帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)

1、 湘潭大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 題 目 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)設(shè)一班 學(xué) 號(hào) 姓 名 袁奕賢 指導(dǎo)教師 劉思思 完成日期 2015 年 1 月 17日一、設(shè)計(jì)任務(wù)書下圖為狹小井巷道中帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)布置方案，設(shè)計(jì)該帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求狹小礦井巷道中帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。工作條件：該運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，用于輸送煤礦等散粒物料。該輸送機(jī)每日三班制工作，載荷平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，使用期限5年，輸送帶速度允許誤差為5%。其設(shè)計(jì)方案如下：滾筒有效圓周力（）運(yùn)輸帶傳送速度（）滾筒直徑（）17003.64502. 設(shè)計(jì)任務(wù)1）

2、選擇（或由教師指定）一種方案，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2）確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速，分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。3）進(jìn)行傳動(dòng)零部件的強(qiáng)度計(jì)算，確定其主要參數(shù)（如模數(shù)等）。4）對(duì)齒輪減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。5）對(duì)低速軸上的軸承以及軸等進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核計(jì)算。6）對(duì)主要零件如軸、齒輪、箱體等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。8）要求采用三維軟件（UG，PRO/E等）建立其三維模型，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，錄制運(yùn)動(dòng)仿真視頻。（選做一目錄 一、方案的總體評(píng)價(jià)4 二、電動(dòng)機(jī)的選擇4 2.1電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式4 2.2電動(dòng)機(jī)的容量4 2.2.1工作所需功率4 2.2.2電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd4 2

3、.3電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速5 三、傳動(dòng)比分配和傳動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算5 3.1傳動(dòng)比分配5 3.2傳動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算6 四、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)7 4.1直齒圓錐齒輪7 4.1.1 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料7 4.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)8 4.1.2.1確定公式中的各計(jì)算值8 4.1.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算.9 4.1.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)10 4.1.4齒輪尺寸計(jì)算確定12 4.2直齒圓柱齒輪13 4.2.1 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料13 4.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)13 4.2.2.1確定公式中的各計(jì)算值14 4.2.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核16 4.2.4齒輪尺寸計(jì)算確定19 4.2.5

4、齒輪參數(shù)19 五、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)20 5.1確定鏈輪齒數(shù)20 5.2確定計(jì)算功率20 5.3選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距21 5.4計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距21 5.5計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式21 5.6計(jì)算壓軸力22 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算22 6.1 軸I（輸入軸軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22 6.1.1設(shè)計(jì)依據(jù) 22 6.1.2求作用在齒輪上的力22 6.1.3初步確定軸的最小直徑23 6.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24 6.1.5求軸上載荷.25 6.1.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度26 6.2 III軸(輸出軸)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27 6.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 27 6.2.2求作用在齒輪上的力27 6.2.3初步確定軸的最小直徑27 6.

5、2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27 6.2.5求軸上載荷30 6.2.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度30 6.2.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度.31 6.3 軸II（中間軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33 6.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)34 6.3.2求作用在齒輪上的力34 6.3.3初步確定軸的最小直徑34 6.3.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35 6.3.5求軸上載荷.36 6.3.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度37 6.4輸出軸滾動(dòng)軸承的計(jì)算.37 6.5輸出軸鍵的計(jì)算.38 七、減速器及其附件的設(shè)計(jì)39 7.1 箱體（蓋）的分析39 7.2 箱體（蓋）的材料39 7.3箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算39 7.4 減速器附件和附加結(jié)構(gòu)的名稱和用途41八、潤(rùn)滑和密封方

6、式的選擇 43 8.1 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑43 8.1.1潤(rùn)滑劑的選擇43 8.1.2潤(rùn)滑方式的選擇44 8.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑44 8.2.1潤(rùn)滑劑的選擇44 8.2.2潤(rùn)滑方式44九、設(shè)計(jì)心得 45 參考文獻(xiàn) 45 一、方案的總體評(píng)價(jià)鏈傳動(dòng)，減速器的尺寸小，鏈傳動(dòng)的尺寸較緊湊。二、電動(dòng)機(jī)的選擇2.1電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式Y(jié)系列三相異步電動(dòng)機(jī)有構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造使用方便、效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2.2電動(dòng)機(jī)的容量2.2.1工作所需功率Pw=FV/1000=17003.6/1000=6.12KW2.2.2電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd 為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率Pd，先要確定從電

7、動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總功率。設(shè)1、2、3、4、5、6分別為凸緣聯(lián)軸器、圓錐齒輪傳動(dòng)效率、圓柱齒輪傳動(dòng)、開(kāi)式滾子鏈傳動(dòng)、滾筒的效率、滾動(dòng)軸承，由表查得： 凸緣聯(lián)軸器傳動(dòng)效率1=0.99； 滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 2=0.98； 圓錐齒輪傳動(dòng)效率 3=0.96； 圓柱齒輪傳動(dòng)效率 4=0.96； 滾筒的傳動(dòng)效率 5=0.96； 開(kāi)式滾子鏈傳動(dòng) 6=0.94； 則傳動(dòng)裝置的總效率為 =1243456=0.78電動(dòng)機(jī)所需功率Pd= Pw/=(6.12/0.78)KW=7.85KW 2.3電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常情況下多選1500 r/min和1000 r/min根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速可選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M-4

8、參數(shù)如下：功率P=11KW,空載轉(zhuǎn)速n=1500r/min ，滿載轉(zhuǎn)速 =1460r/min 軸直徑D=48mm三、傳動(dòng)比分配和傳動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算3.1傳動(dòng)比分配傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比=152.87r/min=1460/152.87=9.55 每級(jí)別傳動(dòng)的傳動(dòng)比在其推薦的范圍之內(nèi)。分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比 =9.55 i3為鏈輪得傳動(dòng)比，i1為高速級(jí)傳動(dòng)比，i2為低速級(jí)傳動(dòng)比， 高速級(jí)為圓錐齒輪其傳動(dòng)比應(yīng)小些取i1=0.25i，低速級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)比可大些。 所以 i1=2 i2=3 i3=1.59 3.2傳動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 =7.85kw, =1460r/min P1=P0 1=7.85

9、0.99=7.77kw P2=P123=7.770.980.96=7.31kw P3=P242=7.310.960.98=6.88kw P4=P326=6.880.980.94=6.34kw n1=n0=1460r/min n2=n1/i1=1460/2=730r/min n3=n2/i2=730/3=243.33r/min 參數(shù)列表項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速軸I中間軸II低速軸III 轉(zhuǎn)速（r/min）14601460730243.33 轉(zhuǎn)矩（Nm）51.3550.8395.64269.93 功率（KW）7.857.777.316.88 四、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)4.1直齒圓錐齒輪4.1.1 選擇齒輪類型、精

10、度等級(jí)、材料 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（主要參照教材機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）已知輸入功率為=7.77、小齒輪轉(zhuǎn)速為=1460r/min、齒數(shù)比為2由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。工作壽命5年（設(shè)每年工作300天），三班制，帶式輸送，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1） 圓錐圓錐齒輪減速器為通用減速器，其速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88） （2） 材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1 小齒輪材料可選為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料取45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（3) 選小齒輪齒數(shù),則大齒輪齒數(shù) 4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度

11、設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算公式： (4-1)4.1.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1） 試選載荷系數(shù)Kt=1.32） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=95.510=5.135104Nmm3） 取齒寬系數(shù)4） 查圖10-21齒面硬度得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限650Mpa 大齒輪的接觸疲勞極限550Mpa 5） 查表10-5選取彈性影響系數(shù)=189.8 6） 由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.57） 由教材公式10-15計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) N=60nj =6014601（383005）=3.1510 7) 查教材10-23圖得：K=0.92 K=0.94齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式（10-1

12、4）得: =0.92650=598 =0.94550=517 取和中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即=5174.1.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算1） 試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值得 2） 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 圓周速度V 4.91m/s 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù) 3） 計(jì)算載荷系數(shù) 由表10-2查得使用系數(shù)=1 根據(jù)V=4.91m/s，7級(jí)精度查圖表（圖10-8）得動(dòng)載系數(shù)=1.08 直齒錐齒輪精度較低,取齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪懸臂布置用插值法查表10-4得=1.375由此,得到實(shí)際載荷系數(shù) 4） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 = 5）計(jì)算模數(shù)m 4.1.3

13、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式(10-27)設(shè)計(jì)公式： (4-2)（1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1） 試選=1.32） 計(jì)算由分錐角和可得當(dāng)量齒數(shù)=27.95=111.823） 由教材表10-17查得齒形系數(shù) 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 4) 由教材圖20-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.83 K=0.856) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系，得 = =7) 計(jì)算大小齒輪的,并加以比較 大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算. a. 試算模數(shù) =1.60mmb.調(diào)整齒輪模數(shù) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓

14、周速度V齒寬b2.計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 根據(jù)V=1.26m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)。 直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)。 由表10-4用插值法查得 3.由式（10-13），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)為對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所承載的能力。而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，取決于齒輪直徑，取m=2mm。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=81.38來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).計(jì)算齒數(shù) z=40.64 取z=41 那么z=241=82。為了使齒輪的齒數(shù)互質(zhì)，取

15、z=83 4.1.4計(jì)算幾何尺寸 計(jì)算分度圓直徑d= d=計(jì)算分錐角 3 計(jì)算齒輪寬度 圓整取=25mm =35mm 4.2直齒圓柱齒輪4.2.1 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料 已知輸入功率為=7.31KW、小齒輪轉(zhuǎn)速為=730r/min、齒數(shù)比為3。工作壽命5年（設(shè)每年工作300天），三班制，帶式輸送，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。（GB10095-88） （2）材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料

16、硬度相差40HBS。 選小齒輪齒數(shù),則大齒輪齒數(shù)。 4.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即 (4-3)4.2.2.1確定公式中的各計(jì)算值試選載荷系數(shù) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒輪作不對(duì)稱布置，查表10-7，選取齒寬系數(shù) 由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù) 由圖10-20取區(qū)域系數(shù) 由式（10-9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖（10-25d）查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為、。由式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù) 取失效概率為，安全系數(shù)由式（10-14）得 取和中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用

17、應(yīng)力，即=522.5Mpa 2）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 （2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的準(zhǔn)備。計(jì)算圓周速度 計(jì)算尺寬 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)=1根據(jù)V=2m/s，7級(jí)精度查圖表（圖10-8）得動(dòng)載系數(shù)=1.1齒輪的圓周力。 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)由此,得到實(shí)際載荷系數(shù) 4） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 = 5）計(jì)算模數(shù)m 4.2.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式(10-27)設(shè)計(jì)公式： (4-4)（2） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 試選=1.3 由式（10-5

18、）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算由教材圖10-17查得齒形系數(shù) 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 由教材圖20-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.85 K=0.88計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系，得 = =計(jì)算大小齒輪的,并加以比較 大齒輪的數(shù)值大,選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì) 2） a.試算模數(shù) =2.18mmb.調(diào)整齒輪模數(shù) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度V齒寬b寬高比b/h b/h=52.43/4.91=10.672.計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 根據(jù)V=2m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)。 由查表10-3得

19、齒間載荷分配系數(shù)。 由表10-4用插值法查得則載荷系數(shù)為 3.由式（10-13），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)為對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所承載的能力。而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，取決于齒輪直徑，取m=2.5mm。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=64.53來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù). z=25.817 取z=26 那么z=326=78。為了使齒輪的齒數(shù)互質(zhì)，取Z2=79 4.2.4計(jì)算幾何尺寸 計(jì)算分度圓直徑d= d=計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒輪寬度 考慮不可避免的安裝誤差

20、，為了保證設(shè)計(jì)齒寬和節(jié)省材料，一般小齒輪略為加寬（510mm），即圓整取=52mm =59mm4.2.5 齒輪參數(shù)各齒輪參數(shù)列表如下齒輪IIIIIIIV分度圓直徑/mm8216652158模數(shù)/mm222.52.5傳動(dòng)比23寬度/mm35255952中心/mm105齒頂圓直徑/mm8617058164齒根圓直徑/mm7816246152五、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5.1確定鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù)Z5=30， 大鏈輪的齒數(shù)Z6=1.5930=47.7，取49。5.2確定計(jì)算功率 由表9-6查得，由圖9-13查得，單排鏈，則計(jì)算功率為 5.3選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)，查圖9-11，可選12A-1，查表9-1，鏈

21、條節(jié)距5.4計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距。取，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)。 查表9-7得中心距計(jì)算系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為5.5計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式 由和鏈號(hào)12A-1，查圖9-14可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。5.6計(jì)算壓軸力 有效圓周力為 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為5.7校核運(yùn)輸帶的速度誤差 ， 故滿足要求。 六 、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1輸入軸（I軸)的設(shè)計(jì)6.1.1求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =7.77kw =1460r/min =50.83Nm6.1.2求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小圓錐齒輪的平均分度圓直徑為 則 圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖二所示 6.1.3初步確定軸

22、的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取，得輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則 =1.3X50.83=66.079Nm 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-7，選Lx3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250Nm，而電動(dòng)機(jī)軸的直徑為48mm所以聯(lián)軸器的孔徑不能太小。取=40mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=84mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為60mm。 6.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖）根據(jù)軸向定位的要求

23、確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，12段軸右端需制出一軸肩，故取23段的直徑d23=45mm。左端用軸端擋圈定位，12段長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)小于L所以取=58mm2)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d23=45mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310，其尺寸為50mm110mm29.25mm所以d34=50mm而=29.25mm這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-7查得30310型軸承的定位軸肩高度da=60mm，因此取d45=60mm3）取安裝齒輪處的

24、軸段67的直徑；為使套筒可靠地壓緊軸承，56段應(yīng)略短于軸承寬度，故取=28mm，4）軸承端蓋的總寬度為20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離=30mm，取=50mm。5） 錐齒輪輪轂寬度為35mm，為使套筒端面可靠地壓緊齒輪取由于，故取6）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為36mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器處平鍵截面為與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k5。7

25、)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，軸肩處的倒角可按R1.6-R2適當(dāng)選取。 求軸上的載荷（30310型的a=23mm。所以倆軸承間支點(diǎn)距離為143mm 右軸承與齒輪間的距離為55.5mm。）（見(jiàn)圖四）載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M 總彎矩=88647.25Nmm扭矩T =50.83NM6.1.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)圖四可知右端軸承支點(diǎn)截面為危險(xiǎn)截面，由上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為= 20.37Mpa前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得，故安全。 6.2 輸出軸（軸）的設(shè)計(jì) 6.2.1求輸出軸上的

26、功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =6.88 KW =243.33r/min =269.93N.m 6.2.2求作用在齒輪上的力 已知大斜齒輪的分度圓直徑為 而 圓周力、徑向力的方向如圖六所示 6.2.3初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取，得 6.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案見(jiàn)圖a.考慮到設(shè)計(jì)計(jì)算的最小直徑為34.12mm，故d12段直徑取36mm，考慮到鏈輪輪轂的寬度為65mm，且軸承蓋螺栓方便取出，取該段的長(zhǎng)度為70mm。b. 該段要安裝軸承蓋和密封墊圈，考慮軸肩的高度為35mm，結(jié)合密封墊圈的尺寸取該段軸直徑為4

27、0mm，考慮軸承蓋螺絲方便卸下取d23段長(zhǎng)度為58mm。c. 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d23=40mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30309，尺寸LDT=45mm100mm27.25mm,d34=d78=45mm，因而可以取L34=27.25mm。右端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-7查得30309型軸承的定位軸肩高度，因此取52mm。d. 齒輪左端和左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為52mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故

28、取48mm齒輪的輪轂直徑取為55mm所以d67=55mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑為d56=60mm。軸環(huán)寬度，取L56=8mm。e. 齒輪距箱體內(nèi)比的距離為a=16mm，大錐齒輪于大斜齒輪的距離為c=20mm，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s=8mm。可求得L78=58mm L45=88mm 軸上零件的周向定位小鏈輪的周向定位采用A型鍵連接，齒輪IV的周向定位采用A型平鍵連接。由輪轂長(zhǎng)度和直徑查表6-1得:小鏈輪上的鍵，配合為。齒輪IV上的鍵，配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。確定軸上圓角和倒角尺寸取軸

29、端倒角為，軸肩處的倒角可按R1.6-R2適當(dāng)選取。 6.2.5求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)時(shí)查得30310型的支點(diǎn)距離a=23mm。所以作為簡(jiǎn)支梁的軸承跨距分別為L(zhǎng)1=67.5mm，L2=132.5mm。做出彎矩和扭矩圖（見(jiàn)圖六）。由圖六可知齒輪支點(diǎn)處的截面為危險(xiǎn)截面，算出其彎矩和扭矩值如下：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M 總彎矩=Nmm扭矩T =269.93NM 6.2.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力=16.49MPa前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得

30、，故安全。 6.2.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1） 判斷危險(xiǎn)截面由彎矩和扭矩圖可以看出齒輪中點(diǎn)處的應(yīng)力最大，從應(yīng)力集中對(duì)軸的影響來(lái)看，齒輪兩端處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，且影響程度相當(dāng)。但是左截面不受扭矩作用故不用校核。中點(diǎn)處雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑比較大，故也不要校核。其他截面顯然不要校核，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核齒輪右端處的截面。（2） 截面右側(cè)校核 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面右側(cè)彎矩 截面上的扭矩=269.93N.M 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力

31、集中系數(shù)及按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得 又由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為又取碳鋼的特性系數(shù)為 計(jì)算安全系數(shù)值故可知安全。6.3中間軸（II軸）的設(shè)計(jì) 6.3.1求輸入軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T P2=7.31 KW =730r/min =95.64N.m6.3.2求作用在齒輪上的力 已知小斜齒輪的分度圓直徑為 已知圓錐直齒輪的平均分度圓直徑 圓周力、，徑向力、及軸向力、的方向

32、如圖八所示 6.3.3初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取，得，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑d12和d56 6.3.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖九） 圖九、中間軸上零件的裝配 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) d12 =d5624.21mm由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為， d12 =d56=30mm。 這對(duì)軸承均

33、采用套筒進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表13.1查得30306型軸承的定位軸肩高度37mm，因此取套筒直徑37mm。2）取安裝齒輪的軸段， d23 =d45=36mm錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長(zhǎng)，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取L23=40mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑為d34=50mm。3）已知圓柱直齒輪齒寬B1=59mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取L45=55mm。4）齒輪距箱體內(nèi)比的距離為a=16mm，大錐齒輪與大直齒輪的距離為c=20mm，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段

34、距離s=8mm。則取L12=48mmL56=55mm（3）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d23由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為30mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d45由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為46mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，軸肩處的倒角可按R1.6-R2適當(dāng)選取 6.3

35、.5求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)時(shí)查得30310型的支點(diǎn)距離a=15.3mm。所以軸承跨距分別為L(zhǎng)1=57.75mm，L2=69.5mm。L3=63.75mm做出彎矩和扭矩圖（見(jiàn)圖八）。由圖八可知斜齒輪支點(diǎn)處的截面為危險(xiǎn)截面，算出其彎矩和扭矩值如下：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M 總彎矩=Nmm扭矩T =95.64Nmm50.43MPa前已選定軸的材料為（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-1查得，故安全6.4輸出軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310.載荷水平面H垂直面V支反力F1) 徑向力 2） 軸向力 3）

36、 當(dāng)量載荷，查表13-5，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為軸承壽命的校核，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得Cr= N 故滿足要求。6.5輸出軸鍵計(jì)算 1、校核小鏈輪上的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長(zhǎng)度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。則鍵聯(lián)接的強(qiáng)度為： 故合格。2、校核圓柱齒輪處的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長(zhǎng)度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。則鍵聯(lián)接的強(qiáng)度為：七、減速器及其附件的設(shè)計(jì)7.1、箱體（蓋）的分析 箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個(gè)零件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng)，并且滿足強(qiáng)度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟(jì)性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機(jī)器。7.2、箱體（蓋）的材

37、料 由于本課題所設(shè)計(jì)的減速器為普通型，故常用HT150灰鑄鐵制造。這是因?yàn)殍T造的減速箱剛性好,易得到美觀的外形,易切削,適應(yīng)于成批生產(chǎn)。7.3、箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算箱體的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)下表： 名稱符號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸/mm箱座（體）壁厚12 箱蓋壁厚12箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度b 121520 箱座、箱蓋上的肋厚44軸承旁凸臺(tái)的高度和半徑R， 3220地腳螺釘連接螺栓直徑18數(shù)目6通孔直徑20沉頭座直徑25底座凸緣尺寸2621軸承旁連接螺栓直徑12通孔直徑14沉頭座直徑20凸緣尺寸2220箱座箱蓋的連接螺栓連接螺栓直徑12沉頭座直徑26凸緣尺寸1816定位銷直徑d5軸承蓋螺釘直徑高速，中間，低速軸承蓋。8視

38、孔蓋螺釘直徑4箱體外壁至軸承座端面的距離40 7.4 減速器附件和附加結(jié)構(gòu)的名稱和用途名稱用途通氣孔減速器工作時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹箱體內(nèi)氣壓增大，為了避免由此引起密封部分的密封性下降造成潤(rùn)滑油外滲，多在視孔蓋上加設(shè)通氣孔，從而使箱體內(nèi)的熱膨脹氣體能自由逸出，保持箱內(nèi)壓力正常，以保證箱體的密封性視孔和視孔蓋為了便于檢查箱內(nèi)傳動(dòng)零件嚙合情況以及將潤(rùn)滑油注入箱體內(nèi)，在減速器箱體的箱蓋頂部設(shè)有視孔，為了防止?jié)櫥惋w濺出來(lái)和污物進(jìn)入箱體內(nèi)，在視孔上應(yīng)加設(shè)視孔蓋 游標(biāo)尺或指示器為了保證箱體內(nèi)傳動(dòng)件的潤(rùn)滑，一般在箱體側(cè)面安裝游標(biāo)尺或指示器，便于觀察油位起吊裝置為了搬運(yùn)和裝卸減速器，一般在箱蓋上裝有吊

39、環(huán)螺釘或者鑄有吊鉤或吊耳，在箱座兩端鑄造有凸緣吊鉤放油孔及油塞為了排出油污，在減速器箱座的底部設(shè)有放油孔，并用油塞和密封墊圈將其堵住定位銷為了保證減速器安裝和保持軸承座孔的安裝精度，在箱蓋和箱體的凸緣上配有兩個(gè)定位銷起蓋螺釘為了拆開(kāi)減速器的箱蓋，在箱蓋凸緣上裝有12個(gè)起蓋螺釘 八、潤(rùn)滑和密封方式的選擇 減速器的傳動(dòng)零件和軸承必須要有良好的潤(rùn)滑，以降低摩擦，減少磨損和發(fā)熱，提高效率。 8.1、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 8.1.1潤(rùn)滑劑的選擇 齒輪傳動(dòng)所用的潤(rùn)滑劑的黏度根據(jù)傳動(dòng)條件、圓周速度或滑動(dòng)速度、溫度等分別按第15章表15-1（2P141）來(lái)選擇，即潤(rùn)滑油的黏度為118。根據(jù)所需的黏度按表15-3（2P141）選擇潤(rùn)滑油的牌號(hào)，即選擇中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB/T 5903-1995）中代號(hào)為L(zhǎng)-CKC220的潤(rùn)滑油。8.1.2潤(rùn)滑方式的選擇 在減速器中，齒輪的潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度V而定。由于V12m/s，則采用油池浸油潤(rùn)滑，齒輪浸入油池一定深度，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就把油帶到嚙合區(qū)，同時(shí)也甩到箱壁上，借以散熱。8.2 滾動(dòng)軸承