機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱齒輪報(bào)告書重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電信息工程系機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目：二級(jí)圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)人：* 學(xué) 號(hào)：20070272 系 部：機(jī) 電 系 專 業(yè)：機(jī)電一體化 指導(dǎo)老師：* 完成日期2009年11月27日教師評(píng)語：目錄第1章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)要求及總論1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)cad設(shè)計(jì)任務(wù)書1.2 了解和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.3 總論第2章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方案的擬定及說明2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇第3章 參考資料目錄3.3 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4 齒輪減速器的箱體結(jié)構(gòu)尺寸3.5 軸承的選擇及計(jì)算3.6 聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算3.7 潤滑與密封第4章 設(shè)計(jì)總結(jié)1.1

2、總結(jié)一、課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的重要的的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)的重要目的是：(1) 通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí)，起到頑固、深化、融會(huì)貫通及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的作用，樹立正確的設(shè)計(jì)思想。(2) 通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。(3) 提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計(jì)的能力，如計(jì)算能力、繪圖能力以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)資料(手冊(cè)、圖冊(cè)等)的使用，掌握經(jīng)驗(yàn)估算等機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù) 課程

3、設(shè)計(jì)一般選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置或一些簡單機(jī)械作為設(shè)計(jì)課題（比較成熟的題目使以齒輪減速器為主的機(jī)械傳動(dòng)裝置），設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容一般包括以下幾方面：（1） 初步確定分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案；（2） 選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；（3） 教學(xué)傳動(dòng)件的的設(shè)計(jì)計(jì)算，校核軸軸承聯(lián)軸器鍵等;（4） 繪制減速器裝配圖；（5） 繪制零件裝配圖；（6） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。三、課程設(shè)計(jì)主要步驟：步驟主要內(nèi)容1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作(1)熟悉任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求;(2)熟悉設(shè)計(jì)指導(dǎo)書有關(guān)資料圖紙等;(3)觀看錄像、實(shí)物、模型，或進(jìn)行減速器的裝拆實(shí)驗(yàn)等，了解減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與制作過程2.總體設(shè)計(jì)(1)確定傳動(dòng)方案；

4、(2)選擇電動(dòng)機(jī)；(3)計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比；(4)計(jì)算各級(jí)的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩3.傳動(dòng)鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸；(2)計(jì)算各傳動(dòng)鍵上的作用力4.裝配草圖的繪制(1)確定減速器的結(jié)構(gòu)方案;(2)繪制裝配圖草圖（草圖紙），進(jìn)行軸，軸上零件和軸承組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(3)校核軸的強(qiáng)度，校核滾動(dòng)軸承的壽命;(4)繪制減速器箱體結(jié)構(gòu);(5)繪制減速器附件5.裝配圖的繪制(1)畫底線圖，畫剖面線;(2)選擇配合，標(biāo)準(zhǔn)尺寸;(3)編寫零件序號(hào)，列出明細(xì)欄;(4)加深線條，整理面圖;(5)書寫技術(shù)條件，減速器特性等6.零件圖的繪制(1)繪制齒輪類零件工作圖；(2)繪制軸

5、類零件工作圖；(3)繪制其他零件工作圖7.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，內(nèi)容所有計(jì)算，并附有必要簡圖；四、課程設(shè)計(jì)的有關(guān)事項(xiàng)本課程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.認(rèn)真設(shè)計(jì)好草圖是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵草圖也應(yīng)該按正式的比例尺畫，而且作圖的順序要得當(dāng)。畫草圖是應(yīng)著重注意各零件之間的相對(duì)位置，有些細(xì)部結(jié)構(gòu)可先以簡化畫法畫出。2.設(shè)計(jì)過程中應(yīng)及時(shí)檢查、及時(shí)修正 設(shè)計(jì)過程是一個(gè)邊計(jì)算、邊繪圖、邊修改的過程，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行自查或互查，有錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)及時(shí)修改，避免造成大量的修改。3.注意計(jì)算數(shù)據(jù)的記錄和整理數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的依據(jù)，應(yīng)及時(shí)記錄與整理計(jì)算數(shù)據(jù)，如有變動(dòng)應(yīng)及時(shí)修正，供下一步設(shè)計(jì)及編寫設(shè)計(jì)說明書是使用。4.要有整

6、體觀念設(shè)計(jì)時(shí)考慮問題周全整體觀念強(qiáng)，就會(huì)少出差錯(cuò)，從而提高設(shè)計(jì)效率1.2了解和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)零件的基本要求是零件工作可靠且成本低廉,所以必須注意:1、要求合理選擇材料，降低材料費(fèi)用；2、保證良好的工藝性，減少制造費(fèi)用；3、盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化通用化的設(shè)計(jì)，簡化設(shè)計(jì)過程從而降低成本。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求： 1、實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能； 2、滿足可靠性要求； 3、滿足經(jīng)濟(jì)性要； 4、操作方便，工作安全；5、造型美觀，減少污染。123 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 1、產(chǎn)品規(guī)劃 2、方案設(shè)計(jì) 3、技術(shù)設(shè)計(jì) 4、制造及實(shí)驗(yàn)。123 機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 失效形式：1、斷裂，2

7、、過量變形，3、表面失效，4、破壞正常工作條件引起的失效。 設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則：1、強(qiáng)度準(zhǔn)則，2、剛度準(zhǔn)則3磨性準(zhǔn)則，4、散熱性準(zhǔn)則，5、可靠性準(zhǔn)則。124 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化。 標(biāo)準(zhǔn)化給機(jī)械帶來的好處：1、保證質(zhì)量、節(jié)約材料、降低成本2、簡化設(shè)計(jì)工作、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期3、減少刀具和量具的規(guī)格4、簡化機(jī)械的安裝和維修1.3總論1.3.1課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的重要的的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。1.3.2 課程設(shè)計(jì)的重要目的1.通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí)，起到頑固、深化、融會(huì)貫通及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的作用，

8、樹立正確的設(shè)計(jì)思想。2、通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。3、提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計(jì)的能力，如計(jì)算能力、繪圖能力以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)資料(手冊(cè)、圖冊(cè)等)的使用，掌握經(jīng)驗(yàn)估算等機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。1.3.3課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù) 課程設(shè)計(jì)一般選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置或一些簡單機(jī)械作為設(shè)計(jì)課題（比較成熟的題目使以齒輪減速器為主的機(jī)械傳動(dòng)裝置），設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容一般包括以下幾方面：（7） 初步確定分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案；（8） 選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；（9） 教學(xué)傳動(dòng)件的的設(shè)計(jì)計(jì)算

9、，校核軸軸承聯(lián)軸器鍵等;（10） 繪制減速器裝配圖；（11） 繪制零件裝配圖；（12） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。1.3.4課程設(shè)計(jì)的有關(guān)事項(xiàng)本課程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.認(rèn)真設(shè)計(jì)好草圖是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵草圖也應(yīng)該按正式的比例尺畫，而且作圖的順序要得當(dāng)。畫草圖是應(yīng)著重注意各零件之間的相對(duì)位置，有些細(xì)部結(jié)構(gòu)可先以簡化畫法畫出。2.設(shè)計(jì)過程中應(yīng)及時(shí)檢查、及時(shí)修正 設(shè)計(jì)過程是一個(gè)邊計(jì)算、邊繪圖、邊修改的過程，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行自查或互查，有錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)及時(shí)修改，避免造成大量的修改。3.注意計(jì)算數(shù)據(jù)的記錄和整理數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的依據(jù)，應(yīng)及時(shí)記錄與整理計(jì)算數(shù)據(jù)，如有變動(dòng)應(yīng)及時(shí)修正，供下一步設(shè)計(jì)及編寫設(shè)計(jì)說明書是使用。4.要

10、有整體觀念設(shè)計(jì)時(shí)考慮問題周全整體觀念強(qiáng)，就會(huì)少出差錯(cuò)，從而提高設(shè)計(jì)效率。計(jì)算及說明結(jié)果傳動(dòng)裝置的整體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器已知條件：1.卷筒效率0.96（包括卷筒與軸承的效率損失）;2.工作情況: 兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，運(yùn)輸帶允許誤差5%;3.使用折舊期10年；4.制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作量1.減速器裝配圖1張（a0或a1）2.低速軸和低速軸齒輪的零件圖各1張（比例1：1）3.設(shè)計(jì)說明書一份，約30頁，1萬字左右分析和擬定1. 傳動(dòng)方案分析 1）一般工作機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置三個(gè)基本職能部分組成。傳動(dòng)裝置傳送原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、

11、變換其運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工作裝置預(yù)定的工作要求，它是機(jī)器的主要組成部分2)分析和選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及其組合是擬定傳動(dòng)方案的重要一環(huán)，這時(shí)應(yīng)綜合考慮工作裝置載荷、運(yùn)動(dòng)以及機(jī)器的其他要求，再結(jié)合各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)適用范圍，加以分析比較，合理選擇。3)在分析傳動(dòng)方案時(shí)注意用機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)及在布局上的要求 帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸震，但承載能力較低，宜布置在高速級(jí) 錐齒輪、斜齒輪宜放在高速級(jí)鏈傳動(dòng)平穩(wěn)性差，且有沖擊，震動(dòng)，宜放在低速級(jí)開式齒輪傳動(dòng)的潤發(fā)條件差，磨損嚴(yán)重，宜放在低速級(jí)4)傳動(dòng)裝置的布局應(yīng)使結(jié)構(gòu)緊凄、勻稱，強(qiáng)度和剛度好并適合車間布置情況和工人操作，便于裝拆和維修5)在傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)中，必須

12、注意防止因過載或操作疏忽而造成機(jī)器損壞和人員工傷，可視具體情況在傳動(dòng)系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)加設(shè)安全保險(xiǎn)裝置。2.傳動(dòng)方案擬定 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案通常由運(yùn)動(dòng)簡圖表示。它直觀的反映了工作機(jī)、傳動(dòng)裝置和原動(dòng)機(jī)三者間的運(yùn)動(dòng)和力的傳第關(guān)系。如下圖即為運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖；傳動(dòng)方案的分析：1、在分析傳動(dòng)方案時(shí)應(yīng)注意常用機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)及在布局上的要求：(1)帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，但承載能力小，宜布置在高速級(jí)；(2)鏈傳動(dòng)平穩(wěn)性差，且有沖擊、振動(dòng)，宜布置在低速級(jí)；(3)蝸桿傳動(dòng)放在高速級(jí)時(shí)蝸輪材料應(yīng)選用錫青銅，否則可選用鋁鐵青銅；(4)開式齒輪傳動(dòng)的潤滑條件差，磨損嚴(yán)重，宜布置在低速級(jí)；(5)錐齒輪、斜齒輪宜放在高速

13、級(jí)。2、常用減速器的類型及特點(diǎn)：(1)二級(jí)圓柱齒輪減速器:傳動(dòng)比一般小于5，使用直齒、斜齒或人字齒，傳遞功率可達(dá)數(shù)萬千瓦，效率較高。工藝簡單，精度易于保證，一般工廠均能制造，應(yīng)用廣泛。軸線可作水平布置、上下布置或鉛垂布置。(2) 二級(jí)錐齒輪減速器：傳動(dòng)比一般小于3。（3）二級(jí)蝸桿減速器：結(jié)構(gòu)簡單，效率較低，適用于載荷較小、間歇工作的場合；蝸桿圓周速度v45 m/s時(shí)用蝸桿下置式，v45 m/s時(shí)用蝸桿上置式。 (4)二級(jí)圓柱齒輪減速器：傳動(dòng)比，使用斜齒、直齒或人字齒齒輪。結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。展開式由于齒輪相對(duì)于軸承為不對(duì)稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度。分流式則齒輪相對(duì)于軸承對(duì)

14、稱布置，常用于較大功率、変載荷場合。同軸式減速器長度方向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差，兩級(jí)大齒輪直徑接近，有利于浸油潤滑。軸線可以水平、上下或鉛垂布置。3、傳動(dòng)方案的擬定及傳動(dòng)簡圖的繪制：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的設(shè)計(jì)任務(wù)及常用傳動(dòng)減速器的特點(diǎn)，我們可以選用二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器來設(shè)計(jì)為運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)簡圖如下：此圖為二級(jí)斜齒輪減速器，應(yīng)注意齒輪的潤滑，以及齒輪的分布情況，以便進(jìn)行合理的布置。工作條件:使用年限8年，工作為兩班工作制，載荷較平穩(wěn)，一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)；(2) 原始數(shù)據(jù):滾筒直徑260mm；運(yùn)輸帶工作速度v=1.45m/s；運(yùn)輸帶工作拉力1800n,卷筒效率0.8

15、1,運(yùn)輸帶速度允許誤差為5。電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇按已知的工作條件和要求知:用于運(yùn)輸機(jī)的電動(dòng)機(jī)，一般選用y系列自散冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：(1)傳動(dòng)裝置的總功率：總=w=軸承3齒輪2聯(lián)軸器2w =0.9930.9720.9920.980.96 =0.81(2)電機(jī)所需的工作功率：pd =pw/ =fv/1000w =fv/1000w=23501.45/(10000.81)=4。20kw3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為:nw =(601000v)/d =(6010001.35)/300 =92。30 r/min按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取齒輪傳動(dòng)比i1=35，又

16、i1=(1.31.5)i2,故合理總傳動(dòng)比的范圍為i總=i1i2=620,則：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為: n電動(dòng)機(jī)=i總nw=(620)92。30 r/min =5531846 r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min、3000r/min,再根據(jù)計(jì)算出的容量，由附表8.1查出有兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比比較情況見下表：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比ped/kw同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比帶齒輪1y132mz-65510009601043202822y160m2-8557507207.8276211 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量以及減速

17、器的傳動(dòng)比，比較兩個(gè)方案知：方案1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，但總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置尺寸大;故方案2較好。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y112m-4,所選電動(dòng)機(jī)額定功率為ped=4kw, 滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min,總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。所選電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如下圖和表格所示：中心高外形尺寸l(ac/2+ad)hd底腳安裝尺寸ab地腳螺栓孔直徑k軸伸尺寸de裝鍵部位尺寸fgd112400305265190140122860831 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速由公式得: 軸：n=nm=720 r/min 軸：n= n/i1=720/7.8=92.3 r/min 軸: n=n/i

18、2=92.30/2.26=42.67r/min卷筒軸：nw=n=43r/min各軸輸入功率由公式，得：軸：pi=pd01= pd聯(lián)軸器=4.20.99=4.032 kw軸: p=pi12=p1軸承2齒輪=4.0320.990.97=3.87kw軸: p=p23=2.66軸承齒輪 =3.870.990.97=3.67 kw 卷筒軸: p= p34= p軸承聯(lián)軸器 =3.670.990.99=3.54 kw各軸輸入轉(zhuǎn)矩由公式計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩td td=9550pd/nm=5.57104n.mm故軸：ti= td聯(lián)軸器=5.571040.99=4.17104n.mm 軸: t=ti軸承2齒輪=

19、4.171040.9920.97=3.20104n.mm 軸: t= t軸承齒輪=3.201040.990.97=2.70104n.mm卷筒軸: t= t軸承聯(lián)軸器=2.301040.990.99=2.26104n.mm 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表： 軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸軸軸軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)72092.387.986.687.9輸入功率p/kw4.24.023.87 3.673.54輸入轉(zhuǎn)矩t(n.mm)5.571044.171043.201042.7o1042.26104傳動(dòng)比i 7.82.762.532.11效率0.960.950.960.98斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)高速級(jí)斜

20、齒輪的設(shè)計(jì)選擇齒輪材料及精度等級(jí)因傳遞功率小，選用軟齒面齒輪組合。小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250hbs;大齒輪選用45鋼正火，硬度為170210hbs。因?yàn)槭瞧胀p速器，由常見機(jī)器中齒輪精度等級(jí)表選用8級(jí)精度，要求齒面粗糙度為ra3.26.3um。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)公式可得： d1確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù):主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩：t1=t=5.57104n.mm載荷系數(shù)查載荷系數(shù)表,知：取k=1.4齒數(shù)z1、螺旋角和齒寬系數(shù)d因?yàn)槭擒淉X面?zhèn)鲃?dòng)，小齒輪齒數(shù)z1=20, 則： z2=i1z2=7.820=156由齒寬系數(shù)表，知：d= 1初選螺旋角=13。許用接觸應(yīng)力 由齒輪接觸疲勞極限

21、圖知： =560mpa,=530mpa. 由安全系數(shù)表，查得： =1 =60nj=6014401(85280)=2.87109=/=2.87109/4.42=6.50 由接觸疲勞壽命系數(shù)坐標(biāo)圖，得： ,.由齒面接觸疲勞許用應(yīng)力公式，得： =560mpa , =530mpa. 由斜齒輪設(shè)計(jì)公式，得： d1 = =35.151 mm=由漸開線齒輪模數(shù)表，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=1.75mm.(3)主要尺寸計(jì)算 = 將中心距圓整成110mm,則：= b= 取則 (4)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由公式得出,如果,則校核合格。 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)： 當(dāng)量齒數(shù)為：=21 =69 齒形系數(shù)由標(biāo)準(zhǔn)外齒輪齒形系數(shù)表，知： y

22、1=2.961 y2=2.275 應(yīng)力修正系數(shù)由標(biāo)準(zhǔn)外齒輪應(yīng)力修正系數(shù)表，知： y1=1.58 y2=1.753 許用彎曲應(yīng)力由試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限坐標(biāo)圖，查得: 由安全系數(shù)表，查得： y=0.9 由彎曲疲勞壽命系數(shù)，查得： 由齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力公式，得： 由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式，得： =76.76mpa =73.02mpa 由以上計(jì)算結(jié)果，知： 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。 (5)驗(yàn)算齒輪圓周速度v 由常用精度等級(jí)齒輪的加工方法，可知：選用8級(jí)精度是合適的 (6)幾何尺寸計(jì)算及繪制齒輪工作圖：高速級(jí)齒輪傳動(dòng)幾何尺寸如下名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm法面模數(shù)mn185法面壓力角螺旋角 12.839分度圓直

23、徑40178齒頂圓直徑43181齒根圓直徑36174中心距齒寬11040(510)mm45低速級(jí)斜齒輪的設(shè)計(jì)由前面的表格，知：低速級(jí)斜齒小齒輪轉(zhuǎn)速為 低速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)比為： 傳遞功率p=3.61kw選擇齒輪材料及精度等級(jí)因傳遞功率小，選用軟齒面齒輪組合。小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250hbs;大齒輪選用45鋼正火，硬度為170210hbs。因?yàn)槭瞧胀p速器，由常見機(jī)器中齒輪精度等級(jí)表選用8級(jí)精度，要求齒面粗糙度為ra3.26.3um。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)公式可得： d1確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù):小齒輪轉(zhuǎn)矩：t3=2.40104n.mm載荷系數(shù)查載荷系數(shù)表,知：取=1.1齒數(shù)

24、z、螺旋角和齒寬系數(shù)d因?yàn)槭擒淉X面?zhèn)鲃?dòng)，小齒輪齒數(shù)z3=26, 則： z4=i2z3=263.16=83由齒寬系數(shù)表，知： 初選螺旋角=許用接觸應(yīng)力 由齒輪接觸疲勞極限圖知：=560mpa,=530mpa. 由安全系數(shù)表，查得： =1 =60nj=603251(85280)=6.49108=/=6.39108/3.16=2.054 由接觸疲勞壽命系數(shù)坐標(biāo)圖，得： ,.1由齒面接觸疲勞許用應(yīng)力公式，得： =560mpa , =583mpa. 由斜齒輪設(shè)計(jì)公式，得： d3= =34.40mm=由漸開線齒輪模數(shù)表，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=1.75mm.(3)主要尺寸計(jì)算 = 將中心距圓整成100mm,則： =

25、= 取則 (4)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由公式得出,如果,則校核合格。 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)： 當(dāng)量齒數(shù)為：= = 齒形系數(shù) 由標(biāo)準(zhǔn)外齒輪齒形系數(shù)表，知： 應(yīng)力修正系數(shù) 由標(biāo)準(zhǔn)外齒輪應(yīng)力修正系數(shù)表，知： 許用彎曲應(yīng)力 由試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限坐標(biāo)圖，查得: 由安全系數(shù)表，查得： 由彎曲疲勞壽命系數(shù)，查得： 由齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力公式，得： 由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式，得： =106.79mpa =101.78mpa 由以上計(jì)算結(jié)果，知： 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。 (5)驗(yàn)算齒輪圓周速度v 由常用精度等級(jí)齒輪的加工方法，可知： 選用8級(jí)精度是合適的。 (6)幾何尺寸計(jì)算及繪制齒輪工作圖低速級(jí)齒輪傳動(dòng)幾何尺

26、寸如下：名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm法面模數(shù)1.306法面壓力角螺旋角 8.602分度圓直徑34110齒頂圓直徑38114齒根圓直徑30106名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm中心距90齒寬37(510) 42減速器結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號(hào)二級(jí)斜齒輪減速器尺寸關(guān)系(mm)箱座壁厚0.025a+38，取8箱蓋壁厚10.02a+38，取8箱蓋凸緣厚度b11.51=12箱座凸緣厚度b1.5=12箱座底凸緣厚度b22.5=20地腳螺釘直徑df15.852(16)地腳螺釘數(shù)目nn取4軸承旁連接螺栓直徑d10.75 df=12(11.9)蓋與座連接螺栓直徑d28連接螺栓d2的間距l(xiāng)161軸承端蓋螺釘直徑d32.4檢查孔蓋螺釘直徑d

27、41.0定位銷直徑d4.8df、d1、d2至外箱壁距離c112df、d2至凸緣邊緣距離c220軸承旁凸臺(tái)半徑r120凸臺(tái)高度h根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外箱壁至軸承座端面的距離l1c1+ c2+(510) , 取 l1=50齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離11.2,取1=10齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離2,取2=9箱蓋、箱座肋厚m1、mm10.851； m0.85軸承端蓋外徑d2d+(55.5)d3,d軸承外徑(嵌入式軸承蓋尺寸見表4.5)軸承旁連接螺栓距離 s盡量靠近，以md1和md3互不干涉為準(zhǔn)，一般取s=d2軸的設(shè)計(jì) 1、高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由前面的已知條件，知： 軸傳遞功率p=3.

28、84 kw,高速軸主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,分度圓直徑d1=40mm. 由斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式，得： 其中 則： 即高速軸主動(dòng)齒輪圓周力為1260n,徑向力為468.8n,軸向力為267.8n. (1)選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件，知：減速器高速軸傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)正火處理。由“軸的常用材料及其部分機(jī)械性能”表，查得強(qiáng)度極限，再由“軸的許用彎曲應(yīng)力”查得許用彎曲應(yīng)力。 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 根據(jù)“常用材料的值和c值”表，查得：c=107118. 由軸的設(shè)計(jì)計(jì)算公式，得： (107118)=18.920.9考慮到軸的最小直徑處

29、呀安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽，故將估算直徑增大3%5%，取為19.3621.95 mm，由設(shè)計(jì)手則取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1=35mm（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制結(jié)構(gòu)草圖由于減速器為二級(jí)減速器，將齒輪布置在箱體1/3處，將軸承對(duì)稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。1）軸上零件的定位，固定方式和裝配 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。參考圖14.8,確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用軸肩定位，右端用套筒固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵連接。軸承對(duì)稱安裝與齒輪的兩則，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合固定。2.確定軸各段直徑和長度軸段1外伸端直徑最小，d

30、1=35mm；考慮到要對(duì)安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時(shí)為能很順利地在軸段2)上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段2的直徑d2為28，同理可確定軸段3和4的直徑d3 =45mm d4=50mm,為了便于拆卸左軸承，可查出6207型圓錐滾子軸承的安裝高度為3.5mm,取d5=35mm。3.確定各軸段的長度 齒輪輪轂寬度為45mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂取為58 mm，齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的距離，取該間距為17mm，為保證軸承安裝在箱體軸承的孔中（軸承寬度為20.75mm）并考慮軸承的潤滑，取軸承端面

31、距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4的長度取22mm，軸承支點(diǎn)距離l=175mm，根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距離軸承蓋要有一定的距離的要求，取l1=55mm，查閱聯(lián)軸器相關(guān)手冊(cè)取l2=62mm，在軸段1、3上分別加工鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂度應(yīng)小于510mm，鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊(cè)得到2、中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由前面的已知條件，知： 軸傳遞功率p =2.66kw,中間軸上高速級(jí)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=317r/min,分度圓直徑d2=180mm;第二級(jí)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n3=317r/min,分度圓直徑d3=48mm。 由斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式，得： 其中 則： 即中間軸高速級(jí)

32、從動(dòng)輪圓周力為198.9n,徑向力為74n,軸向力為42.3n；低速級(jí)主動(dòng)輪圓周力為745.8n,徑向力為274.8n,軸向力為118.1n。(1)選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件，知：減速器低速軸傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)正火處理。由“軸的常用材料及其部分機(jī)械性能”表，查得強(qiáng)度極限，再由“軸的許用彎曲應(yīng)力”查得許用彎曲應(yīng)力。 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 根據(jù)“常用材料的值和c值”表，查得：c=107118. 由軸的設(shè)計(jì)計(jì)算公式，得： (107118)=23.826.3mm 考慮該處軸徑尺寸應(yīng)大于高速軸軸徑，即取軸承內(nèi)徑為： d1=dmin=30mm(3)設(shè)計(jì)

33、軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖 將中間軸布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對(duì)稱安裝在一對(duì)齒輪兩側(cè)，即軸的最小直徑處。確定軸上零件的位置和固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。首先，軸的兩端均安裝軸承，均為最小直徑。齒輪2從左端裝入，左端用套筒固定，右端用軸肩定位，齒輪3則與軸制成一體。齒輪2的周向固定采用平鍵連接，軸承對(duì)稱安裝于軸的兩端，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合固定。 確定各軸段直徑由于軸的兩端需安裝軸承，直徑最小，則軸段、取d1=d5=30mm。為了便于拆裝軸承，初選圓錐滾子軸承型號(hào)為30306，其安裝高度為3.5mm,則軸段直徑d2=35mm,軸段直徑d3=40m

34、m,軸段直徑為d4=28mm。 確定各軸段長度 齒輪2輪轂寬度為43mm,齒輪3輪轂寬度為60mm。為保證齒輪固定可靠，軸段的長度應(yīng)略短于齒輪的輪轂寬度，取為。軸段的長度應(yīng)大于齒輪3輪轂寬度，而同時(shí)又必須滿足軸承內(nèi)端面到箱體內(nèi)壁的間距，則取為；軸段的長度為；軸段的長度為； 故軸段的長度可確定為50mm。考慮到要在軸段上加工出鍵槽，則鍵槽 的長度應(yīng)比齒輪2的輪轂寬度小約510mm,鍵槽寬按軸段直徑查手冊(cè)得到：鍵槽長l=36mm,鍵寬b=8mm,鍵高h(yuǎn)=7mm。 選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖如下圖a所示。(4)按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑。畫出軸的受力圖(

35、圖b)作出水平面內(nèi)的彎矩圖。水平支反力(xy平面)(xy平面)(圖c)由繞b點(diǎn)力矩和,得： =640.8n由繞a點(diǎn)力矩和,得: 283.1 1482.3 =1022.26nc截面處的彎矩為： d截面處的彎矩為： 作垂直面的彎矩圖(圖d)，求垂直面(xz面)支點(diǎn)反力。 由平面平行力系，得：、轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩圖(附圖e) 3、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由前面的已知條件，知: 軸傳遞功率,低速軸上低速軸從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，分度圓直徑。 由斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度公式，得： 其中 則： 即低速軸上從動(dòng)齒輪圓周力為226.3n,徑向力為83.3n,軸向力為34.2n。 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件，知：減速器低速軸傳遞的

36、功率屬于小功率，對(duì)材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)正火處理。由“軸的常用材料及其部分機(jī)械性能”表，查得強(qiáng)度極限，再由“軸的許用彎曲應(yīng)力”查得許用彎曲應(yīng)力。 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 根據(jù)“常用材料的值和c值”表，查得：c=107118. 由軸的設(shè)計(jì)計(jì)算公式，得： (107118)=34.5538.11mm 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%5%，取為35.5840.01mm。同時(shí)考慮到該處軸徑尺寸應(yīng)大于中間軸軸徑，取低速軸最小直徑為。設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖將低速軸布置在箱體內(nèi)部頂部，將軸承分別安裝在齒輪的兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。確定軸上零件的位置和固

37、定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸向零件的裝配順序和固定方式。軸上零件為齒輪4，而齒輪4的齒頂圓直徑200mm,故齒輪4應(yīng)采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)。首先，將齒輪4從軸的右端裝入，齒輪左端用軸環(huán)定位，右端用套筒固定，這樣齒輪4在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪4的周向固定采用平鍵連接。軸承安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合。確定各軸段的直徑如圖所示，軸段(外伸端)直徑最小，；考慮到要對(duì)安裝在軸段上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段上應(yīng)有軸肩，取。同時(shí)軸段和軸段上要安裝軸承，其軸徑必須滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故軸段和軸段的直徑；為了便于拆裝左軸承，可查出30309型圓錐滾子軸承的安裝高度為4.5mm，取；

38、軸段直徑??；軸段取。確定各軸段長度齒輪輪轂寬度為55mm,為保證齒輪固定可靠，軸段的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取為64.8mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)留有一定的間距，取該間距為13.5mm；為保證軸承安裝在箱體座孔中（軸承寬度為27.25mm），并考慮軸承潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為10mm.,所以軸段的長度為23.5mm，取軸承支點(diǎn)距離;根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承端蓋要有一定的距離要求，??；查閱有關(guān)聯(lián)軸器手冊(cè)取；在軸段、上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm,鍵槽的尺寸按軸段直徑查手冊(cè)得到：軸段上的鍵槽長

39、l=63mm，鍵寬b=8mm,鍵高h(yuǎn)=7mm;軸段上的鍵長，鍵寬，鍵高。選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（圖a）按彎矩合成強(qiáng)度校核軸徑。 a、畫出軸的受力圖(圖b)。 b、作水平面內(nèi)的彎矩圖（圖c）（xy面）求支點(diǎn)反力。 由繞b點(diǎn)力矩,得： 由繞a點(diǎn)力矩,得： d處彎矩：驗(yàn)算軸承壽命 因，故只需驗(yàn)算軸承。 軸承預(yù)期壽命與整機(jī)壽命相同，為： 8（年）365（天）16（小時(shí)）=46720 h 軸承實(shí)際壽命： = = 具有足夠使用壽命。3、低速軸的軸承壽命校核計(jì)算，驗(yàn)算軸承壽命 因，故只需驗(yàn)算軸承。 軸承預(yù)期壽命與整機(jī)壽命相同，為： 8（年）365（天）1

40、6（小時(shí)）=46720 h 軸承實(shí)際壽命： = = 具有足夠使用壽命。 十一、減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤滑及密封 1、減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）窺視孔和窺視孔蓋：窺視孔開在便于觀察傳動(dòng)件嚙合區(qū)的位置，尺寸大小適宜，便于觀察，窺視孔蓋用鋼板制成和箱體之間加密封墊片密封，孔蓋用m8螺釘緊固。 (2)放油螺塞：放油孔設(shè)在箱體的最低處將箱體的內(nèi)底面設(shè)計(jì)成向放油孔方向傾斜1.5o ，在其附近開出一個(gè)小凹坑，選用m181.5jb/zq4450-86六角螺塞，并選用橡膠將其密封。 （3）油標(biāo)：設(shè)置在低速級(jí)傳動(dòng)件附近(便于檢查池量油面較穩(wěn)定處)選用帶有螺紋的桿式游標(biāo)，并且在標(biāo)尺外裝上隔套，選用m12的桿式游標(biāo)

41、。 （4）通氣器：在窺視孔蓋上安裝通氣器，選用m161.5的有過濾網(wǎng)式通氣器。 (5)起蓋螺釘：起蓋螺釘?shù)穆菁y長度大于箱蓋連接凸緣的厚度，釘桿端做成圓柱形，加工成大倒角，選用m6的起蓋螺釘。（6）定位銷：保證剖分式箱體軸座孔的加工與裝配精度，提高定位精度銷間的距離適當(dāng)遠(yuǎn)些，選用m6的圓錐定位銷。（7）吊環(huán)螺釘、吊耳和吊鉤：由表14.3起重吊耳和吊鉤選取合適的量。2、潤滑劑及潤滑方法的選擇(1)齒輪的潤滑:因?yàn)閭鲃?dòng)件的圓錐速度小于12m/s，故選擇浸油潤滑，傳動(dòng)件的浸油深度不超過其分度圓半徑的1/3，取浸油深度20mm，大齒輪頂?shù)匠氐酌娴木嚯x大于40mm。(2)軸承的潤滑：采用飛濺潤滑，利用轉(zhuǎn)動(dòng)

42、的齒輪把潤滑油甩到箱體的四面內(nèi)壁上，在箱體開設(shè)油溝，并且在端蓋端部開槽，避免油路堵塞，在軸承裝裝置擋油板。3、密封 軸承的密封采用j型橡膠密封，可用于脂潤滑和油潤滑的軸承中，安裝時(shí)應(yīng)注意油封的安裝方向，當(dāng)以防漏油為主時(shí)，油封的唇邊對(duì)著箱內(nèi)；當(dāng)以防外界灰塵、雜質(zhì)為主時(shí)，唇邊對(duì)著箱外；當(dāng)兩油封相背放置時(shí)，防漏防塵效果都好。為使油封安裝方便，軸上可做出斜角第三章 其他有關(guān)數(shù)據(jù)見裝配圖的明細(xì)表和手冊(cè)中的有關(guān)數(shù)據(jù)第四章 參考資料1.陳立德. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).第2版。北京：高等教育出版社，2. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)編寫組. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社。3.吳宗澤，羅圣國。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第2版. 北京：高等教育出版社。4.