蝸桿-圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目 ： 減 速 器</p><p>　　機(jī)電學(xué)院 系 專業(yè) 班</p><p>　　設(shè)計(jì)者 ： </p&g

2、t;<p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p><b>　　指導(dǎo)教師 ： </b></p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、電動(dòng)機(jī)選擇………………………………………………………

3、4</p><p>　　傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)……………………………………………… 6</p><p>　　（一）齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………… 6</p><p>　　1高速級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………… 6</p><p>　　2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………… 10<

4、;/p><p>　　（二）減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸…………………………… 15</p><p>　?。ㄈ┹S的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………… 16 </p><p>　　1 高速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………………………………… 16</p><p>　　2中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核…

5、……………………………………… 21</p><p>　　3低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………………………………… 28</p><p>　　三、其他附件的選擇………………………………………………… 32</p><p>　　四、密封與潤滑…………………………………………………… 33</p><p>　　五、總 結(jié)………………

6、………………………………………… 33</p><p>　　六、參考文獻(xiàn)……………………………………………………… 35</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　（1）通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí)，起到鞏固深化，融會(huì)貫通及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的運(yùn)用，樹立正確的設(shè)計(jì)思想；&

7、lt;/p><p>　?。?）通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和步驟。</p><p>　　（3）通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)方案：</b></p>

8、<p>　　設(shè)計(jì)運(yùn)輸機(jī)的蝸桿－圓柱齒輪減速器；</p><p>　　（1） 已知條件：運(yùn)輸帶工作拉力F=6500N，運(yùn)輸帶工作速度V=0.45m/s，卷筒直徑D=350mm.</p><p>　?。?） 傳動(dòng)裝置簡圖，如下：</p><p>　?。?） 相關(guān)情況說明</p><p>　　工作條件：單班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較穩(wěn)

9、定，室內(nèi)工作，清潔；</p><p>　　使用壽命：8年，四年一大修，二年一中修，半年一小修；</p><p>　　生產(chǎn)條件：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)力；</p><p>　　動(dòng)力來源：電力，三相交流，電壓380V；</p><p>　　輸送帶速度允許誤差 5%。</p><p><b>　　3. 設(shè)計(jì)要求

10、：</b></p><p><b>　　減速器裝配圖1張；</b></p><p>　　零件圖2張（低速級(jí)齒輪，低速級(jí)軸）；</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。</p><p><b>　　一、電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p><b>　　1.

11、 總體傳動(dòng)方案</b></p><p>　　初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如圖1所示。</p><p>　　蝸桿－圓柱齒輪減速器。傳動(dòng)裝置的總效率ηa</p><p>　?。?.992×0.80×0.992×0.97×0.96＝0.717；</p><p>　　=0.99為軸承的效率，=0.80為

12、蝸輪的效率，=0.99為彈性聯(lián)軸器的效率，=0.97為齒輪的效率，＝0.96為輸送機(jī)效率。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　按工作要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380v</p><p>　　工作機(jī)有效功率為： ＝3kw</p><p>　　工作機(jī)所需工作功率為：

13、＝4.25kw</p><p>　　工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：＝24.5kw</p><p>　　所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：＝9（10～40)×(3～6)×24.5=750～6000r/min</p><p>　　因此選擇Y132S-4電機(jī)其主要性能如表1所示，安裝尺寸如表2所示。</p><p>　　表1 Y123S-4型

14、電動(dòng)機(jī)的主要性能</p><p>　　表2 Y123S-4電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸</p><p>　　3.傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和傳動(dòng)比分配</p><p><b>　　（1）總傳動(dòng)比</b></p><p><b>　　=59</b></p><p><b>　?。?）&#

15、160;分配傳動(dòng)比</b></p><p>　　=(0.03～0.06)×59=3</p><p><b>　　=19.7</b></p><p>　　4.傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　?。?）各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>

16、　　Ⅰ軸 nI＝=1440r/min</p><p>　?、蜉S nII＝nI/ i1＝73 r/min</p><p>　?、筝S nIII＝nII/ i2＝24r/min</p><p>　　卷筒軸 nIV=nIII=24</p><p><b>　　（2）各軸輸入功率</b></p><

17、p>　　Ⅰ軸 PI＝P0×＝4.25×0.99＝4.22 kW</p><p>　?、蜉S PII＝PI×＝4.22×0.8＝3.37kW</p><p>　　Ⅲ軸 PIII＝PII××＝3.37×0.99×0.97＝3.24 kW</p><p>　　卷筒軸 P

18、IV= PIII××=3.24×0.99×0.96=3.08 kW</p><p><b>　?。?）各軸輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 =2.82×N·㎜</p><p>　?、褫S  TI＝×=2.8× N·㎜<

19、/p><p>　　Ⅱ軸   TII＝TI×i1×=44.128 N·㎜</p><p>　?、筝S  TIII＝TII×i2××=12.7× N·㎜</p><p>　　卷筒軸 TIV= TIII××=12.08× N·㎜</

20、p><p>　　表3 蝸桿－圓柱齒輪傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b>　　二、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　?。ㄒ唬└咚偌?jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.選擇蝸桿傳動(dòng)類型</

21、p><p>　　根據(jù)GB/T10085—1988推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）</p><p>　　2.齒輪材料，熱處理及精度</p><p>　　蝸桿：45鋼淬火，螺旋齒面要求淬火，淬火后硬度為45—55HRC</p><p>　　蝸輪：鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl,金屬模制造，齒芯用灰鑄鐵HT100 </p><p>　

22、　3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，傳動(dòng)中心距 </p><p>　　確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T</p><p>　　按z=2, 估取效率渦輪=0.8，則</p><p>　　=574857N·㎜</p><p>

23、;　?。?）確定載荷系數(shù)K</p><p>　　取載荷分布不均系數(shù)K =1，選取選用系數(shù)K=1，取動(dòng)載系數(shù)K=1.05，則</p><p>　　K= KK K=1.05</p><p>　?。?）確定彈性影響系數(shù)Z=160MPa</p><p><b>　　(4)確定彈性系數(shù)</b></p><p&g

24、t;　　設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳動(dòng)中心距a的比值d/a=0.35，因此=2.9</p><p>　　(5)確定許用接觸應(yīng)力[]</p><p>　　根據(jù)蝸輪材料為ZCnSn10Pl，金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[]?=268Mpa</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60j nL=60×1××19

25、200=8.42×10</p><p>　　壽命系數(shù)=0.7662</p><p>　　則，[]=×[]?=0.7662×268=205.3Mpa</p><p><b>　?。?）計(jì)算中心距</b></p><p><b>　　=145.55mm</b></p&

26、gt;<p>　　取中心距a＝160mm,i=19.7,</p><p>　　因此，取m=6.3，蝸桿分度圓直徑d=63mm。這時(shí)d/a=0.39， 查圖11—18可查得接觸系數(shù)?=2.72</p><p>　　因?yàn)? ?< 因此，以上計(jì)算結(jié)果可用</p><p>　　4.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及尺寸</p><p>&l

27、t;b>　　蝸桿：</b></p><p>　　軸向齒距P=m=3.14×6.3=19.792㎜；直徑系數(shù)q=d/m=10；齒頂圓直徑d= d+2×m=63+2×1×6.3=75.6㎜；齒根圓直徑= d－2m(h+)=63－2×6.3(1+0.2)=47.88㎜；分度圓導(dǎo)程角=11?18´36"；蝸桿軸向齒厚S=m/2=9.8

28、96㎜。</p><p><b>　　蝸輪：</b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)z=41;變位系數(shù)x=-0.1032;</p><p>　　驗(yàn)算傳動(dòng)比i= z/z=41/2=20.5,傳動(dòng)比誤差（20.5－19.7）/19.7=4.06%,是允許的。</p><p>　　蝸輪分度圓直徑d=mz=6.3×41=

29、258.3㎜</p><p>　　蝸輪喉圓直徑 d= d+2h=＝258.3+2×6.3(1－0.1032)=269.6㎜</p><p>　　蝸桿齒根圓直徑 = d－2h=＝258.3－2×6.3×(1－0.1032+0.2)=241.88㎜</p><p>　　蝸輪咽喉母圓半徑 r=a－ d/2=160－269.6/2=25.

30、2㎜</p><p>　　5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　當(dāng)量齒數(shù)z= z/(cos)=41/(cos11.31?）³＝43.48</p><p>　　根據(jù)x=-0.1032, z=43.48 ,因此，=2.46</p><p>　　螺旋角系數(shù)Y=1－=1－11.31?/140?=0.9192</p>&

31、lt;p>　　許用彎曲應(yīng)力[]=[]´·</p><p>　　由ZCuSn10Pl制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力[]´=56Mpa</p><p>　　壽命系數(shù)＝0.611</p><p>　　[]=56×0.611＝34.216MPa</p><p><b>　　=20MPa</b&g

32、t;</p><p><b>　　彎曲強(qiáng)度滿足。</b></p><p><b>　　6.驗(yàn)算效率</b></p><p>　　=（0.95～0.96）tan/tan(+)</p><p>　　已知＝11?18´36"＝11.31?；=arctanf</p><

33、;p>　　用插值法得f=0.00223、=1.2782</p><p>　　代入得=0.855，大于原估計(jì)值，因此不用計(jì)算</p><p><b>　　蝸桿速度：</b></p><p><b>　　因此選用上置蝸桿</b></p><p><b>　　7.熱平衡計(jì)算</b&g

34、t;</p><p>　　取t=20°C </p><p>　　從K=14-17.5 取K=17W/（m²·C）</p><p>　　由式（8-14） </p><p>　　=67.57°C〈 85°C </p><p>　?。ǘ┑退偌?jí)齒輪傳

35、動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　?。?）按圖所示的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　?。?）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095－88）。</p><p>　　（3）材料選擇。由表10－1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS

36、，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　（4）選小齒輪齒數(shù)=24,大齒輪齒數(shù)＝3×24＝72，初選螺旋角＝14?。</p><p>　　2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　按式（10—21）試算，即 </p><p>　?。?）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值<

37、/p><p>　　1）試選Kt＝1.6</p><p>　　2）由圖10－30選取區(qū)域系數(shù)＝2.433</p><p>　　3）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=44.128N·㎜</p><p>　　4）由表10－7選取尺寬系數(shù)＝1</p><p>　　5）由圖10－26查得＝0.78，＝0.87，則＝＋＝1.65</p

38、><p>　　6）由表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)＝189.8Mpa</p><p>　　7）由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限＝550MPa。</p><p>　　8）由式10－13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　＝60×73×1×19200＝8.4×

39、</p><p><b>　　＝2.8×</b></p><p>　　9）由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)＝0.98；＝0.97</p><p>　　10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）得</p><p>　　=588MP

40、a </p><p><b>　　=533.5MPa</b></p><p>　　=560.75MPa</p><p><b>　　計(jì)算</b></p><p>　　1）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算器公式得</p><p><b>　　=91.8㎜</b

41、></p><p><b>　　2）計(jì)算圓周速度</b></p><p>　　v==0.351m/s</p><p>　　3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)</p><p><b>　　b＝91.8㎜</b></p><p><b>　　=3.71㎜</b>&l

42、t;/p><p>　　h=2.25=2.25×3.7mm=8.35㎜</p><p>　　b/h=91.8/8.35=10.994</p><p><b>　　計(jì)算縱向重合度</b></p><p>　　==0.318×1×24×tan14?=1.903</p><

43、p><b>　　5）計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　已知載荷平穩(wěn)，所以取使用系數(shù)=1</p><p>　　根據(jù)v=0.318m/s,7級(jí)精度，由表10—8查得動(dòng)載系數(shù)=1.01；由表10—4查得=1.429，由圖10—13查得=1.36,由表10—3查得=1.4。故載荷系數(shù)</p><p>　　=1×1.01

44、5;1.4×1.429=2.02</p><p>　　6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得</p><p><b>　　=99.24㎜</b></p><p><b>　　7）計(jì)算模數(shù)</b></p><p><b>　　==4.01㎜</b&g

45、t;</p><p>　　3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p><b>　　由式(10—17)</b></p><p><b>　　確定計(jì)算參數(shù)</b></p><p><b>　　1）計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　=1×1.01

46、×1.4×1.36=1.923</p><p>　　根據(jù)縱向重合度＝1.903，從圖10－28查得螺旋角影響系數(shù)=0.88</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p><b>　?。?6.27</b></p><p><b>　　＝78.82<

47、;/b></p><p><b>　　4）查取齒型系數(shù)</b></p><p>　　由表10－5查得=2.5919；=2.222</p><p>　　5）查取應(yīng)力校正系數(shù)</p><p>　　由表10－5查得=1.596；=1.7676</p><p>　　6）由圖10-20c查得小齒輪的彎

48、曲疲勞強(qiáng)度極限=500 Mpa,；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa</p><p>　　7）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.94，=0.98</p><p>　　8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，由式（10－12）得</p><p><b>　　=335.71</b>

49、</p><p><b>　　=266</b></p><p>　　9）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　==0.01232</b></p><p><b>　　==0.01477</b></p><p><b>　　大齒

50、輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　　（2）設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　=2.8㎜</b></p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=3，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸強(qiáng)度算分度圓直徑=99

51、.24來計(jì)算=32.1</p><p>　　取=32,=u×=96</p><p><b>　　4.幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算中心距</b></p><p><b>　　a=197.88㎜</b></p><p&g

52、t;　　將中心距圓整為198㎜</p><p>　?。?）按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p><b>　?。?4?8´28"</b></p><p>　　因β值改變不多，故參數(shù)等不必修正，</p><p>　　（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p><b

53、>　　=99㎜</b></p><p><b>　　=297㎜</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算齒輪寬度</b></p><p><b>　　＝1×99＝99㎜</b></p><p><b>　　圓整后取</b>

54、</p><p>　　減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，其結(jié)果列于表4：</p><p><b>　　表 4</b></p><p>　　表5 連接螺栓扳手空間、值和沉頭直徑表 ㎜</p><p><b>　　3.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b

55、></p><p>　?。ㄒ唬㊣軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　軸I上的功率=4.216kw, 轉(zhuǎn)速=1440r/min,轉(zhuǎn)矩=2.80×N·㎜，軸II上的轉(zhuǎn)距＝44.128×</p><p>　　2.求作用在蝸桿蝸輪上的力</p><p>　　已知蝸桿的分度圓直徑=63㎜，蝸輪分度圓直徑＝258.3㎜&

56、lt;/p><p><b>　　而</b></p><p>　　3初步確定軸的最小直徑，取=112，于是得</p><p><b>　　㎜</b></p><p>　　計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，取=1.5</p><p><b>　　N·㎜</b><

57、/p><p>　　選用LT4彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63000N·㎜。半聯(lián)軸器的孔徑＝20㎜，故取=20㎜,半聯(lián)軸器長度L＝52㎜，半聯(lián)軸器與配合的轂孔長度＝38㎜</p><p><b>　　4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（1）擬定軸上零件的裝配方案</p><p><b>　　如

58、圖所示的裝配方案</b></p><p>　　（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制定一軸肩，軸肩高度h=2.5mm,=25mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑=30mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長度=38mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度略短一些

59、，現(xiàn)取=36mm</p><p>　　2）初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，并根據(jù)＝25mm,選取32306，其尺寸，故＝30㎜,而=50mm,軸肩高度h=3mm,,因此=36㎜</p><p>　　3）取蝸桿軸軸段直徑㎜,蝸桿齒寬=79㎜,經(jīng)磨削后＝79+25=104㎜,即＝141㎜</p><p>　　4）軸承端蓋的總

60、寬度為25mm，由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑要求，取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm，故=40mm</p><p>　　5）為保證蝸桿與蝸輪嚙合，取=65㎜</p><p>　　至此已初步確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　?。?）軸上零件的周向定位</p><p>　　為了保證

61、半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵按直徑查表查得平鍵截面，長為，半聯(lián)軸器與軸的配合為；滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來保證的</p><p>　　（4）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參考表15-2取軸端倒角1×45?。各軸肩處的圓角半徑取R1。</p><p><b>　　軸的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p&g

62、t;　　（1） 求兩軸承受到的徑向載荷和</p><p>　　將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系：則</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　1081N</b></p><p><b>　　=514.3N</b></p&g

63、t;<p>　?。?） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和</p><p>　　對(duì)于圓錐滾子軸承，按表13-7，軸承的派生軸向力,其中，Y是對(duì)應(yīng)表13-5中的Y值，其值由軸承手冊查出。手冊上查的32306的基本額定載荷C=81500N, =96500N。e=0.31，Y=1.9。</p><p><b>　　因此可得</b></p><p>

64、<b>　　=284.5N</b></p><p><b>　　=135.3N</b></p><p>　　按式（13—11）得 =3552.3N</p><p><b>　　=135.3N</b></p><p>　　因?yàn)?，故X=0.40, Y=1.9;</p&g

65、t;<p>　　, 故X=1, Y=0;</p><p>　　因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷較平穩(wěn)，按表13—6，=1.1。則</p><p><b>　　=7899.9N</b></p><p><b>　　=565.7N</b></p><p>　　（3） 驗(yàn)算軸承壽命</p&

66、gt;<p>　　因?yàn)?，所以按軸承1的的受力大小驗(yàn)算</p><p>　　故所選選軸承滿足壽命要求。</p><p>　　首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊中查取a值。對(duì)于30313型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a=18.9mm。因此，根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。</p><p>　　從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及彎矩和

67、扭矩圖中</p><p>　　6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取，軸的計(jì)算應(yīng)力為</p><p><b>　　=9.28MPa</b></p><p>

68、　　已知選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得[]=60MPa。因此，故安全。</p><p><b>　　II軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　1.軸II上的功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩＝44.128×</p><p>　　軸III上的功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩＝12.7×</p><p>　　2.

69、求作用在齒輪上的力</p><p><b>　　蝸輪：</b></p><p>　　小齒輪：已知大齒輪的分度圓直徑＝297㎜</p><p>　　3.初步確定軸的最小直徑，取=112</p><p><b>　　㎜4軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）擬定軸上零件的

70、裝配方案</p><p><b>　　如圖所示的裝配方案</b></p><p>　　2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　（1）初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)=50mm,選取7310B，其尺寸故 ==50㎜,</p><p>　　

71、（2）取安裝齒輪處的軸段直徑==55mm,齒輪的又端與軸承之間采用套筒定位，加擋油環(huán)，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，蝸輪寬度㎜，取其寬度為56㎜，故取=52mm,小齒輪=106㎜,故取=102mm,齒輪的采用軸肩定位，軸肩高度h=5mm,=65mm,=40㎜</p><p>　　（3）為了保證蝸輪蝸桿的嚙合，取為了保證斜齒的嚙合，取蝸輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離；為了保證斜齒的嚙合，取小齒輪端面到內(nèi)機(jī)

72、壁的距離；考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm，已知滾動(dòng)軸承寬度，則=T+++(56－52)=63mm, =T+++(106－102)=50mm</p><p>　　至此已初步確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　?。?）軸上零件的周向定位</p><p>　　按由表查得平鍵截面，長為，按由表查得平鍵截面，長為，同時(shí)為了

73、保證齒輪和軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來保證的</p><p>　?。?）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參考表15-2取軸端倒角2×45?。各軸肩處的圓角半徑取R2。</p><p><b>　　軸的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　（1） 求兩

74、軸承受到的徑向載荷和</p><p>　　將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系：則</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　6748.4N</b></p><p>&

75、lt;b>　?。?908N</b></p><p>　?。?） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和及軸上軸向力</p><p>　　對(duì)于角接觸球軸承7310B，按表13-7，軸承的派生軸向力,其中，Y是對(duì)應(yīng)表13-5中的Y值，其值由軸承手冊查出。手冊上查的7310B的基本額定載荷C=68200N, =48000N；e＝1.14。＝1265.7N</p><p>

76、;<b>　　因此可得</b></p><p><b>　　=7693N</b></p><p><b>　　=2175N</b></p><p>　　按式（13—12）得 =7693N</p><p><b>　　=6427.3N</b></p

77、><p>　　因?yàn)?，故X=1, Y=0；</p><p>　　, 故X=0.35,Y=0.57；</p><p>　　因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷較平穩(wěn)，按表13—6，=1.1。則</p><p><b>　　=7423N</b></p><p><b>　　=4764.5N</b>&

78、lt;/p><p>　?。?） 驗(yàn)算軸承壽命</p><p>　　因?yàn)?，所以按軸承1的的受力大小驗(yàn)算</p><p>　　故所選選軸承滿足壽命要求。</p><p>　　首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊中查取a值。對(duì)于角接觸球軸承7310B，由手冊中查得a=47.5mm。因此，根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭

79、矩圖。</p><p>　　從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及彎矩和扭矩圖中</p><p>　　6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取，軸的計(jì)算應(yīng)力為</p><p><b>　　=

80、22.58MPa</b></p><p>　　已知選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得[]=60MPa。因此，故安全。</p><p>　　7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p><p>　　1判斷截面II左右兩側(cè)為危險(xiǎn)截面</p><p><b>　　2、截面II左側(cè)</b></p>&

81、lt;p>　　抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1×50=12500mm</p><p>　　抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2×50=25000 mm</p><p>　　截面II左側(cè)的彎矩M為M=111579.6×24/52=51498.3N·mm</p><p>　　截面II上的扭矩T=441280N·mm&

82、lt;/p><p>　　截面上的彎曲應(yīng)力=M/W=13.9Mpa</p><p>　　截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力= T/ W=209000/18225=4.12Mpa</p><p>　　軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640Mpa,=275Mpa,=155Mpa</p><p>　　截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表查取，因r/d

83、=2.0/50=0.04,D/d=55/50=1.1,,經(jīng)插值后可查得=2.0，=1.36</p><p>　　軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82 q=0.85</p><p>　　故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+ q(-1)=1.82</p><p>　　k=1+ q(-1)=1.306</p><p>　　由尺寸系數(shù)=0.63.扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)

84、=0.78</p><p>　　軸按磨削加工，可得表面質(zhì)量系數(shù)==0.92</p><p>　　軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1，則得綜合系數(shù)為</p><p>　　K= k/+1/-1=2.99</p><p>　　K= k/+1/-1=1.76</p><p>　　碳鋼的特性系數(shù)=0.1~0.2，取=0.1</p&

85、gt;<p>　　=0.05~0.1，取=0.05</p><p>　　計(jì)算安全系數(shù)S值，則得：</p><p>　　S=/（K+）=6.62 </p><p>　　S=/（K+）=14.93</p><p>　　S=（SS）/（S+ S）=6.05>>S=1.5</p><

86、;p><b>　　故可知其安全</b></p><p><b>　?、劢孛鍵I右端</b></p><p>　　抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1*55=16638mm</p><p>　　抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2*55=33275mm</p><p>　　彎矩M及彎曲應(yīng)力為： M=

87、51498.3N·mm</p><p>　　=M/W=113.9Mpa</p><p>　　扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：T=441280N·mm</p><p>　　= T/ W=4.12Mpa</p><p>　　過盈配合處的k/，用插值法求出，并取k/=0.8 k/ ，得 k/=3.16 k/=0.8 k/=2.53

88、</p><p>　　軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92</p><p>　　故得綜合系數(shù)為：K= k/+1/-1=3.25</p><p>　　K= k/+1/-1=2.62</p><p>　　因此，軸在截面IV右側(cè)的安全系數(shù)為：</p><p>　　S=/（K+）=6.09</p><

89、p>　　S=/（K+）=15.3</p><p>　　S=（SS）/（S+ S）=5.66>>S=1.5</p><p>　　故該軸在截面II右側(cè)的強(qiáng)度也足夠</p><p><b>　　III軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　1軸III上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩＝12.7×</p&g

90、t;<p>　　2求作用在齒輪上的力</p><p>　　已知大齒輪的分度圓直徑＝297㎜</p><p>　　3初步確定軸的最小直徑，取=112</p><p><b>　　㎜</b></p><p>　　計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，取=1.3</p><p><b>　　N

91、83;㎜</b></p><p>　　選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2000000N·㎜。半聯(lián)軸器的孔徑＝60㎜，故取=60㎜,半聯(lián)軸器長度L＝142㎜，半聯(lián)軸器與配合的轂孔長度＝107㎜</p><p><b>　　4軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（1）擬定軸上零件的裝配方案</p>

92、<p><b>　　如圖所示的裝配方案</b></p><p>　?。?）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段左端需制定一軸肩，軸肩高度h=3mm,d=66mm; 右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑=68mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長度=107mm,故I-II段的長度略短一些，現(xiàn)取

93、=104mm</p><p>　　2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，根據(jù)=66㎜,選取7214AC軸承，其尺寸</p><p><b>　　故＝70㎜</b></p><p>　　3）取安裝大齒輪處的軸段直徑=55mm,齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，加擋油環(huán)，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短

94、于輪轂寬度，其寬度為100㎜，故取=96mm,齒輪的采用軸環(huán)定位，軸環(huán)高度h=6mm,=87mm,=9㎜</p><p>　　4）軸承端蓋的總寬度為47mm，由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑要求，取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm，故=62mm</p><p>　　5）為了保證斜齒的嚙合，取齒輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離；考慮到箱體的鑄造誤差，在

95、確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm，已知滾動(dòng)軸承寬度，則=B++=46mm, =B+++(100－96)=50mm</p><p>　　至此已初步確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　　至此已初步確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　　6）軸上零件的周向定位</p><p>　　為了保證半聯(lián)軸器與軸的連接，按由表

96、查得平鍵截面，長為，半聯(lián)軸器與軸的配合為；按由表查得平鍵截面，長為，同時(shí)為了保證齒輪和軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來保證的</p><p>　　7）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參考表15-2取軸端倒角2×45?。各軸肩處的圓角半徑取R2。</p><p>　　5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p

97、><p>　　1判斷截面VII左右兩側(cè)為危險(xiǎn)截面</p><p><b>　　2、截面VII右側(cè)</b></p><p>　　抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1×70=34300mm</p><p>　　抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2×50=68600 mm</p><p>　　

98、截面VII右側(cè)的彎矩M為M=[510009.7×(86-48)]/86=225353.13N·mm</p><p>　　截面VII上的扭矩T=1270000N·mm</p><p>　　截面上的彎曲應(yīng)力=M/W=6.57Mpa</p><p>　　截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力= T/ W=209000/18225=18.51Mpa</p&g

99、t;<p>　　軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640Mpa,=275Mpa,=155Mpa</p><p>　　截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表查取，因r/d=2.0/70=0.03,D/d=75/70=1.07,,經(jīng)插值后可查得=2.0，=1.32</p><p>　　軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82 q=0.85</p><

100、;p>　　故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+ q(-1)=1.82</p><p>　　k=1+ q(-1)=1.272</p><p>　　由尺寸系數(shù)=0.68,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.81</p><p>　　軸按磨削加工，可得表面質(zhì)量系數(shù)==0.92</p><p>　　軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1，則得綜合系數(shù)為</p><

101、;p>　　K= k/+1/-1=2.76</p><p>　　K= k/+1/-1=1.66</p><p>　　碳鋼的特性系數(shù)=0.1~0.2，取=0.1</p><p>　　=0.05~0.1，取=0.05</p><p>　　計(jì)算安全系數(shù)S值，則得：</p><p>　　S=/（K+）=14.42

102、 </p><p>　　S=/（K+）=9.79</p><p>　　S=（SS）/（S+ S）=8.1>>S=1.5</p><p><b>　　故可知其安全</b></p><p><b>　?、劢孛鎂II左端</b></p><p>　　抗彎截面

103、系數(shù)W=0.1d=0.1×75=42188mm</p><p>　　抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2×75=84375mm</p><p>　　彎矩M及彎曲應(yīng)力為：M=225353.1N·mm</p><p>　　=M/W=5.34Mpa</p><p>　　扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：T=12700000N

104、3;mm</p><p>　　= T/ W=15Mpa</p><p>　　過盈配合處的k/，用插值法求出，并取k/=0.8 k/ ，得</p><p>　　k/=3.16 k/=0.8 k/=2.53</p><p>　　軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92</p><p>　　故得綜合系數(shù)為：K= k/

105、+1/-1=3.25</p><p>　　K= k/+1/-1=2.62</p><p>　　因此，軸在截面VII左側(cè)的安全系數(shù)為：</p><p>　　S=/（K+）=15.1</p><p>　　S=/（K+）=7.74</p><p>　　S=（SS）/（S+ S）=6.97>>S=1.5</p

106、><p>　　故該軸在截面VII左側(cè)的強(qiáng)度也足夠。</p><p><b>　　三、其他附件的選擇</b></p><p><b>　　1．視孔蓋</b></p><p>　　選用A=140mm的視孔蓋。</p><p><b>　　2．通氣器</b><

107、;/p><p>　　選用簡易通氣器M20×1.5</p><p><b>　　3．油面指示器</b></p><p>　　根據(jù)指導(dǎo)書表14.13，選用桿式油標(biāo)M20</p><p><b>　　4．油塞</b></p><p>　　根據(jù)指導(dǎo)書表14.14，選用M20&#

108、215;1.5型油塞和墊片</p><p><b>　　5．起吊裝置</b></p><p>　　根據(jù)指導(dǎo)書，箱蓋選用吊耳d=16mm</p><p><b>　　6．定位銷</b></p><p>　　根據(jù)指導(dǎo)書表11.30，選用銷GB/T 117-2000 A8×35</p>

109、;<p><b>　　7．起蓋螺釘</b></p><p>　　選用螺釘M12×30</p><p><b>　　四、密封與潤滑</b></p><p><b>　　1．齒輪的潤滑</b></p><p>　　采用浸油潤滑，由于高速級(jí)蝸桿浸油深度30~5

110、0mm，取深h=32mm。根據(jù)指導(dǎo)書表16-1，選用全損耗系統(tǒng)用油 L-AN22。</p><p><b>　　2．滾動(dòng)軸承的潤滑</b></p><p>　　選用脂潤滑。根據(jù)表16-4 ，選用滾動(dòng)軸承脂ZGN69-2。密封方法的選取由于凸緣式軸承端蓋易于調(diào)整軸向游隙，軸的軸承兩端采用凸緣式端蓋。</p><p><b>　　五、總結(jié)

111、</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)電類專業(yè)的主要課程之一，它要求學(xué)生能結(jié)合課本的學(xué)習(xí)，綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)和技術(shù)知識(shí)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件，去設(shè)計(jì)合用的零部件及簡單的機(jī)械，起到從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程承先啟后的橋梁作用，有對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)的啟蒙作用。 </p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的過程是艱辛而又充滿樂趣的，在這短暫的三個(gè)星期里，我們不僅對(duì)

112、機(jī)械的設(shè)計(jì)的基本過程有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解，即初步接觸到了一個(gè)真機(jī)器的計(jì)算和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，也通過查閱大量的書籍，對(duì)有關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的各種標(biāo)準(zhǔn)有了一定的認(rèn)識(shí)，也加強(qiáng)了對(duì)課本的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)。</p><p>　　通過這次的設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到一些問題是我們以后必須注意的。第一，設(shè)計(jì)過程決非只是計(jì)算過程，當(dāng)然計(jì)算是很重要，但只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)基礎(chǔ)，而零件、部件、和機(jī)器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取定的，計(jì)算所得的數(shù)字

113、，最后往往會(huì)被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)工作中一般占較大的比重。</p><p>　　第二，我們不能死套教材，教材中給出的一些例題或設(shè)計(jì)結(jié)果，通常只是為表明如何運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)資料去解決一個(gè)實(shí)際問題的范例，而不是唯一正確的答案。所以我們必須要學(xué)會(huì)查閱各種書籍和手冊，利用現(xiàn)有的資源再加上自己的構(gòu)想和創(chuàng)新，才能真正完成一個(gè)具有既有前景和使用價(jià)值又能普遍推廣，價(jià)格低廉的新產(chǎn)品。因此，全力追索不斷增殖的設(shè)計(jì)能力才是

114、學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的中心思想。</p><p>　　第三，創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是我們國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。創(chuàng)新在機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中體現(xiàn)的更是淋漓盡致，我們所設(shè)計(jì)出來的東西必須得超過以前的才具有社會(huì)實(shí)用價(jià)值，因此我們首先要有敢于突破束縛、突破慣例和大膽否定現(xiàn)有的一些東西，同時(shí)也要有寬廣而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和創(chuàng)新思維與細(xì)心觀察的能力。雖然在這次的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中大部分都是參照教材和手冊所設(shè)計(jì)，只有小部分是通過自己創(chuàng)新所形成，但在

115、選用各種零部件時(shí)是個(gè)人根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選定的，以使各種零部件組裝成最好的一個(gè)減速器。因此也體現(xiàn)了創(chuàng)新的思想。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　王連明，宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).3版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007</p>

116、<p>　　濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 8版. 北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　孫恒，陳作模主編. 機(jī)械原理. 6版. 北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　徐紹軍主編.工程制圖. 長沙：中南大學(xué)出版社.，2003</p><p>　　王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社，2002&