絞車傳動裝置設(shè)計

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1、 JIU JIANG UNIVERSITY 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 設(shè)計計算說明書 題 目 設(shè)計絞車傳動裝置 院 系 機械材料與工程學(xué)院 專 業(yè) 機電一體化 姓 名 劉佳敏 年 級 B0921 指導(dǎo)教師

2、 胡云堂 二零一一年五月 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動方案的選擇 簡介 【摘要】減速器是一種有密封在剛性殼體內(nèi)的齒輪運動、圓柱齒輪傳動所組成的獨立部件，常在動力機與工作機之間的傳動裝置，本次設(shè)計的是螺旋輸送機用的單級圓柱減速器。運用AutoCAD進行傳動的二位平面設(shè)計，完成圓柱齒輪減速器的平面零件圖和裝配圖的繪制。通過畢業(yè)設(shè)計，順利正確的思想，培養(yǎng)綜合應(yīng)用機械設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際來分析和解決機械設(shè)計問題的能力及學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法和步驟。掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律，進行機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練：例如計算、

3、繪圖、查閱資料和手冊、運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進行計算機輔助設(shè)計和繪圖的訓(xùn)練。 2.1原始數(shù)據(jù) 卷筒圓周力F=10000N，卷筒轉(zhuǎn)速n =45r/min，卷筒直徑D=500mm 間歇工作，載荷平穩(wěn)，傳動可逆轉(zhuǎn)，傳動比誤差為5%，每隔2min工作一次，停機5min，工作年限為10年。 2.2傳動方案選擇 傳動裝置總體設(shè)計的目的是確定傳動方案、選定電機型號、合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準(zhǔn)備條件。 注意點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便利。 電動機

4、的選擇計算 1．電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇 ：按照已知條件的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電 動機。 2．電動機容量的選擇： 工作機所需功率：Pw＝5kW 電動機的輸出功率：Pd＝Pw/η，η≈0.84，Pd＝5.9kW 電動機轉(zhuǎn)速的選擇：nw=63.7r/min，V帶傳動比i1=2—4，單級齒輪傳動比i2=3—5 nd＝（i1i2i2）nw。電動機轉(zhuǎn)速范圍為495—292r/min 3．電動機型號確定：由附錄八查出符合條件的電動機型號,并根據(jù)輪廓尺寸、重量、成本、傳動比等因素的考慮，最后確定選定Y180L—6型號的電動機，額度功率為

5、11KW，滿載轉(zhuǎn)速1470r/min 2.2總傳動比的確定及分配 由選定電動機的滿載轉(zhuǎn)速Nm和工作機主動軸的轉(zhuǎn)速Nw，可得傳動比 i=n/n 所以i= n/n=1470/45 =32.67 斜式齒輪傳動比 i=5.1 2.3 各種運動和動力參數(shù)計算 1，各軸轉(zhuǎn)速 nⅠ=n=1470r/min nⅡ= nⅠ/i=219.95r/min nⅢ= nⅡ/i=54.99r/min 絲桿軸nⅣ=nⅢ=5499r/min 2,各軸的輸入功率 Ⅰ軸 PⅠ=Pηη= 20.581kw Ⅱ軸 PⅡ= PⅠηη=19.68kw Ⅲ

6、軸 PⅢ= PⅡηηη=18.65kw 3,各軸輸入轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸TⅠ=9550 PⅠ/ nⅠ= TⅠ=139.24Nm Ⅱ軸TⅡ=9550 PⅡ/ nⅡ=777.3 Nm Ⅲ軸TⅢ=9550 PⅢ/ nⅢ=3329.23 Nm 傳動比i Ⅰ軸與Ⅱ軸為4.41 Ⅱ軸與Ⅲ軸為4 效率η Ⅰ軸與Ⅱ軸為0.97 Ⅱ軸與Ⅲ軸為0.95 斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 心距等于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動中心距，只是齒頂高和齒根高有所變化。 若x1=-x2；x1+x2≠0，這種齒輪傳動稱為角度變位齒輪傳動。此時，嚙合角將不等于分度圓壓力角，分度圓和節(jié)圓不再重合。 4.2

7、.4開式齒輪傳動設(shè)計計算 一，開式齒輪材料及精度等級 1，材料 材料選擇：小齒輪45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度220-250HBs 大齒輪45鋼正火硬度170-210HBs； 精度選擇：查表《常見機器中齒輪精度等級》的開式齒輪應(yīng)該選8級精度（GB10095-88） 2，按齒輪接觸疲勞強度設(shè)計 (1) 設(shè)計準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 (2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，即 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 Ⅰ.試選載荷系 =1.1。 Ⅱ.計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=420.3N.m Ⅲ.齒寬系數(shù) 小齒輪齒數(shù)z取25，則大齒輪齒數(shù)z

8、=100因開式傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，同時還要注意開式齒輪的支承剛度小其寬度系數(shù)取小一些由《機械設(shè)計》表6.5選取齒寬系數(shù)d=1 Ⅴ.計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由公式 得出N=5.4910 由公式 得出N=1.3710 Ⅷ.由《機械設(shè)計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。分別為1.05和1.1 Ⅸ.計算接觸疲勞許用應(yīng)力 安全系數(shù)SH=1 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為588MPa 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為583MPa 2>.計算 Ⅰ. 試算齒輪模數(shù) 由計算可得m，但按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)m=4 Ⅱ.計算主要尺寸。 1，分度圓 =mz=425=100m

9、m =mz=4100=400mm 2，齒寬 b=b=1100=100 mm b=b+5=105 mm 3，標(biāo)準(zhǔn)中心距a a=1/2m(z+z)=250mm 4, 齒頂圓直徑d 根據(jù)國標(biāo)有關(guān)數(shù)據(jù) 齒頂高h(yuǎn)= hm=4mm d=+2 h=100+24=108mm d=+2 h=400+24=408mm Ⅲ齒根彎曲疲勞強度校核 滿足上述公式則合格 1>.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 查《標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)Y》得出Y=2.65 Y=2.18 查表《標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Y》得出Y=1.59

10、 Y=1.80 許用彎曲應(yīng)力 查表得 為210Mpa； 為190Mpa 查表取安全系數(shù)S=1.3 由圖《彎曲疲勞壽命系數(shù)》與 都為1 由公式 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論1為162 Mpa；2為146 Mpa 比較得出齒根彎曲疲勞強度校核合格 (5).結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 其次考慮大齒輪，因齒輪齒頂圓直徑大于400mm，而又小于1000mm，故以選用輪輻式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸按《機械設(shè)計》圖6.29薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計。 首先其次考慮小齒輪，由于小齒輪齒頂圓直徑小于等于160mm，所以選用實心齒輪。 （注直齒輪為1）

11、 4.2.5斜圓柱齒輪傳動設(shè)計計算 材料選擇：小齒輪20CrMnTi滲碳淬火，硬度56～62HRCs 大齒輪40Cr表面淬火，硬度50～55HRC； 精度選擇：查表《常見機器中齒輪精度等級》的開式齒輪應(yīng)該選8級精度（GB10095-88） 2，按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 1 按斜齒輪傳動的設(shè)計公式 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 Ⅰ.試選載荷系 =1.4。 Ⅱ.計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=99.24N.m 小齒輪齒數(shù)z=20，則大齒輪齒數(shù)z=i z=4.4120=88.2，取z為89。 初選螺旋角=14 Ⅲ.當(dāng)量齒數(shù)由下公式 經(jīng)計算Z≈22

12、; Z≈97 查《標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)Y》得出Y=2.75 Y=2.1905 查表《標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Y》得出Y=1.58 Y=1.7985 由表《齒寬系數(shù)》取齒寬d=0.8 Ⅳ許用接觸應(yīng)力 查閱資料可得，小齒輪,大齒輪的彎曲疲勞強度 為880PMa 為740Mpa 查表《安全系數(shù)S和S》 安全系數(shù)S=1.4 由公式 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論N=2.4210 由公式 i 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論N=5.4910 Ⅷ.由《機械設(shè)計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)==1 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為629MPa 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為529Mpa 由

13、代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為0.0069 Mpa 為0.0074 Mpa 由公式 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論m=1.69 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，mn＝2.5 Ⅴ計算中心矩a 由公式代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論a=140mm 確定螺旋角β 由公式代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論； β=13.8 根據(jù)GB取β=14 3，齒面接觸疲勞強度校核 計算相關(guān)參數(shù)與系數(shù) 分度圓直徑d 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論d等于51mm 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論d等于229mm 齒寬b 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論b等于40.8 取b=40m

14、m，b=45mm 3， 齒數(shù)比ū ū=i=4.41 4， 許用應(yīng)力 由圖《試驗齒輪的接觸疲勞極限》查得 Hlim1=1500Mpa Hlim2=1220Mpa 查表《安全系數(shù)S和S》查得S=1.2, 查表《接觸疲勞壽命系數(shù)》查得=1 =1.03 由公式 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論=1250Mpa; =1047Mpa 由公式代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為946Mpa 滿足，齒面接觸疲勞強度校核合格。 四，幾何尺寸計算 分度圓直徑 由公式 經(jīng)計算得出d為51mm d為229mm 齒頂圓直徑 齒頂高h(yuǎn)a=m=2.5

15、mm 由公式da=d+2ha分別得出da=56mm da=234mm 3,齒根圓直徑 齒根高h(yuǎn)f=1.25m=1.252.5=3.125mm d=d-2hf得出d=44.75mm d=222.75mm 齒全高h(yuǎn)=ha+hf=2.5+3.125=5.625mm 4，標(biāo)準(zhǔn)中心距a a=140mm 5,齒寬b b=45mm b=40mm 五，齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1，斜齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 當(dāng)圓柱齒輪的齒輪直徑d=200～500mm時，采用腹板式結(jié)構(gòu)，故斜齒輪的大齒輪應(yīng)該采用腹板式齒輪。 d=1.6d=1.650

16、mm=80mm D= d-(10～12)m=207.82～212.82mm,取D=210mm D=1/2 (D+ d)=145mm d=0.25 （D—d）=32.5mm c=0.3b=0.340mm=12mm n=0.5m=1.25mm 斜齒輪匯總表格 法向模數(shù)m 齒頂高h(yuǎn)a 齒根高h(yuǎn)f 分度圓直徑d 中心距a 2.5 2.5 3.125 229 140 齒頂圓直徑da 齒根圓直徑df 齒距 齒厚 齒槽寬 234 222.75 7.85 3.925 3.925 2，開式齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 當(dāng)圓柱齒輪的齒輪直徑d=200～500

17、mm時，采用腹板式結(jié)構(gòu)，故斜齒輪的大齒輪應(yīng)該采用腹板式齒輪，小齒輪用實心式齒輪。 開式小齒輪的各部分尺寸見下表 分度圓直徑d 齒頂高h(yuǎn)a 齒根高h(yuǎn)f 齒高h(yuǎn) 100 4 5 9 齒頂圓直徑da 齒根圓直徑df 中心距a 模數(shù)m 108 90 250 4 大齒輪為腹板式 假設(shè)卷筒軸直徑d=50mm，則 d=1.6d=1.650mm=80mm D= d-(10～12)m=342～350mm,取D=344mm D=1/2 (D+ d)=212mm d=0.25 （D—d）=66mm c=0.3b=0.3100mm=30mm n=0.5m=2mm

18、 開式大齒輪匯總表格 分度圓直徑d 齒頂高h(yuǎn)a 齒根高h(yuǎn)f 齒高h(yuǎn) 400 4 5 9 齒頂圓直徑da 齒根圓直徑df 中心距a 模數(shù)m 408 390 250 4 第五章 軸的設(shè)計 5.2軸的材料 主要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強度、韌性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。? 1. 碳素鋼 　　優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機械性能，對應(yīng)力集中敏感性較低，價格便宜，應(yīng)用廣泛。例如：35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼。一般軸采用45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正火處理；有耐磨性要求的軸段，應(yīng)進行表面淬火及低溫回火處理 。輕載

19、或不重要的軸，使用普通碳素鋼Q235、Q275等。 2. 合金鋼 合金鋼具有較高的機械性能，對應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價格較貴。多使用于要求重量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽輪發(fā)電機軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等?；瑒虞S承的高速軸，采用20Cr、20CrMnTi等。 3. 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感低，價格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機中的曲軸。 5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 如圖所示為一齒輪減速器中的的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱為軸頸，與傳動零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非

20、配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為軸肩。 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求有： （1）、便于軸上零件的裝配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強度軸。 （2）、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定 軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。 5.4 軸的設(shè)計計算 4.4.1按扭轉(zhuǎn)強度計算 這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度。如果還受不大的彎矩時，則采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法

21、予以考慮。并且應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 在進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要的軸，也可作為最后計算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為： 強度條件： 設(shè)計公式： 軸上有鍵槽： 放大：3~5%一個鍵槽；7~10%二個鍵槽。并且取標(biāo)準(zhǔn)植 式中：[τ]——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（N/mm2）， C為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。 5.4.2 按彎扭合成強度計算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強度條件對軸進

22、行強度校核計算。 對于鋼制的軸，按第三強度理論，強度條件為： 設(shè)計公式： 式中、：бe為當(dāng)量應(yīng)力，Mpa。 d為軸的直徑，mm; 為當(dāng)量彎矩；M為危險截面的合成彎矩；； MH為水平面上的彎矩；MV為垂直面上的彎矩；W為軸危險截面抗彎截面系數(shù)；——為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù) ∵彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力往往為非對稱循環(huán)變應(yīng)力 分別為對稱循環(huán)、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。 對于重要的軸，還要考慮影響疲勞強度的一些因素而作精確驗算。內(nèi)容參看有關(guān)書籍。 5.4.3 軸的剛度計算概念 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或

23、扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C器應(yīng)有的工作性能。軸的彎曲剛度是以撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ以及扭轉(zhuǎn)角ф來度量，其校核公式為： y≤[y]; θ≤[θ]; ф≤[ф]。 式中：[y]、 [θ]、 [ф]分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。 5.4.4 軸的設(shè)計步驟 設(shè)計軸的一般步驟為： （1）選擇軸的材料 根據(jù)軸的工作要求，加工工藝性、經(jīng)濟性，選擇合適的材料和熱處理工藝。 （2）初步確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度計算公式，計算出軸的最細(xì)部分的直徑。 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 要求：①軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；②軸上零件

24、裝拆、調(diào)整方便；③軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。④盡量避免應(yīng)力集中；根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，它是軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個方案，進行分析比較后再選優(yōu)。 原則：1）軸的結(jié)構(gòu)越簡單越合理；2）裝配越簡單越合理。 5.5各軸的計算 一，從動軸的設(shè)計 1、選擇的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件知減速器的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表《軸的常及部分機械性能》查得極限強度σb=650MPa,再由P265表14.1《軸的許用彎曲應(yīng)力》查得許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=60Mpa。 表14.

25、1 常用材料的[t]值和C值 軸的材料 Q235A,20 35 45 40Cr,35SiMn [t]/MPa 12～20 20～30 30～40 40～52 C 135～160 118～135 107～118 98～107 查得C=107～118根據(jù)公式查表的d=(37.80~41.69)mm 考慮要開槽，故將直徑加大百分之三到百分比五，由設(shè)計手冊取直徑d=40mm 2、設(shè)計輸出軸的結(jié)構(gòu) 由于設(shè)計的是單級減速器，課將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝開式齒輪。 將齒輪布置在單級減速器箱體中央，軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)

26、，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。左軸承從軸的左端裝入，其余零件從軸的右端裝入。齒輪左端用軸肩定位，右端用套筒固定，周向用普通平鍵固定。軸承采用過渡配合固定，左軸承右側(cè)用軸肩軸向固定，右軸承左側(cè)借用套筒周向固定，兩軸承外側(cè)均用左軸承端蓋固定。半聯(lián)軸器左側(cè)由軸肩定位，周向用普通平鍵聯(lián)接固定，右端用軸端擋圈固定。 確定個軸段的直徑 如下圖所示，軸段1（外伸段）直徑最小，d1=40mm，考慮到要對安裝在軸段1上的開式齒輪進行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時為順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故軸段2的直徑為45mm,用相同的方法確定軸段3，4，6的直徑為d3=50mm；d4=6

27、0mm;d6=45mm為了便于拆卸左軸承，可查出6209型滾動軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=52mm. 確定個軸段的長度 齒輪的輪轂寬度為40mm，,為保證齒輪固定可靠，軸3的長度小于齒輪的輪轂寬度，取l=38mm；為保證端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁之間應(yīng)留有一定的間距，根據(jù)從動軸的齒輪與箱體間的距離，取該間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為19mm），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段l=10mm l=10mm l=20mm,軸承支點距離98mm，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離的要求，去l=97mm,查閱有

28、關(guān)聯(lián)軸器手冊取l=100mm。 3、確定鍵槽的主要尺寸 在軸段1,3上加工出鍵槽，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約5～10mm，鍵槽寬度按軸段直徑查手冊得到。經(jīng)查表《鍵的主要尺寸》得到： 鍵槽1的鍵寬b為14mm,鍵高h(yuǎn)為9mm，鍵長L為28mm; 鍵槽2的鍵寬b為12mm,鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長L為90mm。 4,選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如倒角，圓角，退刀槽的尺寸。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖 5 、按彎曲-扭轉(zhuǎn)組合強度校核 （1）、畫出受力圖 （2），齒輪的圓周力 Ft=2T2/d2=2420300/184.5=4556N 齒輪的徑向力 Fr=Frtanα=

29、4556 tan20=1658N （3）、計算作用于軸上的支反力 垂直平面內(nèi) Fva=(Fr- Ft ）d/2=1658/2=-354N 水平方向內(nèi) Fvb= Fr- Fva=2012N Ⅰ-Ⅰ截面處的彎矩為： M=227898/2=111622N.m Ⅰ截面左彎矩 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為-17346N.m Ⅰ截面右彎矩 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論為98588N.m Ⅱ截面彎矩 Mv=Fvb*1/2=201229=58348N.mm 4，合作彎矩圖 Ⅰ截面： M1左=112960N.mm M1右=148920 N.mm Ⅱ截面： M2=881

30、39 N.mm 5,作轉(zhuǎn)矩圖 T=420295N.mm 6,求當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 因為減速器雙向運轉(zhuǎn)，故可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)為0.6 Ⅰ截面： 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論292865 N.mm Ⅱ截面： 代入數(shù)據(jù)得出結(jié)論267125 N.mm 7，軸的校核 經(jīng)過公式代入計算的出軸的強度足夠 二，主動軸的設(shè)計 1、選擇的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件知減速器的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表《軸的常及部分機械性能》查得極限強度σb=650MPa,再由P265表14.1《軸的許用彎曲應(yīng)力》查得許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=60Mp

31、a。 表14.1 常用材料的[t]值和C值 軸的材料 Q235A,20 35 45 40Cr,35SiMn [t]/MPa 12～20 20～30 30～40 40～52 C 135～160 118～135 107～118 98～107 查的C=107～118，根據(jù)公式查表的d=(23.97~26.43)mm 考慮要開槽，故將直徑加大百分之三到百分比五，由設(shè)計手冊取直徑d=25mm 2、設(shè)計輸出軸的結(jié)構(gòu) 由于設(shè)計的是單級減速器，課將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝聯(lián)軸器。 確定軸的固定方式 確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，

32、必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。參考圖如下，軸的左右端用軸肩定位。這樣小齒輪軸向位置完全確定。 確定個軸段的直徑 如下圖所示，軸段1（外伸段）直徑最小，d1=25mm，考慮到要對安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時為順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故軸段2的直徑為30mm,由于小齒輪的4的齒頂圓的直徑為59.82mm，故d4=59.82mm;用相同的方法確定軸段6的直徑為d6=30mm為了便于拆卸左軸承，可查出6206型滾動軸承的安裝高度為3mm，取d3=d5=36mm. 確定個軸段的長度 齒輪的輪轂寬度為45mm，則軸4的長度取

33、45mm，為保證端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁之間應(yīng)留有一定的間距，根據(jù)從動軸的齒輪與箱體間的距離，取該間距為13.5mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為16mm），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段l=l=18.5mm l=16mm,軸承支點距離98mm，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離的要求，去l=75mm,查閱有關(guān)聯(lián)軸器手冊取l=60mm。 圖由右向左看各段 3、確定鍵槽的主要尺寸 在軸段1,3上加工出鍵槽，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約5～10mm，鍵槽寬度按軸段直

34、徑查手冊得到。經(jīng)查表《鍵的主要尺寸》得到： 鍵槽3的鍵寬b為8mm,鍵高h(yuǎn)為7mm，鍵長L為50mm。 4,選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如倒角，圓角，退刀槽的尺寸。按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu) 第六章 軸承的選擇 6.1軸承種類的選擇 查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第二版 吳宗澤 羅圣國 主編 高等教育出版社出版P62 滾動軸承由于采用兩端固定，采用深溝球軸承。型號為6206和6209。 6.2深溝球軸承結(jié)構(gòu) 深溝球軸承一般由一對套圈，一組保持架，一組鋼球組成。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生產(chǎn)最普遍，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。 該類軸承主要用來承受徑向負(fù)荷，但也可承受一定量的任一方向的軸向負(fù)荷。當(dāng)在一

35、定范圍內(nèi)，加大軸承的徑向游隙，此種軸承具有角接觸軸承的性質(zhì)，還可以承受較大的軸向負(fù)荷。 深溝球軸承裝在軸上以后，可使軸或外殼的軸向位移限制在軸承的徑向游隙范圍內(nèi)。同時，當(dāng)外殼孔和軸（或外圈對內(nèi)圈）相對有傾斜時，（不超過8~—16~根據(jù)游隙確定）仍然可以正常地工作，然而，既有傾斜存在，就必然要降低軸承的使用壽命。 深溝球軸承與其它類型相同尺寸的軸承相比，摩擦損失最小，極限轉(zhuǎn)速較高。在轉(zhuǎn)速較高不宜采用推力球軸承的情況下，可用此類軸承承受純軸向負(fù)荷。如若提高其制造精度，并采用膠木、青銅、硬鋁等材質(zhì)的實體保持架，其轉(zhuǎn)速還可提高。深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生產(chǎn)批量最大、應(yīng)用范圍最廣的一類軸承，

36、主要用以承受徑向負(fù)荷。當(dāng)軸承的徑向游隙加大時，具有角接觸球軸承的性能，不承受加大的軸向負(fù)荷。此類軸承摩擦系數(shù)小，震動、噪聲低,極限轉(zhuǎn)速高。不耐沖擊，不適宜承受較重負(fù)荷。 深溝球軸承一般采用鋼板沖壓浪形保持架，也可采用工程塑料、銅制實體保持架。密封軸承內(nèi)部根據(jù)不同的使用環(huán)境可添加相應(yīng)的軸承專用潤滑脂。 可大批量的生產(chǎn)外徑小于260mm的普通級深溝球軸承。應(yīng)用于各類汽車的變速箱、發(fā)動機、水泵等部位，并適合其它各種機械上采用。 6.3本設(shè)計軸承選擇 根據(jù)安裝軸承的直徑和安裝尺寸B的大小來選擇軸承代號，而B的大小由軸承與減速器的結(jié)構(gòu)來確定。并查表的： 主動軸承兩端選擇6206的軸承 從動軸

37、承兩端選擇6209的軸承 第七章 聯(lián)軸器的選擇 7.1 聯(lián)軸器的功用 聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護作用。 7.2 聯(lián)軸器的類型特點 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。 　　 撓性聯(lián)軸器：具有一定的補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，最大量隨型號不

38、同而異。 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。 非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合 金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器： 除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。 安全聯(lián)軸器：在結(jié)構(gòu)上的特點是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運

39、動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。 起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護作用外，還有將機器電動機的帶載起動轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。 7.3 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器選擇原則： 轉(zhuǎn)矩T： T↑，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； T有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 轉(zhuǎn)速n：n↑，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器； 裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(lián)軸器； 環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器； 成本：同等條件下，盡量選擇價格低，維護簡單的聯(lián)軸器； 7.4 聯(lián)

40、軸器材料 半聯(lián)軸器的材料常用45、20Cr鋼，也可用ZG270—500鑄鋼。鏈齒硬度最好為40HRC一45HRC。聯(lián)軸器應(yīng)有罩殼，用鋁合金鑄成。用單排鏈時，滾子和套筒受力，銷軸只起聯(lián)接作用，結(jié)構(gòu)可靠性好；用雙排鏈時，銷軸受剪力，承受沖擊能力較差，銷軸與外鏈板之間的過盈配合容易松動。在高速輕載場合，宜選用較小鏈節(jié)距的鏈條，重量輕，離心力??；在低速重載場合，宜選用較大鏈節(jié)距的鏈條，以便加大承載面積。鏈輪齒數(shù)一般為12~22。為避免過渡鏈節(jié)，宜取偶數(shù)。 因為軸直徑為25mm查表《彈性柱銷聯(lián)軸器》可知選用HL2型號。 如圖， 第八章 鍵的選擇 鍵應(yīng)該選擇平鍵A型，查表得： 從動

41、軸段1鍵槽寬b為12mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長L為90mm； 從動軸段3鍵槽寬b為14mm，鍵高h(yuǎn)為9mm，鍵長L為28mm； 主動軸段1鍵槽寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為7mm，鍵長L為50mm； 第九章 箱體的設(shè)計 箱體是減速器中所有零件基基座，必須保證足夠的強度和剛度，及良好的加工性能，便于裝拆和維修，箱體由箱座和箱蓋兩部分組成，均采用HT200鑄造而成， 具體形狀及尺寸見裝配圖。 第十章 減速器附件的設(shè)計 （1）檢查孔： 為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱體內(nèi)注入潤滑油，在箱體頂部能直接觀察到齒輪嚙合的部位處設(shè)置檢查孔，平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。 （

42、2）通氣器： 減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙 滲漏，在箱體頂部裝設(shè)通氣器。 （3）軸承蓋： 為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。采用凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中有密封裝置。 （4）定位銷：為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造和加工時的精度，在箱蓋與箱座的縱向聯(lián)接凸緣上配裝定位銷，彩用兩個圓錐銷。 （5）油尺：為方便檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，以經(jīng)常保待油池內(nèi)有適量的油，在箱蓋上裝設(shè)油尺組合件。 （6）放

43、油螺塞；為方便換油時排放污油和清洗劑，在箱座底部、油池的最低位置開設(shè)放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。 （7）啟箱螺釘：為方便拆卸時開蓋，在箱蓋聯(lián)接凸緣上加工1個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端的啟箱螺釘。 (十一)、潤滑和密封 （1）、齒輪的潤滑：采用浸油潤滑，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑。 （2）、滾動軸承的潤滑：滾動軸承采用脂潤滑。 （3）、一般閉式齒輪傳動采用油潤滑，開式齒輪傳動采用脂潤滑。 （4）、密封方法的選?。哼x用凸緣式端蓋易于調(diào)整，軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 二、繪制圖紙 1、完成減速器裝配圖一張； 2、零

44、件圖三張：減速器從動齒輪和輸出軸，箱體

45、 v=1.15m/s ?=0.83 P=10.39 kw i=17.64 i=4 nⅠ=970 nⅡ=219.95

46、nⅢ=54.99 PⅠ=10.08 PⅡ=9.68 PⅢ=8.65 TⅠ=99.24 TⅡ=420.3 TⅢ=1502.23

47、 z=25 z=100 m=4 =100mm =400mm b=100 mm b=105 mm a=250mm h=4mm d=108mm d=408mm

48、 z=20 z=89 Z=22 Z=97

49、 mn＝2.5 a=140mm β=14 d=51mm d=229mm b=45mm b=40mm d=51mm d=229mm ha=2.5mm da=56mm da=234mm hf=3.125mm d=

50、44.75mm d=222.75mm a=140mm b=45mm b=40mm d=80mm D=210mm D=145mm d=32.5mm c=12mm n=1.25mm d=80mm D=344mm D=212mm d=66mm c=30mm n=2mm

51、

52、 d=40mm d1=40mm d2=45mm d3=50mm d4=60mm d5=52mm d6=45mm l=100mm l=97mm

53、 l=38mm l=10mm l=10mm l=20mm 鍵14930 鍵12890 Ft=4556N Fr=1658N

54、 d=25mm d1=25mm d2=20mm d3=36mm d4=59.82mm d5=36mm d6=30mm l=60mm l=75m l=18.5mm l=45mm l=18.5mm l=16mm

55、 鍵8750

56、