鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)^說明書設(shè)計(jì)課題：鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員：學(xué)號：班級：設(shè)計(jì)日期:指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生： 班級學(xué)號： 指導(dǎo)教師:鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置——二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖例：設(shè)計(jì)要求:項(xiàng)目編號運(yùn)輸鏈工作拉力（N）運(yùn)輸鏈速度（m/s）鏈輪節(jié)圓直徑（mm）B1130000.9100其他原始條件：鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作中載荷有輕微振動(dòng)，輸送機(jī)效率0.90，工作年限8年，大修年限3年，每年工作250天，兩班制工作，工作機(jī)允許速度誤差±5%，在專門工廠小批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)工作量:（1） 減速器裝配圖1,要求有主、俯、側(cè)三視圖，比例1:1,圖上有技術(shù)要求、技術(shù)參數(shù)、圖號明細(xì)等。（2） 軸、齒輪零件圖各1。（3） 設(shè)計(jì)說明書1份，包括傳動(dòng)計(jì)算、心得小結(jié)、彎矩圖、扭矩圖、參考資料。（4） 課程設(shè)計(jì)答辯：根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖等方面的容認(rèn)真準(zhǔn)備，敘述設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，回答提問。設(shè)計(jì)說明書1.1方案分析該工作機(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，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分兩級展開式圓柱齒輪減速，這是兩級減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對于軸承不對稱，要求軸具有較大的剛度。高速級齒輪常布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。原動(dòng)機(jī)部為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)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。1.2電動(dòng)機(jī)的選擇1.2.1電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式電動(dòng)機(jī)選擇Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為封閉式。1.2.2確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由于電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈高，價(jià)格愈貴，所以選取的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速不會(huì)太低。在一般械中，用的最多的是同步轉(zhuǎn)速為1500或1000r/min的電動(dòng)機(jī)。這里1500r/min的電動(dòng)機(jī)。1.2.3確定電動(dòng)機(jī)的功率和型號計(jì)算工作機(jī)所需輸入功率P= w1000由原始數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)得3x103x0.97T kW=2.7kW10002.計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的功率Pd（kW）Pd=P1nn式中，門為傳動(dòng)裝置的總效率只=!Tn=nn.?f° i=1' 12 "式子中"叩2，七分別為傳動(dòng)裝置中每對運(yùn)動(dòng)副或傳動(dòng)副的效率。一對軸承效率門=0.991齒輪傳動(dòng)效率門=0.982聯(lián)軸器傳動(dòng)效率門3=0.99輸送機(jī)效率門=0.904總效率門=0.993x0.982x0.992x0.90=0.822n_. 2.7一Pd=P/nn=0822kW=3.285KW因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率Ped只需略大于尸刁即可。查⑵表10—2中Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)額定功率Pd=4.0kW3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速為運(yùn)輸鏈轉(zhuǎn)速60v 60x0.9n= = =171.975,/min-兀D 3.14x0.1根據(jù)表2-2推薦的各級傳動(dòng)比圍，圓柱齒輪傳動(dòng)比圍ig=（3~5）,則總傳動(dòng)比圍為i=(3x3)~(5x5)=9~25可見電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選圍為%=in=(9~25)x171.975=(1547.775~4299.375)rjmin符合這一圍的同步轉(zhuǎn)速有3000r/min，由表18-1選擇Y112M—2型電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定功率（kW）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）額定轉(zhuǎn)矩（N/m）最大轉(zhuǎn)矩（N/m）4.0kW2890r/min2.2N/m2.3N/m1.3計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比1.3.1確定總傳動(dòng)比i=n/n電動(dòng)機(jī)滿載速率n,/工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速nw總傳動(dòng)比i為各級傳動(dòng)比的連乘積，即1.3.2分配各級傳動(dòng)比總傳動(dòng)比i=n/n=289°=16.8mw171.975取高速級齒輪傳動(dòng)比，；為低速級齒輪傳動(dòng)比七的1.05倍，所以求的高速級傳動(dòng)比七二4.2,低速級齒輪傳動(dòng)比i3=4,聯(lián)軸器傳動(dòng)比i、七為1。1.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)

1.4.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)有三個(gè)軸，依次為I,II,III軸。n—mii1.4.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)有三個(gè)軸，依次為I,II,III軸。n—mii2890r/min=2890r/min1nii2890 r/min=688.095r/min4.2niiinT

i3688.095r/min=172.024r/min4niii=nIV1.4.2計(jì)算各軸的輸入功率p=px門3=3.285x0.99kW=3.252kWpii=pix^ix門2=3.252x0.99x0.98kW=3.155kWpiii=piix^ix門2=3.155x0.99x0.98kW=3.061kWp^=piiix^1x叩3=3.061x0.99x0.99kW=3.0kW1.4.3計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩TOC\o"1-5"\h\zP 3.285電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 T=9550—d=9550x藥茹=10.855(N-m)mT=9550p=9550x3252N-m=10.746N-m1ni 2890p 3155T2=9550%=9550x688095N-m=43.788N-miip 306T3=9550綜=9550x皿"N-m=169.933N-miiiT=T=9550'=9550x3.0N-m=166.547N-mw4n 172.024傳動(dòng)裝置參數(shù)見表1—2表1—2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)軸號轉(zhuǎn)速（r/min）輸入功率（kW）輸入轉(zhuǎn)矩（N?m）I28903.25210.746II688.0953.15543.788III172.0243.061169.933傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1齒輪傳動(dòng)（一）高速級齒輪傳動(dòng)2.1.1選擇精度等級，材料及齒數(shù)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級精度。材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)25，大齒輪齒數(shù)z2=25xi2=25x4.2=1052.1.2齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)選取螺旋角初選螺旋角3=14°按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按［1］式（10—21）試算，即d>3：'2^（^ZhLe）213U ［bh］（1）確定公式的各計(jì)算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)K=1.62） 小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩由前面算得“=10.746N-m=1.0746x104N-mm3） 由［1］表10—7選取齒寬系數(shù)4d=114） 由［1］表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8MPa2。5） 由［1］圖10—21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限bHlim1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b =550MPa。Hlim26）由式［1］10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N、=60七吐=60x2890x1x(8x250x8x2)=5.5488x109=1.10976x109v 5.5488x109=1.10976x109N= 2 57）由［1］圖10—19取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)某廣0.90，K^2=0.93

8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力g]="反叫七血1=0.90*600MPa=432MPahis 1.25[b]=《hn2七血2=°%*55°MPa=409.2MPaH2s 1.25Z='、2cos。. =2.4339）由［1］圖選取區(qū)域系數(shù)H\icos2以tan以10） 許用接觸應(yīng)力[bh]=（[bh]i [bh]2）.=409.2MPa11） （2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑吒，有計(jì)算公式得d1t■2x1.6x1.0746x1045.22.433x189.8d1t>3‘ （ ）2=37.848mm4.2 409.22）計(jì)算圓周速度U=冗dn=3.14x37.848x2890=5川”V=60x1000 60x1000 . "S3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=4d=1x37.848mm=37.848mmm=<cos&=37.848cos14。=147ntz 25h=2.25m=3.305mmnti. 37.848b/h= =11.4523.3054）計(jì)算縱向重合度￡&靠=靠=0.318^5）計(jì)算載荷系數(shù)ztan&=0.318x1x25xtan14°=1.98已知使用系數(shù)KA=1，根據(jù)v=5.724m/s，7級精度，由［1］圖10—8查的動(dòng)載系數(shù)匕=1.14；由表10—4查的七&=1.417；由表10—13查得%=1.4；齒輪的圓周力F1=2T1/d1=2x1.0746x104/37.848=567.85KAF1/b=1x567.85/37.848=15.003N/mm<100N/mm由表10—3差得K=K=1.4。故載荷系數(shù)Ha FaK=KAKvKhK那=1x1.14x1.4x1.419=2.2656)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑，由[1]式(10—10a)得K 2.265d=d-37.848定】gmm=42.495mm■t計(jì)算模數(shù)mnm=d]cos&=42.495-cos14。=1缶血n七 25按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由[1]式(10—20)2KTYYcos2&YY

m>3 F—1￡_ FaSan、 ‘/； g」(1)確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)K=KKKfK&=1x1.14x1.4x1.4=2.234由式(10-18)，可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)a=arctan(tana/cos&)=arctan(tan20o/cos14o)=20.562a=arccos[zcosa/(z+2h*cos&)]at1 1 t1an=arccos[25xcos20.562o/(25+2x1xcos14o)]=29.673a=arccos[zcosa/(z+2h*cos&)]=arccos[105xcos20.562o/(105+2x1xcos14o)]=23.176s=[z(tana-tana')+z(tana-tana‘)]/2兀& 1 at1 t2 a2=[25x(tan29.673o-tan20.562o)+105x(tan23.176o-tan20.562o)]/2兀=1.661&=arctan(tan&cosa)=arctan(tan14ocos20.562o)=13.140os=￡/cos2&b=1.661/cos213.140o=1.752Y=0.25+0.75/￡=0.678

3）計(jì)算縱向重合度七=1.98從［1］式（10—19）螺旋角影響系數(shù)=3）計(jì)算縱向重合度七=1.98從［1］式（10—19）螺旋角影響系數(shù)=0.769120o計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z=—v1C0S3P25一—=27.37C0S314°z 2—C0S3p105C0S314°=114.942由［1］圖10T7查得々=2.56；%=225）查取應(yīng)力校正系數(shù)由［1］圖10T8查得y=L56；"=商6）由［1］圖10—2°c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限。由=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞極限^心=380MPa7）由［1］圖10—22取彎曲疲勞壽命系數(shù)*1=0.87，%2=0.98）計(jì)算彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式[1](10—12)得8）[c]=Kfn1。FE1=0.87X500=310.71MPaf1S 1.4…Kc0.9x380[c]=—fn;fe2=—j~4—=244.29MPa9）計(jì)算大小齒輪的尸甲［c］F4a11a1

[cf]14a11a1

[cf]1^a2^a2七2[cf]22.21X商=0.016244.29大齒輪數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算X0.016=0.835mm；2x2.234x1.0362x104x0.678xX0.016=0.835mm1x252由接觸疲勞強(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)。取m=1.5以滿

足彎曲疲勞強(qiáng)度。為同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=56.56計(jì)算齒數(shù)?！茫?42.495cosl4°=27.4881m 1.5取七=27，則％=4.2x25=113.4，z2取113。2.1.3幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距_(Z_(Z|+z、)m_

2cosP(27+113)x1.5

2cos14°mm=108.214mm將中心距圓整為109mm。按圓整后的中心距修螺旋角=arc危+z)m 2 n=arc危+z)m 2 n2a=arccos =15.57°2x109因6值改變不大故參數(shù)七，Kp,Zh不必修正。計(jì)算大小齒輪分度圓直徑d=^^=27X1.5mm=42mm1cospcos15.57°d=^m=113X1.5mm=176mm2cosPcos15.57°計(jì)算齒輪寬度b=4d=1x42mm=42mm圓整后取b=45mm

2b=50mm

12.1.4齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（中間軸大齒輪）因齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸按［1］圖10—37薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。d2=d2+2mh*=176+2x1.5x1=179d=d-2m(h*+c*)=176-2x1.5x(1+0.25)=172.25f2 2 nann大齒輪結(jié)構(gòu)簡圖2—1

圖2—1（二）低速級齒輪傳動(dòng)2.1.5選擇精度等級，材料及齒數(shù)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級精度。材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)勺=25，大齒輪齒數(shù)z2=25x，3=25x4=1002.1.6齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)選取螺旋角初選螺旋角6=12°按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按［1］式（10—21）試算，即d勺半也（4）2it3氣u gh］（1）確定公式的各計(jì)算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)K=1.62） 小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩由前面算得七=43.788N-m=4.379x104N-mm

3） 由［1］表10—7選取齒寬系數(shù)4d=114） 由［1］表10—6差得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8MPa2。5） 由［1］圖10—21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。hi血］=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。h臨2=550MPa。6）由式［1］10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60叩\=60x688.095x1x(8x250x8x2)=1.321x1091.321x1.321x1094=0.33x109由[1]圖10—23取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)*n1=0.92，膈2=0.95計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力Q]=KHN1"iim1=0.92X600MPa=441.6MPah1s1.25g]="n2七血2=0.95x550MPa=418MPaH2s 1.25由[1]圖10-20選取區(qū)域系數(shù)Zh=2.45許用接觸應(yīng)力”]=(”] ”]L=418MPa（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，有計(jì)算公式得d1t■2xd1t■2x1.6x4.379x1045,2.45x189.8、>3 ( )24( 418=60.072mm2）計(jì)算圓周速度叫n_3.142）計(jì)算圓周速度叫n_3.14x60.072x688.09560x1000 60x1000=2.163m/s3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=4d1=1x60.072mm=60.072mmm=d星cos&=60.072cos12。=235ntz 25h=h=2.25m-5.288mmnt60.072b/h= =11.365.2884）計(jì)算縱向重合度￡p七=0.3180/]tan。=0.318x1x25xtan12。=1.695）計(jì)算載荷系數(shù)已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)v=2.163m/s,7級精度，由［1］圖10一8查的動(dòng)載系數(shù)'=I.08；由表1°—4查的kh^=1.419；由圖1°T3查得%=1.4;齒輪的圓周力F1=2TJ《=2x4.379x104/60.072=1457.917KAF1/b=1x1457.917/60.072=24.269N/mm<100N/mm由表10—3差得K=K=1.4。故載荷系數(shù)Ha FaK=KAKyKHK那=1x1.08x1.4x1.419=2.1466） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑，由［1］式（10—10a）得d=d■K=60.072*.2：：6mm=66.244mm't7） 計(jì)算模數(shù)mnm=《cos&=66.244-cos12。=259mmn七 25按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由［1］式（10—17）2KTYYcos2&YY

m>/ ^-^ FaSan\ "/； g」（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)K=KK^KfK&=1x1.08x1.4x1.4=2.1172）由式（10-18）,可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)a=arctan（tana/cos&）=arctan（tan20o/cos12o）=20.410oa=arccos[zcosa/（z+2h*cos&）]at1 1 t1an=arccos[25xcos20.410o/（25+2x1xcos12o）]=29.634o

a =arccos[zcosa/(z+2h*cosP)]=arccos[100xcos20.41o/(100+2x1xcos12o)]=23.185o￡=[z(tana-tana')+z(tana-tana，)]/2兀P1 af1 t2 a2 t=[25x(tan29.634o-tan20.41o)+100x(tan23.062o-tan20.41o)]/2兀=1.638P=arctan(tanPcosa)=arctan(tan12ocos20.41o)=11.267o￡=￡/cos2Pb=1.638/cos211.267o=1.703Y=0.25+0.75/￡=0.693）計(jì)算縱向重合度=3）計(jì)算縱向重合度=1.69，從［1］式（10—19）螺旋角影響系數(shù)YP=1-￡P(guān)120-=0.831計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv1zv125 =26.713 1C0S3P C0S312°z 2—z 2—cos3P100=106.853C0S312°4）查齒形系數(shù)由[1]圖由[1]圖10—17查得YF0C1=2.63；Y=2.19FU25）查取應(yīng)力校正系數(shù)由［1］由［1］圖10—18查得y廣1-595；Y=1.805SO26）由6）由［1］圖10—24查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限膈=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞極限bfe2=380MPa7）由［1］7）由［1］圖10—22取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1=0.9，%2=0.938）計(jì)算彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式[1](10—12)得8）[b]=Kfn?FE1=0.9x500=321.43MPaf1S 1.4一Kb0.93x380[b]=—fnsfe2= 1-4 =252.43MPa9)計(jì)算大小齒輪的fa甲9)［b］F

^a^a1KaiF]12.19x1.805 =0.01566252.43大齒輪數(shù)值大。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算1x252mZ3；'2x2.117x口9x104x。仞xym。、°.01561x252由接觸疲勞強(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)。取m=2.5以滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。為同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑H=66.244計(jì)算齒數(shù)。=研cos&=66.244cos12°=25921m 2.5取七=26，則％=4x26=1042.1.7幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距a=(Z1+Z2)mn=竺+104)x2.5mm=166.13mm2cos& 2cos12°將中心距圓整為166.5mm。按圓整后的中心距修螺旋角&=arccos(Z1+Z2)/=arccos(26+104)*登=12.58°2a 2x166.5因6值改變不大故參數(shù)七，K&,Z^不必修正。計(jì)算大小齒輪分度圓直徑d= =26x2.5mm=66.60mm1cos& cos12.58°d=^^n=104x2.5mm=266.4mm2cos& cos12.58°計(jì)算齒輪寬度b=4d=1x66.6mm=66.6mm圓整后取

B=70mm2B=75mmi2.1.8四個(gè)齒輪的參數(shù)列表如表2—1表2—1齒輪模數(shù)m(mm)齒數(shù)Z壓力角以(°)螺旋角P(°)分度圓直徑d(mm)齒頂圓直徑d(mm)齒底圓直徑df(mm)高速級小齒輪1.52720°15.57°424538.25高速級大齒輪1.511320°15.57°176179172.25低速級小齒輪2.52620°12.58°66.671.660.35低速級大齒輪2.510420°12.58°266.4271.4260.15續(xù)表2—1齒輪旋向齒寬B輪轂L材質(zhì)熱處理結(jié)構(gòu)形式硬度高速級小齒輪右505040Cr調(diào)質(zhì)齒輪軸280HBS高速級大齒輪左454545鋼調(diào)質(zhì)腹板式240HBS低速級小齒輪左757540Cr調(diào)質(zhì)實(shí)體式280HBS低速級大齒輪右708045鋼調(diào)質(zhì)腹板式240HBS2.3軸系部件設(shè)計(jì)第(m)軸設(shè)計(jì)2.2.1初算第III軸的最小軸徑輸出軸上的功率0，轉(zhuǎn)速n3，轉(zhuǎn)矩T3由前面算得：P3=3.06MW，n3=172.024r/min，T3=169933N-mm求作用在齒輪上的力低速級大齒輪的分度圓直徑d2=266.4mm廠2T 2x169933=1275.773N266.4F=1275.773N266.4t

tana ncosPtan20°

=1275.773x =475.765Ntana ncosPcos12.58°F=FtanP=1275.773xtan12.58°=284.702N初步確定軸的最小直徑先按［1］式(15—2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表［1］表15—3，取氣=113，于是得F6Td.=Ait=113^172024mm=29.50mm

'3 .輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處直徑氣，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號。查［1］表14一1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，故取K=1.5。則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=K?3=1.5x169933N-mm=254899.5N-mm。查GB/T5014——1985，選用LH5彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2000000N-mm.半聯(lián)軸器的孔徑d［=60mm，故取d【［廣60mm，半聯(lián)軸器長度L=142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=107mm。2.2.2第III軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.各段軸直徑的確定如表2—2位置直徑(mm)理由I-H60由前面算得半聯(lián)軸器的孔徑d=60mmIn-m70為滿足半聯(lián)軸器軸向定位要求，I-II軸段需制出一個(gè)軸肩，h=(0.07~0.1)d=4.2~6mm，故取d =70mm。III-IV75根據(jù)dIIIZI=70mm選取0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30315其尺寸為dxDxT=75mmx160mmx40mm。故d=d =75mm。IV—V87左端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位由［2］上差得30315型軸承的定位軸肩高度h=6mm，因此取d【睛=87mm。V—VI89齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=6mm，則軸環(huán)處直徑d =89mm，齒輪處直徑見VI—VII段理由。V-VIVI—VII77取安裝齒輪處的軸段直徑d =77mm。VI-VII

VH—VIH75見III—IV段理由。表2—22.各軸段長度的確定如表2—3位置長度（mm）理由I—II105為保證軸承擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I—II段長度應(yīng)比L1略短些，取l[[廣105mm。II-m50軸承端蓋總長度為20mm，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間距離l=30mm,故取l =50mm。III—IV40III—IV為圓錐滾子軸承長度，故lii—iv=40mmIV—V77l =L+c+a+s-12=(45+20+16+8-12)mm=77mmV—VI12軸環(huán)處軸肩高度h=6mm，軸環(huán)寬度b>1.4h，取lvVI=12mmVI—VII76已知齒輪輪轂寬度為80mm，為了使套筒可靠地壓緊齒輪，次軸段略短于輪轂寬度，故取l =（80一4）mm=76mmVII—VIII68取齒輪距箱體壁距離為a=16mm，第II軸上大齒輪距第III軸上大齒輪c=20mm?？紤]到箱體鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承時(shí)應(yīng)距箱體壁一段距離s,取s=8mm。滾動(dòng)軸承寬度T=40mm。第II軸上大齒輪輪轂長L=45mm。貝寸l =T+s+a+（80一76）=（40+8+16+4）mm=68mm表2—33.第III軸的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2—3圖2—3圖2—3第（II）軸設(shè)計(jì)2.2.3初算第（II）軸的最小直徑1.第（II）軸上輸入功率p2，轉(zhuǎn)速七，轉(zhuǎn)矩T2由前面算得p2=3.155kW，n2=688.095r/min，T2=4.3788x104N/mm分別計(jì)算大小齒輪上的力已知第（II）軸上大齒輪分度圓直d=176mm2F=坦=2X43788N=127.273N

t d2 688.095F=F^an^r=127.273xtan20°=48.088NrtcosP cos15.57°F=FtanP=127.273xtan15.57。=35.463N小齒輪上分度圓直徑為d=66.6mm2T ad12X2T ad166.6^an^r=1314.95xtan20。=490.377N

tcosP cos12.58。F=FtanP=1314.95xtan12.58°=293.444N初步確定軸的最小直徑一 ’尸 …：3.155一一d.=A寸―=113*i688095mm=18.773mm

2 .根據(jù)最小直徑查[2]GB/T297—1994選取30309。軸承的規(guī)格為dxDxT=35mmx80mmx22.75mm2.2.4.第（II）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸的各段直徑如表2—4位置直徑（mm）理由I-II35根據(jù)軸承的尺寸dxDxT=35mmx80mmx22.75mmd=35mmn-m40根據(jù)dh=35mm取小齒輪安裝處直徑dhiiii=40mm。m-IV48小齒輪右端用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，取故h=6mm，則軸環(huán)處直徑d=48mm。II-IVIV—V40取大齒輪安裝處直徑d =40mm。IV-VV—VI35理由同I-II段。表2—42.確定軸的各段長度為了使套筒可靠地壓緊齒輪，分別使D-HI段和DI-IV段長度略短于齒輪輪轂寬4mm。軸環(huán)處軸肩高度h=4mm，軸環(huán)寬度b>1.4h。軸環(huán)處長度取〈皿、=12mm其它軸的尺寸，根據(jù)第III軸算出的尺寸進(jìn)行確定。2.2.5第（II）軸的強(qiáng)度校核1.軸的載荷分析圖2—4

VHVV■1i1.illNiltTTTMHlETTT」一,MHl--—-_IIII1T11'?H —__lIII'MV2fITT-「-I-1—Met「TT1-i-rT11111..T圖2—4大小齒輪截面處的力及力矩?cái)?shù)據(jù)由上軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖可以看出大小齒輪中心線截面處是軸的危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將計(jì)算出的兩個(gè)截面處的Mh，肱丫，M的值列于下表2—51)計(jì)算支撐反力 在水平面上為Fl-F(/+1)-F(d2-F4

r23 r12 3a22al2F= NH1 11+12+1348.088x80.2-490.377x(72+80.2)-35.463x176-293.444x竺= 2 乙=-349.504N87.2+72+80.2FNH2=F2-F1-Fnh1=48.088-490.377+349.504=FNH2廠F(l+1)+Fl1314.755x(72+80.2)+127.273x80.2'1='「l+廣+1‘23= 87.2+72+80.2 =幻心1 2 3Fnv2=F]+F2-Fnv1=1314.755+127.273-878.5=563.528N軸承1總支撐反力Fn1=馬1+fNv1=945-471N軸承2總支撐反力Fn2=《FNh2+F^2=571.115N在水平面，Mh1=Fnhl=-349.504x87.2=-30476.749N-mmMh2=Fnh213=-92.785x80.2=-7441.357N-mmM'=Fl+FK=-349.504x87.2+293.444x666=-20705.064N-mmH1 NH11a12 2,d … M'=Fl-Fx—=-92.785x80.2-=-10562.101N-mmH2 NH23a22垂直面上M^1=Fnvl=878.5x87.2=76605.2N-mmM^2=Fnv213=563.528x80.2=45194.946N-mm載荷水平面垂直面支反力FF =-349.504NNH1F =-92.785NNH2F^1=878.5N膈=563.528N

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最大彎矩和扭矩的截面即（小齒輪）中心線截面的強(qiáng)度。根據(jù)[1]式（15—5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈沖循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力「82445.0662+(0.6x43788)20.1x403、 —MPa=13.520.1x403前已選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表[1]15—1查得[b]]=60MPa。因此，b<[b]]。故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度從軸的受載情況來看，大小齒輪中心線截面處受力最大。雖然兩截面處應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大而且這里軸徑也最大，故兩中心截面不必校核。截面II，III，IV，V處應(yīng)力集中的影響接近，但截面III，IV處軸徑也很大比II，V處軸徑大。所以校核II，V截面就行了。由于截面II處受力大些，所以只需校核II左右截面即可。1）截面II左側(cè)W=0.1d3=0.1x353mm3=4287.5mm3W=0.2d3=0.2x353mm3=8575mm3T截面左側(cè)的彎矩為M=82445.066x8」2—狠5N-mm=50771.79N-mm截面左側(cè)的彎矩為87.2截面上的扭矩為T2=43788N-mm截面上的彎曲應(yīng)力c=M=50771.79MPa=11.84MPaaW4287.5截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力TOC\o"1-5"\h\zt=乙=43788MPa=5.106MPatWt 8575軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由［1］表15—1查得氣=640MPa,c1=275MPat1=155MPa。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)以。及a,按［1］附表3—1查取。r 2.0 D40因一=—=0.057,—= =1.143,經(jīng)插值可查得d 35 d 35七=2.13a,=1.79又由［1］附圖3—1可得軸的材料敏感系數(shù)為qc=0.82 q,=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)按［1］式（附表3—4）為k=1+q（a-1）=1+0.82（2.13-1）=1.93k=1+q(a-1)=1+0.85(1.79-1)=1.67由［1］附圖3—2尺寸系數(shù)^c=0.75，又由附圖3—3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)幻=0.72軸按磨削加工，由［1］附圖3—4得表面質(zhì)量系數(shù)為P=P=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，及Pq=1，按［1］式（3—2）及式（3—12a）得綜合系數(shù)為K=k^+—-1=193+-^-1=2.66c8P0.750.92cc叱k 1 1 1.67 1 1c八t"+時(shí)一=072+0^92—=.T T由［1］§3—1及§3—2得碳的特性系數(shù)平=0.1?0.2，取pc=0.19,=0.05~0.1，取平=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)七值，按［1］式（15—6）~（15—8）則得

275Kbb275Kbba2.66x11.84+0.1x0…5.106…5.1062.41x +0.05x—caSbSTS2+S2胃乂24.caSbSTS2+S2胃乂24.68=8.23>S=1.5*8.732+24.682故可知其安全。2）截面II右側(cè)抗彎截面系數(shù)W按［1］表15—4中的公式計(jì)算W=0.1』3=0.1x403mm3=6400mm3W=0.2』3=0.2x403mm3=12800mm3T彎矩M及彎曲應(yīng)力為87一2—33一5M=82445.066x N-mm=50771.79N-mm87.2M50771.79嘩 MPa=7.933MPa6400扭矩T2及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為T2=43788N-mm二=43788MPa=3.421MPaWt 12800k過盈配合處的f￡b由［1］附表3—8用插值法求出，并取匕=0.8匕于是得￡ ￡T bk—=3.48￡b!=0.8|b=2.78T b軸按磨削加工由［1］附圖3—4得表面質(zhì)量系數(shù)為P=P=0.92故得綜合系數(shù)土+二-1=3.48+上-1=3.57￡P(guān) 0.92=、+-1-1=2.78+-^-1=2.87P 0.92T所以軸在截面右側(cè)安全系數(shù)為b 1 Kbba+Rbm275=9.713.57x7.933+0.1x0b

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Kb+中b =31.033eg3.421八心3.4212.87x +0.05x 2 2971x31.033=9.267>S=1.5qS2+S2 <9.712+31.0332故該軸在截面II右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重應(yīng)力循環(huán)不對稱，故可略去靜強(qiáng)度校核。ca第（I）軸設(shè)計(jì)2.2.6初算第（I）軸的最小直徑1.先按［1］式（15—2）初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)［1］表15—3，取A0=120。:p 3.2521=120x3, mm=12.481mm:七32890根據(jù)最小直徑選取30307軸承，尺寸為dxDxT=30mmx72mmx20.75mm2.2.7第（I）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸（I）端蓋的總寬度及外端蓋距聯(lián)軸器的距離，取軸承外壁距半聯(lián)軸器外面距離為50mm。即II—III段長度為50mm。再根據(jù)軸（III），（II）數(shù)據(jù)，及確定的箱體壁距離和帶輪輪轂的長即可將整個(gè)軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定。軸的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2—5dmin=A0IIEV2.2.8軸系零部件的選擇根據(jù)前面軸的設(shè)計(jì)容可以確定各個(gè)軸上的零部件?，F(xiàn)將各軸系零件列表如表2—6軸承（GB/T297—1994）鍵（GB/T1096—2003）聯(lián)軸器(GB/T5014—1985)軸I313068mmx7mmx80mm（連軸器）LH2軸II3130712mmx8mmx63mm（小齒輪）12mmx8mmx32mm（大齒輪）軸III3031518mmx11mmx90mm（聯(lián)軸器）22mmx14mmx70mm（大齒輪）LH5表2—6減速器裝配圖的設(shè)計(jì)3.1箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定3.1.1鑄造箱體的結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸減速器為展開式二級圓柱齒輪減速器，主要尺寸如表3—1名稱符號齒輪減速器箱座壁厚58箱蓋壁厚518箱蓋凸緣壁厚b112箱座凸緣厚度b12箱座底凸緣厚度b220地角螺栓直徑df18地角螺栓數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑d114連接螺栓d2的間距l(xiāng)150軸承端蓋螺釘直徑d38視孔蓋螺釘直徑d46定位銷直徑d8ddd至外箱壁距離f1 2C124/20/16dfd2至凸緣邊緣距離C222/14軸承旁凸臺(tái)半徑R118凸臺(tái)高度h低速軸承外徑確定外箱壁至軸承座端面距離l146鑄造過度尺寸x,yx=5y=25大齒輪頂圓與箱壁距離A110齒輪端面與箱壁距離A2>8箱蓋箱座肋厚mm1m=m=81軸承端蓋外徑D2201軸承旁連接螺栓距離s201蓋與座連接螺栓直徑d2103.1.2箱體壁的確定箱體前后兩壁間的距離由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)確定，左右兩壁距離通過低速