傳送帶減速設(shè)計(jì)

1、廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特色專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)械125班姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師: 完成日期：2014年01月14日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3二、設(shè)計(jì)方案4三、電機(jī)選擇及傳動(dòng)比分配5四、皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)6五、二級(jí)圓柱齒輪減速器齒輪設(shè)計(jì)71.齒輪減速箱高速級(jí)齒輪組設(shè)計(jì)72.齒輪減速箱低速級(jí)齒輪組設(shè)計(jì)123.各齒輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)16六、軸的設(shè)計(jì)及校核171.中間軸設(shè)計(jì)及其校核172.高速軸設(shè)計(jì)及其校核223.低速軸設(shè)計(jì)及其校核264.各軸主要數(shù)據(jù)30七、軸承設(shè)計(jì)301.中間軸的軸承設(shè)計(jì)312.高速軸的軸承設(shè)計(jì)313.低速軸的軸承設(shè)計(jì)32八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸

2、33九、潤(rùn)滑油選擇計(jì)算34十、裝配圖與零件圖34十一、設(shè)計(jì)小結(jié)34十二、參考文獻(xiàn)35帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1. 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35；2. 使用折舊期：8年；3. 檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；4. 動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V；5. 運(yùn)輸帶速度允許誤差：±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)。7. 參數(shù)選擇如下：運(yùn)輸帶工作拉力F/N運(yùn)輸帶工作速V/(m/s)卷筒直徑D/mm23001.1300注：運(yùn)輸帶與卷筒軸承的摩擦影響已經(jīng)在F中考慮。二

3、、 設(shè)計(jì)方案方案方案說(shuō)明方案一V帶加二級(jí)圓柱直齒輪減速器優(yōu)點(diǎn)：皮帶傳動(dòng)平穩(wěn)，二級(jí)齒輪減速器能實(shí)現(xiàn)比較大的減速比。缺點(diǎn)：用直齒與斜齒相比，能夠承載的速度要小。方案二V帶加二級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：二級(jí)齒輪減速器可以實(shí)現(xiàn)較大減速比，斜齒可以承受比較高的速度。缺點(diǎn)：斜齒輪加工困難，耗時(shí)和費(fèi)用比較高。方案三V帶加單級(jí)圓柱直齒輪減速器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件較少。缺點(diǎn)：減速比較低，不適宜用速度較大的電機(jī)。結(jié)論根據(jù)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，選擇第三個(gè)方案。三、 電機(jī)選擇及傳動(dòng)比分配計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明結(jié)論電機(jī)功率確定及型號(hào)選定由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)算得卷筒的轉(zhuǎn)速及其輸出功率。n卷=v×1000×D×60

4、=1.1×1000300××60=70.028r/minp輸出=FV=2300×1.1=2.53kw取v帶傳動(dòng)效率1=0.95，取單級(jí)直齒圓柱齒輪對(duì)傳動(dòng)效率2=0.97，取滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率3=0.95，取聯(lián)軸器傳動(dòng)效率4=0.98，則可以求得電機(jī)最小功率Pmin=P輸出1·2·334=3.27kw,故選擇電機(jī)功率P=4kw。初選電機(jī)電機(jī)型號(hào)Y112M-4，電機(jī)功率P=4kw。轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,軸頭直徑28-0.004+0.009mm。計(jì)算得的總傳動(dòng)比i=20.56，試分配傳動(dòng)比：帶傳動(dòng)it1=2，減速器傳動(dòng)比it2=iit

5、1=20.562=10.28。電機(jī)電機(jī)型號(hào)Y112M-4；電機(jī)功率P=4kw；轉(zhuǎn)速n1=1440r/min；軸頭直徑28-0.004+0.009mm。四、 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明結(jié)論確定計(jì)算功率 由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故Pca=KAP=1.1×4kw=4.4kw。Pca=4.4kw選擇V帶的帶型根據(jù)Pca，n1，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11選用A型帶。A型帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v（1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7和8-9，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100mm。（2） 驗(yàn)算帶速v0v0=dd1n160×100=×

6、;100×144060×1000m/s=7.54m/s。因?yàn)?m/s<v<30m/s，故帶速合適。（3） 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-15a），計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2=idd1=2×100mm=200mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表（8-9），取標(biāo)準(zhǔn)值為dd2=200mm。v0=7.54m/sdd2=200mmdd1=100mm確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（1） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-20），初定中心距a0=500mm。（2） 由機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld02a0+2dd1+dd2+dd2-dd124a0=2×500

7、+2×100+200+200-10024×500mm1477mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2選帶型的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1550mm。（3） 按機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距a。aa0+Ld-Ld02=500+1550-14772mm537mm.按機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-24），中心距的變化范圍為513.75583.5mm。a0=500mmLd=1550mma537mm驗(yàn)算小帶輪上的包角11180°-dd2-dd1×57.3°a=180°-200-100×57.3°537169°>120° 包角1=169

8、°計(jì)算帶的根數(shù)Z（1） 計(jì)算單根v帶的額定功率Pr。由dd1=100mm和n1=1440r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4得P0=1.32kw。根據(jù)n1=1440r/min，i=2和A型帶，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-5得P0=0.17kw。查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6得K=0.99，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2得KL=0.98。于是Pr=P0+P0KKL=1.32+0.17×0.99×0.98kw=1.45kw。（2） 計(jì)算v帶的根數(shù)Z。z=PcaPr=4.41.45=3.04，取4根。z=4計(jì)算單根v帶的初拉力F0由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3的A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.105kg/m，所以F0=500&

9、#215;(2.5-K)PcaKzv+qv2=500×2.5-0.99×4.40.99×4×7.54+0.105×7.542N=118N。F0=118N計(jì)算壓軸力FpFp=2zF0sin12=2×4×118×sin169°2N=940N。Fp=940N主要設(shè)計(jì)結(jié)論選用A型普通V帶4根，帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度1550mm。帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm，dd2=200mm，中心距控制在a=513.75583.5mm。單根帶初拉力F0=118N。帶傳動(dòng)比i1=2，齒輪組減速箱傳動(dòng)比i齒輪=10.28，分配傳動(dòng)比：第一級(jí)齒

10、輪傳動(dòng)比i2=3，第二季齒輪傳動(dòng)比i3=3.43。五、 二級(jí)圓柱齒輪減速器齒輪設(shè)計(jì)1. 齒輪減速箱高速級(jí)齒輪組設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明結(jié)論選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)（1） 選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角為20°。（2） 帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6，選用7級(jí)精度。（3） 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，齒面硬度240HBS。（4） 選擇小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=uz1=24×3=72，取z2=73。圓柱齒輪傳動(dòng)，7級(jí)精度，z1=24，z2=73。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1） 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-11試算小齒輪分度圓直

11、徑，即d1t32KHtT1du+1u(ZHZEZH)2確定公式中的各參數(shù)1) 試代KHt=1.3.2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106Pn1=9.55×106×4720Nmm=5.3×104Nmm3) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)d=1。4) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa12。6) 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-9計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合系數(shù)Z。a1=cos-1Z1cosZ1+2ha*=cos-124×cos20°24+2×1=29.

12、841°a2=cos-1Z2cosZ2+2ha*=cos-173×cos20°73+2×1=23.85°=Z1tana1-tan'+Z2tana2-tan'2=24×tan29.841°-tan20°+75×tan23.85°-tan20°2=5.03+5.862=1.733 Z=4-3=4-1.7333=0.8707) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力H。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為Hlin1=600MPa，Hlin2=550MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)式

13、10-15計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1jLh=60×720×1×2×8×300×8=1.67×109N2=N1=1.67×1093=5.53×108 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95，KHN2=0.98。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-14得H1=KHN1Hlin1s=0.95×6001MPa=570MPaH2=KHN2Hlin2s=0.98×5501MPa=539MPa取H1和H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即H1=H

14、2=539MPa。（2） 試算小齒輪分度圓直徑d1t32KHtT1du+1uZHZEZ2=32×1.3×5.3×1041×3+13×(2.5×189.8×0.870593)2mm=44.654mm。（3） 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a) 圓周速度V。v=d1tn160×1000=×44.654×72060×1000m/s=1.68m/sb) 齒寬b=dd1t=1×44.654mm=44.654mm 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KHa) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用

15、系數(shù)KA=1。b) 根據(jù)v=1.68m/s，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.05。c) 齒輪的圓周力。Ft1=2T1d1t=2×5.3×10444.654N=2.374×103NKAFt1b=1×2.374×10344.654N/mm=53.164N/mm<100N/mm查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.2。d) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承不對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)KH=1.162。由此得到實(shí)際載荷系數(shù)KH=KAKVKHHH=1×1.05×1.2&

16、#215;1.162=1.464 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=d1t3KHKHt=44.654×31.4641.3=46.46mm級(jí)相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d1z1=46.4624=1.936mmm=1.936mm按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1） 有機(jī)械設(shè)計(jì)式10-7試算模數(shù)，即mt32KFtT1YdZ12(YFYSF)確定公式中的各參數(shù)值1) 試選KFt=1.32) 有機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y=0.25+0.75=0.25+0.751.733=0.6833) 計(jì)算YF0YSF由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-17查得齒形系數(shù)YF1=2.65， YF

17、1=2.65。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)YS1=1.58，YS2=1.82。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為Flim1=500MPa，F(xiàn)lim2=380MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-14得F1=KFN1Flim1S=0.85×3001.4MPa=303.57MPaF2=KFN2Flim2S=0.88×3801.4MPa=238.86MPaYF1YS1F1=2.65×1.58303.57=0.0138YF2YS2F

18、2=2.17×1.82238.86=0.0165因?yàn)榇簖X輪的YFYSF大于小齒輪，所以取YFYSF=YF2YS2F2=0.0165（2） 試算模數(shù)mt32KFtT1YdZ12YFYSF=32×1.3×5.3×104×0.6831×2420.0165mm=1.392mm調(diào)整齒輪模數(shù)（1） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備1) 圓周速度V0d1=m1z1=1.392×24mm=33.40mmv=d1n160×1000=×33.40×72060×1000m/s=1.26m/s2) 齒寬b0b=d

19、d1=1×33.40mm=33.40mm3) 寬高比bhh=2ha*+c*mt=2×1+0.25×1.392mm=3.132mmbh=33.403.132=10.67（2） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF1) 根據(jù)v=1.26m/s，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.04。2) 由Ft1=2T1d1=2×5.3×10433.40N=3.17×103N，KAFt1b=1×3.17×10333.40n/mm=95N/mm<100N/mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KF=1.0。3) 由機(jī)械設(shè)

20、計(jì)表10-4用插值法查得KH=1.160，結(jié)bh=10.67，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13，得KF=1.140。則載荷系數(shù)為KF=KAKVKFKF=1×1.04×1.0×1.140=1.19（3） 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的齒輪模數(shù)m=mt3KFKFt=1.610×31.191.3mm=0.97mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由吃面接觸疲勞強(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)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)0.97mm并究竟圓整為標(biāo)準(zhǔn)

21、值m=1mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=46.46mm，算出小齒輪齒數(shù)z1=d1m=46.461=46.46。取z1=47，則大齒輪齒數(shù)z2=uz1=3×47=141，取z2=142，z1，z2互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)算（1） 計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=47×1mm=47mmd2=z2m=141×1mm=142mm（2） 計(jì)算中心距a=d1+d22=47+1422mm=94.5mm（3） 計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1×47mm=47mm考慮不可避免的

22、安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般小齒輪略為加寬5-10mm，即b1=b+510mm=47+510mm=5257mm。取b1=55mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即b2=b=47mm。主要設(shè)計(jì)結(jié)論齒輪齒數(shù)z1=47，z2=142。模數(shù)m=1mm，壓力角=20°，中心距a=94.5mm，齒寬b1=55mm，b2=47mm。小齒輪選用40Cr(調(diào)質(zhì))，大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)），齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)。第一級(jí)齒輪傳動(dòng)比i2=14247=3.02，第二級(jí)齒輪傳動(dòng)比i3=ii1×i2=20.562×3.02=3.4。2. 齒輪減速箱低速級(jí)齒輪組設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)

23、明結(jié)論選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)（1） 選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角為20°。（2） 帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6，選用7級(jí)精度。（3） 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，齒面硬度240HBS。（4） 選擇小齒輪齒數(shù)z3=24，大齒輪齒數(shù)z4=uz3=24×3.4=81.6，取z2=83。圓柱齒輪傳動(dòng)，7級(jí)精度，z3=24，z4=83。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1） 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-11試算小齒輪分度圓直徑，即d1t32KHtT1du+1u(ZHZEZH)2確定公式中的各參數(shù)1) 試代KHt=1.3.2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)

24、矩T1=9.55×106Pn1=9.55×106×4239Nmm=1.6×105Nmm3) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)d=1。4) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa12。6) 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-9計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合系數(shù)Z。a1=cos-1Z1cosZ1+2ha*=cos-124×cos20°24+2×1=29.841°a2=cos-1Z2cosZ2+2ha*=cos-183×cos20°83+2

25、15;1=23.42°=Z1tana1-tan'+Z2tana2-tan'2=24×tan29.841°-tan20°+75×tan23.42°-tan20°2=5.03+5.202=1.628 Z=4-3=4-1.6283=0.8897) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力H。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為Hlin1=600MPa，Hlin2=550MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-15計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1jLh=60×239×1×2×8

26、5;300×8=5.5×108N2=N1=5.5×1083=1.84×108 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95，KHN2=0.98。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-14得H1=KHN1Hlin1s=0.95×6001MPa=570MPaH2=KHN2Hlin2s=0.98×5501MPa=539MPa取H1和H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即H1=H2=539MPa。（2） 試算小齒輪分度圓直徑d1t32KHtT1du+1uZHZEZ2=32×1.3×1

27、.6×1051×3.4+13.4×(2.5×189.8×0.889593)2mm=64.83mm。（3） 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a) 圓周速度V。v=d1tn160×1000=×64.83×23960×1000m/s=0.811m/sb) 齒寬b=dd1t=1×64.83mm=64.83mm 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KHe) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)KA=1。f) 根據(jù)v=0.811m/s，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.02。g) 齒輪的圓周力

28、。Ft1=2T1d1t=2×1.6×10564.83N=4.9×103NKAFt1b=1×4.9×10364.83N/mm=75.5 N/mm<100N/mm查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.0。h) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承不對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)KH=1.166。由此得到實(shí)際載荷系數(shù)KH=KAKVKHHH=1×1.01×1.0×1.166=1.18 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=d1t3KHKHt=64.83×

29、;31.181.3=62.77mm級(jí)相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d1z1=62.7724=2.61mmm=2.61mm按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（3） 有機(jī)械設(shè)計(jì)式10-7試算模數(shù)，即mt32KFtT1YdZ12(YFYSF)確定公式中的各參數(shù)值1) 試選KFt=1.32) 有機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y=0.25+0.75=0.25+0.751.733=0.6833) 計(jì)算YF0YSF由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-17查得齒形系數(shù)YF1=2.65， YF1=2.65。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)YS1=1.58，YS2=1.82。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極

30、限分別為Flim1=500MPa，F(xiàn)lim2=380MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-14得F1=KFN1Flim1S=0.85×3001.4MPa=303.57MPaF2=KFN2Flim2S=0.88×3801.4MPa=238.86MPaYF1YS1F1=2.65×1.58303.57=0.0138YF2YS2F2=2.17×1.82238.86=0.0165因?yàn)榇簖X輪的YFYSF大于小齒輪，所以取YFYSF=YF2YS2F2=0.0165（4）

31、 試算模數(shù)mt32KFtT1YdZ12YFYSF=32×1.3×1.6×105×0.6831×2420.0165mm=2.01mmmt=2.01mm調(diào)整齒輪模數(shù)（1） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備1) 圓周速度V0d1=m1z1=2.01×24mm=48.24mmv=d1n160×1000=×48.24×23960×1000m/s=0.6m/s2) 齒寬b0b=dd1=1×48.24mm=48.24mm3) 寬高比bhh=2ha*+c*mt=2×1+0.25×2.0

32、1mm=4.52mmbh=48.244.52=10.67（2） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF1) 根據(jù)v=0.6m/s，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.01。2) 由Ft1=2T1d1=2×1.6×10548.24N=6.633×103N，KAFt1b=1×6.633×10348.24n/mm=137N/mm>100N/mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KF=1.0。3) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得KH=1.159，結(jié)bh=10.67，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13，得KF=1.180。則載荷系數(shù)為KF=KAKVKF

33、KF=1×1.01×1.0×1.180=1.19（3） 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算的齒輪模數(shù)m=mt3KFKFt=2.01×31.191.3mm=1.95mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由吃面接觸疲勞強(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)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)1.95mm并究竟圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=62.77mm，算出小齒輪齒數(shù)z1=d1m=62.772=31.38。取z1=32，則大

34、齒輪齒數(shù)z2=uz1=3.4×32=108.8，取z2=109，z1，z2互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)算（1） 計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=32×2mm=64mmd2=z2m=109×2mm=218mm（2） 計(jì)算中心距a=d1+d22=64+2182mm=141mm（3） 計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1×32mm=32mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般小齒輪略為加寬5-10mm，即b1=b+510mm=32+510mm=3742mm。取b

35、1=40mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即b2=b=32mm。主要設(shè)計(jì)結(jié)論齒輪齒數(shù)z3=32，z4=109。模數(shù)m=2mm，壓力角=20°，中心距a=141mm，齒寬b1=40mm，b2=32mm。小齒輪選用40Cr(調(diào)質(zhì))，大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)），齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)。3. 各齒輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)名稱符號(hào)單位齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4模數(shù)mmm1122齒數(shù)z4714232109分度圓直徑dmm4714264218壓力角°20202020齒寬bmm55474032圓周速度vm/s1.770.80中心距amm945141六、 軸的設(shè)計(jì)及校核1. 中間軸設(shè)計(jì)及其校核計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明

36、結(jié)論已知條件若取取v帶傳動(dòng)效率1=0.95，取單級(jí)直齒圓柱齒輪對(duì)傳動(dòng)效率2=0.97，取滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率3=0.95，則P2=P123=4×0.95×0.97×0.95=3.50kw，又n2=239r/min，于是T2=9550000p2n2=9550000×3.5239Nmm140000Nmm。齒輪分度圓直徑d2=142mm，d3=64mm，齒輪寬b2=47mm，b3=40mm。1=0.952=0.973=0.95P2=3.5kwT2=140000Nmm選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量級(jí)結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故由減速器設(shè)計(jì)表8-26選用常用的材料4

37、5鋼，調(diào)質(zhì)處理45鋼，調(diào)質(zhì)處理初算軸徑查減速器設(shè)計(jì)表9-8得C=106135，考慮軸端不承受轉(zhuǎn)矩，只承受少量彎矩，故取較小值C=110，則dmin=C3p2n2=110×33.5239mm=26.91mm。初選深溝球軸承代號(hào)6207。dmin=26.91mm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖如圖所示：（1） 軸承部件設(shè)計(jì)軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定方式。然后，按軸上零件的安裝順序，從dmin處開(kāi)始設(shè)計(jì)（2） 軸承的選擇與軸段及軸段的設(shè)計(jì)該段軸段上安裝軸承，其設(shè)計(jì)應(yīng)與軸承的選擇同步進(jìn)行?？紤]齒輪無(wú)軸向力存在，選用深溝球軸承。軸段、上安裝軸承，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。暫取軸承6207。由減速器設(shè)計(jì)表11

38、-9得軸承內(nèi)徑d=35mm，外徑D=72mm，寬度B=17mm，定位軸肩直徑da=42mm，外徑定位直徑Da=65mm，對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離a3=19mm，故d1=35mm。通常一個(gè)軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，則d5=35mm。（3） 軸段和軸段的設(shè)計(jì)軸段上安裝齒輪3，軸段上安裝齒輪2，為便于齒輪的安裝，d2和d4應(yīng)分別略大于d1和d5，可初定d2=d4=37mm。齒輪2輪轂寬度范圍為1.21.5d2=44.455.5mm，取其輪轂寬度與齒輪寬度b2=47mm相等，左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。由于齒輪3的直徑比較小，采用實(shí)心式，取其輪轂寬度與齒輪寬度b3=40mm相等，其右端

39、采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段和軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比相應(yīng)齒輪的輪轂略短，故取L2=38mm， L4=45mm。（4） 軸段該段為中間軸上的兩個(gè)齒輪提供定位，其軸肩高度范圍為0.070.1d2=2.593.7mm，取其高度為h=3.5mm，故d3=44mm齒輪3左端面與箱體內(nèi)壁距離與高速軸齒輪右端面距箱體內(nèi)壁距離均取為1=10mm，齒輪2與齒輪3的距離初定為3=10mm，則箱體內(nèi)壁之間的距離為Bx=21+3+b3+b2=2×10+10+40+47mm=117mm。（5） 軸段及軸段的長(zhǎng)度該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s，故軸承采用脂潤(rùn)滑，需要用擋油環(huán)阻止

40、箱體內(nèi)潤(rùn)滑油濺入軸承座，軸承內(nèi)端面距箱體內(nèi)壁的距離取=12mm，中間軸上兩個(gè)齒輪的固定均由擋油環(huán)完成，則軸段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=B+1+4mm=17+12+10+4mm=43mm。軸段的長(zhǎng)度和軸段的長(zhǎng)度相等為L(zhǎng)5=43mm，L2=b3-2mm=40-2mm=38mm，L3=10mm，L4=b2-2mm=47-2mm=45mm。（6） 軸上力作用點(diǎn)的間距軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的距離a3=19mm，可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為l1=L1+b32-a3mm=43+402-19mm=44mml2=L3+b2+b32=10+47+402mm=53.5mml3=L5+b22-a3mm=43+472-

41、19mm=47.5mmL1=43mmL2=38mmL3=10mmL4=45mmL5=43mml1=44mml2=53.5mml3=47.5mm鍵連接齒輪與軸間采用A型普通平鍵連接，查減速器設(shè)計(jì)表8-31得鍵的型號(hào)分別為鍵10×8×36 GB/T 1096-1990和鍵10×8×40 GB/T 1096-1990。軸的受力（1） 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖（2） 計(jì)算支承反力在水平面上為Fr2=Fr1=2T1d2=2×0.95×5.3×104142N=710NFt2=Fr2tana=710×tan20° N=258.2

42、NFr3=2T2d3=2×1.4×10564N=4375NFt3=Fr3tana=4375×tan20° N=1592.4N由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，l1=44mm,l2=53.5mm,l3=47.5mm由理論力學(xué)可算得FNH1=656.8N，F(xiàn)NH2=1193.8N, FNV1=850.18N,FNV2=2814.82N在H面最大彎矩MH=FNH2l3=1193.8×47.5mm=56705.5Nmm在V面最大彎矩MV=FNV2l3=2814.82×47.5mm=133703.95Nmm最大彎矩M=MH2+MV2=145231.8Nmm校

43、核軸的強(qiáng)度危險(xiǎn)面發(fā)生在齒輪3的中心剖面處該截面的抗彎截面系數(shù)為W=0.1d23=0.1×373mm3=5065.3 mm3抗扭截面系數(shù)為W=0.2d23=0.2×323mm3=10130 mm3齒輪3剖面左側(cè)彎曲應(yīng)力為=MW=145231.8 5065.3MPa=28.7MPa扭剪應(yīng)力為=T2W=1.4×10510130MPa=13.9MPa按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為b=2+4()2=28.72+4×(0.6×13.9)2MPa=33.2MPa因?yàn)閎>,故齒輪3的

44、中心剖面處的左側(cè)為危險(xiǎn)截面由減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限B=650MPa，由減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力-1b=60MPa，b<-1b，所以強(qiáng)度滿足要求。校核鍵連接的強(qiáng)度齒輪2處鍵連接的擠壓應(yīng)力為P1=4T2d2hL1=4×1.4×10537×8×43MPa=44.0MPa齒輪3處鍵連接的擠壓應(yīng)力為p2=4T2d4hL2=4×1.4×10537×8×38MPa=49.8MPa取鍵、軸及齒輪的材料都為鋼，由減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-33查得p=125150MPa,

45、 P1<p, p2<p，強(qiáng)度足夠。校核軸承壽命左軸承的載荷為P2=FNH22+ FNV22=1193.82+2814.822 N=3057N查減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-28得6206型軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=25500N左軸承的壽命為L(zhǎng)h1=10660n2(CP2)3=10660×239×（255003057）3=40474.8h右軸承的載荷為P2=FNH12+ FNV12=656.82+850.182 N=1074.4N右軸承的壽命為L(zhǎng)h2=10660n2(CP2)3=10660×239×（255001074.4）3=922511h減速器預(yù)

46、期壽命為L(zhǎng)h'=2×8×300×8h=38400h因?yàn)長(zhǎng)h1>Lh', Lh2>Lh'，故軸承壽命足夠2. 高速軸設(shè)計(jì)及其校核計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明結(jié)論已知條件若取v帶傳動(dòng)效率1=0.95，則P1=P=4×0.95=3.8kw，又n1=720r/min，于是T1=9550000p2n2=9550000×3.8720Nmm50403Nmm。齒輪分度圓直徑d1=47mm齒輪寬b1=55mm。1=0.95P1=3.8kwT1=50403Nmm選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量級(jí)結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故由減速器設(shè)計(jì)表8

47、-26選用常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理45鋼，調(diào)質(zhì)處理初算軸徑查減速器設(shè)計(jì)表9-8得C=106135，考慮軸端不承受轉(zhuǎn)矩，又承受彎矩，故取較小值C=120，則dmin=C3p1n1=120×33.8720mm=20.9mm。軸與帶輪連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大3%5%，軸端最細(xì)處直徑為dmin=20.9×1.031.05=21.521.9。取dmin=22mm。初選深溝球軸承代號(hào)6206。dmin=22mm結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖如圖所示：（1） 軸承部件設(shè)計(jì)為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)熱小，軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定方式。按軸上零件的安裝順序，

48、從軸的最細(xì)處開(kāi)始設(shè)計(jì)。（2） 軸段軸段上安裝帶輪，此段軸的設(shè)計(jì)應(yīng)與帶輪輪轂軸孔設(shè)計(jì)同步根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，考慮到如該段軸徑取得太小，軸承的壽命可能滿足不了減速器預(yù)期壽命的要求，初定軸段的軸徑d1=22mm，帶輪輪轂的寬度1.52.0d1=3344mm，結(jié)合帶輪結(jié)構(gòu)，取其帶輪輪轂的寬度L帶輪=42mm，軸段的長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂寬度，取L1=40mm。（3） 軸段和密封圈的設(shè)計(jì)在確定軸段的軸徑是應(yīng)考慮帶輪的軸向固定及密封圈的尺寸。帶輪用軸肩定位，軸肩高度h=0.070.1d1=0.050.1×22mm=1.12.2mm。軸段的軸徑取d2=24.426.4mm。其最終由密封圈確定。該處軸的圓

49、周速度小于3m/s，可選用氈圈油封，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用氈圈25 JB/ZQ 46091997，則d2=25mm。（4） 軸承與軸段及軸段考慮到齒輪沒(méi)有軸向力的存在，選用深溝球軸承，暫取軸承6206。由減速器設(shè)計(jì)表11-9得軸承內(nèi)徑d=30mm，外徑D=62mm，寬度B=16mm，定位軸肩直徑da=36mm，外徑定位直徑Da=56mm，對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離a3=18mm，故d3=d6=30mm。通常一個(gè)軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，則d6=30mm。軸承采用脂潤(rùn)滑，需要用擋油環(huán)阻止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油濺入軸承座。為補(bǔ)償箱體鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距箱體內(nèi)壁距離取，擋油環(huán)的擋油

50、凸緣內(nèi)側(cè)面凸出箱體內(nèi)壁12mm，擋油環(huán)軸孔寬度初定為B1=12mm，則L3=B+B1=16+12mm=28mm。同理，L6=B+B1=16+12mm=28mm。（5） 齒輪及軸段該段上安裝齒輪，為了便于齒輪的安裝，d5應(yīng)略大于d3，可初定d5=32mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得該處鍵的截面尺寸為b×h=10×8mm，初選鍵10×8×50 GB/T 1096-1990。L5=b1-2mm=55-2mm=53mm。（6） 軸段的設(shè)計(jì)該軸段直徑可取略大于軸承定位軸肩的直徑，齒輪右端面距箱體內(nèi)壁距離為1=10mm，則該軸段長(zhǎng)度L4=Bx-21-B1=117-2

51、5;10-55mm=42mm。d4=32+5mm=37mm。（7） 軸承的長(zhǎng)度 對(duì)于兩極直齒圓柱齒輪減速器，其壁厚的計(jì)算公式為=0.025a+3其中，a為低速級(jí)中心距。由前述計(jì)算可知，a=94.5mm。帶入可得=0.025a+3=0.025×94.5+3mm=5.36mm取壁厚=8mm。另取K=15mm，Bd=10mm，1=2mm，則L2=15+1+10+2+8mm=36mm（8） 軸上力作用點(diǎn)的間距軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的距離a3=18mm，可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為l1=72mml2=91.5mml3=49.5mmL1=40mmL2=36mmL3=38mmL4=42

52、mmL5=53mmL6=42mml1=72mml2=91.5mml3=49.5mm鍵連接齒輪與軸間采用A型普通平鍵連接，查減速器設(shè)計(jì)表8-31得鍵的型號(hào)分別為鍵8×7×40 GB/T 1096-1990和鍵10×8×50 GB/T 1096-1990。軸的受力（3） 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖（4） 計(jì)算支承反力在水平面上為Fr1=2T1d1=2×5040347N=2144.8NFt1=Ft2=258.2N由l1=72mm，l2=91.5mm，l3=49.5mm可算得FNH1=90.6N，F(xiàn)NH2=167.6N, FNV1=752.9N,FNV2=1391

53、.9NH面最大彎矩MH=FNH2l3=167.6×49.5mm=8296.2NmmV面最大彎矩MV=FNV2l3=1391.9×49.5mm=68899.05Nmm最大彎矩M=MH2+MV2=69396Nmm校核軸的強(qiáng)度危險(xiǎn)面發(fā)生在齒輪1的中心剖面處該截面的抗彎截面系數(shù)為W=0.1d23=0.1×323mm3=3276.8 mm3抗扭截面系數(shù)為W=0.2d23=0.2×323mm3=6553.6 mm3齒輪1剖面左側(cè)彎曲應(yīng)力為=MW=69396 3276.8MPa=21.2MPa扭剪應(yīng)力為=T1W=504036553.6MPa=7.7MPa按彎扭合成強(qiáng)度

54、進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為b=2+4()2=21.22+4×(0.6×7.7)2MPa=23.1MPa因?yàn)閎>,故齒輪1的中心剖面處的左側(cè)為危險(xiǎn)截面由減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限B=650MPa，由減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力-1b=60MPa，b<-1b，所以強(qiáng)度滿足要求。為了更好地確定軸的強(qiáng)度，故對(duì)軸段進(jìn)行校核，步驟同上，經(jīng)校核b=50MPa，b<-1b，可得軸的強(qiáng)度滿足要求。校核鍵連接的強(qiáng)度帶輪1處鍵連接的擠壓應(yīng)力為P1=4T1d2hL1=

55、4×5040322×7×40MPa=32.73MPa齒輪1處鍵連接的擠壓應(yīng)力為p2=4T1d4hL2=4×5040332×8×50MPa=15.75MPa取鍵、軸及齒輪的材料都為45鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得p=125150MPa, P1<p, p2<p，強(qiáng)度足夠。校核軸承壽命左邊軸承的載荷為P2=FNH22+ FNV22=90.62+752.92 N=758.33N查減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表8-28得6206型軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=19500N左邊軸承的壽命為L(zhǎng)h1=10660n1(CP1)3=10660×720&

56、#215;（19500758.33）3=393591h右端軸承的載荷為P2=FNH12+ FNV12=167.62+1391.92 N=1401N右端軸承的壽命為L(zhǎng)h2=10660n1(CP2)3=10660×720×（195001401）3=62417.4h減速器預(yù)期壽命為L(zhǎng)h'=2×8×300×8h=38400h因?yàn)長(zhǎng)h1>Lh', Lh2>Lh'，故軸承壽命足夠3. 低速軸設(shè)計(jì)及其校核計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明結(jié)論已知條件若取取v帶傳動(dòng)效率1=0.95，取單級(jí)直齒圓柱齒輪對(duì)傳動(dòng)效率2=0.97，取滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率3=0.95，則P3=P12232=4×0.95×0.97×0.97×0.95×0.