鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程作業(yè)

大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程作業(yè)

（一）.選擇題（在每小題的四個備選答案中選出一個正確的答案，并將正確答案的填

在題干的括號，每小題1分，共20分）

1.在平面機(jī)構(gòu)中，每增加一個低副將引入（C）。

A.0個約束

B.1個約束

C.2個約束

D.3個約束

2.較鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，AB為曲柄，CD為搖桿，BC為連桿。若桿長7AB=30mm,7Bc=70mm,

7cD=80mm,則機(jī)架最大桿長為（C）

A.80mmB.100mm

C.120mmD.150mm

3.在凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動件以運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動時，存在剛性沖擊。（A）

A.等速B.擺線

C.等加速等減速D.簡諧

4.棘輪機(jī)構(gòu)中采用了止回棘爪主要是為了（A）

A.防止棘輪反轉(zhuǎn)B.對棘輪進(jìn)行雙向定位

C.保證棘輪每次轉(zhuǎn)過相同的角度D.驅(qū)動棘輪轉(zhuǎn)動

5.在標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動中，硬齒面齒輪應(yīng)按設(shè)計。（B）

A.齒面接觸疲勞強(qiáng)度B.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

C.齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度D.熱平衡

6.在一對標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動中，大、小齒輪的材料及熱處理方式相同時，小齒輪的齒面接觸

應(yīng)力0Hl和大齒輪的齒面接觸應(yīng)力的關(guān)系為(C)

A，6Hl>6H2B.OH2

C.H2D.不確定

7.提高蝸桿傳動效率的措施是，（D）

A.增加蝸桿長度B.增大模數(shù)

C.使用循環(huán)冷卻系統(tǒng)D.增大蝸桿螺旋升角

8.在傳動中，各齒輪軸線位置固定不動的輪系稱為（B）

A周轉(zhuǎn)輪系B.定軸輪系

C.行星輪系D.混合輪系

9、帶傳動采用緊輪的目的是。（D）

A.減輕帶的彈性滑動B.提高帶的壽命

C.改變帶的運(yùn)動方向D.調(diào)節(jié)帶的拉力

10、鏈傳動設(shè)計中，當(dāng)載荷大，中心距小，傳動比大時，宜選用。（B）

A大節(jié)距單排鏈B小節(jié)距多排鏈

C小節(jié)距單排鏈D大節(jié)距多排鏈

11、平鍵聯(lián)接選取鍵的公稱尺寸bXh的依據(jù)是。（D）

A.輪轂長B.鍵長

C.傳遞的轉(zhuǎn)矩大小D.軸段的直徑

12、齒輪減速器的箱體和箱蓋用螺紋聯(lián)接，箱體被聯(lián)接處的厚度不太大，且經(jīng)常拆裝，一般

用什么聯(lián)接？（A）

A.螺栓聯(lián)接B.螺釘聯(lián)接C.雙頭螺柱聯(lián)接

13、對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核時，應(yīng)選定危險截面，通常危險界面為？（C）

A.受集中載荷最大的截面B.截面積最小的截面C.受載大，截面小，

應(yīng)力集中的截面

14、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算轉(zhuǎn)軸軸頸時，求出的直徑指哪段軸頸？（B）

A.裝軸承處的軸頸B.軸的最小直徑C.軸上危險截面處的直徑

15、在正常條件下，滾動軸承的主要失效形式是o（A）

A.工作表面疲勞點(diǎn)蝕B.滾動體破裂C.滾道磨損

16、不屬于非接觸式密封。（D）

A.間隙密封B.曲路密封

C.擋油環(huán)密封D.毛氈圈密封

17、要求密封處的密封元件既適用于油潤滑，也可以用于脂潤滑，應(yīng)采用密封方式。

（B）

A.氈圈密封B.唇形密封圈密封C.擋油環(huán)密封

18、對于徑向位移較大，轉(zhuǎn)速較低，無沖擊的兩軸間宜選用聯(lián)軸器。（C）

A.彈性套柱銷B.萬向C.滑塊D.徑向簧片

19、聯(lián)軸器和離合器的主要作用是。（A）

A.聯(lián)接兩軸，使其一同旋轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩B.補(bǔ)償兩軸的綜合位移

C.防止機(jī)器發(fā)生過載D.緩和沖擊和振動

20、設(shè)計時，圓柱螺旋壓縮彈簧的工作圈數(shù)（有效圈數(shù)）應(yīng)按照—計算確定。（A）

A.變形條件（剛度條件）B.強(qiáng)度條件

C.應(yīng)力條件D.穩(wěn)定性條件

（二）.判斷題（在正確的試題后面打J,錯誤的試題后面打X。每題1分，共15分）

1.轉(zhuǎn)動副限制了構(gòu)件的轉(zhuǎn)動自由度。（X）

2.平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動角等于90。時，則機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。（V）

3.凸輪機(jī)構(gòu)工作中，從動件的運(yùn)動規(guī)律和凸輪轉(zhuǎn)向無關(guān)。（V）

4.一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是基圓齒距相等（V）

5.漸開線上齒廓各點(diǎn)的壓力角均相等。（X）

6.將行星輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系后，其各構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系發(fā)生了變化。（X）

7、為了保證V帶傳動具有一定的傳動能力，小帶輪的包角通常要求小于或等于120。（X）

8、鏈傳動屬于嚙合傳動，所以它能用于要求瞬時傳動比恒定的場合。（X）

9、由于花鍵聯(lián)接較平鍵聯(lián)接的承載能力高，因此花鍵聯(lián)接主要用于載荷較大的場合。（V）

10、對于受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，總工作載荷=預(yù)緊力+工作載荷。（X）

11、一般機(jī)械中的軸多采用階梯軸，以便于零件的裝拆、定位。（V）

12、一批在同樣載荷和同樣工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的同型號滾動軸承，其壽命相同。（X）

13、邊界摩擦是指接觸表面吸附著一層很薄的邊界膜的摩擦現(xiàn)象，接觸情況介于干摩擦與流

體摩擦兩種狀態(tài)之間。（V）

14、對于多盤摩擦式離合器，當(dāng)壓緊力和摩擦片直徑一定時，摩擦片越多，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力

越大。（J）

15、非周期性速度波動可用加飛輪的方法調(diào)節(jié)。（X）

（三）.計算分析題（共35分）

1.（7分）計算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，若有復(fù)合較鏈、局部自由度、虛約束必須指出。

解：局部自由度D處，E與F、G處有一

F=3*3-3*2-2=l

2.（10分）圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，要求:

（1）在圖中標(biāo)出壓力角a、傳動角Y；

（2）分析說明對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是否具有急回運(yùn)動;

（3）以哪個構(gòu)件為原動件會出現(xiàn)死點(diǎn)位置？繪圖說明死點(diǎn)位置。

解：對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無急回運(yùn)動，因為該機(jī)構(gòu)極位夾角a=0

根據(jù)公式k=180+a/180-a得行程速比系數(shù)為1,則證明該機(jī)構(gòu)無急回特性，所以不會產(chǎn)

生急回運(yùn)動。

3.（8分）一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，正常齒制，小齒輪dal=104〃/72,Z]=24；

大齒輪叁2=232WWZ,試求：（1）齒輪模數(shù)m和大齒輪齒數(shù)z?；（2）傳動比心；（3）標(biāo)

準(zhǔn)中心距。

解：⑴%=（Z]+2）澳=（24+2）=104,m=104/26=4

乙2=（22+2）〃，=232Z2=232/4-2=56

（2）.=Z2/ZI=56/24=2.33

（3）a=104+232/2=168mm

4.（10分）設(shè)兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖，試問：（1）低速級斜齒輪的螺旋線

方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相同？（2）畫出中間軸上兩齒輪的圓周

力及、凡和軸向力月2、心方向。

解：1、由于中間軸兩齒輪分別2

因此使軸向力方向相反，必須使

齒輪2為左旋，故齒輪3必須左旋,齒輪4右旋。

2、使中間軸上輪2和輪3的軸向互相完全抵消，需要滿足凡尸及

=

Ft2Ft3tanP2,Ft3=Ft3tanB3

因齒輪2和齒輪3傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，T=Ft2d2/初Ft3d2且

d,=z.m,.ICMrB.fd.=z.m,/cosfi.t整理后可存：

2I91I4JIJ'i

加九FHdl2此尸青

_?2m5x17

因此sin0=二一工疝p=-------sin15。=0.1438

z,3x51

%=§.Z7°=8°16'2'

（四）課程設(shè)計題（30分）

1、繪制一級直齒圓柱齒輪減速器裝配圖、齒輪軸零件圖；

2、書寫設(shè)計計算說明書。

一級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書

目錄

一、課程設(shè)計的目的...............................1

二、課程設(shè)計的容和任務(wù).........................2

三、課程設(shè)計的步驟...............................2

四、電動機(jī)的選擇.................................3

五、傳動零件的設(shè)計計算..........................5

(1)帶傳動的設(shè)計計算...........................5

(2)齒輪傳動的設(shè)計計算.........................7

六、軸的計算.....................................9

七、軸承的校核...................................13

八、聯(lián)軸器的校核.................................13

九、鍵聯(lián)接的選擇與計算...........................14

十、減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸.....................14

十一潤滑方式的選擇.............................14

十二、技術(shù)要求...................................15

十三、參考資料...................................16

十四、致謝.......................................17

一、課程設(shè)計的目的：

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生在

校期間第一次較全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，在實踐學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地

位。

本課程設(shè)計的教學(xué)目的是：

1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進(jìn)行

機(jī)械設(shè)計訓(xùn)練，從而使這些知識得到進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)。

2、學(xué)習(xí)和掌握設(shè)計機(jī)械傳動和簡單機(jī)械的基本方法與步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程

能力及分析問題、解決問題的能力。

3、提高學(xué)生在計算、制圖、計算機(jī)繪圖、運(yùn)用設(shè)計資料、進(jìn)行經(jīng)驗估算等

機(jī)械設(shè)計方面的基本技能。

二、課程設(shè)計的容和任務(wù)：

1、課程設(shè)計的容應(yīng)包括傳動裝置全部設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)

計，具體如下：

1）閱讀設(shè)計任務(wù)書，分析傳動裝置的設(shè)計方案。

2）選擇電動機(jī)，計算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)。

3）進(jìn)行傳動零件的設(shè)計計算。

4）減速器裝配草圖的設(shè)計。

5）計算機(jī)繪制減速器裝配圖及零件圖。

2、課程設(shè)計的主要任務(wù)：

1）設(shè)計減速器裝配草圖lo

2）計算機(jī)繪制減速器裝配圖1、零件圖2（齒輪、軸等）

3）答辯。

三、課程設(shè)計的步驟：

1、設(shè)計準(zhǔn)備

準(zhǔn)備好設(shè)計資料、手冊、圖冊、繪圖用具、計算用具、坐標(biāo)紙等。閱讀設(shè)

計任務(wù)書，明確設(shè)計要求、工作條件、容和步驟；通過對減速器的裝拆了解設(shè)

計對象；閱讀有關(guān)資料，明確課程設(shè)計的方法和步驟，初步擬訂計劃。

2、傳動裝置的總體設(shè)計

根據(jù)任務(wù)書中所給的參數(shù)和工作要求，分析和選定傳動裝置的總體方案；

計算功率并選擇電動機(jī)；確定總傳動比和各級傳動比；計算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩

和功率。

3、傳動裝置的總體方案分析

傳動裝置的設(shè)計方案直觀地反應(yīng)了工作機(jī)、傳動裝置和原動機(jī)三者間的

動和力的傳遞關(guān)系。滿足工作機(jī)性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機(jī)構(gòu)類

型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成。合理的方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要

求，保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效

率高和使用維護(hù)方便。

四、電動機(jī)的選擇

電動機(jī)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。應(yīng)按照工作機(jī)的要求，根據(jù)選擇的傳動方案

選擇電動機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄總共查出其型號和尺寸。

選擇電動機(jī)類型、型號、結(jié)構(gòu)等，確定額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)尺寸等。

1、選擇電動機(jī)類型

電動機(jī)有交流和直流電動機(jī)之分，一般工廠都采用三相交流電，因而多采

用交流電動機(jī)。交流電動機(jī)有異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩類，異步電動機(jī)又分

為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型電動機(jī)應(yīng)用最多/目前應(yīng)用最廣的是Y系

列自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好、工作可靠、價格

低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合,

如運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床、風(fēng)機(jī)、農(nóng)機(jī)、輕工機(jī)械等。在經(jīng)常需要起動、制動和正、反

轉(zhuǎn)的場合(如起重機(jī))，則要求電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量小、過載能力大，應(yīng)選用起重及

冶金用三相異步電動機(jī)YZ型(籠型)或YZR型(繞線型)。

按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動機(jī)。

2、電動機(jī)功率的選擇

1)工作機(jī)所需的電動機(jī)輸出功率為

Pd=Pw/n=Fv/iooonwfi

已知滾筒直徑D=450mm,滾筒圓周力F=2.2KN,輸送帶速度V=L6m/s,由

表查聯(lián)軸器，圓柱齒輪傳動減速器：傳動帶傳動效率0.96,圓柱齒輪傳動的軸

承傳動效率0.99,齒輪傳動傳動效率0.97,彈性聯(lián)軸器傳動效率0.99,卷筒軸

的軸承傳動效率0.98,卷筒傳動效率0.96。

nw?T1=0.96?(0.99?0.99)?0.97?0.99?0.98?0.96=0.85

Pd=2200x1.6/1000x0.85=4.14kw

2)確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速

卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為

Hw=60x1000v/3.14D=60x1000x1.6/3.14x450=67.94r/min

取V帶傳動比i1'=2~4,單極齒輪傳動比i'2=3~5,w則總傳動比圍

i'=6~20

故電動機(jī)轉(zhuǎn)速圍為：n'd=i'?Hw=(60~20)x67.94=408~1359r/min

經(jīng)查表得有兩種適尸目的電動機(jī)型號

方案電動機(jī)型號額定功率Ped(kw)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)

1Y160M2—85.5720

2Y132M2—65.5960

綜合考慮電動機(jī)和裝動裝置尺寸，重量以及減速器的傳動比，其中1號電動機(jī)

總傳動比比較適用，傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。所選電動機(jī)額定功率Ped=5KW,滿載轉(zhuǎn)

速nm=720r/niin

3、計算總傳動比和分配傳動比

由選定電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動軸的轉(zhuǎn)速nw,可得傳動裝置的總傳

動比為

i=nm/nw=720/67.94=10.60

傳動裝置的實際傳動比要由選定的齒輪齒數(shù)或帶輪基準(zhǔn)直徑準(zhǔn)確計算，因而很

可能與設(shè)定的傳動比之間有誤差。一般允許工作機(jī)實際轉(zhuǎn)速，與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間

的相對誤差為土（3~5）%

對于多級傳動i為

?????

1=11?12?13.........................?In

計算出總傳動比后，應(yīng)合理地分配各級傳動比，限制傳動件的圓周速度以減小

動載荷，降低精度.

分配各級傳動裝置傳動比：

取帶傳動比齒輪傳動比

ii=3o12=3.5O

4、計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)

為了進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，應(yīng)首先推算各軸的轉(zhuǎn)速。功率和轉(zhuǎn)矩。

則各軸的轉(zhuǎn)速為

1）、各軸轉(zhuǎn)速

Hi-Hm/ii=720/3二!40r/min

Hu-Hi/i2=240/3.5-68.6/min

H卷二Ilii-68.6r/min

2）、各軸的輸入功率

Pi=pd?T]i-4.14x0.96=3.971kw

Pn=Pi?T]12=3.97x0.99x0.97=3?80kw

P卷=Pn?n23=3.80x0.99x0.99=2.4kw

3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩

Td=9550?4.14/720=54.9N?m

Ti=Td?ii?T|1=54.9x3x0.96=158N?m

Tn=Ti?i2?n23=158X4X0.99x0.97=531N-m

T卷=Tn?is?T]4?X]2=531x1x0.99xO.99

=520N?m

參數(shù)軸名電動機(jī)軸一軸二軸卷筒軸

轉(zhuǎn)速n(r/min)72024068.668.6

輸入功率P(kw)4.143.973.803.74

輸入轉(zhuǎn)矩T(N.m)54.9158531520

傳動比i33.51

效率n0.960.960.98

五、傳動零件的設(shè)計計算

(1)帶傳動的設(shè)計計算

1、計算功率PcPC=KAP=1.2x5.5=6.6kw

2、選帶型

據(jù)Pc=6.6kw,n=720r/min,由表10T2選取A型帶

3、帶輪基準(zhǔn)直徑帶輪直徑較小時結(jié)構(gòu)緊湊，彎矩應(yīng)力不大，且基準(zhǔn)直徑

較小時，單根V帶所能傳遞的基本額定功率也較小，從而造成帶的根數(shù)增

多，因此一般取ddl<dd2并取標(biāo)準(zhǔn)值。查表得10-9確定ddl,dd2o

ddi=140mmdd2=425mm

4、驗算帶速當(dāng)傳遞功率一定時，帶速過低，則需要很大的圓周力，帶

的數(shù)要增多，而帶速過高則使離心力增大，減小了帶與帶輪間的壓力，容

易打滑。所以帶傳動需要驗算帶速，將帶速控制在5m/s〈V〈25m/s,否則可

調(diào)整小帶輪的基準(zhǔn)直徑ddi,為充分發(fā)揮V帶的傳動能力，應(yīng)使帶速

V=20m/s為最佳，帶速V=3.14nddi/60xl000—5.3m/s

5、驗算帶長

一般中心距a。取值圍：0.7(ddl+dd2)<=a。<=2(ddl+dd2)

395.5<=ao<=1130

初定中心距Ho=500mm

Ldo=2Ho+3.14(ddi+dd2)/2+(dd2+dai)2/4Ho

=2x500+3.14x(140+425)/2+(425-140)74x500

=1927.66mm

由表10-2選取相近的Ld=2000mm

6.確定中心距

中心距取大些有利于增大包角，但中心距過大會造成結(jié)構(gòu)不緊湊，在載荷

變化或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，將會引起帶的抖動，從而降低了帶傳動的工作能力，若中

心距過小則帶短，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，使帶易發(fā)生疲勞破壞，同時還使小帶輪

包角減小，也降低了帶傳動的工作能力，確定中心距

a=ao+(Ldi-Ld2)/2=536mm

amin=a_0.015Ld=506mm

amax=a+0.03Ld=596mm

7、驗算小帶輪包角要求ai>i2o°若ai過小可以加大中心距，改變傳動

比或增設(shè)緊輪，ai可由下式計算

ai=180°-[57.3x(dd2-dai)/a]=149°

ai>i2o°故符合要求

8、單根v帶傳動的額定功率根據(jù)ddi和n查圖10-11得：Pi=l.4kw

9、單根v帶額定功率增量根據(jù)帶型及i查表10-5得：APi=0.09kw

10、確定帶的根數(shù)為了保證帶傳動不打滑，并具有一定的疲勞強(qiáng)度，必

須保證每根v帶所傳遞的功率不超過它所能傳遞的額定功率有

查表得10-6：Ka=0.917查表得10-7：Ki=l.03

Z=Pc/[(Pi+AP)KaKi]=4.68

所以取Z=5

11、單根V帶初拉力查表10-1得q=0.10kg/m

Fo=500[(2.5/Ka)-1](Pc/zv)+qv2=218N

12、作用在軸上的力為了進(jìn)行軸和軸承的計算，必須求出v帶對軸的壓

力FQ

FQ=2ZFOSIN(ai/2)=2100.7N

13、注意事項

X檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，帶輪直徑與電動機(jī)的中

心高應(yīng)相稱，帶輪軸孔的直徑，長度應(yīng)與電動機(jī)的軸直徑長度對應(yīng)，大帶輪的

外圓半徑不能過大，否則回與機(jī)器底座相互干涉等。

※帶輪的結(jié)構(gòu)形式主要取決于帶輪直徑的大小，帶輪直徑確定后應(yīng)驗算實

際傳動比和帶輪的轉(zhuǎn)速。

(2)齒輪傳動的設(shè)計計算

已知i=3.5ni=240r/min傳動功率p=3.97

兩班制，工作期限io年，單向傳動載荷平穩(wěn)

1、選材料與熱處理。所設(shè)計的齒輪屬于閉式傳動，通常才用軟齒面的鋼制齒

輪，小齒輪為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBW,大齒輪材料也為45鋼，正火

處理，硬度為215HBS,硬度差為45HBs較合適。

2、選擇精度等級，輸送機(jī)是一般機(jī)械，速度不高，故選擇8級精度。

3、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計。

本傳動為閉式傳動，軟齒面，因此主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接

觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，根據(jù)式(6-41)

2

di>(671/[0H])kTi(i+l)/

1)載荷因數(shù)K.

圓周速度不大，精度不高，齒輪關(guān)于軸承對稱布置，按表6-9取K

=1.2.

2)轉(zhuǎn)矩T

T=9.55xl06xP/ni=9.55xl06x3.97/240=160000N?mm

3)彎曲后減切應(yīng)力[OH]

據(jù)式(6-42)

OH]=oHmin/Snnin，ZN

由圖6-36查得.oHlimi=610Mpa,Hiim2=500Mpa

接觸疲勞壽命系數(shù)ZN按一年300工作日，兩班制工作每天16小時，由公式

N=60njth算得

Ni=60x240x10x300x16=0.69xl09

99

N2=Ni/i=0.69xl0/3.5=0.19xlO

查圖6-37中曲線：

ZNI—1.02

ZN2=1.12

按一般可靠性要求，取Sumin=1

[0HI]=oHiimixZni/Sanin=610x1.02/1Mpa=622.2Mpa

[。H2]=。Hlim2XZn2/Sitnin=500x1.12/1Mpa=560Mpa

4)計算小齒輪分度圓直徑di

查表取6-11齒寬系數(shù)1.1

2

di>=(671/EaH])kTi(i+l)/i

=68.6mm

取di=70mm

5)計算圓周速度V

V=3.14nidi/60xl000=3.14x240x70/60x1000=0.879m/

s

因V〈6m/s,故去取8級精度合適。

4、確定主要參數(shù)，計算主要幾何尺寸。

取小齒輪齒數(shù)為

Z1=20Z2=ixZl二70

m=dl/Zi=3.5mm

取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3.5mm

分度圓直徑

dl=mz>3.5x20=70mm

dz=mz2=3.5x70=245nHii

1)中心距aa二(di+d2)/2=157.5mm

2)齒寬bb=1.1x70=77mm

取b2=77mm貝Ubi=5+b2=77+5=82mm

3)齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=3.5mm

齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=l.25x3,5=4,375

5、校核彎曲疲勞強(qiáng)根據(jù)式(6-44)

。bb=2kTi/bmdl?YFS

1)復(fù)合齒形因數(shù)YFS如圖6-39得，YFSI=4.35,YFS2=3.98

2)彎曲疲勞許用應(yīng)力

[。bb]。bblim/SfminXYN

由圖6-40的彎曲疲勞極限應(yīng)力

°bbliml—。bbiimi=490Mpa

Obblim2=410Mpa

由圖6-41得彎曲疲勞壽命系數(shù)YN；YNI=1(Ni>No,No=3xio6)

YN2=1(N2>NO,NO=3xio6)

彎曲疲勞的最小安全SFmin,按一般可靠性要求，取SFmin=1,

計算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為：

[。bbl]~。bblimlXYN1/SFmin=(490/1)X1=490Mpa

[。bb21—。bblim2XYN2/SFmin=(410/1)X1=410Mpa

3)校核計算：

。bbi=2kTi/bmdi-YFSI=2x1.2X160000x4.35/82X3.5x70

=83.15<[obbi]

。bb2=2kTi/bmdi-YFS2=2x1.2x160000x3.98/77x3.5x70

=81<[obb2]

故彎曲疲勞強(qiáng)度足夠.

六、軸的計算

1、II軸的設(shè)計

(1)選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力.

選用軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表12-1知

。bi=ob2=650Mpa,osi=。s2=360Mpa,查表12-6可知

[o+i]bb=215Mpa[oo]bb=102Mpa,[o-I]bb=60Mpa

(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑

單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相連接,從結(jié)構(gòu)要求考

慮輸入端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：

查表12-5可得,45鋼取C=118,則

考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=48mm

(3)齒輪上作用力的計算

齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為

66

T=9.55xl0xP2/n2=9.55xl0x3.80/68.6=530000

N,mro|

齒輪作用力：

圓周力FT=2T/d2=2x530000/245=4326.5N

徑向力Fr==4326.5Xtan20=1574.7N

軸向力Fa=O

(4)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需同時考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式,按比例

繪制軸承結(jié)構(gòu)草圖.

1、確定軸上零件的位置及固定方式

單級齒輪減速器,將齒輪布置在箱體壁的中央，

軸承對稱布置在齒輪兩邊,軸外伸端安裝聯(lián)軸器。

齒輪靠軸環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩段

軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定；軸通過兩端軸承實現(xiàn)軸向

定位；靠過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向固定。

2.確定各段軸的直徑。

將估算軸直徑d=48mm作為外伸直徑di,與聯(lián)軸器相配合，

考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=51mm，齒輪和右端軸承

從右端轉(zhuǎn)入，考慮裝拆方便及零件固定的要求，裝軸承處軸徑d3應(yīng)大于d2,考慮

滾動軸承直徑系列，取d3=55mm,為便于齒輪裝拆，與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于

d3,取d4=57mm,齒輪左端用軸環(huán)固定，右端用套桶定位，軸環(huán)直徑d5,滿足齒輪

定位的同時，還應(yīng)滿足左側(cè)軸承的安裝要求，根據(jù)選定軸承型號，確定左端軸承型

號與右端軸承型號相同，取d6=55mm。

3.選取軸承型號，

初選軸承型號為深溝球軸承，代號為60H,查手冊可得軸承寬度

B=18mm

4.確定各端軸的長度

綜合考慮軸上零件的尺寸B與減速器箱體尺寸的關(guān)系，確定各段軸的長度。

5軸的結(jié)構(gòu)簡圖

的受力簡圖。

水平支反力FRBX=Fi?x=Ft/2=4326.5/2=2163.3N

水平面彎矩MCH=FRBXX70=151427.5N,mm

垂直面支反力FRBZ=FRDZ=FR/2=787.4N

垂直面彎矩Mcv=FRBZX70=55115N,mm

合成彎矩

Me-Ja成十&二〃〃竹JNA

2、計算當(dāng)量彎矩Me

轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為

a=[。一1]bb/[。o]bb=60/102=0.59

最大當(dāng)量彎矩

""MJ十（"?二泊、6M

3、校核軸徑由當(dāng)量彎矩圖可知C剖面當(dāng)量彎矩最大為危險面

校核該截面的直徑

考慮該

截面上鍵槽的影響，直徑增加3%,則d=L03x39=40mm

結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的直徑為55mm,強(qiáng)度足夠。

2、I軸的設(shè)計

1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力.

選用軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表12-1知Obi=Ob2=600Mpa,

osi=oS2=300Mpa,查表12與可知[。+i]bb=200Mpa

Eoo]bb=95Mpa,Lo-1]bb=55Mpa

(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑

取d=31mm

(3)齒輪上作用力的計算

齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為

T=9.55xl06xP/n=160000N-mni

齒輪作用力：

圓周力FT=2T/dl=2x160000/70=4571N

徑向力Fr==1664N

軸向力Fa=O

4)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時

需同時考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例

繪制軸承結(jié)構(gòu)草圖.確定軸上零件的位置及固定方式,單級齒輪減速器,將齒輪布置在箱體

壁的中央,。軸承對稱布置在齒輪兩邊，

2.確定各段軸的直徑。

將估算軸直徑di=3L取第二段直徑為也=35畫,，考慮裝拆方

便及零件固定的要求，裝軸承處軸徑d3應(yīng)大于d2,考慮滾動軸承直徑系列，取

d3=40mm,考慮軸承定位取d4=52上面有齒輪，一體式。根據(jù)選定軸承型號，確定左端軸

承型號與右端軸承型號相同，取d5=40mm。

3、選擇軸承型號初選型號為深溝求軸承代號6008

4、畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖

5校核軸的強(qiáng)度

1畫出計算簡圖計算支反力和彎距，由軸的結(jié)構(gòu)簡圖可以確定軸承支點(diǎn)跨矩，嗜撲此可畫出

軸的受力簡圖。

水平支反力FRBX=FRDx=Ft/2=4571/2=2286N

水平面彎矩MCH=FRBXX70=160020N?mm

垂直面支反力FRBZ=FRDZ=FR/2=1664/2=832N

垂直面彎矩Mcv=832X70=58240N?mm

合成彎矩

2、計算當(dāng)量彎矩Me

轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為

a=[o-Jbb/[。o]bb=55/95=0.58

最大當(dāng)量彎矩

人射々母/二V

3、校核軸徑由當(dāng)量彎矩圖可知C剖面當(dāng)量彎矩最大為危險面

校核該截面的直徑

4c=〃吃九）二，2

結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的直徑為50mm,強(qiáng)度足夠。

七、軸承的校核

1.I軸軸承的選擇

由任務(wù)知減速器采用的是一級圓柱齒輪減速器，載荷的方向只有徑向力和圓周

力，無軸向力，故可以選用比較廉價的深溝球軸承60000型。再由軸的結(jié)構(gòu)可

知，軸承的徑為40mm。即徑代號08.故初選6008,因為無軸向力，故載荷P就

等于軸承承受的Fr由軸受力圖可得。

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1.ii軸軸承的選擇

由軸承一選擇的思路可初選軸承型號為6011因為無軸向力，故載荷P就等于軸

承承受的Fr由軸受力圖可得。

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八、聯(lián)軸器的校核

彈性柱銷聯(lián)軸器

選擇聯(lián)軸器類型，為緩和振動和沖擊，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器

選擇聯(lián)軸器型號，計算轉(zhuǎn)矩，由表15-1查取K=1.4,

按式計算

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九、鍵聯(lián)接的選擇與計算

1、大齒輪與軸的配合d=57mm取普通平鍵聯(lián)接鍵

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