【一級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書】

機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  1  機械基礎(chǔ)課程設(shè)計  說    明    書      設(shè)計題目 ：    一級直齒圓柱齒輪減速器                        班級學(xué)號 ：                                學(xué)生姓名 ：                                    指導(dǎo)老師 ：                                    完成日期 ：                                    所在單位：                                       機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  2 設(shè)計任務(wù)書  1、題目  設(shè)計用于帶式輸送機的機械傳動裝置 一級直齒圓柱齒輪減速器。  2、參考方案  （ 1） V 帶傳動和一級閉式齒輪傳動  （ 2）一級閉式齒輪傳動和鏈傳動  （ 3）兩級齒輪傳動  3、原始數(shù)據(jù)  4、其他原始條件  輸送帶工作拉力 F/N 輸送帶工作速度 v/m s-1 卷筒直徑 D/mm 1600 1.1 180  （ 1）工作情況：一班制，輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷有輕微震動，室內(nèi)工作，少粉塵。  （ 2）使用期限： 10 年，大修期三年，每年工作 300 天。  （ 3）生產(chǎn)批量： 100 臺（屬小批生產(chǎn)）。  （ 4）工廠能力：中等規(guī)模機械廠，可加工 7 8 級精度齒輪。  （ 5）動力來源：三相交流（ 220V/380V）電源。  （ 6）允許誤差：允許輸送帶速度誤差 5% 。  5、設(shè)計任務(wù)  （ 1）設(shè)計圖。一級直齒（或斜齒）圓柱齒輪減速器裝配圖一張，要求有主、俯、側(cè)三個視圖，圖幅 A1，比例 1： 1（當(dāng)齒輪副的嚙合中心距 110a 時）或 1： 1.5（當(dāng)齒輪副的嚙合中心距 110a 時）。  （ 2）設(shè)計計算說明書一份（ 16 開論文紙，約 20 頁， 8000 字）。    機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  3 目錄   一   傳動裝置的總體設(shè)計  1、傳動方案的確定 1 2、電動機的選擇 1 3、傳動裝置的總傳動比的計算和分配 3 4、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的確定 3 二   傳動零件的設(shè)計  1、 V 帶設(shè)計 5 2、齒輪傳動設(shè)計 7 3、軸的設(shè)計 11 4、滾動軸承的選擇與校核計算 18 5、鍵聯(lián)接的選擇及其校核計算 19 6、聯(lián)軸器的扭矩校核 20 7、減速器基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選擇 21 三   箱體尺寸及附件的設(shè)計  1、箱體的尺寸設(shè)計 23 2、附件的設(shè)計 25 四   設(shè)計心得   27 五   參考文獻   29 六   主要設(shè)計一覽表   30 七   附圖   31 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  4 設(shè)計 內(nèi)容：  一、  傳動裝置的總體設(shè)計  1、  確定傳動方案  本次設(shè)計選用的帶式輸送機的機械傳動裝置方案為 V 帶傳動和一級閉式齒輪傳動， 其傳動裝置見 下 圖。   2、  選擇電動機  （ 1）  選擇電動機的類型  按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V， Y 系列。  （ 2）  選擇電動機的額定 功率    帶式輸送機的性能參數(shù)選用表 1 的第  6 組數(shù)據(jù)， 即：  輸送帶工作拉力 F/N 輸送帶工作速度 v/m s-1 卷筒直徑 D/mm 1600 1.1 180 表一  工作機所需功率為：  kWsmNFvw 76.11000 /1.116001000P 從電動機到工作機的 傳動 總 效 率為 ： 21 2 3 4 5 其中 1 、 2 、3、 4 、5分別為 V 帶傳動、齒輪傳動、滾動軸承、 彈性 套柱銷 聯(lián)軸器和滾筒的效率，查取機械基礎(chǔ) P459 的附錄 3 選取 1 =0.95 、 2 =0.97（ 8 級精度）、3=0.99（ 球 軸承） 、 4 =0.995、5=0.96 故 221 2 3 4 5 0 . 9 5 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 9 5 0 . 9 6 0 . 8 6 0 9 6 6 4 1 4 3 5 2 0 . 8 6 2 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  5  電動機所需功率為  d1 . 7 6P 2 . 0 40 . 8 6 2wP kW kW  又因為電動機的額定功率 ed dPP  查機械基礎(chǔ) P499 的附錄 50， 選 取電動機的 額定功率 為 2.2kW， 滿足電動機的額定功率  ded PP 。  （ 3）  確定電動機的轉(zhuǎn)速    傳動滾筒軸工作轉(zhuǎn)速 ： 6 0 1 0 0 0 1 . 1 m / s 6 0 1 0 0 0 1 1 6 . 7 1 4 / m i n3 . 1 4 1 8 0w vnrD m m            查機械基礎(chǔ) P459 附錄 3，  V 帶常用傳動比 為 i1=24， 圓柱齒輪傳動一級減速器常用傳動比范圍 為 i2=35（ 8 級精度） 。根據(jù)傳動裝置的總傳動比 i 與各級傳動比 i1、 i2、 in 之間的關(guān)系是 i=i1i2 in， 可知 總傳動比合理范圍為 i=620。  又   因為   wmnni ，  故   電動機的轉(zhuǎn)速可選擇范圍相應(yīng)為  7 0 0 . 2 8 4 r / m i n n 2 3 3 4 . 2 8 r / m i n 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min、 1000r/min 和 1500r/min 三 種。  （ 4）  確定電動機的型號  選 上述不同轉(zhuǎn)速的 電 動 機進 行比較，查機械基礎(chǔ) P499 附錄 50 及相關(guān)資料得電動機數(shù)據(jù)和計算出總的傳動比，列于下表：  方案  電機型號  額定功率kW 電機轉(zhuǎn)速 r/min 電機質(zhì)量kg 參考  價格（元）  總傳動比  同步  轉(zhuǎn)速  滿載轉(zhuǎn)速  1 Y100L1-4 2.2 1500 1420 38 760 12.166 2 Y90S -6 2.2 1000 910 63 1022 7.797 3 Y132S-8 2.2 750 710 79 800 6.083 表二  為降低電動機重量和價格，由表二選取同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的 Y 系列電動機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  6 機 ， 型號為 Y100L1-4。  查機械基礎(chǔ) P500 附錄 51，得到電動機的主要參數(shù)以及安裝的有關(guān)尺寸(mm)，見以下兩表：  電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)  電動機型號  額定功率  （ kw）  同步轉(zhuǎn)速  （ r/min）  滿載轉(zhuǎn)速  （ r/min）  堵 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩  最 大 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩  Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 2.2 表三   電動機的安裝及有關(guān)尺寸 (mm) 中心高  H(mm) 外形尺寸  1L A C + A D H D2 底腳安裝尺寸  A B 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸  D E 鍵公稱尺寸  F H 100 13 8 0 ( 2 1 5 + 1 8 0 ) 2 4 5  2 160 140 12 +0.0090.00428 60  8 100 表四   3、  傳動裝置的 總傳動比的計算和分配  （ 1）  總傳動比   12.166    （ 2）  分配各級傳動比  各級傳動比與總傳動比的關(guān)系為 i=i1i2。 根據(jù) V 帶的傳動比范圍 i1=2 4 ，初選 i1 3.042， 則單級圓柱齒輪減速器的傳動比為 4，符合圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍 i2=35（ 8 級精度） ，且 符合了 在設(shè)計帶傳動和一級圓柱齒輪減速器組成的傳動裝置中，應(yīng)使帶傳動比小于齒輪傳動比，即 i 帶 ddmin.（ dd1 根據(jù) P295 表 13-4 查得）  21213 . 0 4 2 , = 8 0 3 . 0 4 2 = 2 4 3 . 3 6 m md dddidd 所 以   由機械基礎(chǔ) P295 表 13-4 查“ V 帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得2dd=250mm  誤差驗算傳動比：21250= 3 . 1 5 7( 1 ) 8 0 ( 1 1 % )dddid 誤 （ 為彈性滑動率）  誤差113 . 1 5 7 3 . 0 4 21 0 0 % 1 0 0 % 3 . 8 % 5 %3 . 0 4 2iiii 誤   符合要求    帶速  1 8 0 1 4 2 0v = 5 . 9 4 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddn ms         滿足 5m/sv300mm，所以宜選用 E 型輪輻式帶輪。  總之， 小帶輪選 H 型孔板式 結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇 E 型輪輻式 結(jié)構(gòu)。  （ 7） 確定帶的張緊裝置       選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整 中心距的張緊裝置。  （ 8） 計算壓軸力       由機械基礎(chǔ) P303 表 13 12 查得， Z 型帶的初拉力 F0 55N，上面已得到1a=161.74o， z=6，則 1a 1 6 1 . 7 42 s i n = 2 6 5 5 s i n N = 6 5 1 . 6 4 N22ooF z F （ 9） 帶輪的材料  選用 灰鑄鐵 ， HT200。   2、  減速器內(nèi)傳動件的設(shè)計（齒輪傳動設(shè)計）  （ 1） 選擇齒輪材料 、熱處理方法及精度等級    齒輪材料、熱處理方法及齒面硬度  因為載荷中有輕微振動，傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求， 屬于一般的齒輪傳動，故 兩齒輪均 可用軟齒面齒輪。 查 機械基礎(chǔ) P322 表 14 10，小齒輪選 用 45 號鋼 ，調(diào)質(zhì)處理，硬度 260HBS； 大齒輪 選 用 45 號 鋼 ，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220HBS。    精度等級 初選  減速器為一般齒輪傳動，圓周速度不會太大，根據(jù)機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ) P145表 5 7，初選 8 級精度。  （ 2） 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計齒輪  由于本設(shè)計中的減速器是軟齒面的閉式齒輪傳動，齒輪承載能力主要由齒輪機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  11 接觸疲勞強度決定，其設(shè)計公式為： 1231 13 . 5 3()EHdK M uZd u  確定載荷系數(shù) K 因為該齒輪傳動是軟齒面的齒輪，圓周速度也不 大，精度也不高，而且齒輪相對軸承是對稱布置，根據(jù)電動機和載荷的性質(zhì)查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P147 表 5 8，得 K 的范圍為 1.41.6，  取 K 1.5。    小齒輪的轉(zhuǎn)矩  1 1 12 . 0 99 5 5 0 / 9 5 5 0 4 2 . 7 5 8 4 2 7 5 84 6 6 . 7 9 8 / m i nkWM P n N m N m mr  接觸疲勞許用應(yīng)力     l i mimHNHmP ZS    ）接觸疲勞極限應(yīng)力  由機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ) P150 圖 5 30 中的 MQ 取值線，根據(jù)兩齒輪的齒面硬度，查得 45 鋼的調(diào)質(zhì)處理后的極限應(yīng)力為  lim1H=600MPa   ，   lim2H=560MPa   ）接觸疲勞壽命系數(shù) ZN    應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式為   N=60 n jth  工作壽命每年按 300 天 ，每天工作 8 小時，故       th=(300 10 8)=24000h      N1=60 466.798 1 24000=6.722 108      8 812N 6 . 7 2 2 1 0N =   1 . 6 8 1 1 0i4        查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ) P151 圖 5 31，且允許齒輪表面有一定的點蝕      ZN1=1.02   ZN2=1.15 ) 接觸疲勞強度的最小安全系數(shù) SHmin 查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ) P151 表 5 10，得 SHmin 1    ）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 HP 。  機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  12 將以上各數(shù)值 代入許用接觸應(yīng)力計算公式得   l i m 1 11m i n6 0 0 1 . 0 2 6121HNp HZ M P a M P aS l i m 2 22m i n5 6 0 1 . 1 5 6441HNp HZ M P a M P aS ）齒數(shù)比  因為  Z2=i Z1，所以214ZZ ） 齒寬系數(shù)  由于本設(shè)計 的 齒輪傳動中的齒輪為對稱布置，且為軟齒面?zhèn)鲃樱闄C械基礎(chǔ) P326 表 14 12，得到齒寬系數(shù)的范圍為 0.8 1.1。取 1d 。     ）計算小齒輪直徑 d1        由于 21pp ， 故應(yīng)將 1p 代入齒面接觸疲勞設(shè)計公式，得   22 1 3313 . 5 3 1 3 . 5 3 1 8 9 . 8 1 . 5 4 2 7 5 8 4 1( ) 4 5 . 8 0 m m6 1 2 1 4EHdZ K M ud m mu  圓周速度 v 111 4 6 6 . 7 9 8 4 5 . 8 0 1 . 1 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ndv m s 查機械設(shè)計學(xué) 基礎(chǔ) P145 表 5 7， v1<2m 1="1" 2="1" z2="81。" m="3mm。" in="YS" n1="6.722"> 63 10 和 N2= 81.681 10 > 63 10 ，查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P156 圖 5 34 得，        YN1=1   ,   YN2=1     )彎曲疲勞強度的最小安全系數(shù) SFmin  本傳動要求一般的可靠性，查 機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ) P151 表 5 10，取 SFmin 1.2。  ）彎曲疲勞許用應(yīng)力    將以上各參數(shù)代入彎曲疲勞許用應(yīng)力公式得     F l i m 1F P 1 N 1F m i n180= Y = 1 M P a = 1 5 0 M P aS 1 . 2    F l i m 2F P 2 N 2F m i n170= Y = 1 M P a = 1 4 1 . 6 7 M P aS 1 . 2 ）齒根彎曲疲勞強度校核     11 1 112 2 1 . 5 4 2 7 5 8= 2 . 8 1 M P a = 3 3 . 3 7 M P a6 0 3 6 0F F F PKT Yb m d     12 2 212 2 1 . 5 4 2 7 5 8 2 . 2 4 2 6 . 6 06 0 3 6 0F F F PKT Y M P a M P ab m d 因此，齒輪齒根 的 抗彎強度是安全的。  3、  軸的設(shè)計  （ 1）  高 速軸的設(shè)計      選擇軸的材料和熱處理  采用 45 鋼 ， 并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， 查 機械基礎(chǔ) P369 表 16 1， 得其許用彎曲應(yīng)力機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  15 1 60M Pa ， 118 106A 。    初步計算軸的直徑     由前計 算可知： P1=2.09KW,n1=466.798r/min    其中， A取 112。     13312 . 0 91 1 2 2 0 . 1 0 8 m m4 6 6 . 7 9 8PdAn 主    考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大 5%，則     d = 2 0 . 1 0 8 1 0 5 % = 2 1 . 1 1 m m 2 2 . 4 m m 查 機械基礎(chǔ) P458 附錄 1，取 d=25mm  軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計  高速軸初步確定采用齒輪軸，即將齒輪與軸制為一體。 根據(jù)軸上零件 的 安裝和固定要求，初步確定軸的結(jié)構(gòu)。設(shè)有 7 個軸段。  1 段： 該段是小齒輪的左軸端與帶 輪連接，該軸段直徑為 25mm，查機械基礎(chǔ)P475 附錄 23，取該軸伸 L1 60mm。   2 段：  參考 機械基礎(chǔ) P373， 取軸肩高度 h 為 1.5mm，則 d2=d1+2h=28mm。        此軸段一部分用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。  3 段： 此段裝軸承，取軸肩高度 h 為 1mm，則 d3=d2+2h=30mm。  選用深溝球軸承。查 機械基礎(chǔ) P476 附錄 24，此處選用的軸承代號為6306，其內(nèi)徑為 30mm，寬度為 19 mm。 為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小 12mm。取此段長 L3=17mm。  4 段 與 6 段 ：為了使齒輪與軸承不發(fā)生相互沖撞以及加工方便，齒輪與軸承之間要有一定距離，取軸肩高度為 2mm，則 d4=d6=d3+2h=33mm，長度取 5mm，則 L4= L6 5mm。  5 段：此段 為 齒輪 軸段。由小齒輪 分度圓直徑 d1 =60mm 可知， d6=60mm。 因為小齒輪的寬度為 70mm， 則 L5=70mm。  7 段： 此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即 d7=30mm， L7 17mm。  由上可算出，兩軸承的跨度 L 1 7 5 2 7 0 9 7L mm  高速軸的軸 段示意 圖如下：  機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  16    按彎矩復(fù)合強度計算  A、 圓周力： 11 12 2 4 2 7 5 8 1 4 2 5 . 360t MFNd B、徑向力：  011 t a n 1 4 2 5 . 3 t a n 2 0 5 1 8 . 8rtF F N  ） 繪制軸受力簡圖    ） 繪制垂直面彎矩圖  軸承支反力：   1 5 1 8 . 8 2 5 9 . 422A Y B Y FrF F N 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  17 1 1 4 2 5 . 3 7 1 2 . 6 522A z B z FtF F N 由兩邊對稱，知截面 C 的彎矩也對稱。截面 C 在垂直面彎矩為  1 9 7 9 72 5 9 . 4 1 2 5 8 0 . 922c A YM F N m m 如圖  ） 繪制水平面彎矩圖  2 977 1 2 . 6 5 3 4 5 6 3 . 522c A Z LM F N m m  ） 繪制合彎矩圖  22 22111 ( ) 1 2 5 8 0 . 9 3 4 5 6 3 . 5 3 6 7 8 2 . 0 1C V C HM c M M N m m  ）繪制扭轉(zhuǎn)圖  轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取 =0.6，  1 0 . 6 4 2 7 5 8 2 5 6 5 4 . 8a M N m m ） 繪制當(dāng)量彎矩圖   截面 C 處的當(dāng)量彎矩：  22 221( ( ) ) 3 6 7 8 2 . 0 1 ( 0 . 6 4 2 7 5 8 ) 4 4 8 4 5 . 1 2cM e c M M N m m 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  18   )校核危險截面 C 的強度     軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的 C 處， W 0.1d43 134 4 8 4 5 . 1 2 1 2 . 4 8 6 00 . 1 3 3Ce M e c M P a M P aW 所以  軸強度足夠。  （ 2） 低速軸的設(shè)計    選擇軸的材料和熱處理  采用 45 鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 ，查 機械基礎(chǔ) P369 表 16 1， 得其許用彎曲應(yīng)力 1 60M Pa ， 118 106A 。    初步計算軸的直徑  由前計算可知： P2=2.007KW,n2=116.700r/min 計算軸徑公式：2322PdAn 即：  其中， A取 106。  2 33222 . 0 0 71 0 6 2 7 . 3 61 1 6 . 7 0 0Pd A m mn    考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大 5%，則     2 2 7 . 3 6 1 . 0 5 2 8 . 7 3d m m 查 機械基礎(chǔ) P458 附錄 1，取 d=30mm  軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計  根據(jù)軸上零件得安裝和固定要求， 并考慮配合高速軸的結(jié)構(gòu)， 初步確定 低速軸的結(jié)構(gòu)。設(shè)有 6 個軸段。  1 段：  此段裝聯(lián)軸器。裝聯(lián)軸器處選用最小直徑 d1=32mm，根據(jù)機械基礎(chǔ)P482 附錄 32，選用8232 82326 1 BJ JLT彈性套柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  19 32mm，軸孔長度為 60mm。根據(jù)聯(lián)軸器的軸孔長度，又由機械基礎(chǔ) P475 附錄 23，取軸伸段（即段）長度 L1 58mm。  2 段： 查機械基礎(chǔ) P373，取軸肩高度 h 為 1.5mm，則 d2=d1+2h= 355.1232 mm 此軸段一部分長度 用于 裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。  3 段： 取軸肩高度 h 為 2.5mm，則 d3=d2+2h=35+2 405.2 mm。此段裝軸承 與套筒。 選用深溝球軸承。查機械基礎(chǔ) P476 附錄 24，此處選用的軸承代號為 6208，其內(nèi)徑為 40mm，寬度為 18mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度 小 12mm。 取套筒長度為 10mm，則 此段長 L3=（ 18-2）+10+2=28mm。  4 段 ： 此段裝齒輪，取軸肩高度 h 為 2.5mm，則 d4=d3+2h= 455.2240 mm。因為大齒輪的寬度為 60mm， 則 L4=60-2=58mm 5 段 ：取軸肩高度 h 為 2.5mm，則 d5=d4+2h=50mm， 長度與右面的套筒相同 ，即L5=10mm。  6 段 ：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即 d6=40mm， L6 17mm。  由上可算出，兩軸承的跨度 L 1 8 2 1 0 6 0 9 8 mm 。    低速軸的軸段示意圖如下：    按彎矩復(fù)合強度計算  A、圓周力： 22 22 M 2 1 6 4 2 4 0 1 3 5 1 . 7 7 0243tFNd B、徑向力： 022 t a n 1 3 5 1 . 7 7 0 t a n 2 0 4 9 2rtF F N ） 求支反力 FAX、 FBY、 FAZ、 FBZ 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  20 2 492 24622rA Y B Y FF F N 2 1 3 5 1 . 7 7 0 6 7 5 . 8 8 522tA z B z FF F N )由兩邊對稱，知截面 C 的彎矩也對稱。截面 C 在垂直面彎矩為  受力圖：  1 982 4 6 1 2 0 5 422c A Y LM F N m m ）截面 C 在水平面上彎矩為：  2 986 7 5 . 8 8 5 3 3 1 1 8 . 3 6 522c A z LM F N m m ） 合成彎矩 為：  2 2 2 212( 1 2 0 5 4 3 3 1 1 8 . 3 6 5 3 5 2 4 3 . 7 9c c cM M M N m m ） 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化， 取 =0.6，截面 C 處的當(dāng)量彎矩：  2 2 2 22( ) 4 4 1 3 6 ( 0 . 6 1 6 4 2 4 0 ) 1 0 4 6 5 6 . 8e c cM M a M N m m )校核危險截面 C 的強度     軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的 C 處， W 0.1d43 131 0 4 6 5 6 . 8 1 1 . 4 8 p a <0 . 1 4 5C e bM e c MW 所以軸強度足夠。  （ 3）確定滾動軸承的潤滑和密封  由于軸承周向速度為 1m/s <2m>(A-B)=35-23=12mm； 低速軸： L2>(A-B)=45-38=7mm 由前設(shè)定高速軸的 L1 =60mm，低速軸的 mmL 582 可知，滿足要求。   ( 8 ) 確定軸的軸向尺寸    高速軸 （單位： mm） ：  各軸段直徑  D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 25 28 30 33 60 33 25 各軸段長度  L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 60 60 17 5 70 5 17 低速軸 （單位： mm） ：  各軸段直徑  D1 D2 D3 D4 D5 D6 32 35 40 45 50 40 各軸段長度  L1 L2 L3 L4 L5 L6 58 60 28 58 10 17   4、 滾動 軸承的 選擇與 校核計算  根據(jù)機械基礎(chǔ) P437 推薦的軸承壽命最好與減速器壽命相同，取 10 年 ，一年按 300天計算，  T h=(300 10 8)=24000h （ 1） 高速軸承的校核  選用的軸承是 6306 深溝型球軸承。  機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  22 軸承的當(dāng)量動負(fù)荷為 )(ard YFXFfP   由機械基礎(chǔ) P407 表 18 6 查得， fd 1.2 1.8，取 fd=1.2。  因為 Fa1=0N， Fr1= 518.8N，則 dP f XFr    查機械基礎(chǔ) P407 表 18 5 得， X= 1， Y= 0 。   1 1 . 2 1 5 1 8 . 8 6 2 2 . 5 6 0 . 6 2 2 5 6d rP f X F N K N 查機械基礎(chǔ) p406 表 18-3 得： ft=1 ，  查機械基礎(chǔ) p405 得：深溝 球軸承的壽命指數(shù)為 3 ，  Cr= 20.8KN；  則  66 310261 0 1 0 1 2 0 8 0 0( ) ( ) 1 . 3 1 0 2 4 0 0 06 0 6 0 4 6 6 . 7 9 8 6 2 2 . 5 6trh fCL h hnP   所以預(yù)期壽命足夠，軸承符合要求。  （ 2） 低 速軸承的校核  選用 6208 型深溝型球軸承。  軸承的當(dāng)量動負(fù)荷為 )(ard YFXFfP 由 機械基礎(chǔ) P407 表 18 6 查得， fd 1.2 1.8，取 fd=1.2。  因為 Fa2=0N， Fr2=492N，則  dP f XFr     查機械 基礎(chǔ) P407 表 18 5 得， X=1 ， Y=0  。  1 . 2 1 7 4 5 . 0 9 5 9 0 . 4 0 5dP f X F r N 查機械基礎(chǔ) p406 表 18-3 得： ft=1 ，  查機械基礎(chǔ) p405 得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為 3 ， Cr=22.8KN；  則 66 310 61 0 1 0 1 2 2 8 0 0( ) ( ) 2 4 0 0 08 . 2 1 06 0 6 0 1 1 6 . 7 5 9 0 . 4 0 5th fCL h hnP 所以預(yù)期壽命足夠 ,軸承符合要求。  5、鍵聯(lián)接的選擇及其校核計算  （ 1） 選擇鍵的類型和規(guī)格      軸上零件的周向固定 選用 A 形普通平鍵，聯(lián)軸器選用 B 形 普通平鍵。    高速 軸 （參考機械基礎(chǔ) p471、附錄 17， 袖珍 機械設(shè)計師手冊 p835、機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  23 表 15-12a） ： 根據(jù) 帶輪 與軸連接處的軸徑 25mm，軸長為 60mm，查得鍵的截面尺寸 b 8mm ， h 7mm     根據(jù)輪轂寬取鍵長 L 40mm    高速齒輪是與軸共同制造，屬于齒輪軸。    低速軸：  根據(jù)安裝齒輪處軸徑 mmd 454 ，查得鍵的截面尺寸 mmmmhb 914 ，根據(jù)輪轂寬取鍵長 mmLL 4084884 。  根據(jù)安裝聯(lián)軸器處軸徑 mmd 321 ，查得鍵的截面尺寸 mmmmhb 810 ，取鍵長 L=50mm。  根據(jù)輪轂寬取鍵長 L 72mm（長度比輪轂的長度小 10mm）  （ 2） 校核鍵的強度      高速軸 軸 端處 的鍵 的校核 ：  鍵上所受作用力 ： 2 2 1 0 0 0 4 2 . 7 5 8 3 4 2 0 . 6 425MFNd     ）鍵的剪切強度       ( 0 . 6 0 . 8 ) 6 0 8 0 M P a3 4 2 0 . 6 4 1 0 . 7 6 08 4 0F F M P a M P a M P aA b l 鍵的剪切強度足夠。  ）鍵聯(lián)接的擠壓強度       2 2 5 1 7 9 . 7 6e 4 1 . 1 1 M P a < 9 0A e 7 3 6FF e M P ahl <       ( 0 . 9 1 . 5 ) 9 0 1 5 0 M P ae 2 2 3 4 2 0 . 6 4 2 4 . 4 (1 7 . 2 . 0 ) 6 0 1 0 2 1 2 07 4 0eeeFF M P a M P a M P aA h l 鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。    低速軸 兩鍵的校核  A、  低速軸 裝齒輪軸段的鍵 的校核 ：  鍵上所受作用力 ： 2 2 1 0 0 0 1 6 4 . 2 4 0 7 2 9 9 . 5 645MFNd 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  24 ） 鍵的剪切強度     7 2 9 9 . 5 6 1 3 . 0 6 01 4 4 0F F M P a M P a M P aA b l 鍵的剪切強度足夠。  ） 鍵聯(lián)接的擠壓強度       2 2 7 2 9 9 . 5 6 4 0 . 6 (1 7 . 2 . 0 ) 6 0 1 0 2 1 2 09 4 0eeeFF M P a M P a M P aA h l 鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。  B、 低速軸 軸端處的鍵的校 核 ：  鍵上所受作用力  ： 2 2 1 0 0 0 1 6 4 . 2 4 0 1026532MFNd ）鍵的剪切強度  10265 2 0 . 5 3 6 01 0 5 0F F M P a M P a M P aA b l   鍵的剪切強度足夠。  ）鍵聯(lián)接的擠壓強度   2 2 1 0 2 6 5 5 1 . 3 (1 7 . 2 . 0 ) 6 0 1 0 2 1 2 08 5 0eeeFF M P a M P a M P aA h l 鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。  6、聯(lián)軸器的扭矩校核  低速軸：  選用8232 82326 1 BJ JLT彈性套柱銷聯(lián)軸器，查 機械基礎(chǔ) P484 附錄 33，得許用轉(zhuǎn)速 n 3800r/min 則   n2 116.7r/min<n 所以符合要求。  7、減速器基本結(jié)構(gòu)的 設(shè)計與選擇  （ 1）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計  機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  25  小齒輪：根據(jù)機械基礎(chǔ) P335 及前面設(shè)計的齒輪尺寸，可知小齒輪齒根圓直徑為 52.5mm，根據(jù)軸選擇鍵的尺寸 h 為 7 ， 則 可以 算出 齒根圓與軸孔鍵槽底部的距離 x= 5 2 . 5 3 3 7 6 . 2 52 mm，而 2.5 2 . 5 3 7 . 5nm m m ，則有x<2.5nm， 因此 應(yīng)采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。  （ 2）滾動軸承的組合設(shè)計    高速軸的跨距 L L1+L2+L3+L4+L5=60+60+17+5+70+5+17=234mm，采用分固式結(jié)構(gòu)進行軸系的軸向固定。    低速軸的跨距 L L1+L2+L3+L4+L5=58+60+28+58+10+17=231mm，采用分固式結(jié)構(gòu)進行軸系的軸向固定。  （ 3） 滾動軸承的配合  高速軸 的軸公差帶選用 j 6 ，孔公差帶選用 H 7 ；  低速軸 的軸公差帶選用 k 6 ，孔公差帶選用 H 7 。  高速 軸：軸頸圓柱度公差 / P 6 = 2.5，外殼孔 / P 6 = 4.0；       端面圓跳動軸肩 / P 6 = 6，外殼孔 / P 6 = 10。  低速 軸：軸頸圓柱度公差 / P 6 = 4.0，外 殼孔 / P 6 = 6；              端面圓跳動軸肩 / P 6 = 10，外殼孔 / P 6 = 15。  軸配合面 Ra 選用 IT6 磨 0.8，端面選用 IT6 磨 3.2；  外殼配合面 Ra 選用 IT7 車 3.2，端面選用 IT7 車 6.3。  （ 4）滾動軸承的拆卸  安裝時，用手錘敲擊裝配套筒安裝；為了方便拆卸，軸肩處露出足夠的高度h，還要留有足夠的軸向空間 L，以便放置拆卸器的鉤頭。  （ 5） 軸承蓋的選擇 與尺寸計算  軸承蓋的選擇：  選用凸緣式軸承蓋，用灰鑄鐵 HT150 制造，用螺釘固定在箱體上。其中，軸伸端使用透蓋，非軸 伸端使用悶蓋。  尺寸計算   ）軸伸端處的軸承蓋（透蓋）尺寸計算   A、高速軸：  選用的軸承是 6306 深溝型球軸承 ，其外徑 D 72mm，采用的軸承蓋結(jié)構(gòu)為機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  26 凸緣式軸承蓋中 a 圖結(jié)構(gòu)。查機械基礎(chǔ) P423 計算公式可得：  螺釘直徑 d3 8，螺釘數(shù)  n 4        03 1 8 1 9dd               032 0 331 1 145 0 3612 . 5 7 2 2 . 5 8 9 22 . 5 9 2 2 . 5 8 1 1 21 . 2 1 . 2 8 9 . 6, 9 . 6D D DD 3 9 2 3 8 6 8( 2 4 ) 7 2 2 7 0m 1 0D D dD D dede e e eDdDDe 4， 取 10 - （ 10 15 ） ， 取 72-12 60 B、低速軸：  選用的軸承是 6208 型深溝型球軸承 ，其外徑 D 80mm。尺寸為：  螺釘直徑 8，螺釘數(shù) 4    03 1 8 1 9dd                   032 0 331 1 145 0 3612 . 5 8 0 2 . 5 8 1 0 02 . 5 1 0 0 2 . 5 8 1 2 01 . 2 1 . 2 8 9 . 6, 9 . 6 1 0D D DD 3 1 0 0 3 8 7 6( 2 4 ) 8 0 2 7 8m 1 0D D dD D dede e e eDdDDe 4， 取 - （ 10 15 ） ， 取 80-15 65 圖示如下：   ）非軸段處的軸承蓋（悶蓋）尺寸計算：高速軸與低速軸的悶蓋尺寸分別與它機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  27 們的透蓋尺寸相同。  （ 6） 潤滑與密封    齒輪的潤滑  采用浸油潤滑，浸油深度為一個齒高，但不小于 10mm。    滾動軸承的潤滑  由于軸承周向速度為 1m/s <2m/s，所以選用軸承內(nèi)充填油脂來潤滑。    潤滑油的選擇  齒輪選用普通工業(yè)齒輪潤滑油，軸承選用鈣基潤滑脂。    密封 方法的選取  箱內(nèi)密封采用擋油盤。箱外密封選用凸緣式軸承蓋，在非軸伸端采用悶蓋，在軸伸端采用透蓋，兩者均采用墊片加以密封；此外，對于透蓋還需要在軸伸處設(shè)置氈圈加以密封。   三、箱體尺寸及附件的設(shè)計  1、箱體 尺寸  采用 HT250 鑄造而成，其主要結(jié)構(gòu)和尺寸如下：  中心距 a=151.5mm，取整 160mm   總長度 L： 3 5 3 0L a m m  總寬度 B： 2 . 7 2 . 7 1 6 0 4 3 2B a m m     總高度 H： 2 . 4 2 . 4 1 6 0 3 8 4H a m m     箱座壁厚 ： 0 . 0 2 5 1 0 . 0 2 5 1 6 0 1 5 8a m m m m ，未滿足要求0 . 0 2 5 a 1 8 ，直接取 8 mm 箱蓋壁厚 1 ：1 0 . 0 2 1 0 . 0 2 1 6 0 1 4 . 2 8a m m m m ，未滿足要求1 0 . 0 2 a 1 8 ，直接 取 8mm     箱座凸緣厚度 b：  b 1.5 =1.5*8=12 mm 箱蓋凸緣厚度 b1：  11b 1.5 =1.5*8=12mm 箱座底凸緣厚度 b2： 2b 2.5 =2.5*8=20 mm 箱座肋厚 m： m 0.85 =0.85*8=6.8 mm 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  28 箱蓋肋厚 m1： 11m 0.85 =0.85*8=6.8mm 扳手空間：  C1 18mm， C2 16mm 軸承座端面外徑 D2：高速軸上的軸承： 2 D d m mD 高 3 +5 6 2 + 5 6 92                     低速軸上的軸承： 2 D d m mD 低 3 +5 6 8 + 5 8 108  軸承旁螺栓間距 s：高速軸上的軸承： 2S D 9 2 m m高 =   低速軸上的軸承： 2S D 1 0 8 m m低   軸承旁凸臺半徑 R1： 1R C 2 1 6 m m   箱體外壁至軸承座端面距離 1l ： 1l C 1 + C 2 + m m （ 5 10 ） 18+16+8 42  地腳螺釘直徑fd： fd 0 . 0 3 6 a + 1 2 0 . 0 3 6 1 6 0 + 1 2 1 7 . 7 6 m m  地腳螺釘數(shù)量 n：因為 a=160mm<250mm，所以 n=4  軸承旁螺栓直徑 1d ： 1fd d 0 . 7 5 1 7 . 7 6 1 3 . 3 2 m m 0.75  凸緣聯(lián)接螺栓直徑 2d ： 2fd d 8 . 8 8 1 0 . 6 5 6 ( )mm （ 0.5 0.6 ） ,取 2d 10mm 凸緣聯(lián)接螺栓間距 L： L 150 200 ，  取 L 100mm 軸承蓋螺釘直徑3d與數(shù)量 n：高速軸上的軸承： d3=6, n 4                           低速軸上的軸承：  d3=8， n 4 檢查孔蓋螺釘直徑 4d ： 4fd 0 . 3 0 . 4 d 5 . 3 2 8 m m 7.104,取 d4 6mm 檢查孔蓋螺釘數(shù)量 n：因為 a=160mm<250mm,所以 n="4">30 50 ，取  4 40mm  箱體內(nèi)壁至箱底距離0h：  0h 20mm 機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  29 減速器中心高 H：a 2 4 0 249H R + + h 4 0 2 0 1 8 4 . 5 m m2   ，取 H 185mm。  箱蓋外壁圓弧直徑 R：a 2 1 249R R + + 1 0 8 m m2 142.5   箱體內(nèi)壁至軸承座孔外端面距離 L1：  1L C 1 + C 2 + + （ 5 10 ） 8+18+16+8 50mm  箱體內(nèi)壁軸向距離 L2： 2 1 2L b + 2 m m 1 2 + 2 1 0 32  兩側(cè)軸承座孔外端面間距離 L3： 3 2 1L L + 2 L 3 2 2 5 0 m m 132  2、附件的設(shè)計  （ 1）檢查孔和蓋板  查 機械基礎(chǔ) P440 表 20 4，取 檢查孔及其蓋板的尺寸為：  A 115， 160， 210， 260， 360,460，取 A 115mm A1 95mm， A2 75mm， B1 70mm， B 90mm d4 為 M6，數(shù)目 n 4 R 10 h 3 A B A1 B1 A2 B2 h R n d L 115 90 95 70 75 50 3 10 4 M6 15  （ 2）通氣器  選用結(jié)構(gòu)簡單的通氣螺塞 ， 由機械基礎(chǔ) P441 表 20 5，取 檢查孔及其蓋板的尺寸為 （單位： mm） ：       d D D1 S L l a D1 M22 1.5 32 25.4 22 29 15 4 7  （ 3）油面指示器      由機械基礎(chǔ) P482 附錄 31，取 油標(biāo) 的尺寸為：  視孔 mmd 20   mmD 34   mmd 221    mmd 323    mmH 16  A 形密封圈規(guī)格 mmmm 55.325  機械基礎(chǔ)課程設(shè)計   一級直齒圓柱齒輪減速器  30 （ 4） 放油螺塞  螺塞的材料使用 Q235，用帶有細(xì)牙螺紋的螺塞擰緊，并在端面接觸處增設(shè)用耐油橡膠制成的油封圈來保持密封。 由機械基礎(chǔ) P442 表 20 6，取放油螺塞的尺寸如下 （單位： mm） ：  d D0 L l a D S d1 M24 2 34 31 16 4 25.4 22 26 （ 5） 定位銷     定位銷直徑  62d d 0 . 8 1 0 8 m m 0.8 ，兩個，分別裝在箱體的長對角線上