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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 課題名稱 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 院 專 業(yè) 機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)電一體化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 年 月 日 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 1 頁(yè) 裝 訂 線 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 機(jī)械工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 摘要 圓柱齒輪減速器被廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品和裝備中 因此 研究提高其承載能力 延 長(zhǎng)其使用壽命 減小其體積和質(zhì)量等問(wèn)題 具有重要的經(jīng)濟(jì)意義 本課題對(duì)某二級(jí)圓柱齒輪減 速器 進(jìn)行可靠性分析及設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)首先 通過(guò)對(duì)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析 在此分析基礎(chǔ)上提出了其設(shè) 計(jì)方案 接著 對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇 然后 對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核并 以體積最小為目標(biāo)函數(shù) 進(jìn)行可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 最后 通過(guò) AutoCAD 制圖軟件繪制了優(yōu) 化后的圓柱齒輪減速器裝配圖及主要零部件圖 關(guān)鍵詞 圓柱齒輪 減速器 軸 設(shè)計(jì) Abstract Cylindrical gear reducer is widely used in various types of machinery and equipment and therefore increase its carrying capacity study to extend its service life reduce the volume and quality and other issues has important economic significance The issue of a second cylindrical gear reducer the smallest volume as the objective function reliability analysis and optimization of the design The design is first by performing on the cylindrical gear reducer structure and principle analysis presented in this analysis based on its design Next the main technical parameters were calculated selection then for each of the main components were designed and Checking and minimum volume as the objective function reliability analysis and optimization design Finally AutoCAD drawing software to draw the cylindrical gear reducer assembly drawing and major components after optimization Fig Key words Cylindrical gear Reducer Shafts Design 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 2 頁(yè) 裝 訂 線 目 錄 摘要 1 Abstract 1 第 1 章 概述 2 第 2 章 總體參數(shù)計(jì)算 3 2 1 設(shè)計(jì)要求 3 2 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 4 2 3 分配傳動(dòng)比 5 2 4 各軸轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩計(jì)算 5 第 3 章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6 3 1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 6 3 2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 10 第 4 章 軸 軸上零件及附件的設(shè)計(jì) 13 4 1 軸 1 的設(shè)計(jì) 13 4 2 軸 2 的設(shè)計(jì) 15 4 3 軸 3 的設(shè)計(jì) 18 4 4 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 20 第 5 章 總結(jié) 21 答謝詞 21 參考資料 22 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 3 頁(yè) 裝 訂 線 第 1 章 概述 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的快速提高 圓柱齒輪減速器傳動(dòng)裝置的技術(shù)得到了很大的進(jìn)步 各企業(yè)的經(jīng)濟(jì)意識(shí)越加強(qiáng)烈 對(duì)工程的要求也就越來(lái)越高 但是由于受到大型圓柱齒輪減速器 關(guān)鍵核心技術(shù) 性能 卡考使用壽命低 控制系統(tǒng)差距大等問(wèn)題的影響 目前仍然存在著一些 問(wèn)題 當(dāng)今高速發(fā)展的信息技術(shù)時(shí)代下 我國(guó)的科技水平同樣得到了質(zhì)的提升 作為輸送物料 的主要設(shè)備 生產(chǎn)工藝的發(fā)展 矗然要幸高端的技術(shù)進(jìn)行配合 從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高 資 源能量的節(jié)約 增加我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力 實(shí)現(xiàn)利益最大化 圓柱齒輪減速器被廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品和裝備中 因此 研究提高其承載能力 延 長(zhǎng)其使用壽命 減小其體積和質(zhì)量等問(wèn)題 具有重要的經(jīng)濟(jì)意義 本課題對(duì)某二級(jí)圓柱齒輪減 速器 以體積最小為目標(biāo)函數(shù) 進(jìn)行可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究 使學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì) 計(jì)算 機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方面受到綜合訓(xùn)練 培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力 目前圓柱齒輪減速器已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門 近年來(lái)在露天礦和地下礦的聯(lián)合 運(yùn)輸系統(tǒng)中圓柱齒輪減速器又成為重要的組成部分 主要有 鋼繩芯圓柱齒輪減速器 鋼繩牽引膠 帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等 這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大 可達(dá) 30000t h 適用范圍廣 可運(yùn)送礦石 煤炭 巖石和各 種粉狀物料 特定條件下也可以運(yùn)人 安全可靠 自動(dòng)化程度高 設(shè)備維護(hù)檢修容易 爬坡能 力大 可達(dá) 16 經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低 由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資 目前 圓柱齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì)是 大運(yùn)輸能力 大帶寬 大傾角 增加單機(jī)長(zhǎng)度和水 平轉(zhuǎn)彎 合理使用膠帶張力 降低物料輸送能耗 清理膠帶的最佳方法等 我國(guó)已于 1978 年完 成了鋼繩芯圓柱齒輪減速器的定型設(shè)計(jì) 鋼繩芯圓柱齒輪減速器的適用范圍 1 適用于環(huán)境溫度一般為 40 C 45 C 在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施 2 可做水平運(yùn)輸 傾斜向上 16 和向下運(yùn)輸 也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸 運(yùn)輸距離長(zhǎng) 單機(jī)輸 送可達(dá) 15km 3 可露天鋪設(shè) 運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊 4 輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的 1 5 其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng) 成槽性好 運(yùn)輸距離 第 2 章 總體參數(shù)計(jì)算 2 1 設(shè)計(jì)要求 2 1 1 已知條件 1 工作條件 單班制 8h 工作日 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn) 載荷有輕微沖擊 室內(nèi)工作 有粉 塵 環(huán)境最高溫度 35 度 2 使用折舊期 10 年 3 檢修間隔期 4 年一次大修 2 年一次中修 半年一次小修 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 4 頁(yè) 裝 訂 線 4 動(dòng)力來(lái)源 電力 三項(xiàng)交流 電壓 380V 220V 5 運(yùn)輸帶速度允許誤差 5 5 6 制造條件及生產(chǎn)批量 一般機(jī)械廠制造 小批量生產(chǎn) 2 1 2 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 符號(hào) 運(yùn)輸帶工作拉力 F N 運(yùn)輸帶工作速度 V m s 卷筒直徑 D mm 數(shù)據(jù) 6400 0 8 300 2 1 3 傳動(dòng)方案 二級(jí)圓柱齒輪減速器 2 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 2 2 1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件 因?yàn)槭覂?nèi)工作 運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī) 2 2 2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 1 運(yùn)輸機(jī)所需要的功率 為 P 0kWvFP 其中 F 6400N m V 0 8m s D 300mm 得 12 580641kv 2 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 為0P 0kWpP 電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率 取聯(lián)軸器效率 圓柱齒輪傳動(dòng)效率 軸承效率 滾筒的傳9 01 98 02 98 03 動(dòng)效率 電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率為 4 5 6 8 3224321 3 電動(dòng)機(jī)所需功率為 kWPw0 685 0 因有輕微震動(dòng) 電動(dòng)機(jī)額定功率 只需略大于 即可 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 19 1 選取mP0 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 5 頁(yè) 裝 訂 線 電動(dòng)機(jī)額定功率為 7 5kw 2 2 3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 鼓輪軸工作轉(zhuǎn)速 min 95 0in 3014 8 604 rrDvnw 展開(kāi)式二級(jí)減速器推薦的傳動(dòng)比為 4 所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為 min 2038 6 47rinw 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750 1000 1500r min 綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性 選用同步轉(zhuǎn)速 1000r min 的電機(jī) 型號(hào)為 Y160M 6 滿載轉(zhuǎn)速 功率 7 5 in 970rnm kw 2 3 分配傳動(dòng)比 2 3 1 總傳動(dòng)比 滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動(dòng)比為 in 970rnm 04 195 7 wmi 2 3 2 分配傳動(dòng)比 考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題 兩級(jí)大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度 則兩級(jí)齒輪的高速級(jí)與低速 級(jí)傳動(dòng)比的值取為 1 3 取 213 ii 則 50493 1 i 8 512i減 2 4 各軸轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩計(jì)算 2 4 1 各軸的轉(zhuǎn)速 1 軸 min 970rn 2 軸 i 14512i 3 軸 in 0 8 392rin 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 6 頁(yè) 裝 訂 線 鼓輪軸 min 05 13rnw 2 4 2 各軸的輸入功率 1 軸 kwP96 5 2 6101 2 軸 72 80322 3 軸 k 7 2 4 3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸 mNnPT 27 5970 6959500 1 軸 8 11 2 軸 NnPT 5 21947 509522 3 軸 m 89 0 33 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 NT 轉(zhuǎn)速 in r傳動(dòng)比 電機(jī)軸 6 02 59 27 970 1 軸 5 96 58 68 970 1 2 軸 5 72 281 58 194 5 3 軸 5 5 1028 89 51 05 3 8 第 3 章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3 1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 3 1 1 選精度等級(jí) 材料和齒數(shù) 采用 7 級(jí)精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 7 頁(yè) 裝 訂 線 大齒輪齒數(shù) 取76208 312 Zi 2Z 3 1 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 6 tK 2 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 58 12 3 小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布 選取齒寬系數(shù) 8 0 d 4 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 9MPaZE 5 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 a52li 6 由式 6 11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 81 1079 2 8301 9460 hjLnN78235 7 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 9 01 NZ9 02 NZ 8 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHN570695 0lim1 Z398 2li2 9 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 3 10 598 348 0526 321 計(jì)算圓周速度 v 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 8 頁(yè) 裝 訂 線 smndvt 05 160943 1 160 計(jì)算齒寬 btd 82 1 計(jì)算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) mZmtnt 5031 齒高 6 7 82 12 hbnt 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級(jí)精度 查得動(dòng)載荷系數(shù)smv 05 1 05 1 VK 假設(shè) 由表查得NbFtA H 由于載荷中等振動(dòng) 由表 5 2 查得使用系數(shù) 25 1 A 由表查得 3 1 K 查得 28 F 故載荷系數(shù) 706 13 0512 HVA 10 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mKdtt 6 7 3 10 31 11 計(jì)算模數(shù) Zm28 5 1 3 1 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE501 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 9 頁(yè) 裝 訂 線 9 01 NZ2 N 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式 10 12 得 MPaSFENF 2 346 5091 Z9 8 122 計(jì)算載荷系數(shù) 68 120 5 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21aY7 2a 3 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 Sa74 2Sa 4 計(jì)算大小齒輪的 并比較 F SaY 014689 9 2687 53 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm52 3014689 208 5163 3 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 3 52mm 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值 m 4 0mm 并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d53 10 算出小齒輪齒數(shù) 取8264 1 mZ271 Z 大齒輪齒數(shù) 取278 32 i 0 3 1 4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 mZd41203872 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 10 頁(yè) 裝 訂 線 2 計(jì)算中心距 mda260 4108 2 1 3 計(jì)算齒寬寬度 取b 6 B9 851 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 27 103 2 模數(shù) m 4mm 3 分度圓直徑 21dm412 08 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 5 6 全齒高 9 7 頂隙 cm1 8 齒頂圓直徑 21 d420 6 9 齒根圓直徑 43f98 10 中心距 a 3 2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 3 2 1 選精度等級(jí) 材料和齒數(shù) 采用 7 級(jí)精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取105 i 102 Z 3 2 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 6 tK 2 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 8 51 3 小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布 選取齒寬系數(shù) 8 0 d 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 11 頁(yè) 裝 訂 線 4 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 18 9MPaZE 5 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 a52li 6 由式 6 11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 104 8301 9760 hjLnN82 254 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 9 01 NZ95 02 NZ 8 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHN526092 lim1 Z 5 li2 9 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 47 61 5 289 68 056 3231 計(jì)算圓周速度 v snvt 36704 1 16 計(jì)算齒寬 b mdt 2 9 801 計(jì)算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) Z mtnt 07 34 61 齒高 1 92 92 65 hbnt 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級(jí)精度 查得動(dòng)載荷系數(shù)smv 1 3 05 1 VK 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 12 頁(yè) 裝 訂 線 假設(shè) 由表查得mNbFKtA 10 H 由表 5 2 查得使用系數(shù) 25 A 由表查得 93 1 查得 26 FK 故載荷系數(shù) 697 123 05 12 HVAK 10 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mdtt 69 697 4 1 331 11 計(jì)算模數(shù) Zm 20 69 1 3 2 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE501 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 9 01 NZ 2N 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式 10 12 得 MPaSFENF 2 346 5091 Z9 8 122 計(jì)算載荷系數(shù) 654 120 5 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21aY 2a 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 13 頁(yè) 裝 訂 線 3 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 SaY7 12Sa 4 計(jì)算大小齒輪的 并比較 F SaY 01463 9 2687 5 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm07 21463 028 065413 3 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 2 07mm 于是取標(biāo)準(zhǔn)值 m 2 5mm 并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d69 21 算出小齒輪齒數(shù) 取 085 1 mZ251 Z 大齒輪齒數(shù) 取52 i 2 3 2 4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 mmZd5 312 12562 2 計(jì)算中心距 mda 5 1872 3 6 3 計(jì)算齒寬寬度 取 B1 55mm B2 50mmb08 1 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 25 125 2 模數(shù) m 2 5mm 3 分度圓直徑 21dm5 312 6 4 齒頂高 ah 5 齒根高 f 6 全齒高 625 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 14 頁(yè) 裝 訂 線 7 頂隙 cm625 0 8 齒頂圓直徑 21 d 3 7 9 齒根圓直徑 43f 10 中心距 a5 18 第 4 章 軸 軸上零件及附件的設(shè)計(jì) 4 1 軸 1 的設(shè)計(jì) 4 1 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1 高速軸上的功率 P1 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 kwP96 5 min 701rn mNT 68 51 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(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機(jī)械設(shè) 3dC 計(jì)表 11 3 取 于是得 12 mP5 20976 nd332 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大 5 10 且這是安裝大帶輪的直徑 取 22mm 為了滿足帶輪的軸向定位 軸段右端要有一軸肩 故取 段直徑為 d 26mm 初步選定滾動(dòng)軸承 因軸承受徑向力和軸向力 根據(jù) d 26mm 取用 6206 型深溝球軸 承 其尺寸為 d D T 30mm 65mm 16mm 則有 d d 30mm L 16mm 軸承 中間處用軸肩定位 這段取直徑 d 35mm 右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定 長(zhǎng)應(yīng)為 取套同長(zhǎng) 12mm 則 L 32mm 齒輪為齒輪軸此軸段長(zhǎng) L 40mm 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 L 42mm 結(jié)合箱體結(jié)構(gòu) 取 L 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 d 18mm 查得平鍵截 面 b h 8mm 7mm 鍵槽用銑刀加工 長(zhǎng) 56mm 同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性 故選擇齒輪輪轂與軸配合為 H6 n5 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 15 頁(yè) 裝 訂 線 4 1 2 強(qiáng)度校核計(jì)算 1 求作用在軸上的力 已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作dm5 62 說(shuō)明皆查此書 式 10 14 則 NFNtgdTantrt06 1320 16 5 823 2 求軸上的載荷 詳細(xì)過(guò)程以軸 2 為例 其他軸類似不一一復(fù)述 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí) 從手冊(cè)中查取 a 值 對(duì) 于 6207 型深溝球軸承 由手冊(cè)中查得 a 17mm 因此 軸的支撐跨距為 L1 172mm 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截 面 C 是軸的危險(xiǎn)截面 先計(jì)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 NNH143 F126 NFN2371 56 C 截面彎 矩 M mL 8532 mLaV 432 總彎矩 MVH 16851822max 扭矩 NT 60 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 16 頁(yè) 裝 訂 線 3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式 15 5 及上表中的數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 取 軸的計(jì)算應(yīng)力6 0 MpaWTMca 1 28401 58668 32222 已選定軸的材料為 45Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表 15 1 查得 因此 故70P 1 ca 安全 4 2 軸 2 的設(shè)計(jì) 4 2 1 軸 2 的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩 P2 5 72Kw n2 194n min T2 281 58N m 4 2 2 求作用在齒輪上的力 1 求作用在低速級(jí)小齒輪上的力 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 17 頁(yè) 裝 訂 線 圓周力 NdTFt 33123 1049 085 徑向力 ntr 2 6ta4a 軸向力 03a 2 求作用在高速級(jí)大齒輪上的力 因大齒輪為從動(dòng)輪 所以作用在其上的力與主動(dòng)輪上 的力大小相等方向相反 圓周力 NFtt 9 1752 徑向力 NFtr 9 163 06cosan212 軸向力 ta 45 i 4 2 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(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機(jī)械設(shè) 3PdCn 計(jì) 表 15 3 取 于是得 12 m6 3497 5nd332 該軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑 和 故 d md35 4 2 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 擬定軸上零件的裝配方案 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 a 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承不受軸向力的作用 故選用深溝球軸承 參照工作要求 根 據(jù) 選取 0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承 6207 型 其尺md35 寸為 得 TD172 ml17 軸段取安裝齒輪處的 取 根據(jù)齒輪寬并為保證齒輪定位d40 準(zhǔn)確軸段適當(dāng)縮短 1 2mm 故 ml63 lV9 軸段 為兩側(cè)齒輪定位軸環(huán) 根據(jù)箱體尺寸 3 軸上零V52 lIV59 件的周向定位 齒輪采用平鍵聯(lián)接 按 查機(jī)械設(shè)計(jì)表得平鍵截面d40 聯(lián)接小圓柱齒輪的平鍵長(zhǎng)度為 90mm 聯(lián)接大圓柱齒輪的平鍵長(zhǎng)度為mhb812 56mm 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 18 頁(yè) 裝 訂 線 4 2 5 求軸上的載荷 對(duì)于 6207 型深溝球軸承 ma17 計(jì)得 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭L731 02L843 矩圖 如下圖所示 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH5 2301 69NFNV3 721 5 彎矩 M m 41H 3 022 mMV 401 23 總彎矩 NV 570611H 432222 扭矩 T mN 850 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 19 頁(yè) 裝 訂 線 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 即圓柱齒輪的截面 取 軸的計(jì)算應(yīng)力 0 MPaWTMca 5 472 413254 806 70 22221 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 查得 因此 61 安全 1 ca 4 3 軸 3 的設(shè)計(jì) 4 3 1 功率 P3 轉(zhuǎn)速 n3 和轉(zhuǎn)矩 T3 kwP5 3 min 05 13rnmNT 89 1023 4 3 2 求作用在齒輪上的力 圓周力 d TFt 45289234 徑向力 ntr 7 16420tan3 a 軸向力 04a 4 3 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(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機(jī)械設(shè) 3PdCn 計(jì)表 11 3 取 于是得 12 m3 50 nd332 該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大 5 10 且 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(yīng) 故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào) 聯(lián) V Vd 軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 取 3TKAca 2 1 AmNTAca 869 025 13 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用 HL5 型彈性柱銷聯(lián)ca 軸器 其公稱轉(zhuǎn)矩為 15000N m 半聯(lián)軸器的孔徑為 56mm 故取 半聯(lián)軸器mdV56 長(zhǎng)度為 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 mL10 L10 4 3 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求 軸段左端需制出軸肩 故取 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 20 頁(yè) 裝 訂 線 段的直徑 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 為了保證軸端擋mdV63 mL10 圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上 故 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 L1 略短一些 現(xiàn)取 lV98 b 初步選擇滾動(dòng)軸承 因軸承只受有徑向力的作用 故選用單列深溝球軸承 根據(jù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取 0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承 6213 其尺寸d63 為 mTD2315 故 而 滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位 軸dV lV23 肩高度 因此 取 mh 3 d7 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v0 齒輪輪轂的寬度為 96mm 為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪 此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度 故取 lv94 齒輪的右端采用軸肩定位 軸肩高度 取 則 dh07 4 hmdvI83 因 兩軸在箱體內(nèi)的長(zhǎng)度大致相等 取 mdV50 l0 lv12 lV10 mlV16 2 軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面 聯(lián)接圓柱齒輪lhb81 的平鍵截面 lhb98 3 求軸上的載荷 對(duì)于 6214 型深溝球軸承 ma24 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH3 190852 NFV8231 N6 彎矩 M 4mM 49 總彎矩 VH 72 扭矩 T T 1093 4 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 即安裝齒輪處 取 6 0 軸的計(jì)算應(yīng)力 MPaWTMca 5 1602 7 5 186074 399 23222 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機(jī)械設(shè)計(jì) 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 21 頁(yè) 裝 訂 線 查得 因此 安全 MPa601 1 ca 計(jì)得 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 如下圖mL8235 所示 4 4 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 1 箱座壁厚 8 0125 2 md m10取 2 箱蓋壁厚 1 3 箱座凸緣厚度 b5 3 4 箱蓋凸緣厚度 1 5 箱座底凸緣厚度 22 6 地底螺釘直徑 取 M20 08 1 mf dd 7 地底螺釘數(shù)目 6n 8 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 取 M14f75 1 9 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 取 M10ddf2 0 2 10 聯(lián)接螺栓的間距 l 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 22 頁(yè) 裝 訂 線 12 窺視孔蓋螺釘直徑 取 M6mddf2 7 4 0 3 4 13 定位銷直徑 698 14 至外箱壁距離fd12 CC單 位 4 2 2 11 15 軸承旁凸臺(tái)半徑 R02 16 凸臺(tái)高度 h5 17 箱體外壁至軸承座端面距離 ml 7 21 19 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 20 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2 21 箱蓋 箱座筋厚 m5 8 011 5 8 0 22 軸承端蓋外徑 D3 26 2D162 23 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 mS 24 大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離 46 25 箱底至箱底內(nèi)壁的距離 07 26 減速器中心高 dHa21826 27 箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離 CL57 11 28 軸承端蓋凸緣厚度 me 29 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 3 30 旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離 4 31 齒輪頂圓至軸表面的距離 105 第 5 章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì) 通過(guò)這次對(duì)圓柱 齒輪減速器理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合 鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí) 解決實(shí)際工程 問(wèn)題的能力 同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料 設(shè)計(jì)手冊(cè) 設(shè)計(jì)規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平 而且通過(guò)對(duì)整體的掌控 對(duì)局部的取舍 以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理 都使我的能力得到了鍛煉 經(jīng)驗(yàn)得到了豐富 并且意志品質(zhì)力 抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升 答謝詞 大學(xué)生活即將結(jié)束 在這短短的四年里 讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友 工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué) 相幫的教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo) 在此向 所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝 首先 向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然盡量抽出時(shí)間 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 共 24 頁(yè) 第 23 頁(yè) 裝 訂 線 對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo) 時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r 督促我們抓緊學(xué)習(xí) 老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì) 的全過(guò)程 從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作 他都給予了指導(dǎo) 不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí) 更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法 其次 要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們 以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程 中 他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷 更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝 總之 本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果 在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里 我們合作的非常愉 快 教會(huì)了大我許多道理 是我人生的一筆財(cái)富 我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝 祝萬(wàn)事如意 身心健康 學(xué)生 2016 年 5 月 參考資料 1 李海萍 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 2011 年 2 李海萍 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2011 年 3 李萍萍 機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖 機(jī)械工業(yè)出版社 2011 年 4 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2010 年 5 馬小麗 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 年