【導(dǎo)讀】第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書························································································2

　　

【正文】 各軸肩處的圓角半徑取 R1。 蝸輪軸的強(qiáng)度校核 （ 1）求軸上的載荷 24 圖 蝸輪軸受力分析圖 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 ）做出軸的計(jì)算簡圖（圖 ）。在確定軸承的支點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)從文獻(xiàn) [3]中查取得 a 值。對于 7213AC 型軸承，由文獻(xiàn) [3]P193中查得 a=。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖可以看出中間截面是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算的截面的 HM 、 VM 及 M的值計(jì)算過程及結(jié)果如下： 25 112122121 2 2121 2 2322 2 37050802 2 590560328ta n 648 180079 1800 79 14220079 648 79tatar r tN V N V rN H N H tH N HV N VTF F K NdTF F K NdF F F K NF F F NF F F NT T N mM F N m mMF??? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? 51192 N m m?? 表 9 蝸輪軸上的載荷 載荷 H V 支反力 N 1NHF 2NHF 1NVF 2NVF 1800 1800 648 648 彎矩 M 142200HM ? 51192VM ? 總彎矩 M 2212 1 5 1 1 3 3 . 9 2HVM M M M N m m? ? ? ? ? 扭矩 T= （ 2）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn) [1]P373式（ 155）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力： ? ? ? ? ? ?22221313321 5 1 1 3 3 . 9 2 0 . 6 6 0 3 . 5 1 4 . 4 1 6 00 . 1 0 . 1 7 0caMT M p a M p ad????? ? ?? ? ? ? ?? 故安全。 （ 3）精度校核軸的疲勞強(qiáng)度 1）判斷危險(xiǎn)截面 截面 II、 III只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為 寬裕確定的，所以截 26 面 II、 III 均無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 III 和 IV 與蝸輪嚙合的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，中心截面上的應(yīng)力最大。截面 V的應(yīng)力集中的影響和截面 IV 的相近，但截面 IV 不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然應(yīng)力集中最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截中心面也不必校核。因而該軸只需校核截面 IV左右即可。 2）截面 E 左側(cè) 抗截面系數(shù) 3 3 30 . 1 0 . 1 6 5 2 7 4 6 3W d m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 3r 0 .2 0 .2 6 5 5 4 9 2 5W d m m? ? ? ? 截面 E左側(cè)彎矩 M=27463*(7941)/79= 截面 E上扭矩 T3= 31 3 0 7 5 0 . 1 6 4 . 7 627463603510 1 0 . 9 954925bTTM M p aWT M p aW??? ? ?? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由文獻(xiàn) [1]P362 表 151查得 ? ? 1 1 16 4 0 = 6 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M p a M p a M p a M p a? ? ? ???? ? ?， 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集 中系數(shù) ?? 及 ?? 按文獻(xiàn) [1]P40 附表 32 查取，因 r/d=2/65=， D/d=70/65=， =2 .0 =????, 又由文獻(xiàn) [1]P41 附圖 31可知軸的材料敏性系數(shù) ? ? ， ? ? 故有效應(yīng)力集中系數(shù) ? ?? ?1 1 1 .8 21 1 1 .2 6rkq??? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 文獻(xiàn) [1]P42 附圖 32尺寸系數(shù) = =????， 文獻(xiàn) [1]P44 附圖 34 = =???? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理1 1 1 1 2kKkK????????????? ? ? ?? ? ? ? 又由 文獻(xiàn) [1]P39 表 31與文獻(xiàn) [1]P40 表 32的碳鋼的特性系數(shù) = 0. 1 ~ 0. 2 = 0. 1 = 0. 05 ~ 0. 1 = 0. 05? ? ? ?? ? ? ?取 ； 。 27 計(jì)算安全系數(shù) caS 1122275= 20 .63 6 + 0155= 510 .99 10 .99 2 + 522 2 amamcaSKSKSSSSSS???????????? ? ??? ? ?????? ? ???? ??? ? ? ? ?? 故該軸在截面左側(cè)強(qiáng)度是足夠的。 3）截面 E 右側(cè) 抗截面系數(shù)按文獻(xiàn) [1]P373 表 154 中的公式計(jì)算 3 3 30 . 1 0 . 1 7 0 3 4 3 0 0W d m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 30 . 2 0 . 2 7 0 6 8 6 0 0TW d m m? ? ? ? 彎矩 T3 及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 337 9 4 12 7 1 8 2 2 .6 9 = 1 3 0 7 5 0 .1 6796035101 0 .9 9549256 0 3 .5 11 3 0 7 5 0 .1 63 .8 134300TTbM N m mTM p aWT N m mM p a??? ? ?? ? ????? 過盈配合處 K???由文獻(xiàn) [1]P43 附表 38 用插值法求出并取 ??????? 3 . 1 6 =0 . 8 3 . 1 6 = 2 . 5 3KK????????， 故 按磨削加工，文獻(xiàn) [1]P44 附圖 34 表面質(zhì)量系數(shù) = =???? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q?? ，則按文獻(xiàn) [1]P25 式（ 312）和文獻(xiàn) [1]P25 式（ 312a）故得綜合系數(shù)為 28 1 1 1 1 kKkK????????????? ? ? ?? ? ? ? 又由文獻(xiàn) [1]P39 附表 31與文獻(xiàn) [1]P40 附表 32 的碳鋼的特性系 數(shù) ~ ? ? 取 ?? ； =~?? ，取 =?? 計(jì)算安全系數(shù) Sca 1122275 0155 22 amamrrSKSKSSSSSS??????????? ? ??? ? ???? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ?? 故該軸在截面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。本設(shè)計(jì)因無大的瞬時(shí)過載 及嚴(yán)重的 應(yīng)力循環(huán)不對稱，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此蝸輪軸的設(shè)計(jì)即告結(jié)束。 三、 III軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸 III（輸出軸）上的數(shù)據(jù) 軸 III（輸出軸）上的功率 4 kw? ，轉(zhuǎn)速 4 / mi nnr? ，轉(zhuǎn)矩 4T ＝49550 nP??Ⅳ 出 N M 求作用在齒輪上的力 已知大齒輪的分度圓直徑 4d ＝ 150 ㎜ 44342 2 1 0 7 8 1 3 0 1 4 3 7 5 . 0 7150tt TF F Nd ?? ? ? ? 444 t a n t a n 2 0 5 2 3 0 . 1 0rttF F NF ?? ? ? 44 1 5 2 9 7 .6 3c o s taFNF ??? 29 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn) [1]P370 表 153取 4A =115，于是 得 4 33m i n 346 . 9 01 1 5 5 5 . 5 86 1 . 1 2PdA n? ? ? ?㎜ 第五章 鍵的選擇和計(jì)算 蝸桿軸與聯(lián)軸器采用平鍵 1 0 8 4 0b h l m m m m m m? ? ? ? ?連接 普通平鍵的連接的強(qiáng)度條件為 32 1 0 []ppTkld????? 鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 62 查得許用應(yīng)力為[ ] 1 0 0 ~ 1 2 0 ap MP? ? ，鍵的工作長度 4 0 1 0 3 0l L b m m? ? ? ? ?，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k==4mm，所以此鍵的強(qiáng)度為 332 10 2 94 .9 1 10 30 32p T M P ak ld? ? ? ?? ? ??? 在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，所以此鍵符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 第六章、其他附件的選擇 1． 窺視孔蓋與窺視孔： 在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔 , 大小只要夠手伸進(jìn)操作可。以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙 ,了解嚙合情況 .潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。 2．通氣器 減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱 ,機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏 ,所以在機(jī)蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱空氣自由逸處，保證機(jī)體內(nèi)外壓力均衡，提高機(jī)體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成。 選用簡易通氣器 M20 3． 油面指示器 30 油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量 .因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應(yīng)按傳動件浸入深度確定。 根據(jù)指導(dǎo)書表 ，選用桿式油標(biāo) M20。 4． 放油螺塞 放油孔的位置設(shè)在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側(cè)，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強(qiáng)密封。 根據(jù)指導(dǎo)書表 ，選用 M20 型油塞和墊片 5．起吊裝置 為了拆卸及搬運(yùn)，應(yīng)在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機(jī)座上鑄出吊鉤。 根據(jù)指導(dǎo)書 ，箱蓋選用吊耳 d=16mm 6．定位銷 根據(jù)指導(dǎo)書表 ，選用銷 GB/T 1172020 A8 35 7． 起蓋螺釘 為了便于啟蓋，在機(jī)蓋側(cè)邊的邊緣上裝一至二個(gè)啟蓋螺釘。在啟蓋時(shí)，可先擰動此螺釘頂起機(jī)蓋；螺釘上的長度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。 在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘 ,便于拆卸端蓋 .對于需作軸向調(diào)整的套環(huán) ,裝上二個(gè)螺釘 ,便于調(diào)整。 選用螺釘 M12 30 第七章 密封與潤滑 1．齒輪的潤滑 采用浸油潤滑，由于高速級蝸桿浸油深度 30~50mm，取深 h=32mm。根據(jù)指導(dǎo)書表 161，選用全損耗系統(tǒng)用油 LAN22。 2．滾動軸承的潤滑 選用脂潤滑。根據(jù)表 164 ，選用滾動軸承脂 ZGN692。密封方法的選取由于凸緣式軸承端蓋易于調(diào)整軸向游隙，軸的軸承兩端采用凸緣式端蓋。 用于調(diào)整軸承間隙 ,有的起到調(diào)整傳動零件軸向位置的作用 . 31 在伸出軸與端蓋之間有間隙 ,必須安裝密封件 ,以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi) . 第八章 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 代號 尺寸計(jì)算 結(jié)果（㎜） 下箱座壁厚 ? 3 8a?? 12 上箱蓋壁厚 1? 8?? 10 下箱座剖分面處凸緣厚度 b ? 18 上箱蓋剖分面處凸緣厚度 1b ? 15 地腳螺栓底腳厚度 p ? 3 箱座上的肋厚 m ?? 11 箱蓋上的肋厚 1m ?? 9 地腳螺栓直徑 d? 查表 M16 地腳螺栓通孔直徑 d? 20 地腳螺栓沉頭座直徑 0D 45 地腳凸緣尺寸（扳手空間） 1L 25 2L 22 地腳 螺栓數(shù)目 n 4 軸承旁連接螺栓直徑 1d M12 軸承旁連接螺栓通孔直徑 39。1d 軸承旁連接螺栓沉頭座直徑 0D 26 剖分面凸緣尺寸（扳手空間） 1C 20 2C 16 上下箱連接螺栓直徑 2d M10 上下箱連接螺栓通孔直徑 2d 11 32 上下箱連接螺栓沉頭座直徑 0D 22 箱緣尺寸（扳手尺寸） 1C 18 2C 14 軸承端蓋（即軸承座）外徑 2D 23(5 5 .5 )D D d?? 88 箱體外壁至軸承端蓋面的距離 K 125K C C? ? ? 37 軸承座孔長度（箱體內(nèi)壁與軸承座端面的距離 F FK??? 49 軸承旁凸臺的半徑 R? 2RC? ? 14 軸承旁連接螺栓距離 S 2SD? 88 軸承蓋螺釘直徑 3d 查表 M8 檢查孔蓋連接螺栓直徑 4d 4 6dd??? 10 圓錐定位銷直徑 5d ? 8 減速器中心高 H (1 )Ha? 200 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁間距離 1? 1 ??? 15 齒輪端面與箱內(nèi)壁間距離 2? 2 ??? 12 第九章 設(shè)計(jì)小結(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)電類專業(yè)的主要課程之一，它對學(xué)生要求是能夠結(jié)合課本的學(xué)習(xí)內(nèi)容，綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)和技術(shù)知識，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件，去設(shè)計(jì)合用的零部件及簡單的機(jī)械，起到從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程承先啟后的橋梁作用，有對機(jī)械設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)的作用，為以后的學(xué)習(xí)與發(fā)展打下堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣與熱情。 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的過程是艱辛而又充滿樂趣的，在這短暫的二個(gè)星期里，我在對機(jī)械的設(shè)計(jì)的基本過程中形成了對機(jī)械設(shè)計(jì)初步的認(rèn)識和了解，即初步接觸到了一個(gè)真機(jī)器的計(jì)算和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過查閱大量的書籍，對有關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的各種標(biāo)準(zhǔn)有了一定的認(rèn)識，也加強(qiáng)了對課本的學(xué)習(xí)和認(rèn)識，加深了對機(jī)械設(shè)計(jì)的理解與認(rèn)識。 通過這次的設(shè)計(jì)，我認(rèn)識到一些問題是我們以后必須注意的。第一，設(shè)計(jì)過 33 程決非只是計(jì)算過程，當(dāng)然計(jì)算是很重要，但只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)基礎(chǔ)，而零件、部件、和機(jī)器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)取定的，計(jì)算所得的數(shù)字，最后往往會被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)工作中一般占較大的比重。 第二，我們不能死套教材，教材中給出的一些例題或設(shè)計(jì)結(jié)果，通常只是為表明如何運(yùn)用基礎(chǔ)知識和經(jīng)驗(yàn)資料去解決一個(gè)實(shí)際問題的范例，而不是唯一正確的答案。所以我們必須要學(xué)會查閱各種書籍和手冊，利用現(xiàn)有的資源再加上自己的構(gòu)想和創(chuàng)新，才能真正完成一個(gè)具有既有前景和使用價(jià)值又能普遍推廣，價(jià)格低廉的新產(chǎn)品。因此，全力追索不斷增殖的設(shè)計(jì)能力才是學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的中心思想。 第三，創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是我們國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。創(chuàng)新 在機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中體現(xiàn)的更是淋漓盡致，我們所設(shè)計(jì)出來的東西必須得超過以前的才具有社會實(shí)用價(jià)值，因此我們首先要有敢于突破束縛、突破慣例和大膽否定現(xiàn)有的一些東西，同時(shí)也要有寬廣而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識和創(chuàng)新思維與細(xì)心觀察的能力。雖然在這次的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中大部分都是參照教材和手冊所設(shè)計(jì)，只有小部分是通過自己創(chuàng)新所形成，但在選用各種零部件時(shí)是個(gè)人根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選定的，以使各種零部件組裝成最好的一個(gè)減速器。因此也體現(xiàn)了創(chuàng)新的思想。 參考書目 【 1】 濮良貴、紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）。北京高等教育出版社 【 2】 于慧力 張春宜 潘承怡主編 .機(jī)械 設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) .北京，科學(xué)出版社，2020 【 3】 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) . 第五版 . 北 京：高等教育出版社， 【 4】 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編委會 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .， 2020