課程設(shè)計(jì)--展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、college of mobile telecommunications. chongqing university of posts and telecom.課程設(shè)計(jì)題目：展開(kāi)式二級(jí)柱齒輪減速器（系別）:自動(dòng)化系姓名:劉沛堯業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化級(jí):05141307號(hào):2013212788教師:寇曉培目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)31.1設(shè)計(jì)題目31.2設(shè)計(jì)任務(wù)41.3具體作業(yè)4第二章電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的分配52. 1電動(dòng)機(jī)的選擇52.2 傳動(dòng)比的分配6第三章齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算63. 1高速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)63.2低速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)9第四章 軸的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算204. 1高速軸的設(shè)計(jì)與校核204.2中間

2、軸的設(shè)計(jì)與校核234.3 低速軸的設(shè)計(jì)與校核19第五章鍵的選擇與校核235. 1高速軸上鍵的選擇與校核305. 2 中速軸上鍵的選擇與校核235.3低速軸上鍵的選擇與校核24第六章 滾動(dòng)軸承和聯(lián)軸器的選擇256. 1高速軸上滾動(dòng)軸承的選擇256. 2屮速軸上滾動(dòng)軸承的選擇256. 3低速軸上滾動(dòng)軸承和聯(lián)軸器的選擇26第七章 箱體及其附件設(shè)計(jì)277. 1箱體各尺寸設(shè)計(jì)277.2減速器附件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28第八章設(shè)計(jì)小結(jié)32第一章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目1. 用帶式運(yùn)輸機(jī)的展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如圖1-1所示。2 聯(lián)軸器3 二級(jí)圓柱齒輪減速器4 卷筒5 帶式運(yùn)輸機(jī)圖1-1二級(jí)圓柱齒輪減

3、速器傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖運(yùn)輸帶1作拉力運(yùn)輸帶1作速度運(yùn)輸帶滾筒1800n1. 35m/s260mm2. 工作條件單班制工作，空載啟動(dòng)，單向、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動(dòng)。運(yùn)輸帶速度 允許的速度誤差為±5%。3 使用期限工作期限為十年，檢修期間隔為三年。4. 生產(chǎn)批量及加工條件小批量生產(chǎn)。1. 2設(shè)計(jì)任務(wù)1. 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。2. 確定齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸。3. 設(shè)計(jì)減速器。4. 選擇聯(lián)軸器。1.3具體作業(yè)1.減速器裝配圖一張。2零件工作圖兩張（大齒輪，輸出軸）。3.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。第二章電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的分配2. 1電動(dòng)機(jī)的選擇1. 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型按工作要求選用y系列全封閉式自扇冷

4、式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380vo2. 選擇電動(dòng)機(jī)容量滾筒所需的功率為心pw = f v/1000電動(dòng)機(jī)所需工作功率為pd = pw / n匕= 1800x1.35/1000 = 2.43傳動(dòng)裝置的總效率為2 2n = ni 伽 n4式中r|為聯(lián)軸器的效率，耳2為滾動(dòng)軸承的效率，耳3為齒輪傳動(dòng)的效率，m為 傳動(dòng)滾筒效率。查表得 m二0.99, t2=0. 99, 1二°97,屯二0.95根據(jù)式(2-3)得出總效率 n 二0. 87由式(2-1)得 電動(dòng)機(jī)所需功率為 匕=化/耳二2. 43/0. 87=2. 79kw因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率叮略大于及即可。查表得知y型電動(dòng)機(jī)技

5、術(shù)數(shù)據(jù)，選用電動(dòng)機(jī)額定功率為3kw。3. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速先確定滾筒的轉(zhuǎn)速耳n = 60x1000"兀 d由式求出 nw =99. 21r/min總傳動(dòng)比i = nin/nw = 1420/99.22 = 14.3 ,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd =i-nw=(8 40) x 99.22 = (793.63968.8)r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率額定轉(zhuǎn)速啟動(dòng)傳矩最大轉(zhuǎn)矩y100l2-4314202.22.2額定功率單位為kw,滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速單位為r/min,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩單位都為n m。2.2傳動(dòng)比的分配1 總傳動(dòng)比i = nm/nw = 1420/99.22 = 14.3 ,其中 n

6、m 為滿(mǎn)載轉(zhuǎn)矩2. 分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比i =爲(wèi)考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，取厶=1.3“高速級(jí)的傳動(dòng)比為i、2 = jl3i .3x14.3 二 4.31低速級(jí)的傳動(dòng)比為23 = a = 14.3/4.31 = 3.322. 3運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)為高速軸、中間軸、低速軸的轉(zhuǎn)速。單位r/min；口,卩2，厲為高速軸、中間軸、低速軸的功率。單位kw；仏衛(wèi)忑為高速軸、中間軸、低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩。單位nm； i12, i23為相鄰兩軸的傳動(dòng)比。0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：= nm = 1420r/minp = pd= 279bv7； =9550久/他=9550x2.79/1420 = 18.76&q

7、uot;加i軸（高速軸）：/?! = h0 = 1420r/minp、= pdrjx = 2.79x0.99 = 2.762 uvvtx =9500/7, in, =9550x2.7621/1420 = 18.5777 /?ii軸（中間軸）：n2 = n /z, = 1420/4.31 = 329.5/7minp2 = 2.7621x0.99x0.97 = 2.65kwt2 =9550-p2/n2 =9550x2.65/329.5 = 76.812 加iii軸（低速軸）：n3=nji2 = 329.5/3.32 = 99.22r/minp3 = p272tj3 = 2.65x0.99x0.97

8、 = 2.54kw7； = 9550 #3 / n3 = 9550x2.54 / 99.22 = 244.48n miv軸（滾筒軸）：nw = n3 = 99.22r/minp 滾=卩323 = 2.54x0.99x0.97 = 2a4kwt滾=9500- p滾/%. =9550x2.44/99.22 = 234.852加力見(jiàn)表2-2為各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)數(shù)值，詳細(xì)介紹各軸的功率、轉(zhuǎn)速、及轉(zhuǎn)矩 等值。軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/nm轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸2. 791& 761420髙速軸2. 7618. 5714204.31中間軸2. 6576.81329.5

9、3. 32低速軸2. 54244. 4899. 22滾筒軸2.44234. 8599. 22第三章齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3. 1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)假設(shè)機(jī)器工作壽命為十年（每年工作300天），每天工八小時(shí)，單班制。1選定齒輪精度等級(jí)，材料及初定齒數(shù)。（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取20°。（2）材料選擇，查表選擇小齒輪材料為40cr （調(diào)質(zhì)處理），硬度為280hbs,大齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240iibs,二者材料硬度相差40iibs。（3）初選小齒輪齒數(shù)z =22,大齒輪齒數(shù)z2二人 z產(chǎn)4. 31 x22=99. 22,取z? =95。2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式:

10、uu + 1 . (z h )26（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)k,二1.2；2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。7； 9550/n, =9550x2.76/1420 = 18.57n-m = 1.857xl04n-m/?2）由教材表107選取齒寬系數(shù) 爲(wèi)=1；3）由表105查得區(qū)域系數(shù)zr = 2.5 o4）由教材表105查得材料的彈性影響系數(shù) z£ = 189.8mpo5）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度的重用度系數(shù)乙。aax = arccosz cos a /(+ 2h：) = arccos22 x cos 20° /(22 + 2 x 1) = 30.528° aa2

11、 = arccosz2 cosa/(z2 +2/z/) = arccos95 x cos 20° /(95 + 2 x 1) = 23.027°£a =zi(tan -tan6r) + z2(tan aa2 -tana)/2n=22 x (tan 30.538° -tan 20°) + 95 x (tan 23.027° -tan 20。)/ 2兀= 1.7144-勺36）計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力由教材圖io-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 巧問(wèn)=60（mr ,大 齒 輪 的 接觸疲 勞強(qiáng)度 極 限crllliin2 = 5

12、50mpa ； i0 = z2/zl =95/22 = 4.327）由教材式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)血=10x300x1x8二24000h；=60, =60x1420x1x24000 = 2.044x10°n2=nj i0= 2.044x109/4.32 = 4.73x1088）由教材圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)khni = 0.90> khn2 = 0.95 o9）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二1,由式得(jh , =和二().90x600 對(duì)口 = 540mpas1q 2 = % 叭 2 = °95x550 “pa = 523mpa取q訂和中

13、的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即qh = 6 2 = 523mrz（2）試算小齒輪分度圓直徑©d%h 132.5mm1）計(jì)算圓周速度vx32.51x1420. c “ /60x1000mis - 2.42m/s60x10002）計(jì)算齒寬bb (j)ddxt - 1 x 32.5mm - 32.5 mm3）根據(jù)v二243m/s, 8級(jí)精度由教材圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)心=1.12,由教材表102查得使用系數(shù) 心=1。4）齒輪的圓周力。f；, =27；/4 =2xl.857xl04/32.517v = 1.142xl037vkafa/b = lxla42xlo3/32.51n/

14、mm = 35 a<100n/mm查表10-3可知直齒輪齒間載荷分配系數(shù)k% = kka = 1.2。5）由表104用插值法查得8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)分置時(shí),得齒向載荷分布系數(shù)k”二1.450。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)k” = k a 心 k肱= 1 x 1.12 x 1.2 x 1.450 = 1.956）由書(shū)公式（1012）,可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑及相應(yīng)的齒輪模數(shù)mt =仏=空里=1 asmm1可 223. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式試算模數(shù)，即（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選心=1.3。2）由式（10 - 5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。電=025 +0.7

15、5= 0.25 +0751.714= 0.6883) 計(jì)算匕區(qū)。由圖1017查得齒形系數(shù)嗚=2.65, yfa2 = 2.23 o由圖1018查取應(yīng)力修正系數(shù) 爲(wèi)=1.58, ysal = 1.76 o由教材圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別位 刁恤1 = 500mpg , (yflm2 = 380mpa。由教材圖1022查得彎曲疲勞壽命系數(shù)k跑二0.85, k妒0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)5 = 1.4,由式得= kfn6e = °&乂500財(cái)加二303.57刈巾s1.4n kfn2afvm2 0.88x380 .(jv2 二 e 訕2 =mpa = 23

16、s.s6mpas1.44) 計(jì)算大小齒輪的豐埠并比較厶兒-加=2x58=0-0138%蔦22.23x1.76""l4= 0.0164因?yàn)榇簖X輪的餡大于小齒輪，所以取竺二協(xié)蔦2厲af2= 0.01645) 試算模數(shù)哼.舉)=戶(hù)1"1.857><嚴(yán)0.6 笠 oo64 =】族 q 加v1x222(2) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備1) 圓周速度v。d -mtzx =1.040x22 = 22.88/77/7260x10002)齒寬bo60x1000b = 0d = 1 x 22.88/77/w = 22.88/nm3) 寬高比b/h。h (2h： + c

17、)mt =(2xl + 0.25)x 1.040mm = 2.163mmz?/z = 22.88/2.163 = 10.58(3) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)kp。1) 根據(jù)v = 1.70m/5,8級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載荷系數(shù)心=1.08。2) 由 ftl=2tjd= 2xl.857xl04/22.88/v = 1.623xlo3/v ,a/;1/? = lxl.623xl03/22.88 = 717v/m<100/m,查表 103 得齒間載荷分配 系數(shù)k滄=1.0。3) 由表104用插值法查的k砂=1.450,結(jié)合/?/a = 10.58查圖1013,得 島=1.43。則載荷系數(shù)為kf =

18、 ka= 1 x 1 08x 1.0 x 1.43 = 1.54由式(3-17),可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)ni的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能 力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲 勞強(qiáng)度算得的模數(shù)1. 108mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值n)=l. 5,按接觸疲勞強(qiáng)度算得 的分度圓直徑dx =38.22m/n,算出小齒輪齒數(shù)z】二/加二38.22/1.5 = 2548。取可=26 ,則大齒輪齒數(shù) z2 = uz = 4.3x26 = 112.06 ,取 z2

19、 = 113 ,和 z?互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒而接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4幾何尺寸計(jì)算.(1) 計(jì)算分度圓直徑d、=- 26x.5mm = 39nund2 = z2m = 113x1.5mm 二 169.5 mm(2) 計(jì)算中心距a = (dl +d2)/2 = (39 +169.5)/2mm = 104.25mm(3) 計(jì)算齒輪寬度b = 1 x 39 如 =39mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略微 加寬(5 10 ) mm,即$ = b + (5 10)mm = 39 + (5 10)m

20、m = 44 49mm 取勺=46mm,而使大齒輪的齒寬等j設(shè)計(jì)齒寬，即$ =b = 39mm。3. 2低速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)由以上設(shè)計(jì)計(jì)算,已知中間軸的功率必二2.65皿，轉(zhuǎn)速= 329.5"min, 轉(zhuǎn)矩7； =76.81n-m,心=3.32。1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度，直齒輪傳動(dòng)，小齒輪 選用40cr,調(diào)質(zhì)，碩度值為280hbs,大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度值為240hbs。 初選小齒輪齒數(shù)可=30,大齒輪齒數(shù)z2=i23-z1 =3.32x30 = 99.6,取z2=100o2. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算由設(shè)計(jì)計(jì)算公式(3-24)

21、進(jìn)行試算，即2khk u + 1v qi u qh(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)=1.2；2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。t2 =9550p2/n2= 9550x2.65/329.5 = 76.812"3) 由教材表10-7選取齒寬系數(shù) 您=14) 由圖1020查得區(qū)域系數(shù)z =2.5。5) 由教材表105查得材料的彈性影響系數(shù) z£ = 189.8mo6) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)乙。a(lx = arccosfz, cosa/(z + 2ha ) = arccos30xcos20°/(30+2x 1) = 2&241°aa2

22、 = arccosz2 cos6if/(z2 + 2hj) = arccosl 00 x cos 20° /(100 + 2 x 1) = 22.888° ea = z (tan aax 一 tan a) + z2 (tan aa2 一 tan a)/2兀=30x (tan 28.24 l°-tan 20°) +100 x (tan 22.888° - tan 20°) 72 = 1.752zc=-v=vt=0-8677) 計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力qj。由教材圖io-21d按齒而硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6/訕=600 mp“，大齒

23、輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限crwhm2=550 mp“_o由教材式(1015)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：lh =178x300x10 = 24000m =60 勺丿卩=60x329.5x1x24000 = 4.744x10*n2 =n2/u = 4.744x10s /(100/30) = 1.423x108由教材圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)k伽=0.97, khn2 = 0.99 o8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)21,得k -ctr 沁1 =0.97x600二582 mpa£=0. 99x550=544.5 mpa9）試算小齒輪分度圓直徑心，代入qj中較小的值j 12kht、

24、w +1 ,zhzfz 22x1.2x7.681x1041(100/30) + 1 x (100/30)x(2.5x189.8x0.867544.5°y mm10）計(jì)算圓周速度v7ld|(77260x1000龍 x51.531x329560x1000=0.90 m/ s11）計(jì)算齒寬bb =1x51.531mm = 51.531mm12）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)k”由表102查得使用系數(shù)ka=.根據(jù)v = 0.90m/5> 8級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載荷系數(shù)心=1.02。齒輪的圓周力。=27；/jk=2x7.681xl04/51.5317v = 2.981xl037vka"

25、" = 1x2.981x1（）3/51531 = 55.7n/加加 vloon/加查表103得齒間載荷分配系數(shù)k股= 1.2。由表104用插值法查得8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)1.468。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)心=心心心& = 1 x 1.02 x 1.2 x 1.468 = 1.80d = dxt1.8013）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 =51.531x3/ = 58.988mm k比12及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m = djzx = 58.988 / 30 = 1.966加加3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式（3-36）的彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為

26、進(jìn)行設(shè)計(jì)（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選心=1.3。2）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。0 750 75小 + 亍0.25 +寸 0.678由圖1017查得齒形系數(shù)yfax = 2.52 , yfa2 =29。由圖1018查得應(yīng)力修正系數(shù)篇=1.63、2=1.79。由教材圖10-24c查的小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為= 500mpa , 6恤2 = 380mp。由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)ff?v1=0.88, ffn2 = 0.92。3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)5 = 1.4,由式得巧2 =0.92x380= 249.71mpdypnlem -門(mén)面21.4因?yàn)?/p>

27、大齒輪的z22大于小齒輪，所以取巧耳& "so _ 乙a2za2 _ q 0 5 7厲q4 （2）試算模數(shù)lx3022xl.3x7.681xl04x0.678。巧？=1.332 mm（3）調(diào)整齒輪模數(shù)1)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。2)圓周速度v。d= 1.332x30/77/72 = 39.96/7277?v =-二 也空邏=0.689m/s60x100060x10003)齒寬b。b = %d = lx 39.96mm = 39.96mm4)寬高比方/?。h = (2/z* 4-c )mt = (2x1 + 0.25)x1.332 = 2.997mm&/a = 3

28、9.96/2.997 = 13.33（4）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)k-1）根據(jù)v = 0.689m/5, 8級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載荷系數(shù)仏=1.02。由 fa=2t2/dx= 2x7.681xl04/39.96n = 3.844xlo3at,kafa !b = 1x3.844x10s /39.967v/ran = 96.1a/mm< 1007v/anm,查表 103 得齒 間載荷分配系數(shù)k = 1.0。由表104用插值法查的k = 1.450,結(jié)合blh = 333查圖1013,得k = 1.47。則載荷系數(shù)為kf = ka kv kfakffi = 1 x 1.02 x 1.0x 1.47

29、 = 1.50（5）由式可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)加大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)加的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力, 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有 關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度計(jì)算得的模數(shù)1. 397mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值加= 1.5,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑4 =39.96”和，小齒輪齒z二/加二39.96/1.5 = 26.64,取z =27則大齒輪的齒數(shù)z?=鼻3召=3.32x27 = 89.64 ,取z? =90,可與z?互為 質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)即滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度

30、，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4幾何尺寸計(jì)算（1）分度圓直徑% = z加=27x1.5mm = 40.5mmdr = z2m = 90x1.5/72/7? = 135 mm（2）計(jì)算中心距a = （% +4）/2 二（40.5+ 135）加加=87.75mm（3）計(jì)算齒輪寬度b = 0/d| = 1x40.5mm = 40.5 mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為 加寬（5 10） mm,即 s = b + （5 10）mm = 40.5 + （5 10）加加= 45.5 - 50.5mm取 = 4smm,而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)

31、齒寬，即優(yōu)=h = 40.5mm第四章軸的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算4. 1高速軸的設(shè)計(jì)與校核由第二章可知，高速軸上的功率戸=2.76曲,q = 1420r/min , 7=18.57n/72o1. 求作用在齒輪上的力已知高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為d = 39mm 直齒輪，壓力角為20°。亜=2x18.57x10，=952n d39仟=£ tan 20。= 952 x tan 20° = 346n2. 初步確定軸上的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。軸的材料選取為45,根據(jù)教材表15-3,取 入=120,于是得高速軸的左端與皮帶輪連接，因此軸上應(yīng)有鍵槽，所以初選軸上的最小直徑d

32、- = 1 smmo3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案。軸的左端是與一皮帶輪相連，此處應(yīng)有鍵槽，右端軸與一齒輪相配合，齒輪 右端有滾動(dòng)軸承，齒輪與滾動(dòng)軸承之間應(yīng)有套筒相連，與右邊相對(duì)應(yīng)，左端也應(yīng) 有滾動(dòng)軸承，支持軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）為了滿(mǎn)足帶輪的軸向定位要求，軸的第一段直徑為最小直徑為18mm,第 一段的右段要有軸向定位，因此取第二段的軸徑為32mm0帶輪的輪寬為50mm,故収l=50mnio2) 初步選擇滾動(dòng)軸承軸承只承受徑向力作用，故選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)滾動(dòng)軸 承安裝處直徑為35mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基木游隙組，標(biāo)準(zhǔn)

33、精度級(jí) 的單列深溝球軸承6207,其尺寸為dxdxb=35x72x 17,故軸承右端直徑為 35価。軸的第三段右端為軸肩定位，查滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度為3. 5,故軸第 四段的直徑為40mmo3) 取安裝齒輪處即軸第六段的直徑為41mm,齒輪的左端用軸肩定位，軸 肩高度h>0. 07d,故取h=4. 5mm,則軸環(huán)處直徑為d=50mni,軸環(huán)寬度b>1.4h,故 取>15mmo齒輪的右端用套筒定位，套筒相連齒輪與滾動(dòng)軸承，根據(jù)滾動(dòng)軸承 的寬度與套筒的寬度，取軸右端的長(zhǎng)度為l=40mm,齒輪的寬度為65mm,所以取 軸右第二段長(zhǎng)l=62mmo4) 軸承端蓋的總寬度為20mm,根

34、據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn) 滑脂的要求，取端蓋的外端面與帶輪右端面之間的距離為70mm,故軸左端第二 段的長(zhǎng)度為l=90mmo5) 取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離為a=16mm,齒輪與齒輪之間的距離取 40mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距 離s,取s=7mm所以軸上右端第一段長(zhǎng)度為l二14+16+3+7二40nmu(3) 軸上零件的周向定位齒輪，帶輪與軸的周向定位都采用平鍵連接，鍵的選擇在以后的章節(jié)會(huì)做 介紹。4軸的校核進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)式 5-4進(jìn)行校核。(7=“w(1)求軸上的載荷由齒輪與帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算得

35、知，帶輪對(duì)軸的壓緊力f=1012. 3n,齒輪上徑 向力frl=760n,圓周力ftl=2100no利用材料力學(xué)知識(shí)可求出滾動(dòng)軸承作用在軸上的力的大小與方向，然后再根據(jù)作用在軸上的力，畫(huà)出軸上的彎矩扭矩圖，對(duì)軸 進(jìn)行校核。求出 fnv產(chǎn) 1622.4n,皿2二 149.9n, fmu=505n, fnh2=1595no 軸的受力如 表5-1所示。表4-1高速軸力與彎矩的大小載荷水平面h垂直面v支反力ffnh1=505nfnh2=1595nfnvi=1622. 4nfnv2=149. 9n彎矩mmxh=110. 8n mmvi=123. 5n m mio. 4n m總彎矩mi二=111. 29n

36、 mm2=7m/y22 +mv22 =123. 5n m轉(zhuǎn)矩t2=18. 57n m圖4-2高速軸的受力圖從軸的受力與彎矩扭矩圖可看出軸的危險(xiǎn)截面在軸左端與滾動(dòng)軸承配合處,故對(duì)此處進(jìn)行強(qiáng)度校核。(2)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受彎矩與扭矩最大的截面的強(qiáng)度。根據(jù)式與上圖中的數(shù)據(jù)可對(duì)軸進(jìn)行校核。扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故取a =0.6, 軸的計(jì)算應(yīng)力j123.5?+(0.6x1 &57)2132xx(35xl03)3pa = 29.7 mpa軸的材料選取為lcrl8ni9ti,查的(y_, = 55mpa9久v_ 所以高速軸安全。42中間軸的設(shè)計(jì)與校核由第二

37、章可知，中間軸上的功率#2 =2.65hv , n2 = 329.5/*/min ,t2 = 76.817v-/n o1. 求作用在齒輪上的力已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為仏=169.5加2,直齒輪，壓力角為20°,2x76.81x10165低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為£= 40.5mm同樣是直齒輪，壓力角20°。n = 1000n2x76.81x10?405fr2 = ft2 tan 20 =1000x tan 20。n = 363.97nn = 37932fr3 =巧 3 tan 20° = 3793 x tan 20。n = 138 in2. 初步確

38、定軸上的最小直徑先按式(4-9)初步估算軸的最小直徑。軸的材料選取為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理, 根據(jù)教材表15-3,取4=120,于是得屮速軸的兩端應(yīng)為最小端又軸上無(wú)鍵，因此軸端最小直徑久亦=24血肌o3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)軸向定位的要求來(lái)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度。1）從左端起取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為16 mm,考慮鑄造誤差，在確定滾 動(dòng)軸承的位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s,取s=7mmo因?yàn)閐min = 24mm ,所以 初選滾動(dòng)軸承為深溝球軸承，其型號(hào)為6007,其寬度為14 mm,安裝尺寸62 nrni, 所以左端的一段距離為40 mm。2）低速級(jí)主動(dòng)輪輪寬b=107 nini,軸直徑為42

39、mm,輪寬左端與軸承之間采 用套筒定位。為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 第二段距離為104 mmo齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0. 07d,取h二3,故 軸環(huán)處直徑為52 mm,軸環(huán)寬度b>1.4h,取第四段距離15 mm,軸環(huán)與軸上與齒 輪配合處有一過(guò)渡軸段，長(zhǎng)度為40,直徑為48。3）兩齒輪之間采用軸肩定位寬度為15 mm,對(duì)于高速級(jí)從動(dòng)輪右端已定位, 其輪轂寬度為60 mm,軸直徑40 mm,輪轂右端采用套筒定位，為了使套筒端面 可靠的壓緊齒輪，取第五段距離57mnio4）軸右端裝滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承選用6007,同1）,第六段為40 mmo由

40、此 各段長(zhǎng)度直徑已確定。5）軸上零件的周向定位，兩齒輪于軸的周向定位均采用平鍵連接，同時(shí)保 證軸與齒輪配合有良好的對(duì)屮性，故選擇齒輪與軸的配合為117/n6,滾動(dòng)軸承的 周向定位有過(guò)渡配合來(lái)保證。4. 計(jì)算軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出簡(jiǎn)圖并計(jì)算彎矩。軸所受的力如表4-2所示載荷水平面ii垂直面v支反力ffxhi=3192. 75n入2二4171.65nfnvi=1168. 13nfnv2=1521.34n彎矩mm”嚴(yán) 196. 35n m 卜匾二355. 13n mmvi=71. 84n m mnv2-100. 8n m總彎矩mh： + mv2 =209. in m禮二m加 + m=355

41、. 13n m轉(zhuǎn)矩t2=76. 81n m表4-2中間軸力與彎矩的大小根據(jù)軸上所受的各力的大小來(lái)校核軸的強(qiáng)度，如圖4-4屮間軸的受力圖所/ji o冷nh圖4-4屮間軸的受力圖5. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常支校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)式及 上表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)，取q二0.6,軸的計(jì)算應(yīng) 力pa = 5.smpa_ m22+(ct2) _ 7369.162 +(0.6x76.81)2ca 7771xx(42xl0-3)3軸的材料選取為45鋼，查的c = 55mp°, cr腫 所以中間軸安全。4.3低速軸的設(shè)計(jì)與校核由第二章可矢

42、ii ,低速軸上的功率出=2.54皿，n3 =99.22r/min , 7： =244.4877-7771.求作用在齒輪上的力己知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為d4=l35mm f直齒輪，壓力角為20°。“耳= 2x244.48x10 3621.9"135耳4 =療4 tan 20° = 3621.9x tan 20° = 1318.2n2.初步確定軸上的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑。軸的材料選取為45鋼，查表，取4 = 120,于是得說(shuō)"20x烈益吩35.29呦 低速軸的左端與聯(lián)軸器連接，因此軸左端第一段的直徑為聯(lián)軸器的直徑，所 以要選擇聯(lián)

43、軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩tca = kat.查教材表得知選心二1,所以tca = ka-t3=lx244. 48=244. 48n - m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小與聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，選用hl4型彈性 柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250n -m,半聯(lián)軸器的孔徑為55mm,故取軸左端第 一段的直徑為55mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為112価,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)為84mmo 所以選軸的最小直徑“麗=55mm。3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案。軸的左端是與聯(lián)軸器相連，此處應(yīng)有鍵槽，右端軸與一齒輪相配合，齒輪 右端有滾動(dòng)軸承，齒輪與滾動(dòng)軸承之間應(yīng)有套筒相連，與右邊相對(duì)應(yīng)，左端也應(yīng) 有滾動(dòng)

44、軸承，支持軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）為了滿(mǎn)足聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸的第一段直徑為最小直徑為55呱 第一段的右斷要有軸向定位，因此取第二段的軸徑為62mmo半聯(lián)軸器與軸配合的轂 孔2度為84mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故軸左端第一 段的長(zhǎng)度l=82mmo2）初步選擇滾動(dòng)軸承軸承只承受徑向力作用，故選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)滾動(dòng)軸 承安裝處直徑為65mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí) 的單列深溝球軸承6013,其尺寸為dxdxb二65x 100x 18,故軸承右端直徑為 65nmi。軸的左端第三段右端為軸肩

45、定位，查滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度為3. 5,故 軸第四段的直徑為40mmo3）取安裝齒輪處即軸第六段的直徑為72mm,齒輪的左端用軸肩定位，軸 肩高度h>0. 07d,故取h=6mm,則軸環(huán)處直徑為d二84mm,軸環(huán)寬度b>1.4h,故取 l=15mmo齒輪的右端用套筒定位，套筒相連齒輪與滾動(dòng)軸承，根據(jù)滾動(dòng)軸承的寬 度與套筒的寬度，取軸右端的長(zhǎng)度為l=40mm,齒輪的寬度為65mm,所以取軸右 第二段長(zhǎng)l=99mmo4）軸承端蓋的總寬度為20mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn) 滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面z間的距離為30mm,故軸左端 第二段的長(zhǎng)度為l=50mm

46、o5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離為a=16mm,齒輪與齒輪之間的距離取 40mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距 離s,取s=7mm所以軸上右端第一段長(zhǎng)度為"18+16+3+7二44価。（3）軸上零件的周向定位齒輪，帶輪與軸的周向定位都采用平鍵連接，鍵的選擇在以后的章節(jié)會(huì)做介 紹。4. 軸的校核進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)式 4-4進(jìn)行校核。丿硏+（坷）2唁1）求軸上的載荷由齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算得知，齒輪上徑向力巴嚴(yán)1318.2n ,圓周力 儉=3621.9n o利用材料力學(xué)知識(shí)可求出滾動(dòng)軸承作用在軸上的力的大小與方 向，

47、然后再根據(jù)作用在軸上的力，畫(huà)出軸上的彎矩扭矩圖，對(duì)軸進(jìn)行校核。求出 fnv產(chǎn)564.9n,隔2二 1293 6n, ftffll=1552n, fn1i2=3554. 8no 受力如表 5-3 所示。表4-3低速軸力與彎矩的大小載荷水平面h垂宜面v支反力f尺川二 1552nfnh23 5 54. 8nfnvi=564. 9nfm二 1293. 6n彎矩mmmi=300. 3n mmw=109. 3n m總彎矩m2=+=319. 6n m轉(zhuǎn)矩t2=842. 5n mfr4fnvf1q&5fr41ff1v1tfnv2murufnhllfnhe 冷1z33mn圖4-6低速軸的受力圖從軸的受力

48、與彎矩扭矩圖可看岀軸的危險(xiǎn)截面在軸右端與齒輪配合處，故對(duì) 此處進(jìn)行強(qiáng)度校核。2）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受彎矩與扭矩最大的截面的強(qiáng)度。根據(jù)式與 上圖中的數(shù)據(jù)可對(duì)軸進(jìn)行校核。扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故取a=0.6,軸 的計(jì)算應(yīng)力pa = ll.qsmpaj319.62+(0.6x244.48)2護(hù)龍x(72xl(r3)3軸的材料選取為45鋼，查的6 = 55mpg, 所以低速軸安全。第五章鍵的選擇與校核5.1高速軸上鍵的選擇與校核1選擇普通a型平鍵由 = 01, l、二 50mm ； d2 = 41mm , l2 = 62mm o查表6一1 (教材)，d =(/

49、)8mm由初選鍵1為鍵寬勺=smm ,鍵高 = 7mm 鍵長(zhǎng)厶=30fnm ；由d2 = 4 mm初選鍵2鍵寬b2 =2mm ,鍵高/?2 = 8mm ,鍵長(zhǎng) l2 = 50mm 0當(dāng)鍵的長(zhǎng)度大于2. 25d時(shí)，其多出的長(zhǎng)度實(shí)際上可以認(rèn)為并不承受 載荷，故一般采用的鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)(1.6-1.8) do故對(duì)鍵1,其鍵長(zhǎng)應(yīng)不大于(2& 8-32.4) mm；對(duì)鍵2,其鍵長(zhǎng)應(yīng)不大于(656-738) mm。而這兩個(gè)鍵均能 滿(mǎn)足要求。查表62(教材)，鍵的材料為45鋼，許用擠壓應(yīng)力取為8j=100-120mpa, 取=110mpao鍵1的工作長(zhǎng)度為30-8 = 22mm ,接觸高度 k =0.

50、5h| =0.5x7 = 3.5mm , di=26mm,傳遞轉(zhuǎn)矩 t二 18. 57n m,由式得鍵 1 的擠 壓強(qiáng)度=2t 1000/（kl|）= 2x18.57x1000/（3.5x22x18） = 26.7 mpa v 必則鍵的擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，故鍵1合適，其型號(hào)為鍵8x40 gb/t1096-2003鍵2 的工作長(zhǎng)度為l2=l2-b2=50-12 = 38mm ,接觸高度 k2 = 0.5h2 = 0.5x8 = 4mm , d2 = 4imm ,傳遞轉(zhuǎn)矩 t=18. 57n m,由式得鍵 2 的 擠壓強(qiáng)度%2二2£ 1000/（心122）= 2x18.57x1000/(4

51、x38x41) = 5.96 mpa <(5p則鍵的擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，故鍵2合適，其型號(hào)為鍵12x50 gb/t1096-20035.2中速軸上鍵的選擇與校核1選擇普通a型平鍵。由 d、= 042mm ,= 104mm ； d2 = 040加加，込=51mm 0查表6 1 (教材)，由 = 042加加初選鍵1為鍵寬勺=12mm，鍵高九=8mm鍵長(zhǎng)厶二50mm ；由cl2 = 040mm初選鍵2鍵寬h2 = 12mm ,鍵高h(yuǎn)2 = 8mm ,鍵長(zhǎng)l. = 50mm °當(dāng)鍵的長(zhǎng)度大于2. 25d時(shí)，其多出的長(zhǎng)度實(shí)際上可以認(rèn)為并不承受 乙載荷，故一般采用的鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)(1.6-1.

52、8) do故對(duì)鍵1,其鍵長(zhǎng)應(yīng)不大于 (67-75.6) mm；對(duì)鍵2,其鍵長(zhǎng)應(yīng)不大于(67-75.6) mmo而這兩個(gè)鍵均能滿(mǎn)足 要求。查表62(教材)，鍵的材料為45鋼，許用擠壓應(yīng)力取為°二100-120mpa,取=110mpao鍵1的工作長(zhǎng)度為=5012 = 38mm ,接觸高度k =0.5h =0.5x8 = 4mm , dj = 42mm ,傳遞轉(zhuǎn)矩 t=76. 81n m,由式得鍵 1 的 擠壓強(qiáng)度亦=2§1000/(kla)= 2x76.81-1000/(4x38x42) = 24.06mpa <p則鍵的擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，故鍵1合適，其型號(hào)為鍵12x50

53、gb/t1096-2003鍵2的工作長(zhǎng)度為l2=l22-b2 =50-12 = 38mm ,接觸高度k2=0.5h2= 0.5x8 = 4mm, d2=40mm,傳遞轉(zhuǎn)矩§ =76.812加，由式得鍵 2 的擠 壓強(qiáng)度2=2-7；-1000/(/f2 l2-j2)= 2x76.81-1000/(4x38x40) = 25.27mpa < 必則鍵的擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，故鍵2合適，其型號(hào)為鍵12x50 gb/t1096-20035. 3低速軸上鍵的選擇與校核1選擇普通a型平鍵。由 / = 072加加，厶=99mm ； d2 =, l2 = 82mm o查表61(教材)，由d = (p

54、umm初選鍵1為鍵寬= 20mm，鍵高h(yuǎn) = 12mm 鍵長(zhǎng)厶=90mm ；由d2 =初選鍵2鍵寬b2 = 16mm ,鍵高= 10mm ,鍵長(zhǎng) 厶=70加72。當(dāng)鍵的長(zhǎng)度大于2.25d時(shí)，其多出的長(zhǎng)度實(shí)際上可以認(rèn)為并不承受 載荷，故一般采用的鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)(1.6-1.8) d。故對(duì)鍵1,其鍵長(zhǎng)應(yīng)不大于(115. 2-129.6) mm；對(duì)鍵2,其鍵長(zhǎng)應(yīng)不大于(88-99) mmo而這兩個(gè)鍵均能滿(mǎn) 1足要求。查表62(教材)，鍵的材料為45鋼，許用擠壓應(yīng)力取為,=100-120mpa, 取,=110mpao鍵1的工作長(zhǎng)度為1,=90-20 = 70mm ,接觸高度0.5人=0.5x12 = 6加加,d=tlmm,傳遞轉(zhuǎn)矩 7； =244.48n-m 由式得鍵 1 的擠壓強(qiáng)度外=2”1000/(k|lm)=2