二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說明書

1、課程設(shè)計(jì)說明書目錄一. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3二. 電動(dòng)機(jī)選擇 4三. 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 5四. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5五. 齒輪設(shè)計(jì) 6六. 軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 126.1 輸入軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 126.2 中間軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 186.3 輸出軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 25七. 箱體結(jié)構(gòu)及減速器附件設(shè)計(jì)30八. 潤(rùn)滑與密封 34九. 設(shè)計(jì)總結(jié)35十.參考文獻(xiàn) 3651課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:原始數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)編號(hào)_A6_;傳動(dòng)方案編號(hào)：方案3參數(shù)表運(yùn)輸帶工作拉力F(kN)2800運(yùn)輸帶工作速度1.4v(m/s

2、)卷筒直徑D(mm)350工作條件：一班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵(運(yùn)輸帶與卷筒及支承 間、包括卷筒軸承的摩擦阻力影響已在F中考慮)。使用年限：十年，大修期三年。生產(chǎn)批量：10臺(tái) 生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工 7-8級(jí)精度齒輪及渦輪 動(dòng)力來源：電力，三相交流(220/380V )。運(yùn)輸帶速度運(yùn)行誤差：土 5%設(shè)計(jì)工作量：(1) 減速器裝配圖1張(A0或A1)(2) 減速器零件圖13張(3) 設(shè)計(jì)說明書1份二.電動(dòng)機(jī)選擇1、 電動(dòng)機(jī)類型選擇：根據(jù)一般帶式輸送機(jī)以及該減速箱的運(yùn)作環(huán)境選用丫(IP44) 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：(1) 、工作機(jī)的輸出功率 P

3、W =F*V =2800*1.4 =3.92KW查機(jī)械基礎(chǔ)附錄3得：1聯(lián)軸器的動(dòng)效率：n 1=0.99,2 每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率：n 2, =0.98n 3齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率：n 3=0.98n 4輸送機(jī)滾筒效率：n 4=0.96所以電動(dòng)機(jī)輸出地有效功率Pr = = 4.798KWj 434查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為 Fd =5.5KW(2) 、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒的轉(zhuǎn)速nw二60 VnD60T.4T0003.14*350=76.43r / min由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i=860，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 611.44-4585.8 r/mi n 。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為

4、 750r/min, 1000r/min,1500r/min, 3000r/min 四種。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率以及轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表32.1-9可得出只有丫132S1-2、Y132S1-4、Y132M2-6、Y160M2-8這四種電機(jī)合適。綜合考慮電動(dòng)機(jī)的重量、 價(jià)格等因素，最終選用Y132M2-6型電動(dòng)機(jī)。根據(jù)表32.1-9可得丫132M2-6型電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如下:傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定 功率/KW滿載轉(zhuǎn)速 r/min啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y132M2-65.59602.02.21 .計(jì)算總傳動(dòng)比i s由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝

5、置應(yīng)有的總傳 動(dòng)比為：i s = n m/nw=960/76.43=12.562. 分配傳動(dòng)比由于減速箱是同軸式布置，所以i1 = i2。因?yàn)?i = 12.56，取 i, ： i2=3.6速度偏差為0.5%<5%，所以可行。四. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)(1) 各軸轉(zhuǎn)速I軸 n =n=1440 r/minU 軸 nn = n / Lj = 1440/4.34 = 331.80 r/min川軸 n 皿=nn / i2 = 331.80/4.34=76.45 r/minn =n =76.45 r/min(2) 各軸輸入功率pd X 1 = 5.5 X 0.99 = 5.445kWD =

6、 pi X n 2 X 3 = 5.445 X 0.98 X 0.98 = 5.229kWPm = Pn X n 2 X 3 = 5.229 X 0.98 X 0.98 = 5.022kWPiv = Prn X n 2X n 4=5.022 X 0.98 X 0.96 = 4.725kW(3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550也 =9550 X 5.5/960=45.6 N- m nm所以：Ti = Td X i =45.6 X 0.99=45.3 N - mTn = Ti X ii X n 2X 3 =45.3 X 3.6 X 0.98 X 0.98=156.56 N - mT

7、皿=Tn X i2 X 2 X 3 =156.56 X 3.6 X 0.98 X 0.98=541.07 N -mT 卷=T X n 1 X n 2=541.07 X 0.99 X 0.98=510.77 N - m項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速軸1中間軸II低速軸III卷同軸轉(zhuǎn)速（r/min）960960266.6774.0874.08功率（kW）5.55.4455.2295.0224.725轉(zhuǎn)矩（N - m）45.645.3156.56541.07510.77傳動(dòng)比113.63.61效率10.990.950.950.97五. 齒輪設(shè)計(jì)1. 齒輪選材（1）按低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)（2）選用7級(jí)精度（3）材料選擇。

8、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。（4）選小齒輪齒數(shù)Z 1 = 24,大齒輪齒數(shù)Z 2=1 1 - Z 1 = 3.6X 24=86.4,取 乙=86。選取螺旋角。初選螺旋角1 =142. 接觸強(qiáng)度計(jì)算因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，6亠* 2KtT u+1 i ZhZedtJ! -r_r d£ aU1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1) 試選 Kt -1.6(2) 由圖10-30，選取區(qū)域系數(shù)ZH =2.433(3) 由圖 10-26 查得 r =0.78：2

9、= 0.88； . - ； .：2 =1.66(4) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T, =156.56N m =15.656 104 N mm(5) 由表10-7選取齒寬系數(shù)叮-1(6) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze =189.8MPa1/2(7 )由圖10-21 d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限巧訕1 =6 0M Pa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 叭訕2 =550MPa(8) 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N/6 0 njL602 6 6.6 71( 21 0 9=3 0 08 )0 . 61 099N2 =0.6 10 /3.6 =0.16 10(9) 由圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度

10、壽命系數(shù) Khn1 ".90 KHN2 =0.95(10) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為 S=1，由式10 12得KHN1* h lim1 =0.9 600M P W540M P a SKW Hlim2 二 0.95550M P =8522.5M P aS二h=(二H1 Lh2)/2=(540 522.5)/2M P 乞531.25M P a3. 計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑dit，由計(jì)算公式得dit =3 2 1.6 4.37 104/1x1.664.6xx3.69.433x189.8 丫<531.25 丿43.33mm(2) 計(jì)算圓周速度: d1

11、t n160 1000=0.6m/ s(3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb =Gdd1t =1 43.33 = 43.33mmmntd1t cos :一乙43.33 cos1424=1.75mmh =2.25mnt =2.25 1.75 =3.94mmb/ h =43.33/3.94 =11(4) 計(jì)算縱向重合度；:；: = 0.31/ d Z1 tan ： =0.318 1 24 tan 14 =1.9 0 3(5) 計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)KA =1根據(jù)v = 0.6m / s ,7級(jí)精度，由圖10 8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV - 1.08由表10 4查得K =1.120.18(106：d)：d

12、0.23 10b22-3-1.120.18(10.6 1 ) 10.23 1043.33=1.42由圖10 13查得=1.35假定：100N/mm，由表10 3 查得 K 二 KF . =1.4d1故載荷系數(shù) K 二KaKvKh：.Kh 1 1.08 1.4 1.42 = 2.15(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10 10a得d1 =d1t3 K/K：=43.333 2.15/1.6 =47.81mm(7) 計(jì)算模數(shù)mnd1 cos ：47.81 cos14 “=卡廠二 2493mm由式10-17mn，2KTlY；Os2；普 dZi2 備*1) 確定計(jì)算參數(shù)(1) 計(jì)算載荷

13、系數(shù)K =KaKvKf-KlUI 1.08 1.4 1.35=2.04(2) 根據(jù)縱向重合度；-一1.903，從圖10 28查得螺旋角影響系數(shù)Y = 0.88(3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Z 丄ZV23cos86n -3仃鼻=94.14p cos 14(4)查取齒形系數(shù)由表 10-5 查得 YFa1 =2.592YFa2 =2.194(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 YSa1 =1.596 YSa2 -1.783(6) 由圖10-20c查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 匚FE1 =500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二FE2=380MPa(7) 由圖10-18查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Kfn1 =

14、°85 K fn2 = 0.88(8) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S= 1.4,由式10-12得二 F 1 =KFN 1；FE10.85 5001.4= 303.57M P a二F 2Kfn 2二 FE2 _ S0.88 3801.4= 238.86M計(jì)算大小齒輪的YFaYsaYFa1YSa12.592 1.596匚 Fh303.57YFa2YSa22.194 1.783Fa2 Sa20.0 1 6 3 8；f2238.86大齒輪的數(shù)據(jù)大2) 、設(shè)計(jì)計(jì)算mn0.01638 二 2.08mm:=arccos(ZZ2)mn2a=arccos(2383) 22 109= 13.

15、473 2 2.04 15.656 1040.88 cosV1 x 242 x 1.66對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 mn = 2.5mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d 48.33mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由乙二也吐二48"33 cos14；23.4mn2取 Z23，貝U Zi1Z3.6 23=82.8取z2 -834. 計(jì)算幾何尺寸(乙，Z2)mn (2383)2 計(jì)算中心距a -109.25mm2 cos P 2 匯 cos14將中心距圓整為109mm 按圓整后的中

16、心距修正螺旋角14圓整后取 B2 =60mm ； B1 =65mm（3）計(jì)算齒輪的分度圓直徑 乙mn23 2.5d1 -cos59.1mmcos13.47乙d2 :cosr83 2170.7mmcos13.47(4) 計(jì)算、齒輪的齒根圓直徑dfi 二 di -2.5mn =59.1 -2.5 2.5 = 52.85mmdf2 二 d2 - 2.5mn =170.7 -2.5 2.5 = 164.45mm(5) 計(jì)算齒輪寬度b - ：，ddi =1 59.1 = 59.1mm所以取 B2 二 60mm ； B 65mm5. 驗(yàn)算紐二工55298N59.1d1 Ft 1 529889.6N / m

17、m <100N / mm b 59.1所以此齒輪設(shè)計(jì)符合要求。由于是同軸式二級(jí)齒輪減速器，因此兩對(duì)齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求，且根據(jù)低速級(jí)傳動(dòng)計(jì)算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞 強(qiáng)度一定滿足高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的要求。所以齒輪的各參數(shù)如下表：參數(shù)高速級(jí)齒輪1中間軸齒輪2中間軸齒輪3低速級(jí)齒輪4材料45Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS45Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS齒數(shù)23832383螺旋角13.47°13.47°模數(shù)2.52.5齒寬/mm65606560中心距/mm1096.齒

18、輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)后面的軸設(shè)計(jì)計(jì)算，大齒輪做出下圖的a圖形式，而小齒輪由于直徑與軸的 直徑相差不遠(yuǎn)，所以設(shè)計(jì)成齒輪軸的形式。a)六. 軸設(shè)計(jì)6.1輸入軸的設(shè)計(jì)1輸入軸上的功率 R =4.55kw,轉(zhuǎn)速n, =960r/min T, = 4.53 104 N mm= 574N2. 求作用在齒輪上的力F、1533N59.142T,2 4.53 10Fr =Fttan an cos := 1533tan 20cos13.47Fa 二Fttan 一： =1533 tan 13.47 =367N3. 初定軸的最小直徑選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15 3，取A =112于是由式15 2初步估算軸的最

19、小直徑 dmin = A&R/q =112紜4.55/960= 18.8mm這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑d-2 ,由于此處開鍵槽，校正值d1 -18.8 （1 5%19.74mm，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc K AT1查表14-1取KA =1.3，貝U Tca =KaT1 =1.3 4.53 1 04 = 58890N mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版），選用GB5014-2003中的LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250 000N-mm。半聯(lián)軸器的孔徑24mm，軸孔長(zhǎng)度L= 38mm ,J型軸孔,相應(yīng)地，軸段1的直徑d1二24mm,軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長(zhǎng)度略短，故取h =36mm

20、4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案（見前圖）2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，12軸段右端需制出一軸肩，軸肩高度h二0.07 0.1d ,故取2段的直徑d2二27mm（2）初選型號(hào)6 0 0 6的深溝球軸承 參數(shù)如下d D B =30 55 13 da = 36mm D 49mm 基本額定動(dòng)載荷Cr -13.2KN 基本額定靜載荷C r =8.3KN故d3二d? =30mm軸段7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同,故取I7 =13mm(3) 軸段4上安裝齒輪,為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大與d3,可取d4二36mm.齒 輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在

21、齒輪左端面上，即靠緊,軸段4的長(zhǎng)度14應(yīng) 比齒輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬b=60mm,故取打=58mm(4)齒輪右端用肩固定，由此可確定軸段5的直徑，軸肩高度h = 0.07 0.1d , 取d5 =40mm, |5 =1.4h,故取 l5 =6mm為減小應(yīng)力集中，并考慮右軸承的拆卸，軸段6的直徑應(yīng)根據(jù)6006深溝球軸承 的定位軸肩直徑da確定,即d6二da = 36mm(5) 取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距 H,取H =12mm ,取軸承上靠近機(jī) 體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁間的距離 S=8mm取軸承寬度C=50mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可查得軸承蓋凸緣厚度e=10mm取聯(lián)軸器輪轂端離K

22、=20mm.l2=(C-s-B)eK 二 59mm故 l3 =B s H (b -14) =35mml6 = (H s) -15 =14mm取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，則可得L, =78mm,L2二L56.5mm(6) 鍵連接.齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由表 6-1查得平鍵截面bx h=10mmx 8mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 45mm,同時(shí)為保證齒輪和軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6;同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為 8mmx 7mmx 28mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6.5. 軸的受力分析1) 畫軸的受力簡(jiǎn)圖rnriE【Tt&quo

23、t;"71-門工 血訕11flmfflTrTi>>M1H =M2H =F1H L2 =766.5 56.5 = 43307.25N.mmM1v =F1v L2 = 383 56.5 = 21639.5N.mmM2v =Fiv L2 - Fa d 2 =10794.65N.mmMi =m!H Mi： =43307.252 21639.52 =49412.67N mmM 2 二.M 2H M ；v = 43307.25210794.652 =44632.3N mm4) 畫扭矩圖(見前圖)6. 校核軸的強(qiáng)度C剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故 C剖面左側(cè)為危

24、險(xiǎn)剖面W =0.1d3bt(d -t)22d= 0.1 30310 5 (30 -5)22漢30二 2179mm33Wt =0.2d2bt(d -t)2d3=0.2 30210 5 (30 - 5)2 303=4879mmaM 48412.67w=_2r=22.2mpa=0右TT 二=9.28mpa Wta = m4.64m p a2軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理.由表15-1查得町=640mpa匚=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.因丄二丄=0.03 , D=1.2,經(jīng)插值后可查得d 30d 30-2.09-1.66又由附圖3-1可得軸

25、的材料的敏性系數(shù)為q 一 = 0.74q = 0.77故有應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為k ：；=1 q；：二-1)-1 0.74(2.09 -1) =1.81k =1 q (：-1) =10.77(1.66-1) =1.51vEb由附圖3-2得尺寸系數(shù) =0.77;由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；=0.88由附圖 3-4得一二- =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即,=1,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為K一L 丄亠回丄亠2.44,1：0.770.92k亠佃0.880.92一仁1.81由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)即字=0.10.2,取即字-0.1:=0.050.1, 取'=0.0

26、5于是,計(jì)算安全系數(shù)Sea值,按式(15-6)(15-8)則得S；：=275Ka2.44 18.5 0.1 0= 6.09K." *m1551.81 3.6 0.05 3.6= 23.15Sea =-=5.89 »S =1.3 1.5 故安全 s2 s27. 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6,則ea二 25.48m p a查表15-1得二4=60mpa,因此匚ea :二4，故安全.8. 校核鍵連接強(qiáng)度d1hl聯(lián)軸器:er p = 4 =4 江 45300= 44.9m pa24x7 “28 82查表得L p L120

27、150mpa.；p ： Jp故強(qiáng)度足夠.齒輪:-p 4T1- 45300 18mpap d1hl 36x8x(45-10)查表得Lp l = 120150mpa.二p ： bp故強(qiáng)度足夠.9. 校核軸承壽命軸承載荷軸承1徑向：Fr1 =F“ =857N軸向：Fa1 =Fa =367N軸承2徑向：Fr2 =F2 =790N軸向:Fa2 "因此，軸承1為受載較大的軸承，按軸承1計(jì)算空=367 二 0.42 乞 eFr1 857按表 13-6, fp =1.01.2,取 fp =1.2按表 13-5, X=1 , Y=0故 P = fp(XFr YFa) =1.2(1 574 0 367)

28、 =688.8N6 6(直)3 “2 105h60n P 60 960688.8查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命Lh =12000 ： Lh6.2中間軸設(shè)計(jì)1234L；Jk01 丿寸©«>4153841. 中 間軸上 的功率 P2=4.37kw,轉(zhuǎn)速g =266.67r/min; 轉(zhuǎn) 矩T2 =15.656 104 N mm2. 求作用在齒輪上的力高速大齒輪：42T22 15.656 10Ft11834 Nd2170.7tan antan 20Fn =Ft1- =1834"、=686Ncos Pcos 13.47Fa1 = F1t tan - -1834 tan

29、13.47 =439N低速小齒輪：2T22 15.656 104Ft15298 Nd259.1tan antan 20 'Fn =Ft1n =52981983 Ncos Pcos13.47Fa1 =F1tta n 1 =5298 tan 13.47 =1269N3.初定軸的最小直徑選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表15-3,取A =112于是由式15 2初步估算軸的最小直徑dmin = A 3 P2 / n2 =1123. 4.37/266.67 = 28.4mm這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑d2,取軸段1的直徑d29mm4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案（見前圖）2）根據(jù)軸

30、向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1 ）初選型號(hào)6307的深溝球軸承參數(shù)如下d D B =35 80 21 da =44mm Da =71mm 基本額定動(dòng)載荷Cr =33.2KN 基本額定靜載荷 C r =19.2KN , d d 35 l I5 =41mm(2)軸段2上安裝大齒輪,取d2 =40mm , l2 =58mm齒輪左端與左端軸承米用 套筒定位，為使大齒輪軸向定位，取d3=45mm,又由于考慮到與高、低速軸的配 合，取I90mm；軸段4上安裝小齒輪，取d40，l63mm3) 鍵連接大小齒輪與軸的周向定位都選用平鍵 12mmX 8mm< 50mm為了保證齒輪與軸配 合有良好的對(duì)

31、中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6;滾動(dòng)軸承與軸的周向 定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為 m65. 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(jiǎn)圖，軸的支撐跨距為l1 =54mm ， l2 = 152.5mm ， l3 = 52.5mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖以及扭矩和彎矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖d_T2)計(jì)算支承反力F2tL3F1t(L2 L3)在水平面上 F1H 空 3 衛(wèi) 232 5 2N!Li十L2十L3F 2H =FitF 2t _ F1H =46 0N3在垂直面上Fr2L3 + Fai 勺夕 + FirX：

32、(L2 +L3) ' M2 =0, Fiv2995NLi + L2 + L3故 F2v 二 Fri F?r - Fiv =1674N3) 總支承反力F-,-?F1HF z；25242 9952 =2713NF2 =:F2：f2V = ；46082 16742 =4903N4) 畫彎矩圖M 1H =M'ih = F1H L1 = 2524 54 =136296N.mmM 1v = F1v L1 = 995 54 =53730N.mmM 1v = F1v L1 - F1a d 2 二 40758N .mmM 1 = t(M1H )2 +(M1v)2 = 16042 N mmM2H,

33、 =F2HL3 =4608 52.5 =241920 N.mmM2v 二 M2v =F2v L3 =1674 52.5=87885N.mmM2 = Jm；hM；v =257389 N mm5) 畫扭矩圖(如前圖)6校核軸的強(qiáng)度低速小齒輪剖面，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故低速小齒輪剖面為危險(xiǎn)剖面3W =0.1d3bt(d -t)22d3= 0.140312 5 (40 -5)22漢403=5328mm3WT =0.2d2bt(d -t)2d3= 0.2 40212 5 (40 -5)2況403=11728mm2573895328二 48.3mpa-0=13.3mpaWT二 6.6

34、5m p a軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理由 表 15-1查得；B -640m p；raj =2 7m5 p, ad =155mpa.截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力r 15D 45集中系數(shù)：，及按附表3-2查取.因一二一 = 0.038，二一 =1.13,經(jīng)插值后a Td 40d 40可查得:一 -2.09:=1.66又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q.- = 0.78q = 0.83故有應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為k 二=1 q；,-1) =1 0.78(2.09 -1) =1.85k1 q(: -1)-1 0.83(1.66-1)=1.55由附圖3-2得尺寸系數(shù)十=0.72;由附圖3-

35、3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；=0.85由附圖3-4得-廣-0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即'-q =1,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為K 二10.7710.92一1 =2.44K上丄，燈著"1由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)；：-=0.10.2, 取二=0.1=0.05 0.1, 取 =0.05于是,計(jì)算安全系數(shù)Sca值,按式(15-6)(15-8)則得K子am2752.44 18.5 0.1 0-6.091551.81 3.6 0.05 3.6-23.15Sca5.89 S =1.31.5 故安全s2 s27. 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)

36、處理，故取折合系數(shù)=0.6,則M 2 (： T)2%a51.4m p aWp查表15-1得匚j =60mpa,因此匚ca :二，故安全.8. 校核鍵連接強(qiáng)度高速齒輪:4T24 156560,51.5mpad3hl40 8 (50 -12)查表得匚p 1 = 120 150mpa.；p ：人 故強(qiáng)度足夠.低速齒輪:4T24 156560,51.5mpad3hl 40 8 (50-12)查表得L p L120150mpa.；p ： % 故強(qiáng)度足夠9. 校核軸承壽命軸承載荷 軸承1軸承2徑向:Fr1 二 F1 =2713N軸向：Fa1 =Fa =830N徑向：Fr2 =F2 =4903N軸向:Fa2

37、 =0因此，軸承1為受載較大的軸承，按軸承1計(jì)算Fa1Fr 18302713= 0.31 ：e,查表 13-5 得 X=1,Y=0,按表 13-6, fp= 1.01.2,取 fp= 1.2,10 c故 P 二 fp(XFr YFa) =2713N ,Lh 二乩(一)3 =114535h 60n P查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命Lh =12000 ： Lh63輸出軸設(shè)計(jì)1 輸出軸上的功率 P =4.2kw,轉(zhuǎn)速n3 =74.08r/min轉(zhuǎn)矩=54.107 104 N mm 2 求作用在車輪上的力4R8310N2 54.10710d, 一 59.1Fr = Fttan ancos :=18310t

38、an 20cos13.47二6853NFa =Ftta n 2=18310 ta n13.47 丄 4386N3. 初定軸的最小直徑選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15 3，取A =112于是由式15 2初步估算軸的最小直徑dmin = A 3 P3 / n3二27mm這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑d.2，由于此處開鍵槽，取 dmin =27 1.05 = 28.4mm，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca =Kai 查表 14-1 取 KA =1.3，則 Tca = KaT1 =1.3 54.107 104 =703391N mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用GB5014-2003中的LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其

39、公稱轉(zhuǎn)矩為1250N-m。半聯(lián)軸器的孔徑32mm，軸孔長(zhǎng)度L= 60mm ,J型軸孔,相應(yīng)地，軸段1的直徑d1 = 32mm,軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長(zhǎng)度略短，故取h= 58mm4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 擬定軸上零件的裝配方案(見前圖)2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度(1)為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，12軸段右端需制處一軸肩，軸肩高度h=0.070.1d,故取2段的直徑d2 =36mm(2)初選型號(hào)6308的深溝球軸承參數(shù)如下d D B =40 90 23 Cr=40.8KN Cr=24KN故d3 "7 =40mm 軸段7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同,故取I?二23mm

40、(3) 軸段4上安裝齒輪,為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大與d3,可取d4二45mm.齒輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠緊,軸段4的長(zhǎng)度14 應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬b = 60mm ,故取l4 = 56mm 齒輪右端用肩固定，由此可確定軸段5的直徑,軸肩高度h二0.07 0.1d , 取d5 =52mm, |5 =1.4h,故取 l5 =8mm為減小應(yīng)力集中，并考慮右軸承的拆卸，軸段6的直徑應(yīng)根據(jù)6308深溝球軸承 的定位軸肩直徑da確定,即d6二da = 49mm(5)取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距 H,取H =12mm ,取軸承上靠近 機(jī)體內(nèi)壁的端

41、面與機(jī)體內(nèi)壁見的距離 S=8mm取軸承寬度C=50mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手 冊(cè)可查得軸承蓋凸緣厚度e=10mm取聯(lián)軸器輪轂端面與軸承蓋間的距離 K=20mm.l2 =(C-s-B) e K = 49mm故 l3 二B s H (b -14) = 46mml6 =(H s) -15 =12mm取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，則可得L92.5mm,LL59.5mm5. 軸的受力分析1 )畫軸的受力簡(jiǎn)圖rmT廠nTTf fTUTtyJFez F*F/_ JfJr* -rF HVl.r-rrnUTn 叮IR1 TTn-r-«-rTirTTllT T.-"1 7 mlT 丨ta_Tnrm1i1tt

42、vzT2）計(jì)算支承反力在水平面上F1H = F2H = t = 1831 - 9155N2 2在垂直面上#/FrL3 +Fad2685359.5 +4386 x5942' M2 -0, F1v22 =4515.6NL2+L359.5 + 59.5故 F2v 二 Fr - Fiv =6853-4515.6 =2337.4N總支承反力F F1HF； = 91552 4515.62 = 10208NF F2；HF； 71552 2337.49449N3 ）畫彎矩圖M1H 二M2H 二F1HL2 =9155 59.5 = 544722.5N.mmM 1v = F1v L2 =4515.6 59

43、.5 = 268678.2N.mmM 2v = F1v L2 - Fa d 2 =139071.9N .mm故M . M 12hM = 544722.52 268678.22 =607380.1N mmM2 二 M；h M：二 544711.52139071.92 = 562195.3N mm4）畫轉(zhuǎn)矩圖（見前圖）6校核軸的強(qiáng)度C剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故 C剖面左側(cè)為危險(xiǎn)剖面W =0.1d2bt(d -t)2d3= 0.1402147.5 (40 -7.5)2 40=5014mm33WT =0.2d2bt(d -t)2d3= 0.2 40214 7.5 (40 7

44、.5)2 403二 11414mmM 607380.1小匚a - ；b121.14mpa 匚m =0W 5014aT2=23.7mpa軸的材料為 45 剛，調(diào)質(zhì)處理.由 表 15-1查得二B =640m p a = 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.因二1 -0.03 , ° =45=i.2,經(jīng)插值后可查得”d 40d 40- - 2.09 ,宀,：=1.66又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 q；0.74,q =0.77,故有應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）為k；=1 q；f 匚 一1) =10.74(2.091) =1.81kQ

45、 q p -1） -10.77（1.66 _ 1） =1.51由附圖3-2得尺寸系數(shù)；二=0.77;由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；=0.88 由附圖3-4得軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即,=1,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為+亠1810.770.92一1 = 2.4431,1.511,彳K11=1.811 叫鞋 0.88 0.92由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)廠 0.10.2,取廠=0.1=0.050.1, 取=0.05于是,計(jì)算安全系數(shù)Sea值,按式(15-6)(15-8)則得275-6.092.44 18.5 0.1 0S 二Ka *m1551.81 3.6 0.05 3.6 一 卸5S

46、ea=5.89 »S =1.3 1.5Si S2故安全。7.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6,則Jm2 +（町）2-ea54.67m p aWp查表 15-1 得二 4=60mpa,因此二ea -二 4，故安全.&校核鍵連接強(qiáng)度聯(lián)軸器:4T3d1hl4 54107032 8 (45 _102)= 103.5mpa查表得 120150mpa.；p ： t p故強(qiáng)度足夠.齒輪:4T3dlhl4 54107045 9 (45-10)=112.7mpa查表得 Lp l-120150mpa.；p 9校核軸承壽命軸承載荷軸承1徑向

47、Fr1 干=1 0 2 N8軸向Fa1 = Fa = 43 8IN5軸承2徑向Fr2 = F2 =9 4 4N3軸向Fa2 =0因此，軸承1為受載較大的軸承，按軸承1計(jì)算電二僭=0.43乂FM 10208按表 13-5 取 X=1，Y=0，按表 13-6,取 fp =1.0，故P = fp(XFr YFa) =1.0(1 10208 0 4386) =10208N6h4365h10,40800、3( ) 60 74.0810208查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命Lh =12000 ： Lh7.箱體結(jié)構(gòu)及減速器附件設(shè)計(jì)7.1、箱體架構(gòu)1）、箱體材料選擇。減速器的箱體采用鑄造（HT200制成，采用剖分式

48、結(jié)構(gòu)。為了保證齒輪配 合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用旦=配合。is62）、箱體的性能（1）機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體外加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度。(2) 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱因其傳動(dòng)件速度小于12m/s，故采用侵油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x H為40mm為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián) 接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為63 - o(3) 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便。3) 、箱體的尺寸如下：目的分析過程結(jié)論機(jī)座壁厚SS =0.025a+58mm機(jī)蓋壁厚S1S i=0.025a+58mm

49、機(jī)座凸緣壁厚b=1.5S12mm機(jī)蓋凸緣壁厚bi=1.5 S i12mm機(jī)座底凸緣壁厚b2=2.5 S20mm地腳螺釘直徑df =0.036a+1216.3mm地腳螺釘數(shù)目a<250,n=66軸承旁聯(lián)接螺栓直徑di=0.75 df12.2mm機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d2d2=（0.5 0.6） df10mm聯(lián)接螺栓d2間距L=150200160mm軸承蓋螺釘直徑d3=（0.4 0.5） df7mm窺視孔螺釘直徑d4=（0.3 0.4） df6mm定位銷直徑d=（0.7 0.8） d27mm軸承旁凸臺(tái)半徑R10 mm軸承蓋螺釘分布圓直徑D仁 D+2.5d3(D為軸承孔直徑)D11=42.5mmD12=42.5mmD13=57.5mm軸承座凸起部分端面D2= D1+2.5d3D21=59.5mm直徑D22=59.5mmD23=74.5mm大齒頂圓與相體內(nèi)壁距離 1 1>1.212mm齒輪端面與箱體內(nèi)壁距離 2 2>310 mm兩齒輪端面距離 4=2020 mmdf,d1,d2至外機(jī)壁距離C1=1.2d+（5 8）C1f=28mmC11= 23mmC12=21mmdf,d1,d2至凸臺(tái)邊緣距離C2C2f=24mmC21=19mmC22=15mm機(jī)殼上部（下部）凸緣 寬度K= C1+ C2Kf=48mmK仁 38mmK2