车间零件传送设备传送装置课程设计.doc

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湖 南 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告 书 题 目： 车间零件传送设备传送装置 系 部： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 班 级： 11 级机电二班 姓 名： 杨帆 学 号： 14110732910 2014 年 3 月 14 日 目录 第 1 章 概述 ...........................................................................................................................3 课程设计的目的 ........................................................................................................................3 设计的内容和任务 ....................................................................................................................3 设计的内容 ......................................................................................................................3 设计的任务 .....................................................................................................................3 设计的步骤 ................................................................................................................................3 第 2 章 传动装置的总体设计 .......................................................................................................4 拟定传动方案 ............................................................................................................................4 选择原动机——电动机 .............................................................................................................4 选择电动机类型和结构型式 ..........................................................................................5 确定电动机的功率 ..........................................................................................................5 确定电动机的转速 ..........................................................................................................5 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 .....................................................................6 计算总传动比 ..................................................................................................................6 合理分配各级传动比 ......................................................................................................6 算传动装置的运动和动力参数 .................................................................................................6 各轴转速计算 ...............................................................................................................7 各轴输入功率计算 .......................................................................................................7 各轴扭矩计算 ...............................................................................................................7 第 3 章 传动零件的设计计算 .........................................................................................................7 减速箱外传动零件——带传动设计 ........................................................................................7 V 带传动设计计算 .......................................................................................................7 减速器内传动零件——高速级齿轮设计 ................................................................................9 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ......................................................................9 按齿面接触强度设计 ...................................................................................................10 按齿根弯曲强度计算 ...................................................................................................11 、高速级齿轮几何尺寸计算 .........................................................................................12 减速器内传动零件——低速级齿轮设计 ..............................................................................13 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ....................................................................13 按齿面接触强度设计 ....................................................................................................13 按齿根弯曲强度计算 ....................................................................................................15 、低速级齿轮几何尺寸计算 .........................................................................................16 轴的设计——输入轴的设计 ..................................................................................................16 确定轴的材料及初步确定轴的最小直径 ....................................................................16 初步设计输入轴的结构 ................................................................................................17 ３. 按弯曲合成应力校核轴的强度 ..................................................................................18 轴的设计——输出轴的设计 ...................................................................................................20 初步确定轴的最小直径 ................................................................................................20 初步设计输出轴的结构 ................................................................................................21 轴的设计——中速轴的设计 ...................................................................................................25 第 4 章 部件的选择与设计 .........................................................................................................25 轴承的选择 ...............................................................................................................................25 输入轴轴承 ....................................................................................................................25 输出轴轴承 ....................................................................................................................26 中间轴轴承 ....................................................................................................................26 输入轴输出轴键连接的选择及强度计算 ...............................................................................26 轴承端盖的设计与选择 ...........................................................................................................28 类型 ................................................................................................................................28 滚动轴承的润滑和密封 ..........................................................................................................29 联轴器的选择 ...........................................................................................................................29 、联轴器类型的选择 .....................................................................................................29 、联轴器的型号选择 .....................................................................................................29 其它结构设计 ...........................................................................................................................29 通气器的设计 ................................................................................................................29 吊环螺钉、吊耳及吊钩 ................................................................................................30 启盖螺钉 ........................................................................................................................30 定位销 ............................................................................................................................30 油标 ................................................................................................................................30 放油孔及螺塞 ................................................................................................................31 箱体 ...........................................................................................................................................31 第 5 章 结 论 .................................................................................................................................31 第 1 章 概述 课程设计的目的 课程设计目的在于培养机械设计能力。课程设计是完成机械设计专业全部 课程学习的最后一次较为全面的、重要的、必不可少的实践性教学环节，其目 的为： 1. 通过课程设计培养综合运用所学全部专业及专业基础课程的理论知识， 解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练，使理论知识得以巩固和提高。 2. 通过课程设计的实践，掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立 设计能力。 3. 进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练、计算、绘图能力、计算 机辅助设计能力，熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准、规范等）。 设计的内容和任务 设计的内容 本设计的题目为二级直齿圆柱齿轮减速器，设计的主要内容包括以下几方 面：（1）拟定、分析传动装置的运动和动力参数； （2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数； （3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等； （4）绘制减速器装配图及典型零件图； （5）编写设计计算说明书。 设计的任务 （1）减速器装配图 1 张（0 号图纸） （2）输入轴零件图 1 张 （3）齿轮零件图 1 张 （4）设计说明书 1 份 设计的步骤 遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行： 1. 设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参 考图，拆装减速器，熟悉设计对象。 2. 传动装置的总体设计 根据设计要求拟定传动总体布置方案，选择原动机， 计算传动装置的运动和动力参数。 3. 传动件设计计算 设计装配图前，先计算各级传动件的参数确定其尺寸，并 选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。 4. 装配图绘制 计算和选择支承零件，绘制装配草图，完成装配工作图。 5. 零件工作图绘制 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。 6. 编写设计说明书 设计说明书包括所有的计算并附简图，并写出设计总结。 第 2 章 传动装置的总体设计 传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传 动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。 拟定传动方案 带传动传动平稳、吸振且能起过载保护作用，故在高速级布置一级带传动。 在带传动与运输带之间布置一台二级圆柱齿轮减速器，轴端连接选择弹性柱销 联轴器。 图 2-2 传动布置方案简图 1－减速器 2－联轴器 3―滚筒 4－运输带 5－电动机 6－带传动 选择原动机——电动机 电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、 动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和 转速，提出具体的电动机型号。 选择电动机类型和结构型式 电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动 机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种， 其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较 300 广的 Y 系列自扇冷式笼 型三相异步电动机， 电压为 380V，其结构简单、起动性能好，工作可靠、价格 低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合， 如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。 确定电动机的功率 电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电 动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动 机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。 1. 带式输送机所需的功率 由[1]中公式（2-3）得： 2. 计算电动机的输出功率 根据文献[1]（《机械设计课程设计》杨光等编 高等教育出版社出版）表 4-4 确 定部分效率如下： 弹性联轴器： （两个） 滚动轴承（每对）： （五对） 圆柱齿轮传动： （精度 7 级） 传动滚筒效率： V 带传动效率： 传动系数总效率: 电动机的输出功率： 确定电动机的转速 根据动力源和工作条件，电动机的类型选用 Y 系列三相异步电动机。电动 机的转速选择常用的两种同步转速： 和 ，以便选择。 1. 计算滚筒的转速 由公式 计算输送带滚筒的转速： 2. 确定电动机的转速 由参考文献[2]（《机械设计》）中表 18—1 可知两级圆柱齿轮减速器推荐传动比 范围为 ，由参考文献[1] V 带传动比范围为 ，所以总传动比合 wP kWkWFVPw  dP      2554 2 3 5 21   kWkWPP wd   min/1500r min/1000r wn )(100060 DVnw  )320()(100060 rDVnw   dn 60~8i 4~2i 理范围为 ，故电动机转速的可选范围是： 符合这一范围的同步转速有 1000r/min、1500r/min、3000r/min 由参考文献[1]中表 8-53 查得： 电动机转速 n/(r/min) 方案 电动机型号 额定功率 （kW） 同步转速 满载转速 1 Y132S-4 1500 1440 2 Y132M2-6 1000 960 表 8-53 中，方案 1 转速高，电动机价格低，总传动比虽然大些，但完全可 以通过带传动和两级齿轮传动实现，所以选择方案 1。 其主要参数如下： 表 2-1 电动机相关参数 　　　　　　　　　　　　 传 动 装置总传动比的确定及各级传动比的分配 计算总传动比 由 电 动 机 的 满 载 转 速 和 工 作 机 主 动 轴 的 转 速 可得总传动比 合理分配各级传动比 取带传动传动比 ，则两级减速器传动比 则双级直齿圆柱齿轮减速器高速级传动比为 ， 低速级传动比为 算传动装置的运动和动力参数 各轴的转速计算 型号 额定功率 /kW 满载转速 /( r/min) 外伸轴径 /mm 外伸轴长度 /mm 中心高 /mm Y132S-4 1440 38 80 132 240~16 总 i min/13608~ rrnd  min/1440rnm  min/ rnw   wm nni 31 i  iii j  ji  iii j min/480/ 1 rinn m  min/ 2 rinn   min/ 3 rinnnIV   各轴输入功率计算 各轴输入扭矩计算 各项指标误差均介于+5%～-5%之间。各轴运动和动力参数见表 4： 表 2-4 各轴运动和动力参数 轴号 功率 P (kw) 转矩 T（ ） 转速 n (r/min) I 轴 480 Ⅰ轴 III 轴 滚筒轴(IV 轴) 第 3 章 传动零件的设计计算 减速箱外传动零件——带传动设计 V 带传动设计计算 1、确定计算功率 由[2]中表 8-7 查得工作情况系数 由[2]中公式 8-21： 2、选择 V 带的带型 根据 及 ,由[2]中图 8-11 选用 A 型 3、确定带轮的基准直径 并验算带速 Ⅰ初选小带轮的基准直径 由[2]中表 8-6 和表 8-8，取小带轮的基准直径 KWWPP dI   KWKWPP III   KWKWPP IIIII   KWKWPP IIIIV   mNPT II  I mNnPT IIIIII  mNnPT IIIIIIIII  mNnPT IVIVIV  mN  AK kWPKP dAca  kWPca  min/1440rnm  dd v 1dd mmd d 901  Ⅰ验算带速 按[2]中公式 8-13 验算带的速度 因为 ,故带速合适。 Ⅰ计算大带轮的基准直径。根据[2]中公式 8-15a 计算大带轮的基准直径 由[2]中表 8-8 取 4、确定 V 带的中心距 和基准长度 Ⅰ根据[2]中公式 8-20， , 初定中心距 Ⅰ由[2]中公式 8-22 计算所需的基准长度 由[2]中表 8-2 选带的基准长度 Ⅰ计算实际中心距 由[2]中公式 8-23 计算 5、验算小带轮上的包角 根据[2]中公式 8-25 计算： 6、计算带的根数 z Ⅰ计算单根 V 带的额定功率 由 和 ,查[2]中表 8-4a 得 根据 和 A 型带查[2]中表 8-4b 得 查[2]中表 8-5 得 ，查[2]中表 8-2 得 , 于是由[2]中公式 8-26： Ⅰ计算 V 带的根数 z v sm n v d / 100060 d 1     smvsm /25/5  mmidd dd 27090312  mmdd 2802  0a dL    21021 dddd ddadd  mma 5000      0 2 12 2100 4 22 a dd ddaL ddddd        mm1599 5004 90280 28090 2 5002 2      mmLd 1600 a mm LL aa dd 500 2 15991600 500 2 0 0      1      500 90280180 180 121 a dd dd rp mmdd 901  min/1440rnm  KWP  3min/1440  irnm KWP  K LK   KWKWKKPPP Lr )(00   取 5 根 7、计算单根 V 带的初拉力的最小值 根据[2]中公式 8-27： 其中 q 由[2]中表 8-3 得 A 型带 应使带的实际初拉力 。 8、计算压轴力 压轴力的最小值由[1]中公式 8-28 得： 9、带轮结构设计 查[2]中表 8-10 得大、小带轮总宽度： V 型带传动相关数据见表 3-0。 表 3-0 V 型带传动相关数据 计 算 功 率 （kw） 传动比 i 带速 V (m/s) 带型 根数 单 根 初 拉 力（N） 压轴力 （N） 3 A 5 小带轮直径 (mm) 大带轮直 径(mm) 中心距 (mm) 基准长度 （mm） 带轮宽度(mm) 小带轮包角 90 270 500 1600 78 减速器内传动零件——高速级齿轮设计 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下： 1. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动 2. 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照[2]中表 10-8，选择 7 级精度（GB10095-88） 3. 材料 由[2]中表 10-1 选择：两者材料硬度差为 40HBS 小齿轮 40Cr 调质 硬度 280HBS  r c P P z  min0F   2a min0 500)( qv zvK PK F c        500 2     mkgq /  min00 FF      NFzFp 2 sin2 1min0min     mmB 7892154  caP 0 大齿轮 45 钢 调质 硬度 240HBS 4. 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 按齿面接触强度设计 1. 确定公式内各计算数值 Ⅰ试选载荷系数 Ⅰ小齿轮转矩 Ⅰ由文献[2]中表 10-6 查得材料弹性影响系数 Ⅰ齿宽系数：由文献[2]中表 10—7 知齿宽系数 Ⅰ由文献[2]中图 10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： Ⅰ计算应力循环次数 Ⅰ由文献[2]中图 10-19 取接触疲劳寿命系数 Ⅰ计算接触疲劳许应力 取失效概率为 1% 安全系数 S=1 由文献[2]中式 10-12 Ⅰ计算 由式 Ⅰ试算小齿轮分度圆直径 Ⅰ计算圆周速度 251 z  Ziz tk mmN n P T I I  4661 2 1 MPazE  1d MPaH 6001lim  MPaH 5501lim    911  hLjnN 8 9 112 /    uNN HNK HNK   MPa S KHN H 1lim1 1        MPa S KHN H 2lim2 2      3 2 1 1 d 1 1 ][ 1          H E t Z u uKT d  td1   3 2 21 11 1 1          H E d t t Z u uTK d  3 24 1            v sm nd v t / 100060 100060 11         Ⅰ计算齿宽 b Ⅰ计算齿宽与齿高比 模数 齿高 Ⅰ 计算载荷系数 据 7 级精度。由图 10-8 查动载荷系数 直齿轮 由文献[2]中表 10-2 查得使用系数 由文献[2]中表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时 由 在文献[2]中查图 10-13 得 故载荷系数 Ⅰ 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献[2]中式 10-10a 得 Ⅰ 计算模数 m 按齿根弯曲强度计算 由文献【1】中式 10-5 弯曲强度设计公式 1. 确定公式内各计算数值 Ⅰ 由文献[2]中图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 Ⅰ 由文献[2]中图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 Ⅰ 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由[2]中式 10-12 mmdb td   h b 25 1 1  Z d m tt  tmh  h b smv / vK 1  FH KK 1AK HK  h b HK FK   HHvA KKKKK mm K K dd t t 3311  mm Z d m 25 1 1    3 2 1 12 F SaFa d YY Z KT m   MPaFE 5001  MPaFE 3802  FNK FNK S Ⅰ 计算载荷系数 Ⅰ 查取齿形系数 由[2]中表 10-5 查得： ， Ⅰ 查取应力校正系数 由[2]中表 10-5 查得： ， 计算大小齿轮的 大齿轮的数值大 2. 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 大于由齿根弯曲疲劳强度计 算的模数，由于齿轮模数 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而 齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有 关，可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数 并根据 GB1357-87 就近圆整为标 准值 ，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径 ， 算出小齿轮的齿数 大齿轮的齿数 取 、高速级齿轮几何尺寸计算 Ⅰ分度圆直径 Ⅰ 中心距 Ⅰ 齿轮宽度 取   MPa S K FEFN F 1        MPa S K FEFN F 2        FFvA KKKKK FaY FaY SaY SaY  F SaFa YY     1 11     F SaFa YY    2 22     F SaFa YY    mm YY Z KT m F SaFa d 251 3 2 4 3 2 1 1      m m 2m mmd  34 2 1  m d z z 1132 z mmmzd 6823411  mmmzd 226211322  mma 147 2 22668    mmdb d 681   mmB 731  mmB 682  圆周力： 径向力： 表 3-1 高速级齿轮设计几何尺寸及参数 齿轮 压力 角 模数 中心 距 齿数 比 齿数 分度圆 直径 齿宽 小齿轮 34 68 73 大齿轮 20° 2 147 113 226 68 减速器内传动零件——低速级齿轮设计 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 Ⅰ 选用直齿圆柱齿轮传动 Ⅰ 传动速度不高，选择 7 级精度（GB10095-88） Ⅰ 材料选择 小齿轮 40Cr 调质 硬度 280HBS 大齿轮 45 调质 硬度 240HBS Ⅰ 选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 按齿面接触强度设计 1.确定公式内各计算数值 试选载荷系数 小齿轮传递的扭矩 由[2]中表 10-6 查得材料弹性影响系数 由[2]中表 10-7 选取齿宽系数 由[2]中图 10-21d 按齿面硬度查得 小齿轮接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 N d T Ft 3 1 1 1     NFF tr  oo 263 z  Ziz 3 2 2 23 3 ][ 1          H E d t Z u uKT d  tk mmN n P T      5 5 2 2 5 3 2 1 MPazE  1d MPaH 6003lim  MPaH 5504lim  Ⅰ 由[2]中式 10-13 计算应力循环次数 Ⅰ 由[2]中图 10-19 取接触疲劳寿命系数 Ⅰ 计算接触疲劳许应力 取失效概率为 1% 安全系数 S=1 由[2]中式 10-12 2.计算 Ⅰ 计算小齿轮分度圆直径 ，代入 Ⅰ 计算圆周速度 Ⅰ 计算宽度 b Ⅰ 计算齿宽与齿高比 模数 齿高 Ⅰ 计算载荷系数 据 7 级精度。由[2]中图 10-8 查动载荷系数 ； 直齿轮 。由[2]中表 10-2 查得使用系数 。   823  hLjnN 8 8 2 3 4    u N N HNK HNK   MPa S K HN H 3lim3 3        MPa S K HN H 4lim4 4      td3  2H   3 2 42 23 3 1          H E d t Z u uKT d  3 25 539 1            sm nd v t / 100060 100060 23         mmdb td   h b mm Z d m tt 3 3  mmmh t   h b smv / vK 1  FH KK 1AK 由[2]中表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时 由 查[2]中图 10-13 得 故载荷系数 Ⅰ 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由[2]中式 10-10a 得 Ⅰ 计算模数 m 按齿根弯曲强度计算 由[2]中式 10-5 弯曲强度设计公式 1. 确定公式内各计算数值 Ⅰ 由[2]中图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的 弯曲疲劳强度极限 Ⅰ 由[2]中图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ， Ⅰ 计算弯曲疲劳许应力 取弯曲疲劳安全系数 ，由[2]中式 10-12 Ⅰ 计算载荷系数 K Ⅰ 查取齿形系数 由[2]中表 10-5 查得： ， Ⅰ 查 取 应 力 校 正 系 数 由 [2] 中 表 10-5 查 得 ： ， 计算大小齿轮的 HK h b HK FK   HHvA KKKKK mm K K dd t t 3333  mm Z d m 26 3 3    3 2 1 2 F SaFa d YY Z KT m   MPaFE 5003  MPaFE 3802  FNK FNK S   MPa S K FEFN F 3        MPa S K FEFN F 4        FFVA KKKKK FaY FaY SaY SaY  F SaFa YY     3 33     F SaFa YY  2.设计计算 根据[2]中表 10—1 就近圆整为标准值 计算小齿轮齿数 计算大齿轮齿数 、低速级齿轮几何尺寸计算 Ⅰ 分度圆直径 Ⅰ 中心距 Ⅰ 齿轮宽度 表 3-2 低速级齿轮设计几何尺寸及参数 齿轮 压力角 模数 中 心 距 齿数比 齿数 分度圆 直径 齿根圆 直径 齿顶圆 直径 齿宽 小齿轮 17 102 170 107 大齿轮 20° 6 183 44 264 500 102 轴的设计——输入轴的设计 确定轴的材料及初步确定轴的最小直径 1、确定轴的材料 输入轴材料选定为 40Cr，锻件，调质。 2、求作用在齿轮上的力 根据输入轴运动和动力参数,计算作用在输入轴的 齿轮上的力： 圆周力： 径向力：   266 4 44     F SaFa YY    3 2 1 2 F SaFa d YY Z KT m     mm YY dZ KT m F SaFa 261 3 2 5 2 1      mmm 6 17 6 3  m d Z Z mmmZd 10261733  mmmZd 26464444  mm dd a 183 2 264102 2 43 2      mmdb d 10210213   mmB 1073  mmB 1024  KWPI  min/480rnI  mNT  N d T Ft 3 1 1 1     NFF tr  oo 3、初步确定轴的最小径，选取轴的材料为 45 号钢，调制处理，根据[2]中表 15-3，取 初步设计输入轴的结构 根据轴向定位要求初步确定轴的各处直径和长度 Ⅰ已知轴最小直径为 ，由于是高速轴，显然最小直径处将装大带 轮，故应取标准系列值 ，为了与外连接件以轴肩定位，故取 B 段直 径为 。 Ⅰ初选滚动轴承。因该传动方案没有轴向力，高速轴转速较高，载荷不大，故选 用深沟球轴承（采用深沟球轴承的双支点各单向固定）。参照工作要求并根据 ，由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的深沟球轴 承 6208（参考文献[1]表 8-32），其尺寸为 ，为 防止箱内润滑油飞溅到轴承内使润滑脂稀释或变质，在轴承向着箱体内壁一侧 安装挡油板，根据需要应分别在两个挡油板的一端制出一轴肩，故： 。 Ⅰ由于轴承长度为 21mm，根据 [4]中图 挡油板总宽度为 18mm 故 ， 根 据 箱 座 壁 厚 ， 取 12 且 齿 轮 的 右 端 面 与 箱 内 壁 的 距 离 ，则取 ，根据[4]中图 ，而挡油板内测与箱体内壁取 3mm， 故 。 根 据 参 考 文 献 [1] 表 3-1 知 中 间 轴 的 两 齿 轮 间 的 距 离 ，估取 ，且中间轴的小齿轮端面与箱体内壁距离为 ，因 ， ， 故 。 Ⅰ设计轴承端盖的总宽度为 45mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定），根 据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与外连接 件的右 端面间的距离为 30mm ，故 。根据根据带轮宽度可确定 1120 A mmn P Ad I 480 112 330min   mmd  mmdA 25 mmdB 35 mmdB 35 mmmmmmBDd 188040  mmddmmd FED 6045  mmll HC 39 12  mm122  mmlG 9312  15~101  mm101  mm122  mmB 1073  mmB 682  mmlB F 731  mmlD 73 2 68 1010712  mmlB 75 mmlA 118 图 3-1 输入轴结构简图 ３. 按弯曲合成应力校核轴的强度 １． 轴的受力简图 图 3-2 输入轴的受力简图 （１）计算支座反力 H 面 V 面 E F GDCBA Hφ3 5 φ2 5 φ4 0 φ4 0 φ4 5 φ6 0 T D n A B Fr1= Ft1= C Fp= 0 Am )( 1  prBH FFR N FF R prBH 1         0xF 01  AHBHpr RRFF NFFRR rpBHAH  N F R tAV 2561      （２）计算 H 面及 V 面的弯矩，并作弯矩图 ⅠH 面 DA 段： 当 时，在 D 处 当 时，在 A 处 BC 段： 当 时，在 B 处 当 时，在 C 处 ⅠV 面 （３）计算合成弯矩并作图 （４）计算 并作图 （５）校核轴的强度 按弯矩合成强度条件，校核危险点即 C 截面圆周表面处应力。扭转切应力为静 应力，取 ，由[2]中表 15-1 查得，轴弯曲疲劳极限 结 论：强度足够。 xxFxM pH )(  )(  x 0x 0HDM x mmNM HA  xxRxM BHH )(  )(  x 0x 0HBM x mmNM HC  0 VBVAVD MMM mmNxRM AVVC  0 BD MM mmNM A  mmNMMM VCHCC  )( 2222 T mmNTI      MPa3351       13 2222         MPa W TM IC ca 　　　　　　　　　　　　　　图３－３　轴的载荷分析图 轴的设计——输出轴的设计 初步确定轴的最小直径 V z x y RAH RBH Fr1 X C Ft1 MHA X MHC C C A B B X X A B Fp RAV RBH X X MA MC α T T D n A B Fr1= Ft1= C Fp= MVC (+) (-) (+) O 1、确定轴的材料 输出轴材料选定为 45 号钢，锻件，调质。 2．求作用在齿轮上的力 根据输出轴运动和动力参数、低速级齿轮设计几何尺寸及参数，计算作用在输 出轴的齿轮上的力： ３.初步确定轴的最小直径 初步设计输出轴的结构 １．输出轴最小直径显然是安装联轴器处的直径 ，为了使所选的轴直径 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 查 表 14-1 ， 考 虑 到 转 矩 变 化 很 小 故 取 ， 则 ： ２．初选联轴器 按照计算 应小于联轴器公称转矩的条件，由[1]中表 8-36 选用型号为 LX3 的 Y 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ,故 取 半联轴器长度 。 3．根据轴向定位要求初步确定轴的各处直径和长度 图 3-4 输出轴结构简图 ４．轴的结构设计 （1）根据轴向定位要求初步确定轴的各处直径和长度 a b c d e f g KWP Ⅲ min/ rn  mNT  N d T F IIIt 3 4 4     NFF tr  ⅢⅢ mm n P Ad III III 112 330min  gd 1TKT Aca  AK mNmNTKT IIIAca  caT mN 1250 mmdg 48 mmdg 48 mmL 112 φ6 0 112 φ6 4 φ7 5 φ6 7 φ6 0 φ5 5 Ⅰ根据已确定的 ，由于 g 段轴长与半联轴器的轴毂长相同，为了使联轴 器以轴肩定位，故取 f 段直径为 。 Ⅰ初选滚动轴承。因该传动方案没有轴向力，故选用深沟球轴承（采用深沟球轴 承的双支点各单向固定）。参照工作要求并根据 ，由轴承产品目录中初 步选取 0 基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承 6212（参考文献[1]表 8-32）， 其尺寸为 ，根据需要在挡油板的一端制出一轴 肩，故 。 Ⅰ由于轴承长度为 22mm，挡油板总宽为 18mm 故 ，根据两齿轮中心 定位，且中速轴上的小齿轮端面与箱体内壁为 12mm，而挡油板内测与箱体内壁 取 3mm，另外为了使大齿轮更好的固定，则令轴端面在大齿轮空内，距离取 3mm， 综上累加得出 ， 。根据高速轴的尺寸和低速轴的部分尺 寸可以算出 Ⅰ设计轴承端盖的总宽度为 44mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定），根 据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与外连接 件的右端面间的距离为 30mm，故 。 ５．按弯曲合成应力校核轴的强度 （1）绘制空间受力图 （2）作水平面 H 和垂直面 V 内的受力图，并计算支座反力 ⅠH 面 ⅠV 面 （3）计算 H 面及 V 面内的弯矩，并作弯矩图 ⅠH 面 ⅠV 面 （4）计算合成弯矩并作图 48gd mmd f 55 md f 55 mmmmmmBDd 2211060  mmdd 67 mmle 40 mmla  mmlb 152 mmld 108 mml f 74 0 Bm N F R rAH 1184      NRFR AHrBH  N F R tAV 1184      NRFR AVtBV  0 HBHA MM mmNRM AHHC  0 VBVA MM mmNRM AVVC  0 BA MM （5）计算 并作图 图 3-5 输出轴的受力简图 （6）校核轴的强度 按弯矩合成强度条件，校核危险点即 C 截面圆周表面处应力。扭转切应力为脉 动循环变应力，取 ，由[2]中表 15-1 查得，轴弯曲疲劳极限 所以，强度是足够的。 A C B Fr4 Ft4 n3 D T mmNMMM VCHCC  )( 2222 T mmNTIII      MPa3351       13 2222         MPaMPa W TM IIIC ca 图３－6　轴的载荷分析图 A C B Fr4 Ft4 n3 D T O y x Z RAH Fr4 Ft4 RAV RBV RBH MHB MBV MB αT (-) (+) (+) 轴的设计——中速轴的设计 1、中速轴 2、初步确定轴的最小径 因为中间轴最小径与滚动轴承配合，故同时选取滚动轴承，根据轴的最小径初 步选取型号为 6208 的深沟球轴承，其尺寸 。根 据前两个轴的尺寸，不难得出中速轴的尺寸，故其各部分计算省略。 图 3-7 中间轴结构简图 第 4 章 部件的选择与设计 轴承的选择 轴系部件包括传动件、轴和轴承组合。 输入轴轴承 1. 轴承类型的选择 由于输入轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。轴承 承 受 的 径 向 载 荷 ； 轴 承 转 速 ； 轴 承 的 预 期 寿 命 KWPII  min/IIn mNTII  mmmm n P Ad II II 112 330min  mmmmBDd 1880mm40  N d T F IItII 3     NFF tIIrII  oo NP  min/480rnI  φ4 0 φ5 3 φ4 0 φ6 3 φ6 3 107 68 2.轴承型号的选择 求轴承应有的基本额定动载荷值 按照[1] 表 8-32 选择 的 6208 轴承 输出轴轴承 1.轴承类型的选择 由于输入轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。 轴承承受的径向载荷 ；轴承承受的转速 轴承的预期寿命 2.轴承型号的选择 求轴承应有的基本额定动载荷值 按照[1] 表 8-32 选择 的 6212 轴承 中间轴轴承 1.轴承类型的选择 由于中间轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。 轴承承受的径向载荷 ;轴承承受的转速 轴承的预期寿命 2.轴承型号的选择 求轴承应有的基本额定动载荷值 按照[1]表 8-32 选择 的 6208 轴承. 输入轴输出轴键连接的选择及强度计算 1、输入轴键连接 由于输入轴上齿轮 1 的尺寸较小，采用齿轮轴结构，故只为其轴端选择键。输 入轴轴端选择 A 型普通平键。其尺寸依据轴颈 ，由[2]中表 6-1 选择 。键长根据皮带轮宽度 B=78 选取键的长度系列取键长 L=70. Ⅰ 校核键连接的强度 hLh 38400830028  kN Ln PC h 10 3840048060 10 60 3 6 3 6 1    kNC  NP  min/ rn  hLh 38400830028  kN Ln PC h 10 10 60 3 6 3 6 3    kNC  NP  min/ rn  hLh 38400830028  kN Ln PC h 10 10 60 3 6 3 6 2    kNC  mmd 25 78 hb 键和联轴器的材料都是钢，由[2]中表 6-2 查得许用压应力 取 平均值 。键的工作长度 ，键与轮毂键槽 的接触高度 由[2]中式 6-1 得 ，强度足够。 键 GB/T 1096-2003 2、输出轴键连接 Ⅰ 输出轴与齿轮 4 的键连接 Ⅰ选择键连接的类型与尺寸 一般 8 级以上的精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在 轴端，故选用圆头普通平键（A 型）。据 ，由[2]中表 6-1 查得键的剖面 尺寸为 ，高度 。由轮毂宽度 及键的长度系列取键 长 。 Ⅰ 校核键连接的强度 键 、 齿 轮 和 轮 毂 的 材 料 都 是 钢 ， 由 [2] 中 表 6-2 查 得 许 用 压 应 力 取 平 均 值 ， 键 的 工 作 长 度 ，键与轮毂键槽的接触高度 由[2]中式 6-1 得 ，强度足够。 键 GB/T 1096-2003 Ⅰ 输出轴端与联轴器的键连接 据输出轴传递的扭矩 应小于联轴器公称转矩。由[1]中表 8-36 选用型号为 LX3 的 Y 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器孔径 。 Ⅰ 选择键连接的类型及尺寸 据输出轴轴端直径 ，联轴器 Y 型轴孔 ，轴孔长度 选取 A 型普通平键 Ⅰ 校核键连接的强度 键和联轴器的材料都是钢，由[2]中表 6-2 查得许用压应力 取 平均值 。键的工作长度 ，键与轮毂键槽   MPap 120~100   MPap 110 mmbLl 62870  mmhK   pp MPadlK T         33 708 Lb mmd 64 mmb 18 mmh 11 mmB 110 mmL 100   MPap 120~100   MPap 110 mmbLl 8218100  mmhK   pIIIp MPadlK T         33 10018 Lb ⅢT mN 1250 mmd 481  mmd 48 mmd 481  mmL 112 110914  Lhb   MPap 120~100   MPap 110 mmbLl 9614110  的接触高度 。 由[2]中式 6-1 得 ，强度足够。 键 GB/T 1096-2003 轴承端盖的设计与选择 类型 根据箱体设计，选用凸缘式轴承端盖。各轴上的端盖： 闷盖和透盖：参照[4]表 　　　　　 闷盖示意图 透盖示意图 表 4-1　三个轴的轴承盖 D２ D０ D４ D 　d0 螺 钉 孔数 n e1 m b 1 d1 1 51 Ⅰ 2 140 125 91 100 16 6 34 15 mmhK   pIIIp MPadlK T         33 11014 Lb Ⅰ 170 140 103 110 16 6 36 1 117 Ⅰ 2 245 205 158 165 16 6 33 15 滚动轴承的润滑和密封 当浸油齿轮圆周速度 ,轴承内径和转速乘积 时，宜采用脂润滑。为防止箱体内的油浸入轴承与润滑脂混合，防止润滑脂流 失，应在箱体内侧装挡油环. 根据[3]表 h17-1 知:轴承选用钠基润滑脂(GB492―77) 联轴器的选择 、联轴器类型的选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器具有缓冲和 吸震性，可频繁的起动和正反转，可以补偿两轴的相对位移 、联轴器的型号选择 （１）计算转矩 由[2]中表 14-1 查得 ，故由[2]中式（14-1）得计算转矩为 式中 为工作情况系数，由工作情况系数表确定。 （3）选择联轴器型号 根据 GB5014-85 中查得 LX3 的 Y 型弹性柱销联轴器的许用转矩为 , 许用最大转速为 ，轴径为 之间，故合用。 其它结构设计 通气器的设计 通气器多装在箱盖顶部或窥视孔盖上，其作用是将工作时箱内热涨气体及 时排出。其结构基本如下： smv /2 min/102 5 rmmdn  AK mNTKT Aca  ＝Ⅲ K mN 1250 mN 4750 mm48~30 吊环螺钉、吊耳及吊钩 为便于拆卸及搬运，应在箱盖上铸出吊耳，并在箱座上铸出吊钩。 启盖螺钉 启盖螺钉的直径一般等于凸缘联接螺栓的直径，螺纹有效长度大于凸缘厚 度。螺杆端部要做成圆柱形或大倒角、半圆形，以免启盖时顶坏螺纹。 定位销 定位销有圆柱形和圆锥形两种结构，一般取圆锥销。 油标 油标用来指示油面高度，常见的有油尺、圆形油标、长形油标等。一般采 用带有螺纹部分的油尺。油尺安装位置不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出， 不能太高以免与吊耳相干涉，箱座油尺座孔的倾斜位置应便于加工和使用。 油标尺 放油孔及螺塞 在油池最低位置设置放油孔，螺塞及封油垫圈的结构尺寸按照国标型号选择。 出油塞 箱体 采用 HT200 铸造箱体，水平剖分式箱体采用外肋式结构。箱内壁形状简 单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。 箱体主要结构尺寸如下: 名称 符号 尺寸关系 箱座壁厚 箱盖壁厚 箱座凸缘厚度 箱盖凸缘厚度 箱底座凸缘厚度  mm12 1 mm121  b mmb   1b mmb 11   2b mmb   箱座箱盖肋厚 、 箱座 箱盖 地脚螺钉直径 取 地脚螺钉数目 轴承旁联接螺栓直径 取 箱盖、箱座联接螺栓直径 取 轴承盖螺钉直径和数目 、 观察孔盖螺钉直径 取 、 、 至箱壁外距离 统一取 34mm 、 、 至凸缘边缘的 距离 统一取 28mm 轴承旁凸台高度半径 外箱壁至轴承座端面的距离 齿轮顶圆至箱体内壁的距离 ≥δ≈15mm 齿轮端面至箱体内壁的距离 ≥δ≈12mm 轴承端面至箱体内壁的距离 轴承用脂润滑取 15mm 第 5 章 结 论 整个课程设计马上就要完成了，现在才知道一套机械系统设计的困难，上个 学期进行了一次数字电路的课程设计，而且那个设计只有一个星期的时间，因 为它也是我上大学的第一个设计，让我感到非常为难，感觉像是不可能完成的 任务，但是最终还是在几个同学的共同奋战下完成了，弄完后整个人都轻松了！ 这次的课程设计有一个月，但是量远远比上次大且杂，最让我们头疼的是大量 的计算以及校验，因为以前学机械设计时，没有涉及到这些内容，还是需要自 己不停的查知识，不停的进行筛选，才将轴的计算给完成。第一次设计这样的 系统，虽然不知道实际中能否被制造出来，但是我们还是想先学习学习设计， 由于刚开始学 CAD，好多制图也是靠自己进行摸索，到网上看视频教程，然后 进行绘制，这让我们几个同学的 CAD 学习进度都快了好多，上课的时候也觉得 容易了啊，最复杂的就是齿轮以及轴的计算校核，以及材料的选择，我们从来 没在这些课程中遇到如此的计算量，所愿的是有些计算是可以套用的，只需要 进行数据的修改然后就可以进行计算了啊，把以前没扎实的知识又温习了一遍， 还把老师没有讲的内容也学会了，总之课程设计可以提升我们的知识水平，加 m 1 m mmm 1   mmm   fd a 24M n 4n 1d fd 20M 2d fd)~( 16M 3d n 6163  nd 4d fdd )~(4  10M fd １d 2d 1C fd １d 2d 2C 1R mmCR 2821  1l mmCCl 70)8~5(211  1 2 3 深我们专业的深度，为以后的工作打下良好的基础。这样的机械系统设计真的 是让我们摸着石头过河，一步一步慢慢的走到了终点，虽然衣服湿了一些，但 是我们觉得很值得！！！