三級(jí)減速器設(shè)計(jì)

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1、 機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 姓 名： 李時(shí)召 班 級(jí)： 機(jī)電1104 學(xué) 號(hào)： 11221098 指導(dǎo)教師： 杜永平、李德才 日 期： 2014.1.9 目錄 0. 設(shè)計(jì)題目及要求 3 1 . 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 4 1.1 傳動(dòng)方案的確定 4 1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 5 1.3 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 7 1.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 7 2 .齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 9 2.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 2.2 中速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 11 2.3 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 14 3 .軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17

2、 3.1 I軸的設(shè)計(jì) 18 3.2 n軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 3.3 出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 3.4 IV軸的設(shè)計(jì) 21 4 .軸承的校核 23 4.1 23 4.2 23 5 .聯(lián)軸器的選擇 24 5.1 輸入端聯(lián)軸器 24 5.2 輸出端聯(lián)軸器 24 6 .箱體設(shè)計(jì)與減速器的潤(rùn)滑 25 6.1 箱體的參數(shù)設(shè)計(jì) 25 6.2 減速器的潤(rùn)滑 26 7 . 經(jīng)濟(jì)性分析 26 8 . 設(shè)計(jì)心得 27 9 . 參考文獻(xiàn) 27 0.設(shè)計(jì)題目：卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) (一)設(shè)計(jì)要求 (1)卷?yè)P(yáng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于建筑工地提升物料，具體參數(shù)：繩的牽引

3、力為 12kN,繩 的速度0.4m/s,卷筒直徑500mm (2)室內(nèi)工作，小批量生產(chǎn)。 (3)動(dòng)力源為三相交流電 380/220V,電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。 (4)使用期限為10年，大修周期為三年，兩班制工作。 (5)專(zhuān)業(yè)機(jī)械廠(chǎng)制造，可加工 7、8級(jí)精度的齒輪、蝸輪。 (二)原始技術(shù)數(shù)據(jù) 繩牽引力F ( kN ) 10 繩牽引速度v(m/s) 0.5 卷筒直徑D/mm 470 (三)應(yīng)完成的任務(wù) (1)完成卷?yè)P(yáng)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)和論證(至少提出兩種以上的方案) ，繪制總體設(shè)計(jì)原理方 案圖。 (2)完成主要傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中減速器的級(jí)別至少是二

4、級(jí)。 (3)完成減速器裝配圖1張(A0或A1 );零件(建議低速軸、大齒輪)工作圖 2張(A3 或 A4)。 (4)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。 (5)編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 1份。 設(shè)計(jì)計(jì)算 結(jié)果 1 .傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 1.1 傳動(dòng)方案的確定 傳動(dòng)方案的選擇主要考慮 ）電機(jī)與減速器間是用帶連接還是聯(lián)軸器 ）減速器是二級(jí)還是更高級(jí) 初步確定以下三種方案: 方案一如圖: 特點(diǎn)：傳動(dòng)穩(wěn)定，價(jià)格便宜。但安全性差，承載性能小。拆裝難。 方案二：特點(diǎn)：傳動(dòng)比穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，但是安裝精度高，齒 輪工作條件差，磨損嚴(yán)

5、重價(jià)格高。 方案三：特點(diǎn)：承載能力大，傳動(dòng)比穩(wěn)定，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便, 但安裝精度高，價(jià)格貴, 電機(jī)與減速器間無(wú)過(guò)載保護(hù)。 電 i 通過(guò)在經(jīng)濟(jì)性、方便性、特別是題設(shè)條件等方面的考慮最終確定傳動(dòng)方案三 傳動(dòng)方案選 萬(wàn)案二 優(yōu)點(diǎn)有：承載能力大，傳動(dòng)比穩(wěn)定，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便等優(yōu) 點(diǎn)。 缺點(diǎn)：安裝精度高，價(jià)格貴，電機(jī)與減速器間無(wú)過(guò)載保護(hù)等。 對(duì)于這些缺點(diǎn)，在下面的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)盡量減少或消除以使設(shè)計(jì)的減速器 更加合理。 1.2 電機(jī)的選擇 1.2.1

6、 傳動(dòng)裝置的總效率 1 = 0.99 2 = 0.99 3 = 0.97 由所選方案有： 聯(lián)軸器2個(gè)，傳動(dòng)效率“1 一般為0.99 ,取為0.99 軸承4對(duì)，傳動(dòng)效率 2 2范圍為0.98?0.99取軸承效率0.99 齒輪嚙合3對(duì)，8級(jí)精度直齒圓柱齒輪單級(jí)傳動(dòng)效率 “3 =0.96?0.98 ,取 0.97。 則計(jì)算總效率： =1 2 24 ； = 0 .859 1.2.2 工作機(jī)所需輸入功率 ，… P, FV 電機(jī)輸入功率為： Pd =，,其中PW(kw)=—— 1000 式中：Pd----工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率， KW Pw---- 工作機(jī)所需輸入功率

7、，Kvy " 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。 12 1000 0.5 所以Fd 0.859 1000 = 5.82 k w 考慮到安全問(wèn)題，使電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped = (1?1.3) Pd ,由查表得電 動(dòng)機(jī)的額定功率 P = 7.5KW 。 1.2.3 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) =0.859 Pd =5.82k w nw =20.32 r/min 60 V 60 0.5 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速 nw = = =2032r/min：

8、 二 D — 470 由推薦的傳動(dòng)比合理范圍， 三級(jí)級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比一般范圍： 27 / 216。(由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 表1-8得)。故電機(jī)的可選轉(zhuǎn)速為： nd =i nw =(27 ~ 216) 20.32 = 549 ~ 4389r / min 型號(hào) 功率 (KW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 額定電流 (A) (kg) Y132s2-2 7.5 2900 15 72 Y132M-4 7.5 1440 15.4 79 Y132M-6 7.5 970 17 116 Y160L-8 7.5 720 17.7 140 符

9、合要求的Y型電機(jī)有4種 選 Y132M-4 從價(jià)格、電機(jī)重量體積和齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度問(wèn)題等綜合因素考慮， 選才i Y132M-4 型電機(jī) 1.3 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 1.3.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為： ■ i =n/n 產(chǎn)1440/20.32=70.866 型電機(jī) % =1440 r/min i =70.866 式中：nm---電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 F5=5.00kw i1 =5.380 ■ i 2 =4.138 ■ ig =3.183 P0 =5.820KW n=1440 r/min T0 = 38.594 N

10、m 1.3.2 分配各級(jí)傳動(dòng)比 按照二級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算方法計(jì)算三級(jí)齒輪傳動(dòng)比： 考慮到減速箱內(nèi)大齒輪浸油深度等因素影響，取分配比系數(shù)為 1.3: i2 = 3i =4138 i3 嗔/1.3= 3.183 i1 = 1.4i2 = 5.380 1.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)軸 P。=Pd =5.820KW n0 =nm =1440r / min T0 =9549 P =38.594N，m n。 I軸（高速軸） [P0 1 =5.762KW 口 =n0 =1440r/min P M T1 =9549 1 =38.209N *m n1 n軸

11、P2 =P1 2 3 = 5.533KW 2 1 *2 *3 n2 =n1/i1 =267.658r/min P2 丁2 =9549 2 =197.396N，m n2 出軸 P = P1 =5.313KW 3 2 2 3 n3 =n2/i2 =64.683r/min T3 =9549 P3 =784.346N，m n3 iv軸 P = Pq 2 q =5.102KW 4 3 2 3 n4 =①4 =20.321r/min T4 =9549 P4 =2397.517N，m n4 v軸（工作軸） P =P《1 2 =5.000KW 5 4 12 kw n1 =144

12、0r/ min T1 =38.209 Nm P2=5.533 Kw 切=267.65 8r/min T2 =197.39 6Nm P3 = 5.313 kw n3 =64.683 r/min T3 =784.34 6Nm P4 = 5.102 kw 山=20.32r /min T4 =2397.5 17Nm n5 = n4 = 20.321r / min T5 =P5 =2349.540N *m n5 2 .齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 2.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)許用應(yīng)力的計(jì)算 材料：均選用45 #號(hào)鋼，均進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，小齒輪外加表面淬火處理。

13、小 齒輪硬度為表面 45HRC心部240HBs大齒輪硬度為 240HBs 主要失效形式為點(diǎn)蝕，不能立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作，故 S=SH =1. 9 N1=60n1j Ln=60 1440 1 10 365 16 =505 10 N2=60n2j Ln =60 268 1 10 365 16 =9.39 108 故由教材圖10-21得 KFN1 =1.0 KFN2 =1.0 KHN2 =1.0 KHN 2 =1.01 查課本(機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版)第 207頁(yè)圖得： 二 Hlim1=900Mpa 二 Hlim2=570Mpa 二 fei =570Mpa 二 FE2=470Mpa

14、 綜上有： [二H1]= _Hlim1 ?KHN1 =900Mpa [ ；:H2]=—Hlm2 ?KHN 2 =575.7Mpa S S [二F1]= -FE1 *KFN1 =570Mpa [ oF2]= —FE2 ?KFN2 =470Mpa S S (2)計(jì)算& n5 =20.32r /min T5 =2349.5 40Nm 大小齒輪用 45號(hào)調(diào)質(zhì) 鋼，小齒輪 表面淬火 N1 = 9 5.05 109 N2= 9.39 108 =900 H lim 1 Mpa 二 H lim 2 =570 Mpa 二 fei =570M pa --fe 2 =47

15、0M pa [二hi ]=900 Mpa [二 H2]=575 .7Mpa 初選 d1 =80mm 初定 Z1 =22 z2 =119 使用系數(shù)KA 由題設(shè)工作載荷比較平緩選： KA=1.0 齒間分配系數(shù)K. 由教材表10-3選彳導(dǎo):KHot=KFot=l.4 動(dòng)載荷系數(shù)Kv v= 二 DAN =6.03m/s 60 由教材圖1-0-8得：Kv=1.23 ④齒向分配系數(shù)K ■. 由教材表10-7選得6 d =1.0 由教材表10-4得：KHp=1.463 綜上可得： K= KAKhKvKh：=2.52 ⑤由教材表10-6選出彈f系數(shù)ZE =18

16、9.8 ⑥則: d1> 3 KT1 Ze)2 .(U-1) r-H2] u =53.54mm ⑦取 d1 =60mm 貝U d2 =323mm ⑧定 z1 = 20 z2 = 107 d 則：m=d1 =2.73 ,圓整取 m=3.0 Zi a= d__d2 =191.5mm 2 [O fi ]=570 Mpa [二f2]=470 Mpa 中 d =1.0 K =2.52 H ZE =189.8 d1=60mm d2=323mm Zi =20 z2 =107 m=3.0 a=191.5mm h=6.75mm

17、 ⑨計(jì)算齒寬 2K 二 u 1 b - d； ? u ?( 2.5ZE [二h] 、2 )=42.69mm b1 =52mm b2 =47mm Kf=2.24 YFa1 = 2. 57 YFa2=2. 1 4 YSa1=1. 60 YSa2=1. 83 cF1 =58.66M pavU Cf2 =55.86M pa<[二 F2] 第一對(duì)齒輪 表面接觸強(qiáng)

18、度和齒根彎 曲強(qiáng)度滿(mǎn)足 要求。 再由教材表10-7選得：b1=52mm b2 =47mm (2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒向載荷分布系數(shù) K 由教材圖10-13得：Kp=l.30 則 K= KaKfKvKf =2.24 計(jì)算齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 由教材表10-5得: Y Fa1=2.57 Y Fa2=2.14 Y Sa1=1.60 Y Sa2=1.83 校核彎曲應(yīng)力 b fi= -2KT-YFa1Ka1=58.66Mpa<[；:F1] bm2乙 YgYm ., (T F2=(T F1 a- =55.86Mpa<[oF2] YFa1Ysa1 所以第一對(duì)齒輪表面接觸

19、強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 2.2 中速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)許用應(yīng)力的計(jì)算 材料：材料和工藝和第一對(duì)齒輪一樣。 主要失效形式為點(diǎn)蝕，不能立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作，故 S=SH =1. N1=60nlj Ln =60 268 1 10 365 16 =9.39 108 N2=60n2j Ln =60 65 1 10 365 16 =2.27 108 故由教材圖10-21得 KFN1=1.0 KFN2=1.0 KHN2=1.0 KHN 2 =1.10 查課本(機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版)第 207頁(yè)圖得： 二 Him1=900Mpa 二 Him2=570Mpa 二 fe1 =57

20、0Mpa 二 FE2=470Mpa 綜上有： [二h - Hlm1 *KHN1 =900Mpa [二H2 ]= Hlm2 *KHN 2 =627Mpa S S [cF1]= —FE1—KFN1 =570Mpa [ CF2]= —FE2—KFN2 =470Mpa S S (2)計(jì)算d1 初選 d1 =100mm 初定 Z| =47 Z2 =195 使用系數(shù)KA 由題設(shè)工作載荷比較平緩選： K A =1.0 齒間分配系數(shù)K. 由教材表10-3選彳導(dǎo):KHa=KFa=1.4 N1 = 9.39 108 N2= 2.27 108 二 H lim1 =900 Mpa H

21、 lim 2 =570 Mpa 二 FE1 =570M pa 二 FE2 =470M pa [二hi ]=900 Mpa [二 H2]=627 Mpa [二 fi ]=570 Mpa [；-F2 ]=470 Mpa 動(dòng)載荷系數(shù)Kv 二 DAN v= 60 =1.4m/s 由教材圖1-0-8得：Kv=1.08 ④齒向分配系數(shù)K二 由教材表10-7選得6 d =1.0 由教材表10-4得：KHp=1.469 綜上可得： K= KaKhKvKh=222 ⑤由教材表10-6選出彈f系數(shù)ZE =189.8 ⑥則： KT1 , ZE j (u_1)…

22、c d1> 3 (——E ) =90.39mm 「3 [入2] u ⑦取 d1 =91mm 貝U d2=377mm ⑤ 定z1=31 Z2 =128 ⑨ m=5=2.93, 圓整取 m=3.0 4 a= d——-2- =234mm 2 h=2.25m=6.75mm ⑩計(jì)算齒寬 2K 二 u 1 2.5ZE 2 b - 2 ? *( ) =89mm d1 u [二h] 再由教材表10-7選得：b1=95mm b2=90mm (3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒向載荷分布系數(shù) K -： 由教材圖10-13得：Kp=1.46 ① d =1.0 Kh=2.22 ZE =

23、189.8 d1=91mm d2=377mm z1 = 31 z2 =128 m=3.0 a=234mm h=6.75mm b1=95mm b2=90mm 則 K= KaKfKvKf：=2.21 Kf=2.21 計(jì)算齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 由教材表10-5得: Fa1=2.506 Y Fa2=2o 16 Sa1=1.

24、625 Y Sa2=1.81 校核彎曲應(yīng)力 Y Fa1 =2.506 YFa2=2。 16 Y Sa1 =1.625 Ysa2=1.81 2KT r 1 (T F1=——2 YFa1YSa1=144.61Mpa<[二fi] bm4 _ YFa2YSa2 F F2= F1 YFa1YSa1 =138.83Mpa<[；:F2] 二 fi =144.61 Mpa[二 fi] 二 F2 =138.83 所以第二對(duì)齒輪表面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 2.3低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)許用

25、應(yīng)力的計(jì)算 材料：考慮到第三對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩較大， 所以選用42GrMo作為小齒輪材料 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和表面熱處理， 表面硬度為260HBs心部為55HRC大齒輪與前面 一樣。 主要失效形式為點(diǎn)蝕，不能立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作，故 S=Sh=1. Mpa

26、1.0 KFN2 =1.0 KHN2 =1.1 KFN1 =1.0 KFN2=1.0 KhN2=1」2 KHN2=1」8 查課本(機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版)第 207頁(yè)圖得: 二 Himi=900Mpa 二 Hlim2=700Mpa CFE1 =675Mpa ；=FE2=600Mpa 綜上有: [crH 1 ]= <7Hlim 1 .KHN1 =1008Mpa [ crH2 ]= 1Hlim 2 . KHN 2 =826Mpa S S [二F1]=

27、二吒1 ?KFN1 =675Mpa [二F2]」FE2 *KFN2 =600Mpa S S (2)計(jì)算d1 初選 d1 =120mm 初定馬=43 Z2=135 使用系數(shù)KA 由題設(shè)工作載荷比較平緩選： K A =1.0 齒間分配系數(shù)K-. 由教材表10-3選彳導(dǎo):KHa=KFa=1.4 動(dòng)載荷系數(shù)Kv v巖=" 由教材圖1-0-8得：Kv=1.01 ④齒向分配系數(shù)K i：::. 由教材表10-7選得Gd=1.0 由教材表10-4得：KHp=1.475 2 KHN2 =1.1 8 二 H lim1 =900 Mpa 二 H lim 2 =700 Mpa

28、 ；「FE1 =675M pa 二 FE2 =600M pa [二hi ]=100 8Mpa 「2] =826Mpa [二F2]=600 Mpa 中 d =1.0 Kh=2.09 綜上可得: K= KaKhKvKh』.09 ⑤由教材表10-6選出彈f系數(shù)ZE =189.8 ⑥則： KT1 , Ze 、2 (u-1) d

29、i> 3 (一E ) =114.5mm 「3 [入2] u ⑦取 di =120mm 則 d2=382 ⑧定 Zi=41 Z2=131 … d, ⑨ m= _1 =2.89 ,圓整取 m=3.0 乙 d1 d2 a= =251mm 2 h=2.25m=6.75mm ⑩計(jì)算齒寬 b 2K 二 d12 u 1 /2.5Ze、2 ( )=98.74mm u [二 h] 再由教材表10-7選得：b1 =105mm b2=100mm (3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒向載荷分布系數(shù) K -： 由教材圖10-13得：Kp=1.48 則 K= KaKfKvKi 二2.10

30、 計(jì)算齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 由教材表10-5得： d1=120mm d2=382 z1 = 41 z2 -131 m=3.0 a=251mm h=6.75mm b1 =105mm b2=100mm Kf=2.10 Y Fa1=2.390 Y Fa2=2.16 Y Sa1=1.68 Y Sa2=1.81 YFa1=2.390 YF

31、a2=2.16 校核彎曲應(yīng)力 Ysai=1. 68 2KT b f產(chǎn)-YaiYsai=348.26Mpa<[；:F1] bm乙 Ysa2=1. 81 o- F2= o- JFa2丫Sa2 =339.10Mpa<[oF2] 二 F1 =348.26 YFalYsal Mpa[；=Fi] 所以第三對(duì)齒輪表面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 02 =339.10 Mpa[二 F2] 3 .軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 I軸的設(shè)計(jì) 3.1.1 I軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) d=20mm 選取軸的材料為 45剛，調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)教材表1

32、5-3取A0 =105, 得：dmin -A03 P = 16.67mm ，n 軸上有一個(gè)鍵槽，增加到 17.5?17.8mm=取d=20mm [二」]=60Mp 軸承選深溝球2系列，型號(hào)為62004 a 列，型號(hào)為 62004 溝球2系 通過(guò)軸系零件的尺寸查表和合理設(shè)計(jì)，得出高速軸尺寸如圖： 軸承選深 3.1.2 I軸的強(qiáng)度校核 由教材表15-1得［cr」］=60Mpa 求作用在軸上的作用力: 由于選擇的是直齒輪和深溝球軸承，所以只有徑向力。 ［二」］=60M

33、p a F xNH 2 = 0.99 103 F xNH 1 3 = 0.28 10 且已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為 d=60mm 齒輪作用在軸上的水平力即周向力： Ft =_2TL =1.27M103N d 齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力： Fr = Ft tan 20 =0.464 m103N 在垂直面上： 左側(cè)：Fnh2 = % (7 13 178 25) =0.99 1外 (7 13 178 50 30 7) 右側(cè)：Fnh1 =Ft -FNH2 =0.28 103N Mhi = 282.15N *m 彎矩 M Hi =Fnh2 62 =61.38N .m

34、 ④水平面上： Fr (25 178 13 7) 3 左側(cè)：Fnh 2 = —— - = 0.347 103 N (7 13 178 50 30 7) 3 F zNH 2 3 = 0.347 10 F zNH 1 = 0.117 103 右側(cè)：Fnh1 = Ft -FNH 2 = 0.117 10 N 彎矩 M H2 vFNH2 62 =22.51N *m ⑤總彎矩：M =JmHi +M；2 =65.37N ?m 如圖： M H 1 = 289.98Nm M= 298.98Nm ⑥進(jìn)行校核時(shí)候，通

35、常只是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù) W=1398.13 式及上面的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，取 0.3 ,軸的計(jì)算應(yīng) 力。 由教材表 15-4 得：W=^_ bt（d—t =1398.13 32 2d M2 （盯）2 W 二 57Mpa +」］ 二ca =15Mpa < ［二」］ 所以是安全 的。 其中T為軸輸出扭矩。 所以是安全的，但離極限值較近，可以考慮用更好材料 3.2 n軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

36、選取軸的材料為 45剛，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)教材表15-3取A0 =105, 得: dm. d=35mm —=28.81mm ,n 軸上有三個(gè)鍵槽，增加到 32.69?34.13mm=取d=35mm 軸承選深溝球2系列，型號(hào)為62007 通過(guò)軸系零件的尺寸查表和合理設(shè)計(jì)，得出n軸尺寸如圖: 軸承選深 溝球2系 列，型號(hào)為 62007 3.3 出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 選取軸的材料為 45剛，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)教材表15-3取A0 =105, d=55mm 得：dmin —A

37、03P = 45.63mm ■ n 軸上有兩個(gè)鍵槽，增加到 50.20?52.48mm=取d=55mm 軸承選圓柱軸承 2系列，型號(hào)為62011 軸承選深 溝球2系 列，型號(hào)為 N211E 通過(guò)軸系零件的尺寸查表和合理設(shè)計(jì)，得出m軸尺寸如圖： 山1 _ 的 15E _ 299 3.4 IV軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.4.1 IV軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選取軸的材料為 45剛，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 ［二」］二60Mp a d=75mm 軸承選圓柱 軸承2系 列，型號(hào)為 N215E 根據(jù)教材表15-3取A0 =105, /口 P 得:dmin-A3 66.23mm ,n

38、 軸上有三個(gè)鍵槽，增加到 71.65?73.87mm1取d=75mm 軸承選圓柱軸承 2系列，型號(hào)為N215E 通過(guò)軸系零件的尺寸查表和合理設(shè)計(jì)，得出高速軸尺寸如圖： -T ( 一 1 I I | 二. F ? ■, ■ ■ =n ? ■ ? :予 L. m 3.4.2 IV軸的強(qiáng)度校核 由教材表15-1得［oq］=60Mpa 求作用在軸上的作用力： 由于選擇的是直齒輪和深溝球軸承，所以只有徑向力。 F xNH 2 一一 一 3 = 6.8 10 Nm F xNH 1 = 05.75 103 Nm Mhi = 629N ? m F zNH

39、2 3 = 2.18 10 Nm F zNH 1 _ 3 = 2.39 10 Nm Mhi = 201.65N *m M=660Nm 且已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 d=382mm 齒輪作用在軸上的水平力即周向力： Ft =尹1 =12.55 103N d 齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力： Fr = Ft tan 20 = 4.57父103 N 在垂直面上： … Ft (111 35-： 2) 3 左側(cè)：FNH2 t 6.8 10 N (111 96 32 25 -- 2 35 2) 右側(cè)：Fnhi = Ft -Fnh2 = 5.75 103N

40、彎矩 M H1 =FNH2 (32 25-： 2 96-： 2) =629N *m ④水平面上： 左側(cè)：Fnh2 ) Ft (111 35 2) =2.18 1 03N (111 96 32 25 -- 2 35 一： 2) 右側(cè)：FNH1 =Ft -FNH2 =2.39 103 N 彎矩 M H1 =Fnh2 (32 250 2 96" 2) =201.65N ?m ⑤總彎矩：M =JM； +M：2 =660N?m如圖： ⑥進(jìn)行校核時(shí)候，通常只是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù) 式及上面的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，取 力。 由教材表 15-4

41、得：W』d bt(d -t =40409 32 2d 2 2 ⑦ c%a= W =30Mpa "r］ 其中T為軸輸出扭矩。 0.3 ,軸的計(jì)算應(yīng) ■:_-ca =30Mpa ＜［二」］ 所以是安全 的。 所以是安全的。 4.軸承的校核 4.1 I軸軸承的校核 由于選擇的軸承是 6204型軸承，只存在徑向力。所以： P= FxNhi FzNhi =1050N 其中FxNH2 FzNH 2為軸校核軸軸承在水平和垂直方向的受力。 由教材可知深溝球軸承的 S =3 查機(jī)械零件表有： C=12800N 則有： Lh =」— x C-產(chǎn)=20967 h 60 np

42、則軸承可用：L= 20967 =3.39年。 16 365 滿(mǎn)足三年小修換軸承的要求 4.2 IV軸軸承的校核 由于選擇的軸承是 6015型軸承，只存在徑向力。所以: P=1050N =3 C=12800N L=3.39 年。 滿(mǎn)足要求 P=7141N 10 = 3 C=68000N L=12 年 滿(mǎn)足要求 2

43、L 2 P= FxNH1 ■ FzNH1=7141N 其中FxNH2 FzNH 2為軸校核軸軸承在水平和垂直方向的受力。 10 由教材可知圓柱軸承的 =20 3 查機(jī)械零件表有：C=68000N 則有： Lh = -^0— x C-嚴(yán)=70823h 60 n P 則軸承可用：L= 20967 =12年。 16 365 滿(mǎn)足三年小修換軸承的要求 Tca = 57.31 Nm 聯(lián)軸器 選擇KR-SC 型鋼球半扭 矩安全聯(lián)軸 器中的型號(hào) 為 ： KR-SC1906H 型聯(lián)軸器。 5.聯(lián)軸器的選擇 5.1 輸入端聯(lián)軸器 由于

44、三級(jí)減速器是由電機(jī)與減速器直接通過(guò)聯(lián)軸器連接的， 所以要對(duì)電機(jī)進(jìn) 行過(guò)載保護(hù)，所以要在輸入端選擇安全聯(lián)軸器。 根據(jù)聯(lián)軸器的計(jì)算公式 Tca =KaT查表14-1 （機(jī)械設(shè)計(jì)第八版），取工作情況系 數(shù)KA=1.5;則有 Tca =KaT =1.5 X 38.209=57.31Nm 則選擇KR-SC型鋼球半扭矩安全聯(lián)軸器中的型號(hào)為： KR-SC1906網(wǎng)聯(lián)軸器。 5.2 輸出端聯(lián)軸器 根據(jù)聯(lián)軸器的計(jì)算公式 Tca = KaT查表14-1 （機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版），取工作情 況系數(shù)Ka =1.5;則有 Tca =KaT =1.5 X 2397.52=3659.81Nm 選用LH7彈

45、性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 6300N ? m。 6.箱體設(shè)計(jì) 6.1 減速箱參數(shù) 箱體是用HT200鑄造而成，其相關(guān)參數(shù)如下： Ta =3659.8 ca 1Nm 選用LH7 彈性柱銷(xiāo)聯(lián) 軸器 E=30MPa 箱座壁厚 d 12 箱蓋壁厚 a 10 箱座凸緣厚度 b 18 箱蓋凸緣厚度 bi 15 箱座底凸緣厚度 b2 30 底腳螺栓直徑 df 24 底腳螺栓數(shù)目 n 6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 di 18 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直 徑 d2 12 軸承端蓋螺釘直徑 d3 由軸承外徑?jīng)Q定 定位銷(xiāo)直徑 d 12 凸

46、臺(tái)高度 h 根據(jù)扳手操作方便為準(zhǔn) 大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離 △i 15 齒輪端面與內(nèi)壁距離 △2 15 箱蓋、箱座肋厚 m1、m 8,10 軸承端蓋外徑 D2 與軸承后關(guān) 軸承端蓋凸緣厚度 t 10 螺栓扳 手空間 與凸緣 寬度 安裝螺栓直徑 dx M8 M10 M12 M18 M24 至外箱壁距離 c1 min 13 16 18 24 34 至凸緣邊距離 C2 min 11 14 16 22 28 沉頭座直徑 C2 min 10 24 26 36 48 6.2減速器的潤(rùn)滑 6.2

47、.1 齒輪的潤(rùn)滑 采用浸油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。 因?yàn)槿?jí)減速箱中大齒輪直徑差距較大， 所以浸 油深度不能過(guò)高，以免出現(xiàn)因低速級(jí)大齒輪浸油過(guò)深而造成過(guò)大的油損。 但浸油 深度也不能過(guò)小以防止其他齒輪潤(rùn)滑不到或傳動(dòng)零件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉入箱底的污 物攪起，所以選次高級(jí)大齒輪浸油一個(gè)齒高為準(zhǔn)，油面到池底 30mm 6.2.2 軸承的潤(rùn)滑 通過(guò)計(jì)算得到的所有軸承的 dn值小于16 M104 ,所以選用油脂潤(rùn)滑（機(jī)械 設(shè)計(jì)，第八版，表14-10）。軸承與內(nèi)箱采用擋油環(huán)隔絕。 7.經(jīng)濟(jì)性分析 一般來(lái)說(shuō)三級(jí)減速器的價(jià)格相對(duì)于其他減速器要貴一些。 主要體現(xiàn)在加了第 三對(duì)齒輪的造價(jià)和增加一對(duì)齒輪引起的一

48、系列如箱體體積、 潤(rùn)滑油增多、各種精 度要求提高等額外費(fèi)用。對(duì)于三級(jí)齒輪減速器造價(jià)問(wèn)題采取了一下措施 ： .三級(jí)減速器與經(jīng)典的二級(jí)帶輪減速器主要在于第三對(duì)齒輪價(jià)格和一對(duì)帶 輪加帶的價(jià)格的差別。 所以初略計(jì)算第三對(duì)齒輪價(jià)格和一對(duì)帶輪加帶的價(jià)格， 進(jìn) 行對(duì)比以進(jìn)行下面措施。 齒輪等級(jí)精度在滿(mǎn)足要求的情況下采用最低級(jí)精度等級(jí)， 都為8級(jí)精度等 級(jí)齒輪。 .材料方面在滿(mǎn)足功能和強(qiáng)度要求方面選擇最便宜材料：齒輪和軸除了低 速級(jí)小齒輪采用 42GrMo外都用45號(hào)鋼。箱體用灰鑄鐵鑄造。 ④.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面如箱體盡量避免凸臺(tái)等架構(gòu)以增加鑄造成本。 通過(guò)這些措施使得三級(jí)齒輪減速器的造價(jià)降低很多，

49、 可以達(dá)到甚至低于某些二級(jí) 減速器的造價(jià)。 7.設(shè)計(jì)心得 通過(guò)這次減速器的設(shè)計(jì)，使我學(xué)到很多以前東西，以下是我的心得體會(huì)： 這是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程， 其中包含了很多門(mén)科目有機(jī)械設(shè)計(jì)、 理論力 學(xué)、工程材料、材料成型、機(jī)械制造、制圖等知識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程可以把以前學(xué) 的知識(shí)進(jìn)行更加深入的理解，同時(shí)大大提高個(gè)人訓(xùn)練能力。 設(shè)計(jì)一個(gè)零件或結(jié)構(gòu)， 要先了解其功能原理， 然后在使其滿(mǎn)足使用功能的 基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不能毫無(wú)根據(jù)漫無(wú)目的的瞎想、亂改。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的所有結(jié)構(gòu)的有無(wú)、位置、尺寸都是有根據(jù)甚至有標(biāo)準(zhǔn)的，不 能看到別人有而有，也不能亂加或隨意編寫(xiě)數(shù)據(jù)。否則可能對(duì)整體功能或使用維 修等帶來(lái)影響。 ④通過(guò)這門(mén)課程，我的二維、三維制圖能力大大提高。 9.參考資料目錄 [1]《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）,高等教育出版社， 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生 主編； 普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 [2]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）,高等教育出版社，清華大學(xué)吳忠澤 北 京科技大學(xué) 羅圣國(guó) 主編 [3]《機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì) 第二版》，王之樂(lè)王大康主編 [5]《solidworks 2012 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例精解一減速器設(shè)計(jì)》，段志堅(jiān) 李改靈主編