用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置中的二級 分流式 圓柱齒輪減速器

目    錄  一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 二、 傳動方案的擬定及說明 3 三、 電動機(jī)的選擇 3 四、 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 4 五、 齒輪 的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 六、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 七、滾動軸承的選擇及計(jì)算 26 八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 28 九、 聯(lián) 軸器的選擇 29 十 、 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 十 一 、 減速 器附件的選擇 31 十 二 、潤滑與密封 32 十 三 、設(shè)計(jì) 總 結(jié) 33 附、參考資料目錄 33 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  1 一、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書  題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置中的二級 分流式 圓柱齒輪減速器  1.總體布置簡圖  1 電動機(jī)； 2 聯(lián)軸器； 3 齒輪減速器； 4 聯(lián)軸器； 5 帶式運(yùn)輸機(jī)； 6 鼓輪  2.工作情況：  載荷平穩(wěn)、單向 旋轉(zhuǎn)  3.原始數(shù)據(jù)  運(yùn)輸帶拽引力 F（ N）： 1900N 滾筒 直徑 D（ mm）： 350 使用年限（年）： 5 工作制度（班 /日）： 2 4.設(shè)計(jì)內(nèi)容  1. 電動機(jī)的選擇與運(yùn)動參數(shù)計(jì)算；  2. 斜齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  2 3. 軸的設(shè)計(jì)  4. 滾動軸承的選擇  5. 鍵和 聯(lián) 軸器的選擇與校核；   6. 減速器附件的選擇  7. 潤滑與密封  8. 裝配圖、零件圖的繪制  9. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫  5.設(shè)計(jì)任務(wù)  2  減速器總裝配圖一張  3  悶蓋 、 低速 軸零件圖各一張  4  設(shè)計(jì)說明書一份  6.設(shè)計(jì)進(jìn)度  1、  第一階段：總體計(jì)算和傳動件參數(shù)計(jì)算  2、  第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)  3、  第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵 的校核及草圖繪制  4、  第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說明書的編寫  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  3 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  二 、傳動方案的擬定及說明  由題目所知傳動機(jī)構(gòu)類型為：分流式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。  本傳動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：一般為高速級分流，且常采用斜齒輪；低速級可用直齒輪或人字齒輪，本次設(shè)計(jì)采用低俗級直齒輪。齒輪相對于軸承為對稱布置，沿齒寬載荷分布較均勻。減速器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，常用于大功率，變載荷場合。   三 、電動機(jī)的選擇  1  電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇  因?yàn)楸緜鲃拥墓ぷ鳡顩r是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的 臥式封閉型 Y（ IP44）系列的電動機(jī)。  2  電動機(jī)容量的選擇  1）  工作機(jī)所需功率 Pw   Pw 1000Fv=3.04kW 2)  電動機(jī)的輸出功率  Pd Pw /   32g g g21 2 3 4 1為聯(lián)軸器效率：   1 0.99   （彈性柱銷聯(lián)軸器）  2為齒輪嚙合效率：2 0.97 3為滾動軸承效率：  3 0.99 4為滑動軸承效率：4 0.98   （潤滑良好）  故        0.85 =  則       3 . 5 8PwP d k W按表 20 1 2 確定電機(jī)額定功率  4Ped kW    Pw 3.04kW 0.85 3.58Pd kW  4Ped kW  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  4 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  3  電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇  初選為同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的電動機(jī)  4電動機(jī)型號的確定  由表 20 12 查出電動機(jī)型號為 Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min?；痉项}目所需的要求。  四 、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)  傳動裝置的總傳動比及其分配  1  計(jì)算總傳動比  由電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速dn和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速wn可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為：  1 0 .9 8dwni n  1 0 0 0 6 0d vn D 87.4 / minr  2  合理分配各級傳動比  由于減速箱是 分流 式布置，所以12(1 .1 1 .5 )ii，且雙級圓柱減速器每一級的傳動比推薦值為 i 3 6，取 高速級傳動比1 3.66i ，低速級傳動比2 3i 3. 各軸轉(zhuǎn)速  1 9 6 0 / m i ndn n r2 1 1/ 2 6 2 . 3 / m i nn n i r3 4 2 2/ 8 7 . 4 / m i nn n n i r 4.  輸入功率  按電動機(jī)額定功率edP計(jì)算各軸輸入功率，即  0 4edP P kW113 . 9 6dP P k W22 1 2 3 3 . 6 9P P k W 3 2 2 3 3 . 5 4P P k W10.98i  dn=87.4 /minr  1 3.66i 2 3i 1 9 6 0 / m innr2 2 6 2 .3 / m in  3 8 7 .4 / m innr4 8 7 .4 / m innr0 4P kW1 3.96P kW2 3.69P kW3 3.54P kW機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  5 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  4 3 3 1 3 . 4 7P P k W5. 各軸 轉(zhuǎn)矩  0 0 09 5 5 0 / 3 9 . 7 9T P n N m g1 1 19 5 5 0 / 3 9 . 3 9T P n N m g2 2 29 5 5 0 / 1 3 4 . 3 5T P n N m g3 3 39 5 5 0 / 3 8 6 . 8 1T P n N m g4 4 49 5 5 0 / 3 7 9 . 1 6T P n N m g五 、 齒輪 傳動設(shè)計(jì)計(jì)算  （一） .高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)  1    選精度等級、材料及齒數(shù)  0）  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。  1）  精度等級選用 7 級精度；  2）  試選小齒輪齒數(shù)1 24Z ，大齒輪齒數(shù)  2 1 1 2 4 3 . 6 6 8 7 . 8Z Z i g，取2 88Z 3）  選取螺旋角。初選螺旋角 14  2   按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)  按式（ 10 21）試算，即       td 23 2 1t HEdHKT ZZuu 0）  確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值  （ 1）試選 1.6tK ；  （ 2） 由圖 10 30【 1】 選取區(qū)域系數(shù) 2.433HZ (3)由表 10 7【 1】 選取尺寬系數(shù) 1d4 3.47P kW0 3 9 .7 9T N m g1 3 9 .3 9T N m g2 1 3 4 .3 5T N m g3 3 8 6 .8 1T N m g4 3 7 9 .1 6T N m g機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  6 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  （ 4）  轉(zhuǎn)矩1T=39.39 Nm  （ 5）  由圖 10 26【 1】查得1 0.78 ，2 0.88 ，則12 1 . 6 6 ，由表 10 6【 1】查得材料的彈性影響系數(shù) 121 8 9 .8EZ M P a（ 6）  由圖 10 21d【 1】按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim1H 600MPa；大齒輪的 接觸 疲勞強(qiáng)度極限lim2H 550MPa；  （ 7）  由式 10 13【 1】 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)  1160 hN n jL 91.382 10  921 / 3 . 6 6 0 . 3 7 8 1 0NN （ 8）  由圖 10 19 【 1】 查得接觸疲勞壽命系數(shù)1HNK 0.94；2HNK 0.95 （ 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（ 10 12）【 1】得  1 l i m 11 5 6 4H N HH K M P aS g2 l i m 22 5 2 2 . 5H N HH K M P aS g               12 5 4 3 . 2 52HHH M P a 1）  計(jì)算  （ 1）  試算小齒輪分度圓直徑1td1td 3 21 12 HEHdt ZZuuTK =41.18mm =1.66 1N 91.382 102N= 90.378 10  1H 564MPa2H=522.5MPa   5 4 3 . 2 5H M P a  1 4 1 .1 8td m m機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  7 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  （ 2）  計(jì)算圓周速度  v = 1160 1000tdn2.07 /ms  （ 3）  計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)ntm1dtbd g=41.18mm 11c o s 4 1 . 1 8 c o s 1 4 1 . 6 6 524tntdmZ omm 2 . 2 5 3 . 7 5nthmmm /bh =10.98mm （ 4）  計(jì)算縱向重合度10 . 3 1 8 t a nd Z =1.903 （ 5）  計(jì)算載荷系數(shù) K 已知載荷平穩(wěn)，所以取AK=1 根據(jù) v = 2.07 /ms ,7 級精度，由圖 10 8【 1】 查得動載系數(shù)vK=1.085； 由表 10 4【 1】 查的HK的計(jì)算公式和直齒輪的相同，  故    231 . 1 2 0 . 1 8 0 . 2 3 1 0HdKb 1.31  由表 10 13【 1】 查得FK=1.27 由表 10 3【 1】 查得HFKK=1.2。故載荷系數(shù)  1 . 7 0 6A V H HK K K K K           （ 6）  按實(shí)際 的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（ 10 10a）得     1d= 31 / tt KKd=42.06mm v = 2.07 /ms  b 41.18mm ntm=1.665mm h 3.75mm /bh=10.98mm 1.903mm HK 1.31 K =1.706 1d=42.06mm 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  8 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  （ 7）  計(jì)算模數(shù)nm11c o s 1 . 7 0ndm Z mm 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)  由式 (10 17)【 1】  nm 231212 c o s F a S adFK T Y YYz 0）  確定計(jì)算參數(shù)  （ 1）  計(jì)算載荷系數(shù)  A V F FK K K K K=1.654 （ 2）  根據(jù)縱向重合度10 . 3 1 8 t a nd Z =1.903，從圖 10 28【 1】 查得螺旋角影響系 數(shù)    Y 0.88 （ 3）  計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)  11 3 2 6 . 2 7c o sV ZZ 22 3 9 6 . 3 3c o sV ZZ （ 4）  查取齒型系數(shù)  由表 10 5【 1】 查得1FaY 2.592 ；  2FaY 2.187 查取應(yīng)力校正系數(shù)  由表 10 5 查得2SaY=1.596；2SaY=1.786 （ 5）  計(jì)算 F 取失效概率為 1，安全系數(shù) S 1.4，由式（ 10 12）【 1】得  1 l i m 11 3 1 6 . 1FNF K M P aS gnm=1.70mm K =1.654 1VZ 26.27 2VZ=96.33 1F 316.1MPa  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  9 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  2 l i m 22 2 4 7FNF K M P aS g上式中1FNK，2FNK由圖 10 19 【 1】查得  1FNK 0.885；2FNK 0.91 （ 6）  計(jì)算大、小齒輪的 FSaFaYY并加以比較   1 11F SaFaYY=0.013087 2 22F SaFa YY=0.015814 大齒輪的數(shù)值大。  1）  設(shè)計(jì)計(jì)算  nm 231212 c o s F a S adFK T Y YYz =1.213 由于模數(shù) 太小時，齒輪分度圓太小，故nm取較大的，取為  nm 2.5 4 幾何尺寸計(jì)算  0）  計(jì)算中心距  1Z 1 cosnd m 16.33， 為保證不產(chǎn)生根切 取 1Z 20，   則2Z13.66Z 73.2    取2Z 73 中心距     a 122 c o s nZ Z m119.8 a 圓整后取 120m 2) 按圓整后的 a 修正螺旋角 =arc 122 nZ Z ma =14.36o  2F=MPa   111Fa SaFYY=0.013087 2 22F SaFa YY=0.015814 nm=2.5mm 1Z 20 2Z 73 a =120mm =14.36o  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  10 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  3）  計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑  11 cos nZmd 51.61mm 22 cos nzmd =188.39mm 4）  計(jì)算齒輪寬度  1dbd g=51.61mm 圓整后取   1B=58mm,   2B=52mm 5）  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  大齒輪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。小齒輪則由于齒根圓較小，故制造成齒輪軸的形式。  1d51.61mm 2d188.39mm b 51.61mm 1B=58mm 2B=52mm 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  11 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  （二） .低 速級齒輪傳動設(shè)計(jì)  1    選精度等級、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）  精度等級選用 7 級精度；  3）  試選小齒輪齒數(shù)1 24Z ，大齒輪齒數(shù)  2 1 1 2 4 3 7 2Z Z i g，取2 72Z 2    按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)  按式（ 10 21）試算，即       td 231 12 . 3 2 t EdHKT Zuu 4）  確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值  （ 1）試選 1.5tK （ 2） 轉(zhuǎn)矩1T 134.35Nm   (3) 由表 10 7【 1】選取尺寬系數(shù) 1d（ 4 ）由表 10 6 【 1 】查得材料的彈性影響系數(shù)121 8 9 .8EZ M P a  （ 5）  由圖 10 21d【 1】按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim1H 600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim2H 550MPa；  （ 6）  由式 10 13【 1】計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)  1160 hN n jL 83.777 10  821 / 3 0 . 7 5 5 4 1 0NN （ 7）  由圖 10 19 【 1】查得接觸疲勞壽命系數(shù)1HNK 0.95；2HNK 0.98 （ 8）  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（ 10 12）【 1】得  1 l i m 11 5 7 0H N HH K M P aS g1 24Z 2 72Z 1N= 83.777 10  82 0 .7 5 5 4 1 0N 1H 570MPa機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  12 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  2 l i m 22 5 3 9H N HH K M P aS g5）  計(jì)算  （ 1）  試算 小齒輪分度圓直徑1td代入中較小值  1td 231 12 . 3 2 t EdHKT Zuu =74.65mm （ 2）  計(jì)算圓周速度  v = 1160 1000tdn= 1.025 /ms  （ 3）  計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)ntm1dtbd g=74.65mm 113 .1 1tdm Z mm 2 .2 5 7 .0 0hmmm /bh=10.66mm （ 4）  計(jì)算載荷系數(shù) K 已知載荷平穩(wěn)，所以取AK=1 根據(jù) v =1.025 /ms,7 級精度，由圖 10 8【 1】查得動載系數(shù)vK=1.05；由表 10 3【 1】查的HK的計(jì)算公式  故    231 . 1 2 0 . 1 8 0 . 2 3 1 0HdKb = 1.317  由表 10 13【 1】查得FK=1.275 由表 10 3【 1】查得HFKK=1.2,  故載荷系數(shù)  1 . 7 4 2A V H HK K K K K （ 5）  按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直 徑，由式（ 10 10a）得     1d = 31 /ttd K K  =78.47mm （ 6）  計(jì)算模數(shù) m  113 .2 7dm Z mm 2H 539MPa1td 74.65mm v 1.025 /ms  b 74.65mm m =3.11mm h 7.00mm /bh 10.66mm HK 1.317 K 1.742 1d =78.47mm m 3.27mm 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  13 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)  由式 (10 17)【 1】  nm 3 1212 Fa SadFYYKTz 0）  確定計(jì)算參數(shù)  （ 1）  計(jì)算載荷系數(shù)  A V F FK K K K K=1.607 （ 2）  查取齒型系數(shù)  由表 10 5【 1】查得1FaY 2.65；  2FaY 2.236 查取應(yīng)力校正系數(shù)  由表 10 5 查得2SaY=1.58；2SaY=1.754 （ 3）  計(jì)算 F 取失效概率為 1，安全系數(shù) S 1.4，由式（ 10 12）【 1】得  1 l i m 11 3 2 5F N FF K M P aS g2 l i m 22 2 4 9 . 7F N FF K M P aS g上式中1FNK，2FNK由圖 10 19 【 1】查得  1FNK 0.91；2FNK 0.92 （ 4）  計(jì)算大、小齒輪的 FSaFaYY并加以比較   1 11F SaFaYY=0.01288 2 22F SaFa YY=0.01571 大齒輪的數(shù)值大。  2）  設(shè)計(jì)計(jì)算  K 1.607 1F 325MPa2F 249.7MPa 1 11F SaFaYY=0.01288 2 22F SaFa YY=0.01571 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  14 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  將數(shù)據(jù)代入公式可得  m 2.28mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 m =2.5mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑1d 78.47mm 6 幾何尺寸計(jì)算  0）  計(jì)算中心距  1Z 1dm=31.4，取1Z 31，  則2Z 3 31 93 中心距     a 122Z Z m =155mm 5）  計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑  11d Z m=77.5mm 22d Z m=232.5mm 6）  計(jì)算齒輪寬度  1dbd g=77.5mm 圓整后取   1B=85mm,   2B=78mm 4）  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  大齒輪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。小齒輪則由于齒根圓較小，故采用實(shí)心式的為宜。  m =2.5mm 1d 78.47mm 1Z 31 2Z 93 a 155mm 1d77.5mm 2d=232.5mm b 77.5mm 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  15 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  六 、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算  1.高速 軸 ：由于高速級小齒輪分度圓較小，故高速軸 I 采用齒輪軸。軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。  軸裝配方案如下：  1  初步確定軸的最小直徑  d 30PAn0A取 118， P =3.98kW ,n 為 960 /minr  故  d 18.9mm,由于電機(jī)的輸出軸為 38mm， 該 軸輸入轉(zhuǎn)矩T=39.39Nm ，ca AT K T考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，取AK 1.5，故caT 59.09 Nm 查手冊選用 HL3 型（1L）彈性柱銷聯(lián)軸器 ,該聯(lián)軸器參數(shù)為 公稱轉(zhuǎn)矩 T =630 Nm ， L 60mm，最大允許轉(zhuǎn) 速 為5000 /minr Nm 。   2.   軸上的軸承可選用內(nèi)徑為 35mm 的軸承，由于高速級斜齒輪成對稱布置，故軸向力完全抵消，故軸承可選用滾子軸承 ，初步選用N207 型中窄 軸承其參數(shù)如下：  3 5 , 7 2d m m D m m，  1 7 , 4 2 , 6 5aB m m d m m D a m m 3.    根據(jù)軸向定位的要求確 定軸的各段直徑和長度  1 2 段  由于聯(lián)軸器一端連接電動機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為32mm,長度略短于 60，取12L 58mm。  2 3 段  考慮到聯(lián)軸器的軸向定位該段直徑選為 34mm,長度取為23L 50mm。  3 4 段    該段軸要安裝軸承 和套筒 ，即該段直徑定為35mm。 長度為軸承寬度加上軸承端面到箱體內(nèi)壁的距離，由于用油潤滑，故軸承端面到箱體內(nèi)壁的距離可取為 7mm， 考慮套筒寬度 故   34L 17+7+1 25mm. d 18.9mm caT 59.09Nm  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  16 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  4 5 段   該段 為定位軸肩，對套筒進(jìn)行定位，故直徑取為42mm,長度由齒輪端面到箱體內(nèi)壁的距離確定取45L 8mm 5 6 段  該處為齒輪，長度等于齒寬為  56L 58mm 6 7 段  該處軸為隔開兩齒輪，且考慮到低速級小齒輪的寬度，取67L 105mm,直徑可取為 42mm. 7 8 段 與 5 6 段 相同，故   78L 58mm,8 9 段 與 4 5段 相同，故89L 8mm,  9 10 段 與 3 4 段 相同，故910L25mm。  4.計(jì)算軸的總長  L =58+50+25+8+58+105+58+8+25=395mm 2.中間軸的設(shè)計(jì)  此軸的輸入功率 P =3.69 kW ，轉(zhuǎn)速 n 262.3 /minr ，扭矩T=134.35 Nm ，  1.初步確定軸的最小直徑  d 30PAn0A取 118， P =3.69kW ,n 為 262.3 /minr  故  d 28.5mm 為了使軸承便于安裝，取最小直徑為 35mm。  2 求作用在齒輪上的受力  高速級每一個大齒輪處1 2t TF d=713N，  11ta nc o s nrtFF =335N 軸向力互相抵消；低速級小齒輪處受力與低速級大齒輪受力相同計(jì)算過程見輸出軸設(shè)計(jì)：tF=3320N rF=1210N L =395mm d 28.5mm 1tF=892N 1rF=335N tF=3320N rF=1210N 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  17 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) : 裝配方案如下  1 2 段 該段軸要安裝軸承和套筒， 軸承選用 30207 型圓錐滾子軸承 其參數(shù)如下：  3 5 , 7 2d m m D m m，  1 7 , 1 8 . 2 5B m m T m m，故 該段直徑定為 35mm 通過高速軸的設(shè)計(jì)可通過計(jì)算求得 ，取12L 40.25mm。  2 3 段  此處安裝 高速級大 齒輪 齒輪 為 34mm,直徑可根據(jù)套筒定位需要取為 42mm,長度 由與高速級相匹配計(jì)算可得， 取為23L 66mm。  3 4 段   為安裝低速級小齒輪，直徑可取為 50mm,其長度略短于齒寬取  34L 81mm. 4 5 段   該段為定位軸肩，對套筒進(jìn)行定位，根據(jù)軸肩定位要求，故直徑取為 60mm,寬度取45L 13mm 5 6 段  該處安裝高速級大齒輪，長度略短于 齒寬為  56L49mm 6 7 段  與 1 2 段 相同67L 40.25mm,直徑為 35mm. 4.軸上零件的周向定位  2 3， 3 4， 5 6 段采用鍵連接固定齒輪  2 3， 5 6 段鍵  相同，由 d=42mm，查手冊得 bh 12 8 ，  長度取 l 40mm,公差 n6。  3 4 鍵，由 d=50mm，查手冊 bh 12 8 ，長度取 l 63mm 公差 n6。  4.倒圓角的設(shè)計(jì)    機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  18 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  查表 15 2【 1】  2r 1.2mm,3r=1.6mm,4r=2mm,5r2mm,6 1.2r mm,兩端面倒角 2 45 o  2.輸出 軸的設(shè)計(jì)  此軸的輸入功率 P =3.54 kW ，轉(zhuǎn)速 n 87.4 /minr ，扭矩T=386.81 Nm ，  1.初步確定軸的最小直徑  d 30PAn0A取 112， P =3.54kW ,n 為 87.4 /minr  故  d 38.46mm 為了使軸承便于安裝，取最小直徑為35mm。  2.求作用在齒輪上的受力  2t TF d =3320N 1 tanrtFF =1210N 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  擬定軸上零件的裝配方案  d 38.46mm tF=3320N rF=1210N 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  19 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  1 2 段 該段為輸出軸的最小直徑，該處為與聯(lián)軸器相連的軸，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需先選取聯(lián)軸器型號：  該軸輸入轉(zhuǎn)矩 T=386.81Nm ，ca AT K T考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，取AK 1.5，故caT 579.92Nm ，查手冊選用 HL4（ J、 Z 型） 彈性柱銷聯(lián)軸器 ,該聯(lián)軸器參數(shù)為公稱轉(zhuǎn)矩T =1250 Nm ， L 84mm，最大允許轉(zhuǎn)速為 4000 /minr  故取該段1 1 24 2 , 8 2d m m L m m2 3 段  可根據(jù)潤滑條件及軸肩定位要求 取為   2d48mm,23L 40mm。  3 4 段  根據(jù)  1 42d mm，2d 48mm 選擇滾動軸承，選用30210 型 圓 錐 滾 子 軸 承 其 參 數(shù) 如 下 ：  5 0 , 9 0d m m D m m，  2 0 , 2 1 . 7 5B m m T m m，故 該段 軸 直徑定為 50mm，   34L 21.75mm. 4 5 段   該段為定位軸肩，對 左端軸承 進(jìn)行定位，根據(jù)軸肩定位要求，故直徑 可 取為 58mm,長度 取45L 75.5mm 5 6 段  該處為軸環(huán)對右邊大齒輪定位取直徑為 74mm，  56L 12mm 6 7 段 該處安裝 低速 級大齒輪，長度略短于齒寬為67L 74mm 7 8 段 與 8 9 段 長度可通過與中速軸的匹配和軸承安裝定位計(jì)算得出   7 8 7 85 8 , 9 1 . 5d m m L m m8 9 8 95 0 , 2 1 . 7 5d m m L m m故輸出軸總長 L 82+40+21.75+75.5+12+74+91.5+21.75 418.5mm 4.軸上零件的周向定位  1 2， 6 7 段采用鍵連接     1 2 段為半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接 d=42mm，查手冊得 b h l 12 8 76 ，半聯(lián)軸器與軸的 配合為 76Hm ， 6 7 段按直徑查手冊，選用平鍵 bh 18 11 ，長度取為 l =56mm,為了保證齒輪與軸的  caT 579.92Nm  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  20 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  對中性，配合選 為76Hm 。  5. 倒圓角的設(shè)計(jì)    查表 15 2【 1】  2r 1.6mm,3r=1.2mm,4r=1.6mm,5r2mm,6 2r mm,7r1.6mm,8r=1.6mm,兩端面倒角 2 45 o  6. 求軸上的載荷  首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖，軸承壓力中心查手冊可只 a 20mm 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  21 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  以上 af 各圖為輸出軸上的受力圖，及彎矩，扭矩圖，危險(xiǎn)截面處的  , , ,H V caM M M M的值計(jì)算列于下面表格中  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  22 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  載荷  水平面 H 垂直面 V 支反力 R 12605HHR R N121660VVR R N彎矩 M 7 7 .5 9HM N m2 1 2 . 9 0VM N m總彎矩  2212 2 2 6 . 6 0VHM M M M N m 扭矩 T 3 8 6 .8 1T N m 計(jì)算彎矩  221 ( ) 3 2 4 . 3 6caM M T N m 7. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度  A.  判斷危險(xiǎn)截面  截面 A、 2、 3、 B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合引起的應(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)度較為寬裕地確定的，所以這幾個截面均不需要校核。  從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面和6， 7 處 過渡 配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面 C 上的應(yīng)力最大。截面 6 和 7 的應(yīng)力集中的影響相近，但截面 7 不受扭矩作用，故不必作強(qiáng)度校核。截面 C 上雖然應(yīng)力最大，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，故截面 C 也不必校核。截面 8、 9 更不必校核。由第三章 【 1】 可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面 6 的左右兩側(cè)即可。  B.  截面 6 左側(cè)  抗彎截面系數(shù)   W=0.1 3d = 330 .0 1 9 5 1 0 m  抗扭截面系數(shù)   TW =0.2 3d = 330 .0 3 9 1 0 m  截面 6 左側(cè)的彎矩 M 為  M= 1 2 8 . 2 5 3 92 2 6 . 6 01 2 8 . 2 5截面上的扭矩        3 8 6 .8 1T N m 截面上的彎曲應(yīng)力    WMb =8.08MPa W= 330 .0 1 9 5 1 0 m  TW = 330 .0 3 9 1 0 m  1 5 7 .6 9M N m b=8.08MPa 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  23 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力  T TTW =9.92MPa 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1【 1】 查得B=640MPa，1=275MPa，1=155MPa。  截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按附表 3-2【 1】 查取。因?yàn)?r/d=2/50=0.04； D/d=74/63=1.175 所以 =2.07， =1.58 又由附圖 3-1【 1】可得軸的材料敏性 系數(shù)為 q =0.80， q =0.83 所以有效應(yīng)力集中系數(shù)為1 ( 1 )kq =1.856 1 ( 1 )kq 1.481 由附圖 3-2【】 得尺寸系數(shù) 0.65 ，由附圖 3-3【 1】 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) =0.80 軸按磨削加工，由附圖 3-4【 1 】 得表面質(zhì)量系數(shù)為0 .9 2 ，軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 q =1，則得綜合系數(shù)值為  1 1kK =3.725 1 1kK =2.721 由 3-1 及 【 1】 3-2【 1】 取碳鋼的特性系數(shù)   0.1 ，0.05  求安全系數(shù)  1mbS K =9.14 T =9.92MPa k =1.856 k 1.481 K =3.725 K =2.721 S 9.14 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  24 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  122TTS K=11.28 22caSSSSS =7.101 >> S=1.5 C. 截面 6 右側(cè)  抗彎截面系數(shù) ： W=0.1 3d = 6325 10 m  抗扭截面系數(shù) ：  TW =0.2 3d = 6350 10 mm  彎矩 M ：      M= 1 2 8 . 2 5 3 92 2 6 . 6 01 2 8 . 2 5彎曲應(yīng)力為  ：   b MW =6.31MPa 截面上的扭矩  ：  3 8 6 .8 1T N m 截面 上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力  ：TT WT3 =7.732MPa 由附表 3-8【 1】用插值 法求出 k=3.00；0 .8 3 .0 0k  軸按磨削加工，由附圖  3-4 【 1】 得表面質(zhì)量系數(shù)   0 .9 2  故得綜合系數(shù)  ：    1 1kK =3.087 1 1kK =2.487 求安全系數(shù) ：  S 11.28 caS =7.101 W= 6325 10 m  TW = 6350 10 mm  1 5 7 .6 9M N m b =6.31MPa T=7.732MPa k 2.40 K =3.087 K =2.487 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  25 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  1mbS K =14.11 122TTS K=15.80 22caSSSSS =10.52 >> S=1.5 故 由以上計(jì)算可知輸出軸 其安全 。  S =14.11 S =15.80 caS =10.52 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  26 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  七 、 滾動軸承的選擇及計(jì)算  1.高速軸：  1   求兩軸承受到的徑向載荷  因?yàn)閮升X輪旋向相反，螺旋角相同，故軸向力 力aF=0 高速軸 T =39.39 Nm ， 因無軸向力，故當(dāng)量動載荷等于徑向力  2t TF d =763N，  1 t a n t a n12 c o s c o snnr r t TF F F d =134.5N 故 徑向力  ： 221 ( ) 4 0 4 . 52 trrFF F N 當(dāng)量動載荷：vrPF2. 軸承壽命的校核  軸承型號為 N207,查手冊得rC=46.5kN  軸承壽命： 6 810 ( ) 1 . 2 8 2 4 1 0 2 8 8 0 060h vCrL h hnP 滿足使用要求。  2.中間 軸：  1. 求兩軸承受到的徑向載荷  因無軸向力，故當(dāng)量動載荷等于徑向力  高 速級每一個齒輪嚙合處：  1tF763N，  1rF134.5N 低速級齒輪嚙合處：        2tF605N，  2rF 1660N 水平面上高，低速級嚙合處的徑向力方向相反，故  212r r rF F F=1391N 故單個軸承受力為  12rr FF =695.5N tF=763N，  1rF=134.5N 404.5rFN  hL 81 .2 8 2 4 1 0 h  rF=1391N 1rF =695.5 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  27 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  豎直 面上高，低速級嚙合處的 圓周 力方向相 同 ，故  212t t tF F F=2131N 故單個軸承受力為  12tt FF 1065.5N 故 當(dāng)量動載荷  ： 1 2 1 21( ) ( ) 1 . 2 7V r tP F F k N 2. 軸承壽命的校核  軸承型號為 30207,查手冊得rC=51.5kN  軸承壽命： 6 710 ( ) 1 . 6 4 4 1 0 2 8 8 0 060h vCrL h hnP 滿足使用要求。  1.低 速軸：  1. 求兩軸承受到的徑向載荷  tF605N，  rF1660N 當(dāng)量動載荷： 22( ) ( ) 1 . 7 6 722ttvFFP k N 2. 軸承壽命的校核  軸承型號為 30210,查手冊得rC=72.2kN  軸承壽命： 6 710 ( ) 4 . 4 8 0 6 1 0 2 8 8 0 060h vCrL h hnP 滿足使用要求。  tF=2131N 1tF 1065.5N 1.27VP kN  7. 6 4 4 1 0hLh 1.767vP kN  74 . 4 8 0 6 1 0hLh 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  28 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  八 、 鍵連接的選擇及校核計(jì)算  普 通平 鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度條件為：  32 1 0ppT M P ak l d查手冊并計(jì)算得鍵的各參數(shù)如下表：  代號  直徑  mm）  工作長度  （ mm）  工作高度  （ mm）  轉(zhuǎn)矩  （ N m）  極限應(yīng)力  （ MPa）  高速軸  10 8 50（單頭）  32 45 4 39.39 13.7 中間軸  12 8 40 42 28 4 134.35 57.1 14 9 63 50 49 4.5 134.35 24.4 低速軸  18 11 56 63 38 5.5 386.81 58.8 12 8 76（單頭 ）  42 70 4 386.81 65.8 由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為 1 1 0p M P a ，所以上述鍵皆安全。  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  29 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  九 、 聯(lián) 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。  1. 高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算  根據(jù)前面軸的設(shè)計(jì)說明中可知選用彈性柱銷聯(lián)軸器 HL3（ GB5014-85）。  其主要參數(shù)如下：  材料 HT200 公稱轉(zhuǎn)矩 630nT N m軸孔直徑 mmd 381 ，2 32d mm軸孔長 （ J、 Z 型） mmL 82 ， mmL 601  2. 第二個聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算  根據(jù)前面軸的設(shè)計(jì)說明中可知 選用 HL4 型 （ GB5014-85）彈性柱銷聯(lián)軸器 ,該聯(lián)軸器主要參數(shù)為：  公稱轉(zhuǎn)矩 T =1250 Nm ，  L 84mm，  最大允許轉(zhuǎn)速為 4000 /minr  軸孔直徑1 45d mm，2 45d mm軸孔長 （ J、 Z 型） 112L mm ，1 84L mm機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  30 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  十 、減速器附件的選擇  1.  通氣器  由于在室內(nèi)使用，選通氣帽（一次過濾），采用 M36 2，材料為 Q235 2.  油面指示器  選用游標(biāo)尺 M20 3.  起吊裝置  采用箱蓋吊耳、箱座 吊耳  4.  放油螺塞  選用外六角油塞及墊片 M20 1.5 5. 窺視孔及視孔蓋  直接與通氣器組合裝配， A=120,采用板結(jié)構(gòu)視孔蓋。  機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)  31 設(shè)   計(jì)   計(jì)   算   及   說   明  結(jié)     果  十 、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  箱座與箱蓋采用鑄造成型，其形狀及位置，尺寸可參考參考文獻(xiàn)【 2】，詳