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目錄
1.傳動(dòng)方案的分析 （1）
2.電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）
3.轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) （2）
4轉(zhuǎn)動(dòng)件的設(shè)計(jì) （3）
5.軸的設(shè)計(jì) （10）
6.軸承的校核 （19）
7.鍵的校核 （22）
8.減速器附件的選擇 （23）
9.潤(rùn)滑與密封 （23）
10.設(shè)計(jì)小結(jié) （23）
11.參考資料 （23）
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
1. 傳動(dòng)方案的分析
傳動(dòng)方案如下：
為兩級(jí)圓柱齒輪減速器。齒輪為斜齒輪，總傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣。斜齒輪傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)平穩(wěn)。鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，為減小沖擊和振動(dòng)，將其布置在低速級(jí)。
2. 電動(dòng)機(jī)的選擇
1.工作機(jī)的輸出功率：
滾筒的轉(zhuǎn)速：
2.工作機(jī)的有效功率
聯(lián)軸器功率 齒輪功率 鏈輪功率
軸承功率 輸送帶功率
總效率為78.85%
工作機(jī)輸出功率3040w
滾筒轉(zhuǎn)速46.522r/min
總效率78.85%
設(shè)計(jì)與計(jì)算說(shuō)明
主要結(jié)果
3.電動(dòng)機(jī)的選擇：
所需電機(jī)功率=3040/78.85%=3855.22w。
參考文獻(xiàn) 查表20-1，可取Y112M-4型號(hào)。
額定功率4KW 滿載轉(zhuǎn)速1440r/min 額定轉(zhuǎn)矩2.2 最大轉(zhuǎn)矩2.3 質(zhì)量43Kg中心高H=112mm。外伸軸段D與E為28mm和60mm。
3. 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
1. 計(jì)算總轉(zhuǎn)動(dòng)比：
=1440/46.522=30.953。
2. 分配各級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)比
為使兩極的大齒輪有相近的浸油深度，高速轉(zhuǎn)動(dòng)比和低速轉(zhuǎn)動(dòng)比為
/=1.1-1.5。取1.3鏈轉(zhuǎn)動(dòng)比為2-4。取2.4。
=30.953可求出=4.095，=3.150，=2.4。
3. 各軸轉(zhuǎn)速
=1440r/min
=1440/4.095=351.65r/min
=351.65/3.15=113.95r/min
4. 各軸輸入功率
5. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩
95503.855/1440=25.57N.m
電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-4
各級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)比依次為4.095
3.150.2.4
轉(zhuǎn)速為
1440r/m
351.65r/m
113.95r/m
各軸輸入功率為
3.855kw
3.828kw
3.676kw
3.530kw
3.215kw
各軸輸入扭矩
25.57N.m
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
95503.828/1440=25.39N.m
95503.676/351.65=99.83N.m
9550 3.530/113.95=295.84N.m
95503.215/46.522=660.28N.m
以上數(shù)據(jù)整理如下：
項(xiàng)目
電動(dòng)機(jī)軸
高速軸
中間軸
低速軸
卷軸
轉(zhuǎn)速（r/min）
1440
1440
351.65
113.95
46.522
功率（KW）
3.855
3.828
3.676
3.530
3.215
轉(zhuǎn)矩（N.m）
25.57
25.39
99.83
295.84
660.2
轉(zhuǎn)動(dòng)比
1
4.095
3.15
2.4
效率
0.993
0.9603
0.9603
0.9108
4.轉(zhuǎn)動(dòng)件的設(shè)計(jì)
（一）高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)
1.選擇精度，材料，齒數(shù)。參考文獻(xiàn)（2）第十章
一般工作機(jī)，速度不高，選7級(jí)。
小齒輪為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS，大齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HBS。小齒輪齒數(shù)選21，大齒輪選85。初選螺旋角14度
2.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：
即
1） 確定各計(jì)算值
1，試選=1.6，
2.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433。
3.由圖10-26查得=0.77，=0.93。+=1.7。
4.由表10-7選取齒寬系數(shù)=1。
5.由10-6查得材料影響系數(shù)=189.8
6.由圖10-21d，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa
=550MPa。
25.39N.m
99.83N.m
295.84N.m
660.28N.m
精度7級(jí)
材料40Cr
齒數(shù)21/85
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
=/2=6014401（1030028）/2=2.0736
=/（2）=0.506375
由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)0.9，0.95
取失效概率1%，安全系數(shù)為S=1。
=/S=0.9600=540MPa。
=/S=0.95550=522.5MPa。
7.許用接觸應(yīng)力=（+）/2=531.21MPa。
2）計(jì)算
1.=35.55mm
2.V==2.680m/s
3.b==35.551=35.55mm
=/=
h=2.25=2.251.643=3.70mm
b/h=35.55/3.70=9.608
4. 計(jì)算縱向重合度
=0.318=0.318121tan14=1.665
5.計(jì)算載荷系數(shù)Ka=1.5
由V=2.680m/s，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1
由表10-13查=1.33 ，表10-4查=1.415
由表10-3查==1.4
所以K=KaKv=1.51.11.41.415=3.269
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑為
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
==45.11
計(jì)算模數(shù)==（45.11cos）/21=2.08mm
3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
確定系數(shù)
K=KaKv=1.51.11.41.33=3.0723
由縱向重合度從圖10-28查螺旋影響系數(shù)=0.88
計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)=22.988
=93.05
查齒形系數(shù)
由表10-5查：
由10-20c 查小齒輪的彎曲疲勞極限為500MPa，大齒輪的為380MPa。
由圖10-18取彎曲疲勞系數(shù)為，
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，且為對(duì)稱循環(huán)。
=212.5MPa
=167.2MPa。
計(jì)算大小齒輪的，并比較
=2.691.575/212.5=0.01994，=2.1941.783/167.2=0.023397。
大齒輪數(shù)大
模數(shù)為2.08
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
設(shè)計(jì)計(jì)算
=1.59mm
綜合比較可取模數(shù)為2.5mm?？蓾M足彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。
4.幾何尺寸計(jì)算
中心距a===136.556mm
將中心距圓整為136mm
則=其改變不是很大，不必修正。
大小齒輪分度圓直徑
大小齒輪吃寬分別取55mm，60mm。
（二）低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
1.選擇精度，材料，齒數(shù)。
一般工作機(jī)，速度不高，選7級(jí)。
小齒輪為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS，大齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HBS。小齒輪齒數(shù)選26，大齒輪選82。初選螺旋角14度
2.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：
即
1） 確定各計(jì)算值
1，試選=1.6，
2.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433。
3.由圖10-26查得=0.73，=0..88。+=1.61。
4.由表10-7選取齒寬系數(shù)=1。
5.由10-6查得材料影響系數(shù)=189.8
6.由圖10-21d，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa
模數(shù)為1.59
最后取2.5
中心距為136
分度圓直徑為53.89
218.11
齒寬為60
55
7級(jí)
45鋼
齒數(shù)26/82
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
=550MPa。
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
=/2=60351.651（1030028）/2=0.75955
=/（2）=0.24113
由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)0.91，0.94
取失效概率1%，安全系數(shù)為S=1。
=/S=0.91600=546MPa。
=/S=0.94550=517MPa。
7.許用接觸應(yīng)力=（+）/2=531.5MPa。
2）計(jì)算
1.=58.02mm
2.V==1.0680m/s
3.b==58.021=58.02mm
=/=
h=2.25=2.252.165=4.8732mm
b/h=58.02/4.8732=11.909
5. 計(jì)算縱向重合度
=0.318=0.318126tan14=2.061
5.計(jì)算載荷系數(shù)Ka=1.5
由V=1.069m/s，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.06
由表10-13查=1.40 ，表10-4查=1.42
由表10-3查==1.4
所以K=KaKv=1.51.061.41.42=3.16092
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑為
==72.827
計(jì)算模數(shù)==（72.872cos）/26=2.718mm
3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
確定系數(shù)
K=KaKv=1.51.061.41.4=3.1164
由縱向重合度從圖10-28查螺旋影響系數(shù)=0.88
計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)=28.462
=89.764
查齒形系數(shù)
由表10-5查：
由10-20c 查小齒輪的彎曲疲勞極限為500MPa，大齒輪的為380MPa。
由圖10-18取彎曲疲勞系數(shù)為，
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，且為對(duì)稱循環(huán)。
=225MPa
=174.8MPa。
計(jì)算大小齒輪的，并比較
=2.541.615/225=0.018232，=2.2181.778/174.8=0.021561。
大齒輪數(shù)大
模數(shù)為2.718
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
設(shè)計(jì)計(jì)算
=2.195mm
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)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取模數(shù)2.5，可滿足彎曲疲勞強(qiáng)度，但為了滿足接觸疲勞強(qiáng)度需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑72.827mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，
，齒輪1取28，則齒輪2取3.15 28=89
4.幾何尺寸計(jì)算
中心距a===150.727mm
將中心距圓整為150mm
則=其改變不是很大，不必修正。
大小齒輪分度圓直徑
大小齒輪吃寬分別取75mm，80mm。
（三）鏈輪的設(shè)計(jì)
1.取小鏈輪齒數(shù)為17，則大鏈輪齒數(shù)為41。參考文獻(xiàn)（2）第九章
由表9-7查得Ka=1.4，由9-13查得Kz=1.35。
則單排鏈計(jì)算功率為
2由=6.67KW，及轉(zhuǎn)速113.95r/min。查圖9-11可選20A-1。插表9-1，鏈條節(jié)距為p=31.75mm。
3.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
取=1000mm
相應(yīng)的鏈節(jié)數(shù)為
取鏈節(jié)數(shù)為94
模數(shù)為2.195
最后取2.5
齒數(shù)為28/89
中心距為150
分度圓直徑為71.79
228.21
齒寬為80
75
齒數(shù)為17/41
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
查表9-7得到中心距系數(shù)=0.24814則鏈的的最大中心距為
4 .
由v和鏈號(hào)，查圖9-14可知采用滴油潤(rùn)滑。
5. 有效圓周力：
壓軸力系數(shù)，則壓軸力為N
其總的轉(zhuǎn)動(dòng)比為
其誤差為0.25%
5.軸的設(shè)計(jì)
（一）高速軸 參考文獻(xiàn)第15章
1. =3.828KW，=1440r/min，T=25390N.mm。
2.作用在齒輪上的力
3.該軸上的齒輪直徑小，為齒輪軸，選40Cr，調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù)表15-3取A0=112
因軸上有鍵槽其最小直徑需擴(kuò)大7%，為16.6mm。故可選彈性柱銷聯(lián)軸器。
選HL2聯(lián)軸器2252GB5014-85
4.軸的尺寸如下圖：
最大中心距993
速度1.025
有效圓周力3443
壓軸力
3960
相對(duì)誤差
0.25%
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
5.軸的受力分析如下：計(jì)算如下；力如下
（1）
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
（2）
彎距如下
（1）
（2）
取最大值40385，扭矩為25390
6.校核軸的強(qiáng)度
取齒輪中心處和齒輪左側(cè)校核。中心處：
齒輪左側(cè)處
材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=70MPa。故可以滿足。
（二）中速軸
1. =3.676KW，=351.65r/min，T=99830N.mm。
2.作用在齒輪上的力
齒輪2的分度圓直徑為218.11mm
最大彎矩為40385
扭矩為
25390
強(qiáng)度滿足
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
齒輪2上的同齒輪1的力相同，方向相反。
3.該軸上的齒輪直徑小，為齒輪軸，選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù)表15-3取A0=112
4.軸的尺寸如下圖：受力圖如下：
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
5計(jì)算：力如下：
=2781+942-2128=2595N
（1）
352+361-1038=-325N
（2）
836+352-1038=150N。
彎矩如下：
（1）
（2）
總彎矩如（1）
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
（2）
最大值為（2）中的，扭矩為99830。
6.較核軸的強(qiáng)度。
由圖知道最大彎矩和扭拒在齒輪3的中心處，并較核齒輪3左側(cè)的軸肩處的強(qiáng)度。
左側(cè)軸肩處的彎矩為
材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=60MPa。故可以滿足
（三）低速軸
1. =3.676KW，=351.65r/min，T=99830N.mm。
2.作用在齒輪上的力同齒輪三的力大小相等，方向相反。
3.該軸上的齒輪直徑小，為齒輪軸，選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù)表15-3取A0=112
由于有兩個(gè)鍵槽直徑需擴(kuò)大1.1倍，為34.55mm。故最小處取為36mm。
4.尺寸如下
最大彎矩為147468
強(qiáng)度滿足
最小直徑36
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
5.受力圖如下：計(jì)算如下：
（1）
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
（2）
彎矩如下：
（1）
2處的明顯要小很多。
（2）
2處的明顯要小很多。
由尺寸圖可以知道軸1處的彎矩最大，直徑相對(duì)最小
6.
材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=70MPa。故可以滿足。
7.軸1處的軸肩受的彎矩相對(duì)很大，切受扭矩。有應(yīng)力集中，過(guò)度配合。需校核該軸鍵左側(cè)，右側(cè)沒有裝配，且直徑較大，不需校核。
抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù)
該處彎距是341259 ，扭矩295840 。
截面上的彎曲應(yīng)力為
最大彎矩為345312
強(qiáng)度滿足
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得，=735MPa，
=355MPa，=200MPa。
截面上由于應(yīng)力集中形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查取。因r/d=0.0267，D/d=1.2，查得=2.09，=1.66。
又由附圖3-1可得。
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為
由附圖3-2的尺寸系數(shù)=0.75，由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)系數(shù)=0.85。
軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1可得綜合系數(shù)為；
計(jì)算安全系數(shù)：
>S=1.5
故可知其安全。
主要結(jié)果
安全系數(shù)滿足
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
6.軸承的校核
1.高速軸上的軸承校核。 參考文獻(xiàn)（2）13章
軸承為6206型號(hào)，無(wú)派生軸向力。
1.正向時(shí)，軸承1受軸向力為218N。則
插值法求得e=0.207，Y=2.13，X=0.56。
兩軸承的徑向力分別為
，
2.反向時(shí)，軸承2受軸向力為218N。
兩軸承的徑向力分別為
，
綜合可選879N，
20961/300/2/8=4.37年，則軸承在經(jīng)濟(jì)使用期限內(nèi)。
2.中速軸上的軸承校核
軸承為6306型號(hào)，無(wú)派生軸向力。
1.正向時(shí)，軸承2受軸向力為416N。則
插值法求得e=0.222，Y=1.977，X=0.56。
兩軸承的徑向力分別為
主要結(jié)果
軸承為6206型號(hào)
壽命為4.37年
軸承為6306
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
，
2.反向時(shí)軸承1受軸向力，為416N。
兩軸承的徑向力分別為
，
綜合可選2103N，
16712/300/2/8=3.48年，則軸承在經(jīng)濟(jì)使用期限內(nèi)。
3.低速軸上的軸承校核
軸承型號(hào)是7309C，有派生力。
1.正向時(shí)，兩軸承的徑向力分別為
Fa=634N。
初選e=0.4，，
Fa和軸承1的徑向力一致，
，。
，。
查表得，。
壽命為
3.48年
軸承為7309c
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
，。
所以，。
，。
查表，無(wú)變化。查表得Y=1，X=0.44。
2.反向時(shí)，兩軸承的徑向力分別為
Fa=634N。
初選e=0.4，，
Fa和軸承2的徑向力一致，
，。
，。
查表得，。
，
所以，。
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
，。
查表，變化很小。查表得Y=1，X=0.44。
綜合取5831N，
21451/300/2/8=4.47年，則軸承在經(jīng)濟(jì)使用期限內(nèi)。
7.鍵的校核
1.聯(lián)軸器上的鍵，選擇鍵B645GB1096-79。為剛性動(dòng)連接，。
。
滿足強(qiáng)度要求。
2.齒輪2上的鍵，選擇鍵1063GB1096-97。為剛性動(dòng)連接，。
滿足強(qiáng)度要求。
3.齒輪3上的鍵，選擇1040GB1096-79。為剛性動(dòng)連接，。
滿足強(qiáng)度要求。
4.齒輪4上的鍵，選擇1663GB1096-79。為剛性動(dòng)連接，。
壽命為
4.47年
強(qiáng)度滿足
強(qiáng)度滿足
強(qiáng)度滿足
設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明
主要結(jié)果
滿足強(qiáng)度要求。
5.鏈上的鍵，選擇雙鍵C1040GB1096-79。為剛性動(dòng)連接，
滿足強(qiáng)度要求。鍵的計(jì)算參考文獻(xiàn)（2）第六章
8.減速器附件的選擇
1.端蓋的設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)（1）表9-9確定，為使制造方便，可靈活變動(dòng)，取相對(duì)一致的值，如端蓋的厚度一直。
2.通氣器參考文獻(xiàn)（1）表9-6確定，選M161.5。
3.油標(biāo)尺的選擇參考文獻(xiàn)（1）表9-14確定，選M12型號(hào)。
4.油塞的選擇參考文獻(xiàn)（1）表9-16確定，選M141.5型號(hào)。
5.起吊裝置的選擇參考文獻(xiàn)（1）表9-20確定，選箱蓋吊耳，和箱座吊耳。
6.箱體參數(shù)及螺栓的選擇參考文獻(xiàn)（1）表3-1確定。
9.潤(rùn)滑與密封
因高速級(jí)軸的速度為2.262m/大于2m/s。故軸襯的潤(rùn)滑方式為浸油潤(rùn)滑，可以直接在箱體靠?jī)?nèi)壁開油溝即可。參考文獻(xiàn)（1）表3-4來(lái)確定的。件速器內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件的潤(rùn)滑參考文獻(xiàn)（1）表3-3，可確定為浸油潤(rùn)滑，中級(jí)軸的速度為4.032m/s，底級(jí)軸的速度為1.36m/s?？纱_定最高和最低油面。參考文獻(xiàn)（1）表16-2和表16-1可選N150中負(fù)荷工業(yè)齒輪油。
密封件的選擇參考文獻(xiàn)（1）表16-9，選擇氈圈油封及槽。
10.設(shè)計(jì)小結(jié)
本次設(shè)計(jì)過(guò)程全中途遇到了很多的問題，但在老師和同學(xué)的幫助下，我最終克服了種種困難，按期完成了作業(yè)。作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，務(wù)必要有足夠的耐心，去面對(duì)種種的麻煩；務(wù)必要有足夠的細(xì)心，去解決一些細(xì)小的問題；務(wù)必要有足夠的責(zé)任心，去設(shè)計(jì)自己的方案。這就是本次設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的心得。
初次進(jìn)行一次完整的設(shè)計(jì)，其中有許多的不足，還希望老師和同學(xué)們能多多批評(píng)指正，讓我做得更好。最后，向所有在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助和支持過(guò)我的老師和同學(xué)致以真誠(chéng)的謝意，特別是指導(dǎo)我設(shè)計(jì)的周老師，謝謝你。
11.參考資料
（1）〈機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)〉王昆 何小柏 主編 高等教育出版社
（2）〈機(jī)械設(shè)計(jì)〉 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 高等教育出版社
（3）〈機(jī)械制圖〉 王蘭美 主編 高等教育出版社
強(qiáng)度滿足
強(qiáng)度滿足
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