563 二級(jí)直齒圓錐齒輪減速器,二級(jí),圓錐,齒輪,減速器 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書機(jī)械工程分院機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)00212 班 33 號(hào)設(shè)計(jì)者：全建輝指導(dǎo)教師：裴根欣2003 年 7 月沈陽工業(yè)學(xué)院 目 錄一? 設(shè)計(jì)任務(wù)書························································································2二? 電機(jī)的選擇計(jì)算1. 擇電機(jī)的轉(zhuǎn)速·················································································22. 工作機(jī)的有效功率···········································································23. 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)···········································································3三? 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1. 分配傳動(dòng)比····················································································32. 各軸的轉(zhuǎn)速····················································································33. 各軸的功率····················································································44. 各軸的轉(zhuǎn)矩·····················································································4四? 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算·················································42. 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算·················································6五? 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4. 減速器高速軸 I 的設(shè)計(jì)·····································································95. 減速器低速軸 II 的設(shè)計(jì)··································································113. 減速器低速軸 III 的設(shè)計(jì)··································································14六? 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算1.減速器高速 I 軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算·········································162.減速器低速 II 軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算········································173. 減速器低速 III 軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算·····································18七? 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算1. 聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接··························································192. 大圓錐齒輪與低速軸 II 的的鍵聯(lián)接····················································193. 大圓柱齒輪與低速軸 III 的的鍵聯(lián)接··················································20八? 潤滑油的選擇與熱平衡計(jì)算1. 減速器的熱平衡計(jì)算·········································································212. 潤滑油的選擇·················································································22九? 參考文獻(xiàn)························································································231.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果一對(duì)圓錐滾子軸承的效率 η3= 0.98一對(duì)球軸承的效率 η4= 0.99閉式直齒圓錐齒傳動(dòng)效率 η5= 0.95閉式直齒圓柱齒傳動(dòng)效率 η6= 0.97b. 總效率 η=η 1η2 2η 3 3η4η5η6=0.96×0.992 ×0.983 ×0.99×0.95×0.97=0.808c. 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率 Pr=Pw/η=2.4/0.808=3kw3. 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 查參考文獻(xiàn)[1]表 4-12.2 得 表1.1方案號(hào) 電機(jī)類型額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比1 Y100L2-43 1500 1420 22.2942 Y132S-63 1000 960 15.072根據(jù)以上兩種可行同步轉(zhuǎn)速電機(jī)對(duì)比可見，方案 2 傳動(dòng)比小且質(zhì)量價(jià)格也比較合理，所以選擇 Y132S-6 型電動(dòng)機(jī)。三，動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1. 分配傳動(dòng)比（1） 總傳動(dòng)比 i=15.072（2） 各級(jí)傳動(dòng)比：直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)比 i12=3.762，直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)比 i23=4（3） 實(shí)際總傳動(dòng)比 i 實(shí)=i12i34=3.762×4=15.048,∵Δi=0.021﹤ 0.05，故傳動(dòng)比滿足要求滿足要求。2. 各軸的轉(zhuǎn)速（各軸的標(biāo)號(hào)均已在圖 1.1 中標(biāo)出）n0=960r/min，n1=n0=960r/min，n2=n1/ i12=303.673r/min，n3= n2/ η=0.808Pr=3 kw選用三相異步電動(dòng)機(jī) Y132S-6p=3 kwn=960r/mini=15.072i12=3.762i23=4n0=960r/minn1=960r/minn2=303.67r/minn3=63.829r/minn4=63.829r/mini34=63.829r/min，n4=n3=63.829r/min3. 各軸的功率3.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果p0=pr=3 kw， p1= p0η2=2.970kw, p2= p1η4η3=2.965 kw, p3= p2η5η3=2.628 kw, p4=p3η2η3=2.550 kw 4. 各軸的轉(zhuǎn)矩，由式：T=9.55Pi/ni 可得：T0=29.844 N·m, T1=29.545 N·m, T2=86.955 N·m, T3=393.197 N·m, T4=381.527 N·m四，傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算a．選材：小齒輪材料選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~255，σHP1=580 Mpa ，σFmin1 =220 Mpa大齒輪材料選用 45 號(hào)鋼，正火處理，HB=162~217，σHP2=560 Mpa ，σFmin2 =210 Mpab. 由參考文獻(xiàn)[2]（以下簡稱[2]）式（5—33） ，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N：N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10 9 N2=N1/i2 =1.267×10/3=2.522×108 查圖 5—17 得 ZN1=1.0，ZN2=1.12，由式（5—29）得 ZX1=ZX2=1.0，取 SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，∴[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×0.92=533.6 Mpa，[σH]2=σHP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin =560×1.12×0.92=577 Mpa∵[σH]1> [σH]2，∴計(jì)算取[σH]= [σH]2=533.6 Mpap0= 3 kw p1= 2.970 kwp2= 2.965 kw p3=2.628 kw p4=2.550 kwT0=29.844 N·m T1=29.545 N·m T2=86.955 N·m T3=393.197N·m T=381.527N·mσHP1=580 Mpa，σFmin1=220 MpaσHP2=560 Mpa，σFmin2=210 Mpac．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）： 取齒數(shù) Z1=21，則 Z2=Z1 i12=3.762×32=79，取 Z2=79∵實(shí)際傳動(dòng)比 u=Z2/Z1=79/21=3.762，且 u=tanδ2=cotδ1，∴δ2=72.2965 =72 16 35，δ1=17.7035 =17 42 12，則小o o o o 圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù) zm1=z1/cosδ1 =21/cos17.7035 =23，zm2=z2/cosδ2=79/cos72.2965 =2o o 59.79[σH]=533.6Mpa圓錐齒輪參數(shù)Z1=21Z2=79δ1=17 42 12o δ2 =72 16 o 354.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果代做模具、機(jī)械等專業(yè)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，并且擁有大量現(xiàn)成的機(jī)械、模具畢業(yè)設(shè)計(jì)，都是答辯后全套的設(shè)計(jì)，有圖紙、說明書和英文翻譯，有需要的可聯(lián)系我們。QQ：943048723手機(jī)：13585344458此套設(shè)計(jì)僅供下載的同學(xué)參考，謝謝！由[2]圖 5-14，5-15 得YFa=2.8，Ysa=1.55，YFa2=2.23，Ysa2=1.81ZH=√2/cosα×sinα=√2/cos20 ×sin20 =2.5 o o 由[2]表 11-5 有 ZE=189.8，取 Kt·Z =1.1， 2 ε t由[2] 取 K=1.4又∵ T1=28.381 N·m ，u= 3.762，фR=0.3由[2]式 5-56 計(jì)算小齒輪大端模數(shù)： m≥√4KT1YFaYsa/{фRZ [σF]（1-0.5фR）2 √u2 2 1+1} 將各值代得 m≥1.498由[2]表 5-9 取 m=3 ㎜d．齒輪參數(shù)計(jì)算：大端分度圓直徑 d1=mz1=3×21=63㎜，d2=mz2=3×79=237㎜齒頂圓直徑 da1=d1+2mcosδ1=63+6cos17.7035=68.715㎜，da2=d2+2mcosδ2=237+6cos72.2965 =238.827㎜o 齒根圓直徑 df1=d1-2.4mcosδ1=63-7.2cos17.7035o =56.142㎜df2=d2-2.4mcosδ2=237-7.2×cos72.2965 =231.808㎜o 圓錐齒輪參數(shù)m=3 ㎜d1=63㎜d2=237㎜da1= 68.715㎜da2=238.827㎜df1=56.142㎜df2=231.808㎜R=122.615㎜v=3.165m/sb= 36.78㎜Δ1=10㎜Δ2=14㎜c=10㎜L1=12.4㎜L2=39㎜齒輪錐距 R=√d1+ d2/2=122.615㎜，大端圓周速度 v=∏d1n1/60000=3.14×63×960/60000=3.165m/s，齒寬 b=RфR =0.3×122.615=36.78㎜由[2]表 5-6，選齒輪精度為 8 級(jí)由[1]表 4.10-2 得 Δ1=（0.1～0.2）R=（0.1～0.2）305.500=30.05～60.1㎜取 Δ1=10㎜，Δ2=14㎜,c=10㎜輪寬 L1=（0.1～0.2）d1=（0.1～0.2）93=12.4㎜L2=（0.1～0.2）d2=（0.1～0.2）×291=39㎜e．驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 按[2]式 5-53σH= ZHZE√2KT1√u+1/[bd u（1-0.5фR）2 ]，代2 1入各值得5.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果σH=470.899﹤[σH] =533.6 Mpa∴ 小齒輪滿足接觸疲勞強(qiáng)度，且大齒輪比小齒輪接觸強(qiáng)度高，故齒輪滿足接觸強(qiáng)度條件f．齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：按[2]式 5-55由[2]圖 5-19 得 YN1=YN2=1.0，由[2]式 5-32 及 m=2﹤5㎜，得 YX1=YX2=1.0取 YST=2.0，SFmin=1.4 ，由 [2]式 5-31 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力：[σF1]= σFmin1 YFa1Ysa1YST/ SFmin =220×2.0/1.4=314.29 Mpa[σF2]= σFmin2YFa2Ysa2YST/ SFmin =210×2.0/1.4=300 Mpa∵[σF1 ]﹥[σF2]， ∴[σF]=[ σF2]=300 Mpa由[2]式 5-24 計(jì)算齒跟彎曲應(yīng)力：σF1=2KT1YFa1Ysa1/[b1md1（1-0.5фR）][σH]=533.6 Mpa[σF]=300 Mpa=2×1.4×80070×2.8×1.55/0.85×2×28.935×62=181.59 ﹤300 MpaσF2=σF1 YFa2Ysa2/（YFa1Ysa1）=181.59×1.81×2.23/（2.8×1.55）=178.28﹤300Mpa∴兩齒輪滿足齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度2. 閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算a．選材：小齒輪材料選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~255，σHP1=580 Mpa，σFmin1=220 Mpa大齒輪材料選用 45 號(hào)鋼，正火處理，HB=162~217，σHP2=560 Mpa，σFmin2=210 Mpab. 由參考文獻(xiàn)[2]（以下簡稱[2]）式（5—33） ，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N：N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10 ， 9 N2=N1/i23=1.267×10/3=2.522×108 查圖 5—17 得 ZN1=1.05，ZN2=1.16，由式（5—29）得 ZX1=ZX2=1.0，取 SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×1.05×0.92=560.28 MPaσHP1=580 MpaσFmin1=220 MpaσHP2=560 MpaσFmin2=210 Mpa6.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果[σH]2=σHP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin=560×1.16×0.92=597.63 MPa∵[σH]1> [σH]2，∴計(jì)算取[σH]= [σH]2=560.28 Mpac. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算中心距（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）：∵u=i34=4，фa=0.4，[σH]=560.28 MpaZH=√2/cosα·sinα=√2/cos200 ·sin200 =2.5且由[2]表 11-5 有 ZE=189.8，取 Kt·Z =1.1 2 ε t∴ [2]式 5-18 計(jì)算中心距： a≥（1+u）√KT1 （ZE ZHZε/[σH]）2 /（2uφa）=5×√1.1×86955×2.5×189.8/（2×4×0.4×560.28）=147.61㎜ 由[1]表 4.2-10 圓整 取 a=160㎜d．齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)：m=（0.007～0.02）a=180（0.007～0.02）=1.26～3.6㎜查[2]表 5-7 取 m=2㎜齒數(shù) Z1=2a/m（1+u）=2×160/2（1+4）=32Z2=uZ1=4×32=128 取 Z2=128則實(shí)際傳動(dòng)比 i=149/31=4分度圓直徑 d1=mz1=2×32=64 ㎜，d2=mz2=2×128=256㎜齒頂圓直徑 da1= d1+2m=68㎜，da2=d2+2m=260㎜齒基圓直徑 db1= d1cosα=64×cos20o =60.14㎜db2= d2cosα=256×cos20o =240.56㎜齒根圓直徑 df1= d1-2.5m=64-2.5×2=59㎜df2= d2-2.5m=256-2.5×2=251㎜圓周速度 v=∏d1n2/60×103 =3.14×256×63.829/60×103 =1.113 m/s，中心距 a=（d1+d2）/2=160㎜齒寬 b=aΦa =0.4×160=64㎜由[2]表 5-6，選齒輪精度為 8 級(jí)圓柱齒輪參數(shù)m=2㎜Z1=32Z2=128d1=64 ㎜d2=256㎜da1=8㎜da2=260㎜db1 =60.14㎜db2 =240.56㎜df1=59㎜df2= 251㎜v=1.113 m/sa=160㎜b=64㎜7.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果e. 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由[2]表 5-3，取 KA=1.0；由Comment [s1]: 頁：8 [2]圖 5-4（d） ，按 8級(jí)精度和VZ/100=∏dn/60000/100=0.30144，得 Kv=1.03；由[2]表 5-3得 Ka=1.2；由[2]圖 5-7和 b/d1=72/60=1.2，得KB=1.13；∴ K=KvKaKAKB=1.03×1.2×1.0×1.13=1.397 又∵ɑa1=arccosdb1/da1=arccos（60.14/68）=28.0268=281 36；o o ɑa2 = arccosdb2/da2=arccos（2240.56/260）=22.0061=220 17o o ∴重合度 εa=[z（tanɑa1-tanɑ）+ z（tanɑa1-tanɑ）]/2∏=[32（tan28.0268 -tan20）o +128（tan22.0061-tan20）]=1.773o 即 Zε=√（4-εa）/3=0.862，且 ZE=189.8，ZH=2.5∴ σH =ZHZEZε√2KT1（u+1）/bd2 1u=2.5×189.8×0.862√2×1.397×83510×5.8065/（72×622 ×5.024）=240.63﹤[σH ]=560.28 Mpa∴ 小齒輪滿足接觸疲勞強(qiáng)度，且大齒輪比小齒輪接觸強(qiáng)度高，故齒輪滿足接觸強(qiáng)度條件f．齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：按 Z1=32，Z2=128，由[2]圖 5-14得YFa1=2.56，YFa2=2.18；由[2]圖 5-15得Ysa1=1.65，Ysa2=1.84由[2]式 5-23計(jì)算 Y=0.25+0.75/εa=02.5+0.75/1.773=0.673由[2]圖 5-19得 YN1=YN2=1.0，[σF1]= 314.29 Mpa[σF2]= 300 Mpa由[2]式 5-32 切 m=2﹤5㎜，得 YX1=YX2=1.0取 YST=2.0，Sfmin=1.4，由[2]式 5-31 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力：[σF1]= σFmin1YFa1Ysa1 YST/ Sfmin =220×2.0/1.4=314.29 Mpa[σF2]= σFmin2YFa2Ysa2YST/Sfmin=210 ×2.0/1.4=300 Mpa8.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果∵[σF1 ]﹥[σF2]， ∴[σF]=[ σF2]=300 Mpa由[2]式 5-24 計(jì)算齒跟彎曲應(yīng)力：σF1=2KT1YFa1Ysa1Y/bd1m=2×1.397×83510×2.56×1.65×0.673/（2×64×64）=71.233 ﹤300 MpaσF2=σF1YFa2Ysa2/YFa1Ysa1=71.233×1.84×2.18/（2.56×1.65）=67.644﹤300 Mpa∴兩齒輪滿足齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度五， 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4. 減速器高速軸 I 的設(shè)計(jì)a. 選擇材料：由于傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速不太高，故選用45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按 [2]表 8-3 查得 σB=637 Mpa， [σb]-1=59 Mpab. 由扭矩初算軸伸直徑：按參考文獻(xiàn)[2] 有 d≥A √p/n ∵n0=960r/min，p1=2.97 kw，且 A=0.11~0.16∴d1≥16~23 ㎜ 取 d1=20㎜c. 考慮 I 軸與電機(jī)伸軸用聯(lián)軸器聯(lián)接。并考慮用柱銷聯(lián)軸器，因?yàn)殡姍C(jī)的軸伸直徑為 dD=38㎜，查[1] 表 4.7-1選取聯(lián)軸器規(guī)格 HL3（Y38×82，Y30×60） ，根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸如圖 1.2a所示d. 該軸受力計(jì)算簡圖如圖 1.2b ， 齒輪 1 受力：（1）圓周力 Ft1=2T1/dm1=2×29.545/（64×10-3 ）[σF]=300 MpaσB=637 Mpa， [σb]-1=59 Mpad1=20㎜選用柱銷聯(lián)軸器HL3（ Y38×82，Y30×60）Ft1=915.52 N=915.52 N，（2）徑向力 Fr1= Ft1·tanα·cosδ1=915.52×tan200 ·cos17.70350 =317.44 N， （3）軸向力 Fa1= Ft1·tanα·sinδ1=915.52×tan200 ·sin17.70350 =101.33 N，e. 求垂直面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴Rcy= Ft1（L2+L3）/L2=915.52（74+55）/74=1595.97.97 N ∵ΣY=0，∴R BY= Ft1-Rcy=915.52-1595.97=-680.45 N，F(xiàn)r1=317.44 NFa1=101.33 NRcy= 1595.97NRBY=-680.45 N9. 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果∴垂直面內(nèi) D 點(diǎn)彎矩 Mdy=0，M = Rcy L3+ 1 dyRBY（L2+L3 ）=1595.97 ×55-680.45×129= 3662.14 N·㎜=3.662 N·mf. 水平面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴RCz=[Fr1 (L3+L2)-Fa1dm1/2]/L2 =[317.44（74+55）-680.45×64]/74=419.07 N，∵ΣZ=0，∴RBz= F r1- RCz =317.44-419.07=-101.63N，∵水平面內(nèi) D 點(diǎn)彎矩 MDz=0，M = RCzL3+ 1 DzRBz(L3+L2)= 419.07×55-101.63×129=-7.095N·mg. 合成彎矩：MD= √M + M = 0 N·m， 2 Dz 2 DyM =√M + M =7.98 N·m1 D 12 Dy 12 Dzh. 作軸的扭矩圖如圖 1.2c 所示，計(jì)算扭矩：T=T1 =29.545N·mMdy=0M = 3.662 1 dyN·mRCz=419.07 NRBz= -101.63NMDz=0M = -1 Dz7.095N·mMD=0 N·m， M =7.98 1 DN·mI. 校核高速軸 I：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3] 第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核：由圖 1.2 可知，D 點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算 D 處的強(qiáng)度， ∵M(jìn)D ＜M ，∴取 M= M =7.98 N·m， 1 D 1 D又∵抗彎截面系數(shù)：w=∏ d3 min /32=3.14×203 /32=1.045×10 m-6 3 ∴σ=√M +T / 2 2 w=√7.98 +29.545 /1.045×10 =39.132≤[σb]-1= 2 2 -6 59 Mpa故該軸滿足強(qiáng)度要求。2. 減速器低速軸 II 的設(shè)計(jì)a. 選擇材料：因?yàn)橹饼X圓柱齒輪的小輪直徑較?。X跟圓直徑 db1=62㎜ ）需制成齒輪軸結(jié)構(gòu)，故與齒輪的材料和熱處理應(yīng)該一致，即為 45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理按 [2]表 8-3 查得 σb=637 Mpa， [σb]-1=59 Mpab. 該軸結(jié)構(gòu)如圖 1.3a，受力計(jì)算簡圖如圖 1.3b齒輪 2 受力（與齒輪 1 大小相等方向相反）：Ft2=915.52N， Fr2=317.44 N， Fa2= 101.33 N，齒輪 3 受力：T= 29.545N·mM= 7.98 N·mσb=637 Mpa， [σb]-1=59 MpaFt2=915.52NFr2=317.44 NFa2= 101.33 N10.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果（1）圓周力 Ft3=2T2/dm3=2×86.955/（64×10-3 ）=2693.87N （2）徑向力 Fr3= Ft2·tanα=2693.87×tan200 =980.49 N c. 求垂直面內(nèi)的支撐反力：Ft3=2693.87N F r3=980.49 NRAy=1919.26 N∵ΣMB=0，∴RAy= [Ft2（L2+L3 ）+ Ft3L3]/（L1+L2+L3）=[915.52 （70+63）+2693.87×63]/183=1919.26 N ∵ΣY=0，∴RBY=F t2+Ft3-Rcy=915.52+2693.87-1919.26=1690.13 N∴垂直面內(nèi) C 點(diǎn)彎矩：MCy = RAy L1=1919.26×21.5=41.26 N·m，M = RBY（L2+L3）- F t3L2 1 Cy=1690.13×133-2693.87×70= 41.26 N·m，D 點(diǎn)彎矩：MDy= R BY L3=1690.13×63= 92.96N·m，M = Ray（ L1+L2）- Ft2 L21 Dy=1919.26×120-915.52×70=92.96 N·md. 水平面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMB=0，∴RAz =[Fr2(L3+L2)+Fr3L3-Fa2dm2/2]/（L1+L2+L3） =[317.44×133＋980.49×63-101.33×238.827/2]/128=750.70 N∵ΣZ=0，∴RBz= F r2+ Fr3- RAz =317.44+980.49-750.70=547.23N，∵水平面內(nèi) C 點(diǎn)彎矩：MCz= RAzL1=750.70×50=23.65 N·m，M1 Cz= RBz (L3+L2)- Fr3L2=547.23×133 - 980.49×70=-10.55N·m，D 點(diǎn)彎矩：MDz = RBz L3=547.23×63=30.10 N·m，M1 Dz= RAz（L1+L2）-F a2dm2/2- Fr2 L2=750.70×120-101.33×164.9/2-317.44×70= 29.92N·mRBY=1690.13 NMCy=41.26 N·mM 1 Cy=41.26N·mMDy= 92.96 N·mM = 92.96 1 DyN·mRAz=750.70 NRBz=547.23NMCz=23.65 N·mM1 Cz=-10.55N·mMDz=30.10 N·mM1 Dz=29.92N·m e. 合成彎矩： MC=√M + M = 47.56N·m2 Cz 2 CyM =√M + M =42.59 N·m1 C 12 Cy 12 CyMC=47.56N·mM =42.59 1 CN·m11. 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果MD=√M + M =97.71 N·m，M =√M + M = 2 Dz 2 Dy 1 D 12 Dy 12 Dz97.66N·mf. 作軸的扭矩圖如圖 1.3c 所，計(jì)算扭矩：T=T2=86.955N·mg. 校核低速軸 II 強(qiáng)度，由參考文獻(xiàn) [3]第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核：1. 由圖 1.3 可知，D 點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算 D 處的強(qiáng)度，∵M(jìn)D ＞M ，∴取 M= M =97.71 N·m，1 D 1 D∵抗彎截面系數(shù)：w=∏d 3 min /32=3.14×303 /32=2.65×10-6 m3 ∴σ=√M2 +T2 / w=√97.712 +86.9552 /2.65×10-3 =44.27≤[σb]-1=59 Mpa（2）.由于 C 點(diǎn)軸徑較小故也應(yīng)進(jìn)行校核： ∵M(jìn)C ＞M ，∴取 M= M =47.56 N·m，1 C 1 C∵抗扭截面系數(shù)：w=∏d3 min /32=3.14×303 /32=2.65×10-6 m3 ∴σ=√M2 +T2 / w=√47.562 +86.9552 /2.65×10-6 MD=97.71 N·mM =97.66N·m1 DT =86.955N·mM= 47.56 N·mσB=637 Mpa[σb]-1=59 Mpa=35.14≤[σb]-1= 59 Mpa故該軸滿足強(qiáng)度要求3. 減速器低速軸 III 的設(shè)計(jì)a. 選擇材料：由于傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速不太高，故選用 45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按[2]表 8-3 查得 σB=637 Mpa， [ σb]-1=59 Mpab. 該軸受力計(jì)算簡圖如圖 1.2b 齒輪 4 受力（與齒輪 1 大小相等方向相反）：圓周力 Ft4=2693.87N，徑向力 Fr4=980.49 N c. 求垂直面內(nèi)的支撐反力：∵ΣMC=0，∴RBY = Ft4L1/（ L1+L2）=2693.87×71/（125+71 ）=1157.52 N ∵ΣY=0，∴Rcy= Ft4- RBY =2693.87-1157.52 =1536.35 N，∴垂直面內(nèi) D 點(diǎn)彎矩 MDy= RcyL1=1536.35×55=84.50 N·m ，M = RBY L2=1157.52×125=84.50 1 DyN·md. 水平面內(nèi)的支撐反力：Ft4=2693.87NFr4=980.49 NRBY=1157.52 N Rcy=1536.35 NMDy=84.50 N·mM =84.50 1 DyN·m12.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果∵ΣMC=0，∴RBz=Fr4 L1/（ L1+L2）= 980.49×70/196=421.31N∵ΣZ=0，∴RCz= Fr4- RBz =980.49-421.31=559.18N，∵水平面內(nèi) D 點(diǎn)彎矩 MDz= RCz L1=559.18×71=30.75 N·m，M = RBz L2=421.31×125=30.76 N·m1 Dze. 合成彎矩：MD= √M + M = 90.20 N·m，2 Dz 2 DyRBz=421.31NRCz=559.18NMDz=30.75 N·mM =30.76 1 DzN·mMD=90.20 Comment [s2]: 頁：15 M =√M + M =89.92 N·m1 D 12 Dy 12 Dzf. 作軸的扭矩圖如圖 1.2c所，計(jì)算扭矩：T=T3=393.197N·mg. 校核低速軸 III：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3] 第三強(qiáng)度理論校核：由圖 1.2可知，D 點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算 D處的強(qiáng)度， ∵M(jìn)D ＞M ，∴取 M= MD =90.20 N·m， 1 D又∵抗彎截面系數(shù)：w=∏ d3 min/32=3.14×423 /32=7.27×10-6 m3 ∴σ=√M2 +T2 / w=√90.20 2 +393.1972 /7.27×10-6 =55.73≤[σb]-1= 59 Mpa故該軸滿足強(qiáng)度要求。六，滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算1. 減速器高速 I軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算a. 高速軸的軸承既承受一定徑向載荷，同時(shí)還承受軸向外載荷，選用圓錐滾子軸承，初取 d=40㎜，由[1]表4.6-3選用型號(hào)為 30208，其主要參數(shù)為：d=40㎜，D=80㎜，C r=59800 N，е=0.37，Y=1.6，Y0=0.9，Cr0=42800查[2]表 9-6當(dāng) A/R≤е 時(shí)，X=1，Y=0；當(dāng) A/R＞е 時(shí)，X=0.4，Y=1.6b. 計(jì)算軸承 D的受力（圖 1.5） ， （1）支反力 RB=√ R + R =√36.252 +269.272 2 BY 2 Bz=271.70 N，RC=√ R + R =√1184.792 2 cy 2 Cz+353.692 =1236.46 N（2）附加軸向力（對(duì)滾子軸承 S=Fr/2Y） N·mM =89.92 1 DN·mT= 393.197N·mM= 90.20 N·m選用圓錐滾子軸承 30208（GB/T297-94）RB=271.70 NRC=1236.46 N13.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果∴SB=RB/2Y=271.70/3=90.57 N，SC=RC /2Y=1236.46/3=412.15 Nc. 軸向外載荷 FA=Fa1=101.33 Nd. 各軸承的實(shí)際軸向力 AB=max（SB，F(xiàn)A -SC）= FA -SC =310.82 N，AC= （S C，F(xiàn)A +SB）= SC =412.15 Ne. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載 由于受較小沖擊查[2] 表 9-7 fd=1.2，又軸 I 受較小力矩，取 fm =1.5∵ AB/RB=310.82/271.70=1.144＞е=0.37 ，取 X=0.4，Y=1.6， ∴PB= fdfm（X RB +YAB）=1.8×（0.4×271.7+1.6×310.82）=1090.79 N∵AC/ RC =412.15/1236.46=0.33＜е=0.37 ，取X=1，Y=0，∴PC= fdfm（X RC +YAC）=1.2×1.5×1×1236.46= 2225.63Nf. 計(jì)算軸承壽命 又 PB ＜PC，故按 PC 計(jì)算，查[2]表9-4 得 ft=1.0∴L10h=106 （ftC/P）/60n1=106 （59800/2225.63）10/3 /（60×960）=0.12×106 h，按每年 250 個(gè)工作日，每日一班制工作，即L1=60.26＞L=11 年故該軸承滿足壽命要求。2. 減速器低速 II 軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算a. 高速軸的軸承既承受一定徑向載荷，同時(shí)還承受軸向外載荷，選用圓錐滾子軸承，初取 d=35㎜，由[1]表 4.6-3選用型號(hào)為 30207，其主要參數(shù)為：d=35㎜，D=72㎜，Cr=51500 N，е=0.37 ，Y=1.6，Y0=0.9，Cr0=37200查[2]表 9-6 當(dāng) A/R≤е 時(shí)，X=1，Y=0；SB=90.57 NSC=412.15 NFA=101.33 NAB=310.82 NAC=412.15 NPB=1090.79 NPC=2225.63N選用圓錐滾子軸承 30207（GB/T297-94）RB=1995.75 NComment [s3]: 頁：17 當(dāng) A/R＞е 時(shí)，X=0.4，Y=1.6b. 計(jì)算軸承 D的受力（圖 1.6）1. 支反力 RB=√R +R =√1919.262 +547.232 2 BY 2 Bz=1995.75 N14.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果RA=√ R + R =√750.702 +353.692 2 Ay2 Az=922.23 N2. 附加軸向力（對(duì)滾子軸承 S=Fr/2Y） ∴SB=RB /2Y=1995.75/3.2=623.67 N，SA=RA/2Y=922.23/3.2=288.20 Nc. 軸向外載荷 FA=Fa2=101.33 Nd. 各軸承的實(shí)際軸向力 AB=max（SB，F(xiàn)A +SA）= SB =623.67 N，AA=（SA，F(xiàn)A-SB ）= FA-SB =522.34 Ne. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載 由于受較小沖擊查[2]表 9-7 fd=1.2，又軸 I受較小力矩，取 fm =1.5∵ AB/RB=623.67/1995.75=0.312＜е=0.37，取X=1，Y=0 ∴PB= fd fm（X RB +YAB）=1.2×1.5×1995.75=3592.35 N∵AA/ RA =522.34/922.23=0.566＞е=0.37，取X=0.4，Y=1.6 ∴PA= fd fm（X RA +YAA）=1.8×（0.4×922.23+1.6×522.34）=2168.34Nf.計(jì)算軸承壽命 又 PB ＞PA，故按 PB計(jì)算，查[2]表 9-4 得ft=1.0∴L10h=106 （ftC/P）/60n2=106 RA=922.23 NSB=623.67 NSA=288.20 NFA= 101.33 NAB=623.67 NAA=522.34 NPB=3592.35 NPA=2168.34N選用深溝球軸承6211（GB/T276-94）（51500/3592.35）10/3 /（60×303.673）=0.1833×106 h，按每年 250 個(gè)工作日，每日一班制工作，即 L1=91.65＞L=11 年故該軸承滿足壽命要求。3. 減速器低速 III 軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算a. 高速軸的軸承只承受一定徑向載荷，選用深溝球軸承，初取 d=55㎜，由 [1]表 4.6-3 選用型號(hào)為 6211，其主要參數(shù)為：d=55 ㎜ ，D=100㎜，Cr=33500 N，Cr0=25000b. 計(jì)算軸承 D 的受力（圖 1.5）支反力 RB=√ R + R =√1157.522 +421.312 2 BY 2 Bz=1231.81 N，RC=√ R + R =√1536.352 +559.182 2 cy 2 Cz=1634.95 Nc. 軸向外載荷 FA=0 NRB=1231.81 NRC=1634.95 NFA=0 N15.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果d. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載 由于受較小沖擊查[2]表 9-7 fd =1.2，又軸 I 受較小力矩，取 fm =1.5∴PB= fdfm RB =1.2×1.5×1231.8=2256.5 N∴PC= fd fm RC =1.2×1.5×1×1634.95= 2942.91Ne. 計(jì)算軸承壽命 又 PB ＜PC，故按 PC 計(jì)算，查[2]表 9-4 得 ft=1.0∴L10h=106 （ftC/P）/60n3=106 （33500 /2942.91）10/3 /（60×63.829）=27.41×106 h，按每年 250 個(gè)工作日，每日一班制工作，即L1=399.45＞L=11 年故該軸承滿足壽命要求。七，鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算1.聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79 ，GB1096-79） ，由d=30㎜ ，查[1]表 4.5-1 得 b×h=8×7，因半聯(lián)軸器長為PB=2256.5 NPC= 2942.91NL=50㎜ d=30㎜h=7㎜60㎜，故取鍵長 L=50㎜ ，即 d=30㎜，h=7㎜，L1 =L-b=42㎜，T1=28.38 N·m，由輕微沖擊，查 [2]表 2-10 得 [σP]=100 Mpa ∴σP=4T/dhL1 =4×29.844/（30×7×42）=12.87＜[σP]=100 Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2．小圓錐齒輪與高速軸 I 的的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79 ，GB1096-79） ，由d=20㎜ ，查[1]表 4.5-1 得 b×h=6×6，因小圓錐齒輪寬為 55㎜，故取鍵長 L=42㎜ 即 d=20㎜，h=6㎜，L1 =L-b=36㎜，T1=29.844N·m，由輕微沖擊，查 [2]表 2-10 得 [σP]=100 Mpa ∴σP=4T/dhL1 =4×29.844/（20×6×36）=27.63＜[σP]=100 Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。3． 大圓錐齒輪與低速軸 II 的的鍵聯(lián)接L1 =42㎜T1=28.38 N·mL=42㎜ d=20㎜h=6㎜L1 = 36㎜T1=29.844N·m16.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果采用圓頭普通平鍵（GB1095-79 ，GB1096-79） ，由 d=50㎜，查[1]表 4.5-1 得 b×h=14×9，因大圓錐齒輪寬為 50㎜，故取鍵長 L=44㎜ 即 d=50㎜，h=9㎜，L1 =L-b=30㎜，T2=86.955 N·m，由輕微沖擊，查 [2]表 2-10 得 [σP]=100 Mpa ∴σP=4T/dhL1 =4×86.955/（50×9×30）=25.76＜[σP]=100 Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。4. 大圓柱齒輪與低速軸 III 的的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79 ，GB1096-79） ，由d=60㎜ ，查[1]表 4.5-1 得 b×h=18×11，因大圓柱齒輪寬為 64㎜，故取鍵長 L=54㎜ ，即 d=60㎜，h=11㎜，L1 L=44㎜d=50㎜h=9㎜L1 =30㎜T2=86.955 N·mL=54㎜d=60㎜h=11㎜L1 =36㎜=L-b=36㎜，T3=393.197 N·m，由輕微沖擊，查 [2]表 2-10 得 [σP]=100 Mpa ∴σP=4T/dhL1 =4×393.197 /（60×11×36）=66.19＜[σP]=100 Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。5. 低速軸 III 與輸出聯(lián)軸器的鍵聯(lián)接采用圓頭普通平鍵（GB1095-79 ，GB1096-79） ，由d=42㎜ ，查[1]表 4.5-1 得 b×h=12×8，因半聯(lián)軸器長為84㎜，故取鍵長 L=72㎜ ，即 d=42㎜，h=8㎜，L1 =L-b=60㎜，T4=381.527 N·m，由輕微沖擊，查 [2]表 2-10 得 [σP]=100 Mpa ∴σP=4T/dhL1 =4×381.527 /（42×8×60）=75.70＜[σP]=100 Mpa故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。八，聯(lián)軸器的選擇1. 輸入端聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作情況的要求，決定高速軸與電動(dòng)機(jī)軸之間選用T3=393.197 N·mL=72㎜d=42㎜h=8㎜L1 =60㎜T4=381.527 N·m17.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果彈性柱銷聯(lián)軸器。按參考文獻(xiàn)[3]，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KAT，由載荷平穩(wěn)，沖擊較小查[2]表 6-6 有 KA=1.15，又∵T=29.844 N·m∴Tc=1.15×29.844=34.32 N·m根據(jù) Tc=34.32 N·m 小于 Tpmax，n =n0=960r/min 小于許用最高轉(zhuǎn)速及電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 d0=38 mm，高速軸軸伸直徑 d=30 mm，查[1]表 4.7-1 選用 HL3 型其公稱轉(zhuǎn)矩 Tpmax=630 N·m 許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000r/min，軸孔直徑范圍 d=30~48 mm 孔長 L1=82 mm，L 2=60mm，滿足聯(lián)接要求。Tc=34.32 N·m選用聯(lián)軸器HL4 型（Y38×82，30×60）GB5014-85標(biāo)記為：聯(lián)軸器 HL4 型（Y38×82，30×60）GB5014-852. 輸出端聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作情況的要求，決定低速軸與卷筒軸之間也選用柱彈性銷聯(lián)軸器。按參考文獻(xiàn)[3]，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KAT，由載荷不均勻，沖擊較小查[2]表 6-6 有 KA=1.2，又∵T=81.527 N·m∴Tc=1.2×81.527 =97.83 N·m根據(jù) Tc=97.83 N·m 小于 Tpmax，n =n0=960r/min 小于許用最高轉(zhuǎn)速及輸出軸軸伸直徑 d0=42 mm，卷筒軸軸伸直徑 d=56 mm，查[1]表 4.7-1 選用 HL4 型其公稱轉(zhuǎn)矩 Tpmax=1250 N·m 許用最高轉(zhuǎn)速 n=4000r/min，軸孔直徑范圍 d=40~56 mm 孔長L1=112 mm，L2=84mm，滿足聯(lián)接要求。標(biāo)記為：聯(lián)軸器 HL4 型（Y42×84，56×112）GB5014-85八， 潤滑油的選擇與熱平衡計(jì)算1. 減速器的熱平衡計(jì)算一般情況下，連續(xù)工作時(shí)減速器的齒輪傳動(dòng)由摩擦損耗的Tc=97.83 N·m選用聯(lián)軸器HL4 型（Y42×84，56×112）GB5014-8518.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果功率為 Pf=P（1-η）kw，且減速器傳動(dòng)的總效率 η=η1η3 3η4η5η6=0.96×0.983 ×0.99×0.95×0.97=0.824則由[2]可知產(chǎn)生的熱流量為 H1=1000P0（1-η）=1000×3×0.176=528 W以自然冷卻方式，能叢箱體外壁散逸到周圍空氣中的熱流量為 {箱體散熱系數(shù)取 Kd=16W/(㎡·℃)，且經(jīng)計(jì)算箱體散熱總面積為 A=1.06㎡} 所以，由[2]6-21 有t≥t0+1000P0（1-η）/（KdA）=20+528/（16×1.06）=51.13℃2. 潤滑油的選擇由于是中低速一般閉式齒輪傳動(dòng)且齒面應(yīng)力小于 500 Mpa又∵v=1.113＜ 5 m/s，箱體溫度 t=51.13＜55℃按[2]表 5-12 得 所需潤滑油黏度為 680，∴由黏度 680，查[1]表 4.8-1 得選用代號(hào)為 680 的抗氧防銹工業(yè)齒輪油（SY1172-1980）19.計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果參考文獻(xiàn)：[1] 鞏云鵬、田萬祿等主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) . 沈陽：東北大學(xué)出版社 2000[2] 孫志禮，冷興聚，魏嚴(yán)剛等主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 沈陽：東北大學(xué)出版社 2000[3] 劉鴻文主編 . 材料力學(xué). 北京：高等教育出版社 1991[4] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組編. 理論力學(xué). 北京：高等教育出版社 1997[5] 大連理工大學(xué)工程畫教研室編. 機(jī)械制圖. 北京：高等教育出版社 1993[6] 孫 桓，陳作模主編 . 機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社 2000[7] 高澤遠(yuǎn)，王 金主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).沈陽：東北工學(xué)院出版社 1987[8] 喻子建，張磊、邵偉平、喻子建主編. 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