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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)</p><p> 題目: 一級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)</p><p> 學(xué)院:化學(xué)與化工學(xué)院</p><p> 班級(jí):能源工程及自動(dòng)化2班</p><p><b> 設(shè) 計(jì) 者: </b></p><p><b> 學(xué) 號(hào):&
2、lt;/b></p><p><b> 指導(dǎo)教師: </b></p><p> 2013年 1月 18日</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)………………………………………………………………………………</p><p>
3、; 1.1 機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………………</p><p> 1.2 設(shè)計(jì)題目………………………………………………………………………………</p><p> 1.3 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………………………</p><p> 1.4 原始數(shù)據(jù)……………………………………………………………………
4、…………</p><p> 1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………………………………………………</p><p> 二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………</p><p> 2.1 傳動(dòng)方案………………………………………………………………………………</p><p> 2.2 電動(dòng)機(jī)選擇類型
5、、功率與轉(zhuǎn)速………………………………………………………</p><p> 2.3 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配…………………………………………………</p><p> 2.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩………………………………………</p><p> 三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………</p>
6、<p> 3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………</p><p> 3.1.1計(jì)算功率……………………………………………………………………………</p><p> 3.1.2帶型選擇……………………………………………………………………………</p><p> 3.1.3帶輪設(shè)計(jì)………………………………………
7、……………………………………</p><p> 3.1.4驗(yàn)算帶速……………………………………………………………………………</p><p> 3.1.5確定V帶的傳動(dòng)中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度………………………………………………</p><p> 3.1.6包角及其驗(yàn)算………………………………………………………………………</p><p>
8、3.1.7帶根數(shù)………………………………………………………………………………</p><p> 3.1.8預(yù)緊力計(jì)算…………………………………………………………………………</p><p> 3.1.9壓軸力計(jì)算…………………………………………………………………………</p><p> 3.1.10帶輪的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………
9、……</p><p> 3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………</p><p> 3.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)………………………………………………</p><p> 3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度或齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)…………………………………</p><p> 3.2.3按齒根彎曲疲勞
10、強(qiáng)度或齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核…………………………………</p><p> 3.2.4齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算…………………………………………………………</p><p> 四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………………………</p><p> 五、軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………</p>&
11、lt;p> 5.1高速軸設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………</p><p> 5.1.1選擇軸的材料………………………………………………………………………</p><p> 5.1.2初步估算軸的最小直徑……………………………………………………………</p><p> 5.1.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸………………
12、……………………………</p><p> 5.2低速軸設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………</p><p> 5.2.1選擇軸的材料………………………………………………………………………</p><p> 5.2.2初步估算軸的最小直徑……………………………………………………………</p><p> 5.2
13、.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸……………………………………………</p><p> 5.3校核軸的強(qiáng)度……………………………………………………………………………</p><p> 5.3.1求支反力、彎矩、扭矩計(jì)算………………………………………………………</p><p> 5.3.2繪制彎矩、扭矩圖…………………………………………………………………&l
14、t;/p><p> 5.3.3按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度……………………………………………………</p><p> 5.3.4按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度……………………………………………………</p><p> 六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算…………………………………………………………………</p><p> 6.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)………
15、………………………………………………………</p><p> 6.1.1軸上徑向、軸向載荷分析…………………………………………………………</p><p> 6.1.2軸承選型與校核……………………………………………………………………</p><p> 6.2低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)………………………………………………………………</p><
16、p> 6.2.1軸上徑向、軸向載荷分析…………………………………………………………</p><p> 6.2.2軸承選型與校核……………………………………………………………………</p><p> 七、鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核………………………………………………………………</p><p> 7.1聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩……………………………………………………
17、…………………</p><p> 7.2許用轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………………………</p><p> 7.3配合軸徑…………………………………………………………………………………</p><p> 7.4配合長(zhǎng)度…………………………………………………………………………………</p><p> 八、聯(lián)軸器的選
18、擇和計(jì)算………………………………………………………………………</p><p> 8.1高速軸V帶輪用鍵連接…………………………………………………………………</p><p> 8.1.1選用鍵類型…………………………………………………………………………</p><p> 8.1.2鍵的強(qiáng)度校核………………………………………………………………………</p
19、><p> 8.2低速軸與齒輪用鍵連接…………………………………………………………………</p><p> 8.2.1選用鍵類型…………………………………………………………………………</p><p> 8.2.2鍵的強(qiáng)度校核………………………………………………………………………</p><p> 8.3低速軸與聯(lián)軸器用鍵連接………………
20、………………………………………………</p><p> 8.3.1選用鍵類型…………………………………………………………………………</p><p> 8.3.2鍵的強(qiáng)度校核………………………………………………………………………</p><p> 九、減速器的潤(rùn)滑……………………………………………………………………………</p><p>
21、; 9.1齒輪傳動(dòng)的圓周速度……………………………………………………………………</p><p> 9.2齒輪的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油選擇…………………………………………………………</p><p> 9.3軸承的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑選擇…………………………………………………………</p><p> 十、繪制裝配圖及零件工作圖……………………………………………………
22、………</p><p> 十一、設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………………………</p><p> 十二、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………</p><p><b> 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b> 機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的</b>
23、;</p><p> 課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),也是第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其目的是:</p><p> 通過(guò)課程設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí),來(lái)解決工程實(shí)際中的具體設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐,掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律,培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p> 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力,通過(guò)傳動(dòng)方案的擬定
24、,設(shè)計(jì)計(jì)算,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)等各個(gè)環(huán)節(jié),要求學(xué)生掌握一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和方法,并在設(shè)計(jì)構(gòu)思設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。</p><p><b> 設(shè)計(jì)題目</b></p><p> 設(shè)計(jì)運(yùn)送原料的螺旋輸送機(jī)用的圓柱齒輪一級(jí)減速器。</p><p><b> 設(shè)計(jì)要求</b&g
25、t;</p><p> 根據(jù)給定的工況參數(shù),選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)、選取聯(lián)軸器、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)、設(shè)計(jì)一級(jí)齒輪減速器(所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件)和與輸送機(jī)連接的聯(lián)軸器。</p><p><b> 原始數(shù)據(jù)</b></p><p> 輸送物料為木屑,輸送機(jī)螺旋直徑D=0.25m,螺距p=0.24m,主軸轉(zhuǎn)速n=120r/min
26、,連續(xù)單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn),水平輸送長(zhǎng)度L=45m,載荷變動(dòng)小,三班制,使用期限10年。</p><p><b> 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p> 確定傳動(dòng)裝置的類型,畫(huà)出機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。</p><p> 選擇電動(dòng)機(jī),進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。</p><p> 傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算。</p&g
27、t;<p> 繪制傳動(dòng)裝置中一級(jí)減速器裝配圖一張(A1)。</p><p> 繪制低速軸及大齒輪零件圖各一張(建議A3)。</p><p> 編寫(xiě)和提交設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(電子版和紙版)各一份。</p><p><b> 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 2.1傳動(dòng)方案<
28、/b></p><p> 根據(jù)本課程設(shè)計(jì)要求,采用一般的單級(jí)圓柱齒輪(斜齒)傳動(dòng)方案,其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下:</p><p><b> 圖1 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖</b></p><p> 2.2電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速</p><p> 2.2.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇: Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)</p><
29、;p> 2.2.2電動(dòng)機(jī)功率選擇</p><p> 電機(jī)所需的工作功率:</p><p> Pd=kPW/η總 KW</p><p> (式中,k表示功率備用系數(shù),一般取k=1.2~1.4,在此取k=1.3),PW=0.95KW</p><p><b> 傳動(dòng)裝置的總效率:</b></p>
30、<p> 連軸器為十字滑塊聯(lián)軸器,軸承為滾動(dòng)球軸承,齒輪為精度等級(jí)為8的閉式圓柱斜齒輪,帶傳動(dòng)為V帶傳動(dòng)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表1-2則有:</p><p> η總=η帶×η齒輪×η2軸承×η聯(lián)軸器</p><p> =0.95×0.97×0.992×0.97</p><p><b&
31、gt; =0.876</b></p><p> 電機(jī)所需的工作功率:</p><p> Pd =1.3×0.95/0.876</p><p><b> =1.41KW</b></p><p> 查附表K.1,選取電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped=1.5KW</p><p>&
32、lt;b> 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p> 按輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速n及《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表1-1推薦的傳動(dòng)比合理范圍,取單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍i’1= 3~6,取V帶傳動(dòng)比i’2=2~4,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的合理范圍為</p><p> nd=120×(2~4)×(3~6)=720~2880r/min</p><p>
33、符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500r/min和3000r/min?,F(xiàn)選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速nm=1400r/min的電動(dòng)機(jī),由附表K.1查得其型號(hào)和主要數(shù)據(jù)如下:</p><p> 表1 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)</p><p> 表2 電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)</p><p> 2.3 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配</p&g
34、t;<p> 總傳動(dòng)比:i總=n電動(dòng)/n筒=1400/120=11.7</p><p> 取V帶傳動(dòng)比i帶=2.25(初選V帶的傳動(dòng)比為2.34,在V帶的相關(guān)計(jì)算中,修正為2.25),則單級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為i減速器=i總/i帶=11.7/2.25=5.2</p><p> 計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩</p><p> 2.4.
35、1計(jì)算各軸的功率</p><p><b> 輸入功率計(jì)算:</b></p><p><b> 電動(dòng)機(jī)軸</b></p><p> P0=Pw=0.95KW</p><p> 軸Ⅰ(減速軸高速軸)</p><p> PⅠ=P0×η帶=0.95×0.
36、95=0.90KW</p><p> 軸Ⅱ(減速軸低速軸)</p><p> PⅡ=PI×η軸承×η齒輪=0.90×0.99×0.97=0.86KW</p><p> 2.4.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速</p><p><b> 電動(dòng)機(jī)軸</b></p><p&g
37、t; n0=nm=1400r/min</p><p> 軸Ⅰ(減速軸高速軸)</p><p> nI=n0/i帶=1400/2.25=622(r/min)</p><p> 軸Ⅱ(減速軸低速軸)</p><p> nII=nI/i 1=622/5.2=120(r/min)</p><p> 2.4.3計(jì)算各
38、軸轉(zhuǎn)矩</p><p><b> 電動(dòng)機(jī)軸</b></p><p> T0=9550P0/n0</p><p> =9550×0.95/1400</p><p><b> =6.5N·m</b></p><p> 軸Ⅰ(減速軸高速軸)</p
39、><p> TⅠ=9550PⅠ/nⅠ</p><p> =9550×0.90/622</p><p><b> =13.82N·m</b></p><p> 軸Ⅱ(減速軸低速軸)</p><p> TⅡ=9550PⅡ/nⅡ</p><p> =9
40、550×0.86/120</p><p><b> =68.44N·m</b></p><p> 把上述結(jié)果列于下表 表3</p><p><b> 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b> V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)<
41、;/b></p><p><b> 計(jì)算功率Pc</b></p><p> 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表8.3得工作情況系數(shù)kA=1.3</p><p> Pca=KA Pd=1.3×0.95=1.235KW</p><p><b> 帶型選擇</b></p><
42、p> 根據(jù)Pca、nI,由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課本的附圖8.11確定選用Z型V帶。</p><p> 帶輪設(shè)計(jì)dd1、dd2</p><p> 由教材附表8.4和附表8.5 得,選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為dd1=80mm大輪的基準(zhǔn)直徑為dd2=180mm</p><p><b> 帶的傳動(dòng)比為:</b></p><p&g
43、t; i帶=180/80=2.25</p><p><b> 驗(yàn)算帶速v</b></p><p> V=πdd1nm /60×1000</p><p> =π×80×1400/(60×1000)</p><p> =5.86m/s <25m/s</p>
44、<p><b> 帶速合適。</b></p><p> 確定V帶的傳動(dòng)中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld</p><p> 根據(jù)0.7(dd1+ dd2)≤a0≤2(dd1+ dd2)</p><p> 0.7(80+180)≤a0≤2×(80+180)</p><p> 所以有:182mm≤a0≤5
45、20mm</p><p> 初步確定中心矩a0=400mm</p><p> 由Ld’≈2a0+π/2(dd1+ dd2)+( dd2-dd1)2/4a0</p><p> =2×400+1.57(80+180)+(180-80)2/(4×400)</p><p><b> =1214.7mm</b
46、></p><p> 根據(jù)課本表8.2取Ld=1250mm</p><p><b> 計(jì)算實(shí)際中心矩</b></p><p> a≈a0+(Ld- Ld’)/2=400+(1250-1214.7)/2</p><p><b> =417.65mm</b></p><
47、p><b> 包角及其驗(yàn)算1</b></p><p> α1=1800-( dd2-dd1)/a×57.30</p><p> =1800-(180-80)/417.65×57.30</p><p> =166.280>1200(適用)</p><p><b> 帶根數(shù)
48、z</b></p><p> 由nI=1400r/min、dd1=80mm、i帶=2.25,</p><p> 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課本表8.5和表8.6得P0=0.36KW,△P0=0.03KW</p><p> 根據(jù)表8.7得Kα=0.97</p><p> 根據(jù)表8.2得KL=0.98</p><
49、p> 由Z= Pca/((P0+△P0)KαKL)</p><p> =1.235/((0.36+0.03)×0.97×0.98)</p><p><b> =3.33</b></p><p><b> 取Z=4根。</b></p><p><b> 預(yù)
50、緊力計(jì)算F0</b></p><p> 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課本表8.1查得q=0.06kg/m</p><p> 由式F0=500(Pca/ZV)(2.5/Kα-1)+qV2</p><p> =[500×(1.235/(5.86×4))</p><p> ×(2.5/0.97-1)+0.06
51、×5.862]N</p><p><b> =43.61N</b></p><p><b> 壓軸力計(jì)算FQ</b></p><p> 由式FQ=2ZF0sin(α1/2)</p><p> =2×4×43.61xsin(166.280/2)</p>
52、<p><b> =346.38N</b></p><p><b> 帶輪的結(jié)構(gòu)</b></p><p> 表4 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸(mm)</p><p> V帶輪采用HT200制造,允許最大圓周速度為25m/s。</p><p><b> 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b&g
53、t;</p><p> 選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)</p><p> 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p> 選大、小齒輪的材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒面硬度為HBS1=230; HBS2=190。</p><p> 初選8級(jí)精度。(GB10095-1988)</p><p> 選小齒輪齒數(shù)z
54、1=22,大齒輪齒數(shù)z2=i2 z1=5.2x22=115。</p><p> 初選螺旋角為=120</p><p> 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p> A. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值</p><p> ?、佥d荷系數(shù)K:因載荷比較平穩(wěn),齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置,由表7.4選Kt=1.1</p><p> ?、谛↓X
55、輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TI=13.82N·m</p><p> ?、埤X寬系數(shù)φa:輕型減速器取φa =0.3</p><p> ?、茉S用接觸應(yīng)力σHlim:由圖7.26(c)查得σHlim1=575 MPa,σHlim2=525MPa</p><p> ?、萁佑|疲勞許用應(yīng)力[σH]</p><p> 通用齒輪和一般工業(yè)齒輪,按一般可靠度要求
56、(失效概率為1%),選取安全系數(shù)SH=1.0</p><p> [σH1] =σHlim1 /SH</p><p><b> =575Mpa</b></p><p> [σH2] =σHlim2 /SH</p><p><b> =525Mpa</b></p><p>
57、; 因[σH2] < [σH1],故應(yīng)取[σH2]代入</p><p><b> 齒數(shù)比μ=5.2</b></p><p><b> 將以上參數(shù)代入式</b></p><p> 得a≈93.42mm</p><p> B.確定齒輪參數(shù)及主要尺寸</p><p&g
58、t; 計(jì)算模數(shù):mn=2acos /(Z1 +Z1)=2×93.42cos12°/(22+115)=1.33</p><p> 取標(biāo)準(zhǔn)值mn=1.5mm,按=120估算中心距:</p><p> a=mn(Z1 +Z1)/ 2cos =1.5×(22 +115)/ 2cos12°=105.045mm</p><p>
59、圓整中心距取a=105mm,修正螺旋角并計(jì)算主要尺寸:</p><p> β=arccos(mn(Z1 +Z1)/ 2a)</p><p> = arcos(1.5×(22 +115)/ 2×105)</p><p> =11.88°=11°52′48″</p><p> d1= mnZ1 /
60、cosβ= 1.5×22 / cos11.88°=33.7</p><p> d1= mnZ2 / cosβ= 1.5×115 / cos11.88°=176.3</p><p> b=a·φa=105×0.3=31.5mm</p><p> 圓整取b2=35mm,b1=40mm。</p>
61、<p> 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核</p><p> 根據(jù)σF=≤[σF]</p><p> 許用彎曲應(yīng)力[σF]:由圖7.24(c)得</p><p> σFlim1 =190MPa,σFlim2 =175MPa</p><p> 安全系數(shù)由表7.5查得取SF=1.3,則有</p><p>
62、[σF]1= σFlim1 /SF=146MPa</p><p> [σF]2= σFlim2 /SF=135MPa</p><p> 當(dāng)量齒數(shù)zv:由z1=22,z2=115,=11.880,確定斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)為</p><p> zv1= z1/cos 3β=23.47</p><p> zv2= z2/cos 3β=122.7
63、2</p><p> 齒形系數(shù)YF:查圖7.23得YF1=2.78,YF2=2.20,有</p><p> σF1==38.19 MPa<[σF1]</p><p> σF2=σF1 YF2/ YF1=30.22 MPa<[σF2]</p><p><b> 強(qiáng)度足夠。</b></p><p&
64、gt; 齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算</p><p><b> 表5 齒輪幾何尺寸</b></p><p> 鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p> 表6鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)果</p><p><b> 軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b&g
65、t; 高速軸設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 選擇軸的材料</b></p><p> 選取45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),HBS=230。</p><p> 初步估算軸的最小直徑</p><p> 根據(jù)式d≥,取C=110,得d≥12.44mm</p><p> 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸
66、徑及軸向尺寸</p><p> 考慮帶輪的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度,取裝帶輪處軸徑=15mm,按軸的結(jié)構(gòu)要求,取軸承處軸徑d=25mm。根據(jù)軸的直徑初選軸承,由書(shū)附表H-3,選定角接觸球軸承,由軸頸d=25mm選定軸承7305C,軸承參數(shù)如下:內(nèi)徑d=25mm,外徑D=62mm, B=17mm,a=13.1mm,Cr=21.5KN,C0r=15.8KN</p><p> 兩軸承支點(diǎn)間的距離:
67、L1=B1+2+2+B,</p><p> 式中: ―――――小齒輪齒寬,B1=40mm </p><p> ―――――― 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙,=15mm </p><p> ――――――― 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離,</p><p> ――――― 軸承寬度,選取7305C型角接觸球軸承,得到B=17</p>
68、<p> 得到:L1=40+2×15+2×10+17=107mm</p><p> 帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離 </p><p> 式中:―――――軸承蓋的高度, = 30mm</p><p> ―――――軸承座端面至帶輪端面的距離,取=20mm, </p><p> ――――帶輪寬度,=50
69、mm </p><p> 得到:L2=17/2+30+20+50/2=83.5mm</p><p><b> 低速軸設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 選擇軸的材料</b></p><p> 選取45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),HBS=230。</p><p> 初步估算軸的最
70、小直徑</p><p> 根據(jù)式d≥,取C=110,得d≥21.21mm</p><p> 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸</p><p> 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=25mm,按軸的結(jié)構(gòu)要求,取軸承處軸徑d=35mm,安裝齒輪處軸徑d=40mm,軸肩軸徑d=50mm。根據(jù)軸的直徑初選軸承,由書(shū)附表H-3,選定角接觸球軸承,由軸頸d=
71、35mm選定軸承7307C,軸承參數(shù)如下:內(nèi)徑d=35mm,外徑D=80mm, B=21mm,a=16.6mm,Cr=34.2KN,C0r=26.8KN</p><p> 兩軸承支點(diǎn)間的距離:L3=B2+2Δ3+2+B,</p><p> 式中:B2 ―――――大齒輪輪轂長(zhǎng)度,B2=48mm </p><p> Δ3 ―――――― 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的
72、間隙,Δ3=11mm </p><p> Δ4 ――――――― 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離,Δ4=8mm</p><p> ――――― 軸承寬度,選取7307C型角接觸球軸承,得到B=21</p><p> 得到:L1=48+2×11+2×8+21=107mm</p><p> 聯(lián)軸器對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離
73、L4=B/2+++ B4/2</p><p> 式中:―――――軸承蓋的高度, = 28mm</p><p> ―――――軸承座端面至帶輪端面的距離,?。?0mm, </p><p> B4――――聯(lián)軸器寬度,B4=52mm </p><p> 得到:L2=21/2+28+20+52/2=84.5mm</p><p
74、><b> 高速軸</b></p><p><b> 低速軸</b></p><p> 圖3 兩軸在減速箱中的裝配簡(jiǎn)圖</p><p><b> 校核高速軸的強(qiáng)度</b></p><p> 求支反力、彎矩、扭矩計(jì)算</p><p><
75、;b> 小齒輪受力分析</b></p><p> 圓周力 Ft1==741.02N</p><p> 徑向力 Fr1==275.61N</p><p> 軸向力 Fa1=Ft1tan =155.89N</p><p> 帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力為Q=346.38N</p><p
76、> ?。?)水平平面支反力</p><p> RAH =RBH= Ft1/2=370.51 N</p><p> ?。?)垂直平面支反力 </p><p><b> 因?yàn)?</b></p><p> RAV =781.66N</p><p><b> 因?yàn)?=0,&l
77、t;/b></p><p> RBV=RAV-Q-Fr1=159.67 N</p><p><b> ?。?)水平平面彎矩</b></p><p> MCH=-RBHx53.5=-19822.285 N*mm</p><p><b> ?。?)垂直平面彎矩</b></p>&
78、lt;p> MAV=-Qx83.5=-28922.73N*mm</p><p> MCV1=-Qx(83.5+53.5)+RAVx53.5=-5635.25 N*mm</p><p> MCV2=RBVx53.5=-8542.345 N*mm</p><p><b> ?。?)合成彎矩</b></p><p>
79、; MA=|MAV|=28922.73N*mm </p><p> MC1= =20607.74 N*mm</p><p> MC2= =21584.59 N*mm</p><p><b> (6)扭矩</b></p><p> T1=13820N*mm</p><p>&l
80、t;b> (7)計(jì)算彎矩</b></p><p> 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),取系數(shù)=0.6</p><p> McaD= =8292 N*mm</p><p> McaA= =30087.90 N*mm</p><p> McaC1= =22213.42 N*mm</p><p>
81、 McaC2= =23122.54 N*mm</p><p><b> 繪制彎矩、扭矩圖</b></p><p> 圖4 高速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖</p><p> 按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度</p><p> 由于軸材料選擇45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表得 =600MPa, </p>
82、;<p> 由計(jì)算彎矩圖可見(jiàn),A剖面的計(jì)算彎矩最大,該處的計(jì)算應(yīng)力為:</p><p> σcaA= McaA /0.1d3A=19.26 MPa< </p><p> D剖面的軸徑最小,該處得計(jì)算應(yīng)力為:</p><p> σcaD= McaD /0.1d3D=24.59 MPa<</p><p><b>
83、 校核低速軸的強(qiáng)度</b></p><p> 5.4.1求支反力、彎矩、扭矩計(jì)算</p><p><b> 大齒輪受力分析</b></p><p> 圓周力 Ft2==776.40N</p><p> 徑向力 Fr2==288.77N</p><p> 軸向力
84、 Fa2=Ft2tan =163.33N</p><p> ?。?)水平平面支反力</p><p> RAH =RBH= Ft2/2=388.2 N</p><p> ?。?)垂直平面支反力 </p><p><b> 因?yàn)?</b></p><p> RAV =9.83N<
85、/p><p><b> 因?yàn)?=0,</b></p><p> RBV=RAV- Fr2=-278.94N</p><p><b> (3)水平平面彎矩</b></p><p> MCH=-RBHx53.5=-20768.7N*mm</p><p><b>
86、(4)垂直平面彎矩</b></p><p><b> MAV=0N*mm</b></p><p> MCV1=RAVx53.5=523.94N*mm</p><p> MCV2=RBVx53.5=-14923.29N*mm</p><p><b> ?。?)合成彎矩</b><
87、/p><p> MA=MAV=0N*mm </p><p> MC1= =20775.31 N*mm</p><p> MC2= =25574.27N*mm</p><p><b> ?。?)扭矩</b></p><p> T2=68440N*mm</p><p
88、><b> ?。?)計(jì)算彎矩</b></p><p> 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),取系數(shù)=0.6</p><p> McaD= =41064 N*mm</p><p> McaA= =41064 N*mm</p><p> McaC1= =46020,27 N*mm</p><p
89、> McaC2= =48376.60 N*mm</p><p> 5.4.2繪制彎矩、扭矩圖</p><p> 圖4 低速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖</p><p> 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算</p><p> 高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)</p><p> 軸上徑向、軸向載荷分析</p&
90、gt;<p> 1)計(jì)算軸承的徑向載荷:</p><p><b> 軸承選型與校核</b></p><p><b> 軸承選型與安裝方式</b></p><p> 選用7305C型角接觸滾子球軸承,采取面對(duì)面安裝方式。</p><p> 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算</
91、p><p> 由表12.12可知7000C型軸承的內(nèi)部軸向力SA、SB為</p><p> SA=0.5RA=432.515N;SB=0.5RB=201.725N</p><p> 因?yàn)镾A –Fa1 =276.62N>SB</p><p> 所以軸承2壓緊,A2=SA –Fa1 =276.62N</p><p>
92、 而A1=SA =432.515N</p><p><b> 軸承當(dāng)量載荷</b></p><p> A1/C0=0.027,e=0.4</p><p> A2/C0=0.0175,e=0.38</p><p> A1/R1=0.5>e=0.4</p><p> A2/R2=0.69>
93、e=0.38</p><p> 查表12.11可得X1=0.44,Y1=1.40;X2=0.44,Y2=1.47</p><p> P1= X1 R1+Y1 A1=986.13N</p><p> P2= X2 R2+Y2 A2=584.15N</p><p><b> ?。?)軸承壽命校核</b></p&g
94、t;<p> 因兩端選擇同樣尺寸的軸承,而P1> P2,故應(yīng)以軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷P1為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常,查表12.8得fT=1,按輕微沖擊載荷,查表12.9得fF=1.3</p><p><b> 軸承壽命</b></p><p> 因此初選的軸承7305C滿足使用壽命的要求</p><p> 低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)
95、計(jì)</p><p> 軸上徑向、軸向載荷分析</p><p><b> 軸承選型與校核</b></p><p><b> 軸承選型與安裝方式</b></p><p> 選用7307C型角接觸滾子球軸承,采取面對(duì)面安裝方式。</p><p> 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷
96、計(jì)算</p><p> 由表12.12可知7000C型軸承的內(nèi)部軸向力SA、SB為</p><p> SA=0.5RA=194.16N;SB=0.5RB=239.01N</p><p> 因?yàn)镾A +Fa1 =357.49N>SB</p><p> 所以軸承2壓緊,A2=SA +Fa1 =357.49N</p><
97、p> 而A1=SA =194.16N</p><p><b> (3)軸承當(dāng)量載荷</b></p><p> A1/C0=0.0105,e=0.38</p><p> A2/C0=0.0193,e=0.38</p><p> A1/R1=0.5>e=0.38</p><p> A
98、2/R2=0.748>e=0.38</p><p> 查表12.11可得X1=0.44,Y1=1.47;X2=0.44,Y2=1.47</p><p> P1= X1 R1+Y1 A1=456.276N</p><p> P2= X2 R2+Y2 A2=735.84N</p><p><b> ?。?)軸承壽命校核</b
99、></p><p> 因兩端選擇同樣尺寸的軸承,而P2> P1,故應(yīng)以軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常,查表12.8得fT=1,按輕微沖擊載荷,查表12.9得fF=1.3</p><p><b> 軸承壽命</b></p><p> 因此初選的軸承7307C滿足使用壽命的要求</p><p>
100、<b> 表7滾動(dòng)軸承參數(shù)</b></p><p><b> 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算</b></p><p><b> 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p> Tca=KAT=(1.5/1.3) ×68.44=78.97Nm</p><p><b>
101、 許用轉(zhuǎn)速</b></p><p> 低速軸轉(zhuǎn)速為120r/min,故選用[n]=250r/min</p><p><b> 配合軸徑</b></p><p> 軸孔直徑 d=25mm</p><p><b> 配合長(zhǎng)度</b></p><p><
102、b> 配合長(zhǎng)度52mm。</b></p><p><b> 表8 聯(lián)軸器參數(shù)</b></p><p> 鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核</p><p> 高速軸V帶輪用鍵連接</p><p><b> 選用鍵類型</b></p><p> 選用C型單圓頭
103、普通平鍵,參數(shù)如下:</p><p> 按軸頸15mm,輪轂長(zhǎng)度50mm,查表14-1得:</p><p> 選鍵C5×5(GB/T 1096-2003),長(zhǎng)度選用40mm,即鍵的代號(hào)為C5×5×40</p><p><b> 鍵的強(qiáng)度校核</b></p><p> 鍵的材料為45鋼
104、,V帶輪的材料為鑄鐵,查表14.2得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為[σ]p=50~60MPa,鍵的工作長(zhǎng)度為:l=l-b/2=40-5/2=37.5mm,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=2.5mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為:</p><p> p=2T/(kld)=2×13820/(2.5×37.5×15)=19.66MPa<[σ]p=50~60MPa</p>&l
105、t;p> 所以此處鍵的強(qiáng)度符合要求。</p><p><b> 低速軸齒輪用鍵連接</b></p><p><b> 選用鍵類型</b></p><p> 選用A型圓頭普通平鍵,參數(shù)如下:</p><p> 按軸頸40mm,輪轂長(zhǎng)度48mm,查表14-1得:</p>&
106、lt;p> 選鍵12×8(GB/T 1096-2003),長(zhǎng)度選用40mm,即鍵的代號(hào)為12×8×40</p><p><b> 鍵的強(qiáng)度校核</b></p><p> 鍵的材料為45鋼,齒輪與軸的材料均為45鋼,表14-2得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為[σ]p=100~120MPa,鍵的工作長(zhǎng)度為:l=l-b=40-12=28m
107、m,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=4mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為:</p><p> p=2T/(kld)=2×68440/(4×28×40)=30.55MPa<[σ]p=100~120MPa</p><p> 鍵的工作擠壓應(yīng)力滿足要求。</p><p> 低速軸聯(lián)軸器用鍵連接</p><p><
108、;b> 選用鍵類型</b></p><p> 選用C型單圓頭普通平鍵,參數(shù)如下:</p><p> 按軸頸25mm,輪轂長(zhǎng)度52mm,查表14-1得:</p><p> 選鍵C8×7(GB/T 1096-2003),長(zhǎng)度選用45mm,即鍵的代號(hào)為C8×7×45</p><p><b
109、> 鍵的強(qiáng)度校核</b></p><p> 鍵的材料為45鋼,聯(lián)軸器的材料為鑄鋼,查表14-2得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為[σ]p=100~120MPa,鍵的工作長(zhǎng)度為:l=l-b/2=45-8/2=41mm,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=3.5mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為:</p><p> p=2T/(kld)=2×68440/(3.5×
110、41×25)=38.15MPa<[σ]p=100~120MPa</p><p> 鍵的工作擠壓應(yīng)力滿足要求。</p><p><b> 表9 各鍵參數(shù)</b></p><p><b> 減速器的潤(rùn)滑</b></p><p> 齒輪傳動(dòng)的圓周速度</p><p&
111、gt; 齒輪的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油選擇</p><p> 因v<12m/s,所以采用浸油潤(rùn)滑,有附表I.1,選用L-AN68全損耗系統(tǒng)用油(GB443-1987),大齒輪浸入油中深度1~2個(gè)齒高,但不應(yīng)少于10mm。</p><p> 軸承的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑選擇</p><p> 對(duì)軸承的潤(rùn)滑,因v<2m/s,采用脂潤(rùn)滑,有附表I.2選用鈣基潤(rùn)滑脂L-XAAMH
112、A2(GB491-1987),只需填充軸承空間的1/3~1/2,并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán),使油池中的油不能浸入軸承以致稀釋潤(rùn)滑脂。</p><p> 繪制裝配圖及零件工作圖</p><p> 減速器的裝配圖和零件工作圖參考附帶的圖紙。</p><p><b> 設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p> 通過(guò)為期兩周的沒(méi)日沒(méi)
113、夜的課程設(shè)計(jì)過(guò)程,反復(fù)的修改設(shè)計(jì),終于完成了一級(jí)閉式圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程,現(xiàn)在寫(xiě)起心得總結(jié)的時(shí)候真的是頗有感慨啊,在李靜蓉老師剛開(kāi)始在課堂上和我們說(shuō)我們要做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候,覺(jué)得課程設(shè)計(jì)是怎么一回事都不知道,似乎離我好遙遠(yuǎn),我不認(rèn)識(shí)它,它更不認(rèn)識(shí)我一樣,似乎感覺(jué)這么龐大的工程我是不可能做得出來(lái)的,但是迫于考試等等原因,我們當(dāng)然很清楚這是我們必須要經(jīng)歷的一個(gè)過(guò)程。所以剛開(kāi)始時(shí)候真的可以用舉步維艱來(lái)形容了。</p><
114、p> 剛開(kāi)始就是需要手稿的一份設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)部分,其中對(duì)電動(dòng)機(jī)、齒輪、還有軸和軸承的設(shè)計(jì)不用說(shuō)了,翻看了好多教材終于稍微明白了點(diǎn)事怎么設(shè)計(jì)出來(lái)的,設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明部分真的是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié),在現(xiàn)在畫(huà)好了大圖紙之后越發(fā)覺(jué)得那份手稿的計(jì)算說(shuō)明書(shū)部分是多么的重要,在畫(huà)大圖紙的俯視圖的過(guò)程中,我就是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的軸設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一點(diǎn)小問(wèn)題,第四階的軸端設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度偏小了點(diǎn),導(dǎo)致大齒輪卡在鍵槽里面的長(zhǎng)度不夠,不得以又重新擦掉剛畫(huà)好的軸,并且重新對(duì)軸進(jìn)行
115、設(shè)計(jì)計(jì)算。坐標(biāo)紙草圖的重要性也不亞于計(jì)算手稿部分,剛開(kāi)始接到圖紙的時(shí)候都是大吃一驚啊,這么龐大的工作量!一張大的,兩張小的,外加一份6000~8000字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),天啊,瘋了~~~但是現(xiàn)在回頭想想,如果沒(méi)有畫(huà)好草圖,很多尺寸都是定不下來(lái)的,就比如說(shuō)最基本的箱體整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過(guò)查表根據(jù)兩根軸之間的中心距來(lái)確定下來(lái)了大概范圍,在坐標(biāo)紙上簡(jiǎn)要畫(huà)出來(lái)就為畫(huà)那張最后的大圖紙節(jié)省下來(lái)很多時(shí)間,在這次課程設(shè)計(jì)的幾天時(shí)間里,也常問(wèn)問(wèn)老師出現(xiàn)的問(wèn)題
116、,好進(jìn)一步改進(jìn)。在畫(huà)草圖的時(shí)候老師還和我們特別強(qiáng)調(diào)了軸系結(jié)構(gòu)的畫(huà)法,還有齒輪嚙合時(shí)候,什么時(shí)候才能選齒輪軸都是有條件限制的,不是想當(dāng)然</p><p> 對(duì)工具書(shū)的使用和查閱:在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們用到了大量的經(jīng)驗(yàn)公式以及大量取范圍值的數(shù)據(jù),需要我們翻閱大量的工具書(shū)來(lái)進(jìn)行自己設(shè)計(jì)計(jì)算,這讓我們這些一直在給定精確公式及數(shù)值下學(xué)習(xí)的我們頓時(shí)感到非常的艱辛,取值時(shí)往往猶豫不決,瞻前顧后,大大減慢了我們的設(shè)計(jì)速度。與此同時(shí)
117、,我們也發(fā)覺(jué)到,對(duì)工具書(shū)使用的不重視是一個(gè)非常嚴(yán)重的錯(cuò)誤,這也是對(duì)我們今后工作中自我學(xué)習(xí)的一次良好警告。其實(shí)畫(huà)好的減速器裝置上的每一個(gè)零部件都是有表可查的。哪怕是一個(gè)小小的螺釘。</p><p> 細(xì)節(jié)決定成?。哼@是在設(shè)計(jì)的后期過(guò)程中體會(huì)到的,在設(shè)計(jì)基本完成后的檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有的細(xì)節(jié)甚至有致命的錯(cuò)誤,會(huì)將自己在整個(gè)設(shè)計(jì)中的認(rèn)真全部否決,就是老師反復(fù)強(qiáng)調(diào)了多次的端蓋和軸承的那個(gè)部分畫(huà)圖時(shí)候要特別注意不要卡到的地方
118、結(jié)果還是沒(méi)有注意,都已經(jīng)全部加粗和標(biāo)注好了之后,同學(xué)發(fā)現(xiàn)了此處錯(cuò)誤,不得已又全改過(guò)一次,覺(jué)得浪費(fèi)了很多時(shí)間。各種細(xì)節(jié)的完善都是對(duì)自己在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中所付出的努力的一種肯定,這是對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作的一次實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。</p><p> 通過(guò)本次設(shè)計(jì)我對(duì)減速器的工作原理以及各種工作機(jī)構(gòu)有了很全面的認(rèn)識(shí),更對(duì)機(jī)械傳動(dòng)中的電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵、箱體等都很做了認(rèn)真的分析計(jì)算和選取,是對(duì)一個(gè)機(jī)械學(xué)習(xí)者的初次挑戰(zhàn),
119、整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中每個(gè)人都是很辛苦的,但它是對(duì)今后學(xué)習(xí)生活的一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,而且在做完此次課設(shè)之后第一次覺(jué)得在大學(xué)期間這么有成就感,對(duì)自己整體的觀念的培養(yǎng)和各種工具書(shū)的使用等都有所突破,我想這都是這次設(shè)計(jì)過(guò)程收獲最大的地方。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 黃平、朱文堅(jiān),機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—理論、方法與標(biāo)準(zhǔn)
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