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1、 機械設(shè)計課程設(shè)計說 明 書 高等技術(shù)學(xué)院模具設(shè)計專業(yè) 目 錄一、設(shè)計任務(wù)書3二、電動機的選擇計算3三、傳動比的分配4四、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算8五、傳動零件的設(shè)計計算17六、軸類零件的設(shè)計計算和強度校核18七、滾動軸承的選擇及其壽命驗算26八、鍵聯(lián)接的選擇和校核30九、聯(lián)軸器的選擇和驗算31十、潤滑及密封形式類型的選擇31十一、減速器附件設(shè)計32十二、減速器的主要尺寸及數(shù)據(jù)31十三、參考文獻32十四、設(shè)計總結(jié)與體會32一 設(shè)計任務(wù)書1.傳動方案展開式雙級圓柱齒輪減速器+開式齒輪2.工況及有關(guān)參數(shù)序參數(shù)工 作條 件(或自擬)參考號F（N）V（m/s）D（mm）工作環(huán)境工作年限生產(chǎn)規(guī)模載荷

2、性質(zhì)方案130001.4450清潔10年雙班單件平穩(wěn)方案13.設(shè)計要求裝配圖設(shè)計：1張A1（包括主視圖、俯視圖和左視圖， 零件明細表，技術(shù)特性表，技術(shù)要求） 零件圖設(shè)計：2張 ，軸和齒輪。編寫設(shè)計計算說明書二電動機的選擇計算1.電動機類型的選擇 電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件，選用最常用的Y系列三相異步電動機。2.電動機功率的選擇 工作機所需要的有效功率為PW=FV1000=30001.41000KW=4.2KW為了計算電動機所需的功率Pd，先要確定從電動機到工作機之間的總效率。根據(jù)【2】表2-2確定各部分的效率:傳動滾筒效率 滾=0.96聯(lián)軸器效率 聯(lián)=0.99聯(lián)軸器效率 聯(lián)=0.99滾動

3、軸承效率 軸承=0.99開式齒輪的傳動效率 開齒=0.95（脂潤滑）閉式齒輪的傳動效率 閉齒=0.97（8級精度）所需的電動機的功率 pd=PWn=4.20.8kw=5.25kw3). 滾筒的轉(zhuǎn)速為： nw=601000vd=6010001.4450r/min 查【2】表16-1，選常用的電動機，額定功率5.5kw, 同步轉(zhuǎn)速1000r/min和1500r/min。根據(jù)表16-1得到下面兩種常用電動機的選擇方案。方案號電動機型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動比軸外伸軸徑mm軸外伸長度mm1Y132S-45.51500144024.2438802Y132M2-65.51

4、00096016.163880 表2-3由上表可知，方案2的電動機雖然滿足要求，但是總傳動比較小，對于雙級減速器+開式齒輪傳動不好分配傳動比，所以選擇方案1中的電動機型號。即Y132S-4,。三傳動比的分配根據(jù)【2】2-3知，取開式齒輪傳動比i3=4 減速器的總傳動比為 i=24.244=6.04 高速級齒輪傳動比為 i1=1.3i=1.36.04=2.802 低速級齒輪傳動比為 i2=ii1=6.042.802=2.156四、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算 1.各軸轉(zhuǎn)速的計算 電機軸 n0=1440r/min 減速器高速軸 n1=n1/i00=14401r/min=1440r/min 減速器中

5、間軸 n2=n1/i1=14402.802r/min=513.919r/min 減速器低速軸 n3=n2/i2=n2/i1=513.9192.156r/min=238.367r/min 開式齒輪軸 n4=n3=238.367r/min 滾筒軸 n5=n4/i3=238.3674r/min=59.592r/min2.各軸輸入功率計算 電機軸 P0=Pd=5.25kw 減速器高速軸 P1=Pd1=5.250.99kw=5.197kw 減速器中間軸 P2=P123=5.1970.970.99kw=4.990kw 減速器低速軸 P3=P223=4.9900.970.99kw=4.792kw 開式齒輪軸

6、 P4=P331=4.7920.990.99kw=4.696kw滾筒軸 P5=P445=4.6960.990.95kw=4.417kw4.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算電機軸 T0=9550P0 n0 =95505.251440 Nm =34.814Nm減速器高速軸 T1=9550 P1 n1=95505.1971440 Nm =34.466Nm減速器中間軸 T2=9550P2 n2 =95504.990513.919 Nm =92.728Nm減速器低速軸 T3=9550P3 n3 =95504.792238.367 Nm =191.988Nm開式齒輪軸 T4=9550P4 n4 =95504.69623

7、8.367 Nm =188.142Nm滾筒軸 T5=9550P5 n5 =95504.41759.592 Nm =707.853Nm各軸運動及動力參數(shù)軸序號功率P(kw)轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩(N.m)傳動形式傳動比效率05.25144034.818彈性聯(lián)軸器1.00.995.197144034.466閉式齒輪2.8020.974.990513.91992.728閉式齒輪2.1560.974.792238.367191.988聯(lián)軸器1.00.994.696238.367188.142開式齒輪40.954.41759.592707.845四、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算（一）.開式齒輪傳動設(shè)計

8、計算開式齒輪傳動設(shè)計條件：輸入功率P4=4.696kw 主動輪轉(zhuǎn)速n4=238.367r/min 傳動比i3=4 轉(zhuǎn)矩T4=188.142 Nm1. 選擇齒輪材料.熱處理方式及計算許用應(yīng)力材料的選擇及熱處理:按使用條件，屬低速，輕載，重要性和可靠性一般的開式開式齒輪傳動。選用硬齒面齒輪，大小齒輪都選用20鋼，并進行淬火處理。 確定許用應(yīng)力，查【1】圖8-16得齒輪的彎曲疲勞極限 Flim1=Flim2=460MP.計算循環(huán)應(yīng)力次數(shù)N，確定壽命系數(shù)YN1,YN2,安全系數(shù)SFmin N1=60an1t=60238.3671030016=6.87108 N2=60an2t=6059.5921030

9、016=1.72108查【1】圖8-15可得：YN1=YN2=1查【1】圖8-5可得 SFmin=1.6由【1】中公式8-9得許用彎曲應(yīng)力 Fp=FlimYSTSFminYN=460211.61=575MPa2. 分析失效形式，確定設(shè)計準則在此處鍵入公式。由于設(shè)計為硬齒面開式齒輪傳動，其主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷。因此該齒輪傳動主要按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計。3初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 由前面可知齒輪名義轉(zhuǎn)矩T4=188.142 Nm初估齒輪圓周速度V53m/s，選用直齒圓柱齒輪傳動初選參數(shù) Z5=30 ,Z6=Z5i3=430=120 變位系數(shù)X1=X2=0 齒寬系數(shù)d=0.4由【

10、1】中公式8-8得模數(shù) m32KT4YSaYFadZ52Fp查【1】表8-13可得到載荷系數(shù)K=1.5 YFa5=2.56查【1】表8-14可得 YSa5=1.63 所以m32KT4YSaYFadZ52Fp=321.51881421.632.560.4302575=2.25考慮到齒面磨損的影響，模數(shù)增大10%15%，為了保證滾筒不與齒輪軸干涉，取標準模數(shù) m=4計算出開始齒輪的參數(shù) 分度圓直徑 d5=mz5=430mm=120mm d6=mz6=4120mm=480mm 中心距 a=d5+d62=120+4802mm=300mm4502=225mm 所以滾筒不會與齒輪軸干涉。 齒輪圓周速度V=

11、n6d660000=59.5923.1448060000m/s=1.5m/s3m/s 齒寬 b6=b=dd5=0.4120mm=48mm b5=b+（5-10）mm=55mm 齒頂圓直徑 da5=d5+2ha*m=120+214mm=128mm da6=d6+2ha*m=480+214mm=488mm 齒根圓直徑 df5=d5-2（ha*+c*）m=120-2（1+0.25）4mm=110mmdf6=d6-2（ha*+c*）m=480-2（1+0.25）4mm=470mm齒輪號齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬53012012811055612048048847048 單位（mm）4驗算齒

12、根彎曲疲勞強度由彎曲強度驗算式【1】8-7計算時，先按齒數(shù)查圖8-13，得齒形系數(shù)： YFa1= 2.55 YFa2=2.22再查表8-14得應(yīng)力修正系數(shù)：YSa1= 1.62 , YSa1=1.81代入式（8-7）有F5=2KT5bd5m YFa1 YSa1=21.270784548x120x42.551.62MPa=304.6MPa Fp=575MPaF6= F5YFa2YSa2YFa1YSa1=304.62.221.812.551.62MPa=209.3MPa Fp=575MPa即開式齒輪的彎曲疲勞強度合格（二）.減速器（高速級）內(nèi)傳動的設(shè)計計算已定參數(shù)：n1=1440r/min n2=

13、513.919r/min p1=5.197kw T1=34.466Nm u=i1=2.8021齒輪材料:閉式齒輪傳動采用軟齒面齒輪。小齒輪：45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為217-255HBS，取230HBS；大齒輪：45鋼正火處理，硬度為169-217HBS，取為200HBS.2.確定許用應(yīng)力查【1】圖8-11，可得接觸疲勞極限應(yīng)力Hlim1=580Mpa Hlim2=540Mpa查【1】圖8-16可得齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力Flin1=190Mpa Flim2=180Mpa 計算兩齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60an1t=6014401030016=4.15108 , ,N2=N1i1=4.151082.8

14、02=1.48108查【1】表8-5得接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的安全系數(shù)為 SHmin=1.05 SFmin=1.35根據(jù)使用條件差【1】圖8-10和8-15可得 ZN1=ZN2=1 YN1=YN2=1由式8-4可知，因大齒輪硬度低，許用應(yīng)力也小，故進行接觸強度計算時應(yīng)用P2代入公式。則齒輪的許用接觸應(yīng)力為 Hp1=Hlim1SHminzN1=5801.051Mpa=552MPa Hp2=Hlim2SHminzN1=5401.051Mpa=514MPa兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力為： Fp1=Flim1SFminYN1YST=5801.3512Mpa=282MPa Fp2=Flim2SFminYN2YST=

15、1801.0512Mpa=266MPa由設(shè)計準則知，對本閉式軟齒面齒輪傳動應(yīng)按齒面接觸強度設(shè)計，再 驗算齒根彎曲強度。假設(shè)齒輪的圓周速度V5m/s，制造精度為8級，對稱布置查【1】表8-6得齒寬系數(shù)d=1，查表8-3得載荷系數(shù)K=1.1查表8-4得彈性系數(shù)ZE=189.8Mpa ，查圖8-4知節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5將各參數(shù)代入【1】中式8-3得,小齒輪分度圓直徑 d132KT1du+1u（ZEZHHP）2 =321.13446612.802+12.802（189.82.5514）2mm=44.43mm從而可初步確定齒輪傳動的主要參數(shù)尺寸初選齒數(shù)：Z1=31,Z2=Iz1=2.8023187定

16、模數(shù)：由d1=Mz1 ，可得m44.4331=1.433 考慮到開式齒輪的尺寸較大，故取標準模數(shù) m=2驗算齒輪圓周速度 V=n1d160000=14403.146260000m/s=4.675m/s5m/s求傳動尺寸 分度圓直徑 d1=mz1=231mm=62mm D2=mz2=287mm=174mm 中心距 a=d1+d22=62+1742mm=118mm齒寬 b2=b=dd1=162mm=62mm B1=b2+（5-10）mm=67mm 齒頂圓直徑 da1=d1+2ha*m=62+212mm=66mm da2=d2+2ha*m=174+212mm=178mm 齒根圓直徑 df1=d1-2

17、（ha*+c*）m=62-2（1+0.25）2mm=57mmdf2=d2-2（ha*+c*）m=174-2（1+0.25）2mm=169mm5.驗算齒根彎曲疲勞強度由彎曲強度驗算式【1】8-7計算時，先按齒數(shù)查圖8-13，得齒形系數(shù)： YFa1= 2.56 YFa2=2.25再查表8-14得應(yīng)力修正系數(shù)：YSa1= 1.63 , YSa2=1.76代入式（8-7）有F1=2KT1bd1m YFa1 YSa1=21.13446662x62x22.561.63MPa=41.16MPa Fp1=282MPaF2= F1YFa2YSa2YFa1YSa1=41.162.251.762.561.63MPa

18、=41.9MPa Fp2=266MPa即該閉式軟齒面齒輪的彎曲疲勞強度合格減速器高速級直齒圓柱齒輪傳動的參數(shù)如下齒輪號齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬1316266576728717417816962 （單位：mm）（三）.減速器（低速級）內(nèi)傳動的設(shè)計計算已定參數(shù)： n2=513.919r/min n3=238.367r/min p2=4.990kw T1=92.728Nm u=i2=2.1561齒輪材料:閉式齒輪傳動采用軟齒面齒輪。小齒輪：45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為217-255HBS，取230HBS；大齒輪：45鋼正火處理，硬度為169-217HBS，取為200HBS.2.確定許用應(yīng)力查

19、【1】圖8-11，可得接觸疲勞極限應(yīng)力Hlim3=580Mpa Hlim4=540Mpa查【1】圖8-16可得齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力Flin3=190Mpa Flim4=180Mpa 計算兩齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N3=60an2t=60513.9191030016=1.48109 , ,N4=N1i2=1.481092.156=6.86108查【1】表8-5得接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的安全系數(shù)為 SHmin=1.05 SFmin=1.35根據(jù)使用條件差【1】圖8-10和8-15可得 ZN3=ZN4=1 YN3=YN4=1由式8-4可知，因大齒輪硬度低，許用應(yīng)力也小，故進行接觸強度計算時應(yīng)用P2代入公式。則

20、齒輪的許用接觸應(yīng)力為 Hp3=Hlim3SHminzN3=5801.051Mpa=552MPa Hp4=Hlim4SHminzN4=5401.051Mpa=514MPa兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力為： Fp3=Flim3SFminYN3YST=1901.3512Mpa=282MPa Fp4=Flim2SFminYN4YST=1801.0512Mpa=266MPa由設(shè)計準則知，對本閉式軟齒面齒輪傳動應(yīng)按齒面接觸強度設(shè)計，再 驗算齒根彎曲強度。假設(shè)齒輪的圓周速度V5m/s，制造精度為8級，對稱布置查【1】表8-6得齒寬系數(shù)d=1，查表8-3得載荷系數(shù)K=1.1查表8-4得彈性系數(shù)ZE=189.8Mpa ，

21、查圖8-4知節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5將各參數(shù)代入【1】中式8-3得,小齒輪分度圓直徑 d332KT2du+1u（ZEZHHP）2 =321.19272812.156+12.156（189.82.5514）2mm=65.08mm從而可初步確定齒輪傳動的主要參數(shù)尺寸初選齒數(shù)：Z3=32,Z2=I z4=2.1563269定模數(shù)：由d3=Mz3 ，可得m65.0832=2.034 考慮到開式齒輪的尺寸較大，故取標準模數(shù) m=5驗算齒輪圓周速度 V=n2d360000=513.9193.1432560000m/s=4.305m/s5m/s求傳動尺寸 分度圓直徑 d3=mz3=532mm=160mm d

22、4=mz4=569mm=345mm 中心距 a=d3+d42=160+3452mm=252.5mm齒寬 b4=b=dd3=1160mm=160mm B3=b4+（5-10）mm=165mm 齒頂圓直徑 da3=d3+2ha*m=160+215mm=170mm da4=d4+2ha*m=174+215mm=355mm 齒根圓直徑 df3=d3-2（ha*+c*）m=160-2（1+0.25）5mm=147.5mmdf4=d4-2（ha*+c*）m=174-2（1+0.25）5mm=332.5mm5.驗算齒根彎曲疲勞強度由彎曲強度驗算式【1】8-7計算時，先按齒數(shù)查圖8-13，得齒形系數(shù)： YFa

23、3= 2.55 YFa4=2.28再查表8-14得應(yīng)力修正系數(shù)：YSa3= 1.64 , YSa4=1.74代入式（8-7）有F3=2KT2bd3m YFa3 YSa3=21.192728160x160x52.551.64MPa=6.67MPa Fp3=282MPaF4= F3YFa4YSa4YFa3YSa3=9.672.281.742.551.64MPa=9.17MPa TC =54.72 Nm, n=3300r/minn=1440r/min減速器高速軸外伸段直徑為d=32mm，長度L=82mm。（1）擬定軸上零件的裝配方案 通過分析比較，裝配示意圖6-1 （2）據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段

24、直徑和長度 1）I-II段是與半聯(lián)軸器連接的其d=32mm，l=82mm。 2）II-III段用于安裝軸承端蓋，軸承端蓋的e=9.6mm（由減速器及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的拆卸及便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋與I-II段右端的距離為38mm。故取l=58mm，因其右端面需制出一軸肩故取d=35mm。 3）初選軸承，因為有軸向力故選用深溝球軸承，參照工作要求并據(jù)d=35mm，查表12-5軸承目錄里初選6208號其尺寸為d=40mm80mm18mm故d=40mm,LIII-IV=20mm。又右邊采用軸肩定位取=52mm所以l=189mm，=58mm，=12mm 4）取安裝齒輪段軸徑為d=46mm，齒輪左端與左軸承之間用套筒定位，已知齒輪寬度為67mm為是套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于齒輪寬度故取l=63mm。齒輪右邊-段為軸套定位，且繼續(xù)選用6208軸承，則此處d=40mm。取l=46mm所以I