畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕課題名稱一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)系別電子信息工程系專業(yè)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用班級(jí)08級(jí)統(tǒng)專機(jī)電〔4〕班姓名***學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師江西藍(lán)天學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)系專業(yè)年級(jí)班級(jí)姓名起止日期設(shè)計(jì)題目1．畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕任務(wù)及要求〔包括設(shè)計(jì)或論文的主要內(nèi)容、主要技術(shù)指標(biāo)，并根據(jù)題目性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求〕減速器裝配圖紙一張〔A3圖紙〕軸、齒輪零件圖紙各一張〔A3圖紙〕設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份2．畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕的原始資料及依據(jù)〔包括設(shè)計(jì)或論文的工作根底、研究條件、應(yīng)用環(huán)境等〕用于帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)平穩(wěn)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限5年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為97%，運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%。3．主要參考資料、文獻(xiàn)1.“課本〞：機(jī)械設(shè)計(jì)/楊明忠朱家誠(chéng)主編編號(hào)ISBN7-5629-1725-6武漢理工大學(xué)出版社2004年6月第2次印刷.2.“手冊(cè)〞：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)/吳宗澤，羅圣國(guó)主編編號(hào)ISBN7-04-019303-5北京高等教育出版社2006年11月第3次印刷.3“指導(dǎo)書(shū)〞：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)/龔桂義，羅圣國(guó)主編編號(hào)ISBN7-04-002728-3北京高等教育出版社2006年11月第24次印刷.指導(dǎo)教師：2010年10月20日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)建議成績(jī)：優(yōu)良中及格不及格指導(dǎo)教師簽字年月日最終評(píng)定成績(jī)：優(yōu)良中及格不及格系主任簽字年月日目錄第一章減速器的慨述…………….………………5第二章傳動(dòng)方案擬定…………….………………9第三章電動(dòng)機(jī)的選擇……………10第四章確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比….…….13第五章傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)…………..14第六章普通V帶的設(shè)計(jì)……….18第七章齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)………..23第八章傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)……….…..28第九章輸出軸的設(shè)計(jì)……..….….33第十章箱體的設(shè)計(jì)………..….….38第十一章鍵連接的設(shè)計(jì)…………41第十二章滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)………43第十三章潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)……45第十四章聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)…………46第十五章設(shè)計(jì)小結(jié)……………....47第十六章致謝…………………....49第十七章參考文獻(xiàn)……………....50第一章減速器概述減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪—蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置；在少數(shù)場(chǎng)合下也用作增速的傳動(dòng)裝置，這時(shí)就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡(jiǎn)單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。減速器類(lèi)型很多，按傳動(dòng)級(jí)數(shù)主要分為：?jiǎn)渭?jí)、二級(jí)、多級(jí)；按傳動(dòng)件類(lèi)型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。以下對(duì)幾種減速器進(jìn)行比照：1〕圓柱齒輪減速器當(dāng)傳動(dòng)比在8以下時(shí)，可采用單級(jí)圓柱齒輪減速器。大于8時(shí)，最好選用二級(jí)(i=8—40)和二級(jí)以上(i>40)的減速器。單級(jí)減速器的傳動(dòng)比方果過(guò)大，那么其外廓尺寸將很大。二級(jí)和二級(jí)以上圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)布置形式有展開(kāi)式、分流式和同軸式等數(shù)種。展開(kāi)式最簡(jiǎn)單，但由于齒輪兩側(cè)的軸承不是對(duì)稱布置，因而將使載荷沿齒寬分布不均勻，且使兩邊的軸承受力不等。為此，在設(shè)計(jì)這種減速器時(shí)應(yīng)注意：1)軸的剛度宜取大些；2)轉(zhuǎn)矩應(yīng)從離齒輪遠(yuǎn)的軸端輸入，以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻；3)采用斜齒輪布置，而且受載大的低速級(jí)又正好位于兩軸承中間，所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開(kāi)好。這種減速器的高速級(jí)齒輪常采用斜齒，一側(cè)為左旋，另一側(cè)為右旋，軸向力能互相抵消。為了使左右兩對(duì)斜齒輪能自動(dòng)調(diào)整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應(yīng)能作小量游動(dòng)。同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長(zhǎng)度較短。但這種減速器的軸向尺寸較大。圓柱齒輪減速器在所有減速器中應(yīng)用最廣。它傳遞功率的范圍可從很小至40000kW，圓周速度也可從很低至60m/s一70m／s，甚至高達(dá)150m／s。傳動(dòng)功率很大的減速器最好采用雙驅(qū)動(dòng)式或中心驅(qū)動(dòng)式。這兩種布置方式可由兩對(duì)齒輪副分擔(dān)載荷，有利于改善受力狀況和降低傳動(dòng)尺寸。設(shè)計(jì)雙驅(qū)動(dòng)式或中心驅(qū)動(dòng)式齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)設(shè)法采取自動(dòng)平衡裝置使各對(duì)齒輪副的載荷能得到均勻分配，例如采用滑動(dòng)軸承和彈性支承。圓柱齒輪減速器有漸開(kāi)線齒形和圓弧齒形兩大類(lèi)。除齒形不同外，減速器結(jié)構(gòu)根本相同。傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比相同時(shí)，圓弧齒輪減速器在長(zhǎng)度方向的尺寸要比漸開(kāi)線齒輪減速器約30％。2〕圓錐齒輪減速器它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場(chǎng)合。二級(jí)和二級(jí)以上的圓錐齒輪減速器常由圓錐齒輪傳動(dòng)和圓柱齒輪傳動(dòng)組成，所以有時(shí)又稱圓錐—圓柱齒輪減速器。因?yàn)閳A錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的，為了使它受力小些，常將圓錐面崧，作為，高速極：山手面錐齒輪的精加工比擬困難，允許圓周速度又較低，因此圓錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器廣。3〕蝸桿減速器主要用于傳動(dòng)比擬大(j>10)的場(chǎng)合。通常說(shuō)蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸小，這只是對(duì)傳減速器的傳動(dòng)比擬大的蝸桿減速器才是正確的，當(dāng)傳動(dòng)比并不很大時(shí)，此優(yōu)點(diǎn)并不顯著。由于效率較低，蝸桿減速器不宜用在大功率傳動(dòng)的場(chǎng)合。蝸桿減速器主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同形式。蝸桿圓周速度小于4m/s時(shí)最好采用蝸桿在下式，這時(shí)，在嚙合處能得到良好的潤(rùn)滑和冷卻條件。但蝸桿圓周速度大于4m/s時(shí)，為防止攪油太甚、發(fā)熱過(guò)多，最好采用蝸桿在上式。4〕齒輪-蝸桿減速器它有齒輪傳動(dòng)在高速級(jí)和蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí)兩種布置形式。前者結(jié)構(gòu)較緊湊，后者效率較高。通過(guò)比擬，我們選定圓柱齒輪減速器。1.2減速器結(jié)構(gòu)近年來(lái)，減速器的結(jié)構(gòu)有些新的變化。為了和沿用已久、國(guó)內(nèi)目前還在普遍使用的減速器有所區(qū)別，這里分列了兩節(jié)，并稱之為傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu)和新型減速器結(jié)構(gòu)。1〕傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)減速器的箱體是用中等強(qiáng)度的鑄鐵鑄成，重型減速器用高強(qiáng)度鑄鐵或鑄鋼。少量生產(chǎn)時(shí)也可以用焊接箱體。鑄造或焊接箱體都應(yīng)進(jìn)行時(shí)效或退火處理。大量生產(chǎn)小型減速器時(shí)有可能采用板材沖壓箱體。減速器箱體的外形目前比擬傾向于形狀簡(jiǎn)單和外表平整。箱體應(yīng)具有足夠的剛度，以免受載后變形過(guò)大而影響傳動(dòng)質(zhì)量。箱體通常由箱座和箱蓋兩局部所組成，其剖分面那么通過(guò)傳動(dòng)的軸線。為了卸蓋容易，在剖分面處的一個(gè)凸緣上攻有螺紋孔，以便擰進(jìn)螺釘時(shí)能將蓋頂起來(lái)。聯(lián)接箱座和箱蓋的螺栓應(yīng)合理布置，并注意留出扳手空間。在軸承附近的螺栓宜稍大些并盡量靠近軸承。為保證箱座和箱蓋位置的準(zhǔn)確性，在剖分面的凸緣上應(yīng)設(shè)有2—3個(gè)圓錐定位銷(xiāo)。在箱蓋上備有為觀察傳動(dòng)嚙合情況用的視孔、為排出箱內(nèi)熱空氣用的通氣孔和為提取箱蓋用的起重吊鉤。在箱座上那么常設(shè)有為提取整個(gè)減速器用的起重吊鉤和為觀察或測(cè)量油面高度用的油面指示器或測(cè)油孔。關(guān)于箱體的壁厚、肋厚、凸緣厚、螺栓尺寸等均可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，見(jiàn)有關(guān)圖冊(cè)。關(guān)于視孔、通氣孔和通氣器、起重吊鉤、油面指示Oe等均可從有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和圖冊(cè)中查出。在減速器中廣泛采用滾動(dòng)軸承。只有在載荷很大、工作條件繁重和轉(zhuǎn)速很高的減速器才采用滑動(dòng)軸承。2〕新型減速器結(jié)構(gòu)下面列舉兩種聯(lián)體式減速器的新型結(jié)構(gòu)，圖中未將電動(dòng)機(jī)局部畫(huà)出。1〕齒輪—蝸桿二級(jí)減速器；2〕圓柱齒輪—圓錐齒輪—圓柱齒輪三級(jí)減速器。這些減速器都具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：——在箱體上不沿齒輪或蝸輪軸線開(kāi)設(shè)剖分面。為了便于傳動(dòng)零件的安裝，在適當(dāng)部位有較大的開(kāi)孔?！谳斎胼S和輸出軸端不采用傳統(tǒng)的法蘭式端蓋，而改用機(jī)械密封圈；在盲孔端那么裝有沖壓薄壁端蓋?！敵鲚S的尺寸加大了，鍵槽的開(kāi)法和傳統(tǒng)的規(guī)定不同，甚至跨越了軸肩，有利于充分發(fā)揮輪轂的作用。和傳統(tǒng)的減速器相比，新型減速器結(jié)構(gòu)上的改良，既可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)目，同時(shí)又改善了制造工藝性。但設(shè)計(jì)時(shí)要注意裝配的工藝性，要提高某些裝配零件的制造精度。圓周速度u≤12m/s一15m／s的齒輪減速器廣泛采用油池潤(rùn)滑，自然冷卻。為了減少齒輪運(yùn)動(dòng)的阻力和油的溫升，浸入油中的齒輪深度以1—2個(gè)齒高為宜。速度高的還應(yīng)該淺些，建議在0．7倍齒高左右，但至少為10mm。速度低的(0．5m／s一0．8m／s)也允許浸入深些，可到達(dá)1／6的齒輪半徑；更低速時(shí)，甚至可到1／3的齒輪半徑。潤(rùn)滑圓錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒輪浸入油中的深度應(yīng)到達(dá)輪齒的整個(gè)寬度。對(duì)于油面有波動(dòng)的減速器(如船用減速器)，浸入宜深些。在多級(jí)減速器中應(yīng)盡量使各級(jí)傳動(dòng)浸入油中深度近予相等。如果發(fā)生低速級(jí)齒輪浸油太深的情況，那么為了降低其探度可以采取以下措施：將高速級(jí)齒輪采用惰輪蘸油潤(rùn)滑；或?qū)p速器箱蓋和箱座的剖分面做成傾斜的，從而使高速級(jí)和低速級(jí)傳動(dòng)的浸油深度大致相等。減速器油池的容積平均可按1kW約需0．35L一0．7L潤(rùn)滑油計(jì)算(大值用于粘度較高的油)，同時(shí)應(yīng)保持齒輪頂圓距離箱底不低于30mm一50mm左右，以免太淺時(shí)激起沉降在箱底的油泥。減速器的工作平衡溫度超過(guò)90℃時(shí)，需采用循環(huán)油潤(rùn)滑，或其他冷卻措施，如油池潤(rùn)滑加風(fēng)扇，油池內(nèi)裝冷卻盤(pán)管等。循環(huán)潤(rùn)滑的油量一般不少于0．5L/kW。圓周速度u>12m/s的齒輪減速器不宜采用油池潤(rùn)滑，因?yàn)椋?)由齒輪帶上的油會(huì)被離心力甩出去而送不到嚙合處；2)由于攪油會(huì)使減速器的溫升增加；3)會(huì)攪起箱底油泥，從而加速齒輪和軸承的磨損；4)加速潤(rùn)滑油的氧化和降低潤(rùn)滑性能等等。這時(shí)，最好采用噴油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油從自備油泵或中心供油站送來(lái)，借助管子上的噴嘴將油噴人輪齒嚙合區(qū)。速度高時(shí)，對(duì)著嚙出區(qū)噴油有利于迅速帶出熱量，降低嚙合區(qū)溫度，提高抗點(diǎn)蝕能力。速度u≤20心s的齒輪傳動(dòng)常在油管上開(kāi)一排直徑為4mm的噴油孔，速度更高時(shí)財(cái)應(yīng)開(kāi)多排噴油孔。噴油孔的位置還應(yīng)注意沿齒輪寬度均勻分布。噴油潤(rùn)滑也常用于速度并不很高而工作條件相當(dāng)繁重的重型減速器中和需要用大量潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻的減速器中。噴油潤(rùn)滑需要專門(mén)的管路裝置、油的過(guò)濾和冷卻裝置以及油量調(diào)節(jié)裝置等，所以費(fèi)用較貴。此外，還應(yīng)注意，箱座上的排油孔宜開(kāi)大些，以便熱油迅速排出。蝸桿圓周速度在10m/s以下的蝸桿減速器可以采用油池潤(rùn)滑。當(dāng)蝸桿在下時(shí)，油面高度應(yīng)低于蝸桿螺紋的根部，并且不應(yīng)超過(guò)蝸桿軸上滾動(dòng)軸承的最低滾珠(柱)的中心，以免增加功率損失。但如滿足了后一條件而蝸桿未能浸入油中時(shí)，那么可在蝸桿軸上裝一甩油環(huán)，將油甩到蝸輪上以進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)蝸桿在上時(shí)，那么蝸輪浸入油中的深度也以超過(guò)齒高不多為限。蝸桿圓周速度在10m／s以上的減速器應(yīng)采用噴油潤(rùn)滑。噴油方向應(yīng)順著蝸桿轉(zhuǎn)入嚙合區(qū)的方向，但有時(shí)為了加速熱的散失，油也可從蝸桿兩側(cè)送人嚙合區(qū)。齒輪減速器和蝸輪減速器的潤(rùn)滑油粘度可分別參考表選取。假設(shè)工作溫度低于0℃，那么使用時(shí)需先將油加熱到0第二章傳動(dòng)方案擬定第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)１、工作條件：使用年限５年，工作為一班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。２、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2200N；帶速V=1.7滾筒直徑D=42方案擬定：采用Ｖ帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢(qián)低，使用維護(hù)方便。1.電動(dòng)機(jī)2.V帶傳動(dòng)3.圓柱齒輪減速器4.連軸器5.滾筒6.運(yùn)輸帶第三章電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(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，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：式〔1〕：Ｐd＝ＰＷ／ηa(kw)由式(2)：ＰＷ＝ＦV/1000(KW)因此Pd=FV/1000ηa(KW)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：η總=η１×η２３×η３×η４×η5式中：η1、η2、η3、η4、η5分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取η１=，η２＝，η３＝，η那么：η總×３××9×63所以：電機(jī)所需的工作功率：Pd=FV/1000η總=(2200×1.7)/(1000×3)=4.5(kw)3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n卷筒＝60×1000·V/〔π·D〕=(60×1000×1.7)/〔４2０·π〕=r/min根據(jù)手冊(cè)Ｐ７表１推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ｉ’=3～６。?。謳鲃?dòng)比Ｉ１’=２～４。那么總傳動(dòng)比理論范圍為：Ｉa’故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為N’d=I’a×n卷筒=(16～24)×=～r/min那么符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：〔如下表〕方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1Y132S-41500144065012002Y132M2-6100096080015003Y160M2-8750720124021002.5綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比擬適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，其主要性能：電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×GD132520×345×315216×1781228×8010×41第四章確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1、可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：ia=nm/n=nm/n卷筒=960/=總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia=i0×i〔式中i0、i分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比〕2、分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：根據(jù)指導(dǎo)書(shū)P7表1，取i0=〔普通V帶i=2～4〕因?yàn)椋篿a＝i0×i所以：i＝ia／i0＝/＝第五章傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸，......以及i0,i1，......為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比η01，η12，......為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率PⅠ，PⅡ，......為各軸的輸入功率〔KW〕TⅠ，TⅡ，......為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩〔N·m〕nⅠ,nⅡ,......為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩〔r/min〕可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算〔1〕計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：Ⅰ軸：nⅠ=nm/i0=960/2.8=342.86〔r/min〕Ⅱ軸：nⅡ=nⅠ/i1卷筒軸：nⅢ=nⅡ〔2〕計(jì)算各軸的功率：Ⅰ軸：PⅠ=Pd×η01=Pd×η1×0.96=4.32〔KW〕Ⅱ軸：PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3××=4.11〔KW〕卷筒軸：PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η4××0.99=4.07〔KW〕計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為：Td=9550·Pd/nm=9550×=44.77N·mⅠ軸：TⅠ=Td·i0·η01=Td·i0·η1××0.96=120.33N·mⅡ軸：TⅡ=TⅠ·i1·η12=TⅠ·i1·η2·η4××8×0.99=518.34N·m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：TⅢ=TⅡ·η2·η4=502.90N·m計(jì)算各軸的輸出功率：由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：P’Ⅰ=PⅠ×η軸承×0.98=4.23KWP’Ⅱ=PⅡ×η軸承×0.98=4.02KW計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：那么：T’Ⅰ=TⅠ×η軸承×0.98=117.92N·mT’Ⅱ=TⅡ×η軸承×0.98=507.97N·m由指導(dǎo)書(shū)的表1得到：ηηηηi0為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i1為減速器傳動(dòng)比滾動(dòng)軸承的效率η綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：軸名效率P〔KW〕轉(zhuǎn)矩T〔N·m〕轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效率η輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸960Ⅰ軸Ⅱ軸2卷筒軸第六章V帶的設(shè)計(jì)〔1〕選擇普通V帶型號(hào)由PC=KA·×〔KW〕根據(jù)課本P134表9-7得知其交點(diǎn)在A、B型交界線處，故A、B型兩方案待定：方案1：取A型V帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：那么取小帶輪d1=100mm d2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)×100×(1-0.02)=由表9-2取d2=274mm(雖使n2略有減少，但其誤差小于5%，故允許)帶速驗(yàn)算：V=n1·d1·π/〔1000×60〕=960×100·π/〔1000×60〕=5.024m/s介于5~25m/s范圍內(nèi)，故適宜確定帶長(zhǎng)和中心距a：·〔d1+d2〕≤a0≤2·〔d1+d2〕由課本P134表9-5查得由課本P132表9-2得，推薦的A型小帶輪基準(zhǔn)直徑為75mm~125mm×〔100+274〕≤a0≤2×〔100+274〕262.08≤a0≤初定中心距a0=500，那么帶長(zhǎng)為L(zhǎng)0=2·a0+π·〔d1+d2〕+〔d2-d1〕2/(4·a0)=2×500+π·〔100+274〕/2+〔274-100〕2/(4×500)=1602.32mm由表9-3選用Ld=1400mm的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1602.32)/2=398.84mm驗(yàn)算小帶輪上的包角α1α1=180-(d2-d1)×=180-(274-100)×57.3/398.84=155.01>120適宜確定帶的根數(shù)Z=PC/〔(P0+△P0)·KL·Kα〕〔〔〕××〕=故要取7根A型V帶計(jì)算軸上的壓力由書(shū)9-18的初拉力公式有F0=500·PC·〔α-1〕/z·c+q·v2=500××〔-1〕/〔7×〕×2=144.74N由課本9-19得作用在軸上的壓力FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×7××sin(155.01/2)=1978.32N方案二：取B型V帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：那么取小帶輪d1=140mm d2=n1·d1·(1-ε)/n2=i·d1·(1-ε)×140×(1-0.02)=由表9-2取d2=384mm(雖使n2略有減少，但其誤差小于5%，故允許)帶速驗(yàn)算：V=n1·d1·π/〔1000×60〕=960×140·π/〔1000×60〕=7.03m/s介于5~25m/s范圍內(nèi)，故適宜確定帶長(zhǎng)和中心距a：·〔d1+d2〕≤a0≤2·〔d1+d2〕×〔140+384〕≤a0≤2×〔140+384〕≤a0≤1048初定中心距a0=700，那么帶長(zhǎng)為L(zhǎng)0=2·a0+π·〔d1+d2〕+〔d2-d1〕2/(4·a0)=2×700+π·〔140+384〕/2+〔384-140〕2/(4×700)=2244.2mm由表9-3選用Ld=2244mm的實(shí)際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2244-2244.2)/2=驗(yàn)算小帶輪上的包角α1α1=180-(d2-d1)×=180-(384-140)×57.3/697.9=160.0>120適宜確定帶的根數(shù)Z=PC/〔(P0+△P0)·KL·Kα〕〔〔〕××〕=故取3根B型V帶計(jì)算軸上的壓力由書(shū)9-18的初拉力公式有F0=500·PC·〔α-1〕/z·c+q·v2=500××〔-1〕/〔3×〕×2=242.42N由課本9-19得作用在軸上的壓力FQ=2·z·F0·sin(α/2)=2×3××/2)=N綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)比擬得出方案二更適合由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表9-4查得P0由表9-6查得△P0=0.11由表9-7查得Kα由表9-3查得KL由課本表9-2得，推薦的B型小帶輪基準(zhǔn)直徑125mm~280mm由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表9-4查得P0由表9-6查得△P0=0.30由表9-7查得Kα由表9-3查得KL帶輪示意圖如下：d0d0dHLS1S1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2第七章齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(1)、選定齒輪傳動(dòng)類(lèi)型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS，大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為200HBS。齒輪精度初選8級(jí)(2)、初選主要參數(shù)Z1=20，u=4.5Z2=Z1·u=20×4.5=90取ψa，那么ψd·〔i+1〕·〔3〕按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1≥確定各參數(shù)值eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106××105N·mmeq\o\ac(○,3)材料彈性影響系數(shù)由課本表6-7ZEeq\o\ac(○,4)區(qū)域系數(shù)ZHeq\o\ac(○,5)重合度系數(shù)εt·〔1/Z1+1/Z2〕×Zε=eq\o\ac(○,6)許用應(yīng)力查課本圖6-21〔a〕查表6-8按一般可靠要求取SH=1那么取兩式計(jì)算中的較小值，即［σH］=560Mpa于是d1≥==52.82mm(4)確定模數(shù)m=d1/Z1≥取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值m=3(5)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算校核式中eq\o\ac(○,1)小輪分度圓直徑d1=m·Z=3×20=60mmeq\o\ac(○,2)齒輪嚙合寬度b=Ψd·d1×60=60mmeq\o\ac(○,3)復(fù)合齒輪系數(shù)YFS1=4.38YFS2eq\o\ac(○,4)重合度系數(shù)Yεεteq\o\ac(○,5)許用應(yīng)力查圖6-22〔a〕σFlim1=245MPaσFlim2=220Mpa查表6-8，取SF那么eq\o\ac(○,6)計(jì)算大小齒輪的并進(jìn)行比擬<取較大值代入公式進(jìn)行計(jì)算那么有=71.86<［σF］2故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求〔6〕幾何尺寸計(jì)算d1=m·Z=3×20=60mmd2=m·Z1=3×90=270mma=m·〔Z1+Z2〕=3×〔20+90〕/2=165mmb=60mmb2=60取小齒輪寬度b1=65mm〔7〕驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否適宜齒輪圓周速度v=π·d1·n1/〔60×1000〕×60×342.86/〔60×1000〕=1.08m/s對(duì)照表6-5可知選擇8級(jí)精度適宜。d2=m·Z1=3×90=270mma=m·〔Z1+Z2〕=3×〔20+90〕/2=165mmb=60mmb2=60取小齒輪寬度b1=65mm〔7〕驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否適宜齒輪圓周速度v=π·d1·n1/〔60×1000〕×60×342.86/〔60×1000〕=1.08m/s對(duì)照表6-5可知選擇8級(jí)精度適宜。第八章傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)齒輪軸的設(shè)計(jì)(1)確定軸上零件的定位和固定方式〔如圖〕1，5—滾動(dòng)軸承2—軸3—齒輪軸的輪齒段4—套筒6—密封蓋7—軸端擋圈8—軸承端蓋9—帶輪10—鍵(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS軸的輸入功率為PⅠ=4.32KW轉(zhuǎn)速為nⅠ=r/min根據(jù)課本P205〔13-2〕式，并查表13-2，取c=115d≥(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度eq\o\ac(○,1)從大帶輪開(kāi)始右起第一段，由于帶輪與軸通過(guò)鍵聯(lián)接，那么軸應(yīng)該增加5%，取D1=Φ30mm，又帶輪的寬度B=〔Z-1〕·e+2·f=〔3-1〕×18+2×8=52mm那么第一段長(zhǎng)度L1=60mmeq\o\ac(○,2)右起第二段直徑取D2=Φ38mm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左端面間的距離為30mm，那么取第二段的長(zhǎng)度L2=70mmeq\o\ac(○,3)右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，那么軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型軸承，其尺寸為d×D×B=40×80×18，那么該段的直徑為D3=Φ40mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=20mmeq\o\ac(○,4)右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取D4=Φ48mm，長(zhǎng)度取L4=10mmeq\o\ac(○,5)右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為Φ66mm，分度圓直徑為Φ60mm，齒輪的寬度為65mm，那么，此段的直徑為D5=Φ66mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=65mmeq\o\ac(○,6)右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取D6=Φ48mm長(zhǎng)度取L6=10mmeq\o\ac(○,7)右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D7=Φ40mm，長(zhǎng)度L7=18mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向eq\o\ac(○,1)小齒輪分度圓直徑：d1=60mmeq\o\ac(○,2)×105N·mmeq\o\ac(○,3)求圓周力：FtFt=2T2/d2=2××105/60=Neq\o\ac(○,4)求徑向力FrFr=Ft·tanα×tan200=628.20NFt，F(xiàn)r的方向如以下圖所示〔5〕軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2=N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承那么Fa=0那么RA’=RB’=Fr×62/124=N〔6〕畫(huà)彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩：MC=PA×62=60.97Nm垂直面的彎矩：MC1’=MC2’=RA’合成彎矩：〔7〕畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖：T=Ft×d1/2=59.0Nm〔8〕畫(huà)當(dāng)量彎矩圖因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩：〔9〕判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度eq\o\ac(○,1)右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。MeC2=73.14Nm,由課本表13-1有:［σ-1］=60Mpa那么：σe=MeC2/W=MeC2·D43)××443)=8.59Nm<［σ-1］eq\o\ac(○,2)右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面：σe=MD/W=MD·D13)××303)=13.11Nm<［σ-1］所以確定的尺寸是平安的。受力圖如下：PⅠ的值為前面第10頁(yè)中給出在前面帶輪的計(jì)算中已經(jīng)得到Z=3其余的數(shù)據(jù)手冊(cè)得到D1=Φ30mmL1=60mmD2=Φ38mmL2=70mmD3=Φ40mmL3=20mmD4=Φ48mmL4=10mmD5=Φ66mmL5=65mmD6=Φ48mmL6=10mmD7=Φ40mmL7=18mmFt=FRA=RBRA’=RB’=NMC=MC1’=MC=19.47NmMC1=MC2T=59.0NmαMeC2=［σ-1］=60MpaMD第九章輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算確定軸上零件的定位和固定方式〔如圖〕1，5—滾動(dòng)軸承2—軸3—齒輪4—套筒6—密封蓋7—鍵8—軸承端蓋9—軸端擋圈10—半聯(lián)軸器(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS軸的輸入功率為PⅡ=4.11KW轉(zhuǎn)速為nⅡ=77.22r/min根據(jù)課本P205〔13-2〕式，并查表13-2，取c=115d≥(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度eq\o\ac(○,1)從聯(lián)軸器開(kāi)始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過(guò)鍵聯(lián)接，那么軸應(yīng)該增加5%，取Φ45mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KA×TⅡ×Nm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014—2003，選用LXZ2型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為l1=84mm,軸段長(zhǎng)L1=82mmeq\o\ac(○,2)右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取Φ52mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm，故取該段長(zhǎng)為L(zhǎng)2=74mmeq\o\ac(○,3)右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，那么軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6211型軸承，其尺寸為d×D×B=55×100×21，那么該段的直徑為Φ55mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=36eq\o\ac(○,4)右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，大齒輪的分度圓直徑為270mm，那么第四段的直徑取Φ60mm,齒輪寬為b=60mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=58mmeq\o\ac(○,5)右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取軸肩的直徑為D5=Φ66mm,長(zhǎng)度取L5=10mmeq\o\ac(○,6)右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D6=Φ55mm，長(zhǎng)度L6=21mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向eq\o\ac(○,1)大齒輪分度圓直徑：d1=270mmeq\o\ac(○,2)×105N·mmeq\o\ac(○,3)求圓周力：FtFt=2T2/d2=2××105/270=Neq\o\ac(○,4)求徑向力FrFr=Ft·tanα×tan200=1NFt，F(xiàn)r的方向如以下圖所示〔5〕軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2=N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承那么Fa=0那么RA’=RB’=Fr×62/124=1N〔6〕畫(huà)彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩：MC=RA×62=116.65Nm垂直面的彎矩：MC1’=MC2’=RA’合成彎矩：〔7〕畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖：T=Ft×d2/2=508.0Nm〔8〕畫(huà)當(dāng)量彎矩圖因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩：〔9〕判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度eq\o\ac(○,1)右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。MeC2=307.56Nm,由課本表13-1有:［σ-1］=60Mpa那么：σe=MeC2/W=MeC2·D43)××603)=14.24Nm<［σ-1］eq\o\ac(○,2)右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面：σe=MD/W=MD·D13)××453)=33.45Nm<［σ-1］所以確定的尺寸是平安的。以上計(jì)算所需的圖如下：D1=Φ45mmL1=82mmD2=Φ52mmL2=54mmD3=Φ55mmL3=36mmD4=Φ60mmL4=58mmD5=Φ66mmL5=10mmD6=Φ55mmL6=21mmFt=FRA=RBRA’=RB’=684.81NMC=MC1’=MC=41.09NmMC1=MC2T=508.0NmαMeC2=［σ-1］=60MpaMD繪制軸的工藝圖〔見(jiàn)圖紙〕第十章箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開(kāi)窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來(lái)。放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3)油標(biāo)油標(biāo)用來(lái)檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，有的已定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，到達(dá)集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開(kāi)。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷(xiāo)為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個(gè)定位銷(xiāo)，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對(duì)的，銷(xiāo)孔位置不應(yīng)該對(duì)稱布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號(hào)尺寸〔mm〕機(jī)座壁厚δ8機(jī)蓋壁厚δ18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b112機(jī)座底凸緣厚度b220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d116機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d212聯(lián)軸器螺栓d2的間距l(xiāng)160軸承端蓋螺釘直徑d310窺視孔蓋螺釘直徑d48定位銷(xiāo)直徑d8df，d1,d2至外機(jī)壁距離C126,22,18df，d2至凸緣邊緣距離C224,16軸承旁凸臺(tái)半徑R124,16凸臺(tái)高度h根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離l160，44大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離△112齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離△210機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,m27，7軸承端蓋外徑D290，105軸承端蓋凸緣厚度t10軸承旁聯(lián)接螺栓距離S盡量靠近，以Md1和Md2互不干預(yù)為準(zhǔn)，一般s=D2第十一章鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)1．輸入軸與大帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接此段軸徑d1=30mm,L1=50mm查手冊(cè)得，選用C型平鍵，得：A鍵8×7GB1096-79L=L1-b=50-8=42mm·mh=7mm根據(jù)課本P243〔10-5〕式得σp=4·T/(d·h·L)=4××1000/〔30×7×42〕=20.30Mpa<[σR](110Mpa)2、輸入軸與齒輪1聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d2=44mmL2=63mmTⅠ·m查手冊(cè)選A型平鍵GB1096-79B鍵12×8GB1096-79l=L2-b=62-12=50mmh=8mmσp=4·TⅠ/〔d·h·l〕=4××1000/〔44×8×50〕=Mpa<[σp](110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d3=60mmL3=58mmTⅡ查手冊(cè)P51選用A型平鍵鍵18×11GB1096-79l=L3-b=60-18=42mmh=11mmσp=4·TⅡ/〔d·h·l