單級圓柱齒輪傳動機構設計【F=4050,V=1.3,D=290】

23頁 5600字數+論文說明書+任務書+3張CAD圖紙【詳情如下】

任務書.doc

單級圓柱齒輪傳動機構裝配圖.dwg

單級圓柱齒輪傳動機構設計說明書【F=4050,V=1.3,D=290】.doc

軸.dwg

齒輪.dwg

單級圓柱齒輪傳動機構設計說明書

一、傳動方案擬定………………………………………....…….... ….. .2

二、原始數據………………………….…………….…………………..21

三、確定電動機的型號…………….……………….………..……….. .2

四、確定傳動裝置得總傳動比及分配……………………………….. .3

五、傳動零件設計計算………………………….……………………. .4

1、V帶………………………………………………………... .4

2、齒輪………………………………………………………….6

3、減速箱箱體…………………………………………...….. ..11

4、軸及滾動軸承設計計算……………………………........ ..12

六、鍵聯接得選擇和強度校核…………………………….……. ….. .16

七、滾動軸承設計選擇和計算…………………………….……….. . .18

八、減速器密封和潤滑的設計……………………………………. . …20

九、聯軸器的設計計算……………………….……………………. …22

十、參考文獻……………………….………………………………. …23

單級圓柱齒輪傳動機構設計

一、帶式運輸機傳動圖如下：

 二、原始數據

1．輸送帶工作拉力：F=4050N ； 

2．輸送帶工作速度：V=1.3m/s ； 

3．滾筒直徑：D=290mm ；

4．滾筒效率： （不包含軸承）；

5．采用斜齒圓柱齒輪傳動；

6．允許輸送帶速度誤差為±5%；

7．工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷性質為輕微沖擊；

8．使用折舊期10年；

9．動力來源：電力，三相交流，電壓380V；

10．制造條件及生產批量：一般機械廠制造，小批量生產。

三、確定電動機的型號

(1) 選擇電動機類型： 選用Y系列三相異步電動機

(2) 選擇電動機功率

運輸機主軸上所需要的功率： 

∴預期壽命足夠

∴此軸承合格

八、密封和潤滑的設計

1．密封

由于選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。

2．潤滑

（1）對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度v< 12m/s,采用浸油潤滑，因此機體內需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂到油池底面的距離H不應小于30~50mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1KW需油量V0=0.35~0.7m3。

（2）對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。

九、聯軸器的設計

（1）類型選擇

    由于兩軸相對位移很小，運轉平穩(wěn)，且結構簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯軸器。

   （2）載荷計算

計算轉矩TC=KA×TⅡ=1.3×565.42=735.05N?m，其中KA為工況系數，由設計基礎表14-1得KA=1.3

（3）型號選擇

根據TC，軸徑d，軸的轉速n， 查標準GB/T 5014—2003，選用LX2型彈性柱銷聯，其額定轉矩[T]=1250Nm, 許用轉速[n]=6300r/min ,故符合要求。

參考資料：

1.王大康主編.機械設計綜合課程設計.北京：機械工業(yè)出版社,2003

2. 姚家娣、李明、黃興元主編.機械設計指導.南昌：江西高校出版社，2001

3. 任嘉卉、李建平主編.機械設計課程設計.北京：北京航空航天大學出版社，2001

4. 濮良貴、紀名剛主編.機械設計.北京：高等教育出版社，2001

5. 孫桓、陳作模主編.機械原理.北京：高等教育出版社，2000

6. 饒振綱編著.行星齒輪傳動設計.北京：化學工業(yè)出版社，2003

7. 成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004

8.陳立德主編.機械設計基礎—課程設計指導書（第三版）:高等教育出版社，2007

9.陳立德主編.機械設計基礎（第三版）:高等教育出版社，2007 

10.劉 力主編.機械制圖（第二版）：高等教育出版社，2004

2011年《機械設計基礎》課程設計任務書 一、題目 ： 單級圓柱齒輪傳動機構設計 二、內容 ：（設計步驟參考文獻 [1]第 17章實例） （ 1）確定齒輪機構傳動方案（參考 [1]第 2、第 17章）； 根據所給數據，確定單級圓柱齒輪機構各軸的輸入功率、轉速和轉矩（參考 [1]中 選擇電動機的額定功率（ W）和同步轉速（ r/ （ 2）高速齒輪軸（第一軸）設計 參考 [1]中 162 頁進行高速軸的結構設計、參考教材中“圓柱齒輪強度設計”的內容，對小齒輪進行設計與校核（齒輪模數選用 [2]教材第 75頁表 7 一系列中的數值）、進行鍵的選擇與校核、按 [2]第 16章 204“對于既傳遞轉矩又承受彎矩的軸”設計方法核公式，對該軸進行強度校核； （ 3）第二軸大齒輪設計 計算確定大齒輪的參數并校核（選擇硬齒面齒輪的材料和熱處理方式）、計算大齒輪的幾何尺寸，選擇大齒輪的結構（參考 [2]第 7章）。 （ 4）軸承選型設計 參考 [2]第 18章例 18擇并校核一軸和二軸的軸承型號。 （ 5） 制圖 ：繪制單級圓柱齒輪傳動機構高速齒輪軸圖 1 份（ 第二軸大齒輪圖 1份（ 參考 [1]的附圖 2和有關的設計 資料 。 要求： 圖紙表達清楚規(guī)范 ，標注尺寸完整，注有主要的公差或極限尺寸；圖紙具有邊框、標題欄、技術要求；計算機制圖均可 。 （ 6） 編寫 設計說明書 1 份，參考 [1] 、第 17 章； 要求： 結構規(guī)范、層次清楚、圖文并茂。 計算機打字都可以。 （ 7） 注：不設計箱體 （ 8）課程設計為單獨評分，是必修的學分。 三、時間 ： 2011年 5月 1日 0日。 四、參考書 ： [1] 朱文堅、黃平《機械設計課程設計》第二版，華南理工大學出版社， 2004年 [2] 黃平、朱文堅 . 《機械設計基礎》，華南理工大學出版社， 2003年 五、設計數據 （每人 1組） 序號 主軸帶輪拉力 F(N) 帶速度 V(m/s) 帶輪直徑 (齒輪傳動比 i 17 4050 90 4.3 1 單級圓柱齒輪傳動機構設計說明書 一、傳動方案擬定 ……………………………………… ....…… .... … .. 、原始數據 ………………………… .…………… .………………… .、確定電動機的型號 …………… .……………… .……… ..……… .. 、確定傳動裝置得總傳動比及分配 ……………………………… .. 、傳動零件設計計算 ………………………… .…………………… . 、 V 帶 …………………………………… ………… ……… ... 、齒輪 …………………………………………… ………… … 、減速箱箱體 ……………………………… ………… ...… .. .、軸及滾動軸承設計計算 …………………………… ........ .、鍵聯接得選擇和強度校核 …………………………… .…… . … .. 、 滾動軸承設計 選擇和計算 …………………………… .……… .. . 、減速器 密封和潤滑的設計 …………………………………… . . … 20 九、聯軸器的設計計算 ……………………… .…………………… . … 22 十、參考文獻 ……………………… .……………………………… . … 23 2 單級圓柱齒輪傳動機構設計 一、帶式運輸機傳動圖如下： 二、原始數據 1．輸送帶工作拉力： F=4050N ； 2．輸送帶工作速度： V=s ； 3．滾筒直徑： D=290 3 4．滾筒效率： （不包含軸承）； 5．采用斜齒圓柱齒輪傳動； 6．允許輸送帶速度誤差為± 5%； 7．工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷性質為輕微沖擊； 8．使用折舊期 10 年； 9．動力來源：電力，三相交流，電壓 380V； 10．制造條件及生產批量：一般機械廠制造，小批量生產。 三、確定電動機的型號 (1) 選擇電動機類型： 選用 Y 系列三相異步電動機 (2) 選擇電動機功率 運輸機主軸上所需要的功率： P=000=4050× 000=動裝置的總效率： 21 2 3 4 5 6? ? ? ? ? ? ??1?，2?，3?，4?，5?，6?分別是： V 帶傳動，齒輪傳動（閉式，精度等級為 7），滾動軸承（圓錐滾子軸承一對），聯軸器（彈性聯軸器），滾筒軸承效率，運輸帶的效率。查《課程設計》表 2 ?。? 2 3 4 5 60 . 9 6 , 0 . 9 9 , 0 . 9 8 , 0 . 9 9 , 0 . 9 9 , 0 . 9 6? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?所以： 20 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 8 5 8 8? ? ? ? ? ? ? ? 電動機所需功率： =1× 式中 ，取載荷系數 K ＝ 1 （ 3）選擇電動機的轉速 滾筒的轉速： n 筒 =60× 1000V/π D=60× 1000× × 290r/4 電動機的合理同步轉速： 取 V 帶傳動比范圍 (表 2i＝ 2～ 4；單級齒輪減速器傳動比2i＝ 3～ 6~24。故電動機轉速的可選范圍為n=（ 6~24）× 2055r/合這一范圍的同步轉速有 1000 和 1500r/ 根據容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳動比方案：如指導書 第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選 n=1500r/確定電動機型號： 根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為 查表 16 電動機得型號和主要數據如下（同步轉速符合） 電動機型號 額 定 功 率(同 步 轉 速(r/滿載轉速 r/堵載轉矩 額定轉矩 最大轉矩 額定轉矩 1500 1440 、確定傳動裝置總傳動比及分配 傳動裝置總傳動比 ： i =nm/n=1440/配各級傳動比 初取齒輪 i= i =i i?總 齒 帶∴ ?? 齒總帶 1）計算各軸的輸入功率 電動機軸： P=Ⅰ（減速器高速軸 Ⅱ（減速器低速軸） PⅡ =η齒輪 = 2） 計算各軸得轉速 電動機軸 440 r/5 軸Ⅰ I I n i = 1 4 4 0 3 . 9 = 3 6 9 . 2 3 r / m i n??帶軸Ⅱ = 3）計算各軸得轉矩 電動機軸 550· Pd/550× 440 =· m 軸Ⅰ 1113 . 8 49 5 5 0 9 5 5 0 9 9 . 3 8369 ? ? ? ? 軸Ⅱ 2223 . 7 3 9 5 5 0 9 5 5 0 5 6 5 . 4 263 ? ? ? ? 上述數據制表如下： 參數 軸名 輸入功率 （ 轉速 （ / 輸入轉矩 （ ） 傳動比 i 效率 ? 電動機軸 440 Ⅰ（減速器高速軸） 69 Ⅱ（減速器低速軸） 3 、傳動零件得設計計算 1. 普通 V 帶傳動得設計計算 ① 確定計算功率1 . 2 4 4 . 8C a A P k W? ? ? ?，式中工作情況系數取6 ② 根據計算功率《機械設計基礎》圖 10擇 帶。 ③ 確定帶輪的基準直徑12,00dd 大帶輪的直徑2 1 1 3 . 9 1 0 0 3 9 0i d m m? ? ? ?根據國標： 取大帶輪的直徑2 4 0 0dd 驗證帶速 11 3 . 1 4 1 0 0 1 4 4 0 7 . 5 3 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ??? ? ???,在 5 / ~ 2 5 /m s m 帶的速度合適。 ⑤確定 ? ? ? ?1 2 0 1 21 22 d d d dd d a d d? ? ? ?，取0 400a 帶的基準長度： ? ? ? ? ? ?0 22210 1 204 0 0 1 0 02 2 4 0 0 5 0 0 1 6 4 1 . 2 52 4 2 4 4 0 0d a d d m ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ??查《機械設計基礎》表 10取帶的基準直徑長度 1 6 0 0dL m m?實際中心距：00 4 1 . 2 55 0 0 4 7 9 . 3 7 522a m m?? ? ? ? ? ⑥ 驗算主動輪的最小包角 211 1 8 0 5 7 . 3 1 4 4 . 1 9 0?? ? ? ? ? ? ? ? ?故主動輪上的包角合適。 ⑦ 計算 V 帶的根數 z ? ?00 P K K?? ??由1 1 4 4 0 / m 1 100dd 查 《機械設計基礎》表 100 1 . 3 2P ?，由 3 . 9i ? ，查表 100 0 . 1 7P??， 查表 10 ?，查表 10 ? ?4 . 8 3 . 71 . 3 2 0 . 1 7 0 . 8 8 0 . 9 9z ??? ? ?， 取 4z? 根。 ⑧ 計算 20 500 2 . 5 1q vz v K???? ? ?????查 《機械設計基礎》 表 10 q kg m? 得 205 0 0 4 . 8 2 . 5 1 0 . 1 7 . 5 4 1 5 2 . 1 84 7 . 5 4 0 . 8 8??? ? ? ? ??????⑨ 計算作用在軸上的載荷10 1 4 4 . 12 s i n 2 4 1 5 2 . 1 8 s i n 1 1 5 8 . 1 822pF z F N?? ? ? ? ? ? ⑩ 帶輪的結構設計 （單位） 輪 尺寸 小帶輪 大帶輪 槽型 A A 基準寬度1 間距 e 15? 5? 邊距 輪緣厚 6 外徑 1 0 5 . 5a d ad d h? ? ?2 2 4 0 5 . 5a d ad d h? ? ?內徑 30 帶輪寬度3 3 6 3B f e? ? ?3 2 3 6 3B f e? ? ?帶輪結構 實心式 輪輻式 V 帶輪采用鑄鐵 造， 其允許的最大圓周速度為 25m/s. 8 （ 1）擇齒輪類型，材料，精度，及參數 ① 選用斜齒圓柱齒輪傳動（外嚙合） ② 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為 45 號鋼，調質，1 230（考慮到齒輪使用壽命較長 (大齒輪材料取為： 質，2 240③ 選取齒輪為 7 級的精度（ 0095－ 1998） ④ 初選螺旋角 14?? ⑤ 選小齒輪的齒數1 17z ?；大齒輪的齒數 4 （ 2）按齒面接觸疲勞強度設計 2 ????? ?????????1 選初選載荷系數 2 計算小齒輪傳遞的轉矩 5 541119 5 . 5 9 5 . 5 3 . 8 4 9 . 9 3 8 0 10 n? ??? ? ? ?? 3 選取齒寬系數 d=1? 4 有表 10— 6 查得材料的彈性影響系數 12E = 1 8 9 . 8 M p 圖 10— 30 選取區(qū)域系數H= 5 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限H = 6 0 0 M P a?：大齒輪的接觸疲勞強度極限H 5 5 0 M P a?6 計算應力循環(huán)次數 91 6 0 j = 6 0 3 6 9 1 2 8 3 0 0 1 0 ) = 1 . 0 6 2 7 2N 1 0 ? ? ? ? ? ?（ 812 1 . 8 0 15 . 9N 1 0N? ? ?7 接觸疲勞壽命系數120 . 9 0 ; 0 . 9 5H N H 9 8 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數 S= ? 1 11 540 i m M P K ?? ?? ? ? 2 22 5 2 2 . 5 i m M P K ?? ?? ? ? ? ?12 5 3 1 . 2 52 P a??? ??? ???? 9 計算小齒輪分度圓直徑 查表的120 . 7 8 , 0 . 8 7??????12 1 . 6 5??? ? ?? ? ? ?2 ????? ?????????=0 計算圓周速度 11 3 . 1 4 5 5 . 4 3 3 6 9 1 . 1 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ??? ? ??? 11 計算齒寬 b 及模數 5 5 . 4 3 5 5 . 4 3tb d m ? ? ? ?11c o s 5 5 . 4 3 c o s 3 . 1 617 14m m m ? ??? ? ? 2 . 5 5 2 . 5 5 3 . 1 6 7 . 1 1m m m ? ? ?5 5 . 4 37 . 8 07 . 1 1?12 計算重合度b?10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 1 7 t a n 1 4 1 . 3 4 8b d z ??? ? ? ? ? ? ? ? ?13 計算載荷系數 k 已 知使用系數 1，根據 v=s， 7 級精度，查得動載系數K?=K?=1 . 2??。 10 1 1 . 0 7 1 . 4 2 1 . 2 1 . 8 2A V H K K K??? ? ? ? ? ? 14 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑 3311 1 . 8 25 5 . 4 3 5 8 . 2 81 . 6m m m ? ? ? ? 15 計算模數o s 5 8 . 2 8 c o s 1 4 3 . 3 317n m m m z? ??? ? ? （ 3）按齒根彎曲強度設計 213 212 F a S O ?? ??? ????1 確定公式內的各計算數值 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限1 500 P a? ?；大齒輪的彎曲疲勞強度極限2 380 P a? ?；彎曲疲勞壽命系數120 . 8 1 , 0 . 8 8F N F 2 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數 S= ? ? 1 110 . 8 1 5 0 0 2 8 9 . 2 91 . 4E M P a M P K ?? ?? ? ? 2 220 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4 P a M P ?? ??? ? ? ??? 3 計算載荷系數 1 1 . 0 7 1 . 2 1 . 3 2 1 . 6 9A V H F K K K??? ? ? ? ? ? 4 根據縱向重合度b?=得螺旋角影響系數 ?5 計算當量齒數 123 3 3 312 1 8 1 0 11 8 . 6 1 , 1 1 0 . 5 6c o s c o s 1 4 c o s c o s 1 4??? ? ? ? ? ? 11 6 查取齒形系數 122 . 8 7 2 , 2 . 1 8 2F a F 7 查取應力校正系數 121 . 5 3 6 , 1 . 7 9 2S a S 8 計算大、小齒輪的???并加以比較 1112 . 8 7 2 1 . 5 3 6 0 . 0 1 5 2 52 8 9 . 2 9F a S ??????2222 . 1 8 2 1 . 7 9 2 0 . 0 1 6 3 72 3 8 . 8 6F a S ??????大齒輪的數值大 9 設計計算： 423 22 1 . 6 9 9 . 9 3 8 1 0 0 . 8 8 ( c o s 1 4 ) 0 . 0 1 6 3 7 2 . 1 31 1 7 1 . 6 5 ? ? ? ?? ? ???對比計算結果，由于齒面接觸疲勞強度計算的法面模數滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑1d=計算應有的齒數。于是由 11c o s 5 8 . 2 8 c o s 1 4 2 2 . 6 22 . 5m? ??? ? ? 取1 =23Z，則 9 （ 4）幾何尺寸計算 1 計算中心距 1 2 n( ) m ( 2 3 1 3 6 ) 2 . 5= m m = 2 0 4 . 8 3 m m2 c o s 2 c o s 1 4? ??? ?圓整后后中心距為 205 按圓整后的中心距修正螺旋角 12 ? ?1 2 z m 2 3 + 1 3 6 2 a r c c o s = a r c c o s = 1 4 1 0 ' 4 8 "2 a 2 2 0 5? ???（ ）因 ? 改變不多，故參數??、 k?、 3 計算大、小齒輪的分度圓直徑 1n1 3 2 . 5d = = m m = 5 9 . 3 m mc o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "? ??2n2 3 6 2 . 5d = = m m = 3 5 0 . 9 m mc o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "? ??4 計算齒輪寬度 d =59.3?整后取21B = 6 0 m m B = 6 5 m m，② 齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下： (詳細見零件圖 ) 名稱 代號 計 算公式 結果 小齒輪 大齒輪 中心距 a ? ?12 2 c o z ?? 205動比 i 12zi z? 面模數 面模數 ?面壓力角 n?略 20 13 螺旋角 ? 一般為 8 ~20 14 10'48"? 全齒高 h h h??數 Z 略 23 99 分度圓直徑 d 查表 755頂圓直徑 根圓直徑 表 7輪寬 b 查表 750旋角方向 查表 7旋 右旋 3、減速器鑄造箱體的主要結構尺寸設計： 查《機械設計課程設計手 冊》表 11結果列于下表： 名稱 符號 尺寸大小 結果 (機座壁厚 ? 一級 8a ?? 二級 8a ?? 8 機蓋壁厚 1? 一級 8a ?? 二級 8a ?? 8 機座凸圓厚度 b 12 機蓋凸圓厚度 1b 12 機座底凸圓厚度 2b 20 地腳螺釘直徑 2 20 地腳螺釘數目 n 2 5 0 42 5 0 ~ 5 0 0 6500??時 ，時 ，時 ， 84 軸承旁聯接螺栓直徑 1d 15 機蓋與機座聯接螺栓直徑 2d ( 10 聯接螺栓 2d 的間距 l 150~200 150 軸承端蓋螺 釘直徑 3d ( 0.5)10 14 窺視孔蓋螺釘直徑 4d ( 0.4)8 定位銷直徑 d 2( 0.8)d 8 f 1 2d d d、 、 至外箱壁距離 1C 略 至凸緣邊緣距離 2C 略 軸承旁凸臺半徑 1R 2C 凸臺高度 h 略 外箱壁至軸承座端面距離 1l 12( 5 ~ 1 0 ) 鑄造過度尺寸 略 大齒輪頂圓與內箱壁間距 1? 10 齒輪端面與內箱壁距離 2? ?? 10 箱蓋、箱座肋厚 1 110 . 8 5 ; 0 . 8 5?? 承端蓋外徑 2D 3(5 ~ 5 承 外 徑 ）（ ）軸承旁聯接螺栓距離 s 2 般 取 4、軸的設計計算 1、輸入軸的設計 求作用在齒輪上的力： P 3 . 8 4T = 9 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 9 9 3 8 2n 3 6 9 N m m N m m??? ? ? ? ? ?因已知小齒輪的分度圓直徑為： 1d =而t 12 T 2 9 9 3 8 2F = 3 3 5 2d 5 9 . 3 ??? 15 rt t a n t a n 2 0F = F 3 3 5 2 1 2 5 8c o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "n ?? ? ?? F t a n = 3 3 5 2 t a n 1 4 1 0 '4 8 " N = 8 4 7 N? ?? (1)按扭轉強度估算軸的最小直徑 選用 45 號鋼 調質，硬度 217~255的輸入功率為 3 W?，轉速為 369r/ A=112，于是得： (2)確定軸各段直徑和長度 1 從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯接，則軸應該增加5%，取 30帶輪的寬度 ( 1 ) 2 ( 4 1 ) 1 5 2 9 6 3B Z e f m m? ? ? ? ? ? ? ? ?。則第一段長度取1 65L ?2 右起第二段直徑取 38據軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為 30取第二段的長度 0 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸 向力為零，選用 6208 型軸承，其尺寸為 d× D× B=40× 80× 18，那么該段的直徑為 40度為 8 右起第四段，為滾動軸承的定位軸肩 ,其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑，取 48度取 1016 5 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為Φ 度圓直徑為Φ 輪的寬度為 65，此段的直徑為 44度為 3 右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩 ,其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑，取 8度取 10 右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 40度 8 （ 3）求齒輪上作用力的大小、方向 1 小齒輪分度圓直徑： 作用在齒輪上的轉矩為： 99382N· 求圓周力： Ft t 12 T 2 9 9 3 8 2F = 3 3 5 2d 5 9 . 3 ??? 4求徑向力 Fr rt t a n t a n 2 0F = F 3 3 5 2 1 2 5 8c o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "n ?? ? ?? （ 4）軸長支反力 根據軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。水平面的支反力： / 2 3 3 5 2 / 2 1 6 7 6A B F N N? ? ? ? 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 那么 ' ' / 2 1 2 5 8 / 2 6 2 9A B F N N? ? ? ? （ 5）畫彎矩圖 第四段剖面 C 處的彎矩： 面的彎矩： 6 2 1 6 7 6 6 2 / 1 0 0 0 1 0 3 . 9 1 2 N m N m? ? ? ? ? ? ? 面的彎矩： 12' ' ' 6 2 6 2 9 6 2 / 1 0 0 0 3 8 . 9 9 8c c R N m N m? ? ? ? ? ? ? ? 彎矩： 2 2 2 21 2 1( ') 1 0 3 . 9 1 2 3 8 . 9 9 8 1 1 0 . 9 9C C C M M N m? ? ? ? ? ?（ 7）畫轉矩圖： T= =m （ 8）畫當量彎矩圖 因為是單向回轉，轉矩為脈動循環(huán)，α =得右起第四段剖面 C 處的當量彎矩： 17 2 2 2 222 ( ) 1 1 0 . 9 9 ( 9 9 . 3 9 0 . 6 ) 1 2 6e C T N m? ? ? ? ? ? ?α （ 9）判斷危險截面并驗算強度 1 右起第四段剖面 C 處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險截面。 已知2 126 m? ? ?由《設計基礎》表 13 : ［σ =60 則： ? ?22 343/ / ( 0 . 1 )1 2 6 1 0 0 0 / ( 0 . 1 4 8 ) 1 1 . 3 9 1e e C e M a??? ? ?? ? ? ? ? ?2 右起第一段 D 處雖僅受轉矩但其直徑 較小，故該面也為危險截面： 2 5 9 . 6 3 N m? ? ?（ α ） ? ?313/ / ( 0 . 1 )5 9 . 6 3 1 0 0 0 / ( 0 . 1 3 0 ) 2 2 . 0 9 1e D M a??? ? ?? ? ? ? ? ?所以確定的尺寸是安全的 . 2、 輸出軸的設計計算 （ 1）按扭轉強度估算軸的直徑 選用 45 號鋼 調質，硬度 217~255的輸入功率為速為3 r/《設計基礎》 13，并查表 13 0 110A ? d≥330 3 . 7 31 1 0 4 2 . 8 763m ? ?(2)確定軸各段直徑和長度 1 從聯軸器開始右起第一段，由于聯軸器與軸通過鍵聯接，則軸應該增加 18 5%，取Φ 45據計算轉矩2C a A 3 . 7 3T = K T = 1 . 3 9 5 5 0 N = 7 3 5 . 0 4 7 N m? ? ? ? ?，查標準 5014— 2003，選用 彈性柱銷聯軸器，半聯軸器長度為L=84段長 2 右起第二段，考慮聯軸器的軸向定位要求，該段的直徑取Φ 52據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器左端面的距離為 30取該段長為 4 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6211 型軸承，其尺寸為 d× D× B=55× 100× 21，那么該段的直徑為Φ 55度為 6 4 右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯接，直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為 第四段的直徑取Φ 60輪寬為 b=60了保證定位的可靠性，取軸段長度為 8右 起第五段，考慮齒輪的軸向定位 ,定位軸肩，取軸肩的直徑為 66長度為 0 右起第六段，考慮定位軸肩，取軸肩直徑為 1度為 7 右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 55度13)求齒輪上作用力的大小、方向 1 大齒輪分度圓直徑：2d= 作用在齒輪上的轉矩為： 105N· 求圓周力： t=2T2/× 105/求徑向力 r=0 ' 48 "? N= 4）軸長支反力 根據軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。 水平面的支反力： / 2 3 2 2 0 . 2 9 / 2 1 6 1 0 . 1 5A B F N N? ? ? ? 19 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 那么 ' ' / 2 8 1 3 . 6 6 / 2 4 0 6 . 8 3A B F N N? ? ? ? （ 5）畫彎矩圖 右起第四段剖面 C 處的彎矩： 水平面的彎矩： 6 2 / 1 0 0 0 9 9 . 8 3 N m? ? ? ? 垂直面的彎矩： 12' ' ' 6 2 / 1 0 0 0 2 5 . 2 2C C R N m? ? ? ? ? 合成彎矩： 2 2 2 21 2 1 ' 9 9 . 8 3 2 5 . 2 2 1 0 2 . 9 7C C C M M N m N m? ? ? ? ? ? ? ?（ 6）畫轉矩圖： T= × 1000=565 N· m （ 7）畫當量彎矩圖 因為是單向回轉，轉矩為脈動循環(huán)，α =得右起第四段剖面 C 處的當量彎矩： 2 2 2 222 ( ) 1 0 2 . 9 7 ( 0 . 6 5 6 5 ) 3 5 4 . 2 9e C T N m N m? ? ? ? ? ? ? ?α（ 8）判斷危險截面并驗算強度 1 右起第四段 剖面 C 處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險截面。 已知2 3 5 4 . 2 9 m??,由《設計基礎》表 13 : ［σ =60 則： ? ?22 343/ / ( 0 . 1 )3 5 4 . 2 9 1 0 0 0 / ( 0 . 1 6 0 ) 1 6 . 4 0 1e e C e M a??? ? ?? ? ? ? ? ?2 右起第一段 D 處雖僅受轉矩但其直徑較小，故該面也為危險截面： 2 0 . 6 5 6 5 3 3 9 N m? ? ? ? ?（ α ） ? ?313/ / ( 0 . 1 )3 3 9 1 0 0 0 / ( 0 . 1 4 5 ) 3 7 . 2 0 1e D M a??? ? ?? ? ? ? ? ?所以確定的尺寸是安全的 。 六、鍵聯接設計 1．輸入軸與大帶輪聯接采用平鍵聯接 20 此段軸 徑 01=65手冊得選用 C 型平鍵，得： A 鍵 8× 7 L=57 m ， h=7 根 據 σ p =4 · T/(d· h· L)式得 σ p =4 · T/(d· h· L) =4× 1000/（ 30× 7× 57） = [σ R] (1102 ．輸入軸與齒輪 1 聯接采用平鍵聯接軸徑 431T=手冊 A 型平鍵，得 B 鍵 12× 8 =31h=8 σ p =4 ·1T/（ d· h· l） =4× 1000/（ 44× 8× 51） = [σ p] (1103．輸出軸與齒輪 2 聯接用平鍵聯接，軸徑 08m。查手冊 用 A 型平鍵，得 B 鍵 18× 11 L=02 h=11 σ p =4· d· h· l） =4× 1000/（ 60× 11× 42） = [σ p] (110 4．輸出軸與聯軸器聯接用平鍵聯接， 452m。查手冊 用 A 型平鍵，得 B 鍵 12 × 8 ， 12 × 8 L=20h=8σ p =4 · d· h· l） =4× 1000/（ 45× 8× 70） = [σ p] (110七、滾動軸承設計根據條件 ： 軸承預計壽命 10× 360× 8× 2=57600 小時 21 （ 1）初步計算當量動載荷 P 因該軸承在此工作條件下只受到 向力作用，所以 P=258N （ 2）求軸 承應有的徑向基本額定載荷值 ,由于是球軸承 ? =3 1 1d 366f 6 0 1 . 2 1 2 5 8 6 0 3 6 9C ' = ( 5 7 6 0 0 ) 9 5 6 31 0 1 1 0tp n ? ? ???? ? ? ? ?????（ 3）選擇軸承型號 查《設計手冊》表 6擇 6208 軸承 式 11 66 31 0 1 0 1 9 5 6 3( ) 1 1 4 8 2 5 N 9 5 6 3 6 0 3 6 9 1 . 2 1 2 5 8th f P?? ? ? ? ???ε （ ）∴預期壽命足夠 ∴此軸承合格 （ 1）初步計算當量動載荷 P 因該軸承在此工作條件下只受到 向力作用，所以 P= 2）求軸承應有的徑向基本額定載荷值 ,球軸承 ? =3 1 1d 366f 6 0 1 . 2 8 1 3 . 6 6 6 0 6 3C ' = ( 5 7 6 0 0 ) 5 8 7 41 0 1 1 0tp n ? ? ???? ? ? ? ?????（ 3）選擇軸承型號 查設計基礎表 11擇 6211 軸承 設計基礎式 11 66 31 0 1 0 1 5 8 7 4( ) 5 7 6 0 1 N 5 7 4 4 6 0 6 3 1 . 2 8 1 3 . 6 6th f P?? ? ? ? ???ε （ ）∴預期壽命足夠 ∴此軸承合格 八、密封和潤滑的設計 1．密封 由于選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機 則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。 22 2．潤滑 （ 1）對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度 v< 12m/s,采用浸油潤滑，因此機體內需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂到油池底面的距離 H 不應小于 30~50于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動 ,每傳遞 1油量 （ 2）對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。 九、聯軸器的設計 （ 1）類型選擇 由于兩軸相對位移很小，運轉平穩(wěn)，且結構簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯軸器。 （ 2）載荷計算 計算轉矩 A× TⅡ =m，其中 工況系數，由設計基礎表 14 3）型號選擇 根據 徑 d，軸的轉速 n， 查標準 5014— 2003，選用 彈性柱銷聯，其額定轉矩 [T]=1250許用轉速 [n]=6300r/故符合要求。 23 參考資料： 機械設計綜合 課程 設計 機械工業(yè)出版社 ,2003 2. 姚家娣、李明、黃興元主編 南昌：江西高校出版社， 2001 3. 任嘉卉、李建平主編 北京：北京航空航天 大學 出版社，2001 4. 濮良貴、紀名剛主編 北京：高等教育出版社， 2001 5. 孫桓、陳作模主編 理 等教育出版社， 2000 6. 饒振綱編著 北京：化學工業(yè)出版社， 2003 7. 成大先主編 北京：化學工業(yè)出版社， 2004 機械設計基礎 — 課程設計指導書（第三版） :高等教育出版社， 2007 機械設計基礎（第三版） :高等教育出版社， 2007 力主編 二版）：高等教育出版社， 2004 2011年《機械設計基礎》課程設計任務書 一、題目 ： 單級圓柱齒輪傳動機構設計 二、內容 ：（設計步驟參考文獻 [1]第 17章實例） （ 1）確定齒輪機構傳動方案（參考 [1]第 2、第 17章）； 根據所給數據，確定單級圓柱齒輪機構各軸的輸入功率、轉速和轉矩（參考 [1]中 選擇電動機的額定功率（ W）和同步轉速（ r/ （ 2）高速齒輪軸（第一軸）設計 參考 [1]中 162 頁進行高速軸的結構設計、參考教材中“圓柱齒輪強度設計”的內容，對小齒輪進行設計與校核（齒輪模數選用 [2]教材第 75頁表 7 一系列中的數值）、進行鍵的選擇與校核、按 [2]第 16章 204“對于既傳遞轉矩又承受彎矩的軸”設計方法核公式，對該軸進行強度校核； （ 3）第二軸大齒輪設計 計算確定大齒輪的參數并校核（選擇硬齒面齒輪的材料和熱處理方式）、計算大齒輪的幾何尺寸，選擇大齒輪的結構（參考 [2]第 7章）。 （ 4）軸承選型設計 參考 [2]第 18章例 18擇并校核一軸和二軸的軸承型號。 （ 5） 制圖 ：繪制單級圓柱齒輪傳動機構高速齒輪軸圖 1 份（ 第二軸大齒輪圖 1份（ 參考 [1]的附圖 2和有關的設計 資料 。 要求： 圖紙表達清楚規(guī)范 ，標注尺寸完整，注有主要的公差或極限尺寸；圖紙具有邊框、標題欄、技術要求；計算機制圖均可 。 （ 6） 編寫 設計說明書 1 份，參考 [1] 、第 17 章； 要求： 結構規(guī)范、層次清楚、圖文并茂。 計算機打字都可以。 （ 7） 注：不設計箱體 （ 8）課程設計為單獨評分，是必修的學分。 三、時間 ： 2011年 5月 1日 0日。 四、參考書 ： [1] 朱文堅、黃平《機械設計課程設計》第二版，華南理工大學出版社， 2004年 [2] 黃平、朱文堅 . 《機械設計基礎》，華南理工大學出版社， 2003年 五、設計數據 （每人 1組） 序號 主軸帶輪拉力 F(N) 帶速度 V(m/s) 帶輪直徑 (齒輪傳動比 i 17 4050 90 4.3 1 單級圓柱齒輪傳動機構設計說明書 一、傳動方案擬定 ……………………………………… ....…… .... … .. 、原始數據 ………………………… .…………… .………………… .、確定電動機的型號 …………… .……………… .……… ..……… .. 、確定傳動裝置得總傳動比及分配 ……………………………… .. 、傳動零件設計計算 ………………………… .…………………… . 、 V 帶 …………………………………… ………… ……… ... 、齒輪 …………………………………………… ………… … 、減速箱箱體 ……………………………… ………… ...… .. .、軸及滾動軸承設計計算 …………………………… ........ .、鍵聯接得選擇和強度校核 …………………………… .…… . … .. 、 滾動軸承設計 選擇和計算 …………………………… .……… .. . 、減速器 密封和潤滑的設計 …………………………………… . . … 20 九、聯軸器的設計計算 ……………………… .…………………… . … 22 十、參考文獻 ……………………… .……………………………… . … 23 2 單級圓柱齒輪傳動機構設計 一、帶式運輸機傳動圖如下： 二、原始數據 1．輸送帶工作拉力： F=4050N ； 2．輸送帶工作速度： V=s ； 3．滾筒直徑： D=290 3 4．滾筒效率： （不包含軸承）； 5．采用斜齒圓柱齒輪傳動； 6．允許輸送帶速度誤差為± 5%； 7．工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷性質為輕微沖擊； 8．使用折舊期 10 年； 9．動力來源：電力，三相交流，電壓 380V； 10．制造條件及生產批量：一般機械廠制造，小批量生產。 三、確定電動機的型號 (1) 選擇電動機類型： 選用 Y 系列三相異步電動機 (2) 選擇電動機功率 運輸機主軸上所需要的功率： P=000=4050× 000=動裝置的總效率： 21 2 3 4 5 6? ? ? ? ? ? ??1?，2?，3?，4?，5?，6?分別是： V 帶傳動，齒輪傳動（閉式，精度等級為 7），滾動軸承（圓錐滾子軸承一對），聯軸器（彈性聯軸器），滾筒軸承效率，運輸帶的效率。查《課程設計》表 2 ?。? 2 3 4 5 60 . 9 6 , 0 . 9 9 , 0 . 9 8 , 0 . 9 9 , 0 . 9 9 , 0 . 9 6? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?所以： 20 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 8 5 8 8? ? ? ? ? ? ? ? 電動機所需功率： =1× 式中 ，取載荷系數 K ＝ 1 （ 3）選擇電動機的轉速 滾筒的轉速： n 筒 =60× 1000V/π D=60× 1000× × 290r/4 電動機的合理同步轉速： 取 V 帶傳動比范圍 (表 2i＝ 2～ 4；單級齒輪減速器傳動比2i＝ 3～ 6~24。故電動機轉速的可選范圍為n=（ 6~24）× 2055r/合這一范圍的同步轉速有 1000 和 1500r/ 根據容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳動比方案：如指導書 第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選 n=1500r/確定電動機型號： 根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為 查表 16 電動機得型號和主要數據如下（同步轉速符合） 電動機型號 額 定 功 率(同 步 轉 速(r/滿載轉速 r/堵載轉矩 額定轉矩 最大轉矩 額定轉矩 1500 1440 、確定傳動裝置總傳動比及分配 傳動裝置總傳動比 ： i =nm/n=1440/配各級傳動比 初取齒輪 i= i =i i?總 齒 帶∴ ?? 齒總帶 1）計算各軸的輸入功率 電動機軸： P=Ⅰ（減速器高速軸 Ⅱ（減速器低速軸） PⅡ =η齒輪 = 2） 計算各軸得轉速 電動機軸 440 r/5 軸Ⅰ I I n i = 1 4 4 0 3 . 9 = 3 6 9 . 2 3 r / m i n??帶軸Ⅱ = 3）計算各軸得轉矩 電動機軸 550· Pd/550× 440 =· m 軸Ⅰ 1113 . 8 49 5 5 0 9 5 5 0 9 9 . 3 8369 ? ? ? ? 軸Ⅱ 2223 . 7 3 9 5 5 0 9 5 5 0 5 6 5 . 4 263 ? ? ? ? 上述數據制表如下： 參數 軸名 輸入功率 （ 轉速 （ / 輸入轉矩 （ ） 傳動比 i 效率 ? 電動機軸 440 Ⅰ（減速器高速軸） 69 Ⅱ（減速器低速軸） 3 、傳動零件得設計計算 1. 普通 V 帶傳動得設計計算 ① 確定計算功率1 . 2 4 4 . 8C a A P k W? ? ? ?，式中工作情況系數取6 ② 根據計算功率《機械設計基礎》圖 10擇 帶。 ③ 確定帶輪的基準直徑12,00dd 大帶輪的直徑2 1 1 3 . 9 1 0 0 3 9 0i d m m? ? ? ?根據國標： 取大帶輪的直徑2 4 0 0dd 驗證帶速 11 3 . 1 4 1 0 0 1 4 4 0 7 . 5 3 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ??? ? ???,在 5 / ~ 2 5 /m s m 帶的速度合適。 ⑤確定 ? ? ? ?1 2 0 1 21 22 d d d dd d a d d? ? ? ?，取0 400a 帶的基準長度： ? ? ? ? ? ?0 22210 1 204 0 0 1 0 02 2 4 0 0 5 0 0 1 6 4 1 . 2 52 4 2 4 4 0 0d a d d m ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ??查《機械設計基礎》表 10取帶的基準直徑長度 1 6 0 0dL m m?實際中心距：00 4 1 . 2 55 0 0 4 7 9 . 3 7 522a m m?? ? ? ? ? ⑥ 驗算主動輪的最小包角 211 1 8 0 5 7 . 3 1 4 4 . 1 9 0?? ? ? ? ? ? ? ? ?故主動輪上的包角合適。 ⑦ 計算 V 帶的根數 z ? ?00 P K K?? ??由1 1 4 4 0 / m 1 100dd 查 《機械設計基礎》表 100 1 . 3 2P ?，由 3 . 9i ? ，查表 100 0 . 1 7P??， 查表 10 ?，查表 10 ? ?4 . 8 3 . 71 . 3 2 0 . 1 7 0 . 8 8 0 . 9 9z ??? ? ?， 取 4z? 根。 ⑧ 計算 20 500 2 . 5 1q vz v K???? ? ?????查 《機械設計基礎》 表 10 q kg m? 得 205 0 0 4 . 8 2 . 5 1 0 . 1 7 . 5 4 1 5 2 . 1 84 7 . 5 4 0 . 8 8??? ? ? ? ??????⑨ 計算作用在軸上的載荷10 1 4 4 . 12 s i n 2 4 1 5 2 . 1 8 s i n 1 1 5 8 . 1 822pF z F N?? ? ? ? ? ? ⑩ 帶輪的結構設計 （單位） 輪 尺寸 小帶輪 大帶輪 槽型 A A 基準寬度1 間距 e 15? 5? 邊距 輪緣厚 6 外徑 1 0 5 . 5a d ad d h? ? ?2 2 4 0 5 . 5a d ad d h? ? ?內徑 30 帶輪寬度3 3 6 3B f e? ? ?3 2 3 6 3B f e? ? ?帶輪結構 實心式 輪輻式 V 帶輪采用鑄鐵 造， 其允許的最大圓周速度為 25m/s. 8 （ 1）擇齒輪類型，材料，精度，及參數 ① 選用斜齒圓柱齒輪傳動（外嚙合） ② 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為 45 號鋼，調質，1 230（考慮到齒輪使用壽命較長 (大齒輪材料取為： 質，2 240③ 選取齒輪為 7 級的精度（ 0095－ 1998） ④ 初選螺旋角 14?? ⑤ 選小齒輪的齒數1 17z ?；大齒輪的齒數 4 （ 2）按齒面接觸疲勞強度設計 2 ????? ?????????1 選初選載荷系數 2 計算小齒輪傳遞的轉矩 5 541119 5 . 5 9 5 . 5 3 . 8 4 9 . 9 3 8 0 10 n? ??? ? ? ?? 3 選取齒寬系數 d=1? 4 有表 10— 6 查得材料的彈性影響系數 12E = 1 8 9 . 8 M p 圖 10— 30 選取區(qū)域系數H= 5 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限H = 6 0 0 M P a?：大齒輪的接觸疲勞強度極限H 5 5 0 M P a?6 計算應力循環(huán)次數 91 6 0 j = 6 0 3 6 9 1 2 8 3 0 0 1 0 ) = 1 . 0 6 2 7 2N 1 0 ? ? ? ? ? ?（ 812 1 . 8 0 15 . 9N 1 0N? ? ?7 接觸疲勞壽命系數120 . 9 0 ; 0 . 9 5H N H 9 8 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數 S= ? 1 11 540 i m M P K ?? ?? ? ? 2 22 5 2 2 . 5 i m M P K ?? ?? ? ? ? ?12 5 3 1 . 2 52 P a??? ??? ???? 9 計算小齒輪分度圓直徑 查表的120 . 7 8 , 0 . 8 7??????12 1 . 6 5??? ? ?? ? ? ?2 ????? ?????????=0 計算圓周速度 11 3 . 1 4 5 5 . 4 3 3 6 9 1 . 1 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ??? ? ??? 11 計算齒寬 b 及模數 5 5 . 4 3 5 5 . 4 3tb d m ? ? ? ?11c o s 5 5 . 4 3 c o s 3 . 1 617 14m m m ? ??? ? ? 2 . 5 5 2 . 5 5 3 . 1 6 7 . 1 1m m m ? ? ?5 5 . 4 37 . 8 07 . 1 1?12 計算重合度b?10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 1 7 t a n 1 4 1 . 3 4 8b d z ??? ? ? ? ? ? ? ? ?13 計算載荷系數 k 已 知使用系數 1，根據 v=s， 7 級精度，查得動載系數K?=K?=1 . 2??。 10 1 1 . 0 7 1 . 4 2 1 . 2 1 . 8 2A V H K K K??? ? ? ? ? ? 14 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑 3311 1 . 8 25 5 . 4 3 5 8 . 2 81 . 6m m m ? ? ? ? 15 計算模數o s 5 8 . 2 8 c o s 1 4 3 . 3 317n m m m z? ??? ? ? （ 3）按齒根彎曲強度設計 213 212 F a S O ?? ??? ????1 確定公式內的各計算數值 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限1 500 P a? ?；大齒輪的彎曲疲勞強度極限2 380 P a? ?；彎曲疲勞壽命系數120 . 8 1 , 0 . 8 8F N F 2 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數 S= ? ? 1 110 . 8 1 5 0 0 2 8 9 . 2 91 . 4E M P a M P K ?? ?? ? ? 2 220 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4 P a M P ?? ??? ? ? ??? 3 計算載荷系數 1 1 . 0 7 1 . 2 1 . 3 2 1 . 6 9A V H F K K K??? ? ? ? ? ? 4 根據縱向重合度b?=得螺旋角影響系數 ?5 計算當量齒數 123 3 3 312 1 8 1 0 11 8 . 6 1 , 1 1 0 . 5 6c o s c o s 1 4 c o s c o s 1 4??? ? ? ? ? ? 11 6 查取齒形系數 122 . 8 7 2 , 2 . 1 8 2F a F 7 查取應力校正系數 121 . 5 3 6 , 1 . 7 9 2S a S 8 計算大、小齒輪的???并加以比較 1112 . 8 7 2 1 . 5 3 6 0 . 0 1 5 2 52 8 9 . 2 9F a S ??????2222 . 1 8 2 1 . 7 9 2 0 . 0 1 6 3 72 3 8 . 8 6F a S ??????大齒輪的數值大 9 設計計算： 423 22 1 . 6 9 9 . 9 3 8 1 0 0 . 8 8 ( c o s 1 4 ) 0 . 0 1 6 3 7 2 . 1 31 1 7 1 . 6 5 ? ? ? ?? ? ???對比計算結果，由于齒面接觸疲勞強度計算的法面模數滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑1d=計算應有的齒數。于是由 11c o s 5 8 . 2 8 c o s 1 4 2 2 . 6 22 . 5m? ??? ? ? 取1 =23Z，則 9 （ 4）幾何尺寸計算 1 計算中心距 1 2 n( ) m ( 2 3 1 3 6 ) 2 . 5= m m = 2 0 4 . 8 3 m m2 c o s 2 c o s 1 4? ??? ?圓整后后中心距為 205 按圓整后的中心距修正螺旋角 12 ? ?1 2 z m 2 3 + 1 3 6 2 a r c c o s = a r c c o s = 1 4 1 0 ' 4 8 "2 a 2 2 0 5? ???（ ）因 ? 改變不多，故參數??、 k?、 3 計算大、小齒輪的分度圓直徑 1n1 3 2 . 5d = = m m = 5 9 . 3 m mc o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "? ??2n2 3 6 2 . 5d = = m m = 3 5 0 . 9 m mc o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "? ??4 計算齒輪寬度 d =59.3?整后取21B = 6 0 m m B = 6 5 m m，② 齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下： (詳細見零件圖 ) 名稱 代號 計 算公式 結果 小齒輪 大齒輪 中心距 a ? ?12 2 c o z ?? 205動比 i 12zi z? 面模數 面模數 ?面壓力角 n?略 20 13 螺旋角 ? 一般為 8 ~20 14 10'48"? 全齒高 h h h??數 Z 略 23 99 分度圓直徑 d 查表 755頂圓直徑 根圓直徑 表 7輪寬 b 查表 750旋角方向 查表 7旋 右旋 3、減速器鑄造箱體的主要結構尺寸設計： 查《機械設計課程設計手 冊》表 11結果列于下表： 名稱 符號 尺寸大小 結果 (機座壁厚 ? 一級 8a ?? 二級 8a ?? 8 機蓋壁厚 1? 一級 8a ?? 二級 8a ?? 8 機座凸圓厚度 b 12 機蓋凸圓厚度 1b 12 機座底凸圓厚度 2b 20 地腳螺釘直徑 2 20 地腳螺釘數目 n 2 5 0 42 5 0 ~ 5 0 0 6500??時 ，時 ，時 ， 84 軸承旁聯接螺栓直徑 1d 15 機蓋與機座聯接螺栓直徑 2d ( 10 聯接螺栓 2d 的間距 l 150~200 150 軸承端蓋螺 釘直徑 3d ( 0.5)10 14 窺視孔蓋螺釘直徑 4d ( 0.4)8 定位銷直徑 d 2( 0.8)d 8 f 1 2d d d、 、 至外箱壁距離 1C 略 至凸緣邊緣距離 2C 略 軸承旁凸臺半徑 1R 2C 凸臺高度 h 略 外箱壁至軸承座端面距離 1l 12( 5 ~ 1 0 ) 鑄造過度尺寸 略 大齒輪頂圓與內箱壁間距 1? 10 齒輪端面與內箱壁距離 2? ?? 10 箱蓋、箱座肋厚 1 110 . 8 5 ; 0 . 8 5?? 承端蓋外徑 2D 3(5 ~ 5 承 外 徑 ）（ ）軸承旁聯接螺栓距離 s 2 般 取 4、軸的設計計算 1、輸入軸的設計 求作用在齒輪上的力： P 3 . 8 4T = 9 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 9 9 3 8 2n 3 6 9 N m m N m m??? ? ? ? ? ?因已知小齒輪的分度圓直徑為： 1d =而t 12 T 2 9 9 3 8 2F = 3 3 5 2d 5 9 . 3 ??? 15 rt t a n t a n 2 0F = F 3 3 5 2 1 2 5 8c o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "n ?? ? ?? F t a n = 3 3 5 2 t a n 1 4 1 0 '4 8 " N = 8 4 7 N? ?? (1)按扭轉強度估算軸的最小直徑 選用 45 號鋼 調質，硬度 217~255的輸入功率為 3 W?，轉速為 369r/ A=112，于是得： (2)確定軸各段直徑和長度 1 從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯接，則軸應該增加5%，取 30帶輪的寬度 ( 1 ) 2 ( 4 1 ) 1 5 2 9 6 3B Z e f m m? ? ? ? ? ? ? ? ?。則第一段長度取1 65L ?2 右起第二段直徑取 38據軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為 30取第二段的長度 0 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸 向力為零，選用 6208 型軸承，其尺寸為 d× D× B=40× 80× 18，那么該段的直徑為 40度為 8 右起第四段，為滾動軸承的定位軸肩 ,其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑，取 48度取 1016 5 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為Φ 度圓直徑為Φ 輪的寬度為 65，此段的直徑為 44度為 3 右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩 ,其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑，取 8度取 10 右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 40度 8 （ 3）求齒輪上作用力的大小、方向 1 小齒輪分度圓直徑： 作用在齒輪上的轉矩為： 99382N· 求圓周力： Ft t 12 T 2 9 9 3 8 2F = 3 3 5 2d 5 9 . 3 ??? 4求徑向力 Fr rt t a n t a n 2 0F = F 3 3 5 2 1 2 5 8c o s c o s 1 4 1 0 ' 4 8 "n ?? ? ?? （ 4）軸長支反力 根據軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。水平面的支反力： / 2 3 3 5 2 / 2 1 6 7 6A B F N N? ? ? ? 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 那么 ' ' / 2 1 2 5 8 / 2 6 2 9A B F N N? ? ? ? （ 5）畫彎矩圖 第四段剖面 C 處的彎矩： 面的彎矩： 6 2 1 6 7 6 6 2 / 1 0 0 0 1 0 3 . 9 1 2 N m N m? ? ? ? ? ? ? 面的彎矩： 12' ' ' 6 2 6 2 9 6 2 / 1 0 0 0 3 8 . 9 9 8c c R N m N m? ? ? ? ? ? ? ? 彎矩： 2 2 2 21 2 1( ') 1 0 3 . 9 1 2 3 8 . 9 9 8 1 1 0 . 9 9C C C M M N m? ? ? ? ? ?（ 7）畫轉矩圖： T= =m （ 8）畫當量彎矩圖 因為是單向回轉，轉矩為脈動循環(huán)，α =得右起第四段剖面 C 處的當量彎矩： 17 2 2 2 222 ( ) 1 1 0 . 9 9 ( 9 9 . 3 9 0 . 6 ) 1 2 6e C T N m? ? ? ? ? ? ?α （ 9）判斷危險截面并驗算強度 1 右起第四段剖面 C 處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險截面。 已知2 126 m? ? ?由《設計基礎》表 13 : ［σ =60 則： ? ?22 343/ / ( 0 . 1 )1 2 6 1 0 0 0 / ( 0 . 1 4 8 ) 1 1 . 3 9 1e e C e M a??? ? ?? ? ? ? ? ?2 右起第一段 D 處雖僅受轉矩但其直徑 較小，故該面也為危險截面： 2 5 9 . 6 3 N m? ? ?（ α ） ? ?313/ / ( 0 . 1 )5 9 . 6 3 1 0 0 0 / ( 0 . 1 3 0 ) 2 2 . 0 9 1e D M a??? ? ?? ? ? ? ? ?所以確定的尺寸是安全的 . 2、 輸出軸的設計計算 （ 1）按扭轉強度估算軸的直徑 選用 45 號鋼 調質，硬度 217~255的輸入功率為速為3 r/《設計基礎》 13，并查表 13 0 110A ? d≥330 3 . 7 31 1 0 4 2 . 8 763m ? ?(2)確定軸各段直徑和長度 1 從聯軸器開始右起第一段，由于聯軸器與軸通過鍵聯接，則軸應該增加 18 5%，取Φ 45據計算轉矩2C a A 3 . 7 3T = K T = 1 . 3 9 5 5 0 N = 7 3 5 . 0 4 7 N m? ? ? ? ?，查標準 5014— 2003，選用 彈性柱銷聯軸器，半聯軸器長度為L=84段長 2 右起第二段，考慮聯軸器的軸向定位要求，該段的直徑取Φ 52據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器左端面的距離為 30取該段長為 4 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6211 型軸承，其尺寸為 d× D× B=55× 100× 21，那么該段的直徑為Φ 55度為 6 4 右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯接，直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為 第四段的直徑取Φ 60輪寬為 b=60了保證定位的可靠性，取軸段長度為 8右 起第五段，考慮齒輪的軸向定位 ,定位軸肩，取軸肩的直徑為 66長度為 0 右起第六段，考慮定位軸肩，取軸肩直徑為 1度為 7 右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 55度13)求齒輪上作用力的大小、方向 1 大齒輪分度圓直徑：2d= 作用在齒輪上的轉矩為： 105N· 求圓周力： t=2T2/× 105/求徑向力 r=0 ' 48 "? N= 4）軸長支反力 根據軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。 水平面的支反力： / 2 3 2 2 0 . 2 9 / 2 1 6 1 0 . 1 5A B F N N? ? ? ? 19 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 那么 ' ' / 2 8 1 3 . 6 6 / 2 4 0 6 . 8 3A B F N N? ? ? ? （ 5）畫彎矩圖 右起第四段剖面 C 處的彎矩： 水平面的彎矩： 6 2 / 1 0 0 0 9 9 . 8 3 N m? ? ? ? 垂直面的彎矩： 12' ' ' 6 2 / 1 0 0 0 2 5 . 2 2C C R N m? ? ? ? ? 合成彎矩： 2 2 2 21 2 1 ' 9 9 . 8 3 2 5 . 2 2 1 0 2 . 9 7C C C M M N m N m? ? ? ? ? ? ? ?（ 6）畫轉矩圖： T= × 1000=565 N· m （ 7）畫當量彎矩圖 因為是單向回轉，轉矩為脈動循環(huán)，α =得右起第四段剖面 C 處的當量彎矩： 2 2 2 222 ( ) 1 0 2 . 9 7 ( 0 . 6 5 6 5 ) 3 5 4 . 2 9e C T N m N m? ? ? ? ? ? ? ?α（ 8）判斷危險截面并驗算強度 1 右起第四段 剖面 C 處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險截面。 已知2 3 5 4 . 2 9 m??,由《設計基礎》表 13 : ［σ =60 則： ? ?22 343/ / ( 0 . 1 )3 5 4 . 2 9 1 0 0 0 / ( 0 . 1 6 0 ) 1 6 . 4 0 1e e C e M a??? ? ?? ? ? ? ? ?2 右起第一段 D 處雖僅受轉矩但其直徑較小，故該面也為危險截面： 2 0 . 6 5 6 5 3 3 9 N m? ? ? ? ?（ α ） ? ?313/ / ( 0 . 1 )3 3 9 1 0 0 0 / ( 0 . 1 4 5 ) 3 7 . 2 0 1e D M a??? ? ?? ? ? ? ? ?所以確定的尺寸是安全的 。 六、鍵聯接設計 1．輸入軸與大帶輪聯接采用平鍵聯接 20 此段軸 徑 01=65手冊得選用 C 型平鍵，得： A 鍵 8× 7 L=57 m ， h=7 根 據 σ p =4 · T/(d· h· L)式得 σ p =4 · T/(d· h· L) =4× 1000/（ 30× 7× 57） = [σ R] (1102 ．輸入軸與齒輪 1 聯接采用平鍵聯接軸徑 431T=手冊 A 型平鍵，得 B 鍵 12× 8 =31h=8 σ p =4 ·1T/（ d· h· l） =4× 1000/（ 44× 8× 51） = [σ p] (1103．輸出軸與齒輪 2 聯接用平鍵聯接，軸徑 08m。查手冊 用 A 型平鍵，得 B 鍵 18× 11 L=02 h=11 σ p =4· d· h· l） =4× 1000/（ 60× 11× 42） = [σ p] (110 4．輸出軸與聯軸器聯接用平鍵聯接， 452m。查手冊 用 A 型平鍵，得 B 鍵 12 × 8 ， 12 × 8 L=20h=8σ p =4 · d· h· l） =4× 1000/（ 45× 8× 70） = [σ p] (110七、滾動軸承設計根據條件 ： 軸承預計壽命 10× 360× 8× 2=57600 小時 21 （ 1）初步計算當量動載荷 P 因該軸承在此工作條件下只受到 向力作用，所以 P=258N （ 2）求軸 承應有的徑向基本額定載荷值 ,由于是球軸承 ? =3 1 1d 366f 6 0 1 . 2 1 2 5 8 6 0 3 6 9C ' = ( 5 7 6 0 0 ) 9 5 6 31 0 1 1 0tp n ? ? ???? ? ? ? ?????（ 3）選擇軸承型號 查《設計手冊》表 6擇 6208 軸承 式 11 66 31 0 1 0 1 9 5 6 3( ) 1 1 4 8 2 5 N 9 5 6 3 6 0 3 6 9 1 . 2 1 2 5 8th f P?? ? ? ? ???ε （ ）∴預期壽命足夠 ∴此軸承合格 （ 1）初步計算當量動載荷 P 因該軸承在此工作條件下只受到 向力作用，所以 P= 2）求軸承應有的徑向基本額定載荷值 ,球軸承 ? =3 1 1d 366f 6 0 1 . 2 8 1 3 . 6 6 6 0 6 3C ' = ( 5 7 6 0 0 ) 5 8 7 41 0 1 1 0tp n ? ? ???? ? ? ? ?????（ 3）選擇軸承型號 查設計基礎表 11擇 6211 軸承 設計基礎式 11 66 31 0 1 0 1 5 8 7 4( ) 5 7 6 0 1 N 5 7 4 4 6 0 6 3 1 . 2 8 1 3 . 6 6th f P?? ? ? ? ???ε （ ）∴預期壽命足夠 ∴此軸承合格 八、密封和潤滑的設計 1．密封 由于選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機 則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復自行潤滑。 22 2．潤滑 （ 1）對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度 v< 12m/s,采用浸油潤滑，因此機體內需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂到油池底面的距離 H 不應小于 30~50于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動 ,每傳遞 1油量 （ 2）對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。 九、聯軸器的設計 （ 1）類型選擇 由于兩軸相對位移很小，運轉平穩(wěn)，且結構簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯軸器。 （ 2）載荷計算 計算轉矩 A× TⅡ =m，其中 工況系數，由設計基礎表 14 3）型號選擇 根據 徑 d，軸的轉速 n， 查標準 5014— 2003，選用 彈性柱銷聯，其額定轉矩 [T]=1250許用轉速 [n]=6300r/故符合要求。 23 參考資料： 機械設計綜合 課程 設計 機械工業(yè)出版社 ,2003 2. 姚家娣、李明、黃興元主編 南昌：江西高校出版社， 2001 3. 任嘉卉、李建平主編 北京：北京航空航天 大學 出版社，2001 4. 濮良貴、紀名剛主編 北京：高等教育出版社， 2001 5. 孫桓、陳作模主編 理 等教育出版社， 2000 6. 饒振綱編著 北京：化學工業(yè)出版社， 2003 7. 成大先主編 北京：化學工業(yè)出版社， 2004 機械設計基礎 — 課程設計指導書（第三版） :高等教育出版社， 2007 機械設計基礎（第三版） :高等教育出版社， 2007 力主編 二版）：高等教育出版社， 2004