機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圓錐—圓柱齒輪減速器

1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置中的兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器。該傳送設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī) 減速器運(yùn)輸帶組成。輕微震動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，在室內(nèi)常溫下長期連續(xù)工作。（圖 1） 1電動(dòng)機(jī)；2 聯(lián)軸器；3減速器；4卷筒；5傳送帶二、原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拉力 f(kn) 4000 運(yùn)輸帶速度 v(m/s) 0.85 卷筒徑 d（mm） 280 使用年限 （年） 10三、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：1. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，其內(nèi)容通常包括下列幾個(gè)方面： （1）傳動(dòng)系統(tǒng)方案的分析和擬定以及減速器類型的選擇； （2）電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算； （3）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（如

2、除了傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，帶傳動(dòng)等） ； （4）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算； （5）軸承及其組合部件設(shè)計(jì)； （6）鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇及校核； （7）減速器箱體，潤滑及附件的設(shè)計(jì)； （8）裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)； （9）校核； （10）軸承壽命校核； （11）設(shè)計(jì)小結(jié)； （12）參考文獻(xiàn)； （13）致謝。 2. 要求每個(gè)學(xué)生完成以下工作： （1）減速器裝配圖一張（0 號(hào)或一號(hào)圖紙） （2）零件工作圖二張（輸出軸及該軸上的大齒輪） ，圖號(hào)自定，比例 11。 （3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。二、傳動(dòng)方案的擬定運(yùn)動(dòng)簡圖如下：（圖 2） 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)為型砂運(yùn)輸設(shè)備。 減速器為兩級(jí)展開式

3、圓錐圓柱齒輪的二級(jí)傳動(dòng)，軸承初步選用深溝球軸承。 聯(lián)軸器 2 選用凸緣聯(lián)軸器，8 選用齒形聯(lián)軸器。三、電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇見表 1 計(jì)算項(xiàng)目 1. 選 擇 電 動(dòng) 機(jī)的類型 計(jì)算及說明 根據(jù)用途選用 y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) 運(yùn)輸帶功率為 pw=fv/1000=4000*0.85/1000 kw=3.4kw 查表 2-1，取一對(duì)軸承效率 軸承=0.99，錐齒輪傳動(dòng)效率 錐 齒輪 =0.96，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率 齒輪 =0.97，聯(lián)軸器效率 聯(lián) 2.選擇電動(dòng) 機(jī)功率 =0.99，得電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的總效率為 總= 4 軸承 錐齒輪 齒輪 2 聯(lián)=0.994*0.96*0.97*0.992=0

4、.88 電動(dòng)機(jī)所需工作效率為 p0= pw/ 總=3.4/0.88 kw=3.86kw 根據(jù)表 8-2 選取電動(dòng)機(jī)的額定工作功率為 ped=4kw 計(jì)算結(jié)果pw=3.4kw 總=0.88p0=3.86kw ped=4kw3. 確 定 電 動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速輸送帶帶輪的工作轉(zhuǎn)速為 nw=(1000*60v)/ d=1000*60*0.85/ *280r/min=58.01r/min 由表 2-2 可知錐齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 i 錐=23， 圓柱齒輪傳動(dòng)傳 動(dòng)比 i 齒=36，則總傳動(dòng)比范圍為 i 總=i 錐 i 齒=23*(36)=618 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為 n0=nwi 總58.01*(618)r/min=

5、348.061044.18r/min 由表 8-2 知，符合這一要求的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有 750r/min、 1000r/min 考慮到 1000r/min 接近上限， 所以本例選用 750r/min 的電動(dòng)機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為 720r/min,其型號(hào)為 y160m1-8nw=58.01r/minnm=720r/min四、傳動(dòng)比的計(jì)算及分配傳動(dòng)比的計(jì)算及分配見表 2 計(jì)算項(xiàng)目 1.總傳動(dòng)比 計(jì)算及說明 i=nm/nw=720/58.01=12.41 計(jì)算結(jié)果 i=12.412. 分 配 傳 動(dòng) 比高速級(jí)傳動(dòng)比為 i1=0.25i=0.25*12.41=3.10 為使大錐齒輪不致過大，錐齒輪傳動(dòng)比盡

6、量小于 3，取 i1=2.95 低速級(jí)傳動(dòng)比為 i2=i/i1=12.41/2.95=4.21i1=2.95 i2=4.21五、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算見表 3 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算及說明 n0=720r/min 1.各軸轉(zhuǎn)速 n1=n0=720r/min n2=n1/i1=720/2.95r/min=244.07r/min n3=n2/i2=244.07/4.21r/min=57.97r/min nw=n3=57.97r/min n1=n0=720r/min n2=244.07r/min nw=n3=57.97r/min 計(jì)算結(jié)果p1=p0 聯(lián)=3.

7、86*0.99kw=3.82kw 2.各軸功 率 3.各軸轉(zhuǎn)p2=p1 1-2=p1 軸承 錐齒=3.82*0.99*0.96kw=3.63kw p3=p2 2-3=p2 軸承 直齒=3.63*0.99*0.97kw=3.49kw pw=p3 3-w=p3 軸承 聯(lián)=3.49*0.99*0.99kw=3.42kw t0=9550p0/n0=9550*3.86/720n·mm=51.20n·mp1=3.82kwp2=3.63kw p3=3.49kw pw=3.42kw t0=51.20n·m矩t1=9550p1/n1=9550*3.82/720n·mm=5

8、0.67n·m t2=9550p2/n2=9550*3.63/244.07n·mm=142.04n·m t3=9550p3/n3=9550*3.49/57.97n·mm=574.94n·m tw=9550pw/nw=9550*3.42/57.97n·mm=563.41n·m t1=50.67n·m t2=142.04n·m t3=574.94n·m tw=563.41n·m六、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算一、高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算見表 4 計(jì)算項(xiàng)目 1.選擇材 料、熱處理

9、方式和公差 等級(jí) 計(jì)算及說明 考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，大、小錐齒輪均選用 45 鋼， 小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由表 8-17 得齒面硬度 hbw1=217 255 ， hbw2=162 217. 平 均 硬 度 hbw1=236 ， hbw2=190.hbw1-hbw2=46.在 3050hbw 之間。選用 8 級(jí)精度。 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 其設(shè)計(jì)公式為 d1 3 計(jì)算結(jié)果 45 鋼 小齒輪調(diào)質(zhì)處理 大齒輪正火處理 8 級(jí)精度4kt1 ( z e z h / h ) 2 0.85r µ (1 0.5r ) 21)小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為 t1=5

10、0670· 2)因 v 值未知，kv 值不能確定，可初步選載荷系數(shù) kt=1.3 3)由表 8-19，查得彈性系數(shù) ze=189.8 mpa 4)直齒輪，由圖 9-2 查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) zh=2.5 5)齒數(shù)比 µ =i1=2.95 6)取齒寬系數(shù) r =0.3 7)許用接觸應(yīng)力可用下式公式 h由 圖 2.初步計(jì)算 傳動(dòng)的主要 尺寸= z n h lim / s h查 得 接 觸 疲 勞 極 限 應(yīng) 力 為8-4e 、 a h lim1 = 580 pa, h lim 2 = 390 pa小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 9 n1=60n1alh=60*720*1*2*8

11、*250*10=1.728*10 9 8 n2=n1/i1=1.728*10 /2.95=5.858*10 由圖 8-5 查得壽命系數(shù) zn1=1，zn2=1.05；由表 8-20 取安全系 數(shù) sh=1，則有 h 1 = z n 1 h lim1 / s h = 1* 580 / 1 = 580mpa h 2 = z n 2 h lim 2 / s h = 1.05 * 390 / 1 = 409.5mpa取 h = 409.5mpa 初算小齒輪的分度圓直徑 d1t,有4kt1 ( z e z h / h ) 2 d1t 0.85 r µ (1 0.5 r ) 23=34 

12、5;1.3 × 50670 × (189.8 × 2.5 / 409.5) 2 mm = 69.78mm 0.85 × 0.3 × 2.95 × (1 0.5 × 0.3) 2d1t69.78mm（1）計(jì)算載荷系數(shù) 由表 8-1 查得使用系數(shù) ka=1.0，齒寬中點(diǎn) 分度圓直徑為 dm1t=d1t(1-0.5 r )=69.78*(1-0.5*0.3)mm=59.313mm 故 vm1=dm1tn1/60*1000=*59.313*720/60*1000m/s=2.23m/s 由圖 8-6 降低 1 級(jí)精度， 9 級(jí)精度查得

13、動(dòng)載荷系 kv=1.19， 按 由 圖 8-7 查 得 齒 向 載 荷 分 配 系 數(shù) kß=1.13 ， 則 載 荷 系 數(shù) k=kakvkß=1.0*1.19*1.13=1.34 (2）對(duì) d1t 進(jìn)行修正 因 k 與 kt 有較大的差異， 故需對(duì) kt 計(jì)算 出的 d1t 進(jìn)行修正 ，即 d1= d1t （3）確定齒數(shù) 3. 確 定 傳 動(dòng) 尺寸 則 u =3k 1.34 69.78 × 3 =70.485mm kt 1 .3d1=70.485mm選齒數(shù) z1=23，2=uz1=2.95*23=67.85， z2=68， z 取68 u 2.96 2.95

14、= = 2.96 ， = 0.3% ，在允許范圍內(nèi) 23 u 2.95z1=23 z2=57 m=3.5mm（4）大端模數(shù) mm=d1 70 .485 = = 3.06 mm ，查表 8-23， z1 23取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3.5mm （5）大端分度圓直徑為 d1=mz1=3.5*23mm=80.5mm>70.485 d2=mz2=3.5*68mm=238mm (6)錐齒距為 r=d1=80.5mm d2=238mmd1 80.5 u2 +1 = 2.96 2 + 1mm = 70.374mm 2 2r=70.374mm（7）齒寬為 b= r r =0.3*70.374mm=21.112m

15、m 取 b=25mm b=25mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為f =（1）k、b、m 和 r 同前 （2）圓周力為kft yf ys f 0.85bm(1 0.5r )f t=2t1 2 × 50670 = n = 1481.0 n d1 (1 0.5 r ) 80.5 × (1 0.5 × 0.3)（3）齒形系數(shù) yf 和應(yīng)力修正系數(shù) yscos 1 = cos 2 =4. 校 核 齒 根 彎曲疲勞強(qiáng) 度 即當(dāng)量齒數(shù)為u u2 +1 1 u2 +1= =2.96 2.96 2 + 1 1 2.96 2 + 1= 0.9474 = 0.3201zv1 = zv2 =z1

16、 23 = = 24.3 cos 1 0.9474 z2 68 = = 212.4 cos 2 0.3201由圖 8-8 查得 yf1=2.65,yf2=2.13，由圖 8-9 查得 ys1=1.58， ys2=1.88 （4）許用彎曲應(yīng)力 f =由 圖 8-4y n f lim sf查 得 彎 曲 疲 勞 極 限 應(yīng) 力 為 f lim1 = 215mpa, f lim 2 = 170 mpa由圖 8-11 查得壽命系數(shù) yn1=yn2=1,由表 8-20 查得安全系數(shù) sf=1.25，故 f 1 =yn 1 flim1 sf sf=1× 215 = 172 mpa 1.25 1.

17、25 f 2 = yn 2 f lim 2 = 1×170 = 136mpa f 1 = kftyf 1ys1 0.85bm(1 0.5r )1.34 × 1481.0 × 2.65 ×1.58 0.85 × 25 × 3.5 × (1 0.5 × 0.3) = 92.01mpa < f 1 f 2 = f 1 yf 2ys 2yf 1ys 1 2.13 ×1.88 mpa 2.65 × 1.58 = 87.99 mpa < f 2 = 92.01×滿足齒根彎曲強(qiáng) 度ha=

18、m=3.5mm hf=1.2m=1.2*3.5mm=4.2mm c=0.2m=0.2*3.5mm=0.7mha=3.5mm hf=4.2mm c=0.7m1 = arccos5. 計(jì) 算 錐 齒 輪傳動(dòng)其他 幾何尺寸u u +1 12= arccos = arccos2.96 2.96 2 + 1 1 2.96 2 + 1= 18.667° = 71.333°1 = 18.667° 2 = 71.333°da1=87.132mm da2=240.241mm df1=72.542mm df2=235.311mm 2 = arccosu2 +1da1=d1+

19、2mcos 1 =80.5+2*3.5*0.9474mm=87.132mm da2=d2+2mcos 2 =238+2*3.5*0.3201mm=240.241mm df1=d1-2.4mcos 1 =80.5-2.4*3.5*0.9474mm=72.542mm df2=d2-2.4mcos 2 =238-2.4*3.5*0.3201mm=235.311mm二、低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算見表 5 計(jì)算項(xiàng)目 1. 選 擇 材 料、熱處理 方式和公差 等 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 45 鋼 大、小錐齒輪均選用 45 鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火 小齒輪調(diào)質(zhì)處理 處理，由表 8

20、-17 得齒面硬度 hbw1=217255，hbw2=162217.平 大齒輪正火處理 均硬度 hbw1=236，hbw2=190.hbw1-hbw2=46.在 3050hbw 之間。選 8 級(jí)精度 用 8 級(jí)精度。因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 其設(shè)計(jì)公式為d3 31) 2) 3) 4) 5) 6)2kt2u + 1 z e z h z z 2 ( ) ru h小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為 t2=146040· 因 v 值未知，kv 值不能確定，可初步選載荷系數(shù) kt=1.4 由表 8-19，查得彈性系數(shù) ze=189.8 mpa 初選螺旋角 = 12° ，由圖

21、 9-2 查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) zh=2.46 齒數(shù)比 µ =i=4.21 查表 8-18，取齒寬系數(shù) r =1.1 z3=23 z4=977) 初選 z3=23，則 z4=uz3=4.21*23=96.83，取 z4=97 則端面重合度為 = 1.88 3.2( + ) cos z3 z4 2. 初 步 計(jì) 算 傳動(dòng)的主要 尺寸11 = 1.88 3.2( =1.67 軸向重合度為 1 1 + ) cos 12° 23 97 = 0.318d z 3 tan = 0.318 ×1.1× 23 × tan 12° = 1.71由圖 8-1

22、3 查得重合度系數(shù) z = 0.775 8） 由圖 11-2 查得螺旋角系數(shù) z =0.99 9） 許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算 h由 圖 8-4e 、 a= z n h lim / s h查 得 接 觸 疲 勞 極 限 應(yīng) 力 為 h lim1 = 580 pa, h lim 2 = 390 pa小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 8 n3=60n2alh=60*244.07*1*2*8*250*10=5.86*10 8 8 n4=n3/i2=5.86*10 /4.21=1.39*10 由圖 8-5 查得壽命系數(shù) zn3=1.05，zn4=1.13；由表 8-20 取安 全系數(shù) sh=1.0，則

23、有 h 3 = z h h lim 3 / s h = 1.05 * 580 / 1 = 609mpa h 4 = z h 4 h lim 4 / s h = 1.13 * 390 / 1 = 440.7 mpa3取 h = 440.7 mpa 初算小齒輪的分度圓直徑 d3t，得d 3t 32kt2u + 1 z e z h z z 2 ( ) ru hd3t66.59mm=32 × 1.4 × 14240 × 4.21 + 1× (189.8 × 2.46 × 0.775 × 0.99) 2 1.1× 4.21&

24、#215; (440.7) 2=66.59mm（1）計(jì)算載荷系數(shù) 因v =由表 8-21 查得使用系數(shù) ka=1.0d 3t n260 × 1000= × 66.59 × 244.0760 × 1000m / s =0.85m/s，由圖8-6 查得動(dòng)載荷系數(shù) kv=1.08，由圖 8-7 查得齒向載荷分配系數(shù) k =1.11，由表 8-22 查得齒向載荷分配系數(shù) k =1.2，則載荷系 數(shù)為 k=kakvk k =1.0*1.08*1.11*1.2=1.44 （2）對(duì) d3t 進(jìn)行修正 因 k 與 kt 有較大的差異， 故需對(duì) kt 計(jì)算 出的 d3t

25、進(jìn)行修正，即 k=1.44d 3 = d 3t 3(3) 確定模數(shù) mn mn=k 1.44 66.59 × 3 =67.22mm kt 1 .4d 3 cos 67.22 × cos 12° = mm = 2.86mm z3 23mn=3mm按表 8-23，取 mn=3mm （4）計(jì)算傳動(dòng)尺寸 中心距為a=mn ( z3 + z 4 ) 3 × (23 + 97) = mm =184.03mm 2 cos 2 × cos 12°a=184mm取整， a = 184mm 螺旋角為 = arccosmn ( z3 + z 4 ) 3 &

26、#215; (23 + 97) = ° = 11.969° 2a 2 × 184 = 11.969°因 值與初選值相差不大，故對(duì)與 有關(guān)的參數(shù)無需進(jìn)行修正 則可得，d3 =mn z3 3 × 23 = mm = 70.531mm cos cos11.969°d3=70.531mmd4 =mn z 4 3 × 97 = mm = 297.455mm cos cos11.969°d4=297.455mmb = d d 3 = 1.1× 70.531 = 77.58mm，取 b4=78mm3. 確 定 傳 動(dòng)

27、尺寸b4=78mm b3=85mmb3 = b4 + (5 10)mm，取 b3=85mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為f =2kt2 yf ys y y f bmn d 31）k、t3、mn 和 d3 同前 2）齒寬 b=b4=78mm 3）齒形系數(shù) yf 和應(yīng)力修正系數(shù) ys。當(dāng)量齒數(shù)為 4. 校 核 齒 根 彎曲疲勞強(qiáng) 度zv 3 =z3 23 = = 24.6 3 3 cos cos 11.969°zv 4 =z4 97 = = 103.6 3 3 cos cos 11.969°由圖 8-8 查得 yf3=2.62，yf4=2.24；由圖 8-9 查得 ys3=1.59，

28、ys4=1.82 4）由圖 8-10 查得重合度系數(shù) y = 0.72 5）由圖 11-23 查得螺旋角系數(shù) y = 0.86 6）許用彎曲應(yīng)力為 f = yn f limsf由 圖 8-4f 、 b 查 得 彎 曲 疲 勞 極 限 應(yīng) 力 f lim 3 = 215mpa， flim 4 = 170mpa由圖 8-11 查得壽命系數(shù) yn3=yn4=1，由表 8-20 查得安全系數(shù) sf=1.25，故 f 3 = yn 3 f lim 3 = 1× 215 mpa = 172mpasf 1.25 f 4 = yn 4 f lim 4 = 1×170 mpa = 136mp

29、asf 1.25 f3 =2kt2 yf 3ys 3y y bmn d 32 × 1.44 × 142040 × 2.62 × 1.59 × 0.72 × 0.86 mpa 78 × 3 × 70.531滿足齒 根彎曲 疲 勞強(qiáng)度=63.93mpa< f 3 f4 = f3yf 4ys 4 2.24 × 1.82 = 63.93 × mpa = 62.56 mpa < f yf 3ys 3 2.62 × 1.59端面模數(shù) m1 =mn 3 = mm = 3.07 mm co

30、s cos 11.969°m1=2.56mm5. 計(jì) 算 齒 輪 傳動(dòng)其他幾 何尺寸齒頂高 ha=ha*mn=1*3mm=3mm 齒根高 hf=(ha*+c*）mn=（1+0.25）*3mm=3.75mm 全齒高 h=ha+hf=3+3.75mm=6.75mm 頂隙 c=c*mn=0.25*3mm=0.75mm 齒頂圓直徑為 da3=d3+2ha=70.531+2*3mm=76.531mm da4=d4+2ha=297.455+2*3mm=303.455mm 齒根圓直徑為 df3=d3-2hf=70.531-2*3.75mm=63.031mm df4=d4-2hf=297.455-2

31、*3.75mm=289.955mmha=3mm hf=3.75mm h=6.75mm c=0.75mmda3=76.531mm da4=303.455mmdf3=63.031mm df4=289.955mm七、齒輪上作用力的計(jì)算齒輪上作用力的計(jì)算為后續(xù)軸的設(shè)計(jì)和校核、 鍵的選擇和驗(yàn)算及軸承的選擇和校核提供 數(shù)據(jù)，其計(jì)算過程見表 6 計(jì)算項(xiàng)目 （1）已知條件 計(jì)算及說明 高 速 軸 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 t1=50670nmm ， 轉(zhuǎn) 速 n1=720r/min， 小齒輪大端分度圓直徑 d1=80.5mm，cos 1 =0.9474， 計(jì)算結(jié)果1. 高 速 級(jí) 齒 輪傳動(dòng)的作 用力sin 1 =0

32、.3201， 1 = 18.67°（2）錐齒輪 1 的作用力 圓周力為 ft1=1481.0nft1 =2t1 2 × 50670 = n = 1481.0 n d1 (1 0.5r ) 80.5 × (1 0.5 × 0.3)其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反 徑向力為fr1 = ft1 tan cos 1 = 1481.0 × tan 20° × 0.9474 n = 510.7 n其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)中心 軸向力為fr1=510.7nfa1 = ft 1 tan sin 1 = 1481.0 ×

33、; tan 20° × 0.3201n = 172.5 n其方向沿軸向從小錐齒輪的小端指向大端 法向力為fa1=172.5nfn1 =ft1 1481.0 = n = 1576.1n cos cos 20°中 間 軸 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 t2=142040nmm ， 轉(zhuǎn) 速fn1=1576.1n（1）已知條件n2=244.07r/min， 低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的螺旋角 = 11.969° 。 為 使斜齒圓柱齒輪 3 的軸向力與錐齒輪 2 的軸向力互相抵消一部分， 低速級(jí)的小齒輪右旋，大齒輪左旋，小齒輪分度圓直徑為 d3=70.531mm （2）齒輪 3 的

34、作用力 2. 低 速 級(jí) 齒 輪傳動(dòng)的作 用力 圓周力為 ft 3 =2t2 2 × 142040 = n = 4027.7 n d3 70.531ft3=4027.7n其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反 徑向力為fr 3 = ft 3tan n tan 20° = 4027.7 × n = 1498.5 n cos cos 11.969°fr3=1498.5n其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪 3 的轉(zhuǎn)動(dòng)中心 軸向力為fa 3 = ft 3 tan = 4027.7 × tan 11.969° n = 853.5 n其方向可用右手法則來確定，

35、即用右手握住輪 3 的軸線，并使四 指的方向順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)拇指的指向即為該力的方向 法向力為fa3=853.5nfn3 =ft 3 4027.7 = n = 4381.3 n cos n cos cos 20° × cos 11.969°fn3=4381.3n（3）齒輪 4 的作用力 從動(dòng)齒輪 4 的各個(gè)力與主動(dòng)齒輪 3 上相應(yīng)的力大小相等， 作 用方向相反八、減速器轉(zhuǎn)配草圖的設(shè)計(jì)一、合理布置圖面該減速器的裝配圖一張 a0 或 a1 圖紙上，本文選擇 a0 圖紙繪制裝配圖。根據(jù)圖紙幅面 大小與減速器兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的中心距，繪圖比例定位 1：1，采用三視圖表達(dá)

36、裝配的結(jié)構(gòu)。二、繪出齒輪的輪廓尺寸在俯視圖上繪出錐齒輪和圓柱齒輪傳動(dòng)的輪廓尺寸三、箱體內(nèi)壁在齒輪齒廓的基礎(chǔ)上繪出箱體的內(nèi)壁、軸承端面、軸承座端面線九、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算、軸上齒輪輪轂孔內(nèi)徑及寬度、滾動(dòng)軸承的選擇和校核、鍵的選擇和驗(yàn) 算與軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器的選擇同步進(jìn)行。一、高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算見表 7。計(jì)算項(xiàng)目 1.已知條件 計(jì)算及說明 高 速 軸 傳 遞 的 功 率 p1=3.82kw, 轉(zhuǎn) 矩 t1=50670mm ， 轉(zhuǎn) 速 n1=720r/min，小齒輪大端分度圓直徑 d1=80.5mm，齒寬中點(diǎn)處分 度圓直徑 dm1=（1-0.5 r ）d1=68.425mm

37、，齒輪寬度 b=20mm 2. 選 擇 軸 的 材料 因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故由 表 8-26 選用常用的材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 查表 9-8 得 c=106135，取中間值 c=118，則 45 鋼，調(diào)制處理 計(jì)算結(jié)果d min = c 33.初算軸徑p1 3.82 = 1183 mm = 20.58mm n1 720dmin=20.58mm軸與帶輪連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大 3%5%，軸端最細(xì)處直 徑 d1>20.58+20.58*（0.030.05）mm=21.1921.61mm （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

38、結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)熱小，軸不長，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)處開始設(shè)計(jì) 1 1 （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)， 選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 查表 8-37， 取載荷系數(shù) ka=1.5， 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 tc=kat1=1.5*50670nmm=76005n·mm 由表 8-38 查得 gb/t5014-2003 中的 lx1 型聯(lián)軸器符合要求： 公稱轉(zhuǎn)矩為 250n· 許用轉(zhuǎn)速 8500r/min， mm， 軸孔范圍為 1224mm。 取聯(lián)軸器孔直徑為 22mm

39、， 軸孔長度 l 聯(lián)=52mm， 考慮到 d1>20.58mm，4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)y 型軸孔，a 型鍵，聯(lián)軸器從動(dòng)端代號(hào)為 lx1 22*52gb/t5014 1 2003，相應(yīng)的軸段 的直徑 d1=22mm。其長度略小于孔寬度，取 l1=50mm 2 4 2 (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，軸 肩高度 h=（0.070.1）d1=（0.070.1）*30mm=2.13mm。軸段 2 的軸徑 d2=d1+2*(2.13）mm=34.136mm，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

40、油封， 查表 8-27 初選氈圈 35jb/zq46061997，則 d2=35mm，軸承段直徑為 40mm， 經(jīng)過計(jì)算，這樣選取的軸徑過大，且軸承壽命過長，故此處改用 軸套定位，軸套內(nèi)徑為 28mm，外徑既要滿足密封要求，又要滿足 軸承的定位標(biāo)準(zhǔn)，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 30207，由表 9-9 得軸承內(nèi)徑 d=35mm， 外徑 d=72mm，寬度 b=17mm，t=18.25mm，內(nèi)圈定位直徑 da=42mm， 外徑定位 da=65mm， 軸上力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離 a3=15.3mm， 故 d2=35mm，聯(lián)軸器定位軸套頂?shù)捷S承內(nèi)圈端面，則該

41、處軸段長度 應(yīng)略短于軸承內(nèi)圈寬度， l2=16mm。該減速器錐齒輪的圓周速度 取 大于 2m/s，故軸承采用油潤滑，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)， d4=35mm，其右側(cè) 則 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 處軸段長度應(yīng)比軸承內(nèi)圈寬度略短，故取 l4=16mm 3 （4） 軸段的設(shè)計(jì) 該軸段為軸承提供定位作用，故取該段直 徑為軸承定位軸肩直徑， d3=42mm，該處長度與軸的懸臂梁長度 即 有關(guān)，故先確定其懸臂梁長度 5 5 （5） 齒輪與軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝齒輪，小錐齒輪所處 的軸段采用懸臂結(jié)構(gòu)，d5 應(yīng)小于 d4

42、，可初定 d5=32mm 小錐齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓與大端處徑向端面的距離 m 由齒輪 的結(jié)構(gòu)確定，由于齒輪直徑比較小，采用實(shí)心式，由圖上量得 m=32.9mm，錐齒輪大端側(cè)徑向端面與軸承套杯端面距離取為d1=22mm l1=50mmd2=35mm l2=16mmd4=35mm l4=16mmd3=42mmd5=32mm1 = 10mm ，軸承外圈寬邊側(cè)距內(nèi)壁距離，即軸承套杯凸肩厚c=8mm， 齒輪大端側(cè)徑向端面與輪轂右端面的距離按齒輪結(jié)構(gòu)需要 取為 56mm，齒輪左側(cè)用軸套定位，右側(cè)采用軸端擋圈固定，為使 擋圈能夠壓緊齒輪端面，取軸與齒輪配合段比齒輪轂孔略短，差 值為 0.75mm，則 l5=5

43、6+ 1 +c+t-l4-0.75= （ 56+10+8+18.25-16-0.75 ） mm=75.5mm 1 3 1 （6） 軸段與軸段的長度 軸段的長度除與軸上的零件 有關(guān)外，還與軸承端蓋等零件有關(guān)。由表 4-1 可知，下箱座壁厚 =0.025a+3mm=0.025*184+3mm=7.6mm ， 取 壁 厚 = 10mm ， r+a=70.374+184=254.374mm<600mm，取軸承旁聯(lián)接螺栓為 m20， l5=75.5mm = 10mm箱體凸緣連接螺栓為 m16，地腳螺栓為 d = m 24 ，則有軸承端 蓋連接螺釘為 0.4d = 0.4 × 24mm =

44、 9.6mm ，取其值為 m10，由 表 8-30 可取軸承端蓋凸緣厚度為 bd=12mm；取端蓋與軸承座間的 調(diào)整墊片厚度為 t = 2mm ；告訴軸承端蓋連接螺釘，查表 8-29 取螺栓 gb/t5781 m10 × 35；其安裝基準(zhǔn)圓直徑遠(yuǎn)大于聯(lián)軸器輪轂 外徑，此處螺釘?shù)牟鹧b空間足夠，取聯(lián)軸器轂孔端面距軸承端蓋 表面距離 k=10mm，為便于結(jié)構(gòu)尺寸取整，軸承端蓋凸緣安裝面與 1 軸承左端面的距離取為 l4=25.5mm，取軸段端面與聯(lián)軸左端面 的 距 離 為 1.75mm 則 有 l1=l 聯(lián) +k+bd+l4+t-l2-1.75mm= l1=110mm （62+10+12+

45、25.5+18.25-16-1.75）mm=110mm 3 軸段段的長度與該軸的懸臂長度 l3 有關(guān)。小齒輪的受力作 用點(diǎn)與右端軸承對(duì)軸的力作用點(diǎn)間的距離為 l3=66.2mm l3 =m+ 1+c+a3=(32.9+10+8+15.3)mm=66.2mm 則兩軸承對(duì)軸的力作用點(diǎn)間的距離為l2 =(22.5）l3=(22.5)*66.2mm=132.4165.5mm l3 =l2+2a3-2t=（132.4165.5）+2*15.36-2*18.25mm =126159.1mm 取 l3=130mm，則有 l3=130mml2 =l3+2t-2a3=130+2*18.25-2*15.3mm=1

46、35.9mm在其取值范圍內(nèi)，合格 1 （7） 軸段 力作用點(diǎn)與左軸承對(duì)軸力作用點(diǎn)的間距 由圖 12-4 可得l2=135.9mml1 =l1+l2-t+a3-31+1.75=110+16-18.25+15.3-31+1.75mm=93.8mm1 帶輪與軸段 間采用 a 型普通平鍵連接，查表 8-31 取其型 4 號(hào)為鍵 8 × 56 gb/t10961990，齒輪與軸段間采用 a 型普通平 鍵連接，型號(hào)為鍵 10 × 63 gb/t10961990l1=93.8mm5.鍵連接（1）畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖 5 所示 （2）計(jì)算支承反力 在水平面上為r1h =fr1l

47、3 fa1 l2d m1 68.425 510.3 × 66.2 120.4 × 2 = 2 n = 218.3 r1h=218.3n 135.9r2h=fr1+r1h=510.3+218.3n=728.6n 在垂直平面上為r2h=728.6nr1v =6. 軸 的 受 力 分析ft1l3 1481× 66.2 = n = 721.4 n l2 135.9r1v=721.4nr2v = ft1 + r1v = 1481 + 721.4 n = 2202.4 n軸承 1 的總支承反力為r2v=2202.4nr1 = r1h + r1v = 218.32 + 721.

48、4 2 n = 753.7 n2 2r1=753.7n軸承 2 的總支承反力為r2 = r2 h + r2v = 728.6 2 + 2202.4 2 n = 2319.8 n2 2r2=2319.8n（3）畫彎矩圖 彎矩圖如圖 5c、d、e 所示 在水平面上，a-a 剖面為 mah=-r1hl2=-218.3*135.9nmm=-29667nmm b-b 剖面左側(cè)為m bh = fa1d m1 68.425 = 172.5 × mm = 5901.7 nmm 2 2在垂直平面上為m av = r1v l2 = 721.4 × 135.9 n mm = 98038.3 n

49、mm m bv = 0 n mm合成彎矩m a = m 2 ah + m 2 ava-a 剖面為= (29667) 2 + 98038.32 n mm = 102428.7 n mm m b = m 2 bh + m 2 bvma=102428.7nmmb-b 剖面左側(cè)為 = （4）畫轉(zhuǎn)矩圖5901.7 2 + 0 2 n mm轉(zhuǎn)矩圖如圖 5f 所示，t1=50670nmmmb=5901.7nmm t1=50670nmm= 5901.7 n mm因 a-a 剖面彎矩大，同時(shí)作用有轉(zhuǎn)矩，a-a 剖面為危險(xiǎn)面 其抗彎截面系數(shù)為w=抗扭截面系數(shù)為d 3 432= × 35332mm 3 =

50、 4207.1mm 3wt =彎曲應(yīng)力為d 3 416= × 35316= 8414.2mm37. 校 核 軸 的 強(qiáng)度b =扭剪應(yīng)力為m b 5901.7 = mpa = 1.4 mpa w 4207.1=t1 50670 = mpa = 6.0 mpa wt 8414.2軸 的強(qiáng) 度滿足 要 求按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按 脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù) = 0.6， 則當(dāng)量應(yīng)力為 e = 2 b + 4( ) 2 = 1.4 2 + 4 × (0.6 × 6) 2 mpa = 7.3mpa 由表 8-26 查得 45 鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度

51、極限 b = 650 mpa ，則由 表 8-32 查得軸的許用彎曲應(yīng)力 1b = 60 mpa， e < 1b 強(qiáng) 度滿足要求 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 p1 =8. 校 核 鍵 連 接的強(qiáng)度4t1 4 × 50670 = mpa = 27.4 mpa d1hl 22 × 7 × (56 8) 4t1 4 × 50670 = mpa = 14.9 mpa d 5 hl 32 × 8 × (63 10)齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為鍵 連接 的強(qiáng)度 足 夠 p2 =取 鍵 、 軸 及 帶 輪 的 材 料 都 為 鋼 ， 由 表 8-

52、33 查 得 p = 125mpa150mpa， p1 < p ，強(qiáng)度足夠二、中間軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算中間軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算見表 8 計(jì)算項(xiàng)目 1. 已 知 條 件 計(jì)算及說明 高速軸傳遞的功率 p2=3.63kw,轉(zhuǎn)速 n2=244.07r/min， 錐齒輪大端 分度圓直徑 d2=238mm，齒寬中點(diǎn)處分度圓直徑 dm2=（1-0.5 r ） d2=202.3mm，d3=70.531mm,齒輪寬度 b3=85mm 2. 選 擇 軸 的材料 因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故由表 8-26 選用常用的材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 查表 9-8 得 c=106135，取中間值 c=110

53、，則 45 鋼，調(diào)制處理 計(jì)算結(jié)果d min = c 33. 初 算 軸 徑p2 3.63 = 1103 mm = 27.05mm n2 244.07dmin=27.05mm軸與帶輪連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大 3%5%，軸端最細(xì)處 直徑 d1>27.05+27.05*（0.030.05）mm=27.8628.40mm軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想如圖 5 所示 (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，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)處開始設(shè)計(jì) 1 5 該軸段上安裝軸承， 此段設(shè)計(jì)應(yīng) (2) 軸段及軸段的設(shè)計(jì) 與軸承的

54、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 1 5 圓周力，選用圓錐滾子軸承。軸段及軸段上安裝軸承，其直 徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列。根據(jù) dmin=27.05mm， 暫取軸承 30206，由表 9-9 得軸承內(nèi)徑 d=30mm，外徑 d=62mm， 寬度 b=16mm，內(nèi)圈定位直徑 da=36mm，外徑定位 da=53mm，軸上 力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離 a3=13.8mm，故 d1=30mm d1=30mm 通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號(hào)，則 d5=30mm d5=30mm 2 4 2 （3）齒輪軸段與軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝齒輪 3，軸 4 段上安裝齒輪 2。 為

55、便于齒輪的安裝， 2 和 d4 應(yīng)略大于 d1 和 d5， d 此時(shí)安裝齒輪 3 處的軸徑可選為 33mm，經(jīng)過驗(yàn)算，其強(qiáng)度不滿 d2=d4=32mm 足要求，可初定 d2=d4=32mm 由于齒輪的直徑比較小， 采用實(shí)心式， 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（1.21.5） d4=38.448mm，取其輪轂寬度 l4 = 42mm ，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 l2=83mm 2 長度應(yīng)比齒輪 2 的輪轂略短，b3=85mm，故取 l4=40mm l2=83mm，l4=40mm 3 （4）軸段的設(shè)計(jì) 該段位中間

56、軸上的兩個(gè)齒輪提供定位， 其 軸肩高度范圍為（0.070.1)d2=2.243.2mm，取其高度 h=3mm， d3=38mm 故 d3=38mm 齒輪 3 左端面與箱體內(nèi)壁距離和齒輪 2 的輪轂右端面與箱體 內(nèi)壁的距離軍取為 1 ，且使箱體兩內(nèi)側(cè)壁關(guān)于高速軸軸線對(duì)稱， 量得起寬度為 bx=193.92mm，取3 bx=194mm，則軸段的長度為4. 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)bx=194mm l3=49mml3 = bx l4 21 b3 =194-40-2*10-85mm=49mm此時(shí)錐齒輪沒有處在正確安裝位置， 在裝配時(shí)可以調(diào)節(jié)兩端 蓋下的調(diào)整墊片使其處與正確的安裝位置 1 5 （5）軸段及軸段的長

57、度 由于軸承采用油潤滑， 故軸承內(nèi) 1 端面距箱體內(nèi)壁距離取為 = 5mm ，則軸段的長度為l1 = b + + 1 + (b3 l2 ) = 17 + 5 + 10 + (85 83)mm = 34mm5 軸段的長度為l1=34mml5 = b + + 1 + ( l3 l4 ) = 17 + 5 + 10 + (49 40)mm = 41mm（6）軸上力作用點(diǎn)的間距 軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大 端面的距離 a3=13.8mm， 則由圖 12-7 可得軸的支點(diǎn)與受力點(diǎn)間的 距離為l5=41mml1 = t + + 1 +b3 a3 2 85 = 18.25 + 5 + 10 + 13.8mm 2 = 61.95mml1 = 61.95mm l 2 = 80.6mm l3 = 56.35mm由裝配圖知 l2 = 80.6mm，l3 = 56.35mm5.鍵連接齒輪與軸段間采用 a 型普通平鍵連接，查表 8-31 取其型號(hào) 4 為鍵 12 × 100 gb/t10961990，齒輪與軸段間采用 a 型普通平 鍵連接，型號(hào)為鍵 12 × 45 gb/t10961990（1）畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖 5 所示 （2）計(jì)算支承反力 在水平面上為r1h =fr 3 (l2 + l3 ) fr 2l3 + fa 2 l1 + l2 + l3dm2 d