藍(lán)胖子的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)計(jì)算說明書學(xué) 院：交通學(xué)院專 業(yè)：姓 名：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年1月11日0 學(xué)號(hào)： 單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書目 錄一、 傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì)1.1 電機(jī)的選擇·····························

2、3;··················31.2 求傳動(dòng)比······························&

3、#183;···················41.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 ···························

4、····4二、 齒輪的設(shè)計(jì)2.1 原始數(shù)據(jù)···········································&

5、#183;······52.2 齒輪的主要參數(shù)·········································&

6、#183;··52.3 確定中心距·············································

7、83;··62.4 齒輪彎曲強(qiáng)度的校核 ·······································72.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)····

8、········································8三、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 軸的材料的選擇和最小直徑的初定·····&

9、#183;······················103.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·························&

10、#183;····················103.3 軸的強(qiáng)度校核···························&

11、#183;··················12四、 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算4.1 滾動(dòng)軸承的選擇···························

12、;·················164.2 滾動(dòng)軸承的校核······························

13、3;·············16五、 鍵連接的選擇與計(jì)算5.1 鍵連接的選擇································

14、3;·············175.2 鍵的校核···································

15、···············17六、 聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的選擇·······························

16、83;··············186.2 聯(lián)軸器的校核·································

17、83;············18七、 潤滑方式、潤滑油型號(hào)及密封方式的選擇7.1 潤滑方式的選擇································

18、;············187.2 密封方式的選擇···································

19、3;········18八、 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇8.1 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸·····································

20、;·······188.2 附件的選擇·········································

21、·······20九、 設(shè)計(jì)小結(jié)·········································

22、83;·21十、參考資料·············································22 1武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)

23、計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書已知條件：2武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書一、 傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì)1 1電機(jī)的選擇1.1.1類型：Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)1.1.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇假設(shè)： pw工作機(jī)所需功率, kw;pe電動(dòng)機(jī)的額定功率, kw；pd電動(dòng)機(jī)所需功率, kw；電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率為，1、2、3、4分別為彈性連軸器、閉式齒輪傳動(dòng)（齒輪精度為8級(jí)）、滾動(dòng)軸承和共同的效率。 則：pw=FV1000=12002.51000=3Kwpd=pe=pw/=32軸承齒輪聯(lián)軸器卷筒查表可得：軸承=0.99、齒輪=0.97、聯(lián)軸器=0.99、卷筒=0.96 所以：=323軸承齒輪

24、聯(lián)軸器卷筒=0.99*0.97*0.992*0.96=0.886pd=pe=pw/=3/0.886=3.386Kw1.1.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇以及型號(hào)的確定3武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書601000v6010002.5=227.48r/minD3.14210 nm960i1=4.22nw227.48nw=因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，總傳動(dòng)比應(yīng)在3-5左右，所以應(yīng)按方案2選擇電動(dòng)機(jī)。查表可得：外伸軸長110mm,直徑55mm，額定功率和滿載轉(zhuǎn)速見上表。1.2求傳動(dòng)比601000v6010002.5=227.48r/minD3.14210 nm960i1=4.22nw227.

25、48nw=1.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速n、功率p、轉(zhuǎn)矩T 1.3.1各軸的轉(zhuǎn)速n1=nm=960r/minn2=nw=227.48r/min1.3.2各軸的輸入功率p1=pd1=3.3860.99=3.352Kw p2=p123=3.3520.970.99=3.219Kw1.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T1=9550p13.352=9550=33.35Nmn1960p23.219=9550=135.14Nm n2227.484 T2=9550武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書二、 齒輪的設(shè)計(jì)2.1原始數(shù)據(jù)2.2齒輪的主要參數(shù)由上述硬度可知，該齒輪傳動(dòng)為閉式軟尺面?zhèn)鲃?dòng)，軟尺面硬度<350HBS，所以齒

26、輪的相關(guān)參數(shù)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度校核。HlimHP=SHlimZNZW式中：Hlim試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力；SHlim接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取SHlim=1.1；ZN接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，取ZN=1 ；。 ZW工作硬化系數(shù)，取ZW=1由教材圖532查得：小齒輪Hlim1=570Mpa； 大齒輪Hlim2=530Mpa。57011=518.2MpaSHlim1.1所以： Hlim2530HP2=ZNZW=11=481.8MpaSHlim1.1HP1=Hlim1ZNZW=d15武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書式中：z重合度系數(shù)，對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)z=0.750.88，取z=0

27、.88； K載荷系數(shù)，一般近視取k=1.31.7,因是斜齒輪傳動(dòng)，故k取小K=1.4；d齒寬系數(shù)，對(duì)于軟尺面（<350HBS），齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置時(shí)，d=0.81.4,取d=1.0；u齒數(shù)比，對(duì)于斜齒輪u56，取u=4.22。所以：d1754 =754 =44.56mmd2=id1=188.05mm2.3確定中心距d1+d2mv(Z1+Z2)mn(Z1+Z2)= a= 222cos式中：Z1小齒輪的齒數(shù)；Z2大齒輪的齒數(shù)；齒輪的螺旋角；mn斜齒輪的模數(shù)。對(duì)于軟尺面的閉式傳動(dòng)，在滿足齒輪彎曲強(qiáng)度下，選取Z1=23，則Z2=iZ1=4.2223=97；螺旋角，一般情況下在815，當(dāng)制造精

28、度較高或?qū)φ駝?dòng)、噪音有要6武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書求的齒輪，可取=1020，或者更大值。本設(shè)計(jì)為一般要求，所以初選=10a=(d1+d2)/2=116.37,取a=120mm, 2acos240cos10mn=1.97，取mn=2mm, 12cos=mn(Z1+Z2)2(23+97)=1， 2a21202acos310cos10=2.54,取mn=2.5, 重取a=155mm, mn=Z1+Z223+97cos=。 815mn(Z1+Z2)2.5(23+97)=0.9677<1, =14.6,符合其條件2a21202.4齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的校核FP=FliYmSTSFminY

29、YNX式中： ST試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取ST=2；Flim試驗(yàn)齒輪的齒根的彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力，YYFlim1=220Mpa、Flim2=210Mpa；SFmin彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取SFmin=1.4；YN彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，取YN=1；YX彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算尺寸系數(shù)，取YX=1. FP1=所以：Flim1YSTSFminYNYX=220211=314.3Mpa1.4FP2=又因?yàn)?Flim2YSTSFmin2102YNYX=11=300Mpa1.47武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書2000KT1F=bm2YFSYY=2000KT12ZYFSYFpnZ1bmn1式中： YFS外齒

30、輪的符合齒形系數(shù)； Y螺旋角系數(shù)。（其他字符的意義同前。） Z23v1=cos325Z97v2=cos3=107由教材圖526可得：YFS1=4.23、YFS2=3.95 1=1.88-3.2 Z+1Zcos12=1.65 bmnZ12=dd1=dcos=59.42b1=b2+(510)=68由教材圖541 可得，螺旋角系數(shù)Y=0.62。 所以： 2000KT1F1=bm2YFS1Y nZ1=20001.533.35682.52234.230.62=26.84Mpa<FP1F2=2000KT2bm2ZYFS2Y2 n2=20001.5135.14602.52974.250.62=29.3

31、7Mpa<FP2綜上所述，兩齒輪符合強(qiáng)度條件。2.5齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.1計(jì)算齒輪分度圓直徑 小齒輪：dmnZ12.5231=cos=cos(14.6)=59.42mm8武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書大齒輪：dZ22=mncos=2.597cos(14.6)=250.06mm2.5.2齒輪的圓周速度vd1n159.429601=601000=3.14601000=2.985<10m/s（滿足精度要求）2.5.3齒輪的相關(guān)參數(shù)如下表9武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書三、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1軸的材料選擇和最小直徑估算31.1軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.1.2高速軸

32、和低速軸直徑初算直徑時(shí)，若最小直徑段開于鍵槽，應(yīng)考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增加5%7%，兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增加10%15%，有教材表12-2，高速軸C1=110，低速軸C2=110。同時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm。所以d1=C1.05=1101.05=17.52mmd2=C1.05=1101.05=27.94mm Y3282GB/T4323-2002 ,Y3282結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm，初選LT6聯(lián)軸器所以初確定d1=35mm,d2=35mm3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1.1各軸段徑向尺寸的初定d1=C1.05=1101.05=1

33、7.52mm d=38mm，初選LT6聯(lián)軸器結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑Y(jié)3282GB/T4323-2002 Y3282所以取d1=35mm；d2=42mm；10武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書d3=45mm由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承6209GB/T276-1994,其具體尺寸如下表：d4=d6=52mm；d5=小齒輪=59.42mm；d7=d3=45mm。3.2.1.2各軸端軸向尺寸的初定l1=80mm；（聯(lián)軸器的軸孔長度為82mm）l2=40mm;l3=19mm;l4=12mm；l5=68mm；（小齒輪的寬度為68mm）l6=12mm；l7=19mm。3.2低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.2.

34、1各軸段的徑向尺寸的初定d2=C1.05=1101.05=27.94mm結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm，初選YL8Y40112Y40112GB/T5843-1986 聯(lián)軸器11武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書所以取d1=d2-5=40mm；d2=d3-5=45mm；d3=d3高速級(jí)+5=50mm；由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承6210GB/T276-1994,其具體尺寸如下表：d4=52mm；d5=60mm；d6=53mm；d7=d3=50mm。 3.2.2.2各軸段的軸向尺寸的確定l1=110mm；（聯(lián)軸器的軸孔長度為112mm）l2=40mm;l3=40mm;l4=56mm；（大

35、齒輪的寬度為60mm）l5=6mm；l6=10mm；l7=20mm。3.3軸的強(qiáng)度校核（低速軸所受轉(zhuǎn)矩大，且兩軸的直徑相差很小，只校核低速軸）12武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書3.3.1求齒輪上的作用力的大小和方向3.3.1.1齒輪上作用力的大小 轉(zhuǎn)矩：T2=9550P2n=135.14Nm2圓周力：Fd2t2=T2/(2)=135140/(250.062)=1080.86NFtanntan20徑向力：r2=Ft2cos=1080.860.968=406.57N軸向力：Fa2=Ft2tan=1080.860.26=281.54N3.3.1.2齒輪上作用力的方向,方向如下圖所示：3.3.

36、2求軸承的支反力3.3.2.1水平面上支力FRA=FRB=Ft2/2=540.43N3.3.2.2垂直面上支力F'2RA=(-Fa2d2+Fr256)/(562)=(-281.54250.062+406.5756)/(562)=-114.58NF'=(FdRBa222+Fr256)/(562) =(281.54250.062+406.5756)/(562)=517.58N13武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書14武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書3.3.3畫彎矩圖3.3.3.1水平面上的彎矩MC=56FRA10-3=56540.4310-3=30.26Nm3.3.3.2

37、垂直面上的彎矩MC'1=56FRA'10-3=56(-114.58)10-3=-6.42Nm MC'2=(56FRA'10-3+Fa2d2) 2250.0610-3=28.78Nm 2 =56(-114.58)10-3+281.543.3.3.3合成彎矩MC1=30.93NmMC2= =41.76Nm3.3.4畫轉(zhuǎn)矩圖T2=135.14Nm3.3.5畫當(dāng)量彎矩圖因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，=-1b/0b,已知B=600Mpa，查0b=93Mpa，=-1b/0b=54/93=0.58 表12-1可得-1b=54Mpa、剖面C處的當(dāng)量彎矩：MC'2=88.

38、81NmM'C1= =84.26Nm3.3.6判斷危險(xiǎn)剖面并驗(yàn)算強(qiáng)度3.3.6.1剖面C當(dāng)量彎矩最大，而且直徑與相鄰段相差不大，故剖面C為危險(xiǎn)面。15武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書已知Me=MC'2=88.81Mpa 則e=MeMe88810=6.32Mpa<-1b=54Mpa 33W0.1d0.1（52）3.3.6.2剖面D雖僅受彎矩，但其直徑最小，則該剖面為危險(xiǎn)面。MDMD78.38e=6.27Mpa<-1b=54Mpa33W0.1d0.1（50）MD=T2=0.58135.14=78.38Nm所以軸的強(qiáng)度足夠。四、 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算4.1滾動(dòng)軸承的

39、選擇高速軸和低速軸的軸承段的直徑d1=45, d2=50， 選用軸承，初選深溝球軸承6209GB/T276-19946210GB/T276-1994,4.2滾動(dòng)軸承的校核由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，同時(shí)低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需由前面的計(jì)算可得 FR1=552.44NFR2=748.30N軸向力：FA=Fa2=281.54N轉(zhuǎn)速：n=227.48r/min16武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書4.2.1求當(dāng)量動(dòng)載荷由上圖可知軸2未受軸向載荷，p2則=fpFR2軸1受軸向載荷FA1=FA，,p1=fp(XFR1+YFA1)，由教材表14-12可得,fp=1.5，查有關(guān)軸承手冊(cè)可得

40、6209軸承C0r=20.5103N。軸2：FA1/C0r=281.54/20.5103=0.014，查表可得e=0.31，可計(jì)算出FA1/FR1=0.51 e，可得X=0.56,Y=1.4p1=fp(XFR1+YFA1)=1.5(0.56552.44+1.4281.54)=1055.28N 軸1：P2=fpFR2=1.5748.30=1122.45N因P2 P，故僅計(jì)算軸承2的壽命即可 14.2.2求軸承壽命已知球軸承=3、Cr=35.0103N則 106C2310635.01033 Lh1=）=）=2.22106h 60nP260227.481122.45按單班制計(jì)算每天工作8小時(shí)，一年工

41、作350天，則 Lh12.226=10=793.32年（滿足年限要求） LY=82508350五、 鍵連接的選擇與計(jì)算5.1鍵連接的選擇5.2鍵連接的校核有教材表10-1可得鍵連接時(shí)的擠壓應(yīng)力p=100Mpa，由于低速軸的轉(zhuǎn)矩17武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書大于高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對(duì)同一個(gè)軸來說，只需校核短鍵，所以只需校核鍵1610T1096-2003齒輪軸段的直徑d=52mm；鍵的長度l=L-b=52-16=36mm；鍵的接觸高度k=0.5h=0.510=5mm；鍵轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩T2=135.14Nm 2T21032135.14103=28.88Mpa<p=100Mpa 則：p=kld53652所以鍵連接符合強(qiáng)度要求六、 聯(lián)軸器的選擇6.1聯(lián)軸器的選擇結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm，高速軸和低速軸的最小直徑，初選