目 錄 機械設(shè)計任務(wù)書··················································································································- 0 - 一、傳動方案的擬定 - 1 - 二、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 - 1 - 2.1 選擇電動機 - 1 - 2.2 分配傳動裝置的傳動比 - 2 - 2.3 計算傳動裝置各軸的運動參數(shù) - 3 - 三、傳動零件的設(shè)計計算[1] - 4 - 3.1 高速級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 - 4 - 3.2 低速級直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 - 7 - 四、輸出軸的校核計算 - 9 - 4.1 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 9 - 4.2 輸出軸的校核計算 - 10 - 五、滾動軸承的選擇及壽命校核 - 12 - 六、鍵的選擇及鍵連接的強度校核 - 13 - 6.1 選擇普通圓頭平鍵 - 13 - 6.2 鍵連接的擠壓強度校核[1] - 13 - 七、聯(lián)軸器的選擇 - 13 - 7.1 輸入軸聯(lián)軸器的選擇 - 13 - 7.2 輸出軸聯(lián)軸器的選擇 - 13 - 八、齒輪和軸承的潤滑方式設(shè)計 - 13 - 8.1 齒輪潤滑方式的設(shè)計 - 13 - 8.2 軸承潤滑方式的設(shè)計 - 13 - 九、密封方式設(shè)計 - 14 - 十、減速器的附件及其說明 - 14 - 10.1窺視孔蓋和窺視孔 - 14 - 10.2放油螺塞 - 14 - 10.3油標(biāo)指示器 - 14 - 10.4通氣孔 - 14 - 10.5定位銷： - 14 - 10.6啟蓋螺釘 - 15 - 參考資料 - 15 - 一、傳動方案的擬定 圖-1 傳動方案簡圖 由于傳遞功率較小，因此采用結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的齒輪傳動，以降低制造成本。傳動裝置的工作環(huán)境為糧庫，粉塵較大；減速器的傳動比為13，為使其結(jié)構(gòu)簡單，采用二級圓柱展開式齒輪減速器，高速級為斜齒輪傳動，低速級為直齒輪傳動。傳動方案簡圖如圖1所示。 二、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 2.1 選擇電動機 2.1.1 選擇電動機類型 由設(shè)計要求知該裝置工作在糧庫，輕微震動，故選用增安型防爆系列電機。 2.1.2 選擇電動機容量 工作機的有效功率為 從電動機到工作機輸出帶間總的傳動效率為 式中，——聯(lián)軸器傳動效率，由參考文獻(xiàn)[2]表9.1，； ——軸承傳動效率，； ——齒輪嚙合效率，； ——卷筒傳動效率，。 則所需電動機功率： 2.1.3 確定電機轉(zhuǎn)速 工作機（卷筒）的轉(zhuǎn)速： 式中，D——傳送帶卷筒軸直徑。 由參考文獻(xiàn)[2]表9.2，兩級齒輪傳動，所以電動機的轉(zhuǎn)速范圍為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三種。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min的電動機。 根據(jù)電動機的類型、容量和轉(zhuǎn)速，由參考文獻(xiàn)[4]，選定電動機型號為YB132S-6（增安型防爆電機），其主要性能如下表所示。 表-1 增安型防爆電機YB132S-6性能參數(shù)表 電動機型號 額定功率/kW 同步轉(zhuǎn)速（r/min） 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 起動轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 YB132S-6 3.0 1000 960 2.0 2.0 2.2 分配傳動裝置的傳動比 總傳動比 考慮潤滑條件，為使兩大齒輪直徑相近，取，故 2.3 計算傳動裝置各軸的運動參數(shù) 2.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 卷筒軸 2.3.2 各軸的輸入功率 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 卷筒軸 2.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 卷筒軸 表-2 減速器運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)一覽表 軸 名 輸入功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 效率 電機軸 2.94 29246.88 960 1 0.99 Ⅰ軸 2.91 28954.41 960 4.23 0.96 Ⅱ軸 2.80 117614.80 227 3.02 0.96 Ⅲ軸 2.68 341095.38 75 1 0.98 卷筒軸 2.63 334307.56 75 三、傳動零件的設(shè)計計算[1] 3.1 高速級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 3.1.1 齒輪材料、熱處理方式和精度等級的選擇 減速器為一般機械，且傳遞功率較小，故大小齒輪均選用45號鋼，采用軟齒面，選用8級精度。由參考文獻(xiàn)[1]表6.2得：為使相互嚙合的齒輪接近等強度，小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理，平均硬度為236HBW；大齒輪采用正火處理，平均硬度為190HBW。大小齒輪齒面硬度相差46HBW，在30~50HBW范圍內(nèi)。 3.1.2 初步計算主要傳動尺寸 閉式軟齒面齒輪按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，即 式中各參數(shù)為： 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩， 設(shè)計時，因v值未知，不能確定，初取=1.4。 由參考文獻(xiàn)[1]表6.6取齒寬系數(shù)=1.0，初選螺旋角=12°。 由參考文獻(xiàn)[1]表6.5查得彈性系數(shù)。 由參考文獻(xiàn)[1]圖8.15選取區(qū)域系數(shù) 齒數(shù) 端面重合度： 軸面重合度: 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.16查得：=0.84，由圖6.26查得螺旋角系數(shù)=0.99 許用接觸應(yīng)力, 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.29e得接觸疲勞極限應(yīng)力=570MPa =395MPa 小齒輪1與大齒輪2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.30查得壽命系數(shù)：=1.0, =1.14,取安全系數(shù) 故取 初算小齒輪1的分度圓直徑，得 = 3.1.3 確定傳動尺寸 分度圓上的速度為 載荷系數(shù) 式中，——使用系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[1]表6.3知； ——動載系數(shù)。故由參考文獻(xiàn)[1]圖6.7查得 ； ——齒向載荷分布系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[1]圖6.11查得齒向載荷分布系數(shù)（設(shè)軸的剛性較大）； ——齒間載荷分配系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[1]表6.4查得。 對進(jìn)行修正 法面模數(shù) ， 取 計算傳動尺寸 中心距：， 圓整為105mm。 螺旋角= 因值與初選值相差較大，故與相關(guān)的數(shù)值需要修正。修正后的結(jié)果為，，,,,， 則修正后的模數(shù)為 ，仍取 其它傳動尺寸： ，取，，取 3.1.4. 齒根彎曲疲勞強度校核 式中各參數(shù)： 值同前，齒寬。 計算當(dāng)量齒數(shù) 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.20查得=2.63，=2.2 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.21查得=1.57，=1.85 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.22查得重合度系數(shù)=0.719 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.28查得螺旋角系數(shù)=0.855 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.29f查得小齒輪,大齒輪 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.32查得得彎曲疲勞壽命系數(shù):.Y=Y=1.0,取=1.25 。 結(jié)論：滿足齒根彎曲疲勞強度。 3.2 低速級直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 3.2.1 齒輪材料、熱處理方式和精度等級的選擇 同3.1.1。 3.2.2 初步計算主要傳動尺寸 閉式軟齒面齒輪按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，即 式中各參數(shù)為： 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩， 初取載荷系數(shù)=1.4。 由參考文獻(xiàn)[1]表6.6取齒寬系數(shù)=1.0。 由參考文獻(xiàn)[1]表6.5查得彈性系數(shù)。 由圖6.15選取區(qū)域系數(shù) 齒數(shù) 端面重合度： 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.16查得：=0.872。許用接觸應(yīng)力, 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.29e得接觸疲勞極限應(yīng)力=570MPa =390MPa 小齒輪3與大齒輪4的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.30查得壽命系數(shù)：==1.14,取安全系數(shù) 故取 初算小齒輪3的分度圓直徑，得 = 3.2.3 確定傳動尺寸 分度圓上的速度為 載荷系數(shù) 對進(jìn)行修正 故， 取 則 ，取，，取 計算傳動尺寸 中心距：， 圓整為135mm。 采用正變位，則中心距變動系數(shù)為，則嚙合角為 故總變位系數(shù)為 由選擇變位系數(shù)封閉圖查得 3.2.4. 齒根彎曲疲勞強度校核 式中各參數(shù)： 值同前，齒寬。 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.20查得=2.17，=2.1 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.21查得=1.81，=1.87 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.22查得重合度系數(shù)=0.70 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.29f查得小齒輪,大齒輪 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.32查得彎曲疲勞壽命系數(shù):.Y=Y=1.0,取=1.25 。 結(jié)論：滿足齒根彎曲疲勞強度。 將各傳動件的尺寸列在下表以便查詢。 表-3 傳動件尺寸參數(shù)表 模數(shù) 齒數(shù) 螺旋角 節(jié)圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒輪1 2.0 21 43.91 47.91 38.91 齒輪2 2.0 89 186.09 190.09 181.09 齒輪3 3.0 22 0 69.18 74.9 61.68 齒輪4 3.0 66 0 201.3 206.8 193.8 四、輸出軸的校核計算 4.1 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1.2 選擇軸的材料 因傳遞功率不大，且對質(zhì)量與結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用45鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 4.1.2 初算最小直徑 由前可知，輸出軸的輸入功率為，故輸出軸的最小軸徑為 該軸段有一鍵槽，直徑加大5%，則 由于該軸段與聯(lián)軸器相連，輸出軸的轉(zhuǎn)速較低，由參考文獻(xiàn)[2]表13.4采用GY型凸緣剛性聯(lián)軸器GY5，內(nèi)徑38mm，軸段長度為60mm，圓柱形軸孔。 4.1.3 軸段結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸段L2與大齒輪輪轂配合，故，，軸肩，，軸段由聯(lián)軸器確定，由3.1.1知，。其他尺寸在草圖設(shè)計第一階段中經(jīng)繪圖確定：，，， 圖-2 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 各段軸長確定以后，軸的支點及力點間的跨距也隨之確定下來，為簡化計算，取齒輪齒寬中點及軸承寬度中間和聯(lián)軸器中間為力的作用支點。如圖-3所示，則可得跨距，。 4.2 輸出軸的校核計算 4.2.1 當(dāng)量彎矩圖的繪制 軸的受力分析 圓周力 徑向力 計算支反力 軸承1的總的支反力為 軸承2的總的支反力為 畫彎矩圖： 合成彎矩為 圖-3 輸出軸受力分析簡圖 4.2.2 輸出軸的強度校核計算 由圖可知，齒輪中點所在軸段的彎矩與扭矩皆最大，故其為危險截面。由參考文獻(xiàn)[1]表9.6可得： 抗彎剖面模量 抗剪剖面模量 彎曲應(yīng)力 扭剪應(yīng)力 對于單向轉(zhuǎn)動的軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)，則當(dāng)量應(yīng)力為： 已知軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查表得，。顯然，，故軸的強度滿足要求。 五、滾動軸承的選擇及壽命校核 由參考文獻(xiàn)[2]表12.1查6209軸承:。由于軸上配合的為直齒圓柱齒輪，故沒有軸向力，故軸承的當(dāng)量動載荷即為軸承所受的合力，由于,故只需校核左側(cè)軸承即可。 計算當(dāng)量動載荷： 軸承在 100°C以下工作，查參考文獻(xiàn)[1]表10.10得。載荷變動小，為減速器用軸承，查參考文獻(xiàn)[1]表10.11，得。 故軸承的壽命 已知最短使用5年，為2班工作制，則預(yù)期壽命 顯然，故軸承壽命很充裕。 六、鍵的選擇及鍵連接的強度校核 6.1 選擇普通圓頭平鍵 輸出軸上的鍵的選擇按軸頸選取為，鍵長L由軸頸長度選定為，鍵的材料為45鋼。 6.2 鍵連接的擠壓強度校核[1] 由參考文獻(xiàn)[1]表4.1 可知靜連接，輕微沖擊，軸、轂及鍵的材料均為45鋼，許用擠壓應(yīng)力為，取 而 故鍵連接的強度滿足要求。 七、聯(lián)軸器的選擇 7.1 輸入軸聯(lián)軸器的選擇 由前可知，輸入軸的輸入功率為，故輸出軸的最小軸頸為 該軸段有一鍵槽，直徑加大5%，則 。 由參考文獻(xiàn)[2]表13.3 可選得LM4型梅花形彈性聯(lián)軸器，電機軸頸38mm，輸入軸軸頸28mm，軸頸長度為60mm。此時，。 7.2 輸出軸聯(lián)軸器的選擇 由3.1.1 可知輸出軸聯(lián)軸器采用GY型凸緣剛性聯(lián)軸器GY5，內(nèi)徑38mm，軸段長度為60mm，圓柱形軸孔。 八、齒輪和軸承的潤滑方式設(shè)計 8.1 齒輪潤滑方式的設(shè)計 由前可知，齒輪的圓周速度，故宜采用齒輪浸油潤滑。大齒輪浸油深度不超過三個全齒高，也不低于10mm，選用SH0357-92中50號潤滑油。 8.2 軸承潤滑方式的設(shè)計 由前可知，中間級大齒輪的線速度。且由于軸承的速度因數(shù)，為了便于密封及維護(hù)，故軸承選用脂潤滑，且在軸承外添加擋油板。潤滑脂牌號選用ZN-3鈉基潤滑脂。潤滑要求每三個月更換一次潤滑脂，且每次填充量不超過軸承空間的1/3。 九、密封方式設(shè)計 由于減速器的工作環(huán)境為糧庫，粉塵較多，故選用密封效果較好的內(nèi)包骨架橡膠唇形密封圈。由參考文獻(xiàn)[2]表14.5查得輸入軸頸密封處選用內(nèi)包骨架橡膠唇形密封圈B 32 45 8，輸出軸頸處選用內(nèi)包骨架橡膠唇形密封圈B 42 55 8。 十、減速器的附件及其說明 10.1窺視孔蓋和窺視孔 在機蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動零件嚙合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與鑄造的凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，窺視孔蓋用鑄鐵鑄造而成，用M6螺栓緊固。 由參考文獻(xiàn)[2]表14.7查得， A=110,B=90，A1=140，B1=120，C=125，C1=80，C2=105，R=5,螺釘尺寸M615螺釘數(shù)目為4。 10.2放油螺塞 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器中部，以便放油，放油孔用螺塞堵住，并加紙封油圈加以密封。選用六角螺塞M18（JB/ZQ 4450-1986），油圈 25×18 ZB 71-62。 10.3油標(biāo)指示器 選取M16的桿式油標(biāo)。參數(shù)如下： 表-4 桿式油標(biāo)尺寸參數(shù)表 d d1 d2 d3 h a b c D D1 M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22 具體尺寸見參考文獻(xiàn)[2]表14.13。油標(biāo)位置箱體中部，油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。 10.4通氣孔 由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡。由于工作環(huán)境為糧庫，粉塵較多，采用帶過濾網(wǎng)的通氣器M18，具體尺寸見參考文獻(xiàn)[2]表14.9。 10.5定位銷： 為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一個圓錐定位銷，以提高定位精度。選取公稱直徑為8的圓錐銷，采用非對稱布置。具體尺寸見參考文獻(xiàn)[2]表11.30圓錐銷（GB/T117-2000）。 10.6啟蓋螺釘 啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。選取與機蓋和機座連接螺栓相同規(guī)格的螺栓作為啟蓋螺栓M10。螺釘桿端部要做成圓柱形或大倒角，以免破壞螺紋。 參考資料 [1] 宋寶玉，王黎欽.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2010.5 [2] 王連明，宋寶玉.機械設(shè)計課程設(shè)計—4版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.1 [3] 王知行，于紅英.機械原理.北京：高等教育出版社，2010.5 [4] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.減（變）速器.電器與電機.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1