精品畢業(yè)設(shè)計(jì)單級斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、.設(shè)計(jì)要求31.1傳動(dòng)裝置簡圖31.2原始數(shù)據(jù)31.3工作條件4.傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)42.1電動(dòng)機(jī)的選擇42.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型42.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量42.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速52.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算52.2.1計(jì)算總傳動(dòng)比及分配傳動(dòng)比52.2.2計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)62.2.2.1 各軸軸轉(zhuǎn)速62.2.2.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩6三V帶及帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.1 一級斜齒輪大小齒輪的設(shè)計(jì)84.1.1選精度等級，材料及齒數(shù)84.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)94.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)104.1.3.1 確定參數(shù)104.1.3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算114.1.4幾何中心距計(jì)算124.1

2、.5齒輪受力分析12五軸的計(jì)算135.1齒輪軸的設(shè)計(jì)135.1.1基本參數(shù)135.1.2初步確定軸的最小直徑145.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)145.1.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度仃5.1.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 仃5.2低速軸的設(shè)計(jì)185.2.1材料選擇及熱處理185.2.2初定軸的最小直徑185.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)195.2.4軸的受力分析215.2.5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度2326六軸承、潤滑密封和聯(lián)軸器等的選擇及校驗(yàn)計(jì)算6.1軸承的確定及校核266.1.1對初選高速及軸承 7306C校核266.1.2對初選低速軸承7211AC進(jìn)行校核286.2鍵的校核306.2.1齒輪軸上的鍵連接的類型和尺寸

3、306.2.2大齒輪軸上的鍵306.4潤滑密封31八.設(shè)計(jì)小結(jié)33九、參考文獻(xiàn)33一.設(shè)計(jì)要求1.1傳動(dòng)裝置簡圖帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置如圖所示動(dòng)力及傳動(dòng)裝置1.2原始數(shù)據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的原始數(shù)據(jù):帶的圓周力F/N帶速V(m/s)滾筒直徑D/mm2400N24001.3工作條件三班制，使用十年，連續(xù)單向運(yùn)載，載荷平穩(wěn)，小批量生產(chǎn)，運(yùn)輸鏈速度允 許誤差為鏈速度的土 5%.傳動(dòng)方案如下圖所示二.傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求選用丫型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為 380V2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為pd = Pwa又PwFV1000

4、 w根據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)工作機(jī)的類型，可取工作機(jī)效率w = 0.96傳動(dòng)裝置的總效率查課本表10-2機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率i二°.99 ,滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對）2二0.99，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率3二0.99，V帶的傳動(dòng)效率4 =0.96 ；代人得：a =o.992 0.993 0.99 0.96 = 0.893為工作機(jī)效率，W =0.96FV所需電動(dòng)機(jī)功率為Pd = 1000 W a2400 漢 21000 0.96 0.893= 5.60KW電動(dòng)機(jī)額定功率約大于，由課本第 的技術(shù)參數(shù)，選電動(dòng)機(jī)額定功率=7.519章表19-1所示丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)2.1.3

5、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為n60 1000D60 1000 2二 400r. min=95.5 r m inV帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為24單級圓柱齒輪減速一般傳動(dòng)比范圍為 36則總傳動(dòng)比合理范圍為i=624故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍 n did' - n=(624) 95.5r mi n = 573 2292r.min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min、960r/min、1440r/min，750r/min不常用,故選擇1440r/min的電動(dòng)機(jī)。其相關(guān)數(shù)據(jù)如下:萬案電動(dòng)機(jī)型號額定功率Pcd/KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/ r/min堵載轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩:同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩1Y132M-4

6、7.5150014402.22.3方案優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、帶傳動(dòng)易加工、成本低，可吸震緩沖，應(yīng)用較廣泛 缺點(diǎn)：外部尺寸大，帶的壽命短，需經(jīng)常更換。2.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算2.2.1計(jì)算總傳動(dòng)比及分配傳動(dòng)比根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速及工作機(jī)轉(zhuǎn)速 n,可得傳動(dòng)裝置所要求的總傳動(dòng)比為分配各級傳動(dòng)比為了使V帶傳動(dòng)外輪廓尺寸不過大，保證各級傳動(dòng)尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)均勻合理, 取V帶傳動(dòng)比i1 =3，貝u單級斜齒輪減速器的傳動(dòng)比i? =5222計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)222.1各軸軸轉(zhuǎn)速nm =1440r min軸n = nm = 1440r min軸n二"二 480 r min軸nm =2 =

7、96r.mi n152.2.2.2各軸的輸入功率電動(dòng)機(jī)軸輸出功率R =5.6KW軸p,pd 01 =5.6 0.99 0.99KW = 5.449KW軸p_,卩一伐=5.449 0.96 0.99KW =5.179KW車由P川=簽23 =5.179 匯 0.99 漢 0.99漢 0.99KW=5.025KW2.2.2.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩P5 6x10 992軸=9550 p i09550 . = 36.40N m1nm1440軸T二二T - h * =36.40 3 0.96 0.99 = 103.8N *m軸T川=T- i2 23 =103.8 5 0.993 =503.5N *m將上述結(jié)果列

8、入表中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸號功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比P/(N m)T/(N m)n /(r / m in)電動(dòng)機(jī)5.614401I軸5.44936.4014401II軸5.179103.84803III軸5.025503.5965三V帶及帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1確定計(jì)算功率帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中第一級用普通v帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)額定功率P =7.5KW ,轉(zhuǎn)速門=i440r. min，傳動(dòng)比 h = 3。由表8-7查得工作情況系數(shù) Ka =1.3，故 忠=KA卩=1.3 7.5 = 9.75KW 2選擇V帶的帶型根據(jù)=9.75KW n -1440r min，由圖 8-11 選用 A型，3計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速

9、 V初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，由表 8-6和8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=90mm驗(yàn)算帶速 V ， 按式 （8-13 ） 驗(yàn)算帶的速度6 nj60 1000?.訃90 144060 1000m s = 6.78m s因5m s V乞30m s 故帶速合適。根據(jù)式（8-15a），計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2 =hdd1 =3漢90mm = 270mm。 根據(jù)表8-8，圓周為dd2 = 280mm。4確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度1）根據(jù)式（8-20），初定中心距a0 = 500mm。0.7 (90 270) < a0 乞 2 (90 270)252 乞 a。乞 7202）由式（8-22）計(jì)算帶所需的基

10、準(zhǔn)長度31LdO = 2a0 ' (dd1dd2)2.(dd2 - dd1)4a°ji-2 500 2(90 270)(270-90)24 500mm = 1581.526mm由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld = 1600mm3）按式（8-23 ）計(jì)算實(shí)際中心距a * 止業(yè)5001600 一158526 = 509mm中心短范圍為2443 515mm5驗(yàn)算小帶輪上的包角-1_：* =180- (dd2 - dd1 )a-=180° -(280 -90)57 二 158.6° _ 90°5096計(jì)算帶的根數(shù)(1 )計(jì)算單根V帶的額定功率。由 dd1 =

11、 90mm 和 n =1440r min , n =1 4 4r0m i n h =3和 A型帶，查表 Ka 二 0.945 , 表 8-2 得 Kl 二 0.99，于是查表 8-4a 得P。= 1.06KW ,根據(jù)8-4b 得.R =0.17KW，查表 8-5 得Pr =(P0P0) Ka Kl =(1.06 0.17) 0.945 0.99 =1.15KW2)計(jì)算V帶的根數(shù)：P9 75Z=異1.15心8，取 9 根。7計(jì)算單根V帶的初始拉力的最小值(F0)min由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量q OYkg/m，所以(F0)min =500(2.5 一Ka) Pca qV2 =500 (2.

12、5 -0.945)9.75 0.1 6.782 = 136.06N Ka Z V0.945 9 6.78應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力F0 .(F0)min8計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為 (Fp )min -2Z (F0 ) minsim 一 一 2320.75N2四斜齒齒輪設(shè)計(jì)4.1 一級斜齒輪大小齒輪的設(shè)計(jì)已知輸入功率P2 = P = 5.179，小齒輪轉(zhuǎn)速為n2 = n-= 480rmin，齒數(shù)比 丄二衛(wèi)二=5，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命年限十年，載荷平穩(wěn)，小批量生產(chǎn)，運(yùn)輸 鏈速度允許誤差為鏈速度的-5%。4.1.1選精度等級，材料及齒數(shù)(1) 選用斜齒圓柱齒輪，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10 1選擇大小齒輪材料均為

13、 40Cr(調(diào)質(zhì))，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為4855HRC。（2）表面淬火，輪齒變形不大，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故精度 等級選用七級精度（3）選小齒齒數(shù) 乙=20,大齒輪齒數(shù)Z2 =20 5 =100。（4）選取螺旋角，初選螺旋角2 -144.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值dh3 孤兀 u -1（ZhZe）2d；aU二 H1）試選 kt =1.62） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10 30選取區(qū)域系數(shù)Zh =2.4333）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10 26查得 如=0.72，；a2 =0.85則乜=應(yīng)，如=1.574）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2 =9550衛(wèi) 1.038 1 05 N m

14、m5） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10 7選取齒寬系數(shù)'d =0.816） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10 6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE =188MPa27）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10 21e按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限“1 =1100MPa,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Sm2 =1100MPa8）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（設(shè)機(jī)器每年工作 300天）9N1 =60rhjLh =60 480 1 （3 8 300 10）=2.0736 10kHN2 = 0.94ON2 =山=4.1472 1089）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)kHN110）計(jì)算接觸許用應(yīng)力取失效概率為1%安全系數(shù)S=1mkHN1 SHlim1“9

15、1100MP-990MPa；H2 =也=0.94 1100MPa 1034MPaS=1012MPa2（2）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t52 1.6 1.038 100.8 ".5722.433"88 'I1012 丿二 40.17mm2）計(jì)算圓周速度:d1t n260 1000nt乙2020h = 2.25mnt= 2.25 1.95mm = 4.38mm60 10003）計(jì)算齒寬b及模數(shù)b = dd1t =0.8 40.17mm = 32.136mmb 32.136=7.34h 4.384）計(jì)算縱向重合度；7-0.318 dZ1 tanl： =0.318

16、0.8 20 tan 14=1.2695）計(jì)算載荷系數(shù)使用系數(shù)kA =1根據(jù)v= 1.009m/s , 7極精度由機(jī)械設(shè)計(jì)圖108查得 動(dòng)載系數(shù)kV =1.05,由機(jī)械設(shè)計(jì)表104查得kj： =1.287，由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖10 13查得k< =1.26,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10 3查得3-.二ky = 1.2。故載荷 系數(shù)k = kAkvkH :k =1 1.05 1.2 1.297 =1.634226）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑J =40.17"7）計(jì)算模數(shù)m4.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.1.3.1確定參數(shù)> pWcos根據(jù)縱向重合度一 =1.903從機(jī)械設(shè)計(jì)圖10

17、28查得螺旋角影響系數(shù) 豊 YYSZ n討2；,P1）計(jì)算載荷系數(shù)kAkVkF.k =1 1.05 1.2 1.26 = 1.5876Y =0.88。3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)2021.89cos : cos 14ZV23 一- 1000109.47cos : cos 144）查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10 5查得丫尸一1 =2.8,Yf一.2 =2.18。5）查取應(yīng)力校正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10 5查得YS1 =1.55,YS一2 =1.790。6）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10 20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE1 =620M Pa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Tfe2 =620MPa。7） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1018取彎曲

18、疲勞系數(shù)kFN1 =0.85，kFN2 =0.88。8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞系數(shù)S=1.4=1kFNFE1O.MPa =376.43MPa1.4kFNFN2 °.8L_62°MPa =389.7MPa1.49）計(jì)算大小齒輪的待并加以比較YF ：1YS ：16】12.8 1.55376.43= 0.011529YF：2YS：2二 F 22.18 1.790389.7= 0.010013大齒輪的數(shù)值大4.1.3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算mn0.011529 = 1.84mm2 1.5876 1.038 105 0.88 cos214V1201.57對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算

19、的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的 法面模數(shù)。取mn =2.0mm以可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度， 需按接觸疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑d 40.454m m來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由乙二嚴(yán)54 如4 =19.63 mn取乙=20,則乙=20 5 =100。4.1.4幾何中心距計(jì)算(20 100) 2=123.67 mm2 cos14124。(1)計(jì)算中心距-(Z1 Z2)mn a -2 cos P將中心距圓整為(2) 按圓整后的中心距修整螺旋角= 14.59R(Z1 +Z2)mn(20 +100)漢 2-arccosarccos 2a2如24(3) 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑Z1mn 2

20、0 x 2d1- tmm = 41.33mmcos P cos14.59 °Z2 匯 mn100 匯 2d22 nmm = 206.66mmcos P cos14.59°(4) 計(jì)算齒輪寬度b 二 dd3 =0.8 41.33mm = 33.064mm圓整后取 B2 = 34, B<| = 39。4.1.5齒輪受力分析尸七1rrlQFaln2 nl2T小輪圓周力已-5023Ndi小齒輪徑向力Fn二電tajn -1889.1N cos P小齒輪軸向力 Fai 二 Ftitan ： =1307.5N2T大齒輪圓周力 甩二一 =4872.7Nd2大齒輪徑向力 斤2 = Ft

21、2 tann -1832.6Ncos P大齒輪軸向力 Fa2 二 Ft2 tan 1 =1268.3N五軸的計(jì)算5.1齒輪軸的設(shè)計(jì)二 480 min，5.1.1基本參數(shù)電動(dòng)機(jī)通過 V帶傳遞到軸的功率P“ =5.179KW,轉(zhuǎn)速mTn -1.038 1 05 N mm，d帶280mm，an =20°，匕=14.59°。5.1.2初步確定軸的最小直徑先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根II據(jù) 15-3，取 Aq =115，于是得 dmin =代3；巴=115漢 3： 5.179KW = 25.4mmY n,i 480r min則 dmin 二

22、26.416mm 27.178mm 5.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案本題的裝配方案如下:L32）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（右一一左）3）由于在這段上所連接的是大帶輪，根據(jù)它的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度已經(jīng)計(jì)算得到此處的最小直徑，這個(gè)直徑下滿足大帶輪所傳遞的扭矩的強(qiáng)度，故d“ = dmin = 26mm。此處軸短長度由大帶輪的輪懿的寬度所決定，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 8-14（d）查得Ln =（1.52）d1 =4256mm取L =52，為了使帶輪上的擋板壓緊帶輪而不 是壓到軸，所以軸段長度小于其輪懿值，取 Ln =50mm。4）初選滾動(dòng)軸承一般運(yùn)輸機(jī)傳遞載荷不是很大，由斜齒產(chǎn)生的軸向力不是

23、很大，再根據(jù)這段 軸的尺寸，可選擇角接觸軸承7306C。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 13-3得d3 =d7 =28mm，要求的定位軸高是4.5mm。故要求在此處的定位套筒的直徑是 39mm，因此取 d2 =27mma由圖形分析，令L7 =19mm。箱體壁與齒輪的距離LL16mm，Ls -18mm。軸承端蓋的壁厚一般為10mm左右。因此，整個(gè)軸承蓋的長度是 30mm它與右端大帶輪的距離至少要留一個(gè)螺栓的長度 25mm再考慮軸承端蓋 的調(diào)整范圍，可以確定L10 =60mm。b 考慮到，取 d5 =41.33 4 = 45.33mm, L4 =40mm。c 處的寬度大于 1.4h，取 L5 = L? =

24、28mm, de = d4 = 35mm，貝U L9 = 21mm d同樣，也就確定了 L = 21mm。至此，已初步了軸的各段直徑和長度e軸上零件的周向定位大帶輪與軸的周向定位采用平鍵鏈接。按該截面直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)表 6-1 查得平鍵截面b h丨=8 7 40,鍵槽用鍵銑刀加工，保證大帶輪與軸的配合為 H%6，同樣。滾動(dòng)軸承與軸周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑 尺寸公差為k6。f確定軸上圓周角和倒角尺寸參考表15-2確定軸兩端的倒角均為2X45°，各處圓角半徑都為0.5mm。5.1.4軸的受力分析(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)圖畫出軸的受力簡圖£610F$2Fvl52Fv252

25、(2)受力計(jì)算1) 由前面的計(jì)算可得Ft1 = 5023N Fr1 =1889.1N Fa1 =1307.5N2) 計(jì)算支反力 在水平面內(nèi)進(jìn)行計(jì)算1 5023FH1=FH2Ft1N = 2511.5N2 2M H 二 FH1 52 = 130598N mm在垂直面內(nèi)進(jìn)行計(jì)算FM.5Fa1.d12 =684.75N2 Fa”：104= 1024.4NMVi =62628.8N mmMV2 =35607N mm3）畫出彎矩圖和扭矩圖彎矩圖：單位Nmm626389<tTITf4556狎07TTTTtt/L3C>、_-59!X>3%/144$彳139/,5¥526、5V.1

26、03SOO74）由彎扭圖上看，截面B是危險(xiǎn)面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面B處的的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1 =Fnh2 =25115NFV1 =1204.4NFV2 =684.75N彎矩MM H =130598N mmMv1 =62628.8N mmM V2 = 35607N mm總彎矩M1 = JM n2 +Mv'=144838.5N m mI12亠2M2=A/MnM V 2=135265N.mm扭矩TT2 =103800N mm5.1.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度只對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面進(jìn)行校核，由于軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取二=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)

27、力xMi +（o（T）2二ca -16.9MPaW根據(jù)前面選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課程設(shè)計(jì)表查得-丄=60MPa，因此二ca -，故安全。5.1.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)面雖然鍵槽對軸有削弱，但軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定的，因此這個(gè)截面不是危險(xiǎn)面。只有在截面C處有較大的應(yīng)力集中，因此必須對其進(jìn)行精確校核。2）截面C右側(cè)抗彎截面系數(shù) w=0.1d =0.1 393 =5931.9mm3抗扭截面系數(shù) w =0.2d3 =11863.8mm3截面 C右側(cè)的彎矩 M 二 M1 L9 L5 -9.5 =65835.7N mmL9 + L5 * L4 - 9.5截面C上的扭矩T= 1

28、03800N.mm截面上的彎曲應(yīng)力=11.1MPaW截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=8.75MPawT由表15-1查得：二 4 =275MPa，-廠 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查取。因 匚二空=0.051，D-45空=1.16，用插值法可得一一 = 2.09，:=1.66d 39d 39'又由附圖3-1可得軸的材料的敏感系數(shù)為q；- = 0.82， q =0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表 3-4 ）為k 十 1 q上 T =1.8939k =1 q ：-1 =1.561由附圖3-2的尺寸系數(shù)，=0.77；由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；=0.87。軸按磨削加

29、工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為二 0.92CT T軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 川=1，按式3-12及式3-12a得綜合系數(shù)為:K,邑丄十邏38丄亠2.550.770.921.5610.87-1 = 1.880.92又由3-1及3-2節(jié)得碳鋼的特性系數(shù)-0.1 0.2，取即學(xué)-0.1，0.05W，".05于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按15-6到15-8式得:k Imk am2752.55 11.1 0.1 01551.888.7520.05= 9.728.752= 18.36Sea 二S：S8.6 _S =1.5s 2故其安全3）截面C左側(cè)，由于該軸是齒輪軸，沒有因過盈配合而造成的應(yīng)力集中，因

30、此不用校核。4）由上面的計(jì)算，說明該軸的強(qiáng)度是足夠的。5.2低速軸的設(shè)計(jì)5.2.1材料選擇及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，可以和高速級軸的材料一致。并做調(diào)質(zhì)處理5.2.2初定軸的最小直徑1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，可得軸的直徑計(jì)算式由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3查得代=103126 ,取Ao =112,于是得 dmin = AoJ =112><3：5.025KW =4i£mm由于該軸有一個(gè)鍵槽，故軸的"| 96 r min直徑應(yīng)加大57%，故d min =41.91 5 7% i； = 43.995mm44.833mm2）聯(lián)軸器的選擇輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，

31、故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型 號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tea二KAT3,查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故稱KA =1.3,則Tea 二 KaT3 =1.3 5.035 105N.mm = 654550N.mm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T5014-2003或手冊，選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器。綜合考慮取dmin =45mm。型號公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)矩（鋼）軸孔直徑軸孔長度GYH4900N.m6800 N.m45mm84mm其公稱轉(zhuǎn)矩為900000N.mm半聯(lián)軸器的孔徑d 45mm，故半聯(lián)軸器長度L =84mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L84mm5.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定結(jié)構(gòu)

32、方案如下圖（2）根據(jù)軸各定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）從左端開始。為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，故取d49mm,由于前面已經(jīng)對聯(lián)軸器進(jìn)行了選擇，故 d 45mm。半聯(lián) 軸器與軸配合的轂孔長度為84mm為了保證軸端擋圈中壓在半聯(lián)軸器上而不壓 在軸的端面上，則就比84略短一點(diǎn)，現(xiàn)取L, =82mm2）初步選擇滾動(dòng)軸承。根據(jù)d2 =49mm，初步選擇角接觸球軸承，由于該 軸上軸力相對較大，故選擇 AC系列的軸承，查表選取7211AC其尺寸為d D B = 55mm 100mm 21mm，其定位軸肩為3.5mm 故定位套筒的直徑為 62mm 因此，d3 =d6 =55mm

33、。3）取安裝齒輪處的軸段的直徑d 60mm，為了使套筒更加壓緊齒輪，此 軸段應(yīng)略小于輪轂的寬度，故取 L 32mm，齒輪的右端采用軸，定位，軸肩的 高度5mm則軸環(huán)處的直徑d5 =70mm，取軸環(huán)寬度為8mm4）軸承端蓋的總寬度為30mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離15mm故取L2=50mm。5）取齒輪與箱體之間的距離為16mm滾動(dòng)軸承到箱體的距離為10mm則L3 = 54mm， L6 =23mm, L5 =29mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑及長度。6）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接。 半聯(lián)軸器與軸的連接，

34、按直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 12-11查得平鍵選用b h L =14mm 9mm 70mm， 配合為 生。齒輪與軸的連接，按查得查表12-11得，選用平鍵為k6h 7 亠、18mm 11mm 28mm，配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來r6保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 k6。7) 確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-2，取軸端倒角為2 450 , C、D E處的圓 角半徑r =2mm，A、B處的圓角半徑r = 1.6mm。5.2.4軸的受力分析(1 )根據(jù)結(jié)構(gòu)畫出軸的受力簡圖（2）進(jìn)行受力分析1）由前面的計(jì)算可知Ft2 =4872.7N Fr2 =1832.63N

35、 Fa2 =1268.32N2）支反力垂直面內(nèi)Fr2.38.4 - Fa2. dFhn 2Ft2 = 2436.37N M H = 38.4FHN1 = 38.4FHn2 = 93556.608N.mm3）畫出彎矩圖和扭矩圖Fv2 = -790.1 N76.8d2 Fr 2.38.4 Fa2.：FV12 = 2622.8 N76.8MV1 =100714.25N mmMV2 - -30339.84N.mm水平面內(nèi)1Fhn1Ft2 = 2436.37 N200715.5253556.608137464.45035004）由彎扭圖上看，截面C-D是危險(xiǎn)面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C-D處的的值列于 F表載

36、荷水平面垂直面支持反力FHN1 =2436.37NFV1 =2622.8NFhn2 =2436.37NFv2 = -790.1N彎曲M H = 93556.608N mmM V1 =100715.52N mmM V2 =-30339.84N mm總彎曲i12.2Mi = *Mh十 Mvi= 137464.4N mm/ 22M2=>/Mh + MV2 =98353.2N mm扭矩T3 = 503500N mm5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度只對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面進(jìn)行校核，由于軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取:=0.6，軸的計(jì)算力caMi2 (T3)2W=46.6MPa15

37、-1 查根據(jù)前面選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)表-=60MPa，因此匚ca < V- J，故安全。5.2.5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)面在C-D這個(gè)截面上雖然受到的彎矩較大，但由于這個(gè)截面的直徑很大，其抗 彎能力是很強(qiáng)的。A、B截面只受扭矩作用，雖然鍵槽對軸有削弱，但軸的最小 直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕的情況下確定的。D E截面的軸徑都很大，也不必校核。由于鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核C截面的左右兩側(cè)。（2）截面C左側(cè)抗彎截面系數(shù) w=0.1d33 = 0.1 553 = 16637.5mm3抗扭截面系數(shù) wt =0.2d33 = 33275mm3

38、截面C左側(cè)的彎矩M為（作處彎矩的近似計(jì)算）L3 -10M =M1379584.7N mmL4 +L3 -10截面C上的扭矩T =5.035 105N mm截面上的彎曲應(yīng)力 二廠-79584.7 MPa二4.78MPaW 16637.5截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力.T =丄=15.13MPawT軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。由表15-1查得二b =640MPa，二 4 =275MPa， -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查取。因- 20 =0.051， D = 45.33 二 1.16，用插值法可得2.09，1.66d 39d 39'-又由附圖3-1可得軸的材料的敏

39、感系數(shù)為q 一 =0.82 , q =0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)附表 3-4為k十1 q：廠1 J.82k =1 q 1 =1.27由附圖3-2的尺寸系數(shù)；廠=0.77；由附圖3-2的尺寸系數(shù)；.巾87軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為-二 0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即按式得綜合系數(shù)為1.8211-2.800.670.92q0.82-仁 1.620.92又由：3-1及二3 - 2得碳鋼的特性系數(shù)二=0.1 0.2 取二= 0.1=0.05 0.1 取=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式得2752.8 4.78 0.1 0二 20.551551.62 15.130.0515

40、.13212.27Sea ： S；S=10.53 _ S =1.5,S 2故其安全。（3）截面C右側(cè)抗彎截面系數(shù) W =0.1 603 =21600mm3抗扭截面系數(shù) W = 43200mm3截面C左側(cè)的彎矩M為L6 -10 8= 78020.3N mm8 L6 -10截面C上的扭矩T =503500N mm截面上的彎曲應(yīng)力M _ 78020.3W 一 21600= 3.61MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力-T =11.66MPa WT過盈配合處的 L，由機(jī)械設(shè)計(jì)附表 3-8,用插值法求出，并取 匕二0.8空，于%叫kk是有2.26，貝U1.828k軸按磨削加工，由附圖 3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為爲(wèi)7廣0

41、.92故得綜合系數(shù)為K 乞丄 _1 二 2.2611 二 2.35備也0.92所以軸在截面C右側(cè)的安全系數(shù)為2752.35 3.61 0.1 0 一32.42Ja：.m15513.71.89 叱 0.05 色2 2Sea ：/2 =12.6 -S =1.50 S因此，在截面C右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的 至此，高速級、低速級兩根軸的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了。六軸承、潤滑密封和聯(lián)軸器等的選擇及校驗(yàn)計(jì)算6.1軸承的確定及校核6.1.1對初選高速及軸承7306C校核(1)受力分析FdltlF r2由前面表格數(shù)據(jù)可以計(jì)算Fr1 = JFnh12 Fv12 = ；2511.52 1204.42 N二 2785.4NFr2

42、 二 Fnh22 Fv22 二 2511.52 684.752 N=2603.2N(2)求兩軸承的計(jì)算軸向力和由表13-7得軸承派生軸向力Fd =eFr，其中，e為表13-15中的判斷系數(shù)， 其值由 艮的大小來確定，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表13-3得Co =19800，但現(xiàn) 在軸承軸向力未知，故先初選e=0.4，因此可估算Fd1 = 0.4Fr1 =1114.16NFd2 =0.4F2 =1041.28N由于Fd1Fd2Fac所以 Fa1 =Fd2 Fac =1041.28N1307.5N = 2348.78NFa2 二 Fd2 =1041.28NFa12348.78C。 一 19800-0.11

43、86Fa2C?1041.2819800= 0.0526由表13-5進(jìn)行插值計(jì)算，得e, = 0.47 , e2二0.425。再計(jì)算Fd1 =eFr1 =1309.138NFd2 =e2Fr2 =1106.36 NFa1 = Fd2 Fac =2413.86NFa2=Fd2 =1106.36NFa1C02413.86 =0.1219119800Fa2c。110636= 0.0558819800計(jì)算確定e( = 0.4712 , e = 0.428。再計(jì)算Fd1 =eFr1 =0.4712 2785.4N =1312.48048NFd2 =e,Fr2 =0.428 2603.2N =1114.16

44、96NFa1 = Fd2 Fac =2421.6696NFa2 =Fd2 =1114.1696Na1C02412.669619800-0.1223Fa2Co1114.169619800= 0.05627再次計(jì)算C0值相差不大。1114.1696N因此確定 e =0.4712 , e 0.428 , Fa 2421.6696N , Fa2(3) 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和Fa1Fr12421.66962785.4=0.869 - e1Fdl=U.H-/2O = D2Fr226032由表13-5分別進(jìn)行表示或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對軸承 1：X, =0.44，半=1.307對軸承2:X2

45、=1,筆=0因軸承運(yùn)載中有輕微沖擊，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-4查得，選取fp =1.2R 二 fP XjF" ¥Fa1 =1.2 0.44 2785.4 1.307 2421.6696 = 3254.25NP2 二 fp X2Fr2 £Fa2 =3123.84N(4) 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)镻 >P2,所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算106 C 聾 106264500 3'Lh ()()3 =72512.12h Lh -72000h60n P 60漢480 325425故滿足要求。6.1.2對初選低速軸承7211AC進(jìn)行校核1受力分析由前面的數(shù)據(jù)可以計(jì)算FV12 =

46、 .2436.372 2622.82 N-3579.8NFr2 = 'Fnh22 Fv22 =飛2436.372 790.12N-2561.3NFac =Fa2 =1268.32N2計(jì)算兩軸的軸向力查表 13-3 得 Co =38500, C = 50500對于70000 AC型軸承，它的派生軸向力 Fd =0.68Fr,則Fdi =0.68Fr1 =2434.264NFd2 =0.68Fr2 =1741.7N由于 Fd1Fd2 - Fac所以 Fa1 =Fd2 Fac =1741.7N 1268.32N = 3010.02NFa2 = Fd2 =1741.7N £30空0.

47、0782C0385000.0452C038500由表13-5進(jìn)行插值計(jì)算，得e =0.68, e2 =0.68。3計(jì)算軸承的單量載荷旦 300.8419Fr13579.8嘔=1741.7=0.68 弋Fr22561.3由表13-5分別進(jìn)行表示或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對軸承 1： X1 =0.41，Y =0.87對軸承 2: X2=1,Y2 -0因軸承運(yùn)載中有輕微沖擊，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-4查得，選取f = 1.1pR =fp(X1Fr1 +YFa1 )=1.1 江(0.41匯3579.8+0.87X3010.02 )=4495.1NP2 =fp X2Fr2 Y2FaU2817.

48、43N4計(jì)算軸承壽命因?yàn)镻 =P2,所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算106 C 10650500 3Lh ()()=246169.1h . Lh = 72000h60n R 60x96 4495.1故滿足要求。6.2鍵的校核6.2.1齒輪軸上的鍵連接的類型和尺寸1選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級以上精度的齒輪有定心精度的要求， 應(yīng)選用平鍵連接。由于在這根 軸的鍵是在軸端，而軸端的直徑又很小 d=26mm所以選用單圓頭鍵（C型）。由 軸的設(shè)計(jì)里已確定的鍵尺寸為 8mm 7mm 40mm2校核鍵連接的強(qiáng)度鍵、軸的材料都是鋼，而帶輪的材料為鑄鐵，由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2查得擠壓應(yīng)力L J = 50 60MRa，鍵

49、工作長度I = L =40mm，鍵與帶輪鍵槽的接觸高度k = 0.5 8=4計(jì)算擠壓強(qiáng)度2THkid52 1.038 104 40 26=49MRa :： !故該鍵滿足。鍵的標(biāo)記為：鍵C8 40GB/T 1096-2003齒輪軸上的鍵 6.2.2大齒輪軸上的鍵1 齒輪處：b h I = 18mm 11mm 28mm聯(lián)軸器：b h I = 14mm 9mm 70mm2校核鍵、軸、齒輪和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 6-2查得擠壓應(yīng)力 t 尸100120MPa1）齒輪處k =0.5 11 =5.5擠壓強(qiáng)度2Tmkid2 5.035 1055.5 30 60= 101MPa :匸故該鍵滿足要求。

50、鍵的標(biāo)記為：鍵 C18 30 GB/T 1093-20032）聯(lián)軸器k 0.5 9 =4.5擠壓強(qiáng)度2iikid52 5.035 104.5 70 45故該鍵滿足要求。鍵的標(biāo)記為：鍵 C14 70GB/T 1096-20036.3聯(lián)軸器的校核參數(shù)確定由前面的設(shè)計(jì)已知選擇 GYH6固定式聯(lián)軸器，由課程設(shè)計(jì)表 14-3查得，其 公稱轉(zhuǎn)矩Tn二900N m1載荷計(jì)算由前面可知T =5.035 105N m由機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1查得KA =1.5，故得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tca 二 Ka T =1.5 5.05 105 N mm = 755.25N m ： Tn該聯(lián)軸器合格。標(biāo)記為：GYH6S定式聯(lián)軸器45 X 84 GB/T 5843-20036.4潤滑密封1.齒輪的潤滑因齒輪的圓周速度二dn60 10003.14 206.66 96