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<鏈式推爪驅動裝置設計> 摘 要 鏈式推爪是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。鏈式推爪是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井，鏈式推爪已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。選擇鏈式推爪驅動裝置這種通用機械的設計作為畢業(yè)設計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設計是對所學基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。 本文首先根據設計參數(shù)及使用環(huán)境要求提出設計方案，然后對各組成部分進行了詳細設計與校核，包括電機的選擇、傳動比的分配、V帶傳動設計、齒輪傳動設計、軸及附件的設計，最后應用AutoCAD軟件繪制了鏈式推爪驅動裝置的裝配圖和主要零件圖。 關鍵詞：鏈式推爪；驅動裝置；設計；校核 Abstract Chain pawl is continuously running transportation equipment, metallurgy , mining , power, building materials and other heavy industry sector and the transport sector is mainly used to transport a large number of bulk goods, such as ore , coal, sand, powder, lumps and packaging good to items. Chain pawl is the best efficient continuous coal transportation equipment , compared with other transport equipment , not only has long-distance, large capacity , continuous conveyor , etc., and reliable operation, easy to automate , centralize control , especially for high yield and efficient mine , has become a key chain pawl efficient coal mining equipment mechatronics technology and equipment . Select the drive chain pawl design such as general machinery graduate design topics, we can develop the ability to independently solve practical engineering problems through this graduation is the basic theory and professional knowledge of the use of a comprehensive , we also design, computing and graphics capabilities have been fully trained . Firstly, according to the design parameters and the proposed use of environmental requirements and design solutions , then each component in detail the design and verification, including the allocation of choice of the motor, gear ratio , designed V-belt drive design , gear design , shafts and accessories Finally, application of AutoCAD software to draw the chain drive pawl assembly drawing and major parts diagram . Keyword: Chain pawl; Drive; Design; Check 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 設計背景及意義 1 1.2 常用機械傳動類型及特點 1 第二章 傳動裝置總體設計 5 2.1 傳動方案設計 5 2.2 電動機的選擇 5 2.2.1選擇電動機類型 5 2.2.2 電動機容量的選擇 5 2.2.3 電動機轉速的選擇 6 2.3 分配傳動比 7 2.3.1 總傳動比計算 7 2.3.2分配傳動比 7 2.4 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 7 2.4.1 各軸的轉速 7 2.4.2 各軸的輸入功率 7 2.4.3 各軸的輸入轉矩 8 第三章 傳動零件設計 9 3.1 V帶傳動的設計 9 3.1.1 V帶的基本參數(shù)確定 9 3.1.2帶輪結構的設計 11 3.2 高速級齒輪傳動設計 11 3.2.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 11 3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設計 12 3.2.3 按齒根彎曲強度設計 13 3.2.4 幾何尺寸計算 15 3.3 低速級齒輪的設計 16 3.3.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 16 3.3.2 按齒面接觸疲勞強度設計 16 3.3.3 按齒根彎曲強度設計 18 3.3.4 幾何尺寸計算 19 第四章 軸及其他附件的設計 21 4.1 軸1的設計 21 4.1.1 尺寸與結構設計 21 4.1.2 強度校核 21 4.2 軸2的設計 24 4.2.1尺寸與結構設計 24 4.2.2 強度校核 25 4.3 軸3的設計 30 4.3.1 尺寸及結構設計 30 4.3.2 強度校核 32 4.4 軸承及鍵的校核 33 4.4.1 輸入軸的軸承 33 4.4.2 輸入軸的鍵 34 4.4.3 軸2的軸承 34 4.4.4 軸2的鍵 35 4.4.5 輸出軸的軸承 35 4.4.6 輸出軸的鍵 36 4.5 潤滑與密封 36 4.5.1 潤滑方式的選擇 36 4.5.2 密封方式的選擇 36 4.5.3 潤滑油的選擇 37 4.6箱體結構尺寸設計 37 總 結 39 參考文獻 40 致 謝 41 0 第一章 緒論 1.1 設計背景及意義 鏈式推爪是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。鏈式推爪是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井，鏈式推爪已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。特別是近10年，長距離、大運量、高速度的鏈式推爪的出現(xiàn)，使其在礦山建設的井下巷道、礦井地表運輸系統(tǒng)及露天采礦場、選礦廠中的應用又得到進一步推廣。 選擇鏈式推爪驅動裝置這種通用機械的設計作為畢業(yè)設計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設計是對所學基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。 技術參數(shù)： 驅動力F=3000N； 驅動速度υ=0.6m/s； 推爪直徑D=300mm； 工作環(huán)境： 兩班制，單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內工作，使用壽命20年，一般機械廠批量生產。 鏈式推爪驅動裝置設計 摘 要 鏈式推爪是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。鏈式推爪是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井，鏈式推爪已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。選擇鏈式推爪驅動裝置這種通用機械的設計作為畢業(yè)設計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設計是對所學基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。 本文首先根據設計參數(shù)及使用環(huán)境要求提出設計方案，然后對各組成部分進行了詳細設計與校核，包括電機的選擇、傳動比的分配、V帶傳動設計、齒輪傳動設計、軸及附件的設計，最后應用AutoCAD軟件繪制了鏈式推爪驅動裝置的裝配圖和主要零件圖。 關鍵詞：鏈式推爪；驅動裝置；設計；校核 Abstract Chain pawl is continuously running transportation equipment, metallurgy , mining , power, building materials and other heavy industry sector and the transport sector is mainly used to transport a large number of bulk goods, such as ore , coal, sand, powder, lumps and packaging good to items. Chain pawl is the best efficient continuous coal transportation equipment , compared with other transport equipment , not only has long-distance, large capacity , continuous conveyor , etc., and reliable operation, easy to automate , centralize control , especially for high yield and efficient mine , has become a key chain pawl efficient coal mining equipment mechatronics technology and equipment . Select the drive chain pawl design such as general machinery graduate design topics, we can develop the ability to independently solve practical engineering problems through this graduation is the basic theory and professional knowledge of the use of a comprehensive , we also design, computing and graphics capabilities have been fully trained . Firstly, according to the design parameters and the proposed use of environmental requirements and design solutions , then each component in detail the design and verification, including the allocation of choice of the motor, gear ratio , designed V-belt drive design , gear design , shafts and accessories Finally, application of AutoCAD software to draw the chain drive pawl assembly drawing and major parts diagram . Keyword: Chain pawl; Drive; Design; Check 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 設計背景及意義 1 1.2 常用機械傳動類型及特點 1 第二章 傳動裝置總體設計 5 2.1 傳動方案設計 5 2.2 電動機的選擇 5 2.2.1選擇電動機類型 5 2.2.2 電動機容量的選擇 5 2.2.3 電動機轉速的選擇 6 2.3 分配傳動比 7 2.3.1 總傳動比計算 7 2.3.2分配傳動比 7 2.4 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 7 2.4.1 各軸的轉速 7 2.4.2 各軸的輸入功率 7 2.4.3 各軸的輸入轉矩 8 第三章 傳動零件設計 9 3.1 V帶傳動的設計 9 3.1.1 V帶的基本參數(shù)確定 9 3.1.2帶輪結構的設計 11 3.2 高速級齒輪傳動設計 11 3.2.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 11 3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設計 12 3.2.3 按齒根彎曲強度設計 13 3.2.4 幾何尺寸計算 15 3.3 低速級齒輪的設計 16 3.3.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 16 3.3.2 按齒面接觸疲勞強度設計 16 3.3.3 按齒根彎曲強度設計 18 3.3.4 幾何尺寸計算 19 第四章 軸及其他附件的設計 21 4.1 軸1的設計 21 4.1.1 尺寸與結構設計 21 4.1.2 強度校核 21 4.2 軸2的設計 24 4.2.1尺寸與結構設計 24 4.2.2 強度校核 25 4.3 軸3的設計 30 4.3.1 尺寸及結構設計 30 4.3.2 強度校核 32 4.4 軸承及鍵的校核 33 4.4.1 輸入軸的軸承 33 4.4.2 輸入軸的鍵 34 4.4.3 軸2的軸承 34 4.4.4 軸2的鍵 35 4.4.5 輸出軸的軸承 35 4.4.6 輸出軸的鍵 36 4.5 潤滑與密封 36 4.5.1 潤滑方式的選擇 36 4.5.2 密封方式的選擇 36 4.5.3 潤滑油的選擇 37 4.6箱體結構尺寸設計 37 總 結 39 參考文獻 40 致 謝 41 41 第一章 緒論 1.1 設計背景及意義 鏈式推爪是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。鏈式推爪是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井，鏈式推爪已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。特別是近10年，長距離、大運量、高速度的鏈式推爪的出現(xiàn)，使其在礦山建設的井下巷道、礦井地表運輸系統(tǒng)及露天采礦場、選礦廠中的應用又得到進一步推廣。 選擇鏈式推爪驅動裝置這種通用機械的設計作為畢業(yè)設計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設計是對所學基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。 技術參數(shù)： 驅動力F=3000N； 驅動速度υ=0.6m/s； 推爪直徑D=300mm； 工作環(huán)境： 兩班制，單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內工作，使用壽命20年，一般機械廠批量生產。 1.2 常用機械傳動類型及特點 （1）帶傳動。 帶傳動根據帶的截面形狀不同，可分為平帶傳動、V帶傳動、同步帶傳動、多楔帶傳動等。 傳動形式分為開口傳動、交叉?zhèn)鲃?、半交叉?zhèn)鲃?、張緊輪傳動。 帶傳動的優(yōu)點：1.能緩和載荷沖擊。2.運行平穩(wěn)，噪聲小。3.制造和安裝精度要求不高。4.過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞。5.可增加帶長以適應中心距較大的工作條件。 帶傳動的缺點：1.有彈性滑動和打滑，使效率降低和不能保持準確的傳動比，(同步帶傳動除外)；2.傳遞同樣大的圓周力時，嚙合傳輪廓尺寸和軸上的壓力比動大；3.帶壽命較短。 設計時注意要點：1.多楔帶和V型帶傳動時，兩輪的對應槽要在一直線上；2.多楔帶和V型帶傳動時，兩輪旋轉軸要平行；3.皮輪輪直徑不能過小，以免減短皮帶使用壽命；4.皮帶包角不能過小，以免皮帶打滑；5.皮帶要方便更換，因皮帶是易損品。 （2）齒輪傳動 齒輪傳動的分類：按軸的布置方式分為平行軸齒傳動，相交軸齒輪傳動，交錯軸齒輪傳動。 平行軸齒傳動分為直齒輪傳動、平行軸斜齒輪傳動、人字齒輪傳動、齒輪齒條傳動、內齒輪傳動。 齒輪傳動的優(yōu)點：1.工作可靠，使用壽命長；2.瞬時傳動比為常數(shù)。3.傳動效率高。4.結構緊湊。5.功率和速度適用范圍很廣。 齒輪傳動的缺點：1.制造成本高，精度要求高；2.精度低時，振動和噪聲較大；3.不宜用于軸間距離大的傳動。 設計時注意要點：1.選擇合理的材料與加工方法，（金屬材料的加工方法有插齒、滾齒、壓鑄等，塑料材料的加工方法有注塑、滾齒；2.兩配合的齒輪的模數(shù)要一致。3.配合齒輪的旋轉軸的位置關系精度要較高；4.齒輪端面的接觸面要盡量??；5.傳動速度比較快的場合盡理不要用直齒輪傳動，以免噪音太大；6.相配合的齒輪要采用相同的加工方法且相同的廠家加工，以免加工精度不一樣而造成噪音過大；7.齒輪本身強度要大于與所能受的負載。 （3）蝸桿傳動 蝸桿傳動按蝸桿形狀不同可分為圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、錐蝸桿傳動。蝸桿又分為阿基米德蝸桿(ZA型)，漸開線蝸桿(ZI型)，法向直廓蝸桿(ZN型)。 蝸桿傳動的優(yōu)點：結構緊湊、工作平穩(wěn)、噪聲小、沖擊振動小以及能得到很大的單級傳動比。 蝸桿傳動的缺點：制造精度要求高，摩擦發(fā)熱嚴重，一般要有冷卻系統(tǒng)。傳動效率低。 設計時注意要點：1.相配合的齒輪要采用相同的加工方法且相同的廠家加工，以免加工精度不一樣而造成噪音過大；2.兩配合的蝸輪與蝸桿的模數(shù)、螺旋角要一致；3.配合蝸輪與蝸桿的旋轉軸的位置關系精度要較高；4.轉速不高和負載不是很大的場合可以用斜齒輪代替蝸輪；5.要注意有潤滑和散熱結構。 （4）鏈傳動 鏈傳動的優(yōu)點：1.沒有滑動；2.工況相同時，傳動尺寸比較緊湊；3.不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較?。?.傳動效率較高；5.能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用等。 鏈傳動的缺點：1.只能用于平行軸間的傳動；2.瞬時速度不均勻，高速運轉時不如帶傳動平穩(wěn)；3.不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中應用；4.工作時有噪聲；5.制造費用比帶傳動高。 設計時注意要點：1.要注意鏈條的節(jié)距與鏈輪齒距的關系要一致；2.兩鏈輪的中心距與鏈條的長度關系要適當，鏈條不能太松或太緊；3.鏈輪與鏈條要盡量采用常用標準件。 第二章 傳動裝置總體設計 2.1 傳動方案設計 工作參數(shù)：驅動力F=3000N；驅動速度υ=0.6m/s；推爪直徑D=300mm； 工作環(huán)境：兩班制，單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內工作，使用壽命20年，一般機械廠批量生產。 從上述工作工作參數(shù)和環(huán)境看工作負載和速度均不大，并且載荷平穩(wěn)，因此采用V帶傳動配合直齒圓柱齒輪傳動即可滿足要求，傳動方案如下圖： 圖2-1 傳動簡圖 2.2 電動機的選擇 2.2.1選擇電動機類型 電動機是標準部件。因為室內工作，運動載荷平穩(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機。 2.2.2 電動機容量的選擇 1）運輸機所需要的功率為： 其中：F=3000N，V=0.6m/s得 2）電動機的輸出功率為 ——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。 取V帶傳動效率，圓柱齒輪傳動效率，球軸承效率，聯(lián)軸器的傳動效率，鏈傳動效率，電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率為： 3）電動機所需功率為： 因有輕微震動 ，電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為2.2kw。 2.2.3 電動機轉速的選擇 抓爪軸工作轉速： 展開式二級減速器推薦的傳動比為： V帶的傳動比為： 得總推薦傳動比為： 所以電動機實際轉速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉速為750、1000、1500、3000r/min。 綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經濟性，選用同步轉速1500r/min的電機。 型號為Y110L1-4，滿載轉速，功率2.2。 2.3 分配傳動比 2.3.1 總傳動比計算 2.3.2分配傳動比 為使傳動裝置尺寸協(xié)調、結構勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選V帶傳動比：； 則減速器的傳動比為：； 考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應該有相近的浸油深度。則兩級齒輪的高速級與低速級傳動比的值取為1.3，取 則：； ； 2.4 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 2.4.1 各軸的轉速 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 鏈輪軸 2.4.2 各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 2.4.3 各軸的輸入轉矩 電機軸 ； 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 匯總如下列表 軸名 功率 轉矩 轉速 電機軸 2.12 14.26 1420 1 2.03 40.96 473.33 2 1.975 159.40 118.33 3 1.916 479.38 38.17 第三章 傳動零件設計 3.1 V帶傳動的設計 3.1.1 V帶的基本參數(shù)確定 1）確定計算功率： 已知：；； 查《機械設計基礎》表13-8得工況系數(shù)：； 則： 2）選取V帶型號： 根據、查《機械設計基礎》圖13-15選用A型V帶, 3）確定大、小帶輪的基準直徑 （1）初選小帶輪的基準直徑： ； （2）計算大帶輪基準直徑： ； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗算帶速： 帶的速度合適。 5）確定V帶的基準長度和傳動中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準長度： 對于A型帶選用 （3）實際中心距： 6）驗算主動輪上的包角： 由 得 主動輪上的包角合適。 7）計算V帶的根數(shù)： ，查《機械設計基礎》表13-3 得： ； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據，得 取合適。 8）計算預緊力（初拉力）： 根據帶型A型查《機械設計基礎》表13-1得： 9）計算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準直徑(mm) 傳動比 基準長度(mm) A 3 1250 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N) 383 4 105.9 831.2 3.1.2帶輪結構的設計 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200） 2）帶輪的結構形式： V帶輪的結構形式與V帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結構帶輪。 3.2 高速級齒輪傳動設計 3.2.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度，選擇小齒輪材料為45（調質）硬度為280HBS，大齒輪材料為45（調質）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計算小齒輪傳遞的轉矩 　　　 （3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，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度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （6）由式6.11計算應力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設，由表查得 由于載荷平穩(wěn)，由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計算模數(shù)ｍ 3.2.3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 （1）確定公式內的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式１０－１２得 計算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據大 （5）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.89mm并圓整為標準值取m=2.0mm 并按接觸強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 幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 （3）計算齒寬寬度取45mm 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 27，108 2 模數(shù) m 2mm 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 齒寬 B1,B2 50mm,45mm 11 中心距 3.3 低速級齒輪的設計 3.3.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度，選擇小齒輪材料為45（調質）硬度為280HBS，大齒輪材料為45（調質）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù) 3.3.2 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計算小齒輪傳遞的轉矩 　　　 （3）小齒輪相對兩支承非對稱分布，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度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （6）由式6.11計算應力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設，由表查得 由于載荷平穩(wěn)，由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計算模數(shù)ｍ 3.3.3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 （1）確定公式內的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式10-12得 計算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據大 （5）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)2.65mm并圓整取標準值m=3mm 并按接觸強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 3.3.4 幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 （3）計算齒寬寬度取67mm 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 28，87 2 模數(shù) m 3mm 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 齒寬 B1，B2 72mm,67mm 11 中心距 第四章 軸及其他附件的設計 4.1 軸1的設計 4.1.1 尺寸與結構設計 （1）高速軸上的功率P1,轉速n1和轉矩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，調質處理。根據機械設計表11.3，取，于是得： （3）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且這是安裝大帶輪的直徑，取20mm。 軸的結構設計： 為了滿足帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ段直徑為dⅡ-Ⅲ=23mm。 初步選定滾動軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據dⅡ-Ⅲ=23mm，取用6205型號深溝球軸承，其尺寸為d×D×T=25mm×52mm×15mm，則有dⅢ-Ⅳ=dⅤ-Ⅵ=25mm，LⅡ=15mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑dⅣ-Ⅴ=30mm。 右端軸承與齒輪之間應有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長應為：取套同長12mm，則LⅤ-Ⅵ=27mm。 齒輪為齒輪軸此軸段長LⅥ-Ⅶ=50mm。 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。 結合箱體結構，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=20mm查得平鍵截面b×h=8mm×7mm，鍵槽用銑刀加工，長40mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H6/n5。 4.1.2 強度校核 （1）求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為= ，根據《機械設計》（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 （2）求軸上的載荷（詳細過程以軸2為例，其他軸類似不一一復述） 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6205型深溝球軸承，由手冊中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L1=165mm。 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面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）按彎扭合成應力校核軸的強度 根據式(15-5)及上表中的數(shù)據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取，軸的計算應力 已選定軸的材料為45Cr，調質處理。由表15-1查得。因此，故安全。 （4）鍵的選擇 （a）采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 （b）鍵的校核 校核安全。 4.2 軸2的設計 4.2.1尺寸與結構設計 （1）轉速和功率轉矩 P2=1.975Kw，n2=118.33n/min，T2=159.4N.m （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，調質處理。根據機械設計-表15-3，取，于是得： 該軸有兩處鍵槽，軸徑應增加5~10%，Ⅱ軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和，故 （3）軸的結構設計 （4）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 　 (a)初步選擇滾動軸承。因軸承受軸向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求，根據　，選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6207型，其尺寸為，得： 軸段取安裝齒輪處的Ⅱ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅴ取，根據齒輪寬并為保證齒輪定位準確軸段適當縮短1~2mm，故：， 軸段Ⅲ-Ⅳ為兩側齒輪定位軸環(huán)，根據箱體尺寸。(2)軸上零件的周向定位 　 齒輪采用平鍵聯(lián)接，按，查機械設計表得平鍵截面，聯(lián)接小圓柱齒輪的平鍵長度為45mm，聯(lián)接大圓柱齒輪的平鍵長度為63mm. 4.2.2 強度校核 （1）求作用在齒輪上的力 （a）求作用在低速級小齒輪上的力 　　　　　圓周力： 　　　　　徑向力： 　　　　　軸向力： （b）求作用在高速級大齒輪上的力。因大齒輪為從動輪，所以作用在其上的力與主動輪上的力大小相等方向相反。 　　　　　圓周力： 徑向力： 軸向力： （2）求兩軸所受的垂直支反力和水平支反力 a）受力圖分析 將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系。 總受力圖： 鉛垂方向受力圖: 水平方向受力圖: c）垂直支反力求解 對左端點O點取矩 依鉛垂方向受力圖可知 c）水平支反力求解 同理6.4.2解得 （3）剪力圖和彎矩圖 a)垂直方向剪力圖 b)垂直方向彎矩圖 段彎矩： 段彎矩： 段彎矩： 可作彎矩圖： c)水平方向剪力圖 d)水平方向彎矩圖 段彎矩： 段彎矩： 段彎矩： （4）扭矩圖 在段上： 在段上： 在段上 （5）剪力、彎矩總表： 載荷 水平面 垂直面 支持力 ； =1766.73N 彎矩 總彎矩 扭矩 在段上： 在段上： 在段上: （6） 按彎扭合成應力校核軸的強度 由圖分析可矢小輪面為危險面，對小輪面較合進行校核時，根據計算式及上表的數(shù)據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，，故安全 （7）鍵的校核 （a）采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，高速級大齒輪處鍵的尺寸，小齒輪處鍵的尺寸為，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 （b）校核計算 顯然只需校核高速級大齒輪處的鍵即可，即： 校核安全。 4.3 軸3的設計 4.3.1 尺寸及結構設計 （1）功率P3,轉速n3和轉矩T3 ，， （2）求作用在齒輪上的力 圓周力： 　 徑向力： 軸向力： （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，調質處理。根據機械設計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大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，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉矩，取。 按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查機械設計手冊選用TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為630N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為45mm，故??；半聯(lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。 （4）軸的結構設計 （5）擬定軸上零件的裝配方案 （5）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）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段的長度應比L1略短一些，現(xiàn)取。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據，查機械設計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6210，其尺寸為，故，而，滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，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67mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則，。因Ⅱ、Ⅲ兩軸在箱體內的長度大致相等，取， 。。。 （6）軸上零件的周向定位 查機械設計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面 4.3.2 強度校核 4）求軸上的載荷（詳細計算過程與軸2類似，此處不再一一復述） 對于6210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 5) 按彎扭合成應力校核軸的強度 　 進行校核時，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，軸的計算應力： 前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由機械設計，　　　 查得，因此，安全。 計得：，，根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示。 4.4 軸承及鍵的校核 4.4.1 輸入軸的軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇滾動軸承型號為30205，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 4.4.2 輸入軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 4.4.3 軸2的軸承 （1）選擇的深溝球軸承型號為6206，尺寸為，基本額定動載荷。 （2） 當量動載荷 前面已求得，，，， 　　　　軸承　1、2受到的徑向載荷為： 　　　　 　　　　 　　　　軸承的當量動載荷為： 　　　　 　　　　　按機械設計-表13-6查得 （3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承2的受力驗算。 　　　對于滾子軸承，。 　　　減速器的預定壽命 　　　　　　，合適。 4.4.4 軸2的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)接小圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 聯(lián)接大圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度， ，合適 ，合適 4.4.5 輸出軸的軸承 （1）選擇的深溝球軸承型號為6210，尺寸為，基本額定動載荷。 （2） 當量動載荷 　　　前面已求得 ，，， 軸承1、2受到的徑向載荷為： 　　　　 　　　　 　　　　　軸承的當量動載荷為： 　　　　 　　　　　按機械設計查得 （3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承1的受力驗算。 　　　對于滾子軸承，。 　　　 　　　減速器的預定壽命 　　 ，合適。 4.4.6輸出軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 　 圓柱齒輪處選用普通圓頭圓鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度， ，合適 4.5 潤滑與密封 4.5.1 潤滑方式的選擇 齒輪用潤滑油潤滑，并利用箱內傳動件濺起的油潤滑軸承。 根據I，II，III軸的速度因子，I，II，III軸的軸承用脂潤滑 4.5.2 密封方式的選擇 由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封 4.5.3 潤滑油的選擇 因為該減速器屬于一般減速器，查機械設計畢業(yè)設計可選用中負載 工業(yè)齒輪油N100號潤滑油。 4.6箱體結構尺寸設計 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M5 13 定位銷直徑 14 ，，至外箱壁距離 15 軸承旁凸臺半徑 16 凸臺高度 17 箱體外壁至軸承座端面距離 19 大齒輪頂圓與內箱壁距離 20 齒輪端面與內箱壁距離 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壁的距離 25 箱底至箱底內壁的距離 26 減速器中心高 27 箱體內壁至軸承座孔端面的距離 28 軸承端蓋凸緣厚度 29 軸承端面至箱體內壁的距離 30 旋轉零件間的軸向距離 31 齒輪頂圓至軸表面的距離 總 結 從設計過程中，我復習了以前學過的機械制圖知識，AUTOCAD的畫圖水平有所提高，Word輸入、排版的技巧也有所掌握，這些應該是我最大的收獲。再次，嚴謹理性的態(tài)度在設計中是非常重要的，采用每一個數(shù)據都要有根據，設計是一環(huán)扣一環(huán)的，前面做錯了，后面就要全改，工作量差不多等于重做。 只有做了才真正明白什么是什么.通過這次的設計,極大的提高了我們對機械設計這門課程的掌握和運用，讓我們熟悉了手冊和國家標準的使用。 由于畢業(yè)設計過程及工程設計本身的固有特性要求我們在設計過程中稟承仔細、認真、耐心、實事求是的態(tài)度去完成這項課程，也提高了我們各個方面的素質。 現(xiàn)在我已經發(fā)現(xiàn)設計中存在很多不完美、缺憾甚至是錯誤的地方，但由于時間的原因，是不可能一一糾正過來的了。盡管設計中存在這樣或那樣的問題，我還是從中學到很多東西。 參考文獻 [1] 機械工程手冊、電機工程手冊編輯委員會.機械工程手冊—機械產品（二）[M].機械工業(yè)出版社.1982年8月. 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[13] 機械設計手冊編寫組.機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社.2002年. 致 謝 時光飛逝，大學學習生涯就要結束了，在這短暫而漫長的三年里，使我更進一步的熟悉和掌握了如何去學習、生活和工作。同時，也是校園讓我們學會了學習，學會了思考，學會了做人，雖其短暫，但是在這四年里所學的知識必將可以使我受用終生。 在這大學生涯即將結束的最后半年的畢業(yè)設計過程中，不僅是對我們每一個人的一次全面的考查，同時也是對我們所學習和掌握知識的一次實際而綜合運用，這不僅僅是只是一次知識的檢驗，更是對我們認識問題、分析問題、解決問題的綜合能力的鍛煉與培養(yǎng)。同時對于我們來說，這也是一次難能可貴的在校學習的經歷，一次知識和經驗的積累的機會。 為此，我應該感謝給予我這個機會的人，是他們給予了我這次學習的機會，同時也是他們給予我了關懷與支持，正是在他們的關心、支持與幫助下，我的大學學習，生活，以及這次畢業(yè)設計才能完滿結束，為我大學生涯畫上一個完美的句號。 在這里，我首先要感謝母校，是母校為我提供了這個平臺，給予我了夢寐已久的學習和生活的機會，從而是我的人生更加精彩。 其次，要感謝的是我的指導老師，在這幾個月畢業(yè)設計的日子里，對我們的耐心的關懷與輔導。在這三年的大學生涯中，以前學的專業(yè)知識，對于我們來說象一盤散沙，雜亂無章沒有系統(tǒng)性。但是在老師的悉心輔導下，使我們對自己的知識進行了整理、組織和裝配，使我的知識結構更加明朗化、體系化了。在此感謝老師在我的畢業(yè)設計過程中給予了我莫大的支持和幫助。 同時，我還要感謝同組的成員，以及關心和支持我的所有的同學，在我們共同學習、和生活的日子里，大家共同努力，克服困難，不斷提出和完善新的設計思路和方法，使我們的學習、生活和本次畢業(yè)設計工作得以順利而完滿的結束；生活上互相幫助，彼此間留下了最珍貴而溫馨的友誼。是你們讓我擁有了一段美好的大學生活。 最后，我要感謝所有的教過我的老師們，感謝您們的辛勤培育和無微不至的關懷，是你們的高尚品德和人格魅力影響了并改變了我。在以后的學習、生活、工作中，我將牢記您們的諄諄教誨，不斷學習，不斷進步。在此,衷心地祝福和感謝你們!