機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)院汽車與交通

設(shè)計(jì)任務(wù) 電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì) 軸的設(shè) 鍵的設(shè)計(jì)和計(jì) 軸承的校 聯(lián)軸器設(shè) 箱體結(jié)構(gòu)設(shè) 潤滑密封設(shè) 參考文 題目設(shè)計(jì)熱處理車間零件用的傳送設(shè)備上的兩級二級圓柱齒輪器。單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作平穩(wěn)，兩班值工作，每班工作8小時(shí)，使年限為10。所選參數(shù)如下 二電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V。(2).選擇電動(dòng)機(jī)的容工作機(jī)的有效功率PFv4000N0.7m/s 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效11

422345式中，1、2、3、4、5分別為帶傳動(dòng)的效率、軸承的效率、齒2345傳動(dòng)效率、聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率和鼓輪上的傳動(dòng)效率。由指導(dǎo)書表取1=0.96，2=0.98，3=0.98，4=0.99，5=0.960.960.9840.9820.990.96所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率dPd

2.6kw3.47kw(3)確定電動(dòng)機(jī)按推薦的傳動(dòng)比合理范圍二級圓柱齒輪器傳動(dòng)比i'8~40，n6010000.7r/min44.56r/ 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍ni'

3(8~40)44.56r/min1069~5347r/ 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min和3000r/min1500r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y112M-4滿載轉(zhuǎn)速mr/n，額定功率4kw。電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)型式以及其中心高、外形尺寸等均可由指導(dǎo)書表14.4查到。主要性能如下電動(dòng)機(jī)額定功電動(dòng)機(jī)軸伸長長度電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)中心高電動(dòng)機(jī)軸伸直最大轉(zhuǎn)計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)（1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)inm

分配傳動(dòng)裝置各級傳動(dòng)比iii取帶的傳動(dòng)

3，據(jù)展開式二級齒輪器i1.31.5i1.4i，故i3.88i軸

nw

1440r/min480r/min2軸nn1480123.7r2 3軸nn2123.744.7r3

卷筒軸nwn344.7r各軸的輸入功I軸P1Pd140.96IIP2P1233.840.980.98IIIP3P2233.690.980.98卷筒軸PP3243.540.980.99各軸輸入電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩TddT9.55106d

2.65104N軸TT

2.65104Nmm0.9637.632104N d1軸TT

7.632104Nmm0.980.983.882.844105N 123軸TT

2.844105Nmm0.980.982.777.72105N 223卷筒軸TwT7.7210Nmm0.997.6410N3232將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下軸參IIIIII卷筒 4轉(zhuǎn)矩T 傳動(dòng)i31效率零件1.V帶的設(shè)、確定計(jì)算功率由表8-8查得工作情況系數(shù)KA 故Pc=KA、選擇V的帶根據(jù)Pcn1由圖8-11選用A型、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1并驗(yàn)算初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1.由表8—7和表8—9，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100mm驗(yàn)算帶速v

1001440m/s7.54m/60 60dd2idd13100mm根據(jù)表8-9，取標(biāo)準(zhǔn)值為dd2315mm、確定V中心距a長度Ld1)初選中心距a0,根據(jù)式0.7dd1dd2a02(dd1dd2取a01.35dd1dd21.35100315)mm2）基準(zhǔn)長度

Ld02a0

(dd1dd2) d

(315100)225602(100315)

4

mm 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld根 式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距a及其變化范圍a

LdLd0(56017501793)mm 考慮帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，給出中心距的變動(dòng)范aminaamaxa即中心距的變化范圍為513mm和592mm驗(yàn)算小帶輪上的包角1

180o

dd2

57.3oa

180o(315

57.3o

157o計(jì)算帶的根數(shù)Z1）計(jì)算單根帶的額定功率Pdd1=100mmn1=1440r/min查表8—4P0根據(jù)n1=1440r/min,i=3A帶，查8-5p0查表8—6kα=0.95,查8—2KL=1.02于2）計(jì)算V帶的根數(shù)z

所以選用4V、計(jì)算單根V初拉力由表8—3AV帶的單位長度質(zhì)量q=0.105kg/mF500(2.5K)Pcqv2500(2.50.95)4.80.1057.532N0K0

0.954 、計(jì)算壓軸力 F2zFsin124

N 、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)、帶輪的材2V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)dd1100mm較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪、V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理帶帶輪基準(zhǔn)直傳動(dòng)基準(zhǔn)長度Add1dd23中心根初拉力壓軸力4四、齒輪的設(shè)（一）高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒根據(jù)要求的傳動(dòng)方案，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器參考表10-6，選用7級精度材料10-1,小齒輪選用40C（調(diào)質(zhì)齒面硬度為280HBS，大齒輪選用45（調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240HBS。試選小齒輪齒數(shù)Z1=24,大齒輪的齒數(shù)Z2=3.88×24=93.12Z2=952、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)按式（10-9a）試算小齒輪分度圓直徑2KT u1 2d

t1 Ed

確定內(nèi)的各參數(shù)試選Kt小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為

7.632104N由表10－7取齒寬系數(shù)dE由表10－6得材料的彈性影響系數(shù)ZE由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極Hlim1＝600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2＝550MPa由式（10－13）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次N60njL＝60×480×1×（2×8×365×10）＝1.682×10 NN/u＝1.682×109/3.96=4.249×10 由圖10－23查得接觸疲勞系數(shù)KHN1＝0.95；KHN2計(jì)算接觸疲勞許用取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）

KHN1Hlim1

KHN2Hlim2 取H1和H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許應(yīng)應(yīng)力，試算小齒輪分度圓直徑2KT u1 2d

t1 Ed

31.331.37.641495 189.8295 534 24計(jì)算圓周v d1t

=52.9748060計(jì)算齒寬b=φdd1t計(jì)算齒寬與齒高之比h模 m

=

=52.97 h=2.25mt=2.25×2.20mm=4.95mm計(jì)算載荷①由表10-2使用系數(shù)KA②根據(jù)v=1.331m/s,7精度10—8查得動(dòng)載系數(shù)KV直齒輪K

=K

由表10—4插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布Hb/h=10.67，KH=1.423查圖10—13K

=1.35;故載荷K=KAK K KH=11.131.2(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（10—33d1=d1t3

（7）計(jì)算模數(shù)mm=d1/z13.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)由式(10—5)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)32KT132KT1YFaYSa2d (1)確定計(jì)算由圖（10—20c）得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=500Mpa；齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度

FE2由圖10—18取彎曲疲勞系數(shù)KFN1=0.85KFN2計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力F取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）=KFN1FE1=0.85500F

=KFN2FE2=0.88380F

計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFK

查取齒型系由表10－5查得YFa1=2.68；YFa2查取應(yīng)力校正系由表10－5查得YSa1=1.58；YSa2計(jì)算大、小齒輪的

并加以YFa1YSa1=2.681.58

YFa2YSa2=2.321.78 大齒輪的數(shù)值大。所以取321.3321.37.6321041對比結(jié)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎m徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.598并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓d1=60.39mm，算出小齒輪Z1= 大齒輪齒 取齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸計(jì)1、計(jì)算分度圓直d1z1m31262d2z2m1232246mmad1d2=62246 計(jì)算齒輪寬b=d

將小齒輪加寬5-10mm,1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒根據(jù)要求的傳動(dòng)方案，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，參 表10-6，選用7級度材料選擇。查表10-1,小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)，齒面硬度280HBS， 齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240HBS試選小齒輪齒數(shù)Z1=24,大齒輪的齒數(shù)Z2=2.77×24=66.48，取2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)按式（10-9a）試算小齒輪分度圓直徑22KT u1 2d

t1 Eu Hu確定內(nèi)的各參數(shù)試選Kt小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為

2.844105N由表10－7取齒寬系數(shù)dE4)由表10－6得材料的彈性影響系數(shù)ZE由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極Hlim1＝600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2＝550MPa由式（10－13）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次N60njL＝60×123.7×1×（2×8×365×10）＝4.33×10 NN/u＝4.33×108/2.77=1.56×10 由圖10－19查得接觸疲勞系數(shù)KHN1＝0.97；KHN2計(jì)算接觸疲勞許用取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）

KHN1Hlim1S

KHN2Hlim2 取H1和H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲 應(yīng)力，試算小齒輪分度圓直徑d1t

KtT1

u1

E

H31.331.32.84412.79計(jì)算圓周速v d1t

=84.15123.760計(jì)算齒寬b=φdd1t=1×84.15=84.15mm5)計(jì)算齒寬與齒高之比bh模 m

=

=84.15 h=2.25mt=2.25×3.51mm=7.90mm計(jì)算載荷①由表10-2使用系數(shù)KA②根據(jù)v=0.545m/s,7精度10—8查得動(dòng)載系數(shù)KV直齒輪K

=K

由表10—4插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布H故載荷

K=KAK K

KH=11.021.2(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（10—33 d1=d1t3

（7）計(jì)算模數(shù)mm=d1/z1按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)由式(10—5)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)32KT132KT1YFaYSa2d 確定計(jì)算（10—20c）得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=500Mpa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)

FE2由圖10—18取彎曲疲勞系數(shù)KFN1=0.85KFN2計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力F取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）=KFN1FE1=0.85500F

=KFN2FE2=0.88380F

K=KAKVKFKF

查取齒型系由表10－5查得YFa1=2.65；YFa2查取應(yīng)力校正系由表10－5查得YSa1=1.58；YSa2計(jì)算大、小齒輪的YFa1YSa1=2.651.58

并加以

YFa2YSa2=2.281.75 大齒輪的數(shù)值大所YFa2YSa22.281.75 設(shè)計(jì)321.3321.325.141051對比結(jié)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度決徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.36并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mmd1=92.86mm輪齒數(shù)Z1d1/m=92.86/2.5=37.14取大齒輪齒 取齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)1、計(jì)算分度圓直d1z1m372.592.5d2z2m1032.5257.5mmad1d2=92.5257.5 3）計(jì)算齒輪寬b=d

將小齒輪加寬5-10mm,圓整后取B2=92.5mmB1五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)III軸和III（一、Ⅰ功轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)齒輪度圓直選擇軸的材料及熱處理方40Cr熱處理方法為正火確定軸的最小查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P362式15-2的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑的9.55 9.55 33取A0=105d

3 3 考慮鍵：有一個(gè)鍵槽確定各軸段直徑并填于下名依單確定結(jié)大于軸的最小直徑22.05考慮與大帶輪內(nèi)孔配d大齒輪定位d2考慮密封圈查表得d考慮軸承d3>d2選用6206軸承從課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書p12012.1d考慮軸承定位d4d選用齒d5=da1=(z1+2)×m=（31+2）×2=d考慮方便拆軸承，取軸承推薦安裝dd7＝d3（同一對軸承選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關(guān)的參數(shù)第一級大齒輪圓周速

=1.558ms，選用潤滑脂潤滑軸承內(nèi)端面至箱體壁距44軸承支點(diǎn)距軸承邊端a查機(jī)械8面距計(jì)算各軸名計(jì)單計(jì)算果l1=L帶輪L2=8+22+19+（5～8）-4-l3l4Δ2+(3～5)+B3+(8～15)-(B1-+102.5+10.5-l5l6＝Δ2+(3-l7＝B-2=16-L（長LL(支點(diǎn)距離L=358-40-72-（二、Ⅱ軸選擇軸的材料及熱處理方查《機(jī)械設(shè)計(jì)14-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑100mm，熱處理方法為正火回火。確定軸的最小查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P362式15-2的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑的9.55 9.55 333查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，A0=(126～103)，箱輸入軸按工作條件取3d

115

考慮到有一個(gè)鍵槽，d35.67確定各軸段直徑并填于下名依單確定果大于軸的最小直徑37.45mm且考慮與軸承公稱徑配合試選軸承代號與鍵d2=d1+2（0.07~0.1）d1=40+2× d軸環(huán)定d3 d2+2（0.07~0.1）d2=46+2(0.07~0.1)查 取dd2=ddd5=d1（一對同型號軸承選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關(guān)的參數(shù)齒輪圓周速度v=1.593ms，故選用潤滑脂潤滑將與軸長度有關(guān)的各參數(shù)填入名依單確定果軸承支點(diǎn)距軸承邊端距離查機(jī)械計(jì)算各軸段長名計(jì)單計(jì)算果l1l2＝95-l3l4＝50-l5L（總長LL（支點(diǎn)距離L（三、Ⅲ選擇軸的材料及熱處理方查《機(jī)械設(shè)計(jì)15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑100mm，熱處理方法為正火回火。確定軸的最小查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P246的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑的，由《機(jī) 設(shè)計(jì)》表15-2A0126~103 3d3

3 考慮鍵：d≥49.39×（1+4％）＝51.366確定各軸段直徑并填于下名依單確定結(jié)大于最小直徑51.366mm徑配合,d1=55dd2d1,考慮聯(lián)軸器查表97一般標(biāo)準(zhǔn),并考慮與密封墊配合查附表：15－8d考慮與軸承公稱直徑配合d3d2，軸承代號：6213dd查dd6=ddd7=d選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關(guān)的參數(shù)名依單確定結(jié)軸承支點(diǎn)距軸承寬邊距離查機(jī)械計(jì)算各軸段長名計(jì)單計(jì)算結(jié)與聯(lián)軸器配合長度短l1＝112-（2～3）＝l2＝8+22+20+5+8+29-20-l3l4＝4.5+10+2.5+50+10+2.5-12-軸l6＝90-l7L（總長LL(支點(diǎn)距離L＝410-110-67.5-四、齒輪的受力分齒輪2上的圓Ft小齒輪上的徑力小齒輪上的軸 2T2=2284.41000 2N2312×tan200=3340齒輪3上的圓Ft小齒輪上的徑向力小齒輪上的軸 2T2=2284.410006692 3N0求支反力、繪彎矩、扭矩Z 軸的跨度和齒輪在軸上的位置的受力如上圖AC=9+16+932CD=93+10+48 BD=9+4.5+10+482XAY平面上Ft2×71.5+Ft3×（80.5+47.5）=RBY ×128=199.5所以，RBY 所以，CD斷

MCZ=71.5 =277.56×103NMDZ=47.5 =243.30×103NXAZ平面上Fr2×71.5+RBZ×199.5=Fr3334×71.5+RBZ所以，RBZ RAZ所以，C

MCY=RAZ×71.5=90.06×103NMDY=RBZ×47.5=71.74×103N22277.5610322277.56103290.0622合成彎矩D斷22

243.3243.3103271.74因?yàn)镸D

,所以C斷面為截面 2C 2C2查表15-1得[1]=60mpa,因?yàn)閏a<[1],所以安第一軸和第三軸經(jīng)校核也安六、軸承的選擇和校（一、Ⅱ軸承的選擇和校Ⅱ軸軸承的選擇Ⅱ軸軸承的一對6208軸承，查機(jī)械手校核軸承，軸承使用為10年，每年按365天計(jì)算根據(jù)滾動(dòng)軸承型號，查出Cr和CorCr N Cor=18100N校核Ⅱ軸軸承是否滿足工作要畫軸的受力簡圖求軸承徑向支反力Fr1Fr垂直平面支反力F1v

RAYF2v=RBY水平面支F1h、F2F2h=RBZ合成支反力Fr1Fr38822F38822

5122251222計(jì)算軸承的當(dāng)量Pr1、Pr由于查《機(jī)械設(shè)計(jì)》13-5X1查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6取載

Y1fP

查《機(jī)械設(shè)計(jì)》13-5X21

Y1校核所選由于兩支承用相同的當(dāng)量動(dòng)載荷較大的軸承P2計(jì)算《機(jī)13-6荷系1，計(jì)算軸承工

fP

1《機(jī)械設(shè)計(jì)13-4溫度ft106C

29500Lh

r

60nP

60 369068844h>(13X365X16)=17520這對軸承能滿足三年的使用七、鍵聯(lián)接的選擇和（一、Ⅱ大齒輪鍵的選用普通圓頭平鍵A型,軸徑 ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P116表6-1，得b=14mm,高度大齒輪鍵的校鍵長度小于輪轂長度5mm~10mm且鍵長不宜超過1.6~1.8d，前面算得大齒輪寬度62,根據(jù)鍵的長度系列選鍵長L=56mm。(查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P106鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-2得許用擠壓應(yīng)力[p=100~120Mpa，取[p鍵的工作長度lL－b鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由式《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-12T1032284.4103 4.542

所以所選用的平鍵強(qiáng)度足夠小齒輪鍵的選用普通頭A軸徑d=40mm,查《機(jī)械設(shè)P1066-1，得寬b=12mm,高度h=8mm,小齒輪鍵的校鍵長度小于輪轂長度5mm~10mm且鍵長不宜超過1.6~1.8d，前面算得小齒輪寬度95,根據(jù)鍵的長度系列選鍵長L=90mm。(查《機(jī)械設(shè)P106表6-1)鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-2得許用擠壓應(yīng)力[p=100~120Mpa，取[p鍵的工作長度lL－b90－12鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由式《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-12T1032222.33103

478

所以所選用的平鍵強(qiáng)度足夠（二、Ⅰ、Ⅰ軸帶

bh8

LⅢ軸齒

bh20

LⅢ軸聯(lián)

bh

L以上A型鍵經(jīng)校核都滿足安全要求八、聯(lián)軸器的Ⅲ軸的動(dòng)力參數(shù)：傳遞P3.54kw，n44.7rpm，T772Nm；查表14-由于機(jī)轉(zhuǎn)矩變化較小取KA=1.5；計(jì)算轉(zhuǎn)根據(jù)這些參數(shù)選ML型梅花形彈性聯(lián)軸器，查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P135表ML9選 YA60

,彈性體硬度b，許用轉(zhuǎn)矩1800N,許用轉(zhuǎn)速3800rpm,都于實(shí)際工況，滿足安全和使用要求九、器的潤滑、密封和潤滑牌號的選（一、傳動(dòng)零件的潤齒輪傳動(dòng)潤因?yàn)辇X輪圓周速度v1.776ms12ms