同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書 課程設(shè)計(jì)

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1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器 材料目錄 1．裝配圖 1 張 2．零件圖 3 張 3．說(shuō)明書 1 份 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 完成日期 指導(dǎo)教師 成

2、 績(jī) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期

3、 同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器（如圖），工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作。運(yùn)輸帶容許速度誤差為5%。減速器成批生產(chǎn)，使用期限10年，大修周期為3年。設(shè)計(jì)參數(shù)：運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩T=1450Nm，運(yùn)輸帶速度v=1.4m/s，卷筒直徑D=420㎜。 2、 傳動(dòng)方案的分析與擬定 如設(shè)計(jì)任務(wù)書上布置簡(jiǎn)圖所示，傳動(dòng)方案采用V帶加同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速箱。采用V帶可起到過(guò)載保護(hù)作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。 3、 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1電動(dòng)機(jī)

4、類型的選擇 按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，工作電壓為380V。 3.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 3.2.1確定電動(dòng)機(jī)所需功率 工作機(jī)的有效功率 = = = 取V帶傳動(dòng)效率，滾動(dòng)軸承傳遞效率，（三對(duì)）齒輪傳動(dòng)效率，卷筒傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率0.97。 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率 電動(dòng)機(jī)所需功率 由表16-3可選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為15kw.

5、 3.22電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 同步轉(zhuǎn)速是1500 r／min的電動(dòng)機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速nm是1460r／min。工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 V帶傳動(dòng)范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比, 總傳動(dòng)比范圍, 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍 =（16~300）63.69 r／min =（1019.04~19107）r／min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1500 r／min、和3000 r／min2種。選同步轉(zhuǎn)速為3000 r／min和1500 r／min的兩種電動(dòng)機(jī)比較。 方案 型號(hào) 同步轉(zhuǎn)速 r／min 滿載轉(zhuǎn)速 r／min 額定功率/KW 總傳動(dòng)比 i 1 Y160L-4 1500

6、 1460 15 22.9 2 Y160M2-2 3000 2930 15 46 由表中數(shù)據(jù)知，兩個(gè)方案均可行，但方案2電動(dòng)機(jī)總傳動(dòng)比過(guò)大，故采用方案1。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160L-4。查表16-3,16-4,知電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)如下： 電動(dòng)機(jī)的額定功率P=15KW 電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm=1460r/min 電動(dòng)機(jī)的外伸軸直徑D=42mm 電動(dòng)機(jī)的外伸軸長(zhǎng)度E=110mm 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160L-4 4、 傳動(dòng)裝置

7、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。 4.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 4.1.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 = = 22.9 4.1.2分配各級(jí)傳動(dòng)比 其中，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，取，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 = = 3.02 符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。 4.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參考數(shù)的計(jì)算 4.2.1 各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為Ⅰ軸，中速軸為Ⅱ軸，低速軸為 Ⅲ 軸。 = 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果

8、4.2.2 各軸功率 4.2.3 各軸扭矩 Nm Nm Nm Nm Nm 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表： 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 高速軸Ⅰ 中速軸Ⅱ 低速軸Ⅲ 卷筒軸 轉(zhuǎn)速n (r／min) 1460 584 193.3 64 64 功率P（kW） 12.5 12 11.4 10.8364 9.69 扭矩T（Nm） 81.763 196.23 563.2 1616 1445.92 傳動(dòng)比 i 2.5 3.02 3.02 1 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 5、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 5

9、.1 V帶輪的設(shè)計(jì) 5.1.1 V帶設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)功率，轉(zhuǎn)速 r／min ，傳動(dòng)比 ，每天工作16小時(shí)。 1、 確定計(jì)算功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表查得工作情況系數(shù)，故 2、 選擇V帶帶型 根據(jù)、，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》選用B型。 3、 確定V帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)算帶速 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查表知，取小帶輪基準(zhǔn)直徑。 2）驗(yàn)算帶速 因?yàn)?，故帶速合適。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》157頁(yè)表8-9，大帶輪基準(zhǔn)直徑圓整為。 B型

10、 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 4、 確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 1）由式得，，初定中心距。 2）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。 3）計(jì)算實(shí)際中心距 中心距的變化范圍是 5、 驗(yàn)算小帶輪上的包角 6、 計(jì)算帶的根數(shù) 1）計(jì)算單根V帶的額定功率 由和查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表知得，。 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 根據(jù)，和B型帶，查表8-4得，，查表8-5

11、得，查表8-2得，于是 2）計(jì)算V帶的根數(shù) ，故取6根帶。 7、 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 ，故 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。 8、 計(jì)算壓軸力 壓軸力的最小值為 6根 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 5.1.2 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)主軸直徑，長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)速，主軸上鍵槽深，鍵槽寬。選擇平鍵。 1、小V帶輪的設(shè)計(jì) 選材，由于（其中，），故采用腹板式帶輪。 小V帶輪， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》

12、查得， ，，，，。 則， ，取， ，取。 輪槽工作表面粗糙度取1.6或者3.2。 2、大V帶輪的設(shè)計(jì) 選材，由于，故采用輪輻式帶輪。查表10-8得。 依小V帶輪取，取，則， ， ， ， 腹板式帶輪 輪輻式帶輪 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ， ， ， ，， 輪槽工作表面粗糙度取1.6或者3.2。 5.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5.2.1 低速級(jí)齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì) 輸入功率，扭矩Nm ，轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比，工作壽命10年兩班制（每天16 h ）。

13、 1、 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。 1） 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 3） 材料選擇。由表選擇小齒輪材料為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，二者材料硬度差為40HBS。 4） 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。 2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 直齒圓柱齒輪 7級(jí)精度 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果

14、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)算小齒輪傳遞的扭矩， ③ 由表選取齒輪寬系數(shù)， ④ 由表查得材料的彈性影響系數(shù)， ⑤ 由圖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 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ⑦ 由圖取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(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)， 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 2） 計(jì)算 ① 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 ② 計(jì)算圓周速度 ③ 計(jì)算齒寬 ④ 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù)

15、根據(jù)，7級(jí)精度，由查表得動(dòng)載系數(shù)， 直齒輪，， 由表查得使用系數(shù)， 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 由表用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，， 由，查表得，故載荷系數(shù) ⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑 ⑦ 計(jì)算模數(shù)m 3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由表查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。 ② 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，， ③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，

16、 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ④ 計(jì)算載荷系數(shù)K ⑤ 查取齒形系數(shù) 由表查得，， ⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表查得，， ⑦ 計(jì)算大小齒輪的，并加以比較 ， ， 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)3.42并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)

17、 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ，取， 大齒輪齒數(shù)，取， 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 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)算齒輪寬度 ， 取， 5.2.2 高速級(jí)齒輪強(qiáng)度計(jì)算 輸入功率，扭矩Nm ，轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比，工作壽命10年兩班制（每天16 h ）。 1、 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。 1） 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用

18、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 直齒圓柱齒輪 7級(jí)精度 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 3） 材料選擇。由表10-1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，二者材料硬度差為40HBS。 4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。 2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 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

19、傳遞的扭矩， ③ 由表10-7選取齒輪寬系數(shù)， ④ 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)， ⑤ 由圖10-21d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 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ⑦ 由圖10-19取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(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)， 2） 計(jì)算 ① 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 ② 計(jì)算圓周速度 ③ 計(jì)算齒寬 ④ 計(jì)算齒寬與齒高之比

20、 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 模數(shù) 齒高 ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)， 直齒輪，， 由表10-2查得使用系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，， 由，查圖10-13得，故載荷系數(shù) ⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑 ⑦ 計(jì)算模數(shù)m 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)

21、計(jì) （1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。 ② 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，， ③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)， ④ 計(jì)算載荷系數(shù)K ⑤ 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得，， ⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得，， ⑦ 計(jì)算大小齒輪的，并加以比較 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ， ， 大齒輪的數(shù)值大。 （2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，

22、而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)2.25并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，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， 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 4、幾何尺寸計(jì)算 （1） 計(jì)算分度圓直徑 （2） 計(jì)算中心距 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 （3） 計(jì)算齒輪寬度 ， 取，。 由于

23、減速器為同軸式，要求高低速級(jí)齒輪中心距相等。且根據(jù)低速級(jí)傳動(dòng)計(jì)算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞強(qiáng)度一定能滿足高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的要求。 故高速級(jí)齒輪傳動(dòng)選擇的齒輪與低速級(jí)相同。 5.2.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。 高速級(jí) 低速級(jí) 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 傳動(dòng)比 3.548 模數(shù)（mm） 4 中心距（mm） 264 嚙合角 齒數(shù) 29 103 29 103 齒寬（mm） 125 120 125 120 直徑 （mm） 分度圓 116 421 116 412 齒根圓 106 402 106 402 齒頂圓 1

24、24 420 124 420 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 6、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 高速軸Ⅰ的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1.1 按轉(zhuǎn)矩確定Ⅰ軸的最小直徑 1、高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率（） 轉(zhuǎn)速（） 轉(zhuǎn)矩（） 12 584 196.23 2、作用在軸上的力 高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑 ， 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-3，取，于是得 6.1.2 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案

25、 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 ① 為了滿足V帶輪軸向定位，1-2段軸右端需制出一軸肩，，故取2-3段的直徑是。V帶輪與軸的配合長(zhǎng)度，為了保證軸擋圈只壓在V帶輪上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比略段些，取。按徑取擋圈直徑。 ② 初選滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用圓柱滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組。標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓柱滾子軸承，其尺寸為，故取，而。 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表

26、14.5查得型軸承的定位軸肩高度，因此套筒左端高度為，且有。 ③ 取安裝齒輪的軸段4-5的直徑，已知齒輪輪轂的寬度為125mm，為使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂的寬度，取，齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位，右端用軸肩定位，，取，軸5-6段的直徑，軸環(huán)寬度，故取。 ④ 軸承端蓋的總寬度為20 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 的裝拆，取端蓋的左端與V帶輪右端面間的距離，故取。 取齒輪距箱體避之間距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，滾動(dòng)軸承寬度，則有 ，考慮到軸承承受載

27、荷的對(duì)稱性和高低兩級(jí)的齒輪距離，取。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 3）軸上零件的周向定位。 V帶輪與軸的周向定位選用平鍵，V帶輪與軸的配合為，齒輪與軸的周向定位選用平鍵，為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周定定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸。 參考表15-2，取軸端倒角。 軸段編號(hào) 長(zhǎng)度（mm） 直徑（mm） 配合說(shuō)明 1—2 78 45 與V帶輪鍵連接配合 2—3 50 52 定位軸肩 3—4 52 55 與滾動(dòng)軸承配合，套筒定位 4—5 12

28、1 60 與小齒輪鍵連接配合 5—6 10 70 定位軸環(huán) 6—7 29 64 定位軸肩 7—8 21 55 與滾動(dòng)軸承配合 總長(zhǎng)度 361mm 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 5）軸上載荷的計(jì)算 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，確定支撐位置并計(jì)算。 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 ， 扭矩T 6.1.3 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 ， 已選定

29、軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得，因此，故安全。 6.2 中速軸Ⅱ的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.2.1 按轉(zhuǎn)矩確定Ⅱ軸的最小直徑 1、中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率（） 轉(zhuǎn)速（） 轉(zhuǎn)矩（） 11.4 193.3 563.2 2、作用在軸上的力 高速級(jí)大齒輪分度圓直徑， ， 安全 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ， 。 高速級(jí)小齒輪分度圓直徑， ， ， 。 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)

30、質(zhì)處理，由表15-3，取，于是得 6.2.2 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）擬定軸上零件的裝配方案 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ① 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力作用，故選用圓柱滾子軸承，參照工作要求確定，據(jù)此由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓柱滾子軸承，其尺寸為。 左右兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，由查得型軸承定位軸肩高度，因此左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)高度為。 ② 取安裝齒輪的軸段2-3和4-5直

31、徑。齒輪與軸承之間采用套筒定位，大齒輪輪轂長(zhǎng)，小齒輪輪轂長(zhǎng)，為了使套筒壓緊齒輪端面故取，。 ③ 大齒輪右端和小齒輪左端用軸肩定位，軸肩高度，取，則，考慮高低速軸的配合，取。 ④ 大齒輪左端面與箱體間距，小齒輪右端面與箱體間距，考慮箱體鑄造誤差，故。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 3）軸上零件的周向定位 大小齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。大齒輪周向定位按查選用平鍵，小齒輪周向定位按查選用平鍵。同時(shí)為了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)軸承與軸的周定定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸。 參考表1

32、5-2，取軸端倒角。 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 軸段編號(hào) 長(zhǎng)度（mm） 直徑（mm） 配合說(shuō)明 1—2 54 50 與滾動(dòng)軸承配合 2—3 116 55 與大齒輪鍵連接配合 3—4 220 67 定位軸肩，保證高低速齒輪配合 4—5 121 55 與小齒輪鍵連接配合 5—6 54 50 與滾動(dòng)軸承配合 總長(zhǎng)度 565mm 5) 軸上載荷的計(jì)算 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，確定支撐位置并計(jì)算。 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M

33、 總彎矩 ， 扭矩T 6.2.3 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 ， 已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得，因此，故安全。 6.3 低速軸Ⅲ的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.3.1 按轉(zhuǎn)矩確定Ⅲ軸的最小直徑 1、低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率（） 轉(zhuǎn)速（） 轉(zhuǎn)矩（） 10.83 64 1616 2、作用在軸上的力 高速級(jí)大齒輪分度圓直徑， 安全 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算

34、結(jié)果 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-3，取，于是得 6.3.2 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）擬定軸上零件的裝配方案 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則。按照，查標(biāo)準(zhǔn)，選用HL6型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器孔徑，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。 ① 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，7-

35、8軸段左端需制出一軸肩，取該段直徑，則取6-7段直徑，右端用軸端擋圈定位。按軸段直徑取擋圈直徑。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，故取7=8段直徑比略短，取。 ② 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力，故選用圓柱滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓柱滾子軸承，其尺寸為，故，而。左端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，查得定位軸肩高度，因此取. ③ 取安裝齒輪處的軸段4-5的直徑，齒輪的右端與軸承之間采用套筒定位。齒輪輪轂的寬度為，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。則軸環(huán)處

36、的直徑，軸環(huán)寬度，取。 ④ 軸承端蓋的總寬度為20 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端的裝拆，取端蓋的左端與V帶輪右端面間的距離，故取。 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 ⑤ 取齒輪距箱體避之間距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，故 ?？紤]到軸載荷對(duì)稱分布以及裝配工藝性，取。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 3）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，按選用平鍵，同時(shí)為保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合為。半聯(lián)軸器與軸連接按選用平鍵，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與

37、軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為。 軸段編號(hào) 長(zhǎng)度（mm） 直徑（mm） 配合說(shuō)明 1—2 28 85 與滾動(dòng)軸承配合 2—3 20 95 定位軸肩 3—4 12 104 定位軸環(huán) 4—5 116 90 與大齒輪鍵連接配合 5—6 59 85 與滾動(dòng)軸承配合，套筒定位 6—7 50 82 定位軸肩 7—8 130 75 與半聯(lián)軸器鍵連接配合 總長(zhǎng)度 415mm 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 5）求軸上載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做

38、出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，確定支撐位置并計(jì)算。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 6.3.3 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 ， 已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得，因此，故安全。 7、滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 軸承預(yù)期壽命 7.1 高速軸Ⅰ上滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 7.1.1 Ⅰ軸上軸承的選擇 選用型圓柱滾子軸承，，。

39、 7.1.2 Ⅰ軸上軸承壽命計(jì)算 1、兩軸承所受到的徑向載荷和 由高速軸的校核過(guò)程可知， ，； ，； ， 。 2、軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表13-6，載荷系數(shù)， 安全 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 3、驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?，所以按照軸承1的受力大小驗(yàn)算 ， 故所選軸承滿足壽命要求。 7.2 中速軸Ⅱ上滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 7.2.1 Ⅱ軸上軸承的選擇 選用型圓柱滾子軸承，，。 7.2.2 Ⅱ軸上軸承壽命計(jì)算

40、 1、兩軸承所受到的徑向載荷和 由中速軸的校核過(guò)程可知， ，； ，； ， 。 2、軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表13-6，載荷系數(shù)， 滿足壽命要求 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 3、驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?，所以按照軸承2的受力大小驗(yàn)算 ， 故所選軸承滿足壽命要求。 7.3 低速軸 Ⅲ上滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 7.1.1 Ⅲ軸上軸承的選擇 選用型圓柱滾子軸承，，。 7.1.2 Ⅰ軸上軸承壽命計(jì)算 1、兩軸承所受到的徑向載荷和 由高速軸的校核過(guò)程可知， ，； ，； ， 。 2、軸承當(dāng)量

41、動(dòng)載荷和 查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表13-6，載荷系數(shù)， 3、驗(yàn)算軸承壽命 滿足壽命要求 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 因?yàn)?，所以按照軸承2的受力大小驗(yàn)算 ， 故所選軸承滿足壽命要求。 8、 鍵連接的選擇計(jì)算 普通平鍵鏈接的強(qiáng)度條件為 ， 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表6-2取。 8.1 電機(jī)上鍵鍵連接的選擇計(jì)算 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度， 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 8.2 Ⅰ軸上鍵連接的選擇計(jì)算 8.2.1 V帶輪處的鍵的選擇計(jì)算 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度，

42、 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 滿足壽命要求 該鍵滿足強(qiáng)度要求 該鍵滿足強(qiáng)度要求 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 8.2.2 小齒輪處鍵的選擇計(jì)算 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度， 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 8.3 Ⅱ軸上鍵連接的選擇計(jì)算 8.3.1 大齒輪處鍵的選擇計(jì)算 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度， 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 8.3.2

43、 小齒輪處鍵的選擇計(jì)算 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度， 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 8.4 Ⅲ軸上鍵連接的選擇計(jì)算 8.4.1 大齒輪處鍵的選擇計(jì)算 該鍵滿足強(qiáng)度要求 該鍵滿足強(qiáng)度要求 該鍵滿足強(qiáng)度要求 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度， 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 8.4.2 聯(lián)軸器周向定位鍵 取普通平鍵， 鍵的工作長(zhǎng)度， 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度

44、， ， 故該鍵滿足強(qiáng)度要求。 9、聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸輸出轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查選用HL6型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為，符合要求。 10、潤(rùn)滑和密封類型的選擇 10.1 潤(rùn)滑方式 根據(jù)前面計(jì)算，齒輪最大圓周速度，故采用浸油潤(rùn)滑。 10.2 潤(rùn)滑油 根據(jù)工作環(huán)境，選擇潤(rùn)滑油為礦物油。 10.3 裝油量計(jì)算 該鍵滿足強(qiáng)度要求 該鍵滿足強(qiáng)度要求 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 10.4 密封類型的選擇 1、機(jī)體與機(jī)蓋之間的密封 使連接處凸緣有足夠的寬度，連接表面應(yīng)精刨，

45、保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處的可靠密封，表面粗糙度不大于。在機(jī)座凸緣上銑出回油溝，使?jié)B入連接面的油重新流回箱底。 2、滾動(dòng)軸承與機(jī)座間的密封 選擇接觸式墊圈密封。 11、附件選擇設(shè)計(jì) 11.1 觀察孔及觀察孔蓋的選擇與設(shè)計(jì) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表4.7，觀察孔， 孔蓋，，孔徑，孔數(shù)。 11.2 油面指示裝置設(shè)計(jì) 查表4.10選用油標(biāo)尺。 11.3 通氣器的選擇 查表4.8選用一次過(guò)濾裝置的通氣帽。 11.4 放油孔及螺塞的設(shè)計(jì) 查表4.9選用六角螺塞及封油墊，封油圈材料為耐油橡膠。油塞材料為。 11.5 起吊環(huán)、吊耳的設(shè)計(jì) 箱蓋上吊耳環(huán)，， 箱座上吊鉤，，，

46、， 11.6 起蓋螺釘?shù)倪x擇 選用螺釘 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 11.7 定位銷選擇 選用圓錐銷 12、箱體設(shè)計(jì) 箱體材料為，結(jié)構(gòu)尺寸如表：(單位：mm) 代號(hào) 名稱 數(shù)據(jù) 代號(hào) 名稱 數(shù)據(jù) 箱座壁厚 10 地腳螺栓 M22 箱蓋壁厚 9 軸承螺栓 M16 箱座加強(qiáng)肋厚 8.5 連接分箱面的螺栓 M14 箱蓋加強(qiáng)肋厚 7.6 軸承蓋螺釘 高速 中速 箱座分箱面凸緣厚 15 低速 箱蓋分箱面凸緣厚 14 檢查孔蓋螺釘 平凸緣底座厚 23.

47、5 地腳螺栓數(shù) 6 軸承座孔邊緣至軸承螺栓軸線的距離 30 軸承螺栓的凸臺(tái)面 65 軸承座孔外端面至箱外壁的距離 45 箱座深度 260 箱體分箱面凸緣半徑 35 箱體內(nèi)壁圓角半徑 10 軸承座孔外徑 高速 ，， 中速 ，， 低速 ，， 中間支承 ，， 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 13、設(shè)計(jì)小結(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)只有本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度才能做好。 選定軸承后立即校核，若不適合及早更換，以免最后進(jìn)行大的修改。 成熟的設(shè)計(jì)需要扎實(shí)的基本知識(shí)和日積月累的經(jīng)驗(yàn)。 14、參考文獻(xiàn) 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》 濮良貴、紀(jì)名剛 高等教育出版社 《機(jī)械原理（第七版）》 孫恒、陳作模、葛文杰 高等教育出版社 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》 吳宗澤、羅圣國(guó) 高等教育出版社 46