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上海海事大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) (二級(jí)圓柱齒輪減速器) 計(jì)算說明書 姓 名：朱 震 學(xué) 院：物流工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械電子工程(港口機(jī)械)101 學(xué) 號(hào)：201110210034 組 別：第6組 指導(dǎo)老師：羅紅霞 設(shè)計(jì)時(shí)間：2014.2.24-2014.3.14 目 錄 前言(任務(wù)書)……………………………………………………3 第一節(jié) 概述 …………………………………………………5 第二節(jié) 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) …………………………………6 第三節(jié) 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………10 第四節(jié) 軸系零部件設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………26 第五節(jié) 箱體設(shè)計(jì)及潤滑劑、潤滑方式和密封裝置的設(shè)計(jì)……45 第六節(jié) 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)…………………………………………51 第七節(jié) 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………53 第八節(jié) 參考資料………………………………………………54 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 (兩級(jí)齒輪減速器) 班級(jí): 機(jī)械111 ，姓名: 朱 震 ，學(xué)號(hào): 201110210034 ，指導(dǎo)教師: 羅紅霞 日期: 2014 年 2 月 24 日至 2014 年 3 月 14 日 一、傳動(dòng)系統(tǒng)參考方案(見圖) 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入兩級(jí)圓柱齒輪減速器3，再通過聯(lián)軸器4將動(dòng)力傳至輸送機(jī)卷筒5，帶動(dòng)輸送帶6工作。 二、原始數(shù)據(jù)(將與組號(hào)對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)填入以下空格中) 輸送帶有效拉力 F= 4500N； 輸送帶工作速度v=0.8m/s (允許誤差±5%)； 輸送機(jī)滾筒直徑d=350mm； 減速器設(shè)計(jì)壽命為10年。 三、工作條件 兩班制，常溫下連續(xù)工作；空載起動(dòng)，工作載荷平穩(wěn)；三相交流電源，電壓為380/220伏。 四、設(shè)計(jì)任務(wù) 每位學(xué)生應(yīng)完成以下任務(wù)： 1.設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 包括封面、目錄、章節(jié)內(nèi)容(可參考講義)、小節(jié)、參考文獻(xiàn)等基本內(nèi)容，其中章節(jié)內(nèi)容必須寫出各計(jì)算項(xiàng)目、步驟、公式和計(jì)算數(shù)據(jù)，并將主要計(jì)算結(jié)果整理成表格。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的頁數(shù)一般不少于20頁。 2.總裝配圖 畫出兩級(jí)齒輪減速器總裝配圖，必須含標(biāo)題欄、明細(xì)表、技術(shù)要求和主要配合尺寸及外形尺寸等。 3.軸類零件 畫出輸入軸和中間軸的零件工作圖各一張，標(biāo)出詳細(xì)尺寸、公差、粗糙度，含標(biāo)題欄、技術(shù)要求等。 4.齒輪 畫出低速軸齒輪的零件工作圖，要求同上。 以上任務(wù)均要求在計(jì)算機(jī)上完成。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書為Word文檔，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)采用AutoCAD。 五、提交資料 1.1~4項(xiàng)任務(wù)所完成的電子版資料； 2.計(jì)算說明書打印稿(A4紙打印，將任務(wù)書放在目錄之后、正文之前)； 3.總裝配圖和零件圖打印輸出(A4紙打印，附在計(jì)算說明書最后)。 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) (二級(jí)圓柱齒輪減速器) 計(jì)算說明書 第一節(jié) 概述 1、 設(shè)計(jì)題目與內(nèi)容 1.設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容 ⑴傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) ①擬定傳動(dòng)方案； ②選擇電動(dòng)機(jī)； ③確定總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比； ④計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。 ⑵傳動(dòng)件和軸系零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 包括：帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)以及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，鍵、軸承、聯(lián)軸器的選擇計(jì)算等。 ⑶減速器裝配圖設(shè)計(jì) ⑷齒輪、軸的零件圖設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)過程 1.準(zhǔn)備工作 明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求；集中指導(dǎo)；減速器拆裝實(shí)驗(yàn)。 2.傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，擬定傳動(dòng)總體布置方案；選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。 3.傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 4.軸系零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 軸設(shè)計(jì)計(jì)算(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度驗(yàn)算)、軸承、聯(lián)軸器的選擇計(jì)算及鍵聯(lián)接計(jì)算(注：該過程與草圖設(shè)計(jì)交叉進(jìn)行)。 5.裝配圖設(shè)計(jì) 完成正規(guī)圖設(shè)計(jì)；必要時(shí)對(duì)原計(jì)算或結(jié)構(gòu)作相應(yīng)修改。 6.零件圖設(shè)計(jì) 完成規(guī)定的零件工作圖設(shè)計(jì)。 7.整理和編寫計(jì)算說明書 第二節(jié) 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)一般按以下步驟進(jìn)行： 一、擬定傳動(dòng)方案 綜合考慮工作要求、工作條件等因素，擬定合理的傳動(dòng)方案。 二、選擇電動(dòng)機(jī) 確定電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、容量(額定功率)和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中查出其型號(hào)和尺寸。 1.選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)工作條件，本設(shè)計(jì)方案中選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。 2.選擇電動(dòng)機(jī)額定功率 對(duì)于不變載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，要求 Ped≥Pd。Ped為所選電動(dòng)機(jī)額定功率，Pd為根據(jù)工作要求所需的電動(dòng)機(jī)功率。 Pw ——運(yùn)輸帶所需功率，KW ηa——由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的總效率 ⑴確定 Pw 運(yùn)輸帶所需功率： ⑵確定a V帶傳動(dòng)效率 ； 一對(duì)齒輪傳動(dòng)效率 一對(duì)滾動(dòng)軸承效率 ； 彈性聯(lián)軸器效率 卷筒效率 綜上：電動(dòng)機(jī)所需的工作功率 因，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率 3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 式中，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，兩級(jí)齒輪減速比，則總的傳動(dòng)比范圍為 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/m 4、選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1及上式計(jì)算結(jié)果，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6。 選得電動(dòng)機(jī)機(jī)型參數(shù)如下表： 型 號(hào) 額定功率 KW 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 中心高H mm 軸伸尺寸 D×E mm 裝鍵部位尺寸F×GD mm Y132S－4 5.5 1500 1440 132 38×80 10×33 2、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1、確定總傳動(dòng)比 ——電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，1440r/min 2. 各級(jí)傳動(dòng)比分配 (1)帶傳動(dòng)比 根據(jù)推薦值2~3，選取=2.5 (2)各級(jí)齒輪傳動(dòng)比、 ——兩級(jí)齒輪傳動(dòng)比 為使兩級(jí)齒輪傳動(dòng)中的大齒輪直徑相近，浸油深度接近相等，推薦，選取，同時(shí)因 故=4.16， 二、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩(運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)) 按照轉(zhuǎn)速從高到低將減速器三根軸依次定為Ⅰ軸、Ⅱ軸和Ⅲ軸。 1. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 I軸轉(zhuǎn)速 II軸轉(zhuǎn)速： III軸轉(zhuǎn)速： 卷筒轉(zhuǎn)速： 2.計(jì)算各軸輸入功率 I軸功率： II軸功率： III軸功率： 卷筒軸功率： 3.計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩： 4.整理動(dòng)力參數(shù) (P=1/30000*T兀n) 電動(dòng)機(jī) Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 卷筒 轉(zhuǎn)速r/min 960 384 101.05 37.15 37.15 功率Kw 4 3.84 3.72 3.61 3.54 轉(zhuǎn)矩n*m 39.79 95.50 352.01 928.74 810.17 第三節(jié) 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 一、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用普通V帶傳動(dòng)，有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算方法已在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中介紹。 [注意事項(xiàng)]： ⑴根據(jù)帶輪直徑并考慮帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率(ε=0.01)計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，并對(duì)減速器傳動(dòng)比和輸入轉(zhuǎn)矩作修正。 ⑵注意帶輪尺寸與傳動(dòng)裝置外廓尺寸的協(xié)調(diào)。一般應(yīng)使小帶輪半徑不超過電動(dòng)機(jī)中心高，大帶輪半徑不超過減速器中心高，必要時(shí)進(jìn)行修正。 ⑶帶輪結(jié)構(gòu)尺寸參閱教材或設(shè)計(jì)手冊(cè)(減速器設(shè)計(jì)中主要用到大帶輪寬度)。 1.確定設(shè)計(jì)功率 工況：兩班制(每天工作16h)，常溫下連續(xù)工作；空載起動(dòng)，工作載荷平穩(wěn)； 查156頁表8-7得工作情況系數(shù) 2.選擇帶型 ，，由157頁圖8-11選擇A型V帶，且小帶輪直徑范圍為112≦≦140 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑、 查詢相關(guān)表格選擇小帶輪直徑為 由P157表8-8得 取 校核實(shí)際傳動(dòng)比： 誤差為0，故大帶輪直徑可用。 4.驗(yàn)算帶的速度 ，符合要求。 5.確定中心距和V帶長度 根據(jù) 可得 初步選擇 V帶計(jì)算基準(zhǔn)長度為 查詢相關(guān)表格選取實(shí)際帶長 則實(shí)際中心距 ： 計(jì)算中心距變動(dòng)范圍： 6.計(jì)算小帶輪的包角 7.確定V帶根數(shù) V帶根數(shù)可以用下式計(jì)算: 根據(jù)152頁表8-4a，8-4b得；；由表8-5,8-2分別查；，則： 故選取z=4。 8.計(jì)算初拉力 查詢相關(guān)表格得V帶質(zhì)量,則初拉力為： 9.計(jì)算作用在軸上的壓力 10.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果如下表所示： 類型 小帶輪直徑 大帶輪直徑 小帶輪帶速 帶長 A型帶 300 6.28 1600 中心矩 小帶輪包角 帶根數(shù) 初拉力()min 壓軸力()min 459 158.15 4 151.79 1192.31 二、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 工作條件：兩班制，常溫下連續(xù)工作；空載起動(dòng)，工作載荷平穩(wěn)；三相交流電源，電壓為380/220伏。 I 高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 1.選擇材料，熱處理方式和公差等級(jí) 考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大小齒輪均選用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理， 大齒輪正火處理，由P191表10-1得齒面硬度： 小齒輪： 大齒輪： 平均硬度： ，在30-50HBW之間。 選用8級(jí)精度(C8)。 2.初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。其設(shè)計(jì)公式為： (1) 確定小齒輪傳遞扭矩 (2)初步確定載荷系數(shù) 因v值未知，不能確定，故初選載荷系數(shù),暫定。 (3)選定齒寬系數(shù) 由205頁表10-7，取齒寬系數(shù) (4)確定彈性系數(shù)和節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由201頁表10-6 查得彈性系數(shù) 初選螺旋角，由圖10-30查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) (5)初步選定大小論齒數(shù) 齒數(shù)比 小齒輪齒數(shù)初選 則大齒輪齒數(shù)，取 (6)確定重合度 由215頁圖10-26查得端面重合度： ,， (7)確定許用接觸應(yīng)力 可用下式計(jì)算： 由210頁圖10-21,a查得接觸疲勞極限應(yīng)力為： 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為： 由206頁圖10-18查得壽命系數(shù) 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 則小齒輪的許用接觸應(yīng)力為： 大齒輪的許用接觸應(yīng)力為： ?。? 初算小齒輪的分度圓直徑，得： 3.確定傳動(dòng)尺寸 (1)計(jì)算載荷系數(shù) 使用系數(shù) 因： 查194頁圖10-8得動(dòng)載系數(shù), 查197頁表10-4得 齒向載荷分布系數(shù)，， 查195頁表10-3得 齒間載荷分布系數(shù) 則載荷系數(shù) (2)對(duì)進(jìn)行修正 因K與有較大的差異，故需對(duì)由計(jì)算出的進(jìn)行修正,即按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑： (3)初次確定模數(shù) (可省略) (4)計(jì)算縱向重合度，并確定螺旋角影響角度系數(shù) 查p217 10-28得=0.85 4.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) (2)查取齒形系數(shù)、應(yīng)力矯正系數(shù) 由P200表10-5查得 根據(jù)線性插入法得 (3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由P209圖10-21查得彎曲疲勞極限應(yīng)力為 由P206圖10-18查得：彎曲疲勞壽命系數(shù) 安全系數(shù) 取 則： (4)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 取大，大齒輪的數(shù)值大。 (5)計(jì)算最終模數(shù) 選取為3。 5.設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)齒數(shù)計(jì)算 ，選取=23 ， 選取=84 (2)計(jì)算中心距 中心距取整為166mm。 (3)按圓整后的中心距修正螺旋角 誤差較小，無需調(diào)整。 (4)計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 (5)計(jì)算齒輪寬度 圓整后取 6.計(jì)算結(jié)果整理如下: 名稱 公式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) 3 3 齒數(shù) Z 壓力角 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 傳動(dòng)比 分度圓直徑 齒頂高 mm mm 齒根高 mm mm 齒全高 mm mm 齒頂圓直徑 m mm 齒根圓直徑 mm mm 齒距 mm mm 齒厚、槽寬 mm mm 頂隙 mm mm 中心距 mm 螺旋角 齒寬 mm mm 7.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大齒輪 軸Ⅱ上大齒輪采用選用腹板式結(jié)構(gòu)，見附圖。 II低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 1.選擇材料，熱處理方式和公差等級(jí) 考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大小齒輪均選用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由表8-17得齒面硬度： 小齒輪： 大齒輪： 平均硬度： ，在30-50HBW之間。 選用8級(jí)精度（C8）。 2.初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。其設(shè)計(jì)公式為： 小齒輪傳遞扭矩為： 因v值未知，不能確定，故初選載荷系數(shù),暫定 由205頁表10-7，取齒寬系數(shù) 由201頁表10-6 查得彈性系數(shù) 初選螺旋角，由圖10-30查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 齒數(shù)比 小齒輪齒數(shù)初選 則大齒輪齒數(shù)，取 由215頁圖10-26查得端面重合度： ，， 許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算 由210頁圖10-21,a查得接觸疲勞極限應(yīng)力為： 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為： 由206頁圖10-18查得壽命系數(shù) 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 則小齒輪的許用接觸應(yīng)力為： 大齒輪的許用接觸應(yīng)力為： ?。? 初算小齒輪的分度 圓直徑，得： 3.確定傳動(dòng)尺寸 (1)計(jì)算載荷系數(shù) 使用系數(shù) 因： 查194頁圖10-8得動(dòng)載系數(shù), 查197頁表10-4得：齒向載荷分布系數(shù)， 查195頁表10-3得： 齒間載荷分布系數(shù) 則載荷系數(shù) (2)對(duì)進(jìn)行修正 因K與有較大的差異，故需對(duì)由計(jì)算出的進(jìn)行修正，即按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑： (3)初次確定模數(shù) (可省略) 取 (4)計(jì)算縱向重合度，并確定螺旋角影響角度系數(shù) 查p217 10-28得=0.85。 4.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) (2)查取齒形系數(shù)、應(yīng)力矯正系數(shù) 由P200表10-5查得 根據(jù)線性插入法得 (3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 由P209圖10-21查得彎曲疲勞極限應(yīng)力為 ， 由P206圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 則： (4)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 取大，大齒輪的數(shù)值大。 (5)計(jì)算最終模數(shù) 選取為3。 5.設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)齒數(shù)計(jì)算 ，選取=34 ， 選取=89 (2)計(jì)算中心距 中心距取整為190mm。 (3)按圓整后的中心距修正螺旋角 誤差較小，無需調(diào)整。 (4)計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 (5)計(jì)算齒輪寬度 圓整后取 6.計(jì)算結(jié)果整理如下 名稱 公式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) 3 3 齒數(shù) Z 壓力角 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 傳動(dòng)比 分度圓直徑 mm mm 齒頂高 mm mm 齒根高 mm mm 齒全高 mm mm 齒頂圓直徑 m mm 齒根圓直徑 mm mm 齒距 mm mm 齒厚、槽寬 mm mm 頂隙 mm mm 中心距 mm 螺旋角 齒寬 mm mm 總傳動(dòng)比校核： 誤差 第四節(jié) 軸系零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪上作用力的計(jì)算為后續(xù)軸的設(shè)計(jì)和校核，鍵的選擇和驗(yàn)算及軸承的選擇和膠合提供數(shù)據(jù)，其計(jì)算如下： I.高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.已知條件 軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)功率(包括軸承效率在內(nèi))，則：3.84kw ；384r/min ；。 2.選擇軸的材料 因傳遞的功率不大，并且對(duì)重量以及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊的要求，故由表8-26選常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.求作用在軸上的力 已知高速級(jí)的小齒輪 ，則： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 壓軸力： 4.初算最小軸頸 查p370 15-3選取C=112，則： 對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%~7%， ；；(電動(dòng)機(jī)部分合格) 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)確定軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想 (2)相關(guān)數(shù)據(jù)的確定 a.機(jī)體內(nèi)壁間距離L： 式中： 、、——分別為第一級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪、大齒輪和第二級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪的齒寬；，,。 ——齒輪端面至機(jī)體內(nèi)壁距離，P158表11-1；取 ——齒輪間距，可取。取 b.機(jī)體內(nèi)壁至軸承座端面距離 式中： ——機(jī)座壁厚，P158表11-1； 、——扳手操作空間，P161表11-2。 c.外伸軸總長 (3)確定各軸段的直徑和長度 ①.確定軸段①的各段直徑和長度 因?yàn)檩SI的最小直徑不小于電動(dòng)機(jī)軸頸，經(jīng)查表得，電動(dòng)機(jī)軸頸為38mm，故該軸段的最小直徑為。大帶輪與軸配合的轂孔長度，為了保證軸的擋圈只壓在大帶輪輪轂上而不壓在軸的端面上，故①段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取,。 ②.確定軸段②的各段直徑和長度 為了滿足大帶輪的軸向定位要求，②軸段左端需制出一軸肩，故取②段的直徑48mm，右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=50mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與軸承右端面間的距離，為了使軸端蓋能夠完全固定軸承的位置，故取，48mm。 ③.確定軸段③的各段直徑和長度 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和較小的軸向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)48mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取2基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6210。 取 ,。 ④.確定軸段④的各段直徑和長度 經(jīng)計(jì)算取 ⑤.確定軸段⑤的各段直徑和長度 兩端軸承均采取擋油環(huán)和軸肩定位。若定位左側(cè)軸承，則V段軸 頸應(yīng)為57mm，及。由于該段齒輪的直徑很小，齒根圓 到鍵槽底部的距離e<2mt，故將齒輪和軸做成一體，即齒輪軸。此軸段的寬度等于齒輪的齒寬，直徑為小齒輪吃定遠(yuǎn)直徑,。 為定位右側(cè)軸軸承端蓋的總寬度為9.6mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。 ⑥.確定軸段⑥的各段直徑和長度 已經(jīng)算得軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離，機(jī)體間內(nèi)壁距離 ，外伸軸總長，已知深溝球軸承寬度 ,取及壁厚，則，，。 至此，已初步確定了軸I的各段直徑和長度。 (4)軸I上零件的周向定位 大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按，查表得截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，選用平鍵為，大帶輪與軸的配合為為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m7。 (5)確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖。 6.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： (1)求支座反力 A:水平(面)方向反力 圓周力： 徑向力： 軸向力： 壓軸力： B.豎直(面)反力 (2)繪制彎矩圖 A. 水平方向彎矩 B.豎直方向彎矩 C.合成彎矩 (3)繪制扭矩圖 T=95500N·mm 7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面B)的強(qiáng)度根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，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，查得。因此， ，故安全。 II.中速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.已知條件 軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)功率(包括軸承效率在內(nèi))則：3.72kw ；105.21r/min ；。 2.選擇軸的材料 因傳遞的功率不大，并且對(duì)重量以及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊的要求，故由表8-26選常用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.求作用在齒輪上的力 因已知軸Ⅱ的上大小齒輪的螺旋角及度圓直徑為，,， 則 齒輪二 圓周力： 徑向力： 軸向力： 齒輪三 圓周力： 徑向力： 軸向力： 4.初算最小軸頸 查表考慮到軸端不承受轉(zhuǎn)矩，故取較小值C=112，則 對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%~7%，故 5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想如圖所示 (2)相關(guān)數(shù)據(jù) L=225mm (3)確定各軸段的直徑和長度 ①.確定軸段①⑤的各段直徑和長度 因?yàn)橹虚g軸的最小直徑40mm，故軸段I的直徑為40mm。為了滿足軸承的軸向定位要求，Ⅰ軸段左端需制出一軸肩，故?、蚨蔚闹睆剑叶擞幂S端擋圈定位。因軸承同時(shí)受有徑向力和較小的軸向力的作用，故選用深溝球軸承。 參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取2基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6208。 軸承端蓋的總寬度為9.6mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)，根據(jù)軸端的定位要求，經(jīng)計(jì)算取,。 ②.確定軸段②的各段直徑和長度 此軸段選取直徑為。此軸段的寬度等于齒輪的齒寬，。 ③.確定軸段③的各段直徑和長度 此處軸肩是為了固定左右大小齒輪故選取，。 ④.確定軸段④的各段直徑和長度 此處軸端為了與齒輪進(jìn)行配合，選取，。 (4)軸Ⅰ上零件的周向定位 大齒輪：與軸的周向定位采用平鍵連接。按，查表得截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，選用平鍵為,齒輪與軸的配合為為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m7。 小齒輪：與軸的周向定位采用平鍵連接。按，查表得截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，選用平鍵為,齒輪與軸的配合為為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m7。 (5) 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖。 6.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： (1)求支座反力 A:水平(面)方向反力 B.豎直(面)反力 (2)繪制彎矩圖 A. 水平方向彎矩 B.豎直方向彎矩 C.合成彎矩 (3)繪制扭矩圖 7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面B)的強(qiáng)度根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，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，查得。因此，，故安全。 III.低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.已知條件 軸上的功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)功率(包括軸承效率在內(nèi))則：3.61kw ；40.31r/min ；。 2.選擇軸的材料 因傳遞的功率不大，并且對(duì)重量以及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊的要求，故由表8-26選常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.求作用在齒輪上的力 因已知軸Ⅱ的上大小齒輪的螺旋角及度圓直徑為，，則： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想如圖所示 (2)相關(guān)數(shù)據(jù) (3)確定各軸段的直徑和長度 ①.確定軸段①的各段直徑和長度 因?yàn)榈退佥S的最小直徑應(yīng)不小于軸Ⅰ的最小直徑，且與聯(lián)軸器孔徑相符(已選定彈性套柱銷聯(lián)軸器)，故該軸段的最小直徑為聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 ②.確定軸段②的直徑和長度 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ軸段左端需制出一軸肩，故?、蚨蔚闹睆?3mm，右端用軸端擋圈定位。后經(jīng)算得軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離。 ③.確定軸段③的直徑和長度 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和較小的軸向力的作用，故選 用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，取安裝軸承的軸段直徑為。 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)的深溝球軸承6211，取，。 ④.確定軸段⑥的直徑和長度 兩端軸承均采取擋油環(huán)和軸肩定位。若定位左側(cè)軸承，則VI段軸徑應(yīng)為，此軸段的寬度等于低速級(jí)大齒輪的齒寬，。 ⑤.確定軸段④⑤的直徑和長度 為定位低速級(jí)大齒輪，作為軸肩的軸段V的直徑應(yīng)為。取為定位右側(cè)軸承，作為軸肩的V-VI段軸的直徑應(yīng)為。后經(jīng)計(jì)算的。 ⑥.確定軸段⑦的直徑和長度 軸承端蓋的總寬度為9.6mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，同時(shí)為了使軸端蓋能夠完全固定軸承的位置，故取，前面已確定。 (4)軸Ⅰ上零件的周向定位 半聯(lián)軸器：與軸的周向定位采用平鍵連接。按，查表得截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m7。 大齒輪：與軸的周向定位采用平鍵連接。按，查表得截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m7。 (5)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為。 6.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： (1)求支座反力 A:水平(面)方向反力 B.豎直(面)反力 (2)繪制彎矩圖 A. 水平方向彎矩 B.豎直方向彎矩 C.合成彎矩 (3)繪制扭矩圖 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(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，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，查得。因此，，故安全。 改正：齒輪1的受力 (4)聯(lián)軸器的選用 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。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，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，查P351表14-1得 取 則 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003，選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250000。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度L=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 (5)鍵連接計(jì)算及強(qiáng)度校核 1.高速軸上鍵 大帶輪 選擇鍵連接的類型和尺寸 大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。 根據(jù)查得鍵的截面尺寸為：寬度b=12mm，高度h=8mm.由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=45,比輪轂寬度(B=61mm)小些。 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查得許用擠壓應(yīng)力=100~120MPa，取平均值， =110MPa。鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。 可得 ，可以。 故取GB/T 1096。 2.中速軸上鍵 大齒輪 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級(jí)精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵(A型)。 根據(jù)查得鍵的截面尺寸為：寬度b=16mm，高度h=10mm.由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=50,比輪轂寬度(B=71mm)小些。 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查得許用擠壓應(yīng)力=100~120MPa，取平均值， =110MPa。鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。 可得 ，可以。 故取GB/T 1096。 小齒輪 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級(jí)精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵(A型)。 根據(jù)查得鍵的截面尺寸為：寬度b=14mm，高度h=9mm.由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=80,比輪轂寬度(B=110mm)小些。 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查得許用擠壓應(yīng)力=100~120MPa，取平均值， =110MPa。鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。 可得 ，可以。 故取GB/T 1096。 3.低速軸上鍵 大齒輪 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級(jí)精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵(A型)。 根據(jù)查得鍵的截面尺寸為：寬度b=20mm，高度h=12mm.由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=80,比輪轂寬度(B=105mm)小些。 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查得許用擠壓應(yīng)力=100~120MPa，取平均值， =110MPa。鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。 可得，可以。 故取GB/T 1096。 半聯(lián)軸器 選擇鍵連接的類型和尺寸 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接。 根據(jù)查得鍵的截面尺寸為：寬度b=16mm，高度h=10mm.由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=80,比輪轂寬度(B=84mm)小些。 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查得許用擠壓應(yīng)力=100~120MPa，取平均值， =110MPa。鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。 可得 ，可以。 故取GB/T 1096。 (5)軸承壽命的校核 初選軸承 軸名 軸承 代號(hào) 外形尺寸（mm） 內(nèi)徑d 寬度B 軸Ⅰ 6210 50 20 軸Ⅱ 6208 40 20 軸Ⅲ 6211 55 30 1.軸Ⅰ軸承6210(只校核受力更大的軸承) a.求比值 b.初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 根據(jù)式(13-8a) 按照表13-6，，取。 按照表13-5，X=1，Y=0 按照6210軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇=23200N c.驗(yàn)算6210軸承的壽命 2.軸ⅠⅠ軸承6208（只校核受力更大的軸承） a.求比值 b.初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 根據(jù)式(13-8a) 按照表13-6，，取。 按照表13-5，X=1，Y=0 按照6208軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇=23200N c.驗(yàn)算6208軸承的壽命 3.軸III軸承6211 a.求比值 b.初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 根據(jù)式(13-8a) 按照表13-6，，取。 按照表13-5，X=1，Y=0 c.驗(yàn)算6211軸承的壽命 第五節(jié) 箱體設(shè)計(jì)及潤滑劑、潤滑方式和密封裝置的設(shè)計(jì) 一、確定箱體的基本參數(shù)： 機(jī)座壁厚 機(jī)蓋壁厚 機(jī)座凸緣厚度 機(jī)蓋凸緣厚度 機(jī)座底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 取用 地腳螺栓數(shù)目 軸承旁螺栓直徑 取用 機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑 取用 軸承蓋螺釘直徑 取用 窺視孔螺釘直徑 取用 定位銷直徑 取用 軸承旁凸臺(tái)半徑 查表 外機(jī)壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 機(jī)蓋、機(jī)座肋板厚 通氣器：簡(jiǎn)易通氣器 第6節(jié) 圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 1.低速大齒輪 2. 高速軸 3.中速軸 4.裝配圖 第七節(jié) 設(shè)計(jì)小結(jié) 在經(jīng)過上一個(gè)學(xué)期對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的課程學(xué)習(xí)之后，本學(xué)期的前三周進(jìn)行了三周的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。上個(gè)學(xué)期初我們也進(jìn)行了一周的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)。上次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是我們上大學(xué)以來的第一次課程設(shè)計(jì)，雖然不是很復(fù)雜，但也遇到了一些問題和困難。在老師同學(xué)的幫助下和自己的努力下順利完成了。這次的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)相比上學(xué)期的要復(fù)雜得多，無論是計(jì)算還是畫圖都更復(fù)雜也更花時(shí)間和精力。經(jīng)過三周的努力,在不斷的請(qǐng)教老師和同學(xué)的幫助下終于完成了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。這次的課程設(shè)計(jì)也讓我感觸很深。 剛看到這次課程設(shè)計(jì)的題目的時(shí)候覺得有些無從下手。在經(jīng)過老師在課上的講解之后，發(fā)現(xiàn)這次的課程設(shè)計(jì)實(shí)際上基本上大部分都是上學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)過的相關(guān)內(nèi)容。這次是要分小組來做，也就是有很多需要同學(xué)之間合作的內(nèi)容。 在分好小組之后我們就開始了對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算。計(jì)算比我們想象中的還要復(fù)雜。本以為只是把已有的數(shù)據(jù)代入公式里計(jì)算就行，但是因?yàn)闇p速器機(jī)構(gòu)及較復(fù)雜零件也很多，我們的計(jì)算花了很多時(shí)間。首先要從功能要求出發(fā)，制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件；然后按工作狀況分析和計(jì)算作用在零件上的載荷，合理選擇零件材料，正確計(jì)算零件的工作能力和確定零件尺寸；最后考慮制造工藝、使用維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問題，對(duì)機(jī)器和零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。先是列出計(jì)算公式然后代入數(shù)據(jù)去算，要算的數(shù)據(jù)很多、計(jì)算量很大。計(jì)算之后還需要繼續(xù)校驗(yàn)驗(yàn)證是否符合標(biāo)準(zhǔn)。這次在我們?cè)谛〗M中我主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行驗(yàn)算數(shù)據(jù)和整理計(jì)算說明書。在拿到其他組員計(jì)算好的數(shù)據(jù)后我再次進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)橛?jì)算量大很多地方難免會(huì)出錯(cuò)，所以為了確保正確就反復(fù)多次計(jì)算修改了幾遍。最后再回過頭來整理計(jì)算說明書，要對(duì)說明書的格式和說明書中的一些內(nèi)容做些補(bǔ)充。說明書的頁數(shù)也很多，一頁一頁看下來也比較花時(shí)間進(jìn)度也很慢。最終在我們組員幾個(gè)人的合作下終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)。看到最終的裝配圖和計(jì)算書時(shí)我們也覺得很有成就感。 歷時(shí)三個(gè)星期的設(shè)計(jì)結(jié)束了，這一設(shè)計(jì)過程不僅是對(duì)我們知識(shí)應(yīng)用能力的考驗(yàn)，更是對(duì)我們的細(xì)致，認(rèn)真，耐心和與人合作的團(tuán)隊(duì)精神的考驗(yàn)，而這些品質(zhì)，無疑是我們未來作為一個(gè)機(jī)械工程師必須和應(yīng)有的職業(yè)品質(zhì)，也為明年的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。這次的課程設(shè)計(jì)磨練了我們的細(xì)心和耐心，同時(shí)團(tuán)隊(duì)合作也培養(yǎng)了我們與人合作的能力，加深了我們同學(xué)之間的感情。但我們這次的設(shè)計(jì)也還是有很多不足之處，仍需要進(jìn)一步改進(jìn)。在以后的此類課程設(shè)計(jì)中我們應(yīng)吸取這次的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，更加完善設(shè)計(jì)。 第八節(jié) 參考資料 [1] Russell C.Hibbeler,《Mechanics of Materials》.重慶大學(xué)出版社(第六版)； [2] 孟瑤琴,王志偉.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.北京理工大學(xué)出版社(第二版)； [3]《畫法幾何和機(jī)械設(shè)計(jì)》（第六版）.上?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)出版社； [4] 鄭江，許瑛.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.北京大學(xué)出版社； [5] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室.《理論力學(xué)(Ⅰ)》.高等教育出版社； [6] 孔凌嘉，王曉力.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.北京理工大學(xué)出版社； [7] 楊明忠.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.武漢科技大學(xué)出版社； [8] 王為，汪建曉.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.華中科技大學(xué)出版社； [9] 戴枝榮，張遠(yuǎn)明.《工程材料》（第二版）.高等教育出版社； [10] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui,M.R.Smith.《機(jī)械原理》.高等教育出版社； 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