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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開(kāi)題報(bào)告
型材鉚接機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
題 目： 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
專業(yè)學(xué)院：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
2016年3月10日
一、課題名稱：二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
二、主要依據(jù)
1. 設(shè)計(jì)的背景和意義
減速器，也叫減速機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)都是由通用零部件(如傳動(dòng)件、支承件和連接件)、箱體及附件組成。主要用于在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，它是一種相對(duì)精密的機(jī)械，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。
減速器有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，運(yùn)行平穩(wěn)，傳動(dòng)比大，體積小，加工方便，壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。隨著我國(guó)科技速度的飛躍式發(fā)展，國(guó)內(nèi)許多單位都已經(jīng)自主研究和設(shè)計(jì)減速器，并且已廣泛應(yīng)用在國(guó)防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運(yùn)輸和儀表制造等工業(yè)部門的機(jī)械設(shè)備中，今后還將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。
2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
圓柱齒輪減速器被廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品和裝備中，因此，研究提高其承載能力，延長(zhǎng)其使用壽命，減小其體積和質(zhì)量等問(wèn)題，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的快速提高，圓柱齒輪減速器傳動(dòng)裝置的技術(shù)得到了很大的進(jìn)步，各企業(yè)的經(jīng)濟(jì)意識(shí)越加強(qiáng)烈，對(duì)工程的要求也就越來(lái)越高。但是由于受到大型圓柱齒輪減速器關(guān)鍵核心技術(shù)、性能、卡考使用壽命低、控制系統(tǒng)差距大等問(wèn)題的影響，目前仍然存在著一些問(wèn)題。當(dāng)今高速發(fā)展的信息技術(shù)時(shí)代下，我國(guó)的科技水平同樣得到了質(zhì)的提升。
目前圓柱齒輪減速器已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，近年來(lái)在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中圓柱齒輪減速器又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯圓柱齒輪減速器、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等。
這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá)30000t/h)，適用范圍廣(可運(yùn)送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運(yùn)人)，安全可靠，自動(dòng)化程度高，設(shè)備維護(hù)檢修容易，爬坡能力大(可達(dá)16°)，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低，由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。
目前，圓柱齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì)是：大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng)度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國(guó)已于1978年完成了鋼繩芯圓柱齒輪減速器的定型設(shè)計(jì)。鋼繩芯圓柱齒輪減速器的適用范圍：
（1）適用于環(huán)境溫度一般為-40°C—45°C；在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施；
（2）可做水平運(yùn)輸，傾斜向上(16°)和向下運(yùn)輸，也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸；運(yùn)輸距離長(zhǎng)，單機(jī)輸送可達(dá)15km；
（3）可露天鋪設(shè)，運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；
（4）輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的1/5；其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng)；成槽性好；運(yùn)輸距離。
三、研究?jī)?nèi)容
1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提出如下設(shè)計(jì)方案：
①設(shè)計(jì)要求
1）工作條件：、單班制（8h/工作日），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35度。
2）使用折舊期：10年。
3）檢修間隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修。
4）動(dòng)力來(lái)源：電力，三項(xiàng)交流，電壓380V/220V。
5）運(yùn)輸帶速度允許誤差：-5%~+5%。
6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。
②設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)
符號(hào)
運(yùn)輸帶工作拉力F(N)
運(yùn)輸帶工作速度V(m/s)
卷筒直徑D(mm)
數(shù)據(jù)
6400
0.8
300
③傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：
2．主要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)：
（1）分析、擬定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案；
（2）選擇電動(dòng)機(jī)；
（3）計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)；
（4）設(shè)計(jì)、校核傳動(dòng)件和軸；
（5）選擇減速器的標(biāo)準(zhǔn)件；
（6）設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)；
（7）畫出減速器非標(biāo)準(zhǔn)件主要零件圖和裝配工作圖；
（8）完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
3. 技術(shù)設(shè)計(jì)路線
調(diào)研二級(jí)圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理→根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定設(shè)計(jì)方案→設(shè)計(jì)主要零部件結(jié)構(gòu)尺寸→畫出CAD裝配圖→拆畫各主要零部件的零件圖。
四、研究計(jì)劃及預(yù)期成果
研究計(jì)劃：
序 號(hào)
設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱
日期（教學(xué)周）
1
查找相關(guān)資料，補(bǔ)充學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，完成開(kāi)題報(bào)告
2013.10.01～
2013.12.31
2
目標(biāo)分析和工作原理研究
2014.01.01～
2014.02.28
3
總體方案設(shè)計(jì)
2014.03.01～
2014.03.10
4
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2014.03.11～
2014.03.20
5
完成二維和三維設(shè)計(jì)
2014.03.21～
2014.03.31
6
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
2014.04.01～
2014.04.30
7
修改畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及相關(guān)技術(shù)圖紙
2014.05.01～
2014.05.15
8
準(zhǔn)備并完成畢業(yè)答辯
2014.05.16～
2014.05.34
預(yù)期成果：
（1）二級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書；
（2）相關(guān)零件圖、裝配圖
五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
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南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
課題名稱
二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
院/專 業(yè)
機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)電一體化
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師：
年 月 日
0
二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
機(jī)械工程學(xué)院/計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造
摘要
圓柱齒輪減速器是廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)備，因此，提高承載能力和延長(zhǎng)其使用壽命，減少其體積和質(zhì)量等具有重要意義主題的第二圓柱齒輪減速器，分析可靠性設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)首先從結(jié)構(gòu)和原理，圓柱齒輪減速器進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了自己的設(shè)計(jì)；然后，主要技術(shù)參數(shù)的選擇計(jì)算；然后，主要零部件的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證和體積最小為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)分析和優(yōu)化，可靠性；最后，制圖軟件AutoCAD圖圓柱齒輪減速組件和主要零部件圖。
關(guān)鍵詞：圓柱齒輪，減速器，軸，設(shè)計(jì)
Abstract
Cylindrical gear reducer is widely used in various types of machinery and equipment, and therefore, increase its carrying capacity study, to extend its service life, reduce the volume and quality and other issues, has important economic significance. The issue of a second cylindrical gear reducer, the smallest volume as the objective function, reliability analysis and optimization of the design.
The design is first, by performing on the cylindrical gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis based on its design; Next, the main technical parameters were calculated selection; then, for each of the main components were designed and Checking and minimum volume as the objective function, reliability analysis and optimization design; Finally, AutoCAD drawing software to draw the cylindrical gear reducer assembly drawing and major components after optimization Fig.
Key words: Cylindrical gear, Reducer, Shafts, Design
目 錄
摘要 1
Abstract 1
第1章 概述 2
第2章 總體參數(shù)計(jì)算 3
2.1設(shè)計(jì)要求 3
2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 4
2.3 分配傳動(dòng)比 5
2.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算 5
第3章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6
3.1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 6
3.2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 10
第4章 軸、軸上零件及附件的設(shè)計(jì) 13
4.1 軸1的設(shè)計(jì) 13
4.2 軸2的設(shè)計(jì) 15
4.3 軸3的設(shè)計(jì) 18
4.4箱體結(jié)構(gòu)尺寸 20
第5章 總結(jié) 21
答謝詞 21
參考資料 22
第1章 概述
隨著科技水平的提高和技術(shù)的圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)裝置有了很大的進(jìn)步，越來(lái)越多的經(jīng)濟(jì)意識(shí)強(qiáng)烈要求每個(gè)企業(yè)項(xiàng)目也越來(lái)越多。然而，由于圓柱齒輪高性能的關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，并卡測(cè)試裝置使用壽命低的問(wèn)題，影響較大的差距控制系統(tǒng)等，目前仍然存在著一些問(wèn)題。在信息技術(shù)時(shí)代高速發(fā)展的現(xiàn)代科技今天，我們的國(guó)家為提高qualité.comme主要設(shè)備材料的運(yùn)輸，生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展，機(jī)會(huì)……高端合作，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，提高我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。
圓柱齒輪減速器是廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)備，因此，提高承載能力和延長(zhǎng)其使用壽命，減少其體積和質(zhì)量等具有重要意義économique.ce主題的第二圓柱齒輪減速器，以最小的體積為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，可靠性分析和優(yōu)化，使學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)得到綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
該圓柱齒輪減速器已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門對(duì)每缸，近年來(lái)在聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)在煤礦井下的露天礦和齒輪減速器和重要組成部分：鋼芯圓柱齒輪減速器，牽引繩傳送帶連續(xù)場(chǎng)和疏散交通設(shè)施等等。
這些特點(diǎn)是輸送機(jī)輸送能力大（可達(dá)30000噸/小時(shí)），應(yīng)用范圍廣（可攜帶礦石、煤炭、材料、石材及各種輸送粉也可在特定的條件下，安全可靠，高度自動(dòng)化設(shè)備，維修方便，承載能力大（可達(dá)16°），運(yùn)行費(fèi)用低，通過(guò)減少運(yùn)輸距離，減少基建投資。
目前的趨勢(shì)是：圓柱齒輪減速器的承載能力，帶寬大，長(zhǎng)度增加的大轉(zhuǎn)角和水平的單機(jī)，合理使用張力和降低能源消耗的物料輸送帶清潔，最好的方法。我國(guó)1978年完成了鋼絲繩的圓柱齒輪減速器的應(yīng)用范圍con?us.le鋼芯的圓柱齒輪減速器。
（1）適用于環(huán)境溫度一般為40℃～45℃；寒冷地區(qū)的車站設(shè)備加熱引起的；
（2）水平輸送，傾斜向上（16°）和向下運(yùn)輸，也可以旋轉(zhuǎn)；運(yùn)輸單長(zhǎng)距離輸送到15公里；
（3）鋪設(shè)輸送線可以打開(kāi)保護(hù)罩或前庭；
（4）延長(zhǎng)輸送帶的1／5帶；其使用壽命比普通帶長(zhǎng)；在凹槽中，運(yùn)輸距離。
第2章 總體參數(shù)計(jì)算
2.1設(shè)計(jì)要求
2.1.1 已知條件
1）工作條件：?jiǎn)伟嘀疲?h/工作日），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35度；
2）使用折舊期：10年；
3）檢修間隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修；
4）動(dòng)力來(lái)源：電力，三項(xiàng)交流，電壓380V/220V；
5）運(yùn)輸帶速度允許誤差：-5%~+5%；
6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。
2.1.2 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)
符號(hào)
運(yùn)輸帶工作拉力F(N)
運(yùn)輸帶工作速度V(m/s)
卷筒直徑D(mm)
數(shù)據(jù)
6400
0.8
300
2.1.3 傳動(dòng)方案
二級(jí)圓柱齒輪減速器
2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型
電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件，因?yàn)槭窃谑覂?nèi)工作，并且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，所以選擇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)。
2.2.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇
1）運(yùn)輸機(jī)所需要的功率為：
其中：F=6400N.m，V=0.8m/s，D=300mm得
2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
——電動(dòng)機(jī)至卷筒軸的總效率。
取聯(lián)軸器效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率，軸承效率，滾筒的傳動(dòng)效率，電動(dòng)機(jī)至卷筒軸的總效率為：
3）電動(dòng)機(jī)所需功率為：
因有輕微震動(dòng) ，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為7.5kw。
2.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇
2.3 分配傳動(dòng)比
2.3.1 總傳動(dòng)比
滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動(dòng)比為：
2.3.2 分配傳動(dòng)比
考慮潤(rùn)滑問(wèn)題的兩級(jí)齒輪，大齒輪的兩級(jí)深度應(yīng)相似。在高速和低速兩級(jí)齒輪在傳動(dòng)比的值1.3，取
則：；
；
2.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算
2.4.1 各軸的轉(zhuǎn)速
1軸 ；
2軸 ；
3軸
鼓輪軸
2.4.2 各軸的輸入功率
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
2.4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸 ；
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
電機(jī)軸
6.02
59.27
970
1軸
5.96
58.68
970
1
2軸
5.72
281.58
194
5
3軸
5.5
1028.89
51.05
3.8
第3章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)
3.1.1 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
精度等級(jí)的選擇表6.1 ，40Cr齒輪（改性），280HBS材料硬度，高速（45調(diào)質(zhì)鋼），240HBS硬度。
選小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)取
3.1.2 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
（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
（11）計(jì)算模數(shù)ｍ
3.1.3 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
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
比較計(jì)算的齒面疲勞強(qiáng)度大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m與模數(shù)模數(shù)3.52mm可取的抗彎強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值，m= 4mm
接觸強(qiáng)度計(jì)算和圓后
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
3.1.4 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)算齒寬寬度取
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
27，103
2
模數(shù)
m
4mm
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
3.2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)
3.2.1 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
精度等級(jí)的選擇表6.1 40Cr齒輪（改性），280HBS材料硬度，高速（45調(diào)質(zhì)鋼），240HBS硬度。
選小齒輪齒數(shù)，
大齒輪齒數(shù)，取
3.2.2 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
（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5.2查得使用系數(shù)
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
3.2.3 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
（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
計(jì)算結(jié)果對(duì)比，模數(shù)m的疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸大于彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算模擬-數(shù)字的牙齒，這是可取的2.07mm模塊可以彎曲強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，所以m= 2.5mm。
并根據(jù)接觸電阻的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
3.2.4 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)算齒寬寬度取B1=55mm; B2=50mm
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
25，125
2
模數(shù)
m
2.5mm
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
第4章 軸、軸上零件及附件的設(shè)計(jì)
4.1 軸1的設(shè)計(jì)
4.1.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）高速軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
（2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
（3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
4.1.2 強(qiáng)度校核計(jì)算
（1）求作用在軸上的力
已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為= ，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書）式(10-14)，則
（2）軸荷載（2軸的過(guò)程，例如，其他類似的軸不重復(fù)）
首先，根據(jù)方案的決策樹(shù)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定軸承的旋轉(zhuǎn)位置，教材中提取有價(jià)值的。6207型球軸承，通過(guò)研究手冊(cè)中的a 17mm。因此，范圍支撐軸的L1 = 172毫米。
根據(jù)計(jì)算做圖軸彎矩和扭矩圖的arbre.de樹(shù)圖結(jié)構(gòu)板的彎曲和扭轉(zhuǎn)的C部分是危險(xiǎn)截面的計(jì)算C節(jié)處MH，MV和M中所列的值表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
4.2 軸2的設(shè)計(jì)
4.2.1 軸2的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩
P2=5.72Kw，n2=194n/min，T2=281.58N.m
4.2.2 求作用在齒輪上的力
（1）求作用在低速級(jí)小齒輪上的力
圓周力：
徑向力：
軸向力：
（2）求作用在高速級(jí)大齒輪上的力。因大齒輪為從動(dòng)輪，所以作用在其上的力與主動(dòng)輪上的力大小相等方向相反。
圓周力：
徑向力：
軸向力：
4.2.3 初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-3，取，于是得：
該軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和，故
4.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）方案的制定裝配零件在軸
（2）根據(jù)軸向定位的直徑和軸的長(zhǎng)度確定每段
（一）最初的選擇。滾動(dòng)軸承的軸承不受軸向力，因此滾珠軸承。根據(jù)工作需要，根據(jù)
4.2.5 求軸上的載荷
對(duì)于6207型深溝球軸承，
計(jì)得：，，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，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，由機(jī)械設(shè)計(jì)表，查得，因此，安全。
4.3 軸3的設(shè)計(jì)
4.3.1 功率P3,轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3
，，
4.3.2 求作用在齒輪上的力
圓周力：
徑向力：
軸向力：
4.3.3 初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
4.3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，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，由機(jī)械設(shè)計(jì)
查得，因此，安全。
計(jì)得：，，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。
4.4箱體結(jié)構(gòu)尺寸
1
箱座壁厚
，
2
箱蓋壁厚
3
箱座凸緣厚度
4
箱蓋凸緣厚度
5
箱座底凸緣厚度
6
地底螺釘直徑
，取M20
7
地底螺釘數(shù)目
8
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
，取M14
9
箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑
取M10
10
聯(lián)接螺栓的間距
12
窺視孔蓋螺釘直徑
,取M6
13
定位銷直徑
14
，，至外箱壁距離
15
軸承旁凸臺(tái)半徑
16
凸臺(tái)高度
17
箱體外壁至軸承座端面距離
19
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
20
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
21
箱蓋，箱座筋厚
，
22
軸承端蓋外徑
23
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
24
大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離
25
箱底至箱底內(nèi)壁的距離
26
減速器中心高
27
箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離
28
軸承端蓋凸緣厚度
29
軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離
30
旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離
31
齒輪頂圓至軸表面的距離
第5章 總結(jié)
設(shè)計(jì)階段的大學(xué)學(xué)習(xí)是一種罕見(jiàn)的理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)圓柱齒輪減速器的理論和實(shí)踐知識(shí)的組合設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)綜合運(yùn)用我的專業(yè)知識(shí)，能力解決實(shí)際問(wèn)題，而且提高了我的文件和設(shè)計(jì)手冊(cè)的設(shè)計(jì)規(guī)范的能力水平，和其他的專業(yè)知識(shí)，而且通過(guò)對(duì)局部控制組件，妥協(xié)，以及細(xì)節(jié)的決定，我的運(yùn)動(dòng)能力，經(jīng)驗(yàn)了豐富，壓縮力的能力和意愿的質(zhì)量，也提高耐力水平不同。
答謝詞
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這四年，我遇到了很多朋友熱心幫助教授工作設(shè)計(jì)成功的完成不是他們的熱情幫助和顧問(wèn)的指導(dǎo)，教師和學(xué)生在這里都給予指導(dǎo)和幫助我的畢業(yè)這表示最誠(chéng)摯的謝意。
首先，設(shè)計(jì)指導(dǎo)，感謝你緊張的工作，試圖引導(dǎo)時(shí)間，我們總是關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，要求我們掌握幫助教師管理在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從實(shí)際操作數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，它提供了指導(dǎo)，我不僅學(xué)到了書本上的知識(shí)，更學(xué)會(huì)操作方法。
其次，給予幫助教師設(shè)計(jì)的畢業(yè)生，與我的同學(xué)以誠(chéng)摯的感謝，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，他們給了我很多的幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是提供信息，在許多方面，我們的技術(shù)。
此外，也給所有的學(xué)生我的幫助表示感謝。
總之，本設(shè)計(jì)的結(jié)果是教師和學(xué)生，在一個(gè)月內(nèi)，我們合作的非常愉快，教會(huì)我很多偉大的真理，是一種資產(chǎn)，我的生活，我在新教師和學(xué)生對(duì)我的幫助表示感謝！
祝萬(wàn)事如意，身心健康
學(xué)生：
2016年5月
參考資料
[1] 李海萍《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》機(jī)械工業(yè)出版社 2011年
[2] 李海萍《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社 2011年
[3] 李萍萍《機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖》機(jī)械工業(yè)出版社 2011年
[4] 成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社 2010年
[5] 馬小麗《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社 2009年
共 24 頁(yè) 第 23 頁(yè)
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南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
課題名稱
二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
院/專 業(yè)
機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)電一體化
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師：
年 月 日
0
二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
機(jī)械工程學(xué)院/計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造
摘要
圓柱齒輪減速器被廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品和裝備中，因此，研究提高其承載能力，延長(zhǎng)其使用壽命，減小其體積和質(zhì)量等問(wèn)題，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。本課題對(duì)某二級(jí)圓柱齒輪減速器，進(jìn)行可靠性分析及設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)首先，通過(guò)對(duì)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了其設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核并以體積最小為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)；最后，通過(guò)AutoCAD制圖軟件繪制了優(yōu)化后的圓柱齒輪減速器裝配圖及主要零部件圖。
關(guān)鍵詞：圓柱齒輪，減速器，軸，設(shè)計(jì)
Abstract
Cylindrical gear reducer is widely used in various types of machinery and equipment, and therefore, increase its carrying capacity study, to extend its service life, reduce the volume and quality and other issues, has important economic significance. The issue of a second cylindrical gear reducer, the smallest volume as the objective function, reliability analysis and optimization of the design.
The design is first, by performing on the cylindrical gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis based on its design; Next, the main technical parameters were calculated selection; then, for each of the main components were designed and Checking and minimum volume as the objective function, reliability analysis and optimization design; Finally, AutoCAD drawing software to draw the cylindrical gear reducer assembly drawing and major components after optimization Fig.
Key words: Cylindrical gear, Reducer, Shafts, Design
目 錄
摘要 1
Abstract 1
第1章 概述 2
第2章 總體參數(shù)計(jì)算 3
2.1設(shè)計(jì)要求 3
2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 4
2.3 分配傳動(dòng)比 5
2.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算 5
第3章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6
3.1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 6
3.2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 10
第4章 軸、軸上零件及附件的設(shè)計(jì) 13
4.1 軸1的設(shè)計(jì) 13
4.2 軸2的設(shè)計(jì) 15
4.3 軸3的設(shè)計(jì) 18
4.4箱體結(jié)構(gòu)尺寸 20
第5章 總結(jié) 21
答謝詞 21
參考資料 22
第1章 概述
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的快速提高，圓柱齒輪減速器傳動(dòng)裝置的技術(shù)得到了很大的進(jìn)步，各企業(yè)的經(jīng)濟(jì)意識(shí)越加強(qiáng)烈，對(duì)工程的要求也就越來(lái)越高。但是由于受到大型圓柱齒輪減速器關(guān)鍵核心技術(shù)、性能、卡考使用壽命低、控制系統(tǒng)差距大等問(wèn)題的影響，目前仍然存在著一些問(wèn)題。當(dāng)今高速發(fā)展的信息技術(shù)時(shí)代下，我國(guó)的科技水平同樣得到了質(zhì)的提升。作為輸送物料的主要設(shè)備，生產(chǎn)工藝的發(fā)展．矗然要幸高端的技術(shù)進(jìn)行配合，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高、資源能量的節(jié)約，增加我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)利益最大化。
圓柱齒輪減速器被廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品和裝備中，因此，研究提高其承載能力，延長(zhǎng)其使用壽命，減小其體積和質(zhì)量等問(wèn)題，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。本課題對(duì)某二級(jí)圓柱齒輪減速器，以體積最小為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，使學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方面受到綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
目前圓柱齒輪減速器已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，近年來(lái)在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中圓柱齒輪減速器又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯圓柱齒輪減速器、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等。
這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá)30000t/h)，適用范圍廣(可運(yùn)送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運(yùn)人)，安全可靠，自動(dòng)化程度高，設(shè)備維護(hù)檢修容易，爬坡能力大(可達(dá)16°)，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低，由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。
目前，圓柱齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì)是：大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng)度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國(guó)已于1978年完成了鋼繩芯圓柱齒輪減速器的定型設(shè)計(jì)。鋼繩芯圓柱齒輪減速器的適用范圍：
（1）適用于環(huán)境溫度一般為-40°C—45°C；在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施；
（2）可做水平運(yùn)輸，傾斜向上(16°)和向下運(yùn)輸，也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸；運(yùn)輸距離長(zhǎng)，單機(jī)輸送可達(dá)15km；
（3）可露天鋪設(shè)，運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；
（4）輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的1/5；其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng)；成槽性好；運(yùn)輸距離。
第2章 總體參數(shù)計(jì)算
2.1設(shè)計(jì)要求
2.1.1 已知條件
1）工作條件：?jiǎn)伟嘀疲?h/工作日），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35度；
2）使用折舊期：10年；
3）檢修間隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修；
4）動(dòng)力來(lái)源：電力，三項(xiàng)交流，電壓380V/220V；
5）運(yùn)輸帶速度允許誤差：-5%~+5%；
6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。
2.1.2 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)
符號(hào)
運(yùn)輸帶工作拉力F(N)
運(yùn)輸帶工作速度V(m/s)
卷筒直徑D(mm)
數(shù)據(jù)
6400
0.8
300
2.1.3 傳動(dòng)方案
二級(jí)圓柱齒輪減速器
2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型
電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件，因?yàn)槭覂?nèi)工作，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，所以選擇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)。
2.2.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇
1）運(yùn)輸機(jī)所需要的功率為：
其中：F=6400N.m，V=0.8m/s，D=300mm得
2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
——電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率。
取聯(lián)軸器效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率，軸承效率，滾筒的傳動(dòng)效率，電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率為：
3）電動(dòng)機(jī)所需功率為：
因有輕微震動(dòng) ，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為7.5kw。
2.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇
鼓輪軸工作轉(zhuǎn)速：
展開(kāi)式二級(jí)減速器推薦的傳動(dòng)比為：
所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min。
綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的電機(jī)。
型號(hào)為Y160M-6，滿載轉(zhuǎn)速，功率7.5。
2.3 分配傳動(dòng)比
2.3.1 總傳動(dòng)比
滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動(dòng)比為：
2.3.2 分配傳動(dòng)比
考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題，兩級(jí)大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度。則兩級(jí)齒輪的高速級(jí)與低速級(jí)傳動(dòng)比的值取為1.3，取
則：；
；
2.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算
2.4.1 各軸的轉(zhuǎn)速
1軸 ；
2軸 ；
3軸
鼓輪軸
2.4.2 各軸的輸入功率
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
2.4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸 ；
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
電機(jī)軸
6.02
59.27
970
1軸
5.96
58.68
970
1
2軸
5.72
281.58
194
5
3軸
5.5
1028.89
51.05
3.8
第3章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)
3.1.1 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
3.1.2 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
由于載荷中等振動(dòng)，由表5.2查得使用系數(shù)
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
3.1.3 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)3.52mm，圓整取標(biāo)準(zhǔn)值m＝4.0mm
并按接觸強(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
3.1.4 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)算齒寬寬度取
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
27，103
2
模數(shù)
m
4mm
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
3.2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)
3.2.1 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
3.2.2 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5.2查得使用系數(shù)
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
3.2.3 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)2.07mm，于是取標(biāo)準(zhǔn)值m＝2.5mm。
并按接觸強(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
3.2.4 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)算齒寬寬度取B1=55mm; B2=50mm
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
25，125
2
模數(shù)
m
2.5mm
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
第4章 軸、軸上零件及附件的設(shè)計(jì)
4.1 軸1的設(shè)計(jì)
4.1.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）高速軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
（2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
（3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且這是安裝大帶輪的直徑，取22mm。
為了滿足帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故?、?Ⅲ段直徑為dⅡ-Ⅲ=26mm。
初步選定滾動(dòng)軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據(jù)dⅡ-Ⅲ=26mm，取用6206型深溝球軸承，其尺寸為d×D×T=30mm×65mm×16mm，則有dⅢ-Ⅳ=dⅤ-Ⅵ=30mm，LⅡ=16mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑dⅣ-Ⅴ=35mm。
右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長(zhǎng)應(yīng)為：取套同長(zhǎng)12mm，則LⅤ-Ⅵ=32mm。
齒輪為齒輪軸此軸段長(zhǎng)LⅥ-Ⅶ=40mm。
取軸承端蓋總寬為32mm，外端面與大帶輪右端面間距離為10mm，故取LⅡ-Ⅲ=42mm。
結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)，取LⅣ-Ⅴ=76mm。
（4）軸上零件的周向定位
軸上零件的周向定位：聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接。按dⅥ-Ⅶ=18mm查得平鍵截面b×h=8mm×7mm，鍵槽用銑刀加工，長(zhǎng)56mm，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配合為H6/n5。
4.1.2 強(qiáng)度校核計(jì)算
（1）求作用在軸上的力
已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為= ，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書）式(10-14)，則
（2）求軸上的載荷（詳細(xì)過(guò)程以軸2為例，其他軸類似不一一復(fù)述）
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于6207型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得a=17mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=172mm。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
4.2 軸2的設(shè)計(jì)
4.2.1 軸2的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩
P2=5.72Kw，n2=194n/min，T2=281.58N.m
4.2.2 求作用在齒輪上的力
（1）求作用在低速級(jí)小齒輪上的力
圓周力：
徑向力：
軸向力：
（2）求作用在高速級(jí)大齒輪上的力。因大齒輪為從動(dòng)輪，所以作用在其上的力與主動(dòng)輪上的力大小相等方向相反。
圓周力：
徑向力：
軸向力：
4.2.3 初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-3，取，于是得：
該軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和，故
4.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上零件的裝配方案
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
(a)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承不受軸向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求，根據(jù) ，選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6207型，其尺寸為，得：
軸段取安裝齒輪處的Ⅱ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅴ取，根據(jù)齒輪寬并為保證齒輪定位準(zhǔn)確軸段適當(dāng)縮短1~2mm，故：，
軸段Ⅲ-Ⅳ為兩側(cè)齒輪定位軸環(huán)，根據(jù)箱體尺寸。(3)軸上零件的周向定位
齒輪采用平鍵聯(lián)接，按，查機(jī)械設(shè)計(jì)表得平鍵截面，聯(lián)接小圓柱齒輪的平鍵長(zhǎng)度為90mm，聯(lián)接大圓柱齒輪的平鍵長(zhǎng)度為56mm.
4.2.5 求軸上的載荷
對(duì)于6207型深溝球軸承，
計(jì)得：，，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，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，由機(jī)械設(shè)計(jì)表，查得，因此，安全。
4.3 軸3的設(shè)計(jì)
4.3.1 功率P3,轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3
，，
4.3.2 求作用在齒輪上的力
圓周力：
徑向力：
軸向力：
4.3.3 初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且Ⅲ軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取。
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為15000N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為56mm，故取；半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
4.3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求，ⅤⅡ-ⅤⅢ軸段左端需制出軸肩，故?、酡?ⅤⅡ段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故ⅤⅡ-ⅤⅢ段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取。
(b) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用單列深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6213，其尺寸為，
故，而，滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度，因此，取.
(c)取安裝齒輪處的軸的直徑；齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為96mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。
齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因Ⅱ、Ⅲ兩軸在箱體內(nèi)的長(zhǎng)度大致相等，取， 。。。
（2）軸上零件的周向定位
查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面
（3）求軸上的載荷
對(duì)于6214型深溝球軸承，
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即安裝齒輪處，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，由機(jī)械設(shè)計(jì)
查得，因此，安全。
計(jì)得：，，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。
4.4箱體結(jié)構(gòu)尺寸
1
箱座壁厚
，
2
箱蓋壁厚
3
箱座凸緣厚度
4
箱蓋凸緣厚度
5
箱座底凸緣厚度
6
地底螺釘直徑
，取M20
7
地底螺釘數(shù)目
8
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
，取M14
9
箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑
取M10
10
聯(lián)接螺栓的間距
12
窺視孔蓋螺釘直徑
,取M6
13
定位銷直徑
14
，，至外箱壁距離
15
軸承旁凸臺(tái)半徑
16
凸臺(tái)高度
17
箱體外壁至軸承座端面距離
19
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
20
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
21
箱蓋，箱座筋厚
，
22
軸承端蓋外徑
23
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
24
大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離
25
箱底至箱底內(nèi)壁的距離
26
減速器中心高
27
箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離
28
軸承端蓋凸緣厚度
29
軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離
30
旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離
31
齒輪頂圓至軸表面的距離
第5章 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)這次對(duì)圓柱齒輪減速器理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。
答謝詞
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。
首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。
其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料。
另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。
總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！
祝萬(wàn)事如意，身心健康
學(xué)生：
2016年5月
參考資料
[1] 李海萍《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》機(jī)械工業(yè)出版社 2011年
[2] 李海萍《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社 2011年
[3] 李萍萍《機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖》機(jī)械工業(yè)出版社 2011年
[4] 成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社 2010年
[5] 馬小麗《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社 2009年
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