二級(jí)斜齒減速器課程設(shè)計(jì)說明書

1、 2012/2013學(xué)年 第2學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題目名稱 展開式二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器學(xué)院（系） 裝備制造學(xué)院 專 業(yè) 過程裝備與控制工程 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 高瑞貞河北工程大學(xué)2013年7月 目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書22傳動(dòng)方案的擬定及說明33電動(dòng)機(jī)的選擇44傳動(dòng)比的分配55.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)55.1計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速55.2各軸功率的計(jì)算65.3各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算66.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)77.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)88齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算98.1高速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)98.2低速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)129斜齒輪上受力分析1510.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1610.1中間軸及其上面鍵，軸承的設(shè)計(jì)與校核1610.2高速軸及其上

2、面鍵，軸承的設(shè)計(jì)與校核2110.3低速軸及其上面鍵，軸承的設(shè)計(jì)與校核2611.連軸器的選擇3112.箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3213.潤(rùn)滑與密封3214.設(shè)計(jì)小結(jié)3315.參考資料331.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 (1)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力F=3400N， 運(yùn)輸帶速度V=1.1m/s， 滾筒的計(jì)算直徑D=440mm。（2）設(shè)計(jì)要求：原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，齒輪單向傳動(dòng)，有輕微沖擊。（3）工作條件：工作時(shí)間10年，每年按300天計(jì) 單班工作（每班8小時(shí)）。2. 傳動(dòng)方案的確定。（1）傳動(dòng)示意圖如下（2）本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于V帶有緩沖吸振能力， 采用V帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)帶來的影響。兩級(jí)展開式

3、圓柱齒輪減速，齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大的剛度 且斜齒輪傳動(dòng)穩(wěn)定，性能好，該減速器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸承受載荷大、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。原動(dòng)機(jī)部分為Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)?？傮w來講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。3. 電動(dòng)機(jī)的選擇。（1）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。 由于Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)有構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造使用方便、效率高、 轉(zhuǎn)矩大、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，故選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。（2）確定總傳動(dòng)比效率總：由查表取 V帶傳動(dòng)效率：帶=0.96 每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：軸0.99 8級(jí)精度的一般斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率：齒0

4、.97 彈性聯(lián)軸器效率：聯(lián)0.99 卷筒的傳動(dòng)效率：筒=0.96 滾子鏈傳動(dòng)效率：鏈=0.96 則-電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率： = =0.960.9940.970.960.990.99=0.80（3）選擇電動(dòng)機(jī)功率P電 工作機(jī)所需功率：P工=FV/1000=34001.1/1000=3.74kw 電動(dòng)機(jī)工作所需功率：P電=P工作/=3.74/0.8=4.68kw 則電動(dòng)機(jī)所需額定功率： Ped=（11.3)P電=(4.686.08)kw 選擇電動(dòng)機(jī)額定功率為5.5Kw.（4）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速： 輸送帶工速： r/min 查表知道V帶傳動(dòng)比i帶=24 二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i齒=840

5、滾子鏈i鏈=26 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： n= n0=nwi總 = nwi帶i齒i鏈 符合這一要求的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有1500 r/min,3000r/min。（5） 綜合考慮轉(zhuǎn)速，功率，體積，價(jià)格等因素選電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 為1500 r/min 的電動(dòng)機(jī)Y132S-4具體參數(shù)如下： 功率P=5.5Kw,空載轉(zhuǎn)速n=1500r/min ，滿載轉(zhuǎn)速 =1440r/min 軸直徑D=38mm。 4、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比： 總傳動(dòng)比：i= =30.16 平均傳動(dòng)比：= =2.34 分配傳動(dòng)比：取 =1.65 ；i鏈=2 再由i1=（1.31.5）i2, 取i1=3.4，i2=2.7

6、滾筒轉(zhuǎn)速nw= r/min r/min V= 合適5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： 5.1各軸轉(zhuǎn)速：電動(dòng)機(jī)軸 n0=nm=1440r/min 軸 ：n=872.73r/min 軸：n=256.68 r/min 軸：n=95.07 r/min 軸：= r/min 5.2.各軸輸入功率： 電動(dòng)機(jī)P0=P電=4.68 kw 軸：P=P帶軸=4.680.960.99=4.45 kw 軸：P=P軸齒=4.450.990.97=4.27 kw 軸：P=P軸齒=4.270.990.97=4.10 kw 軸：P4=P3軸鏈聯(lián)=4.100.990.960.99=3.86 kw 5.3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸：T

7、=9550= Nm 軸： Nm 軸 ： Nm 軸 ：T=9550= Nm 軸：Nm6、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) (1)確定功率P 查表得工作情況系數(shù)：K=1.2 則功率 P=KP=1.24.68=5.62kw (2)選擇帶的型號(hào)。 根據(jù)P=5.62 kw , n=1440 r/min 查圖選擇V帶，選擇A型V帶（3）確定大小輪基準(zhǔn)直徑d與d1 查表A型V帶輪最小直徑d1不小于75mm，現(xiàn)取d1=140mm 則 d=d1(1-) 為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率=0.010.02 則d2=i帶d1（1-）=1.65140（1-0.02）=226.38mm 查表取d=224mm (4)驗(yàn)算帶速：V= = m/s 帶速在525

8、 m/s范圍內(nèi)，合適. (5)求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L和中心距a根據(jù)0.7（d1+d2）a02(d1+d2),初步選取中心距a， 即0.7(140+224)a2(140+224) 得254.8a0728， 取a=550 mm V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：L=2a+(d+d)+ =22550364+=1674.98 mm查V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L和長(zhǎng)度修正系數(shù)KL對(duì)A帶選用L=1600 mm， KL=0.99 實(shí)際中心距：a=a+= mm （6）驗(yàn)算小帶輪包角。1=180-57.3=180-57.3=170.6120 合適 (7)求V帶根數(shù)Z： 由n0=1440r/min , d1=140mm 查表 單根普通V帶基本額定功率：

9、P0=2.28 kw i帶= 由i帶以及小帶輪轉(zhuǎn)速n0，查表得p0=0.15 kw 由1=170.6，查表得角修正系數(shù)=0.98 則V帶根數(shù)Z= 取Z=3根 (8)計(jì)算單根V帶初拉力F0（查表V帶每米質(zhì)量q=01kg/m）。F=+qV=+0.110.56 =148.73 N (9)求作用在帶輪軸上的壓力F： F=2 Z Fsin=23148.73sin=889.38N（10）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 小帶輪結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式，電動(dòng)機(jī)軸徑D0=38查表槽間距 e=190.3mm,，槽邊距fmin=11.5鍵槽為A型， 尺寸：bht1=1283.3 輪轂寬:L帶輪=（1.52）D0=（1.52）38mm=57

10、76mm 其最終寬度結(jié)合安裝帶輪的軸段確定 輪轂寬:B帶輪=（z1）e2f=(31)19mm211.5mm=61mm 大帶輪結(jié)構(gòu)，采用孔板式結(jié)構(gòu)，輪轂寬可與小帶輪相同，輪轂 寬可與軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行. 7.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。（1）選擇鏈輪齒數(shù) 已知由第三根軸傳給小鏈輪動(dòng)力， 由前面計(jì)算n3=95.07r/min,p3=4.1kw, i鏈2 初步選定小鏈輪齒數(shù)Z1=27, 則大鏈輪齒數(shù)。（2）確定中心距a及鏈條節(jié)數(shù)Lp. 初定中心距.則鏈條節(jié)數(shù) 取Lp=122節(jié) （3）計(jì)算功率 查表取KA=1.0，則PC=KA （4）確定鏈條節(jié)距 估計(jì)此鏈傳動(dòng)工作在曲線做出發(fā)生疲勞破壞，則由查表得 采用單排鏈，查

11、表取Km=1.0 則P0= 再由n3=95.07r/min,p3=4.1kw,查圖選擇20A鏈條， 節(jié)距P=31.75mm (5)實(shí)際中心距 將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，故不必計(jì)算實(shí)際中心距。 可取aa0=40p=4031.75=1270mm (6) 計(jì)算鏈傳動(dòng)速度 符合原來的假定。（7）計(jì)算作用在軸上的壓力。 已知FQ=(1.21.3)F,取FQ=1.2F F=10003014.71N 則FQ=1.23014，71=3617.65N（8）計(jì)算鏈輪主要尺寸 由于鏈輪齒應(yīng)該有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，故選擇Q235鋼， 小鏈輪采用實(shí)心式，單排鏈，則鏈輪寬等于排距，等于35.76. 大鏈輪采用組合式，空

12、心結(jié)構(gòu)。 齒形：按3R GB1244-85 規(guī)定制造。8、齒輪的設(shè)計(jì) 8.1高級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì) （1）已知P1=4.45Kw,n1=872.73r/min,T1=48.69Nm，=3.4 (2)選擇材料及確定許用應(yīng)力 考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故均選用45鋼 小齒輪1用45鋼調(diào)質(zhì) , 齒面硬度:(197286)HBS 大齒輪2用45鋼正火 ,齒面硬度:(156217)HBS 查表確定 =580 Mpa , =440Mpa =380 Mpa =310 Mpa 由表查的：疲勞壽命系數(shù)ZN1=1.0 ， ZN2=1.0 YN1=1.0 , YN2=1.0 彈性系數(shù)ZE=189.8 ，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z

13、H=2.5 最小安全系數(shù) S=1.1, S=1.25 可求得許用應(yīng)力如下： Mpa Mpa Mpa Mpa （3）初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸。 按八級(jí)精度制造，查表取載荷系數(shù)K=1.3， 齒寬系數(shù)=0.88初選螺旋角=120（） 螺旋角系數(shù) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 選擇小齒輪齒數(shù)為=23（20-40），大齒輪齒數(shù) =， 取=79. 實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差5% 在誤差范圍之內(nèi)。 （4）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) =70.8mm法面模數(shù)查表取的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=3中心距a0= 利用螺旋角將中心距圓整為157mm。圓整后的修正螺旋角 分度圓直徑 齒寬b=d=0.8870.8=62.304 mm 取b=65 mm

14、則b=b2(510)mm ， 取b=70 mm (5)校核輪齒疲勞彎曲強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù) 由當(dāng)量齒數(shù)查表：齒形系數(shù)Y=2.74 ， Y=2.23 外齒根修正系數(shù) Y=1.57 ， Y=1.77 則= Mpa = =36.19 Mpa 強(qiáng)度滿足 (6)齒輪的圓周速度V=3.24m/s6m/s即選擇八級(jí)精度合適 (7)計(jì)算齒輪齒輪參數(shù)： 齒頂高 齒根高 齒頂圓半徑 d=d+2h 齒根圓半徑d=d-2h 全齒高 頂隙 結(jié)果如下：參數(shù)及符號(hào)（單位）齒輪1齒輪2中心距a 157法面壓力角 200螺旋角 左12.960 右12.960法面模數(shù)mn 3齒數(shù)Z 23 79法面齒頂高系數(shù)ha* 1法面齒頂隙系數(shù)c*

15、 0.25齒頂高h(yuǎn)a 3齒根高h(yuǎn)f 3.75全齒高h(yuǎn) 6.75頂隙c 0.75分度圓直徑d 70.8 243.19齒頂圓直徑da 76.8 249.19齒根圓直徑df 63.3 235.69齒寬b 70 65 8.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) （1）已知P2=4.27Kw,n2=256.68r/min,T2=158.87Nm，=2.7 (2)選擇材料及確定許用應(yīng)力 小齒輪3用45鋼調(diào)質(zhì) 齒面硬度:(197286)HBS 大齒輪4用45鋼正火 齒面硬度:(156217)HBS =600 Mpa =460 Mpa =4000 Mpa =330 Mpa 由表查的：疲勞壽命系數(shù)ZN3=1.0 ， ZN4=1

16、.0 YN3=1.0 , YN4=1.0 彈性系數(shù)ZE=189.8 ，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5 最小安全系數(shù) S=1.1, S=1.25 可求得許用應(yīng)力如下： Mpa Mpa Mpa Mpa (3)初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸。 按八級(jí)精度制造，查表取載荷系數(shù)K=1.3, 齒寬系數(shù)=0.88 初選螺旋角=120（） 螺旋角系數(shù) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 選擇小齒輪齒數(shù)為Z3=30（20-40）， 則大齒輪齒數(shù) Z4= 實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差5% 在誤差范圍之內(nèi)。 (4)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) d3 =102.44mm 法面模數(shù) 查表取的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=3.5中心距a0= 利用螺旋角將中心距圓整為199mm

17、。 圓整后的修正螺旋角 分度圓直徑 齒寬b=d3=0.88107.57=94.67 mm.取b4=95 mm b3=b4(510)mm 取b3=100 mm (5)校核輪齒疲勞彎曲強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù) 由當(dāng)量齒數(shù)查表：齒形系數(shù)Y=2.63 Y=2.22 外齒根修正系數(shù) Y=1.62 Y=1.78則 =Mpa = =45.64 Mpa 強(qiáng)度滿足 (6)計(jì)算齒輪的圓周速度 V=1.45m/s6m/s 即選擇八級(jí)精度合適 （7）計(jì)算齒輪齒輪參數(shù)： 齒頂高 齒根高 齒頂圓半徑 d=d+2h 齒根圓半徑d=d-2h 全齒高 頂隙 結(jié)果如下：參數(shù)及符號(hào)（單位）齒輪1齒輪2中心距a 199法面壓力角 200螺旋角

18、 左12.540右12.540法面模數(shù)mn 3.5齒數(shù)Z 30 81法面齒頂高系數(shù)ha* 1法面齒頂隙系數(shù)c* 0.25齒頂高h(yuǎn)a 3.5齒根高h(yuǎn)f 4.375全齒高h(yuǎn) 7.875頂隙c 0.875分度圓直徑d 107.57 290.43齒頂圓直徑da 114.57 297.43齒根圓直徑df 98.82 281.68齒寬b 100 95 9.求作用在斜齒輪上的力 9.1高速級(jí)：已知 n1=872.73r/min,T1=48690Nmm， 12=12.960，=200 小齒輪左旋，大齒輪右旋。d1=70.8 高速級(jí)小齒輪上圓周力為 方向與作用點(diǎn)圓周速度相反 徑向力為 方向由力作用點(diǎn)指向輪1轉(zhuǎn)動(dòng)

19、中心 軸向力為 方向用左手法則判斷如圖所示 法向力為 由于兩齒輪嚙合，故高速級(jí)大齒輪上各個(gè)力與小齒輪上大小 相等,方向相反。 9.2低速級(jí)： 已知 n2=256.68r/min,T2=Nmm，34=12.540， =200為使齒輪3上的軸向力與齒輪2上抵消一部分， 讓低速級(jí)小齒輪 右旋，大齒輪左旋。d3=107.57 低速級(jí)小齒輪上圓周力為 方向與作用點(diǎn)圓周速度相反 徑向力為 方向由力作用點(diǎn)指向輪4轉(zhuǎn)動(dòng)中心 軸向力為 方向用右手法則判斷如圖所示 法向力為 由于兩齒輪嚙合，故齒輪4上各個(gè)力與齒輪3上大小相等， 方向相反。 10.軸的設(shè)計(jì) 10.1. 中間軸及軸上軸承、鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 10.1.1軸

20、的設(shè)計(jì) （1）已知中間軸傳遞的功率P2=4.27Kw,轉(zhuǎn)速n2=256.68r/min,轉(zhuǎn)矩 T2=158.87Nm，齒輪分度圓直徑d2=243.19，d3=107.57， 齒輪寬度b2=65，b3=100。 （2）選擇材料及初步確定軸的最小直徑由于傳遞的功率不大，并對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸及重量無特殊要求，則查表選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表C=(106135)得 (105135)(27.0634.46) 取軸的最小直徑dmin=32.5. （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如下圖所示） 軸不長(zhǎng)，采用兩端固定式，兩端用軸承固定，軸段和上安裝軸承軸徑與軸承的選擇同步進(jìn)行，考慮到斜齒輪有軸向力存在，選擇角接觸球 查

21、表選擇7210C，其軸承內(nèi)徑d=50,外徑D=90,寬度B=20，定位軸肩da=5，外徑定位軸肩直徑Dd=83對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面距離 a3=19.4, 因此確定d1=50,通常同一軸上軸承相同， 則d5=50. 軸段和分別安裝齒輪3和2，為方便安裝齒輪則d2和d4應(yīng) 分別大于d1和d5，可初定d2=d4=52mm。齒輪2輪轂寬度范圍（1.21.5）d2=62.478mm取其輪轂寬度與齒輪寬度b2=65mm相等，左端用軸肩定位，右端用套筒定位。齒輪3輪轂寬度與齒輪寬度b3=100mm相等，右端用軸肩定位，左端用套筒定位，軸段與軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪的輪轂略短故取L2=98mm，L4=63mm

22、。 軸段，該段為中間軸上兩個(gè)齒輪提供定位，其軸高的范圍為 （0.070.1）d2=3.645.2mm,取高度h=5mm。則d3=62mm。齒輪3左端與箱體內(nèi)壁和高速軸齒輪右端面距箱體內(nèi)壁距離均取1=10mm，齒輪2與齒輪3距離定為3=10mm，則箱體內(nèi)壁間距Bx=21+3+b3+=210+10100=197.5mm取3=10.5mm則Bx=198mm。齒輪2右端與箱體內(nèi)壁距離2=1+mm，則軸段長(zhǎng)度L3=3=10.5mm。 軸段和 由于該減速器的齒輪圓周速度不高，軸承可采用脂潤(rùn)滑，用 擋油環(huán)阻止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油濺入軸承座，軸承內(nèi)端面距齒輪內(nèi)壁取=12mm， 中間軸上兩齒輪固定用擋油環(huán)完成，則軸段L

23、1=B+1+3=20+12+103=45，L5=B+2+2=20+12+12.52=46.5， 求如下受力圖上軸上作用點(diǎn)間距。 10.1.2鍵連接的選擇齒輪與軸間用鍵連接，齒輪與軸的周向定位采用平鍵。按照軸的直徑查表選擇平鍵的參數(shù)：b=16mm；h=10mm。鍵槽采用銑刀加工，長(zhǎng)度L為90mm和56。型號(hào)為1690GB/T1096-1990和1656GB/T1096-1990。材料選擇鋼。 10.1.3軸的受力分析（1） 計(jì)算支反力 水平面上 =-941.32N 與圖中方向相反R2H=Fr2-R1H-Fr3=513.7941.32-1101.37=253.71N =2347.97N R2V=F

24、t3+Ft2-R1V=2953.8+1375.42-2347.97=1981.49N 軸承1總支反力 軸承2總支反力 (2) 彎矩：水平面上a-a剖面左側(cè) a-a剖面右側(cè) b-b剖面右側(cè) b-b剖面左側(cè) 垂直面上 合成彎矩：a-a剖面左側(cè) a-a剖面右側(cè) b-b剖面左側(cè) b-b剖面右側(cè) 轉(zhuǎn)矩圖上T2=Nmm 10.1.4校核軸的強(qiáng)度 由彎矩圖和扭矩圖可知a-a剖面左側(cè)彎矩最大，右側(cè)有扭矩。 故需要分別校核。 a-a剖面抗彎截面系W=3 抗扭截面系數(shù) WT=3 a-a剖面左側(cè)彎曲應(yīng)力 Mpa 右側(cè)彎曲應(yīng)力Mpa 按彎扭強(qiáng)度校核，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力

25、為 Mpa 即a-a剖面右側(cè)為危險(xiǎn)截面。由表查的45鋼調(diào)制處理抗拉壓強(qiáng)度，軸的許用彎 曲應(yīng)力，即滿足強(qiáng)度要求。 10.1.5校核鍵連接的的強(qiáng)度。 齒輪上鍵連接的擠壓應(yīng)力為 其中, 齒輪3與2上鍵長(zhǎng)度L分別為90mm和56，則只需要校核齒 輪2上的鍵強(qiáng)度。 =30.55Mpa，由于鍵選擇鋼為材料， 查表 =（125150）Mpa即FS1則軸承1壓緊。兩軸承軸向力分別為Fa1=FS2+FA=1150.37N Fa2=FS2=809.9N又由于R1R2, Fa1Fa2只需要校核軸承1（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。 查表軸承7210C的C=42800N,C0=32000N.又由于R1R2, Fa1Fa2 則

26、只需要校核軸承1的壽命。 查表取 e=0.43由于e=0.43， 查表徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y為X=1，Y=0 則P1=XR1+YFa1=2595.63N.（3） 校核軸承壽命。 軸承在100以下工作，查的溫度系數(shù)ft=1,減速器載荷系數(shù) fp=1.5， 則軸 承1壽命為 =86255.32h 減速器預(yù)期壽命=1030018=24000h 滿足壽命。10.2 高速軸及軸上軸承、鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算10.2.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： （1）已知高速軸傳遞的功率P1=4.45Kw,轉(zhuǎn)速n1=872.73r/min,轉(zhuǎn)矩 T1=Nm，齒輪分度圓直徑d1=70.8，齒輪寬度b1=70。 （2）選擇材料及初步確定

27、軸的最小直徑。由于傳遞的功率不大，并對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸及重量無特殊要求，則查表選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表C=(106135)得 (105135)(18.2423.24) 取軸的最小直徑dmin=23. （3）軸的結(jié)構(gòu)如下圖。 軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采 用剖分式結(jié)構(gòu)，該減速器發(fā)熱小、軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定 方式，按軸上零件的安裝順序，從軸的最細(xì)處開始設(shè)計(jì)。 軸段上安裝帶輪，此段軸的設(shè)計(jì)應(yīng)與帶輪輪轂軸孔的設(shè)計(jì)同步 進(jìn)行。根據(jù)帶的計(jì)算結(jié)果，初定軸段的軸徑d1=30mm,帶輪輪 轂的寬度為（1.5 2.0）d1=（1.52.0）30mm=45mm60mm, 結(jié)合

28、帶輪結(jié)構(gòu)L帶輪=5776mm，取帶輪輪轂的寬度L帶輪=60mm，軸 段的長(zhǎng)度略小于轂孔寬度，取L1=58mm 在確定軸段的軸徑時(shí)，應(yīng)考慮帶輪的軸向固定及密封圈的尺 寸。帶輪用軸肩定位，軸肩高度h=(0.070.1)d1=（0.070.1） 30mm=2.13mm.軸段的軸徑d2=d12(2.13)mm=34.1 36mm,由密封圈確定。選用氈圈油封，查表選氈圈 35JB/ZQ4606-1997，則d2=35mm。 軸承與軸段及軸段 ，考慮齒輪有軸向力存在，選用角接觸球軸承。軸段上安裝軸承。暫取軸承為7208C,經(jīng)過驗(yàn)算，查得軸承內(nèi)徑d=40mm, 外徑D=80mm,寬度B=18mm，內(nèi)圈定位軸

29、肩直徑da=47mm,外圈定位直徑Da=73mm,在軸上力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離a3=17mm,故軸段的直徑d3=40mm。軸承采用脂潤(rùn)滑，需要用擋油環(huán)阻止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油濺入軸承座。軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距箱體內(nèi)壁距離取，擋油環(huán)的擋油凸緣內(nèi)側(cè)面凸出箱體內(nèi)壁12mm,擋油環(huán)軸孔寬度初定為B1=15mm,則L3=BB1=(1815)mm=33mm兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，則d7=40mm,L7=BB1=1815=33mm 軸段上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝，d5應(yīng)略大于d3，可初定d5=42mm，則該處鍵的截面尺寸為bh=12mm8mm,則d5= df1=63.3 ，L5=b1=70mm. 軸段和軸段,該

30、軸段直徑略大于軸承定位軸肩的直徑，則 d4=d6=48mm,齒輪右端距箱體內(nèi)壁距離為1，則軸段的長(zhǎng)度 L6=1B1=(121015)mm=7mm.軸段的長(zhǎng)度為 L4=BX1b1B1=(19812107015)mm=115mm 軸段的長(zhǎng)度與軸上的零件有關(guān)，還與軸承座寬度及軸承端蓋 等零件有關(guān)。軸承座的寬度為L(zhǎng)=C1C2(58)mm,查表， 下箱座壁厚=0.025a23mm=(0.0251993)mm=7.98mm 8mm,取=8mm,取軸承旁連接螺栓為M16，則c1=24mm,c2=20mm, 軸承座寬度L=82420(5 8)mm=5760mm,取L=58mm; 可取箱體凸緣連接螺栓為M12，

31、地腳螺栓為d=M20,則有軸承端 蓋連接螺釘為0.4 d=0.4 20mm=8mm,由表8-30得軸承端蓋 凸緣厚度取為Bd=10mm;取端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度為 1=2mm;端蓋連接螺釘查表采用螺釘GB/T5781M825;為方便不 拆缷帶輪的條件下，可以裝拆軸承端 蓋連接螺釘，取帶輪凸緣 端面距軸承端蓋表面距離K=28mm,帶輪采用腹板式，螺釘?shù)牟?裝空間夠。則 L2=LBdK1(B帶輪L帶輪)/2B=5810282 (61-60)/2-12-18mm=68.5mm 軸上力作用點(diǎn)的間距. a3=17mm,則由圖可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)距離為 l1=L帶輪/2L2a3=(60/268.51

32、7)mm=115.5mm l2=L3L4L5/2a3=3311570/2-17mm=166mm l3=L5/2L6L7-a3=(70/273317)mm=58mm 10.2.2鍵連接帶輪與軸段采用A型普通平鍵連接，查表選擇平鍵的參數(shù)：b=10mm；h=8mm。鍵槽采用銑刀加工，長(zhǎng)度L為56。鍵的型號(hào)為鍵1056GB/T1096-19906. 10.2.3軸上力分析（1）軸的受力簡(jiǎn)圖如圖所示。（2） 計(jì)算軸承支反力，在水平面上為 =1164.93N R2H= FQR1HFr1=889.38N-1164.93N513.7N=-789.25N 與圖中所畫力的方向相反 在垂直平面上為 R1V=356.

33、14N R2V= Ft1-R1V =1375.42N356.14N=1001.27N 軸承1的總支反力為 軸承2的總支撐反力為 (3彎矩圖如圖所示 在水平面上，a-a剖面圖右側(cè) MaH=R2Hl3=-45776.5Nmm a-a剖面圖左側(cè) MaH= MaH-Fa1d1/2=-56981.67Nmm b-b剖面為 MbH=-FQl1=-.39Nmm 在垂直面上 MaV=-R1Vl2=-59119.24Nmm MbV=0Nmm 合成彎矩，在a-a剖面左側(cè) a-a剖面右側(cè) b-b剖面 轉(zhuǎn)矩圖如圖所示，T1=48690 Nmm 10.2.4校核軸的強(qiáng)度。 因b-b剖面彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，其軸徑較小，

34、故b-b剖面 為危險(xiǎn)剖面。 抗彎截面系數(shù)為W=6280mm3 抗扭截面系數(shù)為WT=mm3 彎曲應(yīng)力為Mpa Mpa 按彎扭強(qiáng)度校核，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理， 取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力Mpa 由表查的45鋼調(diào)制處理抗拉壓強(qiáng)度，軸的許用彎曲 應(yīng)力，即滿足強(qiáng)度要求。10.2.5校核鍵連接的的強(qiáng)度。 齒輪上鍵連接的擠壓應(yīng)力為，其中,齒輪1上 鍵長(zhǎng)度L為56。=17.64Mpa，由于 鍵選擇鋼為材料，查表=（125150）Mpa即FS1則 軸承1壓緊。兩軸承軸向力分別為則兩軸承的軸向力分別為 Fa1=FS2+FA=509.98+316.53=826.51N， Fa2=FS=509.9

35、8N（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 查表軸承7208C的C=36800N,C0=25800N.由于R1Fa2則需要分別計(jì)算軸承1和2的壽命。 查表取 e=0.43由于0.69e 查表徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y為 X=0.44，Y=1. 則P1=XR1+YFa1=0.441218.15+1.3826.51=1810.45N. 查表取 e=0.43 由于=e 查表徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y為X=1，Y=0. 則P2=XR2+YFa2=R2=1274.94N 由計(jì)算知道P1P2則校核軸承1。 （4）校核軸承壽命。 軸承在100以下工作，查的溫度系數(shù)ft=1,減速器載荷系數(shù) fp=1.5，則軸承1壽命

36、為 =47520.27h 減速器預(yù)期壽命=1030018=24000h 滿足壽命。10.3 低速軸及軸上軸承、鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 10.3.1軸的設(shè)計(jì) （1）已知低速軸傳遞的功率P1=4.1KW,轉(zhuǎn)速n3=95.07r/min，齒輪 4分度圓直徑d4=290.43mm,齒輪寬度b4=95mm (2)選擇材料及初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表C=(106135)得 (105135)(37.1747.34)取軸的最小直徑dmin=42.5. (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)如下圖）。 軸段上安裝鏈輪，此段軸的設(shè)計(jì)應(yīng)與鏈輪輪轂軸孔的設(shè)計(jì)同步 進(jìn)行。根據(jù)鏈的計(jì)算結(jié)果，初定軸段的軸徑d1=45mm

37、,帶輪輪轂 的寬度為（1.52.0）d1=（1.52.0）45mm=67.5mm90mm, 結(jié)合鏈輪結(jié)構(gòu)，軸段的L1=78。 軸段 上有軸承蓋密封圈，軸肩高度h=35mm.結(jié)合密封圈尺 寸，d2=55mm，選用氈圈油封，查表選氈圈55JB/ZQ4606-1997。 軸段和軸段上安裝軸承，其直徑應(yīng)即便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列,角接觸球軸承。暫取軸承為7212C,軸承內(nèi)徑d=60mm,外徑D=110mm,寬度B=22mm，內(nèi)圈定位軸肩直徑da=69mm,外圈定位直徑Da=101mm,軸上定位端面圓角半徑最大為ra=1.5mm,對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離a3=22.4mm,故軸段的直徑

38、d3=60mm。軸承采用脂潤(rùn)滑，需用擋油環(huán)，擋油環(huán)寬度初定為B1,故L3=BB1=(2215)mm=37mm.d6=60mm。 軸段上安裝齒輪4，為便于齒輪的安裝，d5應(yīng)略小于d6，可初定d5=62mm,齒輪4輪轂的寬度范圍為（1.21.5）d5=74.493mm,小于齒輪寬度b4=95mm,取其輪轂寬度等于齒輪寬度，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂略短，故取L5=93mm。 軸段為齒輪提供定位和固定作用，定位軸肩的高度為h=(0.070.1)d5=4.346.2mm,取h=5mm,則d4=72mm,齒輪左端距箱體內(nèi)壁距離4=1 （b3-b

39、4）/2=12.5mm，則軸段的長(zhǎng)度L4=BX-4-b4B1=(198-12.5-951215)mm=87.5mm. 軸段的長(zhǎng)度,輪轂端面與端蓋外端面的距離為K2=10mm.則有L2=L1BdK2-B-=(5821010-22-12)mm=46mm則軸段的長(zhǎng)度L6=B42mm=(221212.52)mm=48.5mm 軸上力作用點(diǎn)的間距 軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的 距離a3=22.4mm,則由圖4-7可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)距離為 L1=L6L5-b4/2-a3=(48.593-95/2-22.4)mm=71.6mm L2=L3L4b4/2-a3=(3787.595/2-22.4)mm=1

40、49.6mm L3= a3L2l鏈輪/2=(22.44680/2)mm=108.4mm 10.3.2鍵連接的選擇。鏈輪與軸段及齒輪4與軸段均采用A型普通平鍵連接，尺寸b=16mm；h=10mm。鍵槽采用銑刀加工，長(zhǎng)度L為90mm和56。型號(hào)為1070GB/T1096-1990和1680GB/T1096-1990。材料選擇鋼。 10.3.3.軸上力分析 （1軸的受力簡(jiǎn)圖如圖所示（3） 計(jì)算軸承支反力，在水平面上為 =-1459.24N R2H= Fr4-R1H+FQ=1101.37+1459.24+3617.65=6178.26N 在垂直平面上為 R1V=1712,.75N R2V= Ft1-R

41、1V =1241.25N 軸承1的總支反力為 軸承2的總支撐反力為 (3彎矩圖如圖所示 在水平面上，a-a剖面圖左側(cè) MaH=-R1Hl1=-.58Nmm a-a剖面圖右側(cè) MaH= MaH+Fa4d4/2=-9097.325Nmm b-b剖面為 MbH=-FQl1=-.26Nmm 在垂直面上a-a剖面 MaV=-R1Vl2=-59119.24Nmm b-b剖面MbV=0Nmm 合成彎矩，在a-a剖面右側(cè) a-a剖面左側(cè) b-b剖面 轉(zhuǎn)矩圖如圖所示，T3=Nmm 10.3.4.校核軸的強(qiáng)度。 因b-b剖面彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，其軸徑較小，故b-b剖面 為危險(xiǎn)剖面。 抗彎截面系數(shù)為W=21205.75mm3 抗扭截面系數(shù)為 WT=mm3 彎曲應(yīng)力為 Mpa Mpa 按彎扭強(qiáng)度校核，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理， 取折合系數(shù)=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為 Mpa 由表查的45鋼調(diào)制處理抗拉壓強(qiáng)度，軸的許用彎 曲應(yīng)力，即滿足強(qiáng)度要求。10.3.5校核鍵連接的的強(qiáng)度。 齒輪4上鍵連接的擠壓應(yīng)力為，其中。 齒輪4上鍵長(zhǎng)度L為80。 =17.64Mpa. 鏈輪上鍵長(zhǎng)度L為70。=76.27Mpa.鍵選擇鋼為材料，查表=（125150）