屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書系（部）：機(jī)械工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（數(shù)控方向） 班級(jí)： 機(jī)械制造學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱 助教課題名稱 軋鋼機(jī)減速器的設(shè)計(jì)課 題 工 作 內(nèi) 容1.課題介紹：由于科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品的更新，鋼材不斷提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低原材料和能源的消耗及產(chǎn)品的成本提出了更高的要求。這也是和軋鋼設(shè)備制造水平有關(guān)的重型機(jī)械制造和自動(dòng)控制等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有密切關(guān)系.,本文首先對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹；并介紹了電動(dòng)機(jī)的選擇方法、箱體的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、齒輪的設(shè)計(jì)、鍵的選擇等，然后簡(jiǎn)要介紹了減速器裝配的一些相關(guān)知識(shí)及技術(shù)說明;最后列出了設(shè)計(jì)過程中翻閱及參考過的文獻(xiàn)。2.任務(wù)要求及方案確定a.傳動(dòng)方案：電動(dòng)機(jī)——帶傳動(dòng)機(jī)——齒輪傳動(dòng)——滾筒傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所視：b.該傳動(dòng)方案分析如下：1.由于帶傳動(dòng)承載能力較低，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，故應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，此時(shí)轉(zhuǎn)速較高，在傳遞相同功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩減小，從而使帶傳動(dòng)獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，除此之外，帶傳動(dòng)工作平衡，能緩沖吸振，被廣泛應(yīng)用。2.齒輪傳動(dòng)承載能力較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平衡、傳遞功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。3.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，故有平穩(wěn)性要求時(shí)，可采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)以上分析可得：將帶傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較為合理。此外，根據(jù)本課題要求，該減速器采用展開式。指標(biāo)要求一、減速器裝配圖、零件圖繪制利用 AutoCAD2004 繪制裝配圖（1 #，打印稿和電子稿各一份）和零件圖（3 #，打印稿和電子稿）。二、設(shè)計(jì)說明書的撰寫1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書按學(xué)院規(guī)定的撰寫格式、要求和紙張格式裝訂成冊(cè)，內(nèi)容順序?yàn)椋悍饷?、中英文摘要、目錄、說明書正文、參考書目錄、小結(jié)、封底。2、設(shè)計(jì)說明書的論證要有科學(xué)根據(jù)，要有說服力；計(jì)算部分須指出公式來源并說明公式中的符號(hào)所代表的意義，公式中所有常數(shù)或系數(shù)必須正確，計(jì)算結(jié)果要足夠準(zhǔn)確，計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果可列表表示3、說明書要求章節(jié)分明，層次清楚，文理通順，圖表、簡(jiǎn)圖規(guī)范、清晰，不得用徒手畫。進(jìn)程安排1、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，收集、閱讀整理有關(guān)資料，擬訂并確定設(shè)計(jì)方案； 1 周2、設(shè)計(jì)減速器，繪制草圖，利用軟件繪制裝配圖、零件圖； 5 周 3、編寫說明書，整理并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 2 周4、畢業(yè)設(shè)計(jì)成果審閱、評(píng)閱、答辯。主要參考文獻(xiàn)1.《機(jī)械工程手冊(cè)》第二版（傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷） 2.《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3.《機(jī)械設(shè)計(jì)》 4.《機(jī)械制造工藝學(xué)》5.《機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 6.《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》注：以實(shí)際采用的參考文獻(xiàn)為準(zhǔn)起止日期 2009 —2009 系(部)蓋章： 教研室主任 (簽字)： 年 月 日 年 月 日說明：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)課題的具體情況填寫，經(jīng)系部審核蓋章后生效。此任務(wù)書要求按固定格式雙面打印,在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作開始前一周內(nèi)填寫并發(fā)給學(xué)生。- 1 -摘 要由于科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品的更新，鋼材不斷提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低原材料和能源的消耗及產(chǎn)品的成本提出了更高的要求。這也是和軋鋼設(shè)備制造水平有關(guān)的重型機(jī)械制造和自動(dòng)控制等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有密切關(guān)系.,本文首先對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹；并介紹了電動(dòng)機(jī)的選擇方法、箱體的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、齒輪的設(shè)計(jì)、鍵的選擇等，然后簡(jiǎn)要介紹了減速器裝配的一些相關(guān)知識(shí)及技術(shù)說明;最后列出了設(shè)計(jì)過程中翻閱及參考過的文獻(xiàn)。關(guān)鍵詞： 軋鋼機(jī) 減速器 設(shè)計(jì)方案 參考文獻(xiàn)- 2 -AbstractAs a result of the technical progress and the people living standard enhancement, the production equipment and the product renewal, the steel products enhance the volume of output and the quality unceasingly, enhances the productivity, reduced raw material and the energy consumption and the product cost set a higher request.This also is and the rolling mill equipment manufacture level related heavy duty machinery manufacture and the automatic control and so on the science and technology development has the close relation. This article first has carried on the introduction to the design proposal; And introduced the electric motor choice method, the box body design, the axis design, the gear design, the key choice and so on, then introduced briefly the reduction gear assembles some correlation knowledge and technical order; Finally has listed in the design process glances through and has referred the literature.Key word: Mill reduction gear design proposal reference- 3 -目 錄摘要………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT………………………………………………………………………Ⅱ第一章、傳動(dòng)方案的擬定及說明1.1傳動(dòng)方案…………………………………………………………… 1第二章、電動(dòng)機(jī)的選擇2.1電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………… 2第三章、鑄造減速器箱體 3.1 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸………………………………… 4第四章、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 高速軸的計(jì)算…………………………………………………… 54.2 低速軸1的計(jì)算…………………………………………………… 74.3 中間軸1的計(jì)算…………………………………………………… 94.4 低速軸2的計(jì)算…………………………………………………… 114.5 中間軸2的計(jì)算…………………………………………………… 13第五章、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算5.1 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算……………………………………………14第六章、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)……………………………………… 15第七章 連接件的選擇及潤(rùn)滑7.1 鍵連接的選擇及校核計(jì)算……………………………………… 197.2 連軸器的選擇…………………………………………………… 197.3 減速器附件的選擇……………………………………………… 20- 4 -7.4 潤(rùn)滑與密封 ……………………………………………………… 20第八章 減速器裝配圖的繪制及技術(shù)說明………………………………208.1 裝備圖的總體規(guī)劃……………………………………………… 218.2 繪制過程………………………………………………………… 218.3 完成裝配圖……………………………………………………… 238.4 相關(guān)技術(shù)說明…………………………………………………… 23結(jié)語……………………………………………………………………………… 24參考資料目錄…………………………………………………………………… 25致謝……………………………………………………………………………… 26- 5 -第一章 傳動(dòng)方案的擬定及說明1.1 傳動(dòng)方案：傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所視：其傳動(dòng)方案為：電動(dòng)機(jī)——帶傳動(dòng)機(jī)——齒輪傳動(dòng)——滾筒該傳動(dòng)方案分析如下：1 由于帶傳動(dòng)承載能力較低，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，故應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，此時(shí)轉(zhuǎn)速較高，在傳遞相同功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩減小，從而使帶傳動(dòng)獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，除此之外，帶傳動(dòng)工作平衡，能緩沖吸振，被廣泛應(yīng)用。2 齒輪傳動(dòng)承載能力較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平衡、傳遞功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。3 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，故有平穩(wěn)性要求時(shí)，可采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)以上分析可得：將帶傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較為合理。此外，根據(jù)本課題要求，該減速器采用展開式。- 6 -第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇：工業(yè)上一般使用三相交流電源，因此，當(dāng)無特殊要求時(shí)均應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相交流電動(dòng)機(jī)使用最為廣泛。我國新設(shè)計(jì)的Y系列三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場(chǎng)合，以及要求具有較好起動(dòng)性能的機(jī)械。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的確定主要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率和同步轉(zhuǎn)速。1 按照工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)2 選擇電動(dòng)機(jī)容量工作機(jī)所需容量為：Pw = Fw?Vw/1000ηwKw式中Fw=34KN Vw=27.1m/s 帶式輸送機(jī)效率η w=0.94Pw=3.4×103/1000×0.94=97.92Kw電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：P=Pw/η式中：η為電動(dòng)機(jī)至滾筒主動(dòng)軸之間的傳動(dòng)裝置總效率根據(jù)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖可查得：V帶傳動(dòng)效率ηw=0.95 ， 三對(duì)齒輪副效率η w = 0.97；一對(duì)滾動(dòng)軸承效率ηw=0.99；聯(lián)軸器ηw=0.98；由此可得η=η1η2η23η4=0.95x0.973x0.994x0.98=0.816P0=Pw/0.816=97.92/0.816=120kn一般電動(dòng)機(jī)的額定功率PM=（1~1.3）P 0=（1~1.3）X120=120~156kw經(jīng)查可取電動(dòng)機(jī)額定功率為P M=150kw3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速為：n w=60x1000Vw/πD=260r/minV帶傳動(dòng)比：i 1=2~4三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i 2=3~5則總傳動(dòng)比范圍為i= i 1 i2=(2x3)~(4x5)=6~20電動(dòng)機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)為n=i·nw=(6~20)x260=1560~5200r/min- 7 -電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速符合這一范圍的型號(hào)為Y315s-2，其滿載轉(zhuǎn)速為n m=2970r/min二、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比I=n m/ nw=2970/53=562 分配各級(jí)傳動(dòng)比I= i 1 i2為使V帶的外輪廓尺寸不致過大，初選傳動(dòng)比i 2=2則齒輪傳動(dòng)比為：i 2=9 i3=63 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)以下各軸符號(hào)代表：O軸——電動(dòng)機(jī)輸出軸； Ⅰ軸——減速器中的高速軸；Ⅱ軸——齒輪軸； Ⅲ軸——中間軸；Ⅳ軸——減速器中的低速軸； Ⅴ軸——低速軸；n0=nn= 2970r/min; nⅠ = n0/ i1=1485r/min;nⅡ = nⅠ / i2=165r/min; nⅢ = nⅡ /i3=27.5r/min;nw = nⅢ =27.5r/min各軸功率；P0=120kw; PⅠ = P0η1=120x0.95=114kw;PⅡ = PⅠ η2η3 =114x0.97x0.99=109.47kw ; PⅢ = PⅡ η2η3 =109.47x0.97x0.99=105.13kw; PⅣ = PⅣ η2η3 =105.13x0.97x0.99=100.95kw;PⅤ = PⅣ η3η4=100.95x0.99x0.98=97.95kw;各軸轉(zhuǎn)矩；T0=9.55x106 P0/ n0=9.55x106x120/2970=3.86x105 NmTⅠ =9.55x106 P0/ nⅠ = 9.55x106 114/ 1485=7.33x105 NmTⅡ =9.55x106 PⅡ / nⅡ =9.55x106 x109.47/ 1485=6.28x105 NmTⅢ =9.55x106 PⅢ / nⅢ =9.55x106 x105.13/ 27.5=3.65x107 NmTⅣ =9.55x106 PⅣ / nⅣ =9.55x106x x100.95/ 27.5==3.51x107 NmTⅤ =9.55x106 PⅤ / nⅤ =9.55x106 x97.95/ 27.5==3.40x107 Nm第三章 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸- 8 -第三章 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸3.1 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸:1、箱座壁厚σ： 0.025a+3≥82 地腳螺栓直徑d 1：d1＝0.036a+12＝163 地腳螺栓數(shù)目n：n＝L+B/200~300 ≥4n=104 軸承座尺寸D 1 、D 2 、D 3 、D 4、D 5：D1=34 D2= 45 D3= 49 D4= 60 D5=555、箱體結(jié)合面處聯(lián)接間距e：e＝ 180cm6 軸承座兩旁的聯(lián)結(jié)螺栓問題：S≈ 10cm- 9 -第四章 軸的計(jì)算4.1 高速軸的計(jì)算：1 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：1 選用正火處理2 經(jīng)查得強(qiáng)度極限σ b＝600 Mpa；3 查得許用應(yīng)力[σ -1]b=54 Mpa2 確定軸輸出端直徑d min;1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算輸出端直徑2 取A=10，則d=30cm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d＝35cm此段軸的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)和聯(lián)軸器相符，選取TL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為35cm，和軸配合部分長(zhǎng)度為60cm，故軸輸出端直徑d min=35cm。3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的定位、固定和裝配在該減速器中，16 可將齒輪充分分布在箱體內(nèi)，17由于該齒輪軸只需聯(lián)軸器的地方確定軸各段直徑和長(zhǎng)度Ⅰ段即外伸端直徑d 1=35cm,其長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔的長(zhǎng)度稍 20短一些，21 取L1=58cm。Ⅱ段直徑d 2=45cm,亦符合氈圈密封標(biāo) 23 準(zhǔn)軸徑，24初選6409型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45cm，寬度為29cm, L2=120cm.Ⅲ段齒輪，26 其相關(guān)數(shù)據(jù)為m＝4.5，27 z＝18，28 d3＝60cm，29 L3＝50cmⅣ段直徑d4＝45cm，31 長(zhǎng)度L4＝30cm繪制軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖，如圖示第三章 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸- 10 -由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支撐跨距L=150cm第四章 軸的計(jì)算- 12 -4 按彎扭合成強(qiáng)度軸的強(qiáng)度繪制軸受力簡(jiǎn)圖（a ）繪制垂直面彎矩圖（b）軸承支反力：FRAV=(Fa·dH-Fr·L/2)/L=-400.5NFRBV=Fr+ FRAV=400.5N計(jì)算彎矩：截面C 右側(cè)彎矩MCN= FRBV·L/2=23N·m截面C 左側(cè)彎矩M’CN= FRAV·L/2=23N·m繪制水平面彎矩圖（c）軸承支反力：FRAH = FRBH = Ft/2=1100N截面C 處的彎矩：MCH= FRAH·L/2=62.7N·m繪制合成彎矩圖（d）MC= 67N·m ; M’C =67N·m繪制轉(zhuǎn)矩圖（e ）轉(zhuǎn)矩：T=9.55x103·P/n=217N·m繪制當(dāng)量彎矩圖（f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，按脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.6截面C 處的彎矩為Mec＝146N·m較核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度σe= Mec /0.1d33=146x103/0.1x403=11.6854Mpa所以軸的強(qiáng)度足夠- 13 -4.2 、低速軸1的計(jì)算:5 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：選用正火處理經(jīng)查得強(qiáng)度極限σ b＝600 Mpa；查得許用應(yīng)力[σ -1]b=54 Mpa第四章 軸的計(jì)算- 14 -6 確定軸輸出端直徑d min;按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算輸出端直徑取A=10，則d=30cm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d＝35cm此段軸的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)和聯(lián)軸器相符，選取TL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為35cm，和軸配合部分長(zhǎng)度為60cm，故軸輸出端直徑d min=35cm。7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的定位、固定和裝配在該減速器中，可將齒輪充分分布在箱體內(nèi)，由于該齒輪軸只需聯(lián)軸器的地方確定軸各段直徑和長(zhǎng)度Ⅰ段即外伸端直徑d 1=35cm,其長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔的長(zhǎng)度稍短一些，取 L1=58cm。Ⅱ段直徑d 2=45cm,亦符合氈圈密封標(biāo)準(zhǔn)軸徑，初選6409型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45cm，寬度為29cm, L2=120cm.Ⅲ段齒輪， 其相關(guān)數(shù)據(jù)為m＝4.5，z＝18，d3＝60cm，L3＝50cmⅣ段直徑d4＝45cm，長(zhǎng)度L4＝30cm繪制軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖，如圖示由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支撐跨距L=150cm8 按彎扭合成強(qiáng)度軸的強(qiáng)度繪制軸受力簡(jiǎn)圖（a ）繪制垂直面彎矩圖（b）軸承支反力：FRAV=(Fa·dH-Fr·L/2)/L=-400.5NFRBV=Fr+ FRAV=400.5N計(jì)算彎矩：截面C 右側(cè)彎矩MCN= FRBV·L/2=23N·m截面C 左側(cè)彎矩M’CN= FRAV·L/2=23N·m- 15 -繪制水平面彎矩圖（c）軸承支反力：FRAH = FRBH = Ft/2=1100N截面C 處的彎矩：MCH= FRAH·L/2=62.7N·m繪制合成彎矩圖（d）MC= 67N·m ; M’C =67N·m繪制轉(zhuǎn)矩圖（e ）轉(zhuǎn)矩：T=9.55x103·P/n=217N·m繪制當(dāng)量彎矩圖（f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，按脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.6截面C 處的彎矩為Mec＝146N·m較核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度σe= Mec /0.1d33=146x103/0.1x403=11.6854Mpa所以軸的強(qiáng)度足夠4.3、 中間軸1的計(jì)算:軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：擬定輸入軸齒輪為右旋：1．初步確定軸的最小直徑d≥ ＝ =34.2mm2．求作用在齒輪上的受力Ft1= =899NFr1=Ft =337NFa1=Fttanβ=223N；Ft2=4494NFr2=1685N第四章 軸的計(jì)算- 16 -Fa2=1115N3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上零件的裝配方案I-II段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為44mm。III-IV段為小齒輪，外徑90mm。IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度①、 I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長(zhǎng)度為22.75mm。②、 II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，以 長(zhǎng)度為16mm。③、III-IV段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。④、IV-V段用于隔開兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為120mm。⑤、V-VI段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為83mm。⑥、VI-VIII長(zhǎng)度為44mm。4． 求軸上的載荷66 207.5 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的Y值為1.6Fd1=443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故： Fa1=638NFa2=189N5．精確校核軸的疲勞強(qiáng)度- 17 -1） 判斷危險(xiǎn)截面由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面2） 截面IV右側(cè)的應(yīng)力截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為σe= Mec /0.1d33=198x103/0.1x403=16.854Mpa軸選用45，調(diào)質(zhì)處理 a) 綜合系數(shù)的計(jì)算由經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中 ， 軸的材料敏感系數(shù)為 56， ，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為16查得尺寸系數(shù)為 ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 8，軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 12，軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即 ，則綜合系數(shù)值為26b) 碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為0.7 ， c) 安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為5故軸的選用安全。σe= Mec /0.1d33=146x103/0.1x403=11.6854Mpa4.4 、低速軸2的計(jì)算:1．作用在齒輪上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52．初步確定軸的最小直徑D=40cm3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 確定軸上零件的裝配方案a) 軸上零件的定位、固定和裝配在該減速器中，可將齒輪充分分布在箱體內(nèi)，由于該第四章 軸的計(jì)算- 18 -齒輪軸只需聯(lián)軸器的地方b) 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度c) Ⅰ段即外伸端直徑d 1=35cm,其長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔的長(zhǎng)度稍短一些，取 L1=58cm。d) Ⅱ段直徑d 2=45cm,亦符合氈圈密封標(biāo)準(zhǔn)軸徑，初選6409型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45cm，寬度為29cm, L2=120cm.i) Ⅲ段齒輪，其相關(guān)數(shù)據(jù)為m＝4.5，z＝18，d3＝60cm，L3＝50cmk) Ⅳ段直徑d4＝45cm，長(zhǎng)度L4＝30cm2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度g) 由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。h) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為30。i） 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。j) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。k) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm，所以該段直徑選為46mm。l) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。m) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。2） 各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下：a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm，該段長(zhǎng)度定為18.25mm。b) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。c) 該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm（采用油潤(rùn)滑） ，軸承寬18.25mm，定為41.25mm。e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為57mm。f) 該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為42mm- 19 -4．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度W=62748N.mmT=39400N.mm45鋼的強(qiáng)度極限為 54Mpa，又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的，所以 強(qiáng)度足夠。4.5、中間軸2的計(jì)算:1．作用在齒輪上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2．初步確定軸的最小直徑 D=45cm3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 軸上零件的裝配方案2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I-II II-IV IV-V V直徑 60 70 75 87 長(zhǎng)度 105 113.75 83 9 5．求軸上的載荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm第四章 軸的計(jì)算- 20 -第五章 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算- 22 -第五章 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算5.1 高速軸的軸承：1．求兩軸承受到的徑向載荷2、 軸承30206的校核1） 徑向力Fr1=Fr2=1000N2） 派生力F=0N3） 軸向力由于 ，F(xiàn)a1/Fr1=0,故x1=1,y1=0所以軸向力為 Fa=5000N， 4） 當(dāng)量載荷由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為Fa1/Fr1=0 故x1=1,y1=05） 軸承壽命的校核Lh=16667/n(ft?C/P2)ε=2.3x107(h)5.2 中間軸1的軸承：1、 軸承32214的校核1） 徑向力 Fr1=Fr2=8000N2） 派生力 F=0N3） 軸向力 軸向力為 Fa=0N， 4） 當(dāng)量載荷由于 Fa1/Fr1=0 故x1=1,y1=0 ,所以 ，取fp=1.1由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為 ，故當(dāng)量載荷為P1=fp(x1Fr1+y1FA1)=1.1x(1x8000+0)=8800N5） 軸承壽命的校核Lh=16667/n(ft?C/P2)ε=3.4x107(h)- 23 -第六章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1． 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù):1） 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS ，大齒輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。2） 精度等級(jí)選用 7級(jí)精度；3） 試選小齒輪齒數(shù) z1＝ 20，大齒輪齒數(shù)z2＝100的；4） 選取螺旋角。初選螺旋角β＝14 °2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算按式試算，即 dt≥ 501） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選Kt ＝1.6（2） 由圖選取區(qū)域系數(shù)ZH ＝2.433（3） 由表選取尺寬系數(shù)φd ＝1（4） 由圖查得 εα1 ＝0.75 ，εα 2＝0.87 ，則εα ＝εα1 ＋εα2 ＝1.62（5） 查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa（6） 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim1＝600MPa ；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限σHlim2＝550MPa ；（7） 由式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60n1jLh ＝60×192 ×1×（2 ×8×300×5）＝3.32 ×10e8N2＝N1/5＝6.64 ×107（8） 查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 ＝0.95；KHN2 ＝0.98（9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1 ％，安全系數(shù) S＝1 ，由式得[σH]1＝＝0.95 ×600MPa＝570MPa[σH]2＝＝0.98 ×550MPa＝539MPa第五章 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算- 2 -第六章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算- 26 -[σH]＝[σH]1 ＋[ σH]2/2＝554.5Mpa2） 計(jì)算（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1td1t≥ 67.85（2） 計(jì)算圓周速度v = 0.68m/s（3） 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=φd1t=167.85mm=67.85mmmnt= 3.39h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89（4） 計(jì)算縱向重合度εβεβ= =0.318×1×tan14 =1.59（5） 計(jì)算載荷系數(shù)K已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1根據(jù)v=0.68m/s,7級(jí)精度，由圖查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.11；由表查的KHβ的計(jì)算公式和直齒輪的相同，故 KHβ=1.12+0.18(1+0.61 )11 +0.2310 67.85=1.42由表查得KFβ=1.36由表查得KHα=KHα =1.4。故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=11.031.41.42=2.05（6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式得;d1=73.6mm（7） 計(jì)算模數(shù)mnmn = 3.743．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式mn≥ 100Mpa- 27 -1） 確定計(jì)算參數(shù)（1） 計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ=11.031.41.36=1.96（2） 根據(jù)縱向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59 ，查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝0。88（3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z1=z1/cos β=20/cos 14 =21.89z2=z2/cos β=100/cos 14 =109.47（4） 查取齒型系數(shù)由表查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798（6） 計(jì)算[σF]σF1=500Mpa σF2=380MPaKFN1=0.95 KFN2=0.98[σF1]=339.29Mpa [σF2]=266MPa（7） 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較m =0.0126m =0.01468大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算mn≥ =2.4mn=2.54．幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算中心距z1 =32.9，取z1=33z2=165a =255.07mm第六章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算- 28 -a圓整后取255mm2） 按圓整后的中心距修正螺旋角β=arcos =13 55’50”3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1 =85.00mmd2 =425mm4） 計(jì)算齒輪寬度b=φdd1b=85mmB1=90mm，B2=85mm5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。- 29 -第七章 連接件的選擇及潤(rùn)滑7.1 鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào) 直徑32（mm ） 工作長(zhǎng)度150 （mm ） 工作高度7 （mm） 轉(zhuǎn)矩 400.5（N? m） 極限應(yīng)力56（MPa）高速軸 8×7×60（單頭） 25 35 3.5 39.8 26.012×8×80（單頭） 40 68 4 39.8 7.32中間軸 12×8×70（單頭） 40 58 4 191 41.2低速軸 20×12×80（單頭） 75 60 6 925.2 68.518×11×110（單頭） 60 107 5.5 925.2 52.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為 ，所以上述鍵皆安全7.2 連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。二、高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 ，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4（GB4323-84） ，但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連，其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84）其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩 217Nm軸孔直徑 38cm， 軸孔長(zhǎng) 10cm， 裝配尺寸 857cm半聯(lián)軸器厚7cm 三、第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 ，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10（GB4323-84）第六章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算- 2 -- 1 -第一章 傳動(dòng)方案的擬定及說明1.1 傳動(dòng)方案：傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所視：其傳動(dòng)方案為：電動(dòng)機(jī)——帶傳動(dòng)機(jī)——齒輪傳動(dòng)——滾筒該傳動(dòng)方案分析如下：1 由于帶傳動(dòng)承載能力較低，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，故應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，此時(shí)轉(zhuǎn)速較高，在傳遞相同功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩減小，從而使帶傳動(dòng)獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，除此之外，帶傳動(dòng)工作平衡，能緩沖吸振，被廣泛應(yīng)用。2 齒輪傳動(dòng)承載能力較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平衡、傳遞功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。3 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，故有平穩(wěn)性要求時(shí)，可采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)以上分析可得：將帶傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較為合理。此外，根據(jù)本課題要求，該減速器采用展開式。- 2 -第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇：工業(yè)上一般使用三相交流電源，因此，當(dāng)無特殊要求時(shí)均應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相交流電動(dòng)機(jī)使用最為廣泛。我國新設(shè)計(jì)的Y系列三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場(chǎng)合，以及要求具有較好起動(dòng)性能的機(jī)械。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的確定主要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率和同步轉(zhuǎn)速。1 按照工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)2 選擇電動(dòng)機(jī)容量工作機(jī)所需容量為：Pw = Fw?Vw/1000ηwKw式中Fw=34KN Vw=27.1m/s 帶式輸送機(jī)效率η w=0.94Pw=3.4×103/1000×0.94=97.92Kw電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：P=Pw/η式中：η為電動(dòng)機(jī)至滾筒主動(dòng)軸之間的傳動(dòng)裝置總效率根據(jù)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖可查得：V帶傳動(dòng)效率ηw=0.95 ， 三對(duì)齒輪副效率η w = 0.97；一對(duì)滾動(dòng)軸承效率ηw=0.99；聯(lián)軸器ηw=0.98；由此可得η=η1η2η23η4=0.95x0.973x0.994x0.98=0.816P0=Pw/0.816=97.92/0.816=120kn一般電動(dòng)機(jī)的額定功率PM=（1~1.3）P 0=（1~1.3）X120=120~156kw經(jīng)查可取電動(dòng)機(jī)額定功率為P M=150kw3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速為：n w=60x1000Vw/πD=260r/minV帶傳動(dòng)比：i 1=2~4三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i 2=3~5則總傳動(dòng)比范圍為i= i 1 i2=(2x3)~(4x5)=6~20電動(dòng)機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)為n=i·nw=(6~20)x260=1560~5200r/min- 3 -電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速符合這一范圍的型號(hào)為Y315s-2，其滿載轉(zhuǎn)速為n m=2970r/min二、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比I=n m/ nw=2970/53=562 分配各級(jí)傳動(dòng)比I= i 1 i2為使V帶的外輪廓尺寸不致過大，初選傳動(dòng)比i 2=2則齒輪傳動(dòng)比為：i 2=9 i3=63 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)以下各軸符號(hào)代表：O軸——電動(dòng)機(jī)輸出軸； Ⅰ軸——減速器中的高速軸；Ⅱ軸——齒輪軸； Ⅲ軸——中間軸；Ⅳ軸——減速器中的低速軸； Ⅴ軸——低速軸；n0=nn= 2970r/min; nⅠ = n0/ i1=1485r/min;nⅡ = nⅠ / i2=165r/min; nⅢ = nⅡ /i3=27.5r/min;nw = nⅢ =27.5r/min各軸功率；P0=120kw; PⅠ = P0η1=120x0.95=114kw;PⅡ = PⅠ η2η3 =114x0.97x0.99=109.47kw ; PⅢ = PⅡ η2η3 =109.47x0.97x0.99=105.13kw; PⅣ = PⅣ η2η3 =105.13x0.97x0.99=100.95kw;PⅤ = PⅣ η3η4=100.95x0.99x0.98=97.95kw;各軸轉(zhuǎn)矩；T0=9.55x106 P0/ n0=9.55x106x120/2970=3.86x105 NmTⅠ =9.55x106 P0/ nⅠ = 9.55x106 114/ 1485=7.33x105 NmTⅡ =9.55x106 PⅡ / nⅡ =9.55x106 x109.47/ 1485=6.28x105 NmTⅢ =9.55x106 PⅢ / nⅢ =9.55x106 x105.13/ 27.5=3.65x107 NmTⅣ =9.55x106 PⅣ / nⅣ =9.55x106x x100.95/ 27.5==3.51x107 NmTⅤ =9.55x106 PⅤ / nⅤ =9.55x106 x97.95/ 27.5==3.40x107 Nm4第三章 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸3.1 鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸:1、箱座壁厚σ： 0.025a+3≥82 地腳螺栓直徑d 1：d1＝0.036a+12＝163 地腳螺栓數(shù)目n：n＝L+B/200~300 ≥4n=104 軸承座尺寸D 1 、D 2 、D 3 、D 4、D 5：D1=34 D2= 45 D3= 49 D4= 60 D5=555、箱體結(jié)合面處聯(lián)接間距e：e＝ 180cm6 軸承座兩旁的聯(lián)結(jié)螺栓問題：S≈ 10cm