【正文】 級 圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算及分析 減速器的結(jié)構(gòu) 減速器一般由機(jī)箱、傳動(dòng)件、軸系部件及附件組成的。 設(shè)計(jì)的條件及要求 （ 1） 要求：擬定傳動(dòng)關(guān)系：由電動(dòng)機(jī)、 V 帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機(jī)構(gòu)成。 查指導(dǎo)書第 7 頁表 1：取 V 帶傳動(dòng)比 i=2～ 4 二級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 i=8～ 40 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： n 電機(jī) =n 卷軸 i 總 =19（ 2～ 4） （ 8～ 40） =304～ 3040r/min 符 合這一范圍的轉(zhuǎn)速有： 750、 1000、 1500、 3000 根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 8167， 有 4 種適用的電動(dòng)機(jī)型號，因此有 4 種傳動(dòng)比方案如 表 21。 01 12 23 34, , ,? ? ? ? —— 依次為電機(jī)與軸 1，軸 1 與軸 2，軸 2 與軸 3，軸 3 與軸 4 之間的傳動(dòng)效率。 ②驗(yàn)算帶速 11 1 2 5 9 6 0 6 . 2 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnV m s?? ??? ? ??? 帶速在 5～ 25m/s 范圍內(nèi)，合適。 ④驗(yàn)算小帶輪包角 ? 上海海洋大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機(jī)械實(shí)體 造型設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 43 頁 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 195 頁式 131 得： 211 8 0 5 7 . 3 1 6 3 1 2 0dda? ? ? ? ??? ? ? ? ?。 1? = EF AFBC AC? EF= K? =+= 則 ? ? ? ?004 . 4 2 . 8 41 . 3 8 0 . 1 0 8 0 . 9 5 9 1 . 0 9LcP kWZ P P K K?? ? ?? ? ? ? ? 取 3Z? 根。 ②查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 166 頁表 117 得 lim 1 550H Mpa? ? lim 2 540H Mpa? ? 。 故 ? ? l im 11 200 1541 .3FF F M p a M p aS?? ? ? ? ? ? l im 22 150 1151 .3FF F M p a M p aS?? ? ? ?。 低速級大齒輪選用 45? 鋼正火，齒面硬度為 220HBS。查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 230 頁表 142 取 ? ? 35Mpa? ? C=100。 3d 段裝配軸承且 32dd? ，所以查手冊 62 頁表 61 取 3 45d? 。 L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。 校核該軸和軸承： L1=73 L2=211 L3=96 作用在齒輪上的圓周力為： 3112 2 1 0 6 . 9 1 0 29482 9 2 . 5t TFNd ??? ? ?? 徑向力為 2 9 8 4 2 0 1 0 7 3rtF F tg tg N? ? ? ? ? ? 作用在軸 1 帶輪上的外力： F N?? 求垂直面的支反力 2112211 1 0 7 3 8 0 07 3 2 1 1rV lFFNll? ? ? ??? 21 10 73 80 0 27 3V r VF F F N? ? ? ? ? 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖 322 2 7 3 2 1 1 1 0 5 7 . 6 .a v vM F l N m?? ? ? ? ? 39。aFM 與 22av aHMM? 直接相加。 2 39。 上海海洋大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機(jī)械實(shí)體 造型設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 43 頁 圖 22 鍵的設(shè)計(jì)與校核 根據(jù) 1136, ??，確定 V 帶輪選鑄鐵 HT200，參考教材表 109， 由于 1 36d? 在 30～ 38范圍內(nèi)，故 1d 軸段上采用鍵 bh? ： 108? 采用 A 型普通鍵 鍵校核 .為 L1==60 綜合考慮取 l =50 得 ? ? ? ?314 4 1 0 6 . 9 1 0 3 7 . 1[ ] 3 6 8 5 0 1 0pT M p a pd l h??? ???? ? ?? ? ? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 155 頁表 1010， [σb]=50～ 60， 所選鍵為： :10 8 50b h l? ? ? ? 中間軸的設(shè)計(jì) ①材料 選用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理。 3d 段主要是定位高速級大齒輪，所以取 3 60d? ， L3= 4? =10。eM? 2 2 2 22( ) 3 2 3 . 8 (0 . 6 4 7 0 . 3 ) 4 1 3 .amM T N m? ? ? ? ? ? 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑 nn 截面 : ? ? 33314 1 1 1 0 .1 0 .1 6 0ebMd m m???? ? ?? mm 截面 : ? ?39。查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 155 頁表 1010 得 [σ]=100～ 120 L=12818=110 取鍵長為 110. L=8212=70 取鍵長為 70 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： ? ? ? ?324 4 4 7 0 . 3 1 0 8 2 . 94 5 9 7 0 1 4bbT M p adhl????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?324 4 4 7 0 . 3 1 0 544 5 9 1 0 0 1 4bbT M p adhl????? ? ? ?? ? ? 所以所選鍵為 : :14 9 70b h l? ? ? ? :14 9 110b h l? ? ? ? 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) （ 1） 確定各軸段直徑 ①計(jì)算最小軸段直徑 因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，由式 142 得： 上海海洋大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機(jī)械實(shí)體 造型設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 43 頁 3 33133 . 5 61 0 0 5 7 . 11 9 . 1Pd C m mn? ? ? ? ?考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取 1 57 .1 (1 5% ) 59 .9d m m? ? ? ?查手冊 9 頁表 116 圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取 1 63d mm? ②為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑 2 70d mm? 。 ⑥ 輪裝拆方便，設(shè)計(jì)軸頭 6d ，取 67dd? ，查手冊 9 頁表 116 取 6 80d mm? 。 ③設(shè)計(jì)軸段 3d ，為使軸承裝拆方便，查手冊 62 頁，表 61， 采用擋油環(huán)給軸承定位。 軸承壽命校核 軸承壽命可由式 610 ()60 th PCfLhn Pf ??進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以 rPF? ，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 259 頁表 169， 10 取 1, ,tpff??取 3?? 2 2 2 21 1 1 3 1 6 4 5 8 6 4 5 9 6r v HF F F N? ? ? ? ? 2 2 2 22 2 2 2 5 0 0 6 8 3 0 7 2 7 3r v HF F F N? ? ? ? ? 則 6 6 3 321 0 1 0 1 2 9 . 5 1 0( ) ( ) 2 . 1 26 0 6 0 6 8 1 . 1 7 2 7 3thPCfL h yn P f ? ??? ? ? ???，軸承使用壽命在 2～ 3 年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。 5d 段要裝配軸 承，所以查手冊第 9 頁表 116 取 5 45d? ，查手冊 62 頁表 61 選用 6208 軸承， L1=B+ 3? + 2? +3+（ 2～ 3） =18+10+10+2=43。 ②根據(jù) 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 230 頁式 142 得 上海海洋大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機(jī)械實(shí)體 造型設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 43 頁 2m i n233 3 . 2 11 0 0 3 6 . 168PdC n? ? ? 1d 段要裝配軸承，所以查手冊第 9 頁表 116 取 1 40d? ，查手冊 62 頁表 61 選用 6208 軸承，L1=B+ 3? + 2? +(2～ 3)=18+10+10+2=40。 軸承壽命校核 軸承壽命可由式 610 ()60 th PCfLhn Pf ??進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以 rPF? ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 259 頁表 169， 10 取 1, ,tpff??取 3?? 按最不利考慮，則有： 2 2 2 21 1 1 1 8 0 0 2 1 9 7 3 8 4 . 3 2 7 2 2 . 4r v H FF F F F N? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 22 2 2 2 2 7 3 7 5 1 1 5 1 7 . 1 2 3 1 6 . 2r v H FF F F F N? ? ? ? ? ? ? 則 6 6 3 31 0 1 0 1 2 9 . 5 1 0( ) ( ) 6 . 36 0 6 0 3 1 4 . 8 1 . 2 2 3 1 6 . 2th PCfLhn f P ? ??? ? ? ??? 年 因此所該軸承符合要求。 2 2 2 22 7 . 7 5 7 . 6 1 5 8 . 2 1 9 6 . 1 .a a F a V a HM M M M N m? ? ? ? ? ? ? 39。322 7 5 1 2 1 1 1 0 1 5 8 . 4 .a H HM F l N m?? ? ? ? ? 求 F 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 31129 6 1 1 3 2 . 8 3 8 4 . 37 3 2 1 1F lFFNll ?? ? ??? 21 38 4. 3 11 32 .8 15 17 .1FFF F F N? ? ? ? ? 求并繪制 F 力產(chǎn)生的彎矩圖 323 1 1 3 2 . 8 9 6 1 0 1 0 8 . 7FM F l N?? ? ? ? ? 39。 4 1 t m?? ? ?查手冊 51 頁表 41 得： 1 mm? 得： e=＜ 。 L3=B+ 3? +2=16+10+2=28。 L1==60。 ⑤齒輪的圓周速度 32 2 7 4 6 8 0 . 1 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnV m s?? ? ? ?? ? ??? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 162 頁表 112 知選用 9 級的的精度是合適的。 ⑤齒輪的圓周速度 11 2 9 2 . 5 3 1 4 . 8 1 . 1 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnV m s?? ? ? ?? ? ??? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 162 頁表 112 知選用 9 級的 的精度是合適的。 故 ? ? l im 11 550 5001 . 1HH H M p a M p aS?? ? ? ? ? ? l im 22 540 4901 . 1HH H M p a M p aS?? ? ? ?。 齒輪的設(shè)計(jì) (1)高速級大小齒輪的設(shè)計(jì) ①材料 高速級小齒輪選用 45? 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS。 EF AFBC AC? EF= 0P =+= EF AFBC AC? EF= 0 ? ? ? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 202 頁表 132 得 ? 。 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 195 頁式（ 132）得： ? ? ? ?000221122 2 3 0 5 . 824 ddL a d d a? ?? ? ? ? ?查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 202 頁表 132 取 2500dL ? 。 ? ?1212 1 3 . 0 5 1 2 5 0 . 9 8 3 7 3 . 6 3nddn ?? ? ? ? ? ? ? ? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第 206 頁表 137 取 2 375d ? 。 表 22 額定功率 kW 滿載轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 A D E F G H L AB 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比： 960 5 0 .5 319ni n? ? ?總卷 筒 分配傳動(dòng)比：取 i 帶 = 則 12 5 0 .5 3 / 3 .0 5 1 6 .4 9ii? ? ? i1=（ ～ ） i2 取 i1= i2= i1= 注： i帶 為帶輪傳動(dòng)比， 1i 為高速級傳動(dòng)比， 2i 為低速級傳動(dòng)比。 （ 3） 已知條件：運(yùn)輸帶卷筒轉(zhuǎn)速 19r/min，減速箱輸出軸功率馬力 P= 馬力。它們的各尺寸參數(shù)按照給定的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 介紹了 SolidWorks 的設(shè)計(jì)原理，典型零件建模，虛擬裝配及干涉分析。本課題的開展在減速器的設(shè)計(jì)、性能分析、圖文檔和系統(tǒng)化管理，縮短減速器的開發(fā)周期，減少設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)具有重要意義。 在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)中其基本設(shè)計(jì)流程 是在已有的減速器的基礎(chǔ)上進(jìn)行，設(shè)計(jì)中存在