機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)零件圖和裝

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一、傳動(dòng)方案擬定……………………3二、電動(dòng)機(jī)的選擇……………………4三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分派各級(jí)的傳動(dòng)比……………5四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算………5五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………6六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………13七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算……21八、鍵連接的選擇及計(jì)算……………24九、由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P219表13-9，取dd2=264.6mm實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2’=n1dd1/dd2=1420×90/265=482.26r/min帶速V：V=πdd1n1/(60×1000)=π×90*1420/(60×1000)=6.69m/s在5~25m/s范圍內(nèi)，帶速適合。(3)、確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心矩a初步選取中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5×(90+265)=532.5mm取a0=535mm符合0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P220得帶長(zhǎng)：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0n2’=482.26/min帶速V=6.69m/sa0=532.5mm取a0=535mm=2×532.5+1.57(90+265)+(265-90)2/（4×535）=1622.4mm根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P212表（13-2）對(duì)A型帶取Ld=1800mm根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P220式（13-16）得：L0=1622.4mma≈a0+（Ld-L0）/2=532.5+（1800-1622.4）/2=621mm(4)驗(yàn)算小帶輪包角?1?1800?取Ld=1800mma=621mmD2?D1265?90?57.30?1800??57.30?163.850?1200a621（5）確定帶的根數(shù)Z根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P214表（13-3）P0=0.35KW根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P216表（13-5）△P0=0.03KW根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P217表（13-7）Kα=0.954根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P212表（13-2）KL=1.18由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P218式（13-15）得Z=PC/[P0]=PC/(P0+△P0)KαKLZ?α1=163.850>1200（適用）P0=1.41KW△P0=0.09KWKα=0.98KL=1.11Pc2.97??6.94?7?P0??P0?KLKa?0.35?0.03??1.18?0.954取7根Z=6.94(6)計(jì)算軸上壓力取7根由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P212表13-1查得帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m，由式（13-17）單根V帶的初拉力：?PC?2.5F0?500??1??qv2?ZV?Ka??500?2.977?6.692?2.5??1?0.066.69?54.1N?????0.954?F0=54.1N則作用在軸承的壓力FQ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P221式（13-18）FQ?2ZF0sin?1163.85?2?7?54.1?sinN?749.9N220V帶標(biāo)記Z1800GB/T11544-1997１．齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪（1）齒輪材料及熱處理①材料：小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪280HBS取小齒數(shù)Z1=24FQ=749.9N大齒輪選用45#鋼正火，齒面硬度為大齒輪240HBSZ2=i1×Z1=3.71×24=89.04取Z2=90②齒輪精度σHlim1=700Mpa按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)，齒根噴丸加強(qiáng)。σσ２．初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)3Hlim2=610MpaFlim1=600MpaFlim2=460Mpaσd1t?2KtT1?d???u?1ZHZE2?()u[?H]確定各參數(shù)的值:①試選Kt=1.6查課本選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433由課本??1?0.78??2?0.82則???0.78?0.82?1.6②由課本公式計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)N1=60n1jLh=60×473.33×1×（2×8×300×8）=1.09×109hN2==4.45×108h#(3.25為齒數(shù)比,即3.25=Z2)Z1[σH]1=700.0Mpa[σH]2=610MpaSF=1.25[σF]1=500Mpa[σF]2=380Mpa③查課本圖得：K??1=0.93K??2=0.96④齒輪的疲乏強(qiáng)度極限KHN1?Hlim1=0.93×550=511.5MPaSKHN2?Hlim2=0.96×450=432MPaS取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式得:[?H]1=[?H]2=T1=140013N·mm5許用接觸應(yīng)力[?H]?([?H]1?[?H]2)/2?(511.5?432)/2?471.75MPa⑤查課本由表得：ZE=189.8MPa由表得:?d=1T=95.5×105×P1/n1=95.5×10×傳動(dòng)比i齒=52.47/473.33=6.4×104N.m3.設(shè)計(jì)計(jì)算①小齒輪的分度圓直徑d1t3Z1=28Z2=104i0=135/27=3.25u=i0=3.25φd=1.0d1t?2KtT1?d???u?1ZHZE2?()u[?H]=32?1.6?6.40?1044.712.433?189.82??()?53.84mm1?1.63.71471.75②計(jì)算圓周速度????d1tn13.14?53.84?473.33??1.33m/s60?100060?1000③計(jì)算齒寬b和模數(shù)mnt計(jì)算齒寬bb=?d?d1t=53.84mm計(jì)算摸數(shù)mn初選螺旋角?=14?mnt=k=1.98ZE=189.8ZH=2.5d1=52.69mmd1tcos?53.84?cos14??2.18mmZ124④計(jì)算齒寬與高之比bh齒高h(yuǎn)=2.25mnt=2.25×2.00=4.50mmb=53.844.5=11.96h⑤計(jì)算縱向重合度??=0.318?d?1tan??0.318?1?24?tan14?=1.903⑥計(jì)算載荷系數(shù)K使用系數(shù)KA=1根據(jù)v?1.62m/s,7級(jí)精度,查課本由P192表10-8得動(dòng)載系數(shù)KV=1.07,查課本由P194表10-4得KH?的計(jì)算公式:KH?=1.12?0.18(1?0.6?d)??d+0.23×10×b?322

=1.12+0.18(1+0.6?1)×1+0.23×1053.84=1.54查課本由P195表10-13得:KF?=1.35查課本由P193表10-3得:KH?=KF?=1.2故載荷系數(shù):K＝KKKH??3×KH?=1×1.07×1.2×1.54=1.98⑦按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1=d1t3m=2mmd1=56mm3K/Kt=53.84×1.98=57.08mm1.6⑧計(jì)算模數(shù)mnmn=d1cos?57.08?cos14??2.34mmZ1244.齒根彎曲疲乏強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式3mn≥2KT1Y?cos2?YF?YS?()2da1=60mm[?F]?dZ1?ad2=208mm⑴確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值①小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝48.6kN·m確定齒數(shù)z×24＝89.04傳動(dòng)比誤差i＝u＝z/z＝90/24＝3.75Δi＝1％5％，允許②計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z＝z/cosz＝z/cos＝24/cos314＝26.27＝90/cos314＝98.90＝1??da2=212mmb=57mm由于是硬齒面，故取z＝24，z＝iz＝3.71b1=62mm中心距a=137mmYFa1=2.592YSa1=1.596③初選齒寬系數(shù)④初選螺旋角按對(duì)稱布置，由表查得初定螺旋角＝14K=1×1.07×1.2×1.35YFa2=2.211YSa2=1.774σσ＝[1.88-3.2×F2=252.43F1=307.14Mpa⑤載荷系數(shù)KK＝KKK＝1.73⑥查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y查課本由表得:齒形系數(shù)Y＝2.592Y＝2.211＝1.774應(yīng)力校正系數(shù)Y⑦重合度系數(shù)Y＝1.596Y端面重合度近似為（11?）]cos?＝[1.88－3.2×（1/24＋1/90）]Z1Z2×cos14?＝1.66＝arctg（tg＝20.64690＝14.07609由于＝/cos//cos）＝arctg（tg20/cos14?），則重合度系數(shù)為Y＝＝0.673o0.25+0.75cos53.84?sin14＝??2.34⑧螺旋角系數(shù)Y軸向重合度1.77Y＝1－1.77*14/120＝0.79⑨計(jì)算大小齒輪的YF?FS?[?F]＝查課本由表得到彎曲疲乏強(qiáng)度極限小齒輪?FF1?500MPa大齒輪?FF2?380MPa查課本由表得彎曲疲乏壽命系數(shù):KFN1=0.86KFN2=0.93取彎曲疲乏安全系數(shù)S=1.4[?F]1=[?F]2=YF?1FS?1[?F]1YF?2FS?2[?F]2KFN1?FF10.86?500??307.14S1.4KFN2?FF20.93?380??252.43S1.42.592?1.596?0.01347307.142.211?1.774?0.01554252.43??大齒輪的數(shù)值大.選用.⑵設(shè)計(jì)計(jì)算①計(jì)算模數(shù)3mn?2?1.73?6.40?104?0.78?cos214?0.01554mm?1.38mm21?24?1.655對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲乏強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲乏強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取mn=2mm但為了同時(shí)滿足接觸疲乏強(qiáng)度，需要按接觸疲乏強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=57.80mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由:57.80?cos14?z1==28.033取z1=28mn那么z2=3.71×28=103.88=104②幾何尺寸計(jì)算計(jì)a=算中心距(z1?z2)mn(28?104)2==136.08mm?2cos?2?cos14將中心距圓整為137mm按圓整后的中心距修正螺旋角(???2)mn(28?104)?2?=arccos1?arccos?18.562?2?136.08因?值改變不多,故參數(shù)??,k?,Zh等不必修正.計(jì)算大.小齒輪的分度圓直徑d1=z1mn28?2?=58.95mmcos?cos18.06d2=z2mn104?2=218.95mm?cos?cos18.06C=115d=30mm計(jì)算齒輪寬度B=?d1?1?58.90mm?58.95mm圓整的B2?57B1?62六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P245（14-2）式，并查表14-2，取C=115d≥C(P/n)1/3=113(3.325/238.727)1/3mm=27.19mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=24.80×(1+5%)mm=28.55∴選d=30mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡協(xié)同固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)渡協(xié)同固定（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度Ⅰ段：d1=30mm長(zhǎng)度取L1=60mm∵h(yuǎn)=2cc=1.5mmII段:d2=d1+2h=30+2×2×1.5=36mm∴d2=36mm初選用7208c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為d=40mm,寬度為B=18mm.d1=30mmL1=60mmd2=36mm考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為21mm，通過(guò)密封蓋軸段B=18mm長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定距離而定，為此，取該段長(zhǎng)為57mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=（2+21+18+57）=98mmIII段直徑d3=42mmL3=50mmⅣ段直徑d4=48mm由手冊(cè)得：c=1.5h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=42+2×3=48mm長(zhǎng)度與右面的套筒一致，即L4=21mmL2=98mmd3=42mmL3=50mmd4=48mm但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊(cè)得安裝尺寸h=3.L4=21mm該段直徑應(yīng)?。海?0+3×2）=46mm因此將Ⅳ段設(shè)計(jì)成階梯形，左段直徑為41mmⅤ段直徑d5=40mm.長(zhǎng)度L5=19mm

由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=111mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算①求分度圓直徑：已知d1=54mm②求轉(zhuǎn)矩：已知T1=140013N·mm③求圓周力：Ft根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P168（11-1）式得Ft=2T1/d1=2×140013/54=5185.667N④求徑向力Fr根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P168（11-2）式得Fr=Ft·tanα=5185.667×tan200=1887.428N⑤由于該軸兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=55.5mm(1)繪制軸受力簡(jiǎn)圖，如圖ad5=40mmL5=19mmL=111mmd1=54mmT1=140013N·mmFt=5185.667NFr=1887.428NFAY=943.714NFAZ=2592.834N(2)繪制垂直面彎矩圖，如圖b軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=943.714NFAZ=FBZ=Ft/2=2592.834NMC1=52.376N·mMC2=143.902N·m由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=(943.714×111×10-3)/2=52.376N·m(3)繪制水平面彎矩圖，如圖cMC=153.137N·m截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=2592.834×111×10-3/2=143.902N·m(4)繪制合彎矩圖，如圖dMC=(MC12+MC22)1/2=(52.3762+143.9022)1/2=153.137N·m(5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106×（P2/n2）=133.013N·m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖,如圖fT=133.013N·mMec=186.478N·m轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.8，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=[MC2+(αT)2]1/2σe=25.169MPa=[153.1372+(0.8×133.013)2]1/2=186.478N·m(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（6-3）σe=Mec/0.1d33=186.478/(0.1×42×10-3)3=25.169MPa⑤∵兩軸承對(duì)稱∴LA=LB=57.5mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=358.548/2=179.274NFAZ=FBZ=Ft/2=985.102/2=492.551N(2)由兩邊對(duì)稱，截面C的彎矩也對(duì)稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAxL/2=(179.274×115×10-3)/2=10.308N·m(3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=492.551×115×10-3)/2=28.322N·m(4)計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=（10.3082+28.3222）1/2=30.140N·mMC1=10.308N·mMC2=28.322N·mMC=30.140N·mMec=512.780N·m(5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P246σe=21.516Mpa得α=0.8Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[30.1402+(0.8×639.867)2]1/2=512.780N·m(6)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度σe=Mec/（0.1d3）=512.780/[0.1×(62×10-3)3]軸承預(yù)計(jì)壽命24000h=21.516Mpa24000h∴預(yù)期壽命足夠2、計(jì)算輸出軸承(1)已知nⅢ=47.745r/minFa=0FR=FAZ=492.551N試選7209C型角接觸球軸承LH=149994h>24000h預(yù)期壽命足夠FS1=FS2=334.934N根據(jù)課本《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P281表（16-12）得FS=0.68FR,則FS1=FS2=0.68FR=0.68×462.551=334.934N(2)計(jì)算軸向載荷FA1、FA2∵FS1+Fa=FS2Fa=0