一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器-機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目題目：一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器姓 名院（系）專業(yè)班級(jí)學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師職 稱上交日期

鄭曉鵬機(jī)電工程學(xué)院能源131班201310814138李雪梅、陳姝副教授、副教授2015 年6月14日仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院教務(wù)處制目錄械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書...........................................................................................................41.設(shè)計(jì)題目........................................................................................................................................41.1設(shè)計(jì)參數(shù).............................................................................................................................41.2工作條件.............................................................................................................................42.設(shè)計(jì)任務(wù)........................................................................................................................................43.確定傳動(dòng)方案................................................................................................................................53.1傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖.....................................................................................................................53.2分析傳動(dòng)方案.....................................................................................................................54.選擇電動(dòng)機(jī)....................................................................................................................................64.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式.............................................................................................64.2確定電動(dòng)機(jī)的容量（功率）.............................................................................................65.分配傳動(dòng)比....................................................................................................................................76.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)........................................................................................................86.1軸Ⅰ為減速箱高速軸，軸Ⅱ?yàn)闇p速箱低速軸.................................................................86.2各軸的轉(zhuǎn)速.........................................................................................................................86.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩.................................................................................................................87.V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)................................................................................................................................97.1確定計(jì)算功率Pc................................................................................................................97.2選擇V帶帶型....................................................................................................................97.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1dd297.4驗(yàn)算帶速v..........................................................................................................................97.5確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a0...............................................................................107.6驗(yàn)算小帶輪包角1.........................................................................................................107.7確定V帶根數(shù)z...............................................................................................................107.8確定壓軸力FQ.................................................................................................................118.斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)..........................................................................................................................118.1選擇材料及確定許用應(yīng)力...............................................................................................118.2輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算...................................................................................................128.3校核齒面接觸強(qiáng)度...........................................................................................................139.軸的設(shè)計(jì)......................................................................................................................................159.1高速軸的設(shè)計(jì)...................................................................................................................159.1.1選擇軸的材料........................................................................................................159.1.2初步估算軸的最小直徑........................................................................................169.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)........................................................................................................169.1.4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度............................................................................189.2低速軸的設(shè)計(jì)...................................................................................................................219.2.1選擇軸的材料........................................................................................................219.2.2初步估算軸的最小直徑........................................................................................219.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)........................................................................................................219.2.4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度............................................................................2210.滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算............................................................................................................2510.1高速軸選取滾動(dòng)軸承.....................................................................................................2510.2低速軸選取滾動(dòng)軸承.....................................................................................................2611.聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算................................................................................................................2711.1聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩.........................................................................................................2711.2許用轉(zhuǎn)速.........................................................................................................................2711.3配合軸徑.........................................................................................................................2711.4配合長(zhǎng)度.........................................................................................................................2812鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核........................................................................................................2812.1高速軸V帶輪用鍵連接................................................................................................2812.1.1選用鍵類型..........................................................................................................2812.1.2鍵的強(qiáng)度校核......................................................................................................2812.2低速軸齒輪用鍵連接.....................................................................................................2812.2.1選用鍵類型..........................................................................................................2812.2.2鍵的強(qiáng)度校核......................................................................................................2912.3低速軸聯(lián)軸器用鍵連接.................................................................................................2912.3.1選用鍵類型..........................................................................................................2912.3.2鍵的強(qiáng)度校核......................................................................................................2913.減速器的潤(rùn)滑............................................................................................................................3013.1齒輪傳動(dòng)的圓周速度.....................................................................................................3013.2齒輪的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油選擇.....................................................................................3013.3軸承的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑選擇.....................................................................................3014.繪制裝配圖及零件工作圖........................................................................................................30械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)題目一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器1.1設(shè)計(jì)參數(shù)參學(xué) 數(shù)號(hào)

帶拉力F(kN) 滾筒直徑D(mm) 轉(zhuǎn)速（r/min）38 1.9 320 551.2工作條件3 241561.電動(dòng)機(jī)、2.V帶傳動(dòng)、3.一級(jí)齒輪減速器、 4.聯(lián)軸器、5.滾筒、6.運(yùn)輸帶設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。采用單級(jí)圓柱齒輪減速器及V帶傳動(dòng)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。工作壽命為10年，每年300個(gè)工作日，兩班制工作(每班8小時(shí))。運(yùn)輸帶速度允許誤差±5％，卷筒效率為0.96。2.設(shè)計(jì)任務(wù)減速器裝配圖1張(1號(hào)圖紙)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，約3000~6000字（應(yīng)包括分析確定傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)，確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，傳動(dòng)件設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)，軸承的選擇和壽命計(jì)算，鍵的強(qiáng)度校核、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。3.確定傳動(dòng)方案3.1傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的工作機(jī)的性能要求，現(xiàn)確定傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下3.2分析傳動(dòng)方案機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、 傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。 傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并改變運(yùn)動(dòng)形式、 速度大小和轉(zhuǎn)矩大小。 傳動(dòng)裝置的性能對(duì)機(jī)器的工作有很大的影響。此外，傳動(dòng)裝置還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維修方便。因此需要合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案。本傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)， 電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳入單級(jí)圓柱齒輪減速器， 再通過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒，帶動(dòng)運(yùn)輸帶工作。因電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力是高速級(jí)，可用帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)可吸收震動(dòng)，緩和沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，因此適宜布置在高速級(jí)， 并且?guī)鲃?dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。 而減速器采用閉式斜齒輪傳動(dòng)。斜齒輪的承載能力高，適宜高速傳動(dòng)且運(yùn)作平穩(wěn)，噪音小。閉式能防止灰塵、硬屑粒等進(jìn)入齒面間而引起齒輪的失效。因此，此方案適合一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)。4.選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)的工作特性、工作環(huán)境和工作載荷等條件，選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號(hào)和尺寸。4.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，

其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。

Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉，維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械上

.4.2確定電動(dòng)機(jī)的容量（功率）（1）工作機(jī)工作速度： Dn 3.14*320*55/(1000*60) 0.921m/s（2）工作機(jī)工作所需的功率

F

=1.9*0.921/0.96=1.82Kwwj3）所需電動(dòng)機(jī)的功率：Pd=Pw/η∑=1.82/0.90=2.02kW式中：Pw——工作機(jī)的有效功率，即工作機(jī)的輸出功率，單位為 kW，由工作機(jī)的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定；∑——從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率。而總效率為：η∑=η1η2η3η4η5=0.96*0.99*0.97*0.99*0.99=0.90η1、η2、η3、η4、η5分別為帶傳動(dòng)、高速軸處軸承、閉式齒輪傳動(dòng)、低速處軸承和聯(lián)軸器傳動(dòng)的效率。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》

P81頁(yè)的表

9.1得：V

帶傳動(dòng)效率為

0.96，滾動(dòng)軸承的球軸承效率為

0.99，8級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)（油潤(rùn)滑）效率為

0.97，齒輪聯(lián)軸器效率為

0.99。注：軸承效率均指一對(duì)軸承而言。對(duì)于載荷穩(wěn)定、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械如運(yùn)輸機(jī)，只須滿足所選的電動(dòng)機(jī)的額定功率

Ped

Pd

即可。故查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》

P142頁(yè)中表

14.1確定電動(dòng)機(jī)的額定功率

Ped=2.2KW

。（4）V帶傳動(dòng)的范圍為i12~4閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的范圍為i23~6∴電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：55(2~4)(3~6)330~1320/minnnwi1i2r查《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)》P142頁(yè)表14.1符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min，取同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。符合的電動(dòng)機(jī)（多方案）方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)重量參考價(jià)格總傳動(dòng)比(KW)同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132S-82.27507102Y112M-62.21000940選擇的一般原則：選 1500r/min、1000r/min，不選750r/min選用Y112M-6型電動(dòng)機(jī)Y112M-6型電動(dòng)機(jī)額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)型號(hào)(KW) （r/min） (r/min) 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩Y112M-6 2.2 1000 940 2.0 2.05.分配傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比inm96017.45nW55因V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比推薦值為2~4，圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比推薦值為3~8，且為使個(gè)傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱合理，應(yīng)滿足iV帶i齒輪，所以取iV帶=3，則iV齒i/i齒帶17.45/35.826.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)6.1軸Ⅰ為減速箱高速軸，軸Ⅱ?yàn)闇p速箱低速軸電動(dòng)機(jī)軸輸出功率Pd2.02KW軸Ⅰ輸入功率PPdV帶2.020.961.94KWⅠ軸Ⅱ輸入功率PⅡPdV帶齒輪軸承2.020.960.970.991.86KW注：因?yàn)橛休S承功率損耗，同一根軸的輸入功率（或轉(zhuǎn)矩）與輸出功率（或轉(zhuǎn)矩）數(shù)值是不同的，通常僅計(jì)算軸的輸入功率或轉(zhuǎn)矩。6.2各軸的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速nm960r/minⅠnm/iV帶960/3320r/min軸Ⅰ轉(zhuǎn)速軸Ⅱ轉(zhuǎn)速ⅡⅠ/i齒輪320/5.855r/minnn6.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩Td9550Pd/nm95502.02/96020.10Nm軸Ⅰ輸入轉(zhuǎn)矩T9550P/n95501.94/32057.90NmⅠⅠⅠ軸Ⅱ輸入轉(zhuǎn)矩TⅡ9550PⅡ/nⅡ95501.86/55322.96Nm各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩軸名功率P/kwn/(rmin)T/Nm電動(dòng)軸2.0296020.10軸Ⅰ1.9432057.90軸Ⅱ1.8655322.967.V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)7.1確定計(jì)算功率Pc根據(jù)工作機(jī)功率PW1.82KW、載荷穩(wěn)定、兩班制工作(每班8小時(shí))即16個(gè)小時(shí)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P222表13-9得：工作情況系數(shù)KA1.1∴PcKAP1.12.022.222KW7.2選擇V帶帶型選擇普通V帶，又由計(jì)算功率Pc2.222KW和小帶輪即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm960r/min查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15得：工作點(diǎn)處于A型普通V帶區(qū)域內(nèi)，小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1=75~100mm故選用A型普通V帶。7.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1、dd2小帶輪的基準(zhǔn)直徑，d1=75~100mm，取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1100mm。一般V帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率0.01~0.02，取中間值0.015。大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2iV帶dd1(1)3100(10.015)295.5mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P224頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)值得：dd2300mm7.4驗(yàn)算帶速vvdd1n13.14100960m/s5.02m/s601000601000帶速處于 5~30m/s的范圍內(nèi)，故合適。7.5確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a0初選取中心距a01.4(d1d2)1.4(100300)560mm。取a0560mm，符合0.7(d1d2)a02(d1d2)由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 13-2得，帶長(zhǎng)L02a0(d1d2)(d1d2)22560(100300)224a0(100300)1820mm24560查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-2得，對(duì)A型帶選用Ld1750mm所需中心距aa0LdL056017501820525mm227.6驗(yàn)算小帶輪包角 1由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 13-1得小帶輪包角1180d2d157.318030010057.3158.2a525一般應(yīng)使1120，故主動(dòng)輪上的包角合適。7.7確定V帶根數(shù)z由小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1100mm和小帶輪轉(zhuǎn)速nm960r/min查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-4得：?jiǎn)胃胀ˋ型V帶的基本額定功率P00.95KW由V帶傳動(dòng)比iV帶3和小帶輪轉(zhuǎn)速nm960r/min查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-6得：?jiǎn)胃胀ˋ型V帶額定功率增量P00.11KW由小帶輪包角1158.2查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得：包角修正系數(shù)K0.95由V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1750mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-2得：帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL1.00∴V帶根數(shù)PcPc2.2222.21，故取3根。z(P0P0)KKL(0.950.11)0.951.00[P0]7.8確定壓軸力FQ查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 13-1得：A型普通 V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q=0.105kg/m由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 13-16得：初拉力F0500Pc(2.51)qv25002.222(2.51)0.1055.022123.0NzvK35.020.95由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-17得：軸上壓力FQ2zF0sin123123.0sin158.2724.7N22因小帶輪直徑較小，采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。大帶輪直徑屬于中等，采用腹板式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：8.斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)8.1選擇材料及確定許用應(yīng)力由于硬齒面的接觸疲勞極限和彎曲疲勞極限較高， 設(shè)計(jì)出來(lái)的傳動(dòng)尺寸較緊湊， 故采用閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)。運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，精度要求也不高，故選用 8級(jí)精度。材料選擇：（當(dāng)大、小齒輪都是硬齒面時(shí)，小齒輪的硬度應(yīng)略高，也可和大齒輪相等）小齒輪材料用20Cr滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC接觸疲勞極限Hlim11500MPa，彎曲疲勞極限FE1850MPa大齒輪材料用20Cr滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC接觸疲勞極限Hlim21500MPa，彎曲疲勞極限FE2850MPa查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-5得：一般可靠度的最小安全系數(shù)SH1.0，SF1.25由于齒輪是單面工作，∴F1FE1850F2SF680MPa1.25H1H2Hlim11500150M0PaSH18.2輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算由于是閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，故先按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，再校核齒面接觸強(qiáng)度。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3得：均勻載荷、原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)的載荷系數(shù)K=1~1.2，因?yàn)辇X輪為斜齒故取小值，所以K=1。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-6得：齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置、硬齒面的齒寬系數(shù)d0.4~0.9，取d0.7小帶輪上的轉(zhuǎn)矩T19550P/n95501.94/32057.90NmⅠⅠ一般螺旋角8~20，初選螺旋角15取z121，則z2i齒輪z15.82112.81，取z2122。實(shí)際傳動(dòng)比為i12uz21225.81z121與所要求的傳動(dòng)比i齒輪5.82相差誤差不超過(guò)3%，故適合。齒形系數(shù)zv1z121z2122135.37cos31523.30、zv2cos3cos3cos315查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-8得：YFa12.78、YFa22.2查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-9得：YSa11.58、YSa21.81∵YF1YS12.781.580.00646YF2YS22.21.810.0059[F1]680[F2]680∴以大值 0.00646代入求m由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 11-11得：法向模數(shù)mn2KT1YY22157.910323Fa1Sa1cos30.72120.00646cos151.31mmdz12[F1]查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表4-1得：取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn1.5。中心距amn(z1z2)1.5(21122)111mm。2cos2cos15111.03mm，取a修正螺旋角并計(jì)算主要尺寸：螺旋角arccosmn(z1z2)arccos1.5(21122)14.942a2111齒輪分度圓直徑mnz11.52132.60mmd2mnz21.5122d1cos14.94cos189.40mmcoscos14.94齒寬bdd10.732.60mm22.82mm圓整取b2b25mm∵要使大、小齒輪的齒寬滿足 b1 b2 (5~10)mm以保證輪齒有足夠的嚙合寬度。b1 30mm8.3校核齒面接觸強(qiáng)度查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 11-4得：取彈性系數(shù) ZE 188MPa由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 11-8得：齒面接觸應(yīng)力KT1u1H3.54ZEZ23.54188cos14.94bd1uH1045.65MPa[H1]1500MPa∴安全。斜齒輪各參數(shù)如下表所示：斜齒齒輪各參數(shù)表

157.91035.812532.625.81045.65MPa結(jié)果名稱中心距傳動(dòng)比法面模數(shù)端面模數(shù)法面壓力角螺旋角齒頂高齒根高全齒高齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒輪寬

符號(hào)計(jì)算公式az1z2mna2cosiiz2z1mn設(shè)計(jì)和校核得出mtmmntcosn標(biāo)準(zhǔn)值一般為8°~20°hahamnhfhf1.25mnhhhahfZddmnzcosdadad2hadfdfd2hfbbad

小齒輪 大齒輪111mm5.81.51.5520°14.94°1.5mm1.9mm3.4mm21 12232.60mm 189.40mm35.60mm 192.40mm28.80mm 185.6mm30mm 25mm螺旋角方向 左旋 右旋由于小齒輪齒頂圓直徑較小，故將小齒輪做成齒輪軸。∴小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：腹板式齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖9.軸的設(shè)計(jì)9.1高速軸的設(shè)計(jì)9.1.1選擇軸的材料軸的材料常采用碳鋼和合金鋼，其中以 45鋼應(yīng)用最為廣泛。 45鋼正火或調(diào)質(zhì)用于較重要的軸，應(yīng)用最為廣泛?！噍S的材料采用碳鋼45鋼調(diào)質(zhì)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-1得：硬度為217~255HBS、強(qiáng)度極限MPa。B6509.1.2初步估算軸的最小直徑因?yàn)榇溯S是轉(zhuǎn)軸，只傳遞轉(zhuǎn)矩，故按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 14-2得：45鋼的C值為107~118。當(dāng)只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)， C取較小值，故取C=110。由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 14-2得：p1.94dC3110320.06mmn320考慮鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值加大5%，即d1.0520.0621.06mm9.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸簡(jiǎn)圖1)初定軸徑考慮安裝帶輪時(shí)需要加裝鍵及軸的剛度要求，取裝帶輪處軸徑dmin24mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表9.10得：零件倒圓或倒角在直徑為18~30mm之間時(shí)取1.6mm。故取密封處軸徑ddmin2C2421.627.2mm，所以取d28mm選用深溝球 6206軸承，其尺寸為 d D B 30mm 62mm16mm故取軸承處軸徑 d 30mm由于滾動(dòng)軸承的定位軸肩的直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑取軸肩處軸徑 d 32mm由于小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，齒輪的齒頂圓直徑 da 35.6mm，分度圓直徑 d 32.6mm故取齒輪處軸徑 d 36mm2) 軸向尺寸帶輪寬度

B3

（z

1)e

2f

(3 1)*15

2*9

48mm，取帶輪處軸長(zhǎng)

L

48mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度，

取端蓋的外端面與帶輪的右端面間的距離為

30mm，則取此段軸長(zhǎng)

L

55mm由于選用深溝球

6206

軸承，故取此段軸長(zhǎng)

L 24mm取軸肩出軸長(zhǎng)

L

10mm由于小齒輪的齒寬 b 30mm，故取此段軸長(zhǎng)各軸段的軸徑與軸長(zhǎng)如下表所示：各軸段的軸徑和軸長(zhǎng)軸段名稱mm帶輪軸段直徑24長(zhǎng)度48密封處軸段軸徑28軸長(zhǎng)55軸承處軸段軸徑30軸長(zhǎng)24左軸肩軸段軸徑32軸長(zhǎng)10齒輪軸段軸徑36軸長(zhǎng)30右軸肩軸段軸徑32軸長(zhǎng)10軸徑 30軸承處軸段軸長(zhǎng) 24總軸長(zhǎng)2019.1.4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖⑴計(jì)算受力點(diǎn)的間距如下：L116/28103010816/282mmL248/25516/287mm式中L1為兩軸承中點(diǎn)間距離，L2為懸臂長(zhǎng)度。⑵計(jì)算作用在軸上的力軸轉(zhuǎn)矩T57900Nmm1小齒輪受力分析：圓周力Ft12T1257900N3552.15Nd132.60徑向力Ft1tann3552.15tan200NNFr1coscos14.9401338.11Fa1Ft1tan3552.15tan14.940NN軸向力帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力：FQ 724.7N⑶計(jì)算支反力水平面RAHFt13552.15N1776.08NRBH22垂直面由MB0得：Fr141Fa1d1/2FQ(8782)RAV2351.05N82由F0得：RBV RAV FQ Fr1 288.24N⑷作彎矩圖水平面彎矩MCHRBH4172819.28Nmm垂直面彎矩MAVFQ8763048.9NmmMCV1FQ(8741)RAV413631.45NmmMCV2RBV4111817.84Nmm合成彎矩MMM

AMAV63048.9Nmm2272909.77NmmC1MCHMCV12273772.01NmmC2MCHMCV2⑸作轉(zhuǎn)矩圖T1 57900Nmm作計(jì)算彎矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí) ,取系數(shù) 0.6,則MM

MD2T1)202(0.657900)2Nmm34740NmmcaD(caAMA(T)263048.92(0.657900)2Nmm71986.33Nmm1MM

caC1caC2

MM

2(T1)272909.772(0.657900)2Nmm80763.25NmmC12(T1)273772.012(0.657900)2Nmm81542.47Nmm(7)C2按彎扭合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度軸的材料為碳鋼 45鋼,調(diào)質(zhì),查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 14-3得：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)許用應(yīng)力 [ 1b]=60Mpa由計(jì)算彎矩圖可見(jiàn)：C剖面的計(jì)算彎矩最大，該處軸徑為dC36mm的計(jì)算應(yīng)力為caCMcaCMcaC81542.4717.48MPa[1b]60MPa（安全）WC0.1dC30.1363D剖面軸徑最小dD24mm，該處的計(jì)算應(yīng)力為caDMcaDMcaD3474025.13MPa[1b]60MPa（安全）WD0.1dD20.1243⑹軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示：9.2低速軸的設(shè)計(jì)9.2.1選擇軸的材料軸的材料常采用碳鋼和合金鋼，其中以 45鋼應(yīng)用最為廣泛。 45鋼正火或調(diào)質(zhì)用于較重要的軸，應(yīng)用最為廣泛。∴軸的材料采用45鋼調(diào)質(zhì)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-1得：硬度為217~255HBS、強(qiáng)度極限MPa。B6509.2.2初步估算軸的最小直徑因?yàn)榇溯S是轉(zhuǎn)軸，只傳遞轉(zhuǎn)矩，故按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 14-2得：45鋼的C值為107~118。當(dāng)只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)， C取較小值，故取C=110。由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式 14-2得：dC3p11031.8635.57mmn55考慮兩個(gè)鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值加大10%，即d1.135.5739.13mm9.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初定軸徑考慮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度，取裝聯(lián)軸器處軸徑 dmin 39mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 表9.10得：零件倒圓或倒角在直徑為 30~50mm之間時(shí)取 2.0mm。故取密封處軸徑

d

dmin

2C

39 2 2

43mm選用深溝球

6209型軸承，其尺寸為

d D

B

45mm 85mm 19mm故取軸承處軸徑

d

45mm由于大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，故取齒輪處軸徑 d 48mm由于齒輪的定位軸肩的直徑應(yīng)大于齒輪處的軸徑故取軸肩處軸徑 d 52mm軸向尺寸由軸Ⅱ輸入轉(zhuǎn)矩 TⅡ 322.96Nm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 P132頁(yè)表13.1，取聯(lián)軸器寬度B 60mm，取聯(lián)軸器處軸長(zhǎng) L 60mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度， 取端蓋的外端面與聯(lián)軸器的右端面間的距離為 30mm，則取此段軸長(zhǎng) L 55mm由于選用深溝球 6209型軸承，故取此段軸長(zhǎng) L 27mm由于大齒輪的齒寬 b 25mm，故取此段軸長(zhǎng) L 25mm取軸肩出軸長(zhǎng) L 10mm各軸段的軸徑與軸長(zhǎng)如下表所示：各軸段的軸徑和軸長(zhǎng)軸段名稱mm聯(lián)軸器軸段直徑39長(zhǎng)度60密封處軸段軸徑43軸長(zhǎng)55軸承處軸段軸徑45軸長(zhǎng)27齒輪軸段軸徑48軸長(zhǎng)25右軸肩軸段軸徑52軸長(zhǎng)10軸承處軸段軸徑45軸長(zhǎng)27總軸長(zhǎng)2049.2.4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖⑴計(jì)算受力點(diǎn)的間距如下：L119/281025819/270mmL260/25519/294.5mm式中L1為兩軸承中點(diǎn)間距離，L2為懸臂長(zhǎng)度。⑵計(jì)算作用在軸上的力大齒輪受力分析：圓周力Ft22T22322960N3410.35Nd2189.40Fr2Ft2tann3410.35tan200NN徑向力coscos14.940軸向力Fa2Ft2tan3410.35tan14.940N909.97N⑶計(jì)算支反力水平面RAHRBHFt23410.35N1705.18N22垂直面由MB0得：RAV94.5Fr235Fa2d202∴RAV436.08N由F0得：RBV RAV Fr2 436.08 1284.69 1720.77N⑷作彎矩圖水平面彎矩MCHRBH351705.183559681.3Nmm垂直面彎矩MAV0NmmMCV1RAV35436.083515262.8NmmMCV2RBV351720.773560226.95Nmm合成彎矩MMM

AMAV0NmmC1MCH2MCV21(59681.3)2(15262.8)261602.03NmmC2MCH2MCV22(59681.3)2(60226.95)284788.81Nmm⑸作轉(zhuǎn)矩圖T2 322960Nmm作計(jì)算彎矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí) ,取系數(shù) 0.6,則MM

caDMD2(T2)202(0.6322960)2Nmm193776NmmcaAMA(T2)202(0.6322960)2Nmm193776NmmMM

caC1caC2

MM

2(T2)261602.032(0.6322960)2Nmm203332.11NmmC12(T2)284788.812(0.6322960)2Nmm211514.26NmmC2按彎扭合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì),查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-3得：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)許用應(yīng)力[1]=60Mpa由計(jì)算彎矩圖可見(jiàn)：C剖面的計(jì)算彎矩最大，該處軸徑為dC48mm的計(jì)算應(yīng)力為caCMcaCMcaC211514.2619.13MPa[1]60MPa（安全）WC0.1dC30.1483D剖面軸徑最小dD39mm，該處的計(jì)算應(yīng)力為caDMcaDMcaD19377632.67MPa[1]60MPa（安全）WD0.1dD20.1393⑹軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示：低速軸受力簡(jiǎn)圖10.滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算10.1高速軸選取滾動(dòng)軸承選取的軸承：選用深溝球6206軸承軸承A的徑向載RARAH2RAV21776.0822351.052N2946.51N軸向載荷： Aa Fa 947.81N軸承B的徑向載荷： RB RBH2 RBV2 1776.082 288.242N 1799.32NAB0軸向載荷：由此可見(jiàn)，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A.溝球6206軸承基本額定靜載荷cor11.3Cr19.5KNKN，基本額定動(dòng)載荷Aa947.810.084，取e0.28Cor11300Aa947.810.32eRA2946.51查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P285表16-11得：X=0.56，Y=1.55則其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷PXRAYAa3119.15N因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P284得ft1；按中等沖擊載荷，查表可取fp1.3，按設(shè)計(jì)要求，軸承Lhh的預(yù)期壽命為：fpP60n1/3則：Cft106Lh17.24KN，Ccr19.5KN所以選取得軸承合適。10.2低速軸選取滾動(dòng)軸承選取的軸承：型號(hào)為6209深溝球軸承軸承A的徑向載RARAH2RAV21705.182(436.08)2N1760.06N軸向載荷： Aa Fa 909.97N軸承B的徑向載荷： RB RBH2 RBV2 1705.182 (1720.77)2N 2422.54NAB0軸向載荷：由此可見(jiàn)，軸承B的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承B.溝球6209軸承基本額定靜載荷cor20.7KN，基本額定動(dòng)載荷Cr31.7KN由于AB0N，X=1，Y=0則PRB2422.54N因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P284得ft1；按中等沖擊載荷，查表可取fp1.3，按設(shè)計(jì)要求，軸承Lhh的預(yù)期壽命為：fpP60n1/3則：CLh7.44KN，Ccr31.7KNft106所以選取得軸承合適。滾動(dòng)軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號(hào)基本額定動(dòng)載荷（KN）高速軸軸承620619.5低速軸軸承620931.711.聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算11.1聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表17-1得：工作情況系數(shù)KA1.1故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為TcKATⅡ1.1322.96Nm355.26Nm根據(jù)工作條件，選用金屬滑塊聯(lián)軸器,查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表13.5得：滑塊聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩[T]=500Nm11.2許用轉(zhuǎn)速許用轉(zhuǎn)速[n]=250r/min11.3配合軸徑配合軸徑 d=39mm11.4配合長(zhǎng)度配合長(zhǎng)度 L=60mm聯(lián)軸器參數(shù)聯(lián)軸器型號(hào) 許用轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 配合軸徑 配合長(zhǎng)度500 250 39 60鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核12.1高速軸V帶輪用鍵連接12.1.1選用鍵類型選用圓頭普通平鍵(A型鍵)軸徑d=24mm,輪轂長(zhǎng)B=48mm,查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表11.27選鍵845(GB/T10962003)，h=7mm12.1.2鍵的強(qiáng)度校核材料選用45鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-11得輕微沖擊下鍵連接的鑄鐵材料的許用擠壓應(yīng)力[P]=50~60Mpa。按鍵工作長(zhǎng)度lLb45837mm，鍵所受的擠壓應(yīng)力為p4T457900MPa37.26MPa[p]（安全）dhl2473712.2低速軸齒輪用鍵連接12.2.1選用鍵類型選用圓頭普通平鍵(A型鍵)軸徑d=48mm,齒寬B=25mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表11.27選鍵14 22GB/T1096 2003)，h=9mm12.2.2鍵的強(qiáng)度校核材料選用 45鋼，齒輪材料為鑄鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 10-11得：鑄鋼的許用擠壓應(yīng)力[p]100~120Mpa，按鍵工作長(zhǎng)度lLb22148mm，鍵所受的擠壓應(yīng)力為p4T4322960MPa85.26MPa[p]dhl489812.3低速軸聯(lián)軸器用鍵連接12.3.1選用鍵類型選用圓頭普通平鍵(A型鍵)軸徑d=39mm,輪轂長(zhǎng)B=60mm,查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表11.3選鍵1256(GB/T100962003)，h=8mm12.3.2鍵的強(qiáng)度校核鍵材料選用 45鋼，聯(lián)軸器材料為鑄鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 14.2得：鑄鋼的許用擠壓應(yīng)力[p]100~120Mpa，按鍵工作長(zhǎng)度lLb561244mm，鍵所受的擠壓應(yīng)力為p4T4322960MPa94.1MPa[p]（安全）dhl39844各鍵參數(shù)（mm）參數(shù)型號(hào)鍵長(zhǎng)鍵高高速軸帶輪鍵8×45457低速軸齒輪鍵14×22229低速軸聯(lián)軸器鍵12×5656813.減速器的潤(rùn)滑13.1齒輪傳動(dòng)的圓周速度vdn13.1432.6320m/s0.55m/s60100060100013.2齒輪的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油選擇因v<12m/s,所以采浸油潤(rùn)滑，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 11-7和《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 P95表10.6，由齒輪接觸應(yīng)力H1045.65MPa選用潤(rùn)滑油牌號(hào)L－CKC320（中負(fù)荷工業(yè)齒輪油），因v=0.55m/s，大齒輪浸入油中的深度為齒輪半徑的1/6。13.3軸承的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑選擇高速軸軸承速度因數(shù)低速軸軸承速度因數(shù)

dn303209600mmr/mindn45552475mmr/min當(dāng)dn 2 105mm r/min時(shí)，滾動(dòng)軸承可采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，因此軸承潤(rùn)滑采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 10.7選用鈣基潤(rùn)滑脂 L-XAAMHA2 ，裝脂量不宜多于軸承空隙的1/3~1/2，并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能進(jìn)入軸承以致稀釋潤(rùn)滑脂。14.繪制裝配圖及零件工作圖減速器的裝配工作圖參考附帶的圖紙。參考文獻(xiàn)：【1】楊可楨、程光蘊(yùn)等主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.高等教育出版社.2013.8【2】宋寶玉主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.高等教育出版社.2006.8基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式