二級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計【P=20KW Z1=24 Z2=76 Z3=25 Z4=100 i=12.64】【說明書+CAD】

二級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計【P=20KW Z1=24 Z2=76 Z3=25 Z4=100 i=12.64】【說明書+CAD】,P=20KW Z1=24 Z2=76 Z3=25 Z4=100 i=12.64,說明書+CAD,二級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計【P=20KW,Z1=24,Z2=76,Z3=25,Z4=100,i=12.64】【說明書+CAD】,二級 目 錄 前言‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2 第一章 總論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3 第二章 齒輪的設(shè)計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4 第一節(jié) 齒輪的基礎(chǔ)知識‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4 第二節(jié) 齒輪的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 9 第三節(jié) 漸開線齒輪的制作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 10 第三章 軸的設(shè)計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 18 第一節(jié) 軸的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 18 第二節(jié) 軸的制作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 20 第四章 箱體的設(shè)計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 25 第一節(jié) 箱體的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 25 第二節(jié) 箱體的制作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 27 第五章 標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計與選用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 41 第一節(jié) 軸承‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 41 第二節(jié) 鍵、銷和潤滑油的選用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42 第六章 裝配‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 43 參考文獻 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 47 前言 在各種機器中，為滿足機械的運動和動力要求，僅采用一種機構(gòu)是不夠的，而是將若干個機構(gòu)根據(jù)需要組合起來，構(gòu)成一個機械傳動系統(tǒng)來完成。傳動系統(tǒng)位于原動機和執(zhí)行構(gòu)件之間，其基本任務(wù)是將原動機的動力和運動傳遞給執(zhí)行構(gòu)件，滿足其不同的運動形式、運動規(guī)律要求。機器的工作原理不同，其傳動方案也不同；即使同一工作原理，也可擬定出幾種不同的傳動方案。 而減速器在這一過程中起著重要的作用。減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。要對減速器進行設(shè)計。如進行傳動方案的設(shè)計，電動機功率及傳動比分配，主要傳動零件的參數(shù)設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)件的選用，減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計中需注意的問題及常見的錯誤結(jié)構(gòu)，減速器箱體各部尺寸的確定，結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計，裝配圖的設(shè)計要點及步驟等。 二級齒輪減速器在設(shè)計中，引用了有關(guān)著作中的資料，蒙受先輩作者們的教益非淺，在此鄭重的表示感謝。同時也感謝指導(dǎo)老師王文浩，同學(xué)楊會祥在設(shè)計中給予的幫助。 總 論 一、畢業(yè)設(shè)計的目的： ﹙1﹚ 通過畢業(yè)設(shè)計能綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程及有關(guān)選修課程的知識，起到鞏固、深化、融會貫通及擴張有關(guān)機械設(shè)計方面的知識，樹立正確的設(shè)計思想。 ﹙2﹚ 通過畢業(yè)設(shè)計的實踐，培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的能力，掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計方法和步驟。 ﹙3﹚ 提高有關(guān)設(shè)計能力，如計算能力、繪圖能力以及計算機輔助設(shè)計（CAD）能力等，熟悉設(shè)計資料（手冊、圖書等）的使用，掌握經(jīng)驗估算等機械設(shè)計的基本技能。 二、畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù)： 選作二級直齒圓柱齒輪作為設(shè)計課題，其主要內(nèi)容包括以下幾方面： （1）擬訂分析傳動裝置的設(shè)計方案； （2）選擇電動機，計算傳動裝置的運算和動力參數(shù)； （3）進行傳動件的設(shè)計，如齒輪、軸、鍵等； （4）繪制3D零件圖并生成工程圖； （5）繪制減速器裝配圖； （6）編寫設(shè)計計算說明書； （7）答辯。 三、畢業(yè)設(shè)計的步驟： 畢業(yè)設(shè)計按以下順序進行：設(shè)計準(zhǔn)備工作— 總體設(shè)計—傳動件的設(shè)計計算—零件圖的繪制—裝配圖的繪制—編寫設(shè)計說明書—答辯 四、 采用計算機輔助設(shè)計（CAD），所使用軟件為CATIA P3 V5R17。 五、 二級齒輪傳動簡圖。 第二章 齒輪的設(shè)計 第一節(jié) 齒輪的基礎(chǔ)知識 一、齒輪的種類和性質(zhì)： 齒輪傳動是機械傳動中的一個重要組成部分，他起著傳遞動力和運動的作用。機械制造業(yè)中，廣泛的采用齒輪傳動。所謂齒輪傳動機構(gòu)是指組成傳動裝置的齒輪副、軸、軸承和箱體等零件的總和。 齒輪機構(gòu)是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種機構(gòu)。例如在汽車、拖拉機、金屬切削機床等機器中，其重量和成本均占整機的50﹪以上。其廣泛應(yīng)用的理由是由于該機構(gòu)具有一下幾個優(yōu)點：①傳遞圓周速度和功率范圍大；②效率高；③壽命長；④傳動比恒定；⑤可以傳動空間任意兩軸間的運動。其缺點有①要求較高的制造和安裝精度成本較高；②不宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動。 齒輪傳動應(yīng)用廣泛，類型也多，若按照兩齒輪傳動時的相對運動為平面運動或空間運動，可將其分為平面齒輪機構(gòu)和空間齒輪機構(gòu)兩大類。在平面齒輪機構(gòu)中，又可分為外嚙合齒輪機構(gòu)、內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu)。齒條可看成是齒數(shù)為無限多的齒輪的一段齒圈。 按齒輪輪齒的齒廓曲線形狀可分為漸開線齒輪、擺線齒輪和圓弧齒輪等。其中，直齒圓柱齒輪（以后簡稱直齒輪）機構(gòu)是齒輪機構(gòu)中最簡單、最基本、應(yīng)用最廣泛的一種類型。此次設(shè)計就是以直齒輪為例。 在生產(chǎn)實踐中，對齒輪傳動的要求是多方面的，但歸納起來不外乎以下四點： （1）傳動運動的準(zhǔn)確性 即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大的回轉(zhuǎn)角誤差在一定范圍內(nèi)，以保證每轉(zhuǎn)為周期的傳動速比恒定。從幾何角度上講，主要是控制輪齒的分度要準(zhǔn)確。如精密機床齒輪的傳動、機床分度機構(gòu)、儀表齒輪等，如果他們的運動精度降低就會影響傳動或分度的準(zhǔn)確性。 （2）傳動的平穩(wěn)性 即要求齒輪在一個齒距角范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差限制在一定的范圍內(nèi)，以保證每齒為周期的傳動比變化小。在幾何參數(shù)方面主要是控制實際齒形要符合設(shè)計齒行。如氣輪機、精密機床、汽車、拖拉機變速箱中的齒輪，多數(shù)情況下對傳動平穩(wěn)性要求較高。 （3）載荷分布的均勻性 即要求齒面的接觸良好，接觸面積盡可能的大，以避免動載荷大時，齒面應(yīng)力集中，引起點蝕、折斷而降低使用壽命。在幾何參數(shù)方面主要是控制齒向及齒輪箱體孔軸線的平行度誤差。重型機械，如礦山機械、軋鋼及起重機械等低速重載齒輪傳動對這方面的要求較高，對傳遞運動的準(zhǔn)確性及齒側(cè)間隙的要求不是很高。 （4）齒輪副側(cè)隙 即要求齒輪工作齒面接觸時，非工作齒面間應(yīng)有一定的間隙。此側(cè)隙對貯存潤滑油，補償齒輪傳動受力后的彈性變形及熱膨脹，以及補償齒輪及其傳動裝置的加工誤差和安裝誤差均是必要的。否則，齒輪傳動過程中可能出現(xiàn)燒傷或卡死。在幾何要素方面主要是通過控制齒厚而后齒輪箱體孔中心距偏差來限制齒輪副側(cè)隙。 齒輪在不同的工作條件下，對上述四方面的要求是不同的。例如在精密傳動或跟蹤系統(tǒng)的分度傳動中，保證傳動的準(zhǔn)確性是基本的；高速傳動齒輪保證傳動平穩(wěn)性是基本的；低速重載齒輪傳動保證載荷分布的均勻性是基本的；對有回程誤差要求的齒輪傳動，保證傳遞運動的準(zhǔn)確性和合適的側(cè)隙是基本的。 二 、 漸開線齒輪的基本知識： 本設(shè)計所做的為漸開線直齒輪，所以讓我們先來了解漸開線齒輪的一些基本參數(shù)： 1、漸開線齒輪的形成以及性質(zhì) 一直線AB緊靠在半徑為rb的圓上滾動時（圖2－1），其上任一點N的軌跡FN1稱為該圓的漸開線。該圓稱為基圓， rb稱為基圓半徑；直線AB稱為發(fā)生線。 由漸開線的形成可知，漸開線有如下幾個性質(zhì)： a) 發(fā)生線在基圓上滾動的長度MN，等于基圓上相應(yīng)的弧長FN。 b) 漸開線的形狀與基圓的大小有關(guān)：基圓半徑相同時，所形成的漸開線相同?；鶊A半徑越大，則漸開線越平直。當(dāng)基圓班級功能無窮大時，漸開線就成為一條與發(fā)生線垂 直的直線，漸開線齒條的齒廓就是這種直線。 c) 漸開線是由發(fā)生線從基圓向外伸展的， 2-1 故基圓內(nèi)沒有漸開線。 d) 發(fā)生線沿基圓作純滾動時，其速度瞬心即為切點N，故M點的速度方向垂直于MA，且與漸開線M點的切線方向一致。故M點離基圓越近，其曲率半徑越小，當(dāng)M點與基圓上F點重合時，其曲率為0。 e) 漸開線能保證傳動比傳。 三、 漸開線齒輪的基本參數(shù)： 由圖2-2、2-3可知漸開線直齒輪的一些參數(shù)： 齒輪（Z）：齒輪上每個用于嚙合的凸起部分，其總數(shù)稱為齒數(shù)。 模數(shù)(m)：模數(shù)的含義是分度圓齒距與圓周率的比值。 模數(shù)的單位是mm, 取值范圍：0.3，…，1，1.25，1.5，…，40 mm 壓力角(a)：壓力角是指分度上的壓力角，并規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值。我國規(guī)定標(biāo) 準(zhǔn)壓力角是20°。 壓力角的取值：15°，20°，30°。現(xiàn)多數(shù)為20°。直齒輪的螺旋角為0°。壓力角=20°時，最小齒數(shù)可以為11?？紤]到齒輪的應(yīng)用范圍，最小齒數(shù)被確定為17 。 齒頂間隙(c)： 對齒 頂?shù)烬X根的距離。 取值范圍：（0.1，…，0.25，…，0.3）*m，現(xiàn)多數(shù)為0.25*m。 齒間間隙(j)： 對齒齒凸與齒凹的間隙。 取值范圍：（0.05，…，0.1）*m。 齒槽(齒間)：相鄰兩齒之間的空間。 齒面：位于齒頂圓柱面和齒根圓柱面間的側(cè)表面。 徑節(jié)：模數(shù)的倒數(shù)，以英寸計。 齒頂圓：過所有齒頂端的圓。 齒根圓：過所有齒槽底邊的圓。 分度圓：計算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。 齒線：齒面與分度圓柱面的交線。 2-2 齒輪有四個圓要先確定： 齒頂圓，分度圓，基圓和齒根圓，半徑分別為rk，r，rb和rf。詳見圖2-3。 漸開線齒輪嚙合的正確條件是：兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。 漸開線齒輪中心距一定范圍內(nèi)的改變不影響傳動比，這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪的可分性。 2-3 四、齒輪的嚙合條件 1．正確嚙合條件 一對漸開線齒廓能保證定傳動比傳動，但這并不表明任意兩個漸開線齒輪都能搭配起來正確嚙合傳動。為了正確嚙合，還必須滿足一定的條件。圖4-1對漸開線齒輪同時有兩對齒參加嚙合，兩輪齒工作側(cè)齒廓的嚙合點分別為K和K'。為了保證定傳動比，兩嚙合點K和K'必須同時落在嚙合線N1N2上；否則，將出現(xiàn)卡死或沖擊的現(xiàn)象。這一條件可以表述為。和分別為齒輪1和齒輪2相鄰?fù)瑐?cè)齒廓沿公法線上的距離，稱為法向齒距，用pn1、pn2表示。 因此，一對齒輪實現(xiàn)定傳動比傳的正確嚙合件為兩輪的法向齒距相等。又由漸開線性質(zhì)可知，齒輪法向齒距與基圓齒距相等，則該條件又可表述為兩輪的基圓齒距相等，即 將和代入上式得 式中m1、m2和α1、α2分別為兩輪的模數(shù)和壓力角。由于齒輪的模數(shù)和壓力角都已標(biāo)準(zhǔn)化，要使上式成立，可以取 來保證兩輪的法向齒距相等。因此，漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件最終表述為：兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)與其尺寸、制造方法和生產(chǎn)批量有關(guān)。 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。因da=380≤500 即選用鍛造齒輪 參數(shù)如下: D1=1.6×d =(1.2~1.5)d n=0.5mn Mn=m=4 δb=(2.5~4)Mn D2=0.5(D0+D1) d1=15~25mm 齒輪傳動是通過其輪齒交替嚙合而實現(xiàn)的。圖4-2所示為一對輪齒的嚙合過程。主動輪1順時針方向轉(zhuǎn)動，推動從動輪2作逆時針方向轉(zhuǎn)動。一對輪齒的開始嚙合點是從動輪齒頂圓η2與嚙合線N1N2的交點B2，這時主動輪的齒根與從動輪的齒頂接觸，兩輪齒進入嚙合。隨著嚙合傳動的進行，兩齒廓的嚙合點將沿著嚙合線向左下方移動。一直到主動輪的齒頂圓η1與嚙合線的交點B1，主動輪的齒頂與從動輪的齒根即將脫離接觸，兩輪齒結(jié)束嚙合，B1點為終止嚙合點。線段為嚙合點的實際軌跡，稱為實際嚙合線段。當(dāng)兩輪齒頂圓加大時，點B1、B2分別趨于點N1、N2，實際嚙合線段將加長。但因基圓內(nèi)無漸開線，故點B1、B2不會超過點N1、N2，點N1、N2稱為極限嚙合點。線段是理論上最長的實際嚙合線段，稱為理論嚙合線段。 重合度的大小表明同時參與嚙合的輪齒對數(shù)的多少。如εα=1表示，齒輪傳動的過程中始終只有一對齒嚙合。若εα=1.3 的情況如圖4-4所示，在實際嚙合線的B2A1和A2B1（長度各為0.3Pb）段有兩對輪齒同時在嚙合，稱為雙齒嚙合區(qū)；而在節(jié)點P附近A1A2段（長度為0.7Pb），只有一對輪齒在嚙合，稱為單齒嚙合區(qū)。 總之，εα值愈大，表明同時參加嚙合輪齒的對數(shù)愈多，這對提高齒輪傳動的承載能力和傳動的平穩(wěn)性都有十分重要的意義。 第二節(jié) 齒輪的計算 設(shè)計二級直齒輪減速器。已知傳動功率P=20KV，由電動機通過三角帶傳動，Z1=24，Z2=76，Z3=25，Z4=100。i=12.64. 一、選擇齒輪材料。大小齒輪均用40cr鋼。小齒輪表面淬火HRC=50；齒輪調(diào)質(zhì)處理，HB=260。 二、由表查得取a1=150mm,a2=250.齒輪相對于軸承對稱分布，則k=0.4, 三、由表查得模數(shù)取m1=4,m2=3.壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值a=20°。齒寬b1=87.5mm,b2=60mm。 四、幾何尺寸的計算。 分度圓直徑d。 d1=m1*Z1=3*24=72mm d2=m1*Z2=3*76=228mm d3=m2*Z3=4*25=100mm d4=m2*Z4=4*100=400mm 齒頂圓直徑da。 da1=d1+2ha=79mm da2=d2+2ha=234mm da3=d3+2ha=108mm da4=d4+2ha=408mm 齒根圓直徑df df1=d1-2hf=64.5mm df2=d2-2hf=220.5mm df3=d3-2hf=90mm df4=d4-2hf=390mm 基圓直徑db db1=d1*cos(a)=67.6mm db2=d2*cos(a)=214.2mm db3=d3*cos(a)=93.9mm db4=d4*cos(a)=375.8mm 四、 計算縱向重合度εβ εβ= =0.318×1×tan14 =1.59 五、 計算[σF] σF1=500Mpa σF2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 [σF1]=339.29Mpa [σF2]=266MPa 第三節(jié) 齒輪的制作 漸開線的生成是齒輪生成的關(guān)鍵所在，我們將采用fog方式生成參數(shù)方程確定漸開線的x、y值，再制作若干個點，連接點成曲線。 1. 首先建立齒輪的幾個重要參數(shù)： 齒數(shù) Z ????模數(shù) m ????壓力角 a 齒頂圓半徑??rk = r+m 分度圓半徑??r = m*z/2 基圓半徑??rb = r*cos(a) 齒根圓半徑??rf = r-1.25*m 齒寬 h=50mm 在part design模塊中，選擇formula（f(x)圖樣）按鈕， 彈出公式：參數(shù)對話框，填如圖中內(nèi)容??！ 具體方法是：點擊“新建類型參數(shù)”按鈕，選擇相應(yīng)的type如：real、length等，填入相應(yīng)的value；有formula的選擇“添加公式”，填入公式 2-4 2-5 2. 建立好參數(shù)之后，該用fog建立一對變量為t的x、y坐標(biāo)的參數(shù)方程了！ x=rb*sin(t*PI*1rad)-rb*t*PI*cos(t*PI*1rad) y=(rb*cos(t*PI*1rad))+((rb*t*PI)*sin(t*PI*1rad)) 將這2個fog的名稱分別改為：x，y； 目錄樹中出現(xiàn)了relations節(jié)點，節(jié)點下生成了fogx，fogy分支 2-6 2-7 3. 進入generative shape design模塊， ?用前面定義的parameter，畫出齒頂圓，分度圓，基圓和齒根圓，作為下一步的參考。 2-8 4. 利用前面建立的關(guān)于t的參數(shù)方程，創(chuàng)建若干個漸開線上的點。使用點在曲面上來創(chuàng)建這些點。 譬如我們分別取t=0 ,??0.06 ,??0.085 ,??0.11 ,??0.13 ,??0.16 ,??0.185 得到7個漸開線的關(guān)鍵點的fog x, fog y坐標(biāo)值，將它們分別賦給點的H、V?。 2-9 2-10 5. 用spline連接點，?這樣就制作成了齒輪的漸開線。 2-11 2-12 6、接下來就是制作一個齒型。此時要用齒厚S了。在分度圓處，用漸開線交出交點，取離該點弧長e = S = π*m/2 處的一個點，此處為另一半的漸開線通過的地方！再做再分度圓上一個距離剛才的交點e/2的點，用這個點，就可以鏡像出另半邊的漸開線（大家可以在π*m/4處做一點）。再用常用的split，trim，intersection等命令，制作出齒廓?。 2-13 7. 齒根制作。從漸開線與基圓的交點向下引出一段切線， 再在齒根圓與切線之間倒圓，齒根圓角半徑ρf≈0.38mm。把corner鏡像到另一邊，得到一個完整的齒型；做一個周向的pattern，得到您所需要的齒輪外廓； 2-14 9. 將齒根圓打斷（用trim命令），把所有的元素連接起來成為一個封閉的線框，拉伸實體，一般情況為了防止加工出的齒相部位過大的應(yīng)力集中，通常規(guī)定了齒根圓角半徑 ＝0.38 m，漸開線齒廓到齒根的這一段曲線稱為過渡曲線。 2-15 10．挖槽。 2-16 11．做均布孔。 2-17 12、齒輪。 2-18 13、2D圖。（齒輪4） 2-19 2-20（齒輪1） 2-21（齒輪2） 第三章 軸的設(shè)計 第一節(jié) 軸的計算 軸的設(shè)計包括如下內(nèi)容：軸的材料的選擇，軸徑的初步計算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸的強度校核，軸的剛度校核，軸的公差與配合的確定，軸的工作圖繪制。 軸的材料選擇：齒輪軸采用鑄造，材料用HT200。裝配部分采用正火處理。其他的采用45鋼，正火處理。 1．初步確定軸的最小直徑； 最小直徑d≥A =34.2mm 2．求作用在齒輪上的受力； Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttanβ=223N； Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 軸的計算簡圖； 3-1 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 1） 擬定軸上零件的裝配方案； 軸肩處用于裝齒輪，此處采用淬火，調(diào)質(zhì)處理。精度用h6。表面粗糙度為RA1.6。 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 軸與軸承、齒輪裝配時，其長度應(yīng)大于其所裝配的零件的10mm左右。具體尺寸見軸的制作。 4． 求軸上的載荷。 3-2 （1）圓周力 Ft1=(2×T入)/d1=(2×247944)/116=4275N 徑向力 Fr1=Fttanα=4275×tan20°=1556N （2）求支座反力: 水平面H:RAH=RBH=1/2×Ft1=1/2×4275=2137.5N Q=2850N RAV=(QL3－Fr1L2)/L=(2850×102.5-1556×86)/172=934N RBV=Q+Fr1+RAV=2850+1556+934=5344N (3)計算彎矩并作彎矩圖 MCH=RAV×L1=217.5×86=183825N.mm MCV=RAV×L1=934×86=80324N.mm MBV=Q×L3=2850×102.5=292125N.mm 合成彎矩Mc= MB=MBV T入=247.944 (4)計算當(dāng)量彎矩 軸的材料為45鋼 HB=220 由表查得δb=650N/mm2 P書 [δ-1]=60N/mm2 α =0.6 P339 Mdc== Mdb= Mde= (5)δB’=Mdb/w=327839/0.1×503=19.7<[δB’]=60N/mm2 δE=Mdt/W=386000/0.1×423=52.1N/mm2<[δ-1]=60N/mm2 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得軸承的Y值為1.6 Fd1=443N Fd2=189N 故：Fa1=638N Fa2=189N 5、精確校核軸的疲勞強度。 （1）判斷危險截面。在危險截面處倒圓角，開槽，叫少應(yīng)力集中?；虿庞谜{(diào)質(zhì)處理或滲碳。 （2）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度。 W=62748N.mm T=39400N.mm 第二節(jié) 軸的制作 1、點擊草繪按扭，選擇xy平面進入草繪，繪制如下形狀： 3-3 2、按退出草繪，進入part design模塊，點擊，如下。 3-4 3、整體繪出來后，進行細(xì)節(jié)修飾，有倒角、倒圓角、開槽等。 3-5 4、最后著色，加材料。點擊按鈕，選擇所需的材料。 3-6 5、2D圖如下： 3-7 齒輪軸的做法如下： 1.選擇xz平面，進入草繪。（齒輪的做法在這就不在陳述。） 3-8 2．畫齒輪軸的另一半軸。 3-9 3.畫配合鍵槽。 3-10 4.進行細(xì)節(jié)修飾，倒角、倒圓角。 3-11 5．選擇，進入2D圖繪制界面。 3-12 6．用AUTOCAD所繪制的齒輪軸。 第四章 箱體的設(shè)計 第一節(jié) 箱體的計算 減速器箱體起著支撐和固定軸組件零件，保證傳動件的嚙合精度和良好潤滑以及軸組件的可靠密封等重要作用，其質(zhì)量約占減速器總質(zhì)量的30﹪～50﹪。設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)時必須綜合考慮傳動質(zhì)量、加工工藝以及成本等因素。 減速器箱體可以采用鑄造或焊接的方法制造，其中鑄造箱體應(yīng)用比較廣泛。本設(shè)計就是采用鑄造箱體。 減速器箱體可以采用剖分式結(jié)構(gòu)或整體式結(jié)構(gòu)。剖分式結(jié)構(gòu)安裝方便，因此被廣泛的采用。采用剖分式結(jié)構(gòu)時，應(yīng)使剖分面通過軸心線。 一、減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 進行減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾方面問題。 （1）箱體要有足夠的剛度。若箱體的剛度不夠，在加工和使用過程中會引起變形，使軸承孔中心線過渡偏斜而影響傳動件的運動精度。設(shè)計形體時應(yīng)保證軸承座有足夠的壁厚，并在其上加支撐筋。 （2）箱體應(yīng)有可靠的密封且便于傳動件的潤滑和散熱。為保證密封，箱體剖分處的連接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，連接螺栓的間距也不應(yīng)過大（小于150～200mm），以保證有足夠的壓緊力。為了保證軸承座孔的精度，剖分面不得加墊片。為了提夠密封性，可在剖分面制出會油溝，使?jié)B出的油可沿回油溝的斜槽流回箱內(nèi)。 （3）箱體要有良好的工藝性。箱體結(jié)構(gòu)工藝性的好壞對于提高加工精度和裝配質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率以及便于檢修維護等方面有很大的影響，主要考慮以下兩方面： a、鑄造工藝的要求。在設(shè)計鑄造箱體時應(yīng)考慮箱體的鑄造工藝特點，力求壁厚均勻、過渡平穩(wěn)、不要出現(xiàn)局部金屬積聚.鑄件的箱壁不可太薄，砂型鑄造圓角半徑r≥6，鑄造箱體的外行應(yīng)簡單，以使拔模方便。 b、機械加工工藝的要求。設(shè)計箱體的結(jié)構(gòu)形狀時，應(yīng)盡量減少機械加工的面積。設(shè)計時應(yīng)盡量減少工件和刀具的調(diào)整次數(shù)。同一方向上的平面應(yīng)盡量一次調(diào)整、加工完成。個軸承座應(yīng)在同一平面上。箱體上的加工面與非加工面必須嚴(yán)格分開，另外，窺視孔蓋、通氣器、油標(biāo)和油塞等結(jié)合面處，與螺栓頭部或螺母接觸處锪出沉頭座孔。 （4） 箱體形狀應(yīng)力求勻稱、美觀。箱體的外行應(yīng)簡潔、整齊，盡量減少外凸形體。 二、減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （1）窺視孔和窺視孔蓋。窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點及齒側(cè)間隙等。還可用于注入潤滑油。窺視孔蓋可用鑄鐵、鋼板或有機玻璃制成，他和西哪個體之間應(yīng)加密封墊片密封。箱體上開窺視孔應(yīng)凸出一塊，以便加工出與孔蓋的接觸面?？咨w用M6～M8的螺釘緊固。 （2）放油螺塞。放油孔設(shè)在箱體底面的最低處，常將箱體的內(nèi)底面設(shè)計成向放油孔方向傾斜1﹪～1.5﹪，并在附近做出一小凹坑。以便攻絲和油污的排放。 （3）油標(biāo)用來指示油面高度，應(yīng)設(shè)置在便于檢查及油面較穩(wěn)定之處（如低速級傳動件附近）。常用的游標(biāo)有圓形游標(biāo)、長行游標(biāo)、管狀游標(biāo)和桿式游標(biāo)等。一般多用帶有螺紋的桿式游標(biāo)。采用桿式游標(biāo)時，應(yīng)使箱體游標(biāo)座孔的位置傾斜，以便于加工使用。 （4）通氣器。減速器運轉(zhuǎn)時，箱體內(nèi)溫度升高、氣壓增大，對減速器的密封極為不利。因此多在箱蓋頂部或窺視孔蓋上裝通氣器，上箱體內(nèi)的熱脹氣體自由溢出以保證箱體內(nèi)外壓力均衡，提高箱體有縫隙處的密封性能。簡易的通氣器常用帶孔螺釘制成，但通氣孔不能直 通頂端，以免灰塵落入。 （5）起蓋螺釘。起蓋螺釘上的螺紋長度要大于箱蓋連接凸緣的厚度，釘桿端部要做成圓柱形加工成倒角或半圓形，以免頂壞螺紋。 （6）定位銷。為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工裝配精度，在箱體連接凸緣的長度方向兩端各設(shè)一個圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠(yuǎn)些，以提高定位精度。定位銷的直徑一般取d=(0.7～0.8)d2,d2是連接螺栓的直徑，其長度應(yīng)大于箱蓋和箱座連接凸緣的總厚度，以便于裝拆。 三、減速器尺寸的設(shè)計計算。 δ 二級齒輪減速器底座壁厚 δ=0.025a+3≥8 δ=0.025×（150+250）+3=13 取15 δ1　 箱蓋壁厚 （考慮到鑄造工藝，所有壁厚都不應(yīng)小于8） δ1=0.02a+3≥8 δ1=0.02×400+3=11 取13 b 箱座上部凸緣厚度 b=1.5δ b=1.5×15=22.5 b2 箱座下部凸緣厚度 b2=2.5δ b2=2.5×15=37.5 b1 箱蓋凸緣厚度 b1=1.51δ1 b1=1.5×13=19.5 m 箱座加強筋厚度 m=5δ m=0.85×15=12.7 dφ 地腳螺栓直徑 0.036a+12 dφ=0.036×400+12=26.7 取26 a≤250時 n=4 n 地腳螺栓數(shù)目 a≥250～500時 n=6 取n=6 a≥500時 n=8 d1 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=0.75dφ d1=0.75×26=19.5 取20 N1 軸承旁聯(lián)接螺栓數(shù)目 取6 d2 箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑 d2(0.5～0.6)dφ d2=0.6×26=15.6 取20 N2 箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓數(shù)目 取6 L 箱座與箱蓋聯(lián)接間距 15～200 d3 軸承蓋固定螺釘直徑 d3=(0.4～0.5)dφ d3=0.5×26=15 n1 軸承蓋固定螺釘數(shù)目 取6 c1 箱體外壁至螺栓d dφ=20 c1=30 d1=15 c1=26 d2=12 c1=22 K 箱座上部及下部凸緣寬度 c2=26 c1+c2=56 c2=21 c1+c2=47 c2=18 c1+c2=40 R 小齒輪中心至箱蓋內(nèi)壁 (由作圖決定) R1R2 凸緣圓角半徑 取R5 R0 凸起支承面圓孤半徑 R8=c2=50 L2 螺栓孔的鉆孔深度 (L1=L2=50) L3 內(nèi)螺紋攻絲深度 (L3=H`=30) L4 箱座與地基接合面寬度 L4=c1+c2+δ L4=26+21+9=56 e 軸承鏜孔邊至螺栓d1中心的距離 e≈(1~1.2)d1 e=1.2×15=18 h 軸承蓋螺栓分布圓直徑 D1=D+2.5d3 D1=150 a 齒頂圓與箱體內(nèi)壁間最小間隙 Amim=1.2δ Amin=1.2×10=12 第一節(jié) 箱體的制作 一．箱座的制作。 先創(chuàng)建減速器箱座的主體。 1.打開零部件設(shè)計模塊，選擇yz平面點擊按鈕，進入草圖繪制界面 4-1 2、點擊退出草繪，接下來創(chuàng)建拉伸特征。點擊按鈕，拉伸實體。 4-2 3、選擇對箱座四面進行拔模，角度為5﹪，選擇抽殼，抽殼厚度為13mm,選擇，對抽殼底部拔模，拔模角的范圍為1﹪～1.5﹪。 4-3 4、創(chuàng)建底座上的安裝孔。（地腳螺栓連接孔）。選擇xy面作為繪圖基準(zhǔn)面。點擊草繪按鈕，繪制連接孔直徑。 4-4 5、退出草繪，點擊或選擇都可以實現(xiàn)打孔的功能。然后選擇矩形陣列按鈕，創(chuàng)建6個連接孔。 4-5 6、創(chuàng)建軸承座。以箱體的外面作為繪圖基準(zhǔn)，進入草繪，繪制如下圖形。 4-6 7、點擊按鈕，以yz為鏡像面，把軸承座鏡像到另一邊。 4-7 8、創(chuàng)建加強筋。選擇箱體的一面作為基準(zhǔn)面。進入草繪。 4-8 9、創(chuàng)建裝配凸緣。選擇頂面做為繪圖平面，進入草繪。 4-8 10、創(chuàng)建軸承孔。選擇軸承的一面作為繪圖基準(zhǔn)面。進入草繪。 4-9 11、創(chuàng)建軸承座安裝孔。軸承的一面作為繪圖基準(zhǔn)面，進入草繪。 4-10 12、點擊，進行環(huán)行陣列。設(shè)置參數(shù)如4-11。起他軸承座上的安裝孔和這是一樣的做法。 4-11 13、創(chuàng)建油溝槽。選擇裝配凸緣的頂面作為繪圖基準(zhǔn)面，進入草繪。 4-12 14、創(chuàng)建箱蓋安裝孔。選擇裝配凸緣的頂面作為繪圖基準(zhǔn)面，進入草繪。 4-13 15、創(chuàng)建沉頭孔。按住ctrl鍵，選擇剛才繪制的圓和裝配凸緣的頂面，點擊按鈕。 設(shè)置如下參數(shù)。 4-14 16、用同樣的方法做地角螺栓的螺栓孔和沉頭孔。如下圖所示。 4-15 17、創(chuàng)建前端放油孔。選擇圓臺放置面，進入草繪，繪制如下圖形。 4-16 18、創(chuàng)建放油孔，詳細(xì)步驟見15。 19、創(chuàng)建游標(biāo)孔。選擇yz平面，點擊，以如圖紅線作為旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置參數(shù)。 創(chuàng)建平面1。 4-17 20、以平面1作為基準(zhǔn)面，設(shè)置如下參數(shù)，創(chuàng)建平面2。 4-18 21、以平面2作為基準(zhǔn)面，進入草繪。 4-19 22、最后創(chuàng)建釣鉤。以yz平面作為基準(zhǔn)面，向右偏移80，創(chuàng)建平面3。以平面 3作為繪圖基準(zhǔn)面，進入草繪。 4-20 23、以yz作為鏡像面，然后再以xz作為鏡像面，對邊進行倒角（倒角為1mm）、倒圓角(倒圓角為5 mm)。最后所繪圖形如下。 4-21 24、2D圖如下： 4-22 二、箱蓋的制作。 1、選擇yz平面作為繪圖平面，繪制草圖如下。 4-23 2.拉伸實體。往兩面拉伸總距離為280mm。 2-24 3．抽殼。厚度為13mm。 2-25 4．創(chuàng)建軸承座。然后拉伸，以yz為鏡像平面，鏡像出另一側(cè)軸承座。 2-26 5．創(chuàng)建配合裝配凸緣。 4-27 6．創(chuàng)建軸承孔。 4-28 7．創(chuàng)建軸承座安裝孔。 4-29 8．用圓模式、鏡像創(chuàng)建出其他軸承安裝孔。 4-30 9．創(chuàng)建箱蓋安裝孔。 4-31 10．創(chuàng)建筋。 4-32 11．創(chuàng)建窺視凸緣。 4-33 12．創(chuàng)建創(chuàng)建窺視孔。 4-34 13．倒角為1mm，倒圓角R為5mm.最后圖形如下。 4-35 14．箱蓋2D圖如下： 4-36 第五章 標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計與選用 第一節(jié) 軸承 軸承的作用是支撐軸及軸上轉(zhuǎn)動（或擺動）的零部件，使其保持一定的旋轉(zhuǎn)精度，承受負(fù)荷，減少相對回轉(zhuǎn)零件間的摩擦與磨損。 按摩擦類型的不同，軸承可分為兩大類：滑動軸承與滾動軸承。滾動軸承適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍很寬，摩擦損失小，對啟動沒有特殊要求，本設(shè)計所選用的就是這種軸承。 軸承對材料的要求很高，要具有良好的沖擊強度、抗壓強度、疲勞強度、良好的減摩性能和高的耐摩性。還要有良好的熱導(dǎo)性和耐腐蝕性。軸承為鉛基軸承合金，銅基軸承合金等。 向心滑動軸承的計算公式： 軸承平均壓強應(yīng)滿足的條件 P=F/Bd≤〔P〕 式中，F(xiàn)為軸承徑向載荷（N） d為軸頸直徑(mm),B為軸承寬度（mm）。 相對滑動速度應(yīng)滿足的條件 V=PIdn/60≤〔v〕 式中，n為軸頸轉(zhuǎn)速（r/min）。 軸承PV值應(yīng)滿足的條件 PV=1000F*PI*d*n/60Bd≤〔PV〕 各種軸承材料的許用值〔P〕、〔V〕、〔PV〕在表中查出。 5-1 第二節(jié) 鍵、銷和潤滑油的選用 鍵主要用于軸和軸上零件之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有些鍵還能實現(xiàn)軸向固定或軸向的導(dǎo)向移動。鍵可分為平鍵、圓鍵、花鍵、方鍵等。鍵連接可分為緊鍵連接和松鍵連接。 銷可用于軸和輪轂的聯(lián)結(jié)，也可用于其他零件間的聯(lián)結(jié)。銷聯(lián)接可用于固定零件間的相互位置，傳遞不大的載荷。及過載保護零件。在裝配中所用的銷是圓錐銷。 （一）輸出軸齒輪用鍵聯(lián)的校核： 低速軸與齒輪的聯(lián)接，選用平鍵。A型 b=20 h=12 取鍵長L=95 由表計算得鍵的工作長度L=95-20=75。鍵用45鋼被接零件齒輪是鑄鋼。 [P]=100~120N/mm2 [τ]=90N/mm2 。 齒輪與軸鍵聯(lián)接的比壓： P=(2×T2)/(d×k×L)=(2×770382)/(73×6×75)=47<[P] 剪切強度條件： τ=(2×T2)/(d×b×L)=(2×770382)/(73×20×80)=13.2N/mm2<[τ] (二)輸出軸聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接的校核 低速軸與齒輪的聯(lián)接選用普通圓頭平鍵。 A型b=16 h=10 取鍵長L=70 鍵工作長度L=70-10=54 工作高度為K=10/2=5。 鍵的材料45鋼.被聯(lián)接零件采用鋼制聯(lián)軸器,由表查[P]=100~120N/mm2 [τ]=90N/mm2 低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的比壓P=(2×T2)/(D×K×L)=(2×770382)/(50×5×54)=114N/mm2 剪切強度條件 τ=(2×T2)/(d×b×L)=(2×770382)/(50×1654)=35.7N/mm2 5-2 潤滑油的選用： V=(π×d1×n1)/(60×1000)=(3.14×116×402.5)/(60×1000)=2.44m/s 因齒輪的圓周速V<12m/s所以采用油液潤滑,由表查得選用HJ-30機械油。 由于是二級圓柱齒輪減速器,其浸油深度不得超過其分度圓半徑的1/3。為了避 免傳動零件轉(zhuǎn)動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，一股腦使大齒輪齒頂距油底底面的距離不小于30～50mm。 第六章 裝配 下面進行裝配，在裝配時要注意以下問題。先把齒輪裝在軸上裝軸承，然后裝到箱體上，接著是箱蓋，最后把裝軸承上的螺栓、箱體而后箱蓋的連接螺栓，地腳螺栓。 1、點擊裝配件設(shè)計，進入裝配件設(shè)計模塊。 6-1 2、選擇模型樹中的product，點擊按鈕。調(diào)入零部件，進行裝配。 6-2 3、裝配端蓋。 6-3 4．爆炸圖如下。 6-4 5．裝配連接螺釘和箱蓋。 6-5 6.裝配窺視孔蓋和螺釘。最后成圖如下。 6-6 7．生成爆炸圖。 6-7 8，2D圖如下。 6-8 9.設(shè)計小結(jié) 通過設(shè)計二級齒輪減速器，覺得自己受益非淺。 機械設(shè)計畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它可以讓我們進一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，通過設(shè)計把機械設(shè)計及其他有關(guān)先修課程（如機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料等）中所獲得的理論知識在設(shè)計實踐中加以綜合運用，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來。而且，本次設(shè)計是我們學(xué)生首次進行完整綜合的機械設(shè)計，它讓我樹立了正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)了我對機械工程設(shè)計的獨立工作能力；讓我具有了初步的機構(gòu)選型與組合和確定傳動方案的能力；為我今后的設(shè)計工作打了良好的基礎(chǔ)。 通過本次課程設(shè)計，還提高了我的計算和制圖能力；我能夠比較熟悉地運用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范；熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如GB、JB等），獲得了一個工程技術(shù)人員在機械設(shè)計方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。 當(dāng)一份比較象樣的課程設(shè)計完成的時候，我的內(nèi)心無法用文字來表達。幾天以來日日夜夜的計算與繪圖和在電腦前編輯排版說明書，讓我感覺做一個大學(xué)生原來也可以這么辛苦。但是，所有的這一切，都是值得的，她讓我感覺大學(xué)是如此的充實。 參考文獻 1 《工業(yè)設(shè)計機械基礎(chǔ)》 阮寶湘 主 編 機械工業(yè)出版社 2 《機械精度設(shè)計與檢測技術(shù)》 陳隆德 趙福令 機械工業(yè)出版社 3 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 王大康 盧頌峰 北京工業(yè)大學(xué)出版社 4 《機械零件設(shè)計計算實例》 梁正強 主 編 中國鐵道出版社 5 《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 陳立得 牛玉麗 高等教育出版社 6 《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 吳宗澤 羅圣國 高等教育出版社 54 附件圖紙 齒輪2 裝配圖 齒輪軸 齒輪1