湖北工业大学商贸学院毕业论文————机电一体化专科三班
3.确定传动尺寸 m(z?z4)3?(23?97)???11.969? ??arccosn32a2?184因?值与初选值相差不大，故对与?有关的参数无需进行修正 则可得， d3? d4???11.969? mnz33?23?mm?70.531mm cos?cos11.969?mnz43?97?mm?297.455mm cos?cos11.969? b??dd3?1.1?70.531?77.58mm，取b4=78mm b3?b4?(5~10)mm，取b3=85mm d3=70.531mm d4=297.455mm b4=78mm b3=85mm 4.校核齿根弯曲疲劳强度 齿根弯曲疲劳强度条件为 2kT2 ?F?YFYSY?Y?????F bmnd3 1）K、T3、mn和d3同前 2）齿宽b=b4=78mm 3）齿形系数YF和应力修正系数YS。当量齿数为 z323 zv3???24.6 cos3?cos311.969? z497 zv4???103.6 33cos?cos11.969? 由图8-8查得YF3=2.62，YF4=2.24；由图8-9查得YS3=1.59， YS4=1.82 4）由图8-10查得重合度系数Y??0.72 5）由图11-23查得螺旋角系数Y??0.86 6）许用弯曲应力为 YN?Flim ???F? SF 由图8-4f、b查得弯曲疲劳极限应力 ?Flim3?215Mpa，?Flim4?170Mpa 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 11 页 共 40 页
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由图8-11查得寿命系数YN3=YN4=1，由表8-20查得安全系数 SF=1.25，故 YN3?Flim31?215???F3??Mpa?172Mpa SF1.25 YN4?Flim41?170???F4??Mpa?136Mpa SF1.25 2kT2?F3?YF3YS3Y?Y? bmnd3 2?1.44?142040 ?2.62?1.59?0.72?0.86Mpa = 78?3?70.531 =63.93Mpa
齿轮上作用力的计算为后续轴的设计和校核、键的选择和验算及轴承的选择和校核提供数据，其计算过程见表6 计算项目
计算及说明 （1）已知条件 高速轴传递的转矩T1=50670Nmm，转速 n1=720r/min，小齿轮大端分度圆直径d1=80.5mm，cos?1=0.9474， 计算结果 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 12 页 共 40 页
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1.高速级齿轮传动的作用力 sin?1=0.3201，?1?18.67? （2）锥齿轮1的作用力 圆周力为 Ft1?2T12?50670?N?1481.0N d1(1?0.5?R)80.5?(1?0.5?0.3)其方向与力作用点圆周速度方向相反 径向力为 Fr1?Ft1tan?cos?1?1481.0?tan20??0.9474N?510.7N 其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心 轴向力为 Fa1?Ft1tan?sin?1?1481.0?tan20??0.3201N?172.5N 其方向沿轴向从小锥齿轮的小端指向大端 法向力为 Fn1?Ft11481.0?N?1576.1N cos?cos20? Ft1=1481.0N Fr1=510.7N Fa1=172.5N FN1=1576.1N 2.低速级齿轮传动的作用力 （1）已知条件 中间轴传递的转矩T2=142040Nmm，转速 n2=244.07r/min，低速级斜齿圆柱齿轮的螺旋角??11.969?。为 使斜齿圆柱齿轮3的轴向力与锥齿轮2的轴向力互相抵消一部分， 低速级的小齿轮右旋，大齿轮左旋，小齿轮分度圆直径为 d3=70.531mm （2）齿轮3的作用力 2T22?142040 圆周力为Ft3??N?4027.7N Ft3=4027.7N d370.531 其方向与力作用点圆周速度方向相反 径向力为 tan?ntan20? Fr3?Ft3?4027.7?N?1498.5N Fr3=1498.5N cos?cos11.969? 其方向为由力的作用点指向轮3的转动中心 轴向力为 Fa3=853.5N Fa3?Ft3tan??4027.7?tan11.969?N?853.5N 其方向可用右手法则来确定，即用右手握住轮3的轴线，并使四 指的方向顺着轮的转动方向，此时拇指的指向即为该力的方向 法向力为 Ft34027.7Fn3??N?4381.3N Fn3=4381.3N cos?ncos?cos20??cos11.969?机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 13 页 共 40 页
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（3）齿轮4的作用力 从动齿轮4的各个力与主动齿轮3上相应的力大小相等，作用方向相反 八、 减速器转配草图的设计
一、合理布置图面
该减速器的装配图一张A0或A1图纸上，本文选择A0图纸绘制装配图。根据图纸幅面大小与减速器两级齿轮传动的中心距，绘图比例定位1：1，采用三视图表达装配的结构。
二、绘出齿轮的轮廓尺寸
在俯视图上绘出锥齿轮和圆柱齿轮传动的轮廓尺寸
三、箱体内壁
在齿轮齿廓的基础上绘出箱体的内壁、轴承端面、轴承座端面线
九、 轴的设计计算
轴的设计和计算、轴上齿轮轮毂孔内径及宽度、滚动轴承的选择和校核、键的选择和验算与轴联接的半联轴器的选择同步进行。
一、高速轴的设计与计算 高速轴的设计与计算见表7。 计算项目 计算及说明 计算结果 高速轴传递的功率p1=3.82kw,转矩T1=50670mm，转速 1.已知条件 n1=720r/min，小齿轮大端分度圆直径d1=80.5mm，齿宽中点处分度圆直径dm1=（1-0.5?R）d1=68.425mm，齿轮宽度b=20mm 2.选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故由表8-26选用常用的材料45钢，调质处理 45钢，调制处理 查表9-8得C=106～135，取中间值C=118，则 p13.82dmin?C3?1183mm?20.58mm dmin=20.58mm n17203.初算轴径 轴与带轮连接，有一个键槽，轴径应增大3%～5%，轴端最细处直径 d1>20.58+20.58*（0.03～0.05）mm=21.19～21.61mm
（1）轴承部件的结构设计 为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故 轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计 1 轴段○1 上安装联轴器，此段设计应与联（2）联轴器与轴段○轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所联接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查表8-37，取载荷系数KA=1.5，计算转矩为 Tc=KAT1=1.5*50670Nmm=76005N·mm 由表8-38查得GB/T5014-2003中的LX1型联轴器符合要求：公称转矩为250N·mm，许用转速8500r/min，轴孔范围为12～24mm。考虑到d1>20.58mm，取联轴器孔直径为22mm，轴孔长度L联=52mm，机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 14 页 共 40 页
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4.结构设计
Y型轴孔，A型键，联轴器从动端代号为LX1 22*52GB/T5014—1 的直径d1=22mm。其长度略小于孔宽度，取2003，相应的轴段○L1=50mm 2和○4的设计 在确定轴段○2的轴径时，(3) 轴承与轴段○应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸。 若联轴器采用轴肩定位，轴肩高度h=（0.07～0.1）d1=（0.07～0.1）*30mm=2.1～3mm。轴段2的轴径d2=d1+2*(2.1～3）mm=34.1～36mm，其值最终由密封圈○确定。该处轴的圆周速度均小于3m/s，可选用毡圈油封，查表8-27初选毡圈35JB/ZQ4606—1997，则d2=35mm，轴承段直径为40mm，经过计算，这样选取的轴径过大，且轴承寿命过长，故此处改用轴套定位，轴套内径为28mm，外径既要满足密封要求，又要满足轴承的定位标准，考虑该轴为悬臂梁，且有轴向力的作用，选用圆锥滚子轴承，初选轴承30207，由表9-9得轴承内径d=35mm，外径D=72mm，宽度B=17mm，T=18.25mm，内圈定位直径da=42mm，外径定位Da=65mm，轴上力作用点与外圈大端面的距离a3=15.3mm，故d2=35mm，联轴器定位轴套顶到轴承内圈端面，则该处轴段长度应略短于轴承内圈宽度，取L2=16mm。该减速器锥齿轮的圆周速度大于2m/s，故轴承采用油润滑，由齿轮将油甩到导油沟内流入轴承座中。 通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d4=35mm，其右侧为齿轮1的定位轴套，为保证套筒能够顶到轴承内圈右端面，该处轴段长度应比轴承内圈宽度略短，故取L4=16mm 3的设计 该轴段为轴承提供定位作用，（4） 轴段○故取该段直径为轴承定位轴肩直径，即d3=42mm，该处长度与轴的悬臂梁长度有关，故先确定其悬臂梁长度 5的设计 轴段○5上安装齿轮，（5） 齿轮与轴段○小锥齿轮所处的轴段采用悬臂结构，d5应小于d4，可初定d5=32mm 小锥齿轮齿宽中点分度圆与大端处径向端面的距离M由齿轮的结构确定，由于齿轮直径比较小，采用实心式，由图上量得M=32.9mm，锥齿轮大端侧径向端面与轴承套杯端面距离取为d1=22mm L1=50mm d2=35mm L2=16mm d4=35mm L4=16mm d3=42mm d5=32mm ?1?10mm，轴承外圈宽边侧距内壁距离，即轴承套杯凸肩厚 C=8mm，齿轮大端侧径向端面与轮毂右端面的距离按齿轮结构需要 取为56mm，齿轮左侧用轴套定位，右侧采用轴端挡圈固定，为使 挡圈能够压紧齿轮端面，取轴与齿轮配合段比齿轮毂孔略短，差 值为0.75mm，则 L5=56+?1+C+T-L4-0.75=（56+10+8+18.25-16-0.75）L5=75.5mm mm=75.5mm 1与轴段○3的长度 轴段○1的长度除与轴上的零件（6） 轴段○ 有关外，还与轴承端盖等零件有关。由表4-1可知，下箱座壁厚 ?=0.025a+3mm=0.025*184+3mm=7.6mm，取壁厚??10mm，??10mm R+a=70.374+184=254.374mm<600mm，取轴承旁联接螺栓为M20， 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 15 页 共 40 页