ， 分度圓直徑 60 180 齒頂高 3 3 齒根高 3.6 3.6 齒全高 h 6.6 6.6 齒頂圓直徑 ， 65.7 (大端) 181.9 （大端） 齒根圓直徑 53.17 177.72 齒距 p 9.42 9.42 齒厚 s 4.71 4.71 齒槽寬 e 4.71 4.71 頂隙 c 0.6 0.6 錐距 R 94.87 94.87 齒頂角 ， 齒根角 齒頂圓錐角 ， 齒根圓錐角 ， 當(dāng)量齒數(shù) 21.08 189.79 齒寬 32 32 六 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)（圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)） 6.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 6.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計(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）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)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 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 （6）由式6.11計(jì)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(jì)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(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表6.2查得使用系數(shù).25 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計(jì)算模數(shù)ｍ 6.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15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 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計(jì)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(jì)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(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(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)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.63，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝3mm 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 6.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒寬寬度 6.5驗(yàn)算 合適 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 25，100 2 模數(shù) m 3mm 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 七 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 輸入軸設(shè)計(jì) 7.1.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =4.804kW =1440r/min =31.86N·m 7.1.2 求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓半徑為 mm 252.7 N N 7.1.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)） 根據(jù)課本表15-3，取得 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大5%—10%，取=18mm 左右。 =18mm 7.1.5 為了滿足帶輪的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑=23 mm 7.1.6 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=23mm ，由指導(dǎo)書表15-1，初步選取03系列， 30305 GB/T 276，其尺寸為，故而為了利于固定由指導(dǎo)書表15-1查得 7.1.7 取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑齒輪的左端與套筒之間采用軸肩定位。已知齒輪輪轂的寬度為40mm，應(yīng)使套筒端面可靠地壓緊軸承，由套筒長(zhǎng)度，擋油環(huán)長(zhǎng)度以及略小于輪轂寬度的部分組成，故為使套筒端面可靠地壓緊軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，故取。 7.1.8 軸承端蓋的總寬度為30mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離故取 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 7.1.10 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵，按=18 mm查得平鍵截面長(zhǎng)40 mm軸與錐齒輪之間的平鍵按由課本表6-1查得平鍵截面長(zhǎng)為36mm，鍵槽均用鍵槽銑刀加工。 為保證齒輪、半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為m6，確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6 7.2 中間軸設(shè)計(jì) 7.2.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =4.567kW =480r/min =90.86N·m 7.2.2 求作用在齒輪上的力 已知小圓柱直齒輪的分度圓直徑=75 mm = =2422.93=881.88N 已知大圓錐齒輪的平均分度圓直徑d=240mm mm N N 7.2.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）， 根據(jù)課本表15-3，取得 中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑，因軸上有兩處鍵槽，故直徑增大5%—10%，故取30 7.2.4擬定軸上零件的裝配方案如圖 7.2.5初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=由指導(dǎo)書表15-1中初步選取03系列，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為所以==30mm這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度，因此取套筒外直徑36mm，內(nèi)直徑30mm。 7.2.6 取安裝圓錐齒輪的軸段，錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長(zhǎng)，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度2.45，故取，則軸環(huán)處的直徑為。 7.2.7 已知圓柱直齒輪d=75，齒寬=65mm取 =63。 7.2.8 箱體以小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸，由圓錐齒輪的嚙合幾何關(guān)系，推算出，箱體對(duì)稱線次于截面3右邊16mm處，設(shè)此距離為則取軸肩有如下長(zhǎng)度關(guān)系： ++16mm=+-7mm 由于要安裝軸承與甩油環(huán)與套筒、還有插入輪轂中的4mm,取 由于要安裝軸承與甩油環(huán)與套筒、還有插入輪轂中的3mm 綜合 以上關(guān)系式，求出 7.2.9 軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為； 圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為56mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為。 7.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 7.3.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =4.386kW =120r/min =7349.05N·m 7.3.2 求作用在齒輪上的力 已知大圓柱直齒輪的分度圓半徑 =300mm = =2327=931.76N 7.3.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)課本表15-3，取得 低速軸的最小值顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑。因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大5%—10%，故 7.3.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖。 7.3.5由圖可得為整個(gè)軸直徑最小處選=40 mm為了滿足齒輪的軸向定位，取根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距箱體的距離綜合考慮取。 7.3.6 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取03基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310，其尺寸為 所以==50mm這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位。 由表15-7查得30310型軸承的定位軸肩高度，因此取安裝支持圓柱齒輪處直徑。 7.3.7 已知圓柱直齒輪齒寬=60mm為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取=58mm。 7.3.8由于中間軸在箱體內(nèi)部長(zhǎng)為228mm，軸承30310寬為29.25mm，可以得出，至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 7.3.9 軸上的周向定位 圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接， 按由課本表6-1查得平鍵截面 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；鏈輪的周向定位采用平鍵連接， 按由課本表6-1查得平鍵截面鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為。 7.3.11 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承從軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =349.05N·m 7.3.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ， 軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力 因此 故安全。 7.3.13判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 7.3.14截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6右側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =787.58N·m 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因 ， 經(jīng)插值后查得 =2.018 =1.382 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 = = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 ==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.82/0.73+1/0.92=2.58 /+1/=1.32/0.84+1/0.92=1.66 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 7.3.15 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =787.58N·m 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=3.75，則/=0.83.75=3 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=3.75+1/0.92=3.84 /+1/=3+1/0.92=3.09 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 八 鍵連接的選擇和計(jì)算 8.1 輸入軸與聯(lián)軸器的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=40mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=3.5mm，輪轂深度2.8mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 8.2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=36mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=3.5mm，輪轂深度2.8mm。圓角半徑r=0.2mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 8.3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=56mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 8.5 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=50mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=6.0mm，輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 8.6 輸出軸與鏈輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=80mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.5mm，輪轂深度3.8mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 九 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算 9.1 輸入軸上的軸承計(jì)算 9.1.1 已知: =1440r/min e=0.37 Y=1.6 9.1.2 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e值和Y值 相對(duì)軸向載荷 比e小 9.2.2 求兩軸承的軸向力 9.1.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 < e < e 由指導(dǎo)書表15-1查得： =859.5 N =300.8 N 9.1.4 驗(yàn)算軸的壽命 >48000 h 故可以選用。 9.2 中間軸上的軸承計(jì)算 9.2.1 已知： =480/min ， ， ， ， e=0.31，Y=1.9 9.2.2 求兩軸承的軸向力 9.2.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 < e < e 由指導(dǎo)書表15-1查的 =2520 N =1089 N 9.2.4 驗(yàn)算軸的壽命 >48000h 故可以選用。 9.3 輸出軸上的軸承計(jì)算 9.3.1 已知： =120r/min = =874.2 N ， e=0.35，Y=1.7 9.3.2 求兩軸承的軸向力 9.3.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 < e 由指導(dǎo)書表15-1查得： =2402 N 9.2.4 驗(yàn)算軸的壽命 >48000 h 故可以選用。 十 聯(lián)軸器的選擇 在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)，選HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為7100 r/min。 十一 箱體的設(shè)計(jì) 11.1 箱體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 箱體是減速器的一個(gè)重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動(dòng)件的嚙合精度，使箱體有良好的潤(rùn)滑和密封。箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量約占減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗，重量及成本等有很大的影響。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，各部分民尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過(guò)程中確定。 11.2 箱體的材料及制造方法 選用HT150，砂型鑄造。 11.3 箱體各部分的尺寸（如表1、2） 表1：箱體參數(shù) 名 稱 符 號(hào) 圓錐圓柱齒輪減速器 計(jì)算結(jié)果 機(jī)座壁厚 0.025a+3mm≥8mm 10 機(jī)蓋壁厚 （0.8~0.85）≥8mm 8 機(jī)座凸緣厚度 b 1.5δ 15 機(jī)蓋凸緣厚度 1.5δ 15 機(jī)座底凸緣厚度 p 2.5δ 25 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12mm 24 地腳螺釘數(shù)目 n a ≤ 250mm 4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75 df 18 機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑 d2 (0.5~0.6) df 12 連接螺栓d2的間距 l 150~200mm 軸承端螺釘直徑 d3 (0.4~0.5) df 10 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3~0.4) df 8 定位銷直徑 d (0.7~0.8) d2 9 df、d1 、d2至外機(jī)壁距離 見表2 d1 、d2至緣邊距離 見表2 軸承旁凸臺(tái)半徑 凸臺(tái)高度 h 根據(jù)低速軸承座外徑確定 50 外機(jī)壁到軸承端面距離 c1+ c2+(5~8)mm 50 內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離 δ+ c1+ c2+(5~8)mm 58 大齒輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 ≥1.2δ 10 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離 ≥δ 10 機(jī)蓋、機(jī)座肋厚 、m m1≈0.85δ1，m≈0.85δ 7 軸承端蓋外徑 軸承座孔直徑+(5~5.5) d3 72 / 100 軸承端蓋凸緣厚度 e (1~1.2) d3 10 軸承旁連接螺栓距離 s 盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準(zhǔn) 十二 潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì) 12.1 潤(rùn)滑 齒輪圓周速度v<5m/s所以采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑的作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)的減速器的合適浸油深度H1 對(duì)于圓柱齒輪一般為1個(gè)齒高，但不應(yīng)小于10mm，保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。換油時(shí)間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、被污染的程度。查手冊(cè)選擇L-CKB 150號(hào)工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油。 12.2 密封 減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承內(nèi)側(cè)、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。 12.2.1 軸伸出處的密封：作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。由脂潤(rùn)滑選用氈圈密封，氈圈密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、安裝方便、但對(duì)軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重，因而工耗大，氈圈壽命短。 12.2.2 軸承內(nèi)側(cè)的密封：該密封處選用擋油環(huán)密封，其作用用于脂潤(rùn)滑的軸承，防止過(guò)多的油進(jìn)入軸承內(nèi)，破壞脂的潤(rùn)滑效果。 12.2.3 箱蓋與箱座接合面的密封：接合面上涂上密封膠。 設(shè)計(jì)總結(jié) 短短一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)，讓我意識(shí)到成為一個(gè)設(shè)計(jì)師必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)功底。在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中也讓我對(duì)以前所學(xué)的東西有了更深的認(rèn)識(shí)并懂得了如何應(yīng)用到實(shí)際中，初步了解了設(shè)計(jì)的具體步驟和過(guò)程的同時(shí)加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力以及思考、解決問(wèn)題的能力。 參考文獻(xiàn) [1]? 濮良貴、紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2006． [2]? 李育錫主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：高等教育出版社，2008．6. 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