某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)含3張CAD圖

某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)含3張CAD圖,攪拌機(jī),單級斜齒,圓柱齒輪,減速器,設(shè)計(jì),cad XXXXXXX設(shè)計(jì)任務(wù)書 畢業(yè)生姓名 專 業(yè) 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 所 屬 系 部 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間 二XX年五月3一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸二、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料 已經(jīng)電動(dòng)機(jī)額定功率P=4KW，轉(zhuǎn)速，低速軸轉(zhuǎn)速，大齒輪節(jié)圓直徑，寬度，輪齒螺旋角，法面壓力角，單級齒輪減速器簡圖如圖所示。單級齒輪減速器簡圖三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.內(nèi)容：（1）完成軸的全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）驗(yàn)算軸的強(qiáng)度并校核軸的截面是否安全2.要求： （1）繪制軸的工作圖（1號圖紙）；（2）設(shè)計(jì)說明書一份，約60008000字。（16開設(shè)計(jì)紙、封面） 其中，說明書內(nèi)容： 1）目錄； 2）設(shè)計(jì)任務(wù)書； 3）計(jì)算低速軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩）； 4）低速軸軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5）參考文獻(xiàn)目錄前 言II第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1設(shè)計(jì)題目11.2畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料11.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案22.1 傳動(dòng)方案特點(diǎn)22.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率2第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇23.1 電動(dòng)機(jī)的選擇23.2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比3第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4第五部分 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)65.1 輸入軸的設(shè)計(jì)65.2 輸出軸的設(shè)計(jì)10設(shè)計(jì)小結(jié)16參考文獻(xiàn)17前 言大學(xué)期間學(xué)了機(jī)械設(shè)計(jì)，在理論上有了一些基礎(chǔ)，但究竟自己掌握了多少，卻不清楚。并且“紙上學(xué)來終覺淺，要知此事需躬行”。正好學(xué)校又安排了畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以決定這次一定要在自己能力范圍內(nèi)把它做到最好。本次機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是首次進(jìn)行較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，也是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。第一，機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是：通過機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它有關(guān)先修課程的理論和知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)得到鞏固，深化和擴(kuò)展。第二、機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，初步培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，使學(xué)生具有初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定傳動(dòng)方案的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，相互配合的工作作風(fēng)。第三、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(手冊、圖冊、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)估算和數(shù)據(jù)處理等。第四、機(jī)械設(shè)計(jì)要注意的問題：獨(dú)立思考，繼承創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)實(shí)用經(jīng)濟(jì)性，使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，及時(shí)檢查和整理計(jì)算結(jié)果。機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案，選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的參數(shù)；傳動(dòng)零件，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；編寫設(shè)計(jì)說明書；畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)；最后完成答辯。該某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸設(shè)計(jì)基本上符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，限于作者初學(xué)水平，錯(cuò)誤及不妥之處望老師批評指正。II第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料 已經(jīng)電動(dòng)機(jī)額定功率P=4KW，轉(zhuǎn)速，低速軸轉(zhuǎn)速，大齒輪節(jié)圓直徑，寬度，輪齒螺旋角，法面壓力角，單級齒輪減速器簡圖如圖所示。單級齒輪減速器簡圖1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.內(nèi)容：（1）完成軸的全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）驗(yàn)算軸的強(qiáng)度并校核軸的截面是否安全2.要求： （1）繪制軸的工作圖（1號圖紙）；（2）設(shè)計(jì)說明書一份，約60008000字。（16開設(shè)計(jì)紙、封面）第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2.1 傳動(dòng)方案特點(diǎn)1.組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2.特點(diǎn)：齒輪相對于軸承對稱分布。3.確定傳動(dòng)方案：根據(jù)任務(wù)書要求，確定傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)-斜齒圓柱齒輪減速器-工作機(jī)。2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率ha=h13h2h32h4=0.9830.970.9920.96=0.859h1為軸承的效率,h2為齒輪傳動(dòng)的效率,h3為聯(lián)軸器的效率,h4為工作機(jī)的效率。第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇工作機(jī)的功率Pw:Pw = 3.436 KW電動(dòng)機(jī)所需工作功率為:Pd=Pwa=3.4360.859=4Kw工作機(jī)的轉(zhuǎn)速為:n = 130 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，一級圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比i=26，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = in = (26)130 = 260780r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，選定型號為Y160M1-8的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為4KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min，同步轉(zhuǎn)速750r/min。電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸：中心高外形尺寸地腳螺栓安裝尺寸地腳螺栓孔直徑電動(dòng)機(jī)軸伸出段尺寸鍵尺寸HLHDABKDEFG160mm60038525421015mm4211012373.2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比： 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為:ia=nmn=720130= 5.54（2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比:ia=i則減速器傳動(dòng)比為:i=ia=5.54第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速:輸入軸：nI=nm=720rmin輸出軸：nII=nIi=7205.54=129.96rmin工作機(jī)軸：nIII=nII=129.96rmin（2)各軸輸入功率:輸入軸：PI= Pm3=40.99=3.96Kw輸出軸：PII= PI12=3.960.980.97=3.76Kw工作機(jī)軸：PIII= PII13=3.760.980.99=3.65Kw則各軸的輸出功率：輸入軸：PI= PI1=3.960.98=3.88Kw輸出軸：PII= PII1=3.760.98=3.68Kw工作機(jī)軸：PIII= PIII1=3.650.98=3.58Kw(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)軸：Td=9550Pmnm=95504720=53.06Nm輸入軸：TI=9550PInI=95503.96720=52.52Nm輸出軸：TII=9550PIInII=95503.76129.96=276.3Nm工作機(jī)軸：TIII=9550PIIInIII=95503.65129.96=268.22Nm各軸輸出轉(zhuǎn)矩為：輸入軸：TI= TI1=52.520.98=51.47Nm輸出軸：TII= TII1=276.30.98=270.77Nm工作機(jī)軸：TIII= TIII1=268.220.98=262.86Nm第五部分 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)5.1 輸入軸的設(shè)計(jì)1.輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P1 = 3.96 KW n1 = 720 r/min T1 = 52.52 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知小齒輪的分度圓直徑為:d1 = 53.216 mm 則:Ft=2T1d1=2100052.5253.216=1973.8NFr=Fttanncos=1973.8tan20cos12.28=735.2NFa=Fttan=1973.8tan12.28=429.4N3.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)處理，根據(jù)表，取A0 = 112，得：dmin=A03P1n1=112 33.96720=19.8mm 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT1，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA = 1.3，則:Tca=KAT1=1.352.52=68.3Nm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，同時(shí)考慮電機(jī)軸直徑42mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-2002或手冊，選用LT5型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為35 mm故取d12 = 35 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為60 mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II=III段的直徑d23 = 40 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 45 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 60 mm，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比聯(lián)軸器轂孔長度L略短一些，現(xiàn)取l12 = 58 mm。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 40 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選擇單列圓錐滾子軸承30209，其尺寸為dDT = 458520.75 mm，故d34 = d78 = 45 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l34 = l78 = 20.75+15 = 35.75 mm。 軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得30209型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d45 = d67 = 52 mm。 3）由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強(qiáng)度，應(yīng)將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。所以l56 = B = 84 mm，d56 = d1 = 53.216 mm 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與聯(lián)軸器右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，則l45 = +s-15 = 16+8-15 = 9 mml67 = +s-15 = 16+8-15 = 9 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計(jì)算簡圖（見圖a）: 根據(jù)30209軸承查手冊得a = 18.6 mm 聯(lián)軸器中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L1 = 60/2+50+18.6 = 98.6 mm 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2 = 84/2+35.75+9-18.6 = 68.2 mm 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = 84/2+9+35.75-18.6 = 68.2 mm2）計(jì)算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1=FtL3L2+L3=1973.868.268.2+68.2=986.9NFNH2=FtL2L2+L3=1973.868.268.2+68.2=986.9N垂直面支反力（見圖d）：FNV1=FrL3+Fad12L2+L3=735.268.2+429.453.216268.2+68.2=451.4NFNV2=Fad12-FrL2L2+L3=429.453.2162-735.268.268.2+68.2=-283.8N3）計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH=FNH1L2=986.968.2=67307Nmm截面C處的垂直彎矩：MV1=FNV1L2=451.468.2=30785NmmMV2=FNV2L3=-283.868.2=-19355Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1=MH2+MV12=673072+307852=74013NmmM2=MH2+MV22=673072+-193552=70035Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。必要時(shí)也對其他危險(xiǎn)截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：ca=McaW=M12+T12W=740132+0.652.52100020.153.2163=5.3MPa-1=60MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計(jì)算W時(shí)，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：5.2 輸出軸的設(shè)計(jì)1.求輸出軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2P2 = 3.76 KW n2 = 129.96 r/min T2 = 276.3 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為:d2 = 296.784 mm 則:Ft=2T2d2=21000276.3296.784=1862NFr=Fttanncos=1862tan20cos12.28=693.6NFa=Fttan=1862tan12.28=405.1N3.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)處理，根據(jù)表，取:A0 = 112，于是得dmin=A03P2n2=112 33.76129.96=34.4mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT2，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA = 1.3，則:Tca=KAT2=1.3276.3=359.2Nm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-2002或手冊，選用LT7型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為40 mm故取d12 = 40 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為84 mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑d23 = 45 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 50 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 84 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取l12 = 82 mm。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 45 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取單列圓錐滾子軸承30210，其尺寸為dDT = 50mm90mm21.75mm，故d34 = d67 = 50 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l67 = 21.75+15 = 36.75 mm 右端滾動(dòng)軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得30210型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d56 = 57 mm。 3）取安裝齒輪處的軸段IV-V段的直徑d45 = 55 mm；齒輪的左端與左軸承之間采用擋油環(huán)定位。已知大齒輪輪轂的寬度為B = 79 mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l45 = 77 mm。 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取小齒輪端面距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，已知滾動(dòng)軸承的寬度T = 21.75 mm，則l34 = T+s+2.5+2 = 21.75+8+16+2.5+2 = 50.25 mml56 = s+2.5-15 = 8+16+2.5-15 = 11.5 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計(jì)算簡圖（見圖a）: 根據(jù)30210軸承查手冊得a = 20 mm 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2 = 79/2-2+50.25-20 = 67.8 mm 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = 79/2+11.5+36.75-20 = 67.8 mm2）計(jì)算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1=FtL3L2+L3=186267.867.8+67.8=931NFNH2=FtL2L2+L3=186267.867.8+67.8=931N垂直面支反力（見圖d）：FNV1=FrL3+Fad22L2+L3=693.667.8+405.1296.784267.8+67.8=790.1NFNV2=Fad22-FrL2L2+L3=405.1296.7842-693.667.867.8+67.8=96.5N3）計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH=FNH1L2=93167.8=63122Nmm截面C處的垂直彎矩：MV1=FNV1L2=790.167.8=53569NmmMV2=FNV2L3=96.567.8=6543Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1=MH2+MV12=631222+535692=82789NmmM2=MH2+MV22=631222+65432=63460Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。必要時(shí)也對其他危險(xiǎn)截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：ca=McaW=M2+T22W=827892+0.6276.3100020.1553=11.1MPa-1=60MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計(jì)算W時(shí)，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：設(shè)計(jì)小結(jié) 這次關(guān)于某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸設(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(gè)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(shí).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。 這次的畢業(yè)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(shí)等方面有重要的作用。 本次設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計(jì)中還存在不少錯(cuò)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(shí)，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。參考文獻(xiàn)1 濮良貴、陳國定、吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì).9版.北京：高等教育出版社，2013.052 陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書3 龔桂義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(新版).北京機(jī)械工業(yè)出版社，20045“課本”：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)/楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生主編 編號 ISBN 978-7-04-019209-4 高等教育出版社 2009年4月第11次印刷.6“手冊”：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊/吳宗澤，羅圣國主編 編號ISBN 978-7-04-019303-9 高等教育出版社 2009年5月第9次印刷.22XXXXXXXX設(shè)計(jì)任務(wù)書 畢業(yè)生姓名 專 業(yè) 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 所 屬 系 部 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間 二XX年五月目錄前 言II第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1設(shè)計(jì)題目11.2畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料11.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案22.1 傳動(dòng)方案特點(diǎn)22.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率2第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇23.1 電動(dòng)機(jī)的選擇23.2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比3第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4第五部分 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5第六部分 傳動(dòng)軸和傳動(dòng)軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)126.1 輸入軸的設(shè)計(jì)126.2 輸出軸的設(shè)計(jì)17第七部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算227.1 輸入軸鍵選擇與校核237.2 輸出軸鍵選擇與校核23第八部分 軸承的選擇及校核計(jì)算238.1 輸入軸的軸承計(jì)算與校核248.2 輸出軸的軸承計(jì)算與校核24第九部分 聯(lián)軸器的選擇259.1 輸入軸處聯(lián)軸器259.2 輸出軸處聯(lián)軸器25第十部分 減速器的潤滑和密封2610.1 減速器的潤滑2610.2 減速器的密封27第十一部分 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸2711.1 減速器附件的設(shè)計(jì)與選取2811.2 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸33設(shè)計(jì)小結(jié)36參考文獻(xiàn)37前 言大學(xué)期間學(xué)了機(jī)械設(shè)計(jì)，在理論上有了一些基礎(chǔ)，但究竟自己掌握了多少，卻不清楚。并且“紙上學(xué)來終覺淺，要知此事需躬行”。正好學(xué)校又安排了畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以決定這次一定要在自己能力范圍內(nèi)把它做到最好。本次機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是首次進(jìn)行較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，也是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。第一，機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是：通過機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它有關(guān)先修課程的理論和知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)得到鞏固，深化和擴(kuò)展。第二、機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，初步培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，使學(xué)生具有初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定傳動(dòng)方案的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，相互配合的工作作風(fēng)。第三、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(手冊、圖冊、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)估算和數(shù)據(jù)處理等。第四、機(jī)械設(shè)計(jì)要注意的問題：獨(dú)立思考，繼承創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)實(shí)用經(jīng)濟(jì)性，使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，及時(shí)檢查和整理計(jì)算結(jié)果。機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案，選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的參數(shù)；傳動(dòng)零件，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸承，聯(lián)軸器，潤滑，密封和聯(lián)接件的選擇與校核計(jì)算；箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設(shè)計(jì)說明書；畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)；最后完成答辯。該某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸設(shè)計(jì)基本上符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，限于作者初學(xué)水平，錯(cuò)誤及不妥之處望老師批評指正。III第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料 已經(jīng)電動(dòng)機(jī)額定功率P=4KW，轉(zhuǎn)速，低速軸轉(zhuǎn)速，大齒輪節(jié)圓直徑，寬度，輪齒螺旋角，法面壓力角，單級齒輪減速器簡圖如圖所示。單級齒輪減速器簡圖1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.內(nèi)容：（1）完成軸的全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）驗(yàn)算軸的強(qiáng)度并校核軸的截面是否安全2.要求： （1）繪制軸的工作圖（1號圖紙）；（2）設(shè)計(jì)說明書一份，約60008000字。（16開設(shè)計(jì)紙、封面）第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2.1 傳動(dòng)方案特點(diǎn)1.組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2.特點(diǎn)：齒輪相對于軸承對稱分布。3.確定傳動(dòng)方案：根據(jù)任務(wù)書要求，確定傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)-斜齒圓柱齒輪減速器-工作機(jī)。2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率ha=h13h2h32h4=0.9830.970.9920.96=0.859h1為軸承的效率,h2為齒輪傳動(dòng)的效率,h3為聯(lián)軸器的效率,h4為工作機(jī)的效率。第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇工作機(jī)的功率Pw:Pw = 3.436 KW電動(dòng)機(jī)所需工作功率為:Pd=Pwa=3.4360.859=4Kw工作機(jī)的轉(zhuǎn)速為:n = 130 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，一級圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比i=26，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = in = (26)130 = 260780r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，選定型號為Y160M1-8的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為4KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min，同步轉(zhuǎn)速750r/min。電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸：中心高外形尺寸地腳螺栓安裝尺寸地腳螺栓孔直徑電動(dòng)機(jī)軸伸出段尺寸鍵尺寸HLHDABKDEFG160mm60038525421015mm4211012373.2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比： 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為:ia=nmn=720130= 5.54（2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比:ia=i則減速器傳動(dòng)比為:i=ia=5.54第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速:輸入軸：nI=nm=720rmin輸出軸：nII=nIi=7205.54=129.96rmin工作機(jī)軸：nIII=nII=129.96rmin（2)各軸輸入功率:輸入軸：PI= Pm3=40.99=3.96Kw輸出軸：PII= PI12=3.960.980.97=3.76Kw工作機(jī)軸：PIII= PII13=3.760.980.99=3.65Kw則各軸的輸出功率：輸入軸：PI= PI1=3.960.98=3.88Kw輸出軸：PII= PII1=3.760.98=3.68Kw工作機(jī)軸：PIII= PIII1=3.650.98=3.58Kw(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)軸：Td=9550Pmnm=95504720=53.06Nm輸入軸：TI=9550PInI=95503.96720=52.52Nm輸出軸：TII=9550PIInII=95503.76129.96=276.3Nm工作機(jī)軸：TIII=9550PIIInIII=95503.65129.96=268.22Nm各軸輸出轉(zhuǎn)矩為：輸入軸：TI= TI1=52.520.98=51.47Nm輸出軸：TII= TII1=276.30.98=270.77Nm工作機(jī)軸：TIII= TIII1=268.220.98=262.86Nm第五部分 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1.選精度等級、材料及齒數(shù)（1）材料選擇：由表選小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，硬度范圍取為280HBS，大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度范圍取為240HBS。（2）一般工作機(jī)器，選用8級精度。（3）選小齒輪齒數(shù)Z1 = 26，大齒輪齒數(shù)Z2 = 265.54 = 144.04，取Z2= 145。（4）初選螺旋角b = 14。（5）壓力角a = 20。2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式試算小齒輪分度圓直徑，即d132KT1du+1uZEZHZZH21）確定公式中的各參數(shù)值。試選載荷系數(shù)KHt = 1.3。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9.55103P1n1=9.551033.96720=52.52Nm選取齒寬系數(shù)d = 1.4。由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.44。查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z 。端面壓力角：t=arctantanncos=arctantan20cos14=20.561at1=arccosZ1costZ1+2ha*cos =arccos26cos20.56126+21cos14=29.402at2=arccosZ2costZ2+2ha*cos =arccos145cos20.561145+21cos14=22.494端面重合度：=12Z1tanat1-tant+Z2tanat2-tant=1226tan29.402-tan20.561+145tan22.494-tan20.561=1.679軸向重合度：=dZ1tan=1.426tan14=2.889重合度系數(shù)：Z=4-31-+=4-1.67931-2.889+2.8891.679=0.509由式可得螺旋角系數(shù)Z=cos=cos14=0.985計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力sH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為sHlim1 = 600MPa、sHlim2 = 550 MPa。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1jLh=6072011018300=1.04109N2=N1i12=1.041095.54=1.87108查取接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.88、KHN2 = 0.92。取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:H1=Hlim1KHN1S=6000.881=528MPaH2=Hlim2KHN2S=5500.921=506MPa取sH1和sH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即H=H2=506MPa2）試算小齒輪分度圓直徑d132KT1du+1uZEZHZZH2=3210001.352.521.45.54+15.54189.82.440.5090.9855062=28.943mm（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度vv=d1tn1601000=28.943720601000=1.09ms齒寬bb=dd1t=1.428.943=40.52mm2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH由表查得使用系數(shù)KA = 1。根據(jù)v = 1.09 m/s、8級精度，由圖查得動(dòng)載系數(shù)KV = 1.08。齒輪的圓周力Ft1=2T1d1t=2100052.5228.943=3629.202NKAFt1b=13629.20240.52=89.57Nmm 100 Nmm查表得齒間載荷分配系數(shù)KHa = 1.4。由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承對稱布置時(shí)，KHb = 1.342。則載荷系數(shù)為：K=KAKVKHKH=11.081.41.342=2.0293）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的的分度圓直徑d1=d1t3KKt=28.94332.0291.3=33.573mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)mn=d1cosZ1=33.573cos1426=1.253mm模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值mn = 2mm。3.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a=Z1+Z2mn2cos=26+14522cos14=176.229mm中心距圓整為a = 175 mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角=arccosZ1+Z2mn2a=arccos26+14522175=12.28即：b = 121648（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1=mnZ1cos=226cos12.28=53.216mmd2=mnZ2cos=2145cos12.28=296.784mm（4）計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1.453.216=74.502mm取b2 = 79 mm、b1 = 84 mm。4.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件F=2KT1YFaYSaYYcos2dmn3Z121）確定公式中各參數(shù)值計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)ZV1=Z1cos3=26cos12.283=27.868ZV2=Z2cos3=145cos12.283=155.415計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Ye基圓螺旋角：b=arctantancost=arctantan12.28cos20.561=11.52當(dāng)量齒輪重合度：v=cos2b=1.679cos11.522=1.749軸向重合度：=dZ1tan=1.426tan12.28=2.522重合度系數(shù)：Y=0.25+0.75v=0.25+0.751.749=0.679計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)YbY=1-120=1-2.52212.28120=0.742由當(dāng)量齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)YFa1 = 2.56 YFa2 = 2.16YSa1 = 1.62 YSa2 = 1.84計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF由表查得齒間載荷分配系數(shù)KFa = 1.4根據(jù)KHb = 1.342，結(jié)合b/h = 17.56查圖得KFb = 1.312則載荷系數(shù)為KF=KAKVKFKF=11.081.41.312=1.984計(jì)算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力sF查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 500 MPa、sFlim2 = 380 MPa。由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.85、KFN2 = 0.88取安全系數(shù)S=1.4，得F1=KFN1Flim1S=0.855001.4=303.57MPaF2=KFN2Flim2S=0.883801.4=238.86MPa2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核F=2KFT1YFa1YSa1YYcos2dmn3Z12=210001.98452.522.561.620.6790.742cos212.281.423262=54.913MPaF1F=2KFT1YFa2YSa2YYcos2dmn3Z12=210001.98452.522.161.840.6790.742cos212.281.423262=52.625MPaF2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù)Z1 = 26、Z2 = 145，模數(shù)m = 2 mm，壓力角a = 20，螺旋角b = 12.28= 121648，中心距a = 175 mm，齒寬b1 = 84 mm、b2 = 79 mm。齒輪參數(shù)總結(jié)和計(jì)算代號名稱計(jì)算公式高速級小齒輪高速級大齒輪模數(shù)m2mm2mm齒數(shù)z26145螺旋角左121648右121648齒寬b84mm79mm分度圓直徑d53.216mm296.784mm齒頂高系數(shù)ha1.01.0頂隙系數(shù)c0.250.25齒頂高h(yuǎn)amha2mm2mm齒根高h(yuǎn)fm(ha+c)2.5mm2.5mm全齒高h(yuǎn)ha+hf4.5mm4.5mm齒頂圓直徑dad+2ha57.216mm300.784mm齒根圓直徑dfd-2hf48.216mm291.784mm第六部分 傳動(dòng)軸和傳動(dòng)軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)6.1 輸入軸的設(shè)計(jì)1.輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P1 = 3.96 KW n1 = 720 r/min T1 = 52.52 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知小齒輪的分度圓直徑為:d1 = 53.216 mm 則:Ft=2T1d1=2100052.5253.216=1973.8NFr=Fttanncos=1973.8tan20cos12.28=735.2NFa=Fttan=1973.8tan12.28=429.4N3.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)處理，根據(jù)表，取A0 = 112，得：dmin=A03P1n1=112 33.96720=19.8mm 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT1，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA = 1.3，則:Tca=KAT1=1.352.52=68.3Nm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，同時(shí)考慮電機(jī)軸直徑42mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-2002或手冊，選用LT5型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為35 mm故取d12 = 35 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為60 mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II=III段的直徑d23 = 40 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 45 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 60 mm，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比聯(lián)軸器轂孔長度L略短一些，現(xiàn)取l12 = 58 mm。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 40 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選擇單列圓錐滾子軸承30209，其尺寸為dDT = 458520.75 mm，故d34 = d78 = 45 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l34 = l78 = 20.75+15 = 35.75 mm。 軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得30209型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d45 = d67 = 52 mm。 3）由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強(qiáng)度，應(yīng)將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。所以l56 = B = 84 mm，d56 = d1 = 53.216 mm 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與聯(lián)軸器右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，則l45 = +s-15 = 16+8-15 = 9 mml67 = +s-15 = 16+8-15 = 9 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計(jì)算簡圖（見圖a）: 根據(jù)30209軸承查手冊得a = 18.6 mm 聯(lián)軸器中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L1 = 60/2+50+18.6 = 98.6 mm 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2 = 84/2+35.75+9-18.6 = 68.2 mm 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = 84/2+9+35.75-18.6 = 68.2 mm2）計(jì)算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1=FtL3L2+L3=1973.868.268.2+68.2=986.9NFNH2=FtL2L2+L3=1973.868.268.2+68.2=986.9N垂直面支反力（見圖d）：FNV1=FrL3+Fad12L2+L3=735.268.2+429.453.216268.2+68.2=451.4NFNV2=Fad12-FrL2L2+L3=429.453.2162-735.268.268.2+68.2=-283.8N3）計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH=FNH1L2=986.968.2=67307Nmm截面C處的垂直彎矩：MV1=FNV1L2=451.468.2=30785NmmMV2=FNV2L3=-283.868.2=-19355Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1=MH2+MV12=673072+307852=74013NmmM2=MH2+MV22=673072+-193552=70035Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。必要時(shí)也對其他危險(xiǎn)截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：ca=McaW=M12+T12W=740132+0.652.52100020.153.2163=5.3MPa-1=60MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計(jì)算W時(shí)，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：6.2 輸出軸的設(shè)計(jì)1.求輸出軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2P2 = 3.76 KW n2 = 129.96 r/min T2 = 276.3 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為:d2 = 296.784 mm 則:Ft=2T2d2=21000276.3296.784=1862NFr=Fttanncos=1862tan20cos12.28=693.6NFa=Fttan=1862tan12.28=405.1N3.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)處理，根據(jù)表，取:A0 = 112，于是得dmin=A03P2n2=112 33.76129.96=34.4mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT2，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA = 1.3，則:Tca=KAT2=1.3276.3=359.2Nm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-2002或手冊，選用LT7型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為40 mm故取d12 = 40 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為84 mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑d23 = 45 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 50 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 84 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取l12 = 82 mm。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 45 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取單列圓錐滾子軸承30210，其尺寸為dDT = 50mm90mm21.75mm，故d34 = d67 = 50 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l67 = 21.75+15 = 36.75 mm 右端滾動(dòng)軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得30210型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d56 = 57 mm。 3）取安裝齒輪處的軸段IV-V段的直徑d45 = 55 mm；齒輪的左端與左軸承之間采用擋油環(huán)定位。已知大齒輪輪轂的寬度為B = 79 mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l45 = 77 mm。 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取小齒輪端面距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，已知滾動(dòng)軸承的寬度T = 21.75 mm，則l34 = T+s+2.5+2 = 21.75+8+16+2.5+2 = 50.25 mml56 = s+2.5-15 = 8+16+2.5-15 = 11.5 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計(jì)算簡圖（見圖a）: 根據(jù)30210軸承查手冊得a = 20 mm 齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離L2 = 79/2-2+50.25-20 = 67.8 mm 齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離L3 = 79/2+11.5+36.75-20 = 67.8 mm2）計(jì)算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1=FtL3L2+L3=186267.867.8+67.8=931NFNH2=FtL2L2+L3=186267.867.8+67.8=931N垂直面支反力（見圖d）：FNV1=FrL3+Fad22L2+L3=693.667.8+405.1296.784267.8+67.8=790.1NFNV2=Fad22-FrL2L2+L3=405.1296.7842-693.667.867.8+67.8=96.5N3）計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH=FNH1L2=93167.8=63122Nmm截面C處的垂直彎矩：MV1=FNV1L2=790.167.8=53569NmmMV2=FNV2L3=96.567.8=6543Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1=MH2+MV12=631222+535692=82789NmmM2=MH2+MV22=631222+65432=63460Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。必要時(shí)也對其他危險(xiǎn)截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：ca=McaW=M2+T22W=827892+0.6276.3100020.1553=11.1MPa-1=60MPa 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計(jì)算W時(shí)，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：第七部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算7.1 輸入軸鍵選擇與校核 校核聯(lián)軸器處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 10mm8mm50mm，接觸長度:l = 50-10 = 40 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T=0.25hldF=0.25840351201000=336NmTT1，故鍵滿足強(qiáng)度要求。7.2 輸出軸鍵選擇與校核1）輸出軸與大齒輪處鍵 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 16mm10mm70mm，接觸長度:l = 70-16 = 54 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T=0.25hldF=0.251054551201000=891NmTT2，故鍵滿足強(qiáng)度要求。2）輸出軸與聯(lián)軸器處鍵 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 12mm8mm70mm，接觸長度:l = 70-12 = 58 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T=0.25hldF=0.25858401201000=556.8NmTT2，故鍵滿足強(qiáng)度要求。第八部分 軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：LhLh=1018300=24000h8.1 輸入軸的軸承計(jì)算與校核1）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P: 因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0所以:P=XFr+YFa=1735.2+0429.4=735.2N2）求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C=P10360n1Lh106=735.21036072024000106=5904N3）選擇軸承型號: 查課本表11-5，選擇:30209軸承，Cr = 67.8 KN，由課本式11-3有：Lh=10660n1CP103=1066072067.81000735.2103=8.2107hLh所以軸承預(yù)期壽命足夠。8.2 輸出軸的軸承計(jì)算與校核1) 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P: 因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0所以:P=XFr+YFa=1693.6+0405.1=693.6N2）求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:C=P10360n2Lh106=693.610360129.9624000106=3332N3）選擇軸承型號: 查課本表11-5，選擇:30210軸承，Cr = 73.2 KN，由課本式11-3有：Lh=10660n2CP103=10660129.9673.21000693.6103=7.12108hLh所以軸承預(yù)期壽命足夠。第九部分 聯(lián)軸器的選擇9.1 輸入軸處聯(lián)軸器1.載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩：T=T1=52.52Nm由表查得KA = 1.3，故得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：Tca=KAT1=1.352.52=68.3Nm2.型號選擇 選用LT5型聯(lián)軸器，聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為T = 125 Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為n = 4600 r/min，軸孔直徑為35 mm，軸孔長度為60 mm。Tca=68.3NmT=125Nmn1=720rminn=4600rmin聯(lián)軸器滿足要求，故合用。9.2 輸出軸處聯(lián)軸器1.載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩：T=T2=276.3Nm由表查得KA = 1.3，故得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：Tca=KAT2=1.3276.3=359.2Nm2.型號選擇 選用LT7型聯(lián)軸器，聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為T = 500 Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為n = 3600 r/min，軸孔直徑為40 mm，軸孔長度為84 mm。Tca=359.2NmT=500Nmn2=129.96rminn=3600rmin聯(lián)軸器滿足要求，故合用。第十部分 減速器的潤滑和密封10.1 減速器的潤滑1）齒輪的潤滑 通用的閉式齒輪傳動(dòng)，其潤滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。由于大齒輪的圓周速度v 12 m/s，將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤滑。這樣，齒輪在傳動(dòng)時(shí)，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時(shí)也將油甩到箱壁上，借以散熱。 齒輪浸入油中的深度通常不宜超過一個(gè)齒高，但一般亦不應(yīng)小于10mm。為了避免齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，大齒輪齒頂距油池底面距離不小于30mm，取齒頂距箱體內(nèi)底面距離為30mm。由于大齒輪全齒高h(yuǎn) = 4.5 mm 10 mm，取浸油深度為10mm，則油的深度H為H = 30+10 = 40 mm 根據(jù)齒輪圓周速度查表選用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB 5903-2011），牌號為150潤滑油，粘度薦用值為118 cSt。2）軸承的潤滑 軸承常用的潤滑方式有油潤滑及脂潤滑兩類。此外，也有使用固體潤滑劑潤滑的。選用哪一類潤滑方式，可以根據(jù)低速大齒輪的圓周速度判斷。由于大齒輪圓周速度v = 1.09 m/s 2 m/s，所以采用脂潤滑。潤滑脂形成的潤滑膜強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長的一段時(shí)間。滾動(dòng)軸承的裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的1/32/3為宜。為避免稀油稀釋油脂，需用擋油環(huán)將軸承與箱體內(nèi)部隔開。在本設(shè)計(jì)中選用通用鋰基潤滑脂，它適用于溫度寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械設(shè)備的潤滑，選用牌號為ZL-1的潤滑脂。10.2 減速器的密封 為防止箱體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)入箱體內(nèi)部影響箱體工作，在構(gòu)成箱體的各零件間，如箱蓋與箱座間、外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運(yùn)動(dòng)速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中由于密封界面的相對速度較小，故采用接觸式密封。輸入軸與軸承蓋間v 3 m/s，輸出軸與軸承蓋間v 3 m/s，故均采用半粗羊毛氈密封圈。第十一部分 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸11.1 減速器附件的設(shè)計(jì)與選取1.檢查孔和視孔蓋 檢查孔用于檢查傳動(dòng)件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙，還可用來注入潤滑油，故檢查孔應(yīng)開在便于觀察傳動(dòng)件嚙合區(qū)的位置，其尺寸大小應(yīng)便于檢查操作。 視孔蓋可用鑄鐵、鋼板制成，它和箱體之間應(yīng)加密封墊，還可在孔口處加過濾裝置，以過濾注入油中的雜質(zhì)。視孔蓋示意圖及相關(guān)尺寸計(jì)算如下：查輔導(dǎo)書手冊得具體尺寸如下：L1 = 120 ； L2 = 105 ； b1 = 90 ； b2 = 75 ； d = 7 ； R = 5 ； h = 42.放油螺塞 放油孔應(yīng)設(shè)在箱座底面最低處或設(shè)在箱底。箱外應(yīng)有足夠的空間，以便于放容器，油孔下也可制出唇邊，以利于引油流到容器內(nèi)。放油螺塞常為六角頭細(xì)牙螺紋，在六角頭與放油孔的接觸面處，應(yīng)加封油圈密封。放油螺塞及對應(yīng)油封圈尺寸如下圖所示：3.油標(biāo)（油尺） 油標(biāo)用來指示油面高度，應(yīng)設(shè)置在便于檢查及油面較穩(wěn)定之處。本設(shè)計(jì)采用桿式油標(biāo)，桿式油標(biāo)結(jié)構(gòu)簡單，其上有刻線表示最高及最低油面。油標(biāo)安置的位置不能太低，以防油溢出。其傾斜角度應(yīng)便于油標(biāo)座孔的加工及油標(biāo)的裝拆。查輔導(dǎo)書手冊，具體結(jié)構(gòu)和尺寸如下：4.通氣器 通氣器用于通氣，使箱體內(nèi)外氣壓一致，以避免由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)箱體內(nèi)溫度升高，內(nèi)壓增大，而引起減速器潤滑油的滲漏。簡易的通氣器鉆有丁字形孔，常設(shè)置在箱頂或檢查孔蓋上，用于較清潔的環(huán)境。較完善的通氣器具有過濾網(wǎng)及通氣曲路，可減少灰塵進(jìn)入。查輔導(dǎo)書手冊，本設(shè)計(jì)采用通氣器型號及尺寸如下：5.起吊裝置 起吊裝置用于拆卸及搬運(yùn)減速器。它常由箱蓋上的吊孔和箱座凸緣下面的吊耳構(gòu)成。也可采用吊環(huán)螺釘擰入箱蓋以吊小型減速器或吊起箱蓋。本設(shè)計(jì)中所采用吊孔（或吊環(huán)）和吊耳的示例和尺寸如下圖所示：吊孔尺寸計(jì)算：b (1.8-2.5)1 = (1.8-2.5)8 = 16 mmd = b =16 mmR (1-1.2)d = (1-1.2)16 = 16 mm吊耳尺寸計(jì)算：K = C1+C2 = 16+14 = 30 mmH = 0.8K = 0.830 = 24 mmh = 0.5H = 0.524 = 12 mmr = 0.25K = 0.2530 = 8 mmb = (1.8-2.5) = (1.8-2.5)8 = 16 mm6.起蓋螺釘 為便于起箱蓋，可在箱蓋凸緣上裝設(shè)2個(gè)起蓋螺釘。拆卸箱蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起箱蓋。 起蓋螺釘釘頭部位應(yīng)為圓柱形，以免損壞螺紋。本設(shè)計(jì)起蓋螺釘尺寸如下：7.定位銷 為保證箱體軸承孔的加工精度與裝配精度，應(yīng)在箱體連接凸緣上相距較遠(yuǎn)處安置兩個(gè)圓錐銷，并盡量放在不對稱位置，以使箱座與箱蓋能正確定位。 為便于裝拆，定位銷長度應(yīng)大于連接凸緣總厚度。本設(shè)計(jì)定位銷尺寸如下：11.2 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號公式與計(jì)算結(jié)果取值箱座壁厚0.025a+3=0.025175+3=5.4取8mm箱蓋壁厚10.02a+3=0.02175+3=4.5取8mm箱蓋凸緣厚度b11.51=1.58=12取12mm箱座凸緣厚度b1.5=1.58=12取12mm箱座底凸緣厚度b22.5=2.58=20取20mm地腳螺釘直徑df0.036a+12=0.036175+12=18.3取M20地腳螺釘數(shù)目na250時(shí)，取n=4取4軸承旁連接螺栓直徑d10.75df=0.7520=15取M16蓋與座連接螺栓直徑d2(0.5-0.6)df=(0.5-0.6)20=10-12取M10連接螺栓d2的間距l(xiāng)150-200取150軸承端蓋螺釘直徑d3(0.4-0.5)df=(0.4-0.5)20=8-10取M8視孔蓋螺釘直徑d4(0.3-0.4)df=(0.3-0.4)20=6-8取M6定位銷直徑d(0.7-0.8)d2=(0.7-0.8)10=7-8取8mmdf、d1、d2至外箱壁距離C1根據(jù)螺栓直徑查表取26、22、16df、d1、d2至凸緣邊緣距離C2根據(jù)螺栓直徑查表取24、20、14軸承旁凸臺(tái)半徑R1=20取20凸臺(tái)高度h根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外箱壁至軸承座端面距離L1C1+C2+(5-10)=22+20+(5-10)取47大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離11.2=1.28=9.6取12齒輪端面與內(nèi)箱壁距離=8取16箱蓋、箱座肋厚m1、m0.85=0.858=6.8取7設(shè)計(jì)小結(jié) 這次關(guān)于某攪拌機(jī)用的單級斜齒圓柱齒輪減速器中的低速軸設(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(gè)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(shí).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。 這次的畢業(yè)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(shí)等方面有重要的作用。 本次設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計(jì)中還存在不少錯(cuò)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(shí)，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。參考文獻(xiàn)1 濮良貴、陳國定、吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì).9版.北京：高等教育出版社，2013.052 陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書3 龔桂義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(新版).北京機(jī)械工業(yè)出版社，20045“課本”：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)/楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生主編 編號 ISBN 978-7-04-019209-4 高等教育出版社 2009年4月第11次印刷.6“手冊”：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊/吳宗澤，羅圣國主編 編號ISBN 978-7-04-019303-9 高等教育出版社 2009年5月第9次印刷.48