機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)13NGW（2K-H負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）行星減速裝置設(shè)計(jì)

目 錄 1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 2.電動(dòng)機(jī)選擇 3 3.傳動(dòng)比及其分配 3 4.前減速器設(shè)計(jì) 3 5.行 星齒輪減速器齒輪設(shè)計(jì) 7 6.行星齒輪傳動(dòng)軸及鍵的設(shè)計(jì) 12 7.軸承壽命計(jì)算 21 8.齒輪加工工藝 23 9.箱體結(jié)構(gòu)尺寸 23 10.附錄 1 25 11.參考文獻(xiàn) 28 12.感想 29 課程設(shè)計(jì)說明書 2 1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 ： NGW（ 2K-H 負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)）行星減速裝置設(shè)計(jì) 一設(shè)計(jì) 要求與安排 1、 學(xué)習(xí)行星傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，掌握 2K-H 機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算、受力分析、傳動(dòng)件浮動(dòng)原理。 2、參考有關(guān)書籍、刊物、手冊(cè)、圖冊(cè)了解 2K-H行星傳動(dòng)裝置（減速器）的基本結(jié)構(gòu)及技術(shù)組成的關(guān)鍵點(diǎn)。 3、按所給有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行該傳動(dòng)裝置（減速器）的設(shè)計(jì)。 1）、齒數(shù)的選擇：傳動(dòng)比及裝配條件、同心條件、鄰界條件的滿足。 2）、了解各構(gòu)件的作用力及力矩的分析，進(jìn)行“浮動(dòng)”機(jī)構(gòu)的選擇。 3）、參考設(shè)計(jì) 手冊(cè)根據(jù)齒輪、軸、軸承的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。 4）、按有關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)，繪制完成教師指定的行星傳動(dòng)裝置（減速器）總圖、部件圖、零件圖。書寫、整理完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 4、對(duì)于所設(shè)計(jì)的典型零件結(jié)合所學(xué)有關(guān)加工工藝知識(shí)編寫該零件加工工藝 5、行星傳動(dòng)裝置（減速器）總圖選擇合適比例采用 A0號(hào)圖面繪制，主要技術(shù)參數(shù)（特征）、技術(shù)要求應(yīng)表達(dá)清楚，在指導(dǎo)教師講授、指導(dǎo)下標(biāo)注、完成總圖所需的尺寸、明細(xì)及圖紙的編號(hào)等各類要求。按零件圖要求完成零圖紙的繪制，提出技術(shù)要求，上述圖紙總量不應(yīng)少于： A0+ A01/2。 二 設(shè) 計(jì)條件 1 機(jī)器功用 減速裝置用于絞車卷筒傳動(dòng) 2 使用壽命 預(yù)期壽命 10 年，平均每天工作 12 16 小時(shí) 課程設(shè)計(jì)說明書 3 三 原始數(shù)據(jù) 1電機(jī)功率： 150kw 2 輸入轉(zhuǎn)速： n=960r.p.m 輸出轉(zhuǎn)速： 43 45r.p.m 3 前減速器傳動(dòng)比 5.62i 4 2K-H 行星傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)速 43 45r.p.m 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 電機(jī)功率 150kw，輸入轉(zhuǎn)速為 960r.p.m,查表選用 Y200L 4 型。額定功率為 150kw,滿載轉(zhuǎn)速 1000r.p.m. 3. 傳動(dòng)比及其分配 （ 1）計(jì)算總 傳動(dòng)比 輸入轉(zhuǎn)速 n=960r.p.m,輸出轉(zhuǎn)速 n=43-45r.p.m,前減速器傳動(dòng)比 i=3.8,行星減速器輸入轉(zhuǎn)速1 2 5 2 .1 . .n r p m,取 1 252 . .n r p m（ 2）行星齒輪傳動(dòng)比 試 取 傳動(dòng)比 5.8， 則 輸出轉(zhuǎn)速 4 4 .5 / m innr （ 3） 選太陽輪作為浮動(dòng)機(jī)構(gòu) 太陽輪位 置可沿軸向有一定限度的變 動(dòng)，太陽輪兩端有彈性墊片，輸入軸和輸出軸的靠近太陽輪一端有凸塊，凸塊和彈性墊片相對(duì)應(yīng)，限制太陽輪的軸向移動(dòng)范圍。 齒形為漸開線直齒，外嚙合最終加工為磨齒， 6 級(jí)精度；內(nèi)嚙合最終加工為插齒， 7 級(jí)精度， 采用變位齒輪傳動(dòng)。 4.前減速器設(shè)計(jì) 前減速器用齒輪傳動(dòng)，功率 150P kW ，輸入轉(zhuǎn)速為 9 6 0 / m innr ，傳動(dòng)比為 1 72b mm 3.8i， 輸出轉(zhuǎn)速為1 2 5 2 .2 / m innr. 設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說明 252 5.86 43 252 5.67 45 課程設(shè)計(jì)說明書 4 1）選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 由表 6.2選 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) 大齒輪 45 正火 許用接觸應(yīng)力 limlimHHNHZS 接觸疲勞極限limH查圖 6 4 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)NZ應(yīng)用循環(huán)次數(shù) N 由式 6 7 116 0 6 0 9 6 0 1 ( 1 0 1 5 3 6 5 )hN n j L 21/N N i查圖 6 5得 12,NNZZ 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)limHS 1 7 0 0 1 / 1H 2 5 5 0 1 . 0 5 / 1H 許用彎曲應(yīng)力 F由式 6 12， li mli mFF N XFYYS 彎曲疲勞強(qiáng) 度極限limF查圖 6 7，雙向應(yīng)力乘 0.7 彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)NY查圖 6 8 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)XY查圖 6 9 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)minFS則 123 7 8 1 1 / 1 . 42 9 4 1 1 / 1 . 4FF 2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按 31 1 10 . 0 1 3 0 . 0 2 2 /v n P n估取圓周速度 4/tv m s，參考表 6.7、表 6.8 選取 課程設(shè)計(jì)說明書 5 小輪分度圓直徑1d，由式 6 5 得 2 13112EHHduZ Z Z KTdu 齒寬系數(shù)d查表 6.9，按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱布置 小輪齒數(shù)1z在推薦值 20 40 中選 21 3 . 8 2 2 1 2 3 . 6 4z iz 圓整取 齒數(shù)比1u1 2 1/ 1 2 4 / 2 2u z z傳動(dòng)比誤差 / ( 5 . 6 4 5 . 6 2 ) / 5 . 6 2 0 . 0 0 3 6 0 . 0 5uu 小輪轉(zhuǎn)矩1T66119 . 5 5 1 0 / 9 . 5 5 1 0 3 0 / 1 4 7 0T P n 初定螺旋角 0載荷系數(shù) K AVK K K K KAK使用系數(shù) 查表 6.3 VK動(dòng)載系數(shù) 由推薦值 1.05 1.4 K 齒間載荷分配系數(shù) 由推薦值 1.0 1.2 K 齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值 1.0 1.2 載荷系數(shù) K 1 1 . 2 1 . 1 1 . 1AVK K K K K 材料彈性系數(shù)EZ查表 6.4 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)HZ查圖 6 3 重合度系數(shù) Z由推薦值 0.85 0.92 螺旋角系數(shù) 0c o s c o s 1 2Z 故 2 13112EHHduZ Z Z KTdu 課程設(shè)計(jì)說明書 6 231 1 8 9 . 8 2 . 4 5 0 . 9 9 2 1 . 4 5 1 9 4 8 9 8 5 . 6 4 15 7 7 0 . 8 5 . 6 4d 齒輪法面模數(shù) nm011c o s / 8 0 c o s 1 2 / 2 2 3 . 5 6nm d z 按表 6.6 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值 中心距 a 012( ) / ( 2 c o s ) 3 . 7 5 ( 2 2 1 2 4 ) / ( 2 c o s 1 2 )na m z z 分度圓螺旋角 12c o s ( ) / ( 2 ) a r c c o s 3 . 7 5 ( 2 2 1 2 4 ) / ( 2 2 8 0 )na r c m z z a 小輪分度圓直徑1d11 3 . 7 5 2 2d m z 圓周速度 v 11 / 6 0 0 0 0 8 2 . 5 1 4 7 0 / 6 0 0 0 0v d n 齒寬 b 1 0 . 8 8 2 . 5 6 6db d m m 行星輪齒寬2b2bb太陽輪齒寬1b 12 5 1 0bb3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 有式 6 10 112F F a S a FKT Y Y Yb d m當(dāng)量齒數(shù) 128 7 .5480aad mmd mm vz331122/ c o s 2 2 / c o s 1 2 . 1 3/ c o s 1 2 4 / c o s 1 2 . 1 3ovovzzzz 齒形系數(shù)FaY查表 6.5 小輪1FaY大輪2FaY應(yīng)力修正系數(shù)SaY查表 6.5 小輪1SaY大輪2SaY重合度 1 1 2 21 ( t a n t a n ) ( t a n t a n )2 aazz = 1 3 . 7 5 2 2 c o s 2 0 . 3 5 2 2 t a n ( a r c c o s ) t a n 2 0 . 3 5 2 3 . 7 5 2 2 3 . 7 5 2 o o 3 . 7 5 2 7 c o s 2 0 . 3 51 2 4 ( t a n ( a r c c o s ) t a n 2 0 . 3 5 ) 3 . 7 5 1 2 4 3 . 7 5 2 o o 課程設(shè)計(jì)說明書 7 重合度系數(shù) 0 .2 5 0 .7 5 /Y螺旋角系數(shù) Y由推薦值 0.85 0.92 故 1 2 1 . 4 5 1 9 4 8 9 8 2 . 5 3 1 . 8 3 1 / 6 6 8 0 3 . 7 5F 2 2 1 . 4 5 1 9 4 8 9 8 2 . 1 8 5 1 . 7 8 / 7 2 4 6 5 3 . 7 5 . 5F 4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算 大輪分度圓直徑 2d22 / c o s 3 . 7 5 1 2 4 / c o s 1 2 . 1 3 ond m z 根圓直徑 fd11222 8 2 . 5 2 1 . 2 5 3 . 7 52 4 7 5 2 1 . 2 5 3 . 7 5ffd d hd d h 頂圓直徑 ad11222 8 2 . 5 2 2 . 52 4 7 5 2 2 5aad d hd d h 5.行星齒輪減速器 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 項(xiàng) 目 及 說 明 1） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 由表 6.2選 太陽輪 20CrMnTi 滲碳淬火回火 行星輪 20CrMnTi 滲碳淬火回火 內(nèi)齒圈 45 表面淬火 許用接觸應(yīng)力 limlimHHNHZS 接觸疲勞極限limH查圖 6 4 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)NZ應(yīng)用循環(huán)次數(shù) N 由式 6 7 116 0 6 0 2 6 2 3hN n jL （ 1 0 3 6 5 1 5 ） 21/N N i課程設(shè)計(jì)說明書 8 查圖 6 5得 12,NNZZ 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)limHS 1 1475 1 /1H 2 1358 1 /1H 許用彎曲應(yīng)力 F 由式 6 12， li mli mFF N XF YYS 彎曲疲勞強(qiáng)度極限limF查圖 6 7，雙向應(yīng)力乘 0.7 彎曲 強(qiáng)度壽命系數(shù)NY查圖 6 8 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)XY查圖 6 9 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)minFS則 1238 7 0 1 1 / 1 . 47 3 0 1 1 / 1 . 47 4 0 1 1 / 1 . 4FFF 1） 太陽輪行星輪 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按 31 1 10 . 0 1 3 0 . 0 2 2 /v n P n估取圓周速度 4/tv m s，參考表 6.7、表 6.8 選取 太陽輪分度圓直徑1d，由式 6 5 得 2 13112EHHduZ Z Z KTdu 齒寬系數(shù)d查表 6.9，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置 太陽輪齒數(shù)1z在推薦值 20 40 中選 31311H Zi Z 1 3 1 3 1( ) /i Z Z Z圓整取 課程設(shè)計(jì)說明書 9 齒數(shù)比1u1 2 1/ 2 7 / 2 1u z z太陽輪轉(zhuǎn)矩1T66119 . 5 5 1 0 / 9 . 5 5 1 0 3 0 / 2 6 2T P n 載荷系數(shù) K AVK K K K KAK使用系數(shù) 查表 6.3 VK動(dòng)載系數(shù) 由推薦值 1.05 1.4 K 齒間載荷分配系數(shù) 由推薦值 1.0 1.2 K 齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值 1.0 1.2 載荷系數(shù) K 1 . 3 5 1 . 0 2 3 1 . 1 5 1 . 3AVK K K K K 材料彈性系數(shù)EZ查表 6.4 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)HZ查圖 6 3 重合度系數(shù) Z由推薦值 0.85 0.92 故 231 1 8 9 . 8 2 . 2 0 . 9 2 2 . 4 2 1 0 9 3 5 1 0 0 . 1 71 3 5 8 0 . 3 5 1 . 1 7d 齒輪模數(shù) m 11/ 5 5 / 2 3 2 . 4m d z m m 按表 6.6 圓整 太陽輪分度圓直徑1d114 .5 2 3d m z 圓周速度 v 11 / 6 0 0 0 0 4 2 1 4 2 0 / 6 0 0 0 0v d n 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 12( ) / 2 4 . 5 2 3 2 7 / 2a m z z 齒寬 b 1 0 . 3 5 1 0 3 . 5 3 6 . 2 2 5db d m m 行星輪齒寬2b2bb太陽輪齒寬1b 12 5 1 0bb2） 太陽輪行星輪 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 課程設(shè)計(jì)說明書 10 有式 6 10 112F F a S a FKT Y Y Yb d m齒形系數(shù)FaY查表 6.5 小輪1FaY大輪2FaY應(yīng)力修正系數(shù)SaY查表 6.5 小輪1SaY大輪2SaY重合度 1 1 2 21 ( t a n t a n ) ( t a n t a n )2 aazz = 1 4 . 5 2 3 c o s 2 0 2 3 t a n ( a r c c o s ) t a n 2 0 2 4 . 5 2 3 4 . 5 2 oo 4 . 5 2 7 c o s 2 02 7 ( t a n ( a r c c o s ) t a n 2 0 ) 4 . 5 2 7 4 . 5 2 o o 重合度系數(shù) 0 .2 5 0 .7 5 /Y故 1 2 2 . 4 2 1 0 9 3 5 1 0 2 . 1 0 6 1 . 8 3 1 / 4 3 1 0 3 . 5 4 . 5F 2 2 2 . 4 2 1 0 9 3 5 1 0 2 . 0 6 9 1 . 8 6 / 4 0 1 2 1 . 5 4 . 5F 許用彎曲應(yīng)力： 太陽輪： 21 6 2 2 /F N m m 行 星輪： 22 5 2 0 /F N m m 3） 行星輪內(nèi)齒輪 接觸疲勞強(qiáng)度校核 同上可得： 實(shí)際接觸應(yīng)力 25 1 7 /H N m m 行星輪許用接觸應(yīng)力 21 1 2 5 9 /H N m m 內(nèi)齒輪許用接觸應(yīng)力 22 1 0 0 4 /H N m m 實(shí)際接觸應(yīng)力 25 1 7 /H N m m 滿足接觸疲勞強(qiáng)度要求 課程設(shè)計(jì)說明書 11 4） 齒輪其他主要尺寸計(jì)算 太陽輪分度圓直徑2d224 .5 2 7d m z 內(nèi)齒輪分度園直徑3d334 .5 7 9d m z 根圓直徑fd11 2 1 0 3 . 5 2 1 . 2 5 4 . 5ffd d h 22 2 1 2 1 . 5 2 1 . 2 5 4 . 5ffd d h 33 2 3 5 5 . 5 2 1 . 2 5 4 . 5ffd d h 頂圓直徑ad11 2 1 0 3 . 5 2 6 . 3 7aad d h 22 2 1 2 1 . 5 2 6 . 5 3aad d h 33 2 3 5 5 . 5 2 1 . 7 9aad d h 5） 齒輪的變位 采用外嚙合角變位，內(nèi)嚙合高變位 （ 1）未變位時(shí)，太陽輪與行星輪中心距12( ) / 2 ( 1 0 3 . 5 1 2 1 . 5 ) / 2a d d 選取變位系數(shù)： 太陽輪： 0.549ax ，內(nèi)齒圈： 0.584bx ， 行星輪： 0.584cx 太陽輪與行星輪傳動(dòng)的變位系數(shù)之和 0 . 5 4 9 0 . 5 8 4a c a cx x x (2) 太陽輪與行星輪傳動(dòng)的端面嚙合角 25.37tac 變位后太陽輪與行星輪無側(cè)隙嚙合時(shí)中心距為 a 00c o s / c o s 1 1 2 . 5 c o s 2 0 / c o s 2 5 . 3 7aa 即 實(shí)際中心距為 117mm. (3)分離系數(shù) y 分離量 1 1 7 1 1 2 . 5y m a a 分度圓分離系數(shù) y ：120 . 5 ( ) ( c o s / c o s 1 )y z z （ 4）齒頂高變動(dòng)系數(shù) 外嚙合齒輪具有標(biāo)準(zhǔn)頂隙時(shí)，其中心距 a 為： 1 2 1 2( ) / 2 ( )a m z z x x m 課程設(shè)計(jì)說明書 12 即 4 . 5 ( 2 3 2 7 ) / 2 (1 . 1 3 3 4 . 5 )a 12( ) 1 . 1 3 3 1x x y 備注：所有數(shù)據(jù)都在附錄 1 中有具體的說明！ 6.行星齒輪減速器 傳動(dòng)軸 及其鍵 的設(shè)計(jì) （ 1）輸入軸 的 設(shè)計(jì)與校核 輸入功率 1 30P kw轉(zhuǎn)速 1 2 6 2 / m innr輸出功率 2 29.1P kw輸出轉(zhuǎn)速 2 58 / m innr設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說明 結(jié) 果 1） 計(jì)算作用在軸上 的力 轉(zhuǎn)矩 66119 . 5 5 1 0 / 9 . 5 5 1 0 3 0 / 2 6 2T P n 2） 初步估算軸的直徑 選用 45 號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 由式 8 2 3 PdAn計(jì)算軸的最小直徑并加大 3以考慮鍵槽的影響 查表 8.6 取 A 110 則 3m in 30110 262d 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸承靠軸肩定位 ，左端軸承靠套筒與端蓋定位。 （ 2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 1 段 根據(jù)mind圓整，選擇連軸器 4HL型，連軸器轂孔長(zhǎng) 84mm，該段應(yīng)比連軸器短 1 4mm 1 1093510T N m m g軸材料： 45 號(hào)鋼 m in 5 3 .4 mdm課程設(shè)計(jì)說明書 13 2 段 為使連軸器定位，軸肩高度 ( 2 3 )h c m m ，孔倒角 C 取 3mm, 212d d h且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑，取端蓋寬度15mm，端蓋外端面與半連軸器相距 20mm.則 2 30l mm 3 段 該段裝軸承，軸承為 32213 型圓錐滾子軸承，6 5 , 1 2 0 , 3 2 . 7 5 , 7 4ad m m D T m m d m m ，為了使定位可靠，軸段長(zhǎng)度應(yīng)比 T 小。3 30l mm。 4 段 該段為兩個(gè)軸承之間，應(yīng)比軸承內(nèi)徑略小，裝套筒以使軸承軸向定位。 5 段 該段裝軸承，為 32213 型圓錐滾子軸承，同第三段， 5 65d mm5 30l mm 6 段 該段用于軸承的軸向定位，是一軸肩，取 6 70d mm 6 15l mm 7 段 該段與連軸器相連接 ，選用5HL型連軸器，軸孔直徑 75d mm ，孔長(zhǎng) 107l mm 4）軸的強(qiáng)度校核 齒輪采用的是直齒， 因此軸主要承受扭矩，其工作能力按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 6 39 . 5 5 1 0 0 . 2TTTTPW d n 2/N mm 3 PdAnmm 式中，T軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， 2/N mm ； T 軸所受的扭矩， Nmmg ； TW軸的抗扭截面模量， 3mm ； 115582d mml mm226030d mml mm336530d mml mm446035d mml mm556530d mml mm667015d mml mm7775103d mml mm45 鋼 T30 40 課程設(shè)計(jì)說明書 14 n 軸的轉(zhuǎn)速， /minr ； P 軸所傳遞的功率， Kw; T軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， 2/N mm ，見表 8.6； A 取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T的系數(shù)，其值可查表 8.6. 6633 309 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 00 . 2 0 . 2 5 5 2 6 2TTTPW d n 223 2 . 8 6 / 4 0 /TTN m m N m m 5）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1）選擇危險(xiǎn)截面 在第一段軸與第二段軸之間有應(yīng)力集中源，第一段 軸上有鍵，其應(yīng)力 較大，應(yīng)力集中嚴(yán)重，選其接近第二段軸處截面為危險(xiǎn)截面。 （ 2）計(jì)算危險(xiǎn)截面上工作應(yīng)力 軸主要承受扭矩，其 扭矩 1097700T N m m g 軸 上 有 雙 鍵 ， 其 抗 彎 截 面 系 數(shù) ：3 2 3 2( ) 5 5 1 6 4 . 3 ( 5 5 4 . 3 )3 2 3 2 5 5d b t d tW d 抗 扭 截 面 系 數(shù) ： 3 2 3 2( ) 5 5 1 6 4 . 3 ( 5 5 4 . 3 )1 6 1 6 5 5T d b t d tW d 截面上的扭剪應(yīng)力： / 1 0 9 7 7 0 0 / 2 9 4 5 2 . 2TTW 扭切應(yīng)力： /2am （ 3）確定軸材料機(jī) 械性能 查表 8.2，彎曲疲勞極限 21 275mm ，剪切疲勞極限21 1 5 5 /N m m 23 2 . 8 6 /T N m m 109770T N m m g軸的強(qiáng)度滿足要求 31 3 1 1 8 .4W m m32 9 4 5 2 . 2TW m m23 7 .3 /N m m 21 8 . 6 5 /am N m m課程設(shè)計(jì)說明書 15 碳鋼材料特性系數(shù)： 0.1 ， 0.5（ 4）確定綜合影響系數(shù) K,K軸 肩 圓 角 處 有 效 應(yīng) 力 集 中 系 數(shù) k， k，根據(jù)/ 1 . 6 / 5 5 0 . 0 2 9rd ，由表 8.9 插值計(jì)算得 1.86k ， 1.30k 配合處綜合影響系數(shù) K， K，根據(jù) d ，b，配合 7/ 6Hr，由表 8.11 插值計(jì)算得 3.4K , 0 . 4 0 . 6 2 . 4 4KK 鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù) k， k，根據(jù)b，由表 8.10 插值計(jì)算得 1.80k ， 1.61k 尺寸系數(shù) ，根據(jù) d ，由表 8-12 查得， 0.81 ， 0.75 。 表面狀況系數(shù)，根據(jù) b，表面加工方法查圖 8-2 得 0 .8 4軸肩處的綜合影響系數(shù) K， K為： 1 . 8 0 2 . 7 30 . 8 1 0 . 8 4kK g2 . 4 4 3 . 8 70 . 7 5 0 . 8 4kK g鍵槽處綜合影響系數(shù) K， K為： 1 . 8 0 2 . 6 40 . 8 1 0 . 8 4kK g1 . 6 1 2 . 5 60 . 7 5 0 . 8 4kK g同一截面上有兩個(gè)以上應(yīng)力集中源，取其中較大的綜合影響系數(shù)來計(jì)算安全系數(shù)，故按配合處系數(shù) K， K。 （ 5）計(jì)算安全系數(shù) 21 275mm 21 1 5 5 /N m m 0.1 0.05 1.86k 1.30k （軸肩圓角處） 3.4K 2.44K （配合處） 1.80k 1.61k （鍵槽處） 0.81 0.75 0 .8 4 2.73K 3.87K 2.64K 2.56K 課程設(shè)計(jì)說明書 16 由表 8.13 取許用安全系數(shù) 1.6S 由式 8-6 1 2753 . 4 1 0 . 1 0amS k 1 1552 . 4 4 1 6 . 5 0 . 0 5 1 6 . 5amS k 22caSSSSS 6）軸的彎矩圖和扭矩圖 （ 1）求軸承反力 H 水平面 1 2 3 6 0 .7HRN，2 2 3 6 0 .7HRNV 垂直面 1 1 2 0 8 .4VRN, 2 549.3VRN(2)求第一個(gè)軸承處彎矩 H 水平面 2 2 4 2 6 6 .5HMNV 垂直面 1 140616VMN, 2 52155VMN合成彎矩 M 1 264704M N m m g， 2 230251M m m g扭矩 T 1097700T N m m g 彎扭合成 當(dāng)量彎矩 12709823697706cacaM N m mM N m mgg7）軸上鍵的設(shè)計(jì)及校核 1.6S 80.1S 3.77S 5.2caS 疲勞強(qiáng)度安全 1 2 3 6 0 .7HRN2 2 3 6 0 .7HRN1 1 2 0 8 .4VRN2 549.3VRN2 2 4 2 6 6 .5HMN 1 140616VMN2 52155VMN1 264704M N m m g2 230251M m m g1097700T N m m g 課程設(shè)計(jì)說明書 17 靜聯(lián)接，按擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算，其計(jì)算式為： 4PPTdhl式中， T 轉(zhuǎn)矩， Nmmg ； d 軸徑， mm; h 鍵的高度， mm; l 鍵的工作長(zhǎng)度， mm, A 型鍵 l L b； B 型鍵 lL ； C型鍵 /2l L b ，其中 L 為鍵的長(zhǎng)度， b 為鍵的寬度； P許用擠壓應(yīng)力， 2/N mm ，見表 3.2； 根據(jù)軸徑，選用 C 型鍵， b=16mm,h=10mm,L=4580mm,取 L=60mm / 2 6 0 1 6 / 2l L b 4 4 1 0 9 7 7 05 5 1 0 5 2P Tdhl 按輕微沖擊算 21 0 0 1 2 0 /P N m m 用雙鍵， 180 度布置，按 1.5 個(gè)鍵計(jì)算 1 .5PP 52l mm 16b mm 10h mm 21 5 3 /P N m m 21 5 0 1 8 0 /P N m m 用兩個(gè)鍵，滿足強(qiáng)度要求。 彎矩圖，扭矩圖如下： 課程設(shè)計(jì)說明書 18 課程設(shè)計(jì)說明書 19 （ 2）輸出軸的設(shè)計(jì)與校核 輸出轉(zhuǎn)速2 58 / m innr，轉(zhuǎn)矩 2 4791470T N m m g計(jì)算項(xiàng)目及說明 結(jié) 果 1）計(jì)算作用在軸上的力 轉(zhuǎn)矩2 4791470T N m m g，總傳動(dòng)效率取 0.97 ，則輸出功率 2 30 0.97P 2）初步估算軸的直徑 選用 40Cr 作為軸的材料， 由式 8 2 3 PdAn計(jì)算軸的最小直徑并加大 3以考慮鍵槽的影響 查表 8.6 取 A 100 332 9 . 1100 58PdA n3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案 行星輪 上有一與行星輪固聯(lián)的圓盤，該圓盤與輸出軸相連，從而將轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出端。 輸出軸一端與圓盤相連，另一端通過連軸器輸出，軸共分為八段。 （ 2）確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 1 段 根據(jù) mind ， 并由 2T 和 2n 選擇連軸器 ，選用型號(hào)為 6HL ,孔徑 75d mm ，軸孔長(zhǎng) 107l mm 。 軸的長(zhǎng)度應(yīng)比轂孔長(zhǎng)度短 1 4mm。 2 段 第二段軸裝軸承端蓋，用以使軸承軸向定位以及密封，取其長(zhǎng)度為 20mm。 3 段 該段軸上裝軸承，軸承選用 7216C 型角接觸球軸承，80d mm ， 26B mm 4 段 第四段軸在一對(duì)軸承之間，上面用套筒保證兩個(gè)軸承之2 29.1P kwmin 75d mm1175103d mml mm227820d mml mm338025d mml mm課程設(shè)計(jì)說明書 20 間的軸向距離，長(zhǎng)度取 40mm。 5 段 該段軸裝另一軸承，其要求與第三段相同，所以80d mm ， 25l mm 6 段 軸肩，使軸承軸向定位， 88d mm ， 10l mm 7 段 該段軸較大，與行星輪上的圓盤相聯(lián)，是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的主要部分。 234d mm ， 15l mm 8 段 該段軸與行星輪上圓盤相連的同時(shí)，其端面有一凸起，和彈性墊片一起，限制太陽輪的軸向移動(dòng)。 軸起到定位和傳遞運(yùn)動(dòng)和力的輔助作用， 其大小應(yīng)大于軸的最小直徑，長(zhǎng)度小于 行星輪上圓盤厚度。80d mm ， 10l mm 。 4）軸的強(qiáng)度校核 齒輪采用的是直齒，因此軸主要承受扭矩，其工作能力按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。軸的材料為 40Cr. 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 6 39 . 5 5 1 0 0 . 2TTTTPW d n 2/N mm 3 PdAnmm 式中，T軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， 2/N mm ； T 軸所受的扭矩， Nmmg ； TW軸的抗扭截面模量， 3mm ； n 軸的轉(zhuǎn)速， /minr ； P 軸所傳遞的功率， Kw; T軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， 2/N mm ，見表 8.6； A 取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T的系數(shù)，其值可查表 8.6. 447740d mml mm558025d mml mm668810d mml mm7723415d mml mm888010d mml mm100A 24 0 5 2 /T N m m 課程設(shè)計(jì)說明書 21 6633 309 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 00 . 2 0 . 2 7 5 2 6 2TTTPW d n 24 3 .5 /T N m m T 50 2/N mm 5）軸上鍵的設(shè)計(jì)及校核 轉(zhuǎn)矩 247491470 /T N m m min 75d mm靜聯(lián)接，按擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算，其計(jì)算式為： 4PPTdhl式中， T 轉(zhuǎn)矩， Nmmg ； d 軸徑， mm; h 鍵的高度， mm; l 鍵的工作長(zhǎng)度， mm, A 型鍵 l L b； B 型鍵 lL ； C 型鍵/2l L b ，其中 L 為鍵的長(zhǎng)度， b 為鍵的寬度； P許用擠壓應(yīng)力 ， 2/N mm ，見表 3.2； 選用 A 型鍵， 22b mm ， 14h mm ， 6 3 2 5 0L m m ，取 130L mm 1 3 0 2 2l L b 4 4 4 7 9 1 0 4 77 5 1 4 1 0 8P Tdhl 采用雙鍵對(duì)稱布置 1 .5PP 24 3 .5 /T N m m 滿足強(qiáng)度要求 鍵的參數(shù)： 108l mm 22b mm 14h mm 21 6 9 /P N m m 雙鍵，滿足強(qiáng)度要求。 7.減速器 軸承的壽命計(jì)算 計(jì)算項(xiàng)目及說明 結(jié) 果 軸承壽命hL610 ()60 th fCL nP式中， P 當(dāng)量動(dòng)載荷， N； 壽命指數(shù)，球軸承 3 ，滾子軸承 10/3 ； tf溫度系數(shù)； 11403PN 課程設(shè)計(jì)說明書 22 1）輸入軸上軸承的壽命計(jì)算 滾 動(dòng) 軸 承 當(dāng) 量 動(dòng) 載 荷 P ( ) 1 . 4 ( 1 8 1 4 4 . 9 4 0 . 9 2 0 )pP f x R y A 式中， x,y 徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)； pf載荷系數(shù)； R 實(shí)際徑向載荷； A 實(shí)際軸向載荷。 所用軸承為圓錐滾子軸承， 32213 型 160rC kN222OCC kN軸承工作溫度 低于 150 度，則溫度系數(shù) 0.9tf 6 6 3 1 0 / 31 0 1 0 0 . 9 1 6 0 1 0( ) ( )6 0 6 0 2 6 2 1 1 4 0 3th fCL nP 每天工作 12 16 小時(shí)，按 15 小時(shí)算 / 1 5 / 3 6 5 6 .5hL 即軸承壽命為 6.5 年，按 5 年一大修可滿足要求 2）輸出軸上軸承的壽命計(jì)算 采用角接觸球軸承， 7316C 型 89.5rC kN滾動(dòng)軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P ( ) 1 . 4 ( 1 8 1 4 4 . 9 4 0 . 9 2 0 )pP f x R y A 軸承工作溫度 低于 15