二級直齒減速器說明書

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 專業(yè)課程設(shè)計 課程設(shè)計說明書二級減速器設(shè)計說明書 學(xué) 院： 機械與車輛學(xué)院專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 機械電子工程 學(xué) 號： 職 稱： 沈葆華中國珠海二一二 年 十二 月36摘要關(guān)鍵詞 ：減速器 傳動比 接觸強度 彎曲強度 校核 目錄機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書4一 題目及總體分析 6二 各主要部件選擇 7三 電動機的選擇 8四 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 91、總傳動比i為 92、分配傳動比 9五V帶設(shè)計 11六 齒輪的設(shè)計131、齒輪1、2的設(shè)計132、齒輪3、4的設(shè)計14七 軸的設(shè)計161、軸的設(shè)計162、軸的設(shè)計203、軸的設(shè)計23八 滾動軸承的校核26

2、1、軸承1、2的計算262、軸承3、4的計算273、軸承5、6的計算28九 鍵的設(shè)計301、軸鍵的設(shè)計302、軸鍵的設(shè)計303、軸鍵的設(shè)計31十 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計32總結(jié)與展望34參考文獻35 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 一、課程設(shè)計目的1. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機械設(shè)計及其它先修課程理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決機械設(shè)計問題的能力。2. 學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法和步驟，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律。3. 進行機械設(shè)計的基本技能訓(xùn)練：如計算、繪圖查閱資料和手冊，運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。二、 課程設(shè)計基本要求1能從機器功能要求出發(fā)，分析設(shè)計方案，合理地選擇電動機、傳動機構(gòu)和零件。2能按機器的工作狀況分析和計算作用在

3、零件上的載荷，合理選擇零件材料，正確計算零件工作能力和確定零件主要參數(shù)及尺寸。3能考慮制造工藝、安裝與調(diào)整、使用與維護、經(jīng)濟性和安全性等問題，對零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。4. 繪圖表達(dá)設(shè)計結(jié)果，圖樣符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，尺寸及公差標(biāo)注完整、正確，技術(shù)要求合理、全面。三、課程設(shè)計內(nèi)容課程設(shè)計的內(nèi)容主要包括：分析傳動裝置的總體方案；選擇電動機；運動和動力參數(shù)計算；傳動零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設(shè)計計算和選擇；裝配圖和零件圖設(shè)計；編寫設(shè)計計算說明書。課程設(shè)計中要求完成以下任務(wù)：1減速器裝配圖1張(手繪A0或A1圖紙)； 2減速器零件圖3張(A3圖紙)；3設(shè)計計算說明書1份。（手寫）四、參考資料1 楊可楨，程光蘊

4、主編.機械設(shè)計，第5版.北京：高等教育出版社，2006年5月；2 毛振楊等編.機械零件課程設(shè)計、浙江大學(xué)出版社、1985年8月3 陳鐵鳴主編.新編機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊，北京：高等教育出版社，2003年7月4 王科社，滕啟編.機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，北京：北京機械工業(yè)學(xué)院，2001年5 周開勤主編.機械零件手冊，第5版.北京：高等教育出版社，2001年7月6 滕啟，米潔，王科社編.機械設(shè)計課程設(shè)計指指南，北京：北京機械工業(yè)學(xué)院，2002年7 成大先主編.機械設(shè)計手冊，第五版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2007.11五、機械設(shè)計課程設(shè)計原始資料1、課程設(shè)計題目： 帶式輸送機傳動裝置的設(shè)計2、裝置運動

5、簡圖1 電動機2 V帶傳動3 減速器4 聯(lián)軸器5 滾 筒6 輸送帶3、工作條件設(shè)計某一帶式運輸機用二級直齒圓柱齒輪減速器。運輸機二班制連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限10年，運輸帶速度允差 54、原始數(shù)據(jù) F= 3.2 （ kN ）V= 1.3 （m/s）D= 350 （mm ) F：運輸帶拉力 V：運輸帶速度 D：卷筒直徑執(zhí)筆人： 保金鳳 審核人： 王立濤 2012年 12 月 8 日一 題目及總體分析題目：設(shè)計一個帶式輸送機的減速器工作條件：一班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，（運輸帶與卷筒及支撐間，包括卷筒軸承的摩擦阻力影響已經(jīng)考慮

6、在F中），運輸帶速度允許誤差：使用期限：十年，大修期三年生產(chǎn)批量：10臺生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機械廠，可加工78精度齒輪及蝸輪動力來源：電力，三相交流（220/380V）減速器類型選擇：選用展開式兩級圓柱齒輪減速器。特點及應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。整體布置如下：圖示：為電動機，及為聯(lián)軸器，為減速器，為高速級齒輪傳動，為低速級齒輪傳動，為輸送機滾筒。輔助件有:觀察孔蓋,油標(biāo)

7、和油尺,放油螺塞,通氣孔,吊環(huán)螺釘,吊耳和吊鉤,定位銷,啟蓋螺釘,軸承套,密封圈等.。二 各主要部件選擇動力源電動機軸高速軸、中間軸、低速軸齒輪高速級做成直齒、低速級做成直齒軸承此減速器軸承所受軸向力不大角接觸球軸承聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器三 電動機的選擇1、選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用Y 系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V。2、選擇電動機的容量工作機的有效功率為Pw=FV=3.21.3=4.16 Kw 從電動機到工作機傳送帶間的總效率為。由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計可知：1：V 帶傳動效率 0.962：滾動軸承效率 0.99(球軸承)3：齒輪傳動效率 0.97 (7 級

8、精度一般齒輪傳動)4：聯(lián)軸器傳動效率 0.99(彈性聯(lián)軸器)5：卷筒傳動效率 0.96=12345=0.9610.9940.9720.9910.961=0.825所以電動機所需工作功率為：Pd=Pw=5.04 kW 3、確定電動機轉(zhuǎn)速按推薦的傳動比合理范圍，V帶傳動(24)，一級圓柱齒輪傳動5，兩級圓柱齒輪傳動為(540)。因為 nw=60VD=(60x1.3)/(350)=70.94 r/min nd=inw=(1080)70.94=(709.45675.2) r/min 所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：(709.45675.2) r/min 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為

9、使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min電動機。根據(jù)電動機類型、容量和轉(zhuǎn)速，查表選定以下電動機，其主要性能如表1。表1 電動機性能表電動機型號額定功率 Kw同步轉(zhuǎn)速 r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min電動機質(zhì)量 總傳動比YB2S-45.5150014006820.3四 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比1、總傳動比i為i=nm/nw= 1440/70.94=20.3 2、分配傳動比i=i0i1i3=20.3 考慮潤滑條件等因素，初定i0為V型帶傳動比i1為第一組齒輪傳動比i2為第二組齒輪傳動比當(dāng)為兩級傳動時：i2=(1.31.4) i1 比例取1.4 當(dāng)為一級傳動時： i0=i/

10、i1 所以經(jīng)過計算以后可得： i1=2.2 i2=1.4i1=1.42.2=3.08 (1)各軸的轉(zhuǎn)速電動機軸 ：nm=1440 r/min 軸 ：n=1440/3=480 r/min 軸 ：n=480/2.2=218.18 r/min 軸 : n=218.18/3.08=70.84 r/min 卷筒軸 ：nw=n =70.84/1=70.84 r/min (2) 各軸的輸入功率電動機軸 ： Pd=5.5 Kw 軸 ：P=Pd12= 5.50.990.96=5.23 Kw 軸 ：P =P23=5.230.990.97=5.02 Kw 軸 ：P= P23=5.020.990.99=4.82 Kw

11、 卷筒軸 ：Pw= P24= 4.820.990.99=4.72 Kw (3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩Td為：Td=9550Pd=95505.5/1440=36.48 Nm 電動機軸 ： Td=36.48 Nm 軸 ：T=9550P/n=95505.23/480=104.06 Nm 軸 ：T=9550P/n=95505.02/218.18=219.73 Nm 軸 ：T=9550P/n=95504.82/70.84=649.79 Nm 卷筒軸 ：Tw=9550Pw/nw=95504.72/70.84=636.31 Nm 表2 各軸參數(shù)參數(shù)軸電機軸軸軸軸工作軸轉(zhuǎn)速 r/min1440480

12、218.1870.8470.84功率 Kw5.55.235.024.824.72轉(zhuǎn)矩 Nm36.48104.06219.73649.79636.31傳動比32.23.081效率0.95040.96030.98010.9801五 V帶設(shè)計1、求計算功率Pc查表得 Ka=1.2 故 Pc=KaPd=1.25.04=6.05Kw2、選V帶型號可用普通V帶或窄V帶，現(xiàn)選以普通V帶。根據(jù)Pc=1.25.04=6.05 Kw nd=1440n/min 查圖查出此坐標(biāo)點位于圖中 A型帶 所以現(xiàn)在暫選用 A型帶 3、大、小帶輪基準(zhǔn)直徑dl1、dl2 由表dl1應(yīng)不小于75mm 取(標(biāo)準(zhǔn)) dl1=100mm

13、dl2 =nd/n dl1(1-)= 1440/480100(1-)=294mm (=0.02)查表得取(雖然dl2 的大小會影響傳動比，但其誤差為小于5% ) 取標(biāo)準(zhǔn)dl2 =300mm 4、驗算帶速v v=dl1nd/(601000)=x100x1440/(601000)=7.54 m/s 帶速在525 m/s范圍內(nèi)，合適。5、求V帶基準(zhǔn)長度Ld和中心距a初步選取中心距a0=1.5(dl1+dl2 )=1.5x(100+300)=600 mm 取a0=600 mm 符合a0=0.7(dl1+dl2 )2(dl1+dl2 ) L0=2a0+/2(dl1+dl2 )+( dl1+dl2 )2/

14、(4a0) =2x600+/2x(100+300)+(300-100)2/(4600)=1844.99 mm 查機械設(shè)計基礎(chǔ)表13-2，對所選的A型帶 所以 Ld=2000 mm 則中心距aa0+(Ld-L0)/2=600+(2000-1844.99)/2=678 6、驗算小帶輪包角11=180-(dl2 -dl1)/a57.3=180-(300 -100)/67857.3=163.1 此結(jié)果大于120所以合適7、求V型帶根數(shù)z z=Pc/(P0 +P0) KaPd) 查表得查機械設(shè)計基礎(chǔ)表13-3得 P0=1.32kW 兩輪之間的傳動比i=dl2 /(dl1(1-)=300/(100x(1-

15、0.02)=3.06 查表13-5得P0=0.17 查表13-7得Ka=0.89 查表13-2 得KL=1.03 由此可得 z=6.05/(1.32+0.17)0.891.03)=4.42 故取 z=5 8、求作用在帶輪軸上的壓力FQ查機械設(shè)計基礎(chǔ)表13-1 得q=0.1 kg/m 故得單根V帶的初拉力 F0=500Pc/(zv) (2.5/Ka-1)+qv2=500x6.05/(5x7.54) x(2.5/0.89-1)+0.17.542=150.84 N V型帶的尺寸大小見表格3表3 V型帶尺寸類型頂寬 b/mm節(jié)寬 bp/mm高度 h/mm單位長度質(zhì)量 mmA13.011.08.00.1

16、作用在軸上的壓力 FQ=2zF0sin(1/2)=2x5x150.84xsin(163.1/2)=1492.03 N 六 齒輪的設(shè)計1、齒輪1、2的設(shè)計(1)齒輪的材料精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高。都采用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜可取多些。由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-1選擇齒輪1材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS, Hlim1=600MPa FE1=450MPa齒輪2材料為45鋼(正火)，硬度為240HBS, Hlim2=380 MPa FE2=3

17、20 MPa。由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-5 取SH=1.25, SF=1.6。 H1= Hlim1/SH=600/1.25=480 Mpa H2= Hlim2/SH=380/1.25=304 Mpa F1= FE1/SF=450/1.6=281.25 Mpa F2= FE2/SF=320/1.6=200 Mpa (2)按齒面接觸強度設(shè)計設(shè)齒輪按8級精度制造，取載荷系數(shù)K=1.5。齒寬系數(shù)d=0.8 。對于鑄鋼取ZE188，ZH取2.5d132KTdxi1+1ixZEZHH12=3002x1.5x219.73x100.8x2.2+12.2x188x2.54802 =81.64mm齒數(shù)取Z1=34 則

18、Z2=i1Z1=76 模數(shù)m=d1/Z1=81.64/34=2.40 mm 齒寬b1=dd1=0.881.64=65.31 mm 取b1=65 mm b2=55 mm 按機械設(shè)計基礎(chǔ)表4-1 取m=2.5 mm 實際的d1=Z1m=342.5=85 mm d2=Z2m =762.5=190 mm 中心距a=(d1+d2)/2=(85+190)/2=137.5mm (3)驗算齒輪彎曲強度齒形系數(shù)(由機械設(shè)計基礎(chǔ)圖11-8 和圖11-9 可得)YFa1=2.48 YSa1=1.64 YFa2=2.18 YSa2=1.63 F1=2KTYFa1YSa1bm2Z1=91.92 Mpa F1 F2= F

19、1YFa2YSa2YFa1YSa1=80.31Mpa F2 所以安全的(4)齒輪的圓周速度 V1=d1n60x1000= 2.14 m/s 對照表11-2選用8級是正確的。2、齒輪3、4的設(shè)計(1)齒輪的材料精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高。都采用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜可取多些。由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-1選擇齒輪3材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS, Hlim1=600MPa FE1=450MPa齒輪4材料為45鋼(正火)，硬度為240HBS,

20、 Hlim2=380 MPa FE2=320 MPa。由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-5 取SH=1.25, SF=1.6。 H3= Hlim1/SH=600/1.25=480 Mpa H4= Hlim2/SH=380/1.25=304 Mpa F3= FE1/SF=450/1.6=281.25 Mpa F4= FE2/SF=320/1.6=200 Mpa (2)按齒面接觸強度設(shè)計設(shè)齒輪按8級精度制造，取載荷系數(shù)K=1.5。齒寬系數(shù)d=0.8 。對于鑄鋼取ZE188，ZH取2.5d332KTdxi2+1ixZEZHH32=32x1.5x218.18x10000.8x3.08+13.08x188x2.54

21、802 =90.86mm 齒數(shù)取Z3=36 則Z4=i2Z3=110 模數(shù)m=d3/Z3=81.64/34=2.40 mm 齒寬b3=dd3=0.890.86=72.69 mm 取b3=75 mm b4=70 mm 按機械設(shè)計基礎(chǔ)表4-1 取m=2.5 mm 實際的d3=Z3m=3462.5=90 mm d4=Z4m =1102.5=275 mm 中心距a=(d3+d4)/2=(90+275)/2=182.5mm (3)驗算齒輪彎曲強度齒形系數(shù)(由機械設(shè)計基礎(chǔ)圖11-8 和圖11-9 可得)YFa3=2.48 YSa3=1.64 YFa4=2.18 YSa4=1.63 F3=2KTYFa3YS

22、a3bm2Z3=169.19 Mpa F3 F4= F3YFa4YSa4YFa3YSa3=150.00Mpa F4 所以安全的(4)齒輪的圓周速度 V3=d3n60x1000= 1.03m/s 對照表11-2選用8級是正確的。表4 齒輪數(shù)據(jù)齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4分度圓直徑8519090275齒頂高2.52.52.52.5齒根高3.1253.1253.1253.125齒頂圓直徑9019595280齒寬65557570軸孔/65/85中心距137.5182.5齒數(shù)347636110模數(shù)2.52.52.52.5七 軸的設(shè)計1、軸的設(shè)計 （1）受力情況圓周力： Ft1=2T/d1=2219.7310

23、00/0.085=2448.5N 徑向力：Fr1=Ft1tan=2448.5tan20=891.20 N 軸向力：Fa1=0 N （2）初步確定軸的最小直徑材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-2取C=110,于是dmin=C3Pn=25.39 mm 由于鍵槽的影響，故最小直徑為：26mm 顯然最小值的軸頸肯定是安在電動機的聯(lián)軸器,故取標(biāo)準(zhǔn)值軸的最小最小直徑d1=38 mm 根據(jù)帶輪或者是聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)可選軸軸向長度l1=70 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為滿足帶輪的軸向定位要求，1段需要一軸肩故d2=47mm 1)初步選擇滾動軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的做用，故選用接觸球軸承。按照工作求

24、并根據(jù)d2=47mm 查手冊選取單列角接觸球軸承7211AC 其尺寸為dDB=5510021 mm 故 d3=d7=55 mm l7=B=36 mm 2)由齒輪1確定部分尺寸 由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端4的直徑的d4=59mm 故l4=75mm 由軸肩高度h0.07d，則軸肩的直徑d5=67mm 則d6=59mm 則l6=63mm 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求。故l2=60mm 3)根據(jù)齒輪到內(nèi)壁的距離確定部分尺寸 根據(jù)安裝時齒輪中心要在一條線上，可得l3=34mm 至此，已初步確定了軸的各段和長度。見草圖一。草圖一 軸結(jié)構(gòu)（4）軸的校核根據(jù)兩個軸承的位置可確定L=219

25、mm 取齒輪中間截面，帶輪離最近軸承的距離L2=142mm 取右端軸承至從右到左第一個齒輪截面的距離為L3=57mm 1)垂直面得支撐反力F1V=(Fr1L3-Fa1d1/2)/L=260.43N F2V=Fr1-F1V=558.77N 2)水平的支撐反力F1H=Ft1L3/L=716.07N F2H=Ft1-F1H=1732.43N 3)V型帶拉力產(chǎn)生的支撐反力F1F=FQ(L2+L)/L=2485.75N F2F=F1F-FQ=1013.72N 4)垂直面得彎矩Mav=F2VL3=40.25Nm Mav=F1V(L-L3) 39.25Nm 5)水平面的彎矩MaH=F1HL3=41.44Nm

26、 MaH=F1H(L-L3) =106.84Nm 6)帶輪拉力產(chǎn)生的彎矩M1F=FQL2=212.87Nm MaF=F2FL3=58.78Nm 7)合成彎矩考慮到最不利的情況。Ma= Mav2+MaH2+MaF=117.14Nm Ma= Mav2+MaH2+MaF=173Nm M1=M1F=211.87Nm 所以危險截面為：軸承1 8)危險截面危險截面處的當(dāng)量彎矩取危險彎矩為M，從截面中發(fā)現(xiàn)其當(dāng)量彎矩為Me= M2+(+T)2取=0.6.可得：Me=220.88Nm 9)危險截面處軸的直徑軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表得B=650MPa，由表14-3查得-1b=60MPa,則d3Me0.1

27、-1b=33.27mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%，故d1.0533.27=34.93mm查看草圖說明當(dāng)初估算的直徑是合理。 2、軸的設(shè)計 （1）受力情況圓周力： Ft2=2T/d2=2296.63N 徑向力：Fr2=Ft2tan=835.9N 軸向力：Fa2=0 N 圓周力： Ft3=2T/d3=4848.44N 徑向力：Fr3=Ft3tan=1764.68N 軸向力：Fa3=0 N （2）初步確定軸的最小直徑材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-2取C=110,于是dmin=C3Pn=38.67mm 由于鍵槽的影響，故最小直徑為：42mm （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)初步選擇

28、滾動軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的做用，故選用接觸球軸承。查手冊選取單列角接觸球軸承7211AC 其尺寸為dDB=5510021 故 d5=d1=60mm 2)由齒輪2、3確定部分尺寸由齒輪2、齒輪3的尺寸可知，齒輪處的軸端4的直徑的d4=65mm 故l4=53mm 故d2=70mm 故l2=73mm 3)根據(jù)齒輪到內(nèi)壁的距離確定部分尺寸根據(jù)齒輪到內(nèi)壁的距離以及軸承定位的要求。故l1=42mm 故l5=40mm 至此，已初步確定了軸的各段和長度。見草圖二 草圖二（4）軸的校核根據(jù)兩個軸承的位置可確定L=218mm 取齒輪中間截面，帶輪離最近軸承的距離L2=78mm 取右端軸承至從右到左第一

29、個齒輪截面的距離為L3=61mm 1)垂直面得支撐反力F3V=(Fr2（L3+L2）+Fa3d3/2+Fa2d2-Fr2L3)/L=966.28N F4V=Fr2+F3V-Fr3=-1.51N 2)水平的支撐反力F4H=Ft2(L-L3)-Ft3(L-L2-L3)/L=654.82N F3H=Ft3+Ft2-F4H=-4.16N 3)垂直面得彎矩Mbv=F4VL3=-0.09Nm Mbv=Fa3d3/2+Fr32-F3V(L-L3) =-0.09Nm Mcv=F4v(L3L2)+Fa2d2/2-Fr2L3=-55.97Nm Mcv=-F3v(L-L2-L3) =-71.5Nm 4)水平面的彎矩

30、MbH=F4HL3=-0.25Nm MbH=F3H(L-L3) =-403.53Nm McH=F3H(L3+L2)=-0.58Nm MbH=F3H(L-L3+L2) =-196.46Nm 5)合成彎矩考慮到最不利的情況。Ma= Mav2+MaH2+MaF=117.14Nm Ma= Mav2+MaH2+MaF=173Nm M1=M1F=211.87Nm 所以危險截面為：截面b 6)求危險截面處危險截面的當(dāng)量彎矩取危險彎矩為M，從截面中發(fā)現(xiàn)其當(dāng)量彎矩為Me= M2+(+T)2取=0.6.可得：Me=443.74Nm 7)計算危險截面處軸的直徑軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表得B=650MPa，由

31、表14-3查得-1b=60MPa,則d3Me0.1-1b=41.98mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%，故d1.0541.98=44.08mm查看草圖說明當(dāng)初估算的直徑是合理。 3、軸的設(shè)計 （1）受力情況圓周力： Ft4=2T/d2=2649.791000/0.085=5017.68N 徑向力：Fr4=Ft4tan=5017.68tan20=1826.29N 軸向力：Fa4=0 N （2）初步確定軸的最小直徑材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-2取C=110,于是dmin=C3Pn=35 mm 由于鍵槽的影響，故最小直徑為：1.05x42=55mm顯然最小值的軸頸肯定是安在

32、聯(lián)軸器(取標(biāo)準(zhǔn))故軸的最小直徑d7=55mm 根據(jù)帶輪或者是聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)可選軸軸向長度l7=70mm （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1)由軸向定位確定為滿足帶輪的軸向定位要求，1段需要一軸肩故d6=55mm i=3402)初步選擇滾動軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的做用，故選用接觸球軸承。查手冊選取單列角接觸球軸承7214AC 其尺寸為dDB=7012524 故 d5=d1=70mm l5=B=24mm 3)由齒輪尺寸確定數(shù)值由齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端4的直徑的d2=85mm 故l2=68mm 由軸肩高度h0.07d，則軸肩的直徑d3=93mm故d4=85mm 根據(jù)軸承的定位故l1=44mm 4)根據(jù)

33、軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求。故l6=55mm 5)根據(jù)減速箱尺寸的布置得l4=72mm 至此，已初步確定了軸的各段和長度。見草圖三草圖三（4）軸的校核根據(jù)兩個軸承的位置可確定L=218mm 取齒輪中間截面，帶輪離最近軸承的距離L2=108mm 取右端軸承至從右到左第一個齒輪截面的距離為L3=130mm 1)垂直面得支撐反力F5V=(Fr4L3-Fa4d4/2)/L=1158.14N F5V=Fr4-F5V=668.15N 2)水平的支撐反力F5H=Ft4L3/L=3181.94N F6H=Ft4-F5H=1835.74N 3)V型帶拉力產(chǎn)生的支撐反力F6F=Fw(L2+L)/L

34、=4885.85N F5F=F6F-Fw=1685.85N 4)垂直面得彎矩Mdv=F6VL3=86.86Nm Mdv=F5V(L-L3) =-0.09Nm 5)水平面的彎矩MdH=F6HL3=238.65Nm MdH=F6H(L-L3) =238.65Nm 6)帶輪拉力產(chǎn)生的彎矩M6F=FwL2=345.6Nm MdF=F5F(L-L3)=126.44Nm 7)合成彎矩考慮到最不利的情況。Md= Mdv2+MdH2+MdF=380.41Nm Md= Mdv2+MdH2+MdF=380.41m M6=M6F=345.6Nm 所以危險截面為：截面d 8)危險截面危險截面處的當(dāng)量彎矩取危險彎矩為M

35、，從截面中發(fā)現(xiàn)其當(dāng)量彎矩為Me= M2+(+T)2取=0.6.可得：Me=544.71Nm 9)危險截面處軸的直徑軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表得B=650MPa，由表14-3查得-1b=60MPa,則d3Me0.1-1b=44.94mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%，故d1.0544.94=47.19mm查看草圖說明當(dāng)初估算的直徑是合理。 八 滾動軸承的校核軸承的預(yù)計壽命LH=48000h 1、軸承1、2的計算(1)計算徑向反力和軸向反力FR1=F1v=258.24N FR2=F2v=688.63N 由初步選定的角接觸球軸承7211AC ，軸承內(nèi)部的軸向力Fs=0.68FrFs1=

36、0.68FR1=0.68258.24=175.6N Fs2=0.68FR2=0.68688.63=468.27N FA1=Fs2-Fa=468.27-0=468.27N FA2=Fs1=175.6N (2)計算軸承1、2的當(dāng)量動載荷由機械設(shè)計基礎(chǔ)表16-11 查得e=0.68 FA1/Fr1=468.27/258.24=1.81 FA2/Fr2=175.6/688.63=0.25 查表16-11 可得X1=0.41 Y1=0.87 X2=1 Y2=0 故當(dāng)量動載荷為：P3=X1Fr1+Y1FA1=0.41258.24+0.87468.27=513.27N P2=X2Fr2+Y2FA2=1688

37、.63+0175.6=688.63N (3)計算所需的徑向基本額定動載荷Cr因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，因為513.27小于688.63 故即為徑向當(dāng)量動載荷的依據(jù)為P2 根據(jù)是否載荷，查表16-9的fp=1.5 工作溫度正常，查表16-8的ft=1 (4)由手冊查的軸承的徑向基本額定動載荷Cr2=fpP2/ft(60nLh/1000000)(1/3) =1.5688.63/1(6048048000/1000000)(1/3)=11506.8N 查表得所選的軸承Cr=35.2kN 因為小于Cr,所以所選的軸承適用。 (5)軸承壽命的計算已知=3 LH2=1000000/(60n)(f

38、pC/(fpp)3 =1000000/(60480)(135.2/(1.5688.63)3=1374054.34 h48000h 所以壽命是合格的。 2、軸承3、4的計算(1)計算徑向反力和軸向反力FR3=F3v=966.28N FR4=F4v=1.51N 由初步選定的角接觸球軸承7211AC ，軸承內(nèi)部的軸向力Fs=0.68FrFs3=0.68FR3=0.68966.28=657.07N Fs4=0.68FR4=0.68-1.51=1.03N 外軸向力的合力Fa=|Fa2-Fa3|=0 FA3=657.07N FA4=657.07N (2)計算軸承3、4的當(dāng)量動載荷由機械設(shè)計基礎(chǔ)表16-11

39、 查得e=0.68 FA3/Fr3=1.03/966.28=0 FA4/Fr4=657.07/-1.51=-435.15 查表16-11 可得X3=1 Y3=0 X4=1 Y4=0 故 當(dāng)量動載荷為：P3=X3Fr3+Y3FA3=1966.28+01.03=966.28N P4=X4Fr4+Y4FA4=1-1.51+0657.07=-1.51N (3)計算所需的徑向基本額定動載荷Cr因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，因為513.27小于688.63 故即為徑向當(dāng)量動載荷的依據(jù)為P2 根據(jù)是否載荷，查表16-9的fp=1.5 工作溫度正常，查表16-8的ft=1 (4)由手冊查的軸承的徑向基

40、本額定動載荷Cr3=fpP3/ft(60nLh/1000000)(1/3) =1.5966.28/1(60155.8448000/1000000)(1/3)=11097.32N 查表得所選的軸承Cr=36.2 kN 因為小于Cr,所以所選的軸承適用。 (5)軸承壽命的計算已知=3 LH3=1000000/(60n)(fpC/(fpp)3 =1000000/(60155.84)(136.2/(1.5966.28)3=1666144.92 h48000h 所以壽命是合格的。 3、軸承5、6的計算(1)計算徑向反力和軸向反力FR5=F5v=1158.14N FR6=F6v=668.15N 由初步選定

41、的角接觸球軸承7214AC ，軸承內(nèi)部的軸向力Fs=0.68FrFs5=0.68FR5=0.681158.14=787.54N Fs6=0.68FR6=0.68668.15=454.34N FA5=Fs5=787.54N FA6=Fs5+Fa=787.54+0=787.54N (2)計算軸承5、6的當(dāng)量動載荷由機械設(shè)計基礎(chǔ)表16-11 查得e=0.68 FA5/Fr5=787.54/1158.14=0 FA6/Fr6=787.54/668.15=-435.15 查表16-11 可得X5=1 Y5=0 X6=0.41 Y6=0.87 故 當(dāng)量動載荷為：P5=X5Fr5+Y5FA5=11158.1

42、4+0787.54=1158.14N P6=X6Fr6+Y6FA6=0.41668.15+0.87787.54=959.1N (3)計算所需的徑向基本額定動載荷Cr因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，因為1158.14959.1 故即為徑向當(dāng)量動載荷的依據(jù)為P5 根據(jù)是否載荷，查表16-9的fp=1.5 工作溫度正常，查表16-8的ft=1 (4)由手冊查的軸承的徑向基本額定動載荷Cr5=fpP5/ft(60nLh/1000000)(1/3) =1.51158.14/1(6070.8448000/1000000)(1/3)=10226.87N 查表得所選的軸承Cr=45.8kN 因為小于Cr

43、,所以所選的軸承適用。 (5)軸承壽命的計算已知=3 LH5=1000000/(60n)(fpC/(fpp)3 =1000000/(6070.84)(145.8/(1.51158.14)3=4311314.15 h48000h 所以壽命是合格的。 九 鍵的設(shè)計1、軸鍵的設(shè)計 (1)帶輪鍵的設(shè)計已知軸徑d=38mm 輪轂長度L=70mm 查手冊，選A型平鍵，其尺寸為b=10mm h=8mm L= 56mm p= 4T/(dhl)=4104060/(38856)=24.45MPa 查手冊的p=110MPa,因為p小于p，故鍵符合強度要求。 (2)齒輪1鍵的設(shè)計已知軸徑d=59 mm 輪轂長度L=6

44、3mm 查手冊，選A型平鍵，其尺寸為b=18mm h=11mm L= 50mm p= 4T/(dhl)=4104060/(591150)=12.83MPa 查手冊的p=110MPa,因為p小于p，故鍵符合強度要求。 2、軸鍵的設(shè)計 (1)齒輪2鍵的設(shè)計已知軸徑d=65mm 輪轂長度L=53mm 查手冊，選A型平鍵，其尺寸為b=18mm h=11mm L= 45mm p= 4T/(dhl)=4307630/(651145)=38.24MPa 查手冊的p=110MPa,因為p小于p，故鍵符合強度要求。 (2)齒輪3鍵的設(shè)計已知軸徑d=70mm 輪轂長度L=73mm 查手冊，選A型平鍵，其尺寸為b=

45、20mm h=12mm L= 60mm p= 4T/(dhl)=4307630/(701260)=18.31MPa 查手冊的p=110MPa,因為p小于p，故鍵符合強度要求。 3、軸鍵的設(shè)計 (1)齒輪4鍵的設(shè)計已知軸徑d=85mm 輪轂長度L=68mm 查手冊，選A型平鍵，其尺寸為b=22mm h=14mmL= 63mm p= 4T/(dhl)=4649790/(851470)=31.2MPa 查手冊的p=110MPa,因為p小于p，故鍵符合強度要求。 (2)聯(lián)軸器鍵的設(shè)計已知軸徑d=55mm 輪轂長度L=70mm 查手冊，選A型平鍵，其尺寸為b=16 mm h=10mm L= 90mm p

46、= 4T/(dhl)=4649790/(551090)=52.51MPa 查手冊的p=110MPa,因為p小于p，故鍵符合強度要求。 十 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計1、減速箱的尺寸減速器尺寸見下表格 項目分析過程結(jié)論機座壁厚=0.025a+58mm機蓋壁厚11=0.025a+58mm機座凸緣壁厚b=1.512mm機蓋凸緣壁厚b1=1.5112mm機座底凸緣壁厚b2=2.520mm地腳螺釘直徑df =0.036a+1220mm地腳螺釘數(shù)目n=44軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1=0.75 df12.2mm機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑d2d2=(0.50.6) df10mm聯(lián)接螺栓d2間距L=150200160mm軸承蓋螺釘直徑d3=(0.40.5) df8mm窺視孔螺釘直徑d4=(0.30.4) df8mm定位銷直徑