1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)方案擬定…………….………………………………3二、電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………….4三、確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比…….…….6四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)……………………………7五、普通 V 帶的設(shè)計(jì)………………………………………….10六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)…………………………………………15七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)………………………….…………………18八、箱體的設(shè)計(jì)…………………………….………………….27九、鍵連接的設(shè)計(jì)………………………………………………29十、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)……………………………………………31十一、潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)………………………………………32十二、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)……………………………………………33十三、設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………….33設(shè)計(jì)題目：V 帶——單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器機(jī)械系設(shè)計(jì)者：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：2一、設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限 5 年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為 97%，運(yùn)輸帶允許速度誤差為 5%。原始數(shù)據(jù) 題號(hào) 3運(yùn)輸帶拉力 F（KN）2.2 運(yùn)輸帶速度 V（m/s）1.7 卷筒直徑 D（mm）420設(shè)計(jì)人員(對(duì)應(yīng)學(xué)號(hào))3 13 23 33 43設(shè)計(jì)任務(wù)要求：1. 減速器裝配圖紙一張（１號(hào)圖紙）2. 軸、齒輪零件圖紙各一張（２號(hào)或３號(hào)圖紙）3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一分3計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明一、傳動(dòng)方案擬定第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)１、工作條件：使用年限５年，工作為一班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。２、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=2200N；帶速 V=1.7m/s；滾筒直徑 D=420mm；方案擬定：采用Ｖ帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用維護(hù)方便。1.電動(dòng)機(jī) 2.V 帶傳動(dòng) 3.圓柱齒輪減速器4.連軸器 5.滾筒 6.運(yùn)輸帶4二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。 2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：式（1）：Ｐd＝ＰＷ／ηa (kw) 由式(2) ：Ｐ Ｗ＝ＦV/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000ηa (KW)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：η 總 =η １ ×η２ ３ ×η ３ ×η ４ ×η5式中：η 1、η2、η 3、η 4、η 5 分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取 η １= 0.96， η２＝0.98，η ３＝0.97， η ４＝０.９７則： η 總 =0.96×0.98３ ×0.97×0.99×0.96=0.83所以：電機(jī)所需的工作功率：Pd = FV/1000η 總=(2200×1.7)/(1000×0.83)=4.5 (kw)53、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n 卷筒＝60×1000·V/（π·D ）=(60×1000×1.7)/（４2０·π ）=77.3 r/min根據(jù)手冊(cè)Ｐ７表１推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ｉ’=3 ～６。?。謳鲃?dòng)比Ｉ１’=２～４ 。則總傳動(dòng)比理論范圍為：Ｉa’＝６～２４。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為N’d=I’a×n 卷筒=(16～24)×77.3=463.8～1855.2 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000 和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：（如下表）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比方案電 動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格總傳動(dòng)比V 帶傳動(dòng)減速器1 Y132S-4 5.5 1500 1440 650 1200 18.6 3.5 5.322 Y132M2-6 5.5 1000 960 800 1500 12.42 2.8 4.443 Y160M2-8 5.5 750 720 1240 2100 9.31 2.5 3.72綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格6中心高 H 外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸 A×B地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸D×E裝鍵部位尺寸 F×GD132 520×345×315 216×178 12 28×80 10×41三、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比：由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n1、可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：ia=nm/n=nm/n 卷筒=960/77.3=12.42和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見(jiàn)第 2 方案比較適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M2-6，其主要性能：電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：7總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia=i0×i （式中 i0、i 分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比） 2、分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 根據(jù)指導(dǎo)書(shū) P7 表 1，取 i0=2.8（普通 V 帶 i=2～4）因?yàn)椋? ia＝i0×i所以： i＝ia／i0＝12.42/2.8＝4.44四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸，以及i0,i1，為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比η01，η12，為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率PⅠ，PⅡ，為各軸的輸入功率 （KW）TⅠ，TⅡ， 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N·m）nⅠ,nⅡ,為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算10（1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：Ⅰ軸：nⅠ=nm/ i0=960/2.8=342.86 （r/min）Ⅱ軸：nⅡ= nⅠ/ i1 =324.86/4.44=77.22 r/min卷筒軸：nⅢ= nⅡ（2）計(jì)算各軸的功率：Ⅰ軸： PⅠ =Pd×η01 =Pd×η1=4.5×0.96=4.32（KW）Ⅱ軸： PⅡ = PⅠ×η12= PⅠ×η2×η3=4.32×0.98×0.97=4.11（KW）卷筒軸： PⅢ= P Ⅱ·η23= PⅡ·η2·η4=4.11×0.98×0.99=4.07（KW）由指導(dǎo)書(shū)的表 1 得到：η1=0.96η2=0.98η3=0.97η4=0.9911計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為：Td=9550·Pd/nm=9550×4.5/960=44.77 N·mⅠ軸： TⅠ = Td·i0·η01= T d·i0·η1=44.77×2.8×0.96=120.33 N·m Ⅱ軸： TⅡ = TⅠ·i1·η12= T Ⅰ·i1·η2·η4=120.33×4.44×0.98×0.99=518.34 N·m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：T Ⅲ= T Ⅱ·η2·η4=502.90 N·m計(jì)算各軸的輸出功率：由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：P’ Ⅰ=PⅠ×η 軸承=4.32×0.98=4.23 KWP’Ⅱ= PⅡ×η 軸承=4.23×0.98=4.02 KW計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則：T’Ⅰ= TⅠ×η 軸承=120.33×0.98=117.92 N·mT’ Ⅱ= TⅡ×η 軸承=518.34×0.98=507.97 N·mi0 為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i1 為減速器傳動(dòng)比滾動(dòng)軸承的效率η 為 0.98~0.995 在本設(shè)計(jì)中取 0.9812綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：效率 P （KW） 轉(zhuǎn)矩 T （N·m）軸名輸入 輸出 輸入 輸出轉(zhuǎn)速 nr/min傳動(dòng)比 i 效率η電動(dòng)機(jī)軸 4.5 44.77 960 2.8 0.96Ⅰ軸 4.32 4.23 120.33 117.92 342.864.44 0.95Ⅱ軸 4.11 4.02 518.34 507.97 77.22卷筒軸 4.07 3.99 502.90 492.84 77.221.00 0.9713=960×100·π/（1000×60）=5.024 m/s介于 5~25m/s 范圍內(nèi)，故合適 確定帶長(zhǎng)和中心距 a：0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（100+274）≤a0≤2×（100+274）262.08 ≤a0≤ 748.8五. V 帶的設(shè)計(jì)（1）選擇普通 V 帶型號(hào)由 PC=KA·P=1.1×5.5=6.05（ KW）根據(jù)課本 P134 表 9-7 得知其交點(diǎn)在 A、B 型交 界線處，故 A、B 型兩方案待定： 方案 1：取 A 型 V 帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：則取小帶輪 d1=100mmd2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)=2.8×100×(1-0.02)=274.4mm由表 9-2 取 d2=274mm (雖使 n2 略有減少，但其誤差小于 5%，故允許)帶速驗(yàn)算： V=n1·d1·π/ （1000× 60）由課本 P134 表 9-5查得 KA=1.1 由課本 P132 表 9-2得，推薦的 A 型小帶輪基準(zhǔn)直徑為75mm~125mm14初定中心距 a0=500 ，則帶長(zhǎng)為L(zhǎng)0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1） 2/(4·a0)=2×500+π·（100+274）/2+（274-100）2/(4×500)=1602.32 mm由表 9-3 選用 Ld=1400 mm 的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1602.32)/2=398.84 mm驗(yàn)算小帶輪上的包角 α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a =180-(274-100)×57.3/398.84=155.01120 合適確定帶的根數(shù)Z=PC/（(P0+△P0)·KL·K α）=6.05/（（0.95+0.11）×0.96×0.95）= 6.26故要取 7 根 A 型 V 帶計(jì)算軸上的壓力由書(shū) 9-18 的初拉力公式有 F0=500·PC·（2.5/K α- 1）/z· c+q· v 2=500×6.05×（2.5/0.95 -1）/（7×5.02）+0.17×5.022=144.74 N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表 9-4 查得P0=0.95由表 9-6 查得△P0=0.11 由表 9-7 查得Kα=0.95由表 9-3 查得KL=0.9615FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×7×242.42×sin(155.01/2)=1978.32 N方案二：取 B 型 V 帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：則取小帶輪 d1=140mmd2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)=2.8×140×(1-0.02)=384.16mm由表 9-2 取 d2=384mm (雖使 n2 略有減少，但其誤差小于 5%，故允許)帶速驗(yàn)算： V=n1·d1·π/ （1000× 60）=960×140·π/（1000×60）=7.03 m/s介于 5~25m/s 范圍內(nèi)，故合適確定帶長(zhǎng)和中心距 a：0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（140+384）≤a0≤2×（140+384）366.8≤a0≤ 1048初定中心距 a0=700 ，則帶長(zhǎng)為L(zhǎng)0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1） 2/(4·a0)=2×700+π·（140+384）/2+（384-140）2/(4×700)=2244.2 mm由課本表 9-2 得，推薦的 B 型小帶輪基準(zhǔn)直徑 125mm~280mm16由表 9-3 選用 Ld=2244 mm 的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm驗(yàn)算小帶輪上的包角 α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a =180-(384-140)×57.3/697.9=160.0120 合適確定帶的根數(shù)Z=PC/（(P0+△P0)·KL·K α）=6.05/（（2.08+0.30）×1.00×0.95）= 2.68故取 3 根 B 型 V 帶計(jì)算軸上的壓力由書(shū) 9-18 的初拉力公式有 F0=500·PC·（2.5/K α- 1）/z· c+q· v 2=500×6.05×（2.5/0.95 -1）/（3×7.03）+0.17×7.032=242.42 N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×3×242.42×sin(160.0/2)=1432.42 N綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較得出方案二更適合由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表 9-4 查得P0=2.08由表 9-6 查得△P0=0.30 由表 9-7 查得Kα=0.95由表 9-3 查得KL=1.00帶輪示意圖如下：17d0 dHLS1斜度 1:25SS2dr dk dh d daLBS219六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：(1)、選定齒輪傳動(dòng)類(lèi)型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS，大齒輪選用 45 號(hào)鋼正火，齒面硬度為 200HBS。齒輪精度初選 8 級(jí)(2)、初選主要參數(shù)Z1=20 ，u=4.5 Z2=Z1·u=20×4.5=90取 ψa=0.3，則 ψd=0.5·（i+1）·=0.675（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1≥ 2123???????］［ σΨ εHEZukT確定各參數(shù)值載荷系數(shù) 查課本表 6-6 取 K=1.2○ 1小齒輪名義轉(zhuǎn)矩○ 2T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×4.23/342.86=1.18×105 N·mm材料彈性影響系數(shù)○ 3由課本表 6-7 ZE=189.8 MPa20區(qū)域系數(shù) ZH=2.5○ 4重合度系數(shù)○ 5εt=1.88-3.2·（1/Z1+1/Z2）=1.88-3.2×（1/20+1/90）=1.69Zε = 7.0369.4??tε許用應(yīng)力 查課本圖 6-21（a）○ 6MPaH10lim?］［ σ MPH5602lim］［ σ查表 6-8 按一般可靠要求取 SH=1則 aSH610lim1σ］［ σMP52li2?σ］［ σ取兩式計(jì)算中的較小值，即［σH］=560Mpa于是 d1≥ 2123???????］［ σΨ εHEZukT=255607.8.19.408. ????????=52.82 mm(4)確定模數(shù)m=d1/Z1≥52.82/20=2.641取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=3(5) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算校核］［ σσ ε FFSFYmbdKT??1221式中 小輪分度圓直徑 d1=m·Z=3×20=60mm○ 1齒輪嚙合寬度 b=Ψd·d1 =1.0 ×60=60mm○ 2復(fù)合齒輪系數(shù) YFS1=4.38 YFS2=3.95○ 3重合度系數(shù) Yε=0.25+0.75/εt○ 4=0.25+0.75/1.69=0.6938許用應(yīng)力 查圖 6-22（a ）○ 5σFlim1=245MPa σFlim2=220Mpa查表 6-8 ，取 SF=1.25則 aFMP19625.41lim1??σ］［ σaFS7.0li2σ］［ σ計(jì)算大小齒輪的 并進(jìn)行比較○ 6 FSYσ0234.198.4?］［ σ FSY 024.17695.32?］［ σ FS1］［ σ FS2］［ σ SY取較大值代入公式進(jìn)行計(jì)算 則有 6938.0536018.221 ????εσ YmbdKTFSF=71.86［σF ］2故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求（6） 幾何尺寸計(jì)算d1=m·Z=3×20=60 mm23d2=m·Z1=3×90=270 mma=m ·（Z1+Z2）=3 ×（20+90）/2=165 mmb=60 mm b2=60 取小齒輪寬度 b1=65 mm （7）驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適齒輪圓周速度 v=π·d1·n1/（60×1000）=3.14×60×342.86/（60×1000）=1.08 m/s對(duì)照表 6-5 可知選擇 8 級(jí)精度合適。七 軸的設(shè)計(jì)1， 齒輪軸的設(shè)計(jì)(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖）1，5—滾動(dòng)軸承 2—軸 3—齒輪軸的輪齒段 4—套筒6—密封蓋 7—軸端擋圈 8—軸承端蓋 9—帶輪 10—鍵24(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS軸的輸入功率為 PⅠ=4.32 KW轉(zhuǎn)速為 nⅠ=342.86 r/min根據(jù)課本 P205（13-2）式，并查表 13-2，取 c=115d≥ mnPC76.28.3415·3???Ⅰ(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度從大帶輪開(kāi)始右起第一段，由于帶輪與軸通○ 1過(guò)鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 D1=Φ 30mm，又帶輪的寬度 B=（ Z-1）·e+2·f =（3-1 ）× 18+2×8=52 mm 則第一段長(zhǎng)度 L1=60mm右起第二段直徑取 D2=Φ38mm○ 2根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)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 30mm，則取第二段的長(zhǎng)度 L2=70mm右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝○ 3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 D3=Φ40mm ，長(zhǎng)度為 L3=20mm右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直○ 4PⅠ的值為前面第 10 頁(yè)中給出在前面帶輪的計(jì)算中已經(jīng)得到 Z=3其余的數(shù)據(jù)手冊(cè)得到D1=Φ30mmL1=60mmD2=Φ38mmL2=70mmD3=Φ40mmL3=20mmD4=Φ48mmL4=10mm25徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取 D4=Φ48mm ，長(zhǎng)度取 L4= 10mm右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪○ 5的齒頂圓直徑為 Φ66mm ，分度圓直徑為Φ60mm，齒輪的寬度為 65mm，則，此段的直徑為D5=Φ66mm，長(zhǎng)度為 L5=65mm右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直○ 6徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取 D6=Φ 48mm長(zhǎng)度取 L6= 10mm右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，○ 7取軸徑為 D7=Φ40mm，長(zhǎng)度 L7=18mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度圓直徑：d1=60mm○ 1作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =1.18×10 5 N·mm○ 2求圓周力：Ft○ 3Ft=2T2/d2=2×1.18×105/60=1966.67N求徑向力 Fr○ 4Fr=Ft·tanα=1966.67×tan20 0=628.20NFt，F(xiàn)r 的方向如下圖所示（5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。D5=Φ66mmL5=65mmD6=Φ48mmL6= 10mmD7=Φ40mmL7=18mmFt=1966.66NmFr=628.20NmRA=RB26水平面的支反力：RA =RB=Ft/2 =983.33 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0那么 RA’=RB’ =Fr×62/124=314.1 N（6）畫(huà)彎矩圖右起第四段剖面 C 處的彎矩：水平面的彎矩：MC =PA×62=60.97 Nm垂直面的彎矩：MC1 ’= MC2’=RA’×62=19.47 Nm合成彎矩：NmCC 0.647.19.602221221 ?????（7）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft×d1/2=59.0 Nm（8）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α=0.6可得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩：NmTMCe 14.73)(222???α（9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直○ 1徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。已知 MeC2=73.14Nm ,由課本表 13-1 有:［σ-1］=60Mpa 則：σe= MeC2 /W= MeC2/(0.1·D43)=73.14×1000/(0.1×443)=8.59 Nm［σ-1］右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，○ 2=983.33NmRA’=RB’=314.1 NMC=60.97NmMC1’= MC2’=19.47 NmMC1=MC2=64.0NmT=59.0 Nmα=0.6MeC2=73.14Nm［σ-1］=60Mpa27故該面也為危險(xiǎn)截面： NmTMD4.3596.02???）（ ασe= MD/W= MD/(0.1·D13)=35.4×1000/(0.1×303)=13.11 Nm［σ-1］所以確定的尺寸是安全的 。受力圖如下：MD=35.4Nm28輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖）1，5—滾動(dòng)軸承 2—軸 3—齒輪 4—套筒 6—密封蓋7—鍵 8—軸承端蓋 9—軸端擋圈 10—半聯(lián)軸器(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS軸的輸入功率為 PⅡ=4.11 KW轉(zhuǎn)速為 nⅡ=77.22 r/min根據(jù)課本 P205（13-2）式，并查表 13-2，取c=115d≥ mnPC28.43.715·33???Ⅰ(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度從聯(lián)軸器開(kāi)始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通○ 1過(guò)鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 Φ45mm，根據(jù)D1=Φ45mm29計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TC=KA×TⅡ=1.3×518.34=673.84Nm，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5014—2003，選用 LXZ2 型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為 l1=84mm,軸段長(zhǎng)L1=82mm右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該○ 2段的直徑取 Φ52mm, 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為 30mm，故取該段長(zhǎng)為L(zhǎng)2=74mm右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球○ 3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Φ55mm，長(zhǎng)度為 L3=36右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸○ 4用鍵聯(lián)接，直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為 270mm，則第四段的直徑取 Φ60mm,齒輪寬為 b=60mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為 L4=58mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位○ 5軸肩，取軸肩的直徑為 D5=Φ66mm ,長(zhǎng)度取L5=10mmL1=82mmD2=Φ52mmL2=54mmD3=Φ55mmL3=36mmD4=Φ60mmL4=58mmD5=Φ66mmL5=10mmD6=Φ55mmL6=21mm30右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸○ 6徑為 D6=Φ55mm，長(zhǎng)度 L6=21mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d1=270mm○ 1作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =5.08×10 5N·mm○ 2求圓周力：Ft○ 3Ft=2T2/d2=2×5.08×105/270=3762.96N求徑向力 Fr○ 4Fr=Ft·tanα=3762.96×tan20 0=1369.61NFt，F(xiàn)r 的方向如下圖所示（5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。水平面的支反力：RA =RB=Ft/2 = 1881.48 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0那么 RA’=RB’ =Fr×62/124= 684.81 N（6）畫(huà)彎矩圖右起第四段剖面 C 處的彎矩：水平面的彎矩：MC =RA×62= 116.65 Nm垂直面的彎矩：MC1 ’= MC2’=RA’×62=41.09 NmFt=3762.96NmFr=1369.61NmRA=RB=1881.48NmRA’=RB’=684.81 NMC=116.65NmMC1’= MC2’=41.09 NmMC1=MC2=123.68NmT=508.0 Nm31合成彎矩：NmMMCC 68.12347.9.60221221 ?????（7）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft×d2/2=508.0 Nm（8）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α=0.6可得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩：NmTMCe 56.307)(222???α（9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其○ 1直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。已知 MeC2=307.56Nm ,由課本表 13-1 有:［σ-1］=60Mpa 則：σe= MeC2 /W= MeC2/(0.1·D43)=307.56×1000/(0.1×603)=14.24 Nm［σ-1］右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，○ 2故該面也為危險(xiǎn)截面： NmTMD8.304.56.02???）（ ασe= MD/W= MD/(0.1·D13)=304.8×1000/(0.1×453)=33.45 Nm［σ-1］α=0.6MeC2=307.56Nm［σ-1］=60MpaMD=33.45Nm32所以確定的尺寸是安全的 。以上計(jì)算所需的圖如下：繪制軸的工藝圖（見(jiàn)圖紙）33八．箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開(kāi)窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來(lái)。(2)放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3)油標(biāo)油標(biāo)用來(lái)檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，有的已定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開(kāi)。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷(xiāo) 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋34和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個(gè)定位銷(xiāo)，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對(duì)的，銷(xiāo)孔位置不應(yīng)該對(duì)稱(chēng)布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱(chēng) 符號(hào) 尺寸（mm）機(jī)座壁厚 δ 8機(jī)蓋壁厚 δ18機(jī)座凸緣厚度 b 12機(jī)蓋凸緣厚度 b 1 12機(jī)座底凸緣厚度 b 2 20地腳螺釘直徑 df 20地腳螺釘數(shù)目 n 4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 16機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 d2 12聯(lián)軸器螺栓 d2 的間距 l 160軸承端蓋螺釘直徑 d3 10窺視孔蓋螺釘直徑 d4 8定位銷(xiāo)直徑 d 8df，d1, d2 至外機(jī)壁距離 C1 26, 22, 18df， d2 至凸緣邊緣距離 C2 24, 16軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 24, 161機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)方案擬定…………….………………………………3二、電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………….4三、確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比…….…….6四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)……………………………7五、普通 V 帶的設(shè)計(jì)………………………………………….10六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)…………………………………………15七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)………………………….…………………18八、箱體的設(shè)計(jì)…………………………….………………….27九、鍵連接的設(shè)計(jì)………………………………………………29十、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)……………………………………………31十一、潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)………………………………………32十二、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)……………………………………………33十三、設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………….33設(shè)計(jì)題目：V 帶——單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器機(jī)械系設(shè)計(jì)者：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：2一、設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限 5 年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為 97%，運(yùn)輸帶允許速度誤差為 5%。原始數(shù)據(jù) 題號(hào) 3運(yùn)輸帶拉力 F（KN）2.2 運(yùn)輸帶速度 V（m/s）1.7 卷筒直徑 D（mm）420設(shè)計(jì)人員(對(duì)應(yīng)學(xué)號(hào))3 13 23 33 43設(shè)計(jì)任務(wù)要求：1. 減速器裝配圖紙一張（１號(hào)圖紙）2. 軸、齒輪零件圖紙各一張（２號(hào)或３號(hào)圖紙）3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一分3計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明一、傳動(dòng)方案擬定第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)１、工作條件：使用年限５年，工作為一班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。２、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=2200N；帶速 V=1.7m/s；滾筒直徑 D=420mm；方案擬定：采用Ｖ帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用維護(hù)方便。1.電動(dòng)機(jī) 2.V 帶傳動(dòng) 3.圓柱齒輪減速器4.連軸器 5.滾筒 6.運(yùn)輸帶4二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。 2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：式（1）：Ｐd＝ＰＷ／ηa (kw) 由式(2) ：Ｐ Ｗ＝ＦV/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000ηa (KW)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：η 總 =η １ ×η２ ３ ×η ３ ×η ４ ×η5式中：η 1、η2、η 3、η 4、η 5 分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取 η １= 0.96， η２＝0.98，η ３＝0.97， η ４＝０.９７則： η 總 =0.96×0.98３ ×0.97×0.99×0.96=0.83所以：電機(jī)所需的工作功率：Pd = FV/1000η 總=(2200×1.7)/(1000×0.83)=4.5 (kw)53、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n 卷筒＝60×1000·V/（π·D ）=(60×1000×1.7)/（４2０·π ）=77.3 r/min根據(jù)手冊(cè)Ｐ７表１推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ｉ’=3 ～６。?。謳鲃?dòng)比Ｉ１’=２～４ 。則總傳動(dòng)比理論范圍為：Ｉa’＝６～２４。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為N’d=I’a×n 卷筒=(16～24)×77.3=463.8～1855.2 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000 和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：（如下表）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比方案電 動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格總傳動(dòng)比V 帶傳動(dòng)減速器1 Y132S-4 5.5 1500 1440 650 1200 18.6 3.5 5.322 Y132M2-6 5.5 1000 960 800 1500 12.42 2.8 4.443 Y160M2-8 5.5 750 720 1240 2100 9.31 2.5 3.72綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格6中心高 H 外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸 A×B地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸D×E裝鍵部位尺寸 F×GD132 520×345×315 216×178 12 28×80 10×41三、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比：由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n1、可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：ia=nm/n=nm/n 卷筒=960/77.3=12.42和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見(jiàn)第 2 方案比較適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M2-6，其主要性能：電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：7總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia=i0×i （式中 i0、i 分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比） 2、分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 根據(jù)指導(dǎo)書(shū) P7 表 1，取 i0=2.8（普通 V 帶 i=2～4）因?yàn)椋? ia＝i0×i所以： i＝ia／i0＝12.42/2.8＝4.44四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸，以及i0,i1，為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比η01，η12，為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率PⅠ，PⅡ，為各軸的輸入功率 （KW）TⅠ，TⅡ， 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N·m）nⅠ,nⅡ,為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算10（1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：Ⅰ軸：nⅠ=nm/ i0=960/2.8=342.86 （r/min）Ⅱ軸：nⅡ= nⅠ/ i1 =324.86/4.44=77.22 r/min卷筒軸：nⅢ= nⅡ（2）計(jì)算各軸的功率：Ⅰ軸： PⅠ =Pd×η01 =Pd×η1=4.5×0.96=4.32（KW）Ⅱ軸： PⅡ = PⅠ×η12= PⅠ×η2×η3=4.32×0.98×0.97=4.11（KW）卷筒軸： PⅢ= P Ⅱ·η23= PⅡ·η2·η4=4.11×0.98×0.99=4.07（KW）由指導(dǎo)書(shū)的表 1 得到：η1=0.96η2=0.98η3=0.97η4=0.9911計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為：Td=9550·Pd/nm=9550×4.5/960=44.77 N·mⅠ軸： TⅠ = Td·i0·η01= T d·i0·η1=44.77×2.8×0.96=120.33 N·m Ⅱ軸： TⅡ = TⅠ·i1·η12= T Ⅰ·i1·η2·η4=120.33×4.44×0.98×0.99=518.34 N·m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：T Ⅲ= T Ⅱ·η2·η4=502.90 N·m計(jì)算各軸的輸出功率：由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：P’ Ⅰ=PⅠ×η 軸承=4.32×0.98=4.23 KWP’Ⅱ= PⅡ×η 軸承=4.23×0.98=4.02 KW計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則：T’Ⅰ= TⅠ×η 軸承=120.33×0.98=117.92 N·mT’ Ⅱ= TⅡ×η 軸承=518.34×0.98=507.97 N·mi0 為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i1 為減速器傳動(dòng)比滾動(dòng)軸承的效率η 為 0.98~0.995 在本設(shè)計(jì)中取 0.9812綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：效率 P （KW） 轉(zhuǎn)矩 T （N·m）軸名輸入 輸出 輸入 輸出轉(zhuǎn)速 nr/min傳動(dòng)比 i 效率η電動(dòng)機(jī)軸 4.5 44.77 960 2.8 0.96Ⅰ軸 4.32 4.23 120.33 117.92 342.864.44 0.95Ⅱ軸 4.11 4.02 518.34 507.97 77.22卷筒軸 4.07 3.99 502.90 492.84 77.221.00 0.9713=960×100·π/（1000×60）=5.024 m/s介于 5~25m/s 范圍內(nèi)，故合適 確定帶長(zhǎng)和中心距 a：0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（100+274）≤a0≤2×（100+274）262.08 ≤a0≤ 748.8五. V 帶的設(shè)計(jì)（1）選擇普通 V 帶型號(hào)由 PC=KA·P=1.1×5.5=6.05（ KW）根據(jù)課本 P134 表 9-7 得知其交點(diǎn)在 A、B 型交 界線處，故 A、B 型兩方案待定： 方案 1：取 A 型 V 帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：則取小帶輪 d1=100mmd2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)=2.8×100×(1-0.02)=274.4mm由表 9-2 取 d2=274mm (雖使 n2 略有減少，但其誤差小于 5%，故允許)帶速驗(yàn)算： V=n1·d1·π/ （1000× 60）由課本 P134 表 9-5查得 KA=1.1 由課本 P132 表 9-2得，推薦的 A 型小帶輪基準(zhǔn)直徑為75mm~125mm14初定中心距 a0=500 ，則帶長(zhǎng)為L(zhǎng)0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1） 2/(4·a0)=2×500+π·（100+274）/2+（274-100）2/(4×500)=1602.32 mm由表 9-3 選用 Ld=1400 mm 的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1602.32)/2=398.84 mm驗(yàn)算小帶輪上的包角 α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a =180-(274-100)×57.3/398.84=155.01120 合適確定帶的根數(shù)Z=PC/（(P0+△P0)·KL·K α）=6.05/（（0.95+0.11）×0.96×0.95）= 6.26故要取 7 根 A 型 V 帶計(jì)算軸上的壓力由書(shū) 9-18 的初拉力公式有 F0=500·PC·（2.5/K α- 1）/z· c+q· v 2=500×6.05×（2.5/0.95 -1）/（7×5.02）+0.17×5.022=144.74 N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表 9-4 查得P0=0.95由表 9-6 查得△P0=0.11 由表 9-7 查得Kα=0.95由表 9-3 查得KL=0.9615FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×7×242.42×sin(155.01/2)=1978.32 N方案二：取 B 型 V 帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：則取小帶輪 d1=140mmd2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)=2.8×140×(1-0.02)=384.16mm由表 9-2 取 d2=384mm (雖使 n2 略有減少，但其誤差小于 5%，故允許)帶速驗(yàn)算： V=n1·d1·π/ （1000× 60）=960×140·π/（1000×60）=7.03 m/s介于 5~25m/s 范圍內(nèi)，故合適確定帶長(zhǎng)和中心距 a：0.7·（d1+d2）≤a0≤2·（d1+d2）0.7×（140+384）≤a0≤2×（140+384）366.8≤a0≤ 1048初定中心距 a0=700 ，則帶長(zhǎng)為L(zhǎng)0=2·a0+π·（d1+d2）+（d2-d1） 2/(4·a0)=2×700+π·（140+384）/2+（384-140）2/(4×700)=2244.2 mm由課本表 9-2 得，推薦的 B 型小帶輪基準(zhǔn)直徑 125mm~280mm16由表 9-3 選用 Ld=2244 mm 的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm驗(yàn)算小帶輪上的包角 α1α1=180-(d2-d1)×57.3/a =180-(384-140)×57.3/697.9=160.0120 合適確定帶的根數(shù)Z=PC/（(P0+△P0)·KL·K α）=6.05/（（2.08+0.30）×1.00×0.95）= 2.68故取 3 根 B 型 V 帶計(jì)算軸上的壓力由書(shū) 9-18 的初拉力公式有 F0=500·PC·（2.5/K α- 1）/z· c+q· v 2=500×6.05×（2.5/0.95 -1）/（3×7.03）+0.17×7.032=242.42 N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×3×242.42×sin(160.0/2)=1432.42 N綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較得出方案二更適合由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表 9-4 查得P0=2.08由表 9-6 查得△P0=0.30 由表 9-7 查得Kα=0.95由表 9-3 查得KL=1.00帶輪示意圖如下：17d0 dHLS1斜度 1:25SS2dr dk dh d daLBS219六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：(1)、選定齒輪傳動(dòng)類(lèi)型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS，大齒輪選用 45 號(hào)鋼正火，齒面硬度為 200HBS。齒輪精度初選 8 級(jí)(2)、初選主要參數(shù)Z1=20 ，u=4.5 Z2=Z1·u=20×4.5=90取 ψa=0.3，則 ψd=0.5·（i+1）·=0.675（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1≥ 2123???????］［ σΨ εHEZukT確定各參數(shù)值載荷系數(shù) 查課本表 6-6 取 K=1.2○ 1小齒輪名義轉(zhuǎn)矩○ 2T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×4.23/342.86=1.18×105 N·mm材料彈性影響系數(shù)○ 3由課本表 6-7 ZE=189.8 MPa20區(qū)域系數(shù) ZH=2.5○ 4重合度系數(shù)○ 5εt=1.88-3.2·（1/Z1+1/Z2）=1.88-3.2×（1/20+1/90）=1.69Zε = 7.0369.4??tε許用應(yīng)力 查課本圖 6-21（a）○ 6MPaH10lim?］［ σ MPH5602lim］［ σ查表 6-8 按一般可靠要求取 SH=1則 aSH610lim1σ］［ σMP52li2?σ］［ σ取兩式計(jì)算中的較小值，即［σH］=560Mpa于是 d1≥ 2123???????］［ σΨ εHEZukT=255607.8.19.408. ????????=52.82 mm(4)確定模數(shù)m=d1/Z1≥52.82/20=2.641取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=3(5) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算校核］［ σσ ε FFSFYmbdKT??1221式中 小輪分度圓直徑 d1=m·Z=3×20=60mm○ 1齒輪嚙合寬度 b=Ψd·d1 =1.0 ×60=60mm○ 2復(fù)合齒輪系數(shù) YFS1=4.38 YFS2=3.95○ 3重合度系數(shù) Yε=0.25+0.75/εt○ 4=0.25+0.75/1.69=0.6938許用應(yīng)力 查圖 6-22（a ）○ 5σFlim1=245MPa σFlim2=220Mpa查表 6-8 ，取 SF=1.25則 aFMP19625.41lim1??σ］［ σaFS7.0li2σ］［ σ計(jì)算大小齒輪的 并進(jìn)行比較○ 6 FSYσ0234.198.4?］［ σ FSY 024.17695.32?］［ σ FS1］［ σ FS2］［ σ SY取較大值代入公式進(jìn)行計(jì)算 則有 6938.0536018.221 ????εσ YmbdKTFSF=71.86［σF ］2故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求（6） 幾何尺寸計(jì)算d1=m·Z=3×20=60 mm23d2=m·Z1=3×90=270 mma=m ·（Z1+Z2）=3 ×（20+90）/2=165 mmb=60 mm b2=60 取小齒輪寬度 b1=65 mm （7）驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適齒輪圓周速度 v=π·d1·n1/（60×1000）=3.14×60×342.86/（60×1000）=1.08 m/s對(duì)照表 6-5 可知選擇 8 級(jí)精度合適。七 軸的設(shè)計(jì)1， 齒輪軸的設(shè)計(jì)(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖）1，5—滾動(dòng)軸承 2—軸 3—齒輪軸的輪齒段 4—套筒6—密封蓋 7—軸端擋圈 8—軸承端蓋 9—帶輪 10—鍵24(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS軸的輸入功率為 PⅠ=4.32 KW轉(zhuǎn)速為 nⅠ=342.86 r/min根據(jù)課本 P205（13-2）式，并查表 13-2，取 c=115d≥ mnPC76.28.3415·3???Ⅰ(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度從大帶輪開(kāi)始右起第一段，由于帶輪與軸通○ 1過(guò)鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 D1=Φ 30mm，又帶輪的寬度 B=（ Z-1）·e+2·f =（3-1 ）× 18+2×8=52 mm 則第一段長(zhǎng)度 L1=60mm右起第二段直徑取 D2=Φ38mm○ 2根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)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 30mm，則取第二段的長(zhǎng)度 L2=70mm右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝○ 3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 D3=Φ40mm ，長(zhǎng)度為 L3=20mm右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直○ 4PⅠ的值為前面第 10 頁(yè)中給出在前面帶輪的計(jì)算中已經(jīng)得到 Z=3其余的數(shù)據(jù)手冊(cè)得到D1=Φ30mmL1=60mmD2=Φ38mmL2=70mmD3=Φ40mmL3=20mmD4=Φ48mmL4=10mm25徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取 D4=Φ48mm ，長(zhǎng)度取 L4= 10mm右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪○ 5的齒頂圓直徑為 Φ66mm ，分度圓直徑為Φ60mm，齒輪的寬度為 65mm，則，此段的直徑為D5=Φ66mm，長(zhǎng)度為 L5=65mm右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直○ 6徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取 D6=Φ 48mm長(zhǎng)度取 L6= 10mm右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，○ 7取軸徑為 D7=Φ40mm，長(zhǎng)度 L7=18mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度圓直徑：d1=60mm○ 1作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =1.18×10 5 N·mm○ 2求圓周力：Ft○ 3Ft=2T2/d2=2×1.18×105/60=1966.67N求徑向力 Fr○ 4Fr=Ft·tanα=1966.67×tan20 0=628.20NFt，F(xiàn)r 的方向如下圖所示（5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。D5=Φ66mmL5=65mmD6=Φ48mmL6= 10mmD7=Φ40mmL7=18mmFt=1966.66NmFr=628.20NmRA=RB26水平面的支反力：RA =RB=Ft/2 =983.33 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0那么 RA’=RB’ =Fr×62/124=314.1 N（6）畫(huà)彎矩圖右起第四段剖面 C 處的彎矩：水平面的彎矩：MC =PA×62=60.97 Nm垂直面的彎矩：MC1 ’= MC2’=RA’×62=19.47 Nm合成彎矩：NmCC 0.647.19.602221221 ?????（7）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft×d1/2=59.0 Nm（8）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α=0.6可得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩：NmTMCe 14.73)(222???α（9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直○ 1徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。已知 MeC2=73.14Nm ,由課本表 13-1 有:［σ-1］=60Mpa 則：σe= MeC2 /W= MeC2/(0.1·D43)=73.14×1000/(0.1×443)=8.59 Nm［σ-1］右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，○ 2=983.33NmRA’=RB’=314.1 NMC=60.97NmMC1’= MC2’=19.47 NmMC1=MC2=64.0NmT=59.0 Nmα=0.6MeC2=73.14Nm［σ-1］=60Mpa27故該面也為危險(xiǎn)截面： NmTMD4.3596.02???）（ ασe= MD/W= MD/(0.1·D13)=35.4×1000/(0.1×303)=13.11 Nm［σ-1］所以確定的尺寸是安全的 。受力圖如下：MD=35.4Nm28輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖）1，5—滾動(dòng)軸承 2—軸 3—齒輪 4—套筒 6—密封蓋7—鍵 8—軸承端蓋 9—軸端擋圈 10—半聯(lián)軸器(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS軸的輸入功率為 PⅡ=4.11 KW轉(zhuǎn)速為 nⅡ=77.22 r/min根據(jù)課本 P205（13-2）式，并查表 13-2，取c=115d≥ mnPC28.43.715·33???Ⅰ(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度從聯(lián)軸器開(kāi)始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通○ 1過(guò)鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 Φ45mm，根據(jù)D1=Φ45mm29計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TC=KA×TⅡ=1.3×518.34=673.84Nm，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5014—2003，選用 LXZ2 型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為 l1=84mm,軸段長(zhǎng)L1=82mm右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該○ 2段的直徑取 Φ52mm, 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為 30mm，故取該段長(zhǎng)為L(zhǎng)2=74mm右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球○ 3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Φ55mm，長(zhǎng)度為 L3=36右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸○ 4用鍵聯(lián)接，直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為 270mm，則第四段的直徑取 Φ60mm,齒輪寬為 b=60mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為 L4=58mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位○ 5軸肩，取軸肩的直徑為 D5=Φ66mm ,長(zhǎng)度取L5=10mmL1=82mmD2=Φ52mmL2=54mmD3=Φ55mmL3=36mmD4=Φ60mmL4=58mmD5=Φ66mmL5=10mmD6=Φ55mmL6=21mm30右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸○ 6徑為 D6=Φ55mm，長(zhǎng)度 L6=21mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d1=270mm○ 1作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =5.08×10 5N·mm○ 2求圓周力：Ft○ 3Ft=2T2/d2=2×5.08×105/270=3762.96N求徑向力 Fr○ 4Fr=Ft·tanα=3762.96×tan20 0=1369.61NFt，F(xiàn)r 的方向如下圖所示（5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。水平面的支反力：RA =RB=Ft/2 = 1881.48 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0那么 RA’=RB’ =Fr×62/124= 684.81 N（6）畫(huà)彎矩圖右起第四段剖面 C 處的彎矩：水平面的彎矩：MC =RA×62= 116.65 Nm垂直面的彎矩：MC1 ’= MC2’=RA’×62=41.09 NmFt=3762.96NmFr=1369.61NmRA=RB=1881.48NmRA’=RB’=684.81 NMC=116.65NmMC1’= MC2’=41.09 NmMC1=MC2=123.68NmT=508.0 Nm31合成彎矩：NmMMCC 68.12347.9.60221221 ?????（7）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft×d2/2=508.0 Nm（8）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α=0.6可得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩：NmTMCe 56.307)(222???α（9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其○ 1直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。已知 MeC2=307.56Nm ,由課本表 13-1 有:［σ-1］=60Mpa 則：σe= MeC2 /W= MeC2/(0.1·D43)=307.56×1000/(0.1×603)=14.24 Nm［σ-1］右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，○ 2故該面也為危險(xiǎn)截面： NmTMD8.304.56.02???）（ ασe= MD/W= MD/(0.1·D13)=304.8×1000/(0.1×453)=33.45 Nm［σ-1］α=0.6MeC2=307.56Nm［σ-1］=60MpaMD=33.45Nm32所以確定的尺寸是安全的 。以上計(jì)算所需的圖如下：繪制軸的工藝圖（見(jiàn)圖紙）33八．箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開(kāi)窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來(lái)。(2)放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3)油標(biāo)油標(biāo)用來(lái)檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，有的已定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開(kāi)。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷(xiāo) 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋34和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個(gè)定位銷(xiāo)，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對(duì)的，銷(xiāo)孔位置不應(yīng)該對(duì)稱(chēng)布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱(chēng) 符號(hào) 尺寸（mm）機(jī)座壁厚 δ 8機(jī)蓋壁厚 δ18機(jī)座凸緣厚度 b 12機(jī)蓋凸緣厚度 b 1 12機(jī)座底凸緣厚度 b 2 20地腳螺釘直徑 df 20地腳螺釘數(shù)目 n 4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 16機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 d2 12聯(lián)軸器螺栓 d2 的間距 l 160軸承端蓋螺釘直徑 d3 10窺視孔蓋螺釘直徑 d4 8定位銷(xiāo)直徑 d 8df，d1, d2 至外機(jī)壁距離 C1 26, 22, 18df， d2 至凸緣邊緣距離 C2 24, 16軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 24, 16