1、闞南工業(yè)人學(xué)科技當(dāng)院課程設(shè)計(jì)資料課程名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：二級(jí)錐形圓柱齒輪減速器專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 班級(jí)： 1101學(xué)生姓名：李炎奎學(xué)號(hào)：1112110110指導(dǎo)教師：邱顯一材料目錄序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)13課程設(shè)計(jì)其它資料14CAD圖紙5課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：二級(jí)錐形圓柱齒輪減速器專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)班級(jí): 1101學(xué)生姓名：李炎奎 學(xué)號(hào)：11121101李指導(dǎo)教師：邱顯一湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部制目錄第1章選擇電動(dòng)機(jī)和計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)71.1 電動(dòng)機(jī)的選擇71.2 計(jì)算傳動(dòng)比：81.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： 81.4 計(jì)算各軸的輸入功率： 81.5 各

2、軸的輸入轉(zhuǎn)矩9第2章齒輪設(shè)計(jì)92.1 高速錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)92.2 低速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)17第3章設(shè)計(jì)軸的尺寸并校核。233.1 軸材料選擇和最小直徑估算233.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)243.3 軸的校核293.3.1 高速軸293.3.2 中間軸313.3.3 低速軸33第4章 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算374.1.1 輸入軸滾動(dòng)軸承計(jì)算374.1.2 中間軸滾動(dòng)軸承計(jì)算394.1.3 輸出軸滾動(dòng)軸承計(jì)算40第5章鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算425.1 輸入軸鍵計(jì)算425.2 中間軸鍵計(jì)算425.3 輸出軸鍵計(jì)算42第6章 聯(lián)軸器的選擇及校核436.1 在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)。436.2 聯(lián)軸器的校核

3、43第7章潤(rùn)滑與密封43第8章 設(shè)計(jì)主要尺寸及數(shù)據(jù)44第9章設(shè)計(jì)小結(jié)45第10章參考文獻(xiàn)：46機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)圓錐一圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（一份）（2）減速器裝配圖（1張）（3）減速器零件圖（不低于3張系統(tǒng)簡(jiǎn)圖：滾原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拉力F=2900N,滾筒轉(zhuǎn)速6017mm,滾筒直徑D=340mm,使用年限10年工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，兩班制。常溫下連續(xù)工作，空載啟動(dòng)，工作 載荷平移，三相交流電源，電壓源380V 220v。設(shè)計(jì)步驟：傳動(dòng)方案擬定由圖可知，該設(shè)備原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置為減速器，工作機(jī)為帶型運(yùn)輸設(shè)備。 減速器為兩級(jí)展開(kāi)式圓錐一

4、圓柱齒輪的二級(jí)傳動(dòng)，軸承初步選用圓錐滾子軸承。 聯(lián)軸器2、8選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。第1章選擇電動(dòng)機(jī)和計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)1.1電動(dòng)機(jī)的選擇F V1計(jì)算帶式運(yùn)輸機(jī)所需的功率：Pw=，=3.09749kw10002各機(jī)械傳動(dòng)效率的參數(shù)選擇：一對(duì)滾軸承n 1=0.99,錐齒輪傳動(dòng)效率n 2=0.96,圓柱 齒輪傳動(dòng)效率n 3=0.97,聯(lián)軸器效率n 4=0.99所以總傳動(dòng)效率：77z = n 14H2 n3 H42=0.861 .計(jì)算電動(dòng)機(jī)的輸出功率： = &=3.56kw%2 .確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：查表選擇二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比合理范圍 iv=8-40nd =i vnw =(8- 40)x60 =

5、 (480 - 2400) r/nini o 則電動(dòng)機(jī)同步 轉(zhuǎn)速選擇可選為750i7min, 1000i/mm, 1500i7miiio考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、價(jià)格、及結(jié)構(gòu)緊湊和 滿(mǎn)足錐齒輪傳動(dòng)比關(guān)系（L = 0.25k且i< 3 ）,故首先選擇lOOOr/min,電動(dòng)機(jī)選擇如表所示表1型號(hào)額定功率/kw滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 r/iiuii軸徑D/nuii伸出長(zhǎng) E/mm啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M1-64960421102.02.01.2計(jì)算傳動(dòng)比：2 .總傳動(dòng)比：ir =- = 960 - 60«16 _ %3 .傳動(dòng)比的分配：iT =0.2511=0.25x16 =

6、 4, in = 51.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速：I 軸 iij = nm = 960i/nniII 軸 nn = = 24017111111h 4HI軸 nin= 4817'niin IV軸 n4=n3=48r/min %51.4 計(jì)算各軸的輸入功率：I 軸心 3.06"，II 軸 Pn « 3.01kwIII軸片產(chǎn)2.88 kwIV軸 P4 = 2.83kw1.5各軸的輸入轉(zhuǎn)矩I 軸 1 = 30.50N.iwn軸 7 =119.58 mil川軸 = 574.21?7mu V 軸 r = 562.79Nmm軸的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)軸1中間轉(zhuǎn)軸2低速轉(zhuǎn)軸3工作軸

7、4轉(zhuǎn)速(r/min)9609602404848實(shí)際功率 (kw)3. 633. 063. 012. 882. 83轉(zhuǎn)矩(N.M)31.4430. 50119. 58574. 21562. 79傳動(dòng)比145第2章齒輪設(shè)計(jì)2.1 高速錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(二)選定高速級(jí)齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1 .按傳動(dòng)方案選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)2 .輸送機(jī)為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用8級(jí)精度。3 .材料選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著的教材表10-1選擇小齒輪材料和大齒輪材料如下: 表2齒輪型 號(hào)材料牌 號(hào)熱處理方 法強(qiáng)度極限（JB /AfPa屈服極限 外/MPa硬度（HBS）平

8、均硬度 （HBS）齒芯 卡而即 部齒面部小齒輪45調(diào)質(zhì)處理650360217255240大齒輪45正火處理580290162217200二者硬度差約為40HBS。比u =三 zi"=2.63 194.選擇小齒輪齒數(shù)4 = 19,則：z. =iIz1 =2.64x19 = 50.1,取z,=500實(shí)際齒5.確定當(dāng)量齒數(shù) u = cotb】=tanb,= 2.63=20.822°,=69.178°719z 50zvl =口 = 20.30, z“= = = 140.70。cos£0.9347cosb,0.3554（三）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.>2.9

9、2KT1 %(1-0.5 0 Ju確定公式內(nèi)的數(shù)值1）試選載荷系數(shù)9=13 2）教材表106查得材料彈性系數(shù)Z£=189.8MP/ （大小齒輪均采用鍛鋼）3）小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩4=4.387xlO4Nmm4）錐齒輪傳動(dòng)齒寬系數(shù)0.25（人,=9 <0.35,取中穴=0.3。R5）教材10-21d圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 b5= 570MPa； 1021C圖按齒面硬度查得大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限1m2 = 390 Mpa o6)按式(1 0 1 3 )計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) M =6013" = 60x960 x1x(2x8x365 x5)=1.682 x1()9；

10、、M 1.682 xlO9M ='=2.63=6.4x10s7）查教材1019圖接觸疲勞壽命系數(shù)0.91, Khn,=0.96o8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力%/取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=l,則aH 1 = Khn1 = 0.91 x 570 = 518.7MPa匕“ 2 = K.z = o 96 x 390 = 374.4MPa s二取匕=374.4MPa2.計(jì)算K7“(1-0.5 Ju= 2.92 x3 1 189.8、1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d （由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)）1.3x4.387 xlO4x703x(1-0.5x03)-x 2.63=86.183 nun2)

11、計(jì)算圓周速度= d“ (1- 0.5)= 73.256 mm60x1000= 34x73.256x960 = 3"600003)計(jì)算齒寬b及模數(shù)m1 不 n 不 V u- + 1，264-+1b =&/? = dt8=83.130 x 0.33 x= 39.654nun22n% = % =%效=3.4052 mmnt Z1 254)5)齒高 h = 2.2511% =2.25x 3.4052 = 7.6617 mnB = * = 5.1756 h 7.6617計(jì)算載荷系數(shù)K由教材102表查得：使用系數(shù)使用系數(shù)K.=l；根據(jù)v=3.68nVs、8級(jí)精度按第一級(jí)精度，由108圖查

12、得：動(dòng)載系數(shù)Ky=L22；由103表查得：齒間載荷分配系數(shù)Ka = KHa=K.,=l；取軸承系數(shù)勺在=1.25,齒向載荷分布系數(shù)KA=K6 = Ka = KH/3bcxL5 = L875所以：K = KAKvKaKHS = lx 1.22xlx 1.875 = 2.2875 /A v fl c* ri p6）按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑3 12 7275= 86.183x J-=104.046nmi1.37）就算模數(shù):mn =支= 2= 5.476 mmZ119（四）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)m> 3K(l-0.5JziJu'l E1.確定計(jì)算參數(shù)1)計(jì)算載荷 K = KAK

13、vKFaKFp = lx L22 xlxl.8乃=2.28752)查取齒數(shù)系數(shù)及應(yīng)了校正系數(shù) 由教材10 5表得：rFal = 2.788 ,K5al = 1.553 ； Y、=2.148 , %, = 1.822 03)教材10-20圖c按齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞極限?句=400MPa ；教材10-20圖b按齒面硬度查得大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限er”，= 320 MPa o /* L _4)教材1018圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K,m=0.85, Kfn. = 0.88 o5)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=L4 o鋁g生=0 85x400 = 243MPa1.4e為1 = 08

14、8x320 = 201.14MPa1.46)計(jì)算大小齒輪的并加以比較,= “1783 , 鈴=造詈= 0.01946 ,大齒輪的數(shù)值大。2.計(jì)算（按大齒輪）3 4CT；紂57%(1-0.50 JzJJu'l3I 4x2.2875 x4.387 xlO4 =, x 0.01946' 0.3 x (1 0.5 x 0.3) 大齒輪 M =90'濟(jì)=90°-20.556° =69.444° «0X2.分度圓直徑：1)小齒輪 m = n"Z = 5x21 = 105 mn2)大齒輪 d、=mz, =5x56 = 280 mn3.

15、 齒頂高 h° = h/mn = lx 5mm = 5mm4.齒根高 hf = (ha* + 不州口 = (l + 0.2)x 5mm= 6mm5.齒頂圓直徑：1) 小齒輪 d2 = d+2haCosb = 105 + 2 x 5 x 0.9363 = 114.363 mn2) 大齒輪 dc=d,+2hcos& = 280 + 2x5x0.3511 = 283.511nin x 192 x V2.632 +1=3.286nim對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞計(jì)算的模m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，乂有 齒輪模數(shù)m的大小要有彎曲強(qiáng)度覺(jué)定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能

16、力僅與齒輪直徑有關(guān)。所以可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.698 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mn =5 nun (摘自機(jī)械原理教程第二版清華大學(xué)出版社4.11錐齒輪模數(shù)(摘臼GB.T123681990),而按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d”104. 046mm重新修正齒輪齒數(shù)，d 104 046Z=-=一；一 = 20.92,取整4 =21 ,則z, =iZ=2.64 x 21 = 55.44,為了使各個(gè)相mn 5-嚙合齒對(duì)磨損均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，z,與4一般應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。故取整z、=56。則實(shí)際傳動(dòng)比11=上=史=2.677,與原傳動(dòng)比相差1.2斬 且在±5%誤差范圍內(nèi)。Z1 21(五)計(jì)算大小齒輪的基本

17、幾何尺寸1.分度圓錐角：71)小齒輪 = arccot - = 20.556 °z】6 .齒根圓直徑：1) 小齒輪 df =d12hfCos4 =105 2x6x0.9363 =93.764nin2) 大齒輪 =d、-2hfCosa =80-2x6x0.3511 = 275.787 inn7 .錐距 R = mZ = Jzj +zj = -x J2r +56? = 149.520nun8 .齒寬 b = 0.3x 149.520 = 44.856mn ,(取整)b=45mm。A則：圓整后小齒寬坊=45nin,大齒寬氏=45iim。9.當(dāng)量齒數(shù)ZvlzicosR 0.936321=22

18、.429 , zz.cos5) 0.3511 = 159.49910.分度圓齒厚 s = = 'L = 7.85mm 22IL修正計(jì)算結(jié)果：1)由教材 10 5 表查得：yFal = 2.708 , r5al = 1.572 ； %?=2.1382)加Ji1 60x1000 -3.14xlQ5x960 = 5 27ni/s>60000再根據(jù)8級(jí)精度按教材108圖查得：動(dòng)載系數(shù)K,=L25；由10-3表查得：齒間載荷分配系數(shù)K" = K.=七=1 ；取軸承系數(shù)儲(chǔ)也=1.25,齒向載荷分布系數(shù)K,=KH/3 = KHa = Kxl.5 = l.S753) K = K .Kv

19、KHa A：= 1 x 1.25 x 1 x 1.875 =2.344 '/i >ri /j4)校核分度圓直徑Kl然(1-0.5 0 Juc cc 3If 189.8 Y 2.344 x4.387 x 104= 2.92 x xV1374 A) o.3x(1-0.5x0.3)- x 2.677=98.7805)2.708x1.572KT- 243= 0.017518 ,以八、2.138 x1.837aF2201.14=0.019526大齒輪的數(shù)值大，按大齒輪校核。,34KT匕乂6) mn> j廿%(1-0.5Jz； 4r石石丁J 4x2.344 x4.387 xlO4=.x

20、 0,019326V 03x(l-0.5X0.3)2 X212 X52.6772 +1=3.08nmi實(shí)際«=105皿】，14=51皿，均大于計(jì)算的要求值，故齒輪的強(qiáng)度足夠。(六)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪1由于直徑小，采用實(shí)體結(jié)構(gòu)；大齒輪2采用孔板式結(jié)構(gòu)， 結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式和后續(xù)設(shè)計(jì)的中間軸配合段直徑計(jì)算，見(jiàn)下表；大齒輪2結(jié)構(gòu) 草圖如圖。高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的尺寸見(jiàn)表大錐齒輪結(jié)構(gòu)草圖表3大錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸名稱(chēng)結(jié)構(gòu)尺寸及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值錐角bu Z,o = aictaiizi69.444°錐距R149.520nmi輪緣厚度e =（3 4）mn > lOimi16111m大端齒頂圓直

21、徑283.511nmi轂空直徑D由軸設(shè)計(jì)而定5011UH輪轂直徑AD = 1.6D80111111輪轂寬度LL = (11.2)D取 55mm腹板最大直徑O。由結(jié)構(gòu)確定188nun板孔分布圓直徑D,-2134nun板孔直徑d。由結(jié)構(gòu)確定2411UH腹板厚度CC =(0.1-0.17)/? >10111111811U11表4高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)尺寸名稱(chēng)計(jì)算公式計(jì)算值法面模數(shù)mn5 mm錐角6s220.556°69.444°齒數(shù)Z!z22156傳動(dòng)比h2.667分度圓直徑4 d2105nun280nun齒頂圓直徑d . = d. + 2h cos5. 11u1d .= d,

22、+ 2h,cos5,114.36311U11283.51111U11齒根圓直徑dfl = d1 -2hfCOs5= d2 -2hfcos5293.76411U11275.787mm錐距mz m / 22R = JZ +z,2sin5 2Vl -149.520nmi齒寬gb24511UH4511UH2.2低速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（七）選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1 .按傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2 .經(jīng)一級(jí)減速后二級(jí)速度不高，故用8級(jí)精度。3 .齒輪材料及熱處理小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，平均硬度為240HBS,大齒輪材料為45剛正火，平均硬度 為200HBS,二者材料硬度差為40HBS。4

23、.齒數(shù)選擇選小齒輪齒數(shù)Q =19,根據(jù)傳動(dòng)比勾=4,則大齒輪齒數(shù)q = 23%=19x4 = 76,取口二76。實(shí)際傳動(dòng)比%=45 .選取螺旋角。初選螺旋角（二）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì).7.KT. m ± 1 ZZ£d.> 一2xx（ H E）1 .確定各參數(shù)的值：1）試選載荷系數(shù)Kt=l. 32）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩。T2 = 1.09x10 s N - nun3）查課本優(yōu)05表1。一7選取齒寬系數(shù)裔=1。14）查課本表10-6得材料的彈性影響系數(shù)Ze = 189.2。5）教材10-21d圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限o-/Uml = 570MPa ； 102

24、1c圖按齒面硬度查得大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限%但？ =390MPa。6）按式（1013）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7） = 601j£h = 60 x 363.6 x 1 x（2 x 8 x 365 x 5）= 6.37 x 10s；a, N. 6.37 x10s M =-=1.39 x 10 ； u 48）查教材1019圖接觸疲勞壽命系數(shù)Khni = 0.97 , Kz= 0.98。9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=l,貝|J EJ = KhnO=0 97 x 570 = 552.9MPa sk -匕4= 駕 3 =0.98x390 = 382.2MPa S.aH =，；

25、匕J = 82.9;382.2 = 467 558<1.23crH210）查課本只17圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Z=2.433。H）查課本匕§圖 1°-26 得0.754,% =0.8% , 則2.1)£a = % +=0 754+0. 886=1. 64。計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d“，由計(jì)算公式得3 、2K/T' u. +1 ZHZE , 人 > 一x ；x ("3 12x1.3x1.09x1()5 工4 + 11x1.642.433x189.8 .x(廠(chǎng)467.552)3)=59. 506mm計(jì)算圓周速度血3 八3.14x59.50

26、6x363.6 ,u = 1.13/n/s60x 100060x1000計(jì)算齒寬b和模數(shù).b二四4f = lx 59.506 = 59.506 mmmnrcL. cos/? 59.506x cos14° .-=3.04/77/77194)5)齒高 h = 2.25?6=2.25 x 3.04nm = 6.84?，% =595。%.84 = 8.7計(jì)算縱向重合度6)£6 031眥自 tan分=0.318xlxl9x taiil40 = 1.506計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)K.=l,根據(jù)v=l. 13m/s, 8級(jí)精度，查課本凡4圖10-8得動(dòng)載系數(shù)K”L08；查課本匕6表1&

27、#176;一4得K即=1.454；查課本匕§圖10-13得KA. =1.388；查課本匕3表 10-3 得=KFa =1.2。故載荷系數(shù)K = Ka KvKHa = 1x1.08x1.2x1.454 =1.8847)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑W = 4= 59.506x= 67.3408）計(jì)算模數(shù)%cL cos/7 67.340xcosl4° .= -= 344Z119（三）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 V由4W，1.確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)K = Ka KvKFa K % = 1X 1.08 X 1.2 X 1.388 = 1.7892）小齒輪傳遞的扭矩八=1.09

28、x10” 川機(jī)3）根據(jù)縱向重合度為 =1.506,查課本乙7圖10-28得螺旋角影響系數(shù)七=0.88。 4）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)719Z,.3 = ； = 20.80cos p cos 14"ZCOS3 P76cos3 14c= 83.205）查取齒形系數(shù)y所和應(yīng)力校正系數(shù)%,查課本40 表 10-5 得心3 =2.768,=L558;%4 =2.214,%,=1.773。6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力查課本/圖10-20c得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限6外=400"“通=320”匕。查課本優(yōu).圖10T8得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kw3 =0.92,七八=0.95。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=l. 4,則川3

29、 =飛="泮=262.857股=K-Q* = 09"320 = 217.143MP,l 卜4s 1.4"7）計(jì)算大、小齒輪的2L并加以比較j= 2.768xl.558 = （）01641262.857Y Y 1 FaA1 Sa4 _2.214x1.773217.143=0.01808大齒輪的數(shù)值大，選用大齒輪。2 .設(shè)計(jì)計(jì)算x 0.01808 = 2.145wwn12 x L789x L09x 1。5 乂 o.88x cos"4° V1X192X1.64對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)7“大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算的法面模數(shù)，乂

30、有齒輪模數(shù)m的大小要有彎曲強(qiáng)度覺(jué)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)，所以可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)=3nm （摘H機(jī)械原理教程第二版清華大學(xué)出版社43標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（摘自GB/T1357-1987）,而按接觸&雖度 算得分度圓直徑4 =67.340mm 重新修正齒輪齒數(shù)，呸吆=67.340xcosl4- = 21.78,取整Z3 = 22 ,則實(shí)際傳動(dòng)】，=紅=曰=4,與原mn3- z3 22分配傳動(dòng)比4 一致。3 .幾何尺寸計(jì)算1)計(jì)算中心距 + Z4)7“(22 + 88)x3a = -t/iL = 21nun = 170.03111112 cos/? 2 x

31、 cosl4°將中心距圓整為170mm。2)按圓整后的中心距修正螺旋角Q (3 + z4)mn(22 + 88)x3B =arccos -= arccos= 13.處0= 13 5550"2a2x170因/值改變不多，故參數(shù)4, K°, Z等不必修正。3)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑,22x3a. = 683 cos/7 cos 13.9505°=272 mmZ4mn _ 113 x2.5 cos J3 cos 13.95054)計(jì)算齒輪寬度b = a/】=1 x 68 = 68"”圓整后取b=68mm小齒輪B. = 74nm ,大齒輪B4 =

32、70111114 .齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪3由于直徑小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪5采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按 經(jīng)驗(yàn)公式和后續(xù)設(shè)計(jì)的中間軸配合段直徑計(jì)算，大斜齒圓柱齒輪見(jiàn)下表5；大齒輪4 結(jié)構(gòu)草圖如上圖。低速級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)尺寸見(jiàn)下表。gdls3n0大斜齒輪結(jié)構(gòu)草圖表5斜齒大圓柱齒輪結(jié)構(gòu)尺寸名稱(chēng)結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算值毅空直徑d由軸設(shè)計(jì)而定d=d軸70niin輪轂直徑2Z)3=1.6d11211U11輪轂寬度Ll = b470mm （取為與齒寬兄相等）腹板最大直徑。Do«da-(1O-I4>n240111111板孔分布圓直徑A1217611U11板孔直徑D、一、(0.25 0.35、

33、O0 A)(3244.8) mm腹板厚度cC =(0.2 0.3)818niin表6低速級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)尺寸名稱(chēng)計(jì)算公式計(jì)算值法面模數(shù)3nmi法面壓力角420°螺旋角P13°55'50'齒數(shù)Z3Z42288傳動(dòng)比/24分度圓直徑468111111272mm齒頂圓直徑da3 =d3 +2ha da4=d4 + 2ha74nun 27811UH齒根圓直徑df3 =d3 -2hf df4 = d4-2hf60.5nun264.511U11中心距mn(z3+z4) a =2co形170nmi齒寬星B47411U117011UH第3章設(shè)計(jì)軸的尺寸并校核。3.1軸材料選

34、擇和最小直徑估算軸采用材料45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。則許用應(yīng)力確定的系數(shù)103工4<126,取高速軸4。1=126,中間軸4。？ =120,低速軸43 =112。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定該軸的最小直徑da，即:o當(dāng)軸段截面處有一個(gè)鍵槽，就將計(jì)數(shù)值加1.高速軸：dlmm > 401大5%7%,當(dāng)兩個(gè)鍵槽時(shí)將數(shù)值增大到10%15%。= 126xJ=20.946nun,因高速軸安裝聯(lián)軸器有一 960鍵槽，則：dm1n = （1 + 0.07卜20.946 =22.41mm。對(duì)于連接電動(dòng)機(jī)和減速器高 速軸的聯(lián)軸器，為了減少啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其聯(lián)軸器應(yīng)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和良好 的減震性能，故采用LX型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸

35、器（GB/T50142003）。p5 51）聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩丁=9550 = 9550x二二= 54.71Nm11960計(jì)算轉(zhuǎn)矩q=KT = L5x54.71 = 82.065 Nm （K為帶式運(yùn)輸機(jī)工作系數(shù)，K=L251.5,取 K=L5 ）。2）根據(jù)步驟1、2和電機(jī)直徑d電機(jī)=42 mm,則選取LX3型聯(lián)軸器。其中： 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩7； =125ONm ,許用轉(zhuǎn)速n = 4700Mnin ,聯(lián)軸器孔直徑 d= （30、32、35、38、 40、42、45、48）滿(mǎn)足電機(jī)直徑d電機(jī)=42 mm。3）確定軸的最小直徑。根據(jù)d軸=（0.81.2） d電機(jī)，所以3好=33.6皿1。取d-m = 35

36、 nm2.中間軸：乜皿之A02； ? = 120x J蠟| = 27.016mm考慮該處軸徑尺寸應(yīng)大于高速級(jí)軸頸處直徑，取d2mm = 45nin o3.低速軸：d3min > Ao' = 39.356niiiio 考慮該處有一聯(lián)軸器有一個(gè)鍵槽，則：d3mg = (l + 0.07)x39.356imi = 42.111nni ,取整：d3m1n = 451nln。3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)、定位、裝配關(guān)系、軸向?qū)挾燃傲慵g的相對(duì)位置等要求, 參考表4-1、圖4-24 （機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第3版哈爾濱理工大學(xué)出版社），初步設(shè)計(jì) 軸草圖如下3.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）

37、軸承部件的結(jié)構(gòu)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，從最細(xì) 處開(kāi)始設(shè)計(jì)。（2）聯(lián)軸器與軸段 軸段 上安裝聯(lián)軸器，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)同步 進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所聯(lián)接兩軸的安裝誤差，隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 由表查得GB/T5014-2003中的LX3型聯(lián)軸器符合要求：公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250N mm,許用轉(zhuǎn) 速4700r/min,軸孔范圍為速48mm。考慮到d>33. 6mm,取聯(lián)軸器孔直徑為35mm,軸 孔長(zhǎng)度L聯(lián)二82mm, Y型軸孔，A型鍵,聯(lián)軸器從動(dòng)端代號(hào)LX3 33*82GB/T50

38、14-2003,相 應(yīng)的軸段的直徑4二35mme其長(zhǎng)度略小于孔寬度，取Le80mm半聯(lián)軸器與軸的配合為 H11? 0（3）軸承與軸段和的設(shè)計(jì) 在確定軸段的軸徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的軸向固定及 密封圈的尺寸。若聯(lián)軸器采用軸肩定位，其值最終由密封圈確定該處軸的圓周速度均 小于3m/s,可選用氈圈油封，查表初選氈圈。考慮該軸為懸臂梁，且有軸向力的作用， 選用圓錐滾子軸承,初選軸承33010,由表得軸承內(nèi)徑d=50mm,外徑D=90mm,寬度B=20mm, 內(nèi)圈定位直徑da二58mm,軸上力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離故d3=50mm,聯(lián)軸器定位軸套 頂?shù)捷S承內(nèi)圈端面，則該處軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于軸承內(nèi)圈寬度，取L

39、3=24mmo該減速器錐齒輪的圓周速度大于2m/s,故軸承采用油潤(rùn)滑，由齒輪將油甩到導(dǎo)油溝內(nèi)流入軸承座中。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號(hào)，則d5=50mm,其右側(cè)為齒輪1的定位軸套, 為保證套筒能夠頂?shù)捷S承內(nèi)圈右端面，該處軸段長(zhǎng)度應(yīng)比軸承內(nèi)圈寬度略短，故取 L5=24mm,軸的配合為公差為k6。（4）由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端，裝配關(guān)系，取端蓋外端面與聯(lián)軸面間距L=30,故去L2=45mm, 又根據(jù)大帶輪的軸間定位要求以及密封圈標(biāo)準(zhǔn)，取d2=40m（5）齒輪與軸段的設(shè)計(jì)，軸段上安裝齒輪，小錐齒輪處的軸段采用懸臂結(jié)構(gòu)，d6=40mm, L=63m選用普通平鍵14 x9 x45mm,小錐齒輪與軸的配合

40、為以。n6（6）因?yàn)閐,為軸環(huán)段，應(yīng)大于d3,所以取d460mn 乂因?yàn)檠b配關(guān)系箱體結(jié)構(gòu)確定L =110mmo列表軸段dL13511U1180nmi24011U1140nmi35011UH24nun460nunllOnuii55011U1124nun64011U1163nun322中間軸直徑長(zhǎng)度確定(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)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，從最 細(xì)處開(kāi)始設(shè)計(jì)(2)軸段及軸段的設(shè)計(jì) 該軸段上安裝軸承，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與軸承的選擇設(shè)計(jì)同步 進(jìn)行。考慮到齒輪上作用較大的軸向力和圓周力，選用圓錐滾子軸承

41、。軸段及軸段© 上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，乂符合軸承內(nèi)徑系列。根據(jù)cU二45m,取軸承 30209,由表得軸承內(nèi)徑d=45mm,外徑D=85mm ,寬度B=19mm,故&二45mm ,=B + A + A1+(Z?3-L4) =421111110通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號(hào)，則d5=45mm,4 = 8 + A + A + (Z?2-L2) =40nuiio 軸的配合為公差為 ni6a齒輪軸段與軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝齒輪3,軸段上安裝齒輪2O為于 齒輪的安裝，d2和的應(yīng)略大于d和ds,選d2=50mm, ds=60mm°由于齒輪的直徑比較小, 采用齒

42、輪軸，其右端采用軸肩定位,左端采用套筒固定，齒輪2輪廓的寬度范圍為(1.2 1.5) d尸7290mm,取其輪轂寬度。=74團(tuán)？，其左端采用軸肩定位，右端采用套筒固 定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪2的輪轂略短，故L2 =55mm. 選用普通平鍵14 x9 x45mm大錐齒輪與軸的配合為以。n6軸段的設(shè)計(jì)該段位中間軸上的兩個(gè)齒輪提供定位，其軸肩高度范圍為（0.070. 1) d2=3. 55mm,所以可得 d3 =57mm,= Bx - L4 - 2AX -Z?3 =20nmio軸段dmi25011UH53mm35711UH20nun47411U11

43、74nuii54511U1140nmi3.2.3輸出軸長(zhǎng)度、直徑設(shè)置。（1）軸承部件的結(jié)構(gòu)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, 從最細(xì)處開(kāi)始設(shè)計(jì)。（2）由表查得GB/T5014-2003中的LX3型聯(lián)軸器符合要求：公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250N-mm,許 用轉(zhuǎn)速4750r7min,軸孔范圍為3048mm。取聯(lián)軸器孔直徑為45mm,軸孔長(zhǎng)度L寐=112mm,J1型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器從動(dòng)端代號(hào)為L(zhǎng)X3 45*84GB/T5014-2003,相應(yīng)的軸段的直徑d尸45mm。其長(zhǎng)度略小于孔寬度，取L尸82mm。，半聯(lián)軸器與

44、軸的配合為當(dāng)。k6(3)密封圈與軸段的設(shè)計(jì)在確定軸段的軸徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸。若聯(lián)軸器采用軸肩定位，軸肩高度h二(0. 07-0. 1)(0. 070. 1) *45mm=3. 15-4. 5mm0 軸段的軸徑 dk&+2* (3. 15-4.5) mm,其值最終由 密封圈確定。該處軸的圓周速度均小于3m/s,可選用氈圈油封，取d2=50mm,L? = L + , + Bd + K B =40nmi o(4)軸承與軸段和軸段的設(shè)計(jì) 考慮齒輪油軸向力存在，但此處軸徑較大，選 用角接觸球軸承。軸段上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于安裝，乂符合軸承內(nèi)徑系 歹h現(xiàn)取軸承為3021

45、1由表得軸承內(nèi)徑d=50mm,外徑DKOOmm,寬度B=21mm。 所以取d3=55mm,由于該減速器錐齒輪的圓周速度大于2m/s,軸承采用油潤(rùn)滑, 無(wú)需放擋油環(huán)，取L3=42mmo為補(bǔ)償箱體的鑄造誤差，取軸承靠近箱體內(nèi)壁的端 面與箱體內(nèi)壁距離A = 5mm。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號(hào)，則dF55mm,軸段的長(zhǎng)度為二=B + A + A4 + (/?4-L6)=44mmo 軸的配合為公差為 m6o(5)齒輪與軸段。的設(shè)計(jì)軸段上安裝齒輪4,為便于齒輪的安裝，孔應(yīng)略大于d7,齒輪4輪廓的寬度范圍為(1.21.5) *57=68. 485. 5mm,所以取d6=70mm, 其右端采用軸肩定位

46、，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸 段長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪4的輪轂略短，取l_6=68mm 軸段和軸段的設(shè)計(jì)軸段為齒輪提供軸向定位作用，定位軸肩的高度為h二(0. 070. 1)d6=4. 97mm,取 h=7mm,則 d5=80mm, L5n. 4h=9. 8mm,取 L5=20mmc軸段的直徑可取軸承內(nèi)圈定位直徑，即dL70mm,則軸段的長(zhǎng)度乙=乩+A4 -a-七二20mm。大斜齒輪與軸的配合為 。6軸段dL14511U1182nun25011U1140nmi35511UH42nmi47011U1155 mm58011U1120nmi67011U116811111175511U1

47、144nmi3.3 軸的校核331高速軸(一)軸的力學(xué)模型建立（二）計(jì)算軸上的作用力 小錐齒輪1:圓周力儲(chǔ)=馬dml2x4.387x104(1 0.5 ) 105x(1-0.5x0.3)= 983.08?/徑向力 £ = G"nasin5 = 983.08 x tan20° sin20.556' = 125 .64N軸向力 匕門(mén)=，tanacos5 = 983.08 x tan203cos20.556° = 335.03 NF義dM =S1L = 5607N iwnal 2（三）計(jì)算支反力1 .計(jì)算垂直面支反力（H平面）如圖由繞支點(diǎn)1的力矩和Z/

48、% = 0則：取口2 x 124 - Ftl x 172 = 0= 1363 6N則尸nh產(chǎn) 380.55N。2 .計(jì)算水平面支反力（V平面）與上步驟相似，計(jì)算得：F即=84.47N , Fm=419.5N（四）繪扭矩和彎矩圖1 .垂直面內(nèi)彎矩圖如上圖。彎矩 = Fxh1 x 124 = 47190 N.imi2 .繪水平面彎矩圖，如圖所示例、,彎矩： = 52018 N.imi3 .合成彎矩圖如圖最大彎矩值：= V471902 +520182 = 70234.nnn4 .轉(zhuǎn)矩圖TT = T2 = 43870 N.nin5 .彎扭合成強(qiáng)度校核進(jìn)行校核時(shí)，根據(jù)選定軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。由所引起

49、的教材15-1查得軸的許用應(yīng)力b_=60MPa應(yīng)用第三強(qiáng)度理論o =" 二"）- < 匕_ 由軸為單向旋轉(zhuǎn)。取a =0.6W1 = 0.1d$ = 0.1x503 = 12500jMj+CaT)2 ba1 = wL=J702342 + (0.6 x 43870尸12500=6.0MPa < <t_J = 60Mpa故強(qiáng)度足夠。332中間軸（一）軸的力學(xué)模型建立（二）計(jì)算軸上的作用力 大錐齒輪2：= 983.08?7圓周力兄=儲(chǔ)27； _ 2Tl%=*_0.5 %)2x4.387x1(/105x(1-0.5x0.3)徑向力= KjanacosR = 983.

50、08 x tan20°cos20.556° = 335.03 N1 _3C Ai AX軸向力 £c2 = £1=KjanGin 4=983.08 x tan20° sin 20.556° = 125.64N斜小圓齒3：圓周力 心=匹=2x1.09x10, n = 3205.88N d3 68徑向力Fx=儲(chǔ)四竺=3205 .88 x tan2°一 N = 1202.31N"t3 cos/?cosl3.9505°軸向力工c3 = tan/7 = 3205 .88 x tanl3.9505 °N =

51、796.37NM3 = 27076N 加？M k x © = 39870N mm2“-2(三)計(jì)算支反力1 .計(jì)算垂直面支反力(H平面)如圖由繞支點(diǎn)A的力矩和EM. =0則：x58.4 + £, x 142.9- FKH4 x 191.8 = 0N = 1708.58N3205.88x 58.4 + 983.08x 142.9191.8同理則 =2480 .382V o2 .計(jì)算水平面支反力（V平面）與上步驟相似，計(jì)算得：/3 = 1153 .23N , Fbh=-76.56N（四）繪扭矩和彎矩圖6 .垂直面內(nèi)彎矩圖如上圖。彎矩 = F 3 x 58.4 = 144850

52、N.imi rl 1N 口,彎矩X 48.9 = 83550 Mmm7 .繪水平面彎矩圖，如圖所示彎矩：加"3 = 67348 Mnim彎矩：M : x48.9 = 3743 .78N.nnn8 .合成彎矩圖如圖最大彎矩值：M = J1448502 +67348 = 159700N.mm最大彎矩值： M2 = J835502+（-3743.78=83600N.mm9 .轉(zhuǎn)矩圖TT = T2 = 109000 N.nin10 .彎扭合成強(qiáng)度校核進(jìn)行校核時(shí)，根據(jù)選定軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。由所引起的教材15-1查得軸的許用應(yīng)力H=60MPa應(yīng)用第三強(qiáng)度理論b= J%="）一4由軸為單向旋轉(zhuǎn)。取。=0.6WW,=辿 -= 10750/加 W = 0. k/? = 0.1X 683 = 3 四犯病-322453= S597OO、96xlOg2”=5.49"Pa"匕= 31440L T= 9.87MPa < b- = 60MPay/M22 +aT2 _ V836002 +(0.6xl0900)2wi10750故強(qiáng)度足夠。3.3.3低速軸（一）軸的力學(xué)模型建立NV6（二）計(jì)算軸上的作用力 斜大圓齒4：圓周力27； _2xl.09xl05-"d7-68N = 3205.88N徑向力心"