用于帶式運(yùn)輸機(jī)的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器

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1、目錄1) 前言 12) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 23) 傳動(dòng)方案的擬定及說明 34) 電動(dòng)機(jī)的選擇 35) 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 56) 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 67) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 138) 滾動(dòng)軸承的選擇和壽命計(jì)算 259) 鍵的選擇和校核 2710) 聯(lián)軸器的選擇 2811) 箱體的結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì) 2812) 潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì) 2913) 設(shè)計(jì)小結(jié) 3014) 參考資料 30刖百機(jī)械課程設(shè)計(jì)是考察學(xué)生全面掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的主要環(huán)節(jié)，將“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”和“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”的內(nèi)容體系有機(jī)整合為一個(gè)新的綜合課程設(shè)計(jì)體系，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

2、、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用等內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)意識(shí)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)以及提高學(xué)生在設(shè)計(jì)、繪圖等的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。本次課題為設(shè)計(jì)一單級(jí)圓錐齒輪減速器，減速器是用于電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:設(shè)計(jì)題目，傳動(dòng)效率的計(jì)算，電機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算，軸和軸承的選擇及相關(guān)計(jì)算，鍵的選擇與校核，聯(lián)軸器的選擇，箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)的目的：1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課的知識(shí)，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使已學(xué)知識(shí)得以鞏固、加深和擴(kuò)展；2、學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、部件、機(jī)械傳動(dòng)及一般機(jī)械的基本設(shè)計(jì)方法

3、和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、分析問題及解決問題的能力；3、提高學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)）進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算及考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能和機(jī)械CAD 技術(shù)。具體任務(wù)：1、傳動(dòng)方案的分析和擬定；2、電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；3、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)（齒輪傳動(dòng)、錐齒傳動(dòng)）；4、軸的設(shè)計(jì)（所有軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，低速軸的彎、扭組合強(qiáng)度校核及安全系數(shù)校核）；5、軸承的設(shè)計(jì)（所有軸承的組合設(shè)計(jì)，低速軸上軸承的壽命計(jì)算）；6、鍵的選擇及強(qiáng)度校核；7、減速器的潤(rùn)滑與密封；8、減速器裝配圖設(shè)計(jì)（箱體、箱蓋、附件設(shè)計(jì)等）9、零件工作圖設(shè)計(jì)；- 1 -設(shè)計(jì)任務(wù)書【設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上

4、的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器O1 .總體布置簡(jiǎn)圖2 .工作情況工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)3 .原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸機(jī)卷筒扭矩（N?m）運(yùn)輸帶速度（m/s）卷筒直徑（mm）帶速允許偏差 （%）使用年限 （年）工作制度（班/日）14000.7535051024 .設(shè)計(jì)內(nèi)容1）電動(dòng)機(jī)的選擇與參數(shù)計(jì)算2）傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算3）軸的設(shè)計(jì)4）滾動(dòng)軸承的選擇5）鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核6）裝配圖、零件圖的繪制7）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫5 .設(shè)計(jì)任務(wù)1）減速器裝配圖一張（1號(hào)圖幅）2）零件工作圖2張（3號(hào)圖幅2張繪制輸出軸及其上齒輪工作圖各一張）3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份傳動(dòng)方案的擬定及說明1 .傳動(dòng)方案：V帶加同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速箱

5、2 .特點(diǎn)：采用V帶可起到過載保護(hù)作用；減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致 相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。3 .說明如下：為了估計(jì)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比范圍，以便選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和擬定傳動(dòng)方案可先由已知條件計(jì)算般常選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。1.電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇四.電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y132S-4系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，它為臥室封閉結(jié)構(gòu)。2.電動(dòng)機(jī)容量的選擇-27 -1）卷筒軸的輸出功率c FvPw =10002T vD10002 14000.35010000.75=6

6、kW2）電動(dòng)機(jī)輸出功率PdPd=N傳動(dòng)裝置的總效率二 式中 =0.955 V帶傳動(dòng)效率;2 =0.9875軸承傳動(dòng)效率（球軸承）% =0.97 齒輪的傳動(dòng)效率，齒輪精度8級(jí);4 =0.25彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率5 =0.955卷筒軸滑動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率；則 = 0.955 0.98753 0.972 0.9925 0.955 0.82015P,6故 Pd7.3157kW0.820153)電動(dòng)機(jī)額定功率Ped查表，選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped =7.5kW3.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇查表得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍i1=24；兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍i2=860則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 nd = nw彳門2

7、= 6559827r/min可見同步轉(zhuǎn)速為 750r/min、1000r/min、1500r/min和3000r/min的電動(dòng)機(jī)均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表所示：方電動(dòng)機(jī)額定 功率 (kW)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min )電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比案型號(hào)同步質(zhì)量(kg)總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)兩級(jí)減速器1Y132M-47.5150014408134.4682.513.7872Y160M-67.5100097011923.2182.210.554由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，但方案1的電動(dòng)機(jī)質(zhì)量較小，且比價(jià)低。因此，采用方案1,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為

8、Y132M-4。3.電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸查表得出出Y132M-4型電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備份。型號(hào)額定功率(kw)同步轉(zhuǎn)速 (r/min)滿載轉(zhuǎn)速 (r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩Y132M-47.5150014402.22.3HDEGKLFX GD質(zhì)量(kg)：1323880331251510X 881傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1 .傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比nm144040.9463= 35.1682 .分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1 =2.5,則兩級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為:i2 i 335.1682.5= 14.067i2 1=3

9、.75所得i2 i 3符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍3 .各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為I軸，中速軸為n軸，低速軸為出軸，各軸轉(zhuǎn)速為n0 =nm =1440r/minn。 1440n： =576r/min11 2.5ni 576nn = = = 153.6r / min12 3.75nn 153.6nm = 40.96r/min13 3.754.各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped計(jì)算各軸輸入功率，即P0 = Ped = 7.5kWR = P0 1 = 7.5 0.955= 7.1625kWPn =R 2 3 = 7.1625 0.9875 0.97 = 6.

10、8608kWPm = Pu 2 3 = 6.8608 0.9875 0.97 = 6.5718kW5.各軸轉(zhuǎn)矩Po7.5To =9550-0 =9550 =49.74N m no1440Pt7 1625T =9550 = 9550 65=118.75N m n576Tn = 9550 = 9550 6.8608 = 426.57 N m nn153.6Pm6.5718Tm =9550 =9550父=1532.24 N mnm40.96電動(dòng)機(jī)軸高速軸I中速軸n低速軸m轉(zhuǎn)速（r/min ）1440576153.640.96功率（kW）7.507.16256.86086.5718轉(zhuǎn)矩（N m）49.

11、74118.75426.571532.24總結(jié)：六.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定計(jì)算功率由于是帶式輸送機(jī)，每天工作兩班，查機(jī)械設(shè)計(jì)中表得：工作情況系數(shù)KA則計(jì)算功率為：1.2Pa = KAPed = 1.2 7.5 = 9kW ca a ed2）選擇V帶的帶型由Pca、 n0查圖，選用A型3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1:由表取得小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 = 125mm二dd1n二 125 1440 驗(yàn)算帶速 v： v = 9.425m/s60 100060 1000因?yàn)?m/s : v 3 30m/s,故帶速合適。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd2

12、. dd2 =iddi =2.5x125 = 312.5mm根據(jù)表得圓整為dd2 = 315mm4）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld初定中心距a0 = 500mm。計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度2 2(dd2 - dd1)(dd2 - dd1)Ld0 2a0 -(dd1 dd2)- 2a0 (dd1 dd2)24a024a0_2二(315 - 125)二2 500(125 315) ()1709.2mm24 500由表選得的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld -1750mm計(jì)算實(shí)際中心距aLd - Ld1 a : a0 -= 5001750 -1709.22=520.4mm中心距變化范圍為 494.15572.9mm。5)

13、驗(yàn)算小帶輪上的包角 157.357.3：1 180 -(dd2 -dd1) =180 -(315 -125) - 160 -120a545.46)確定帶的根數(shù) 計(jì)算單根V帶的額定功率由 dd1 =125mm和 n0 =1440r/min ,查表得 P0 =1.91kW根據(jù) n =1440r/min , i=2.5 和 A 型帶，查表得 P0 =0.03kW查表得 K =0.95, Kl = 0.99。于是:Pr =(P0P0) K Kl =1.91kW =1.8246kWPca z 二Pr計(jì)算V帶的卞!數(shù)z9=4.931.8246取5根。7)計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值(Fo)min由表得A型

14、帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q=0.1kg/m ,所以(Fo)min =500(2.5 - K：)Pcaqv2K:zv(2.5-0.95) 921z= 500 0.1 9.425 N0.95 5 9.425= 165N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 F0 .(F0)min8)計(jì)算壓軸力Fp pi152(Fp)min = 2z(F)min sin 萬=2 5 165 sin - 11622N總結(jié):帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld (mm)小帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1 (mm)大帶輪基準(zhǔn)直徑 dd2 (mm)中心距范圍a (mm)單根帶初拉力Fo (N)V帶/輪槽數(shù)z1750125312.5494.15 572.916552.斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)

15、算按低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)：小齒輪轉(zhuǎn)矩T1 =5= 426.57N .m,小齒輪轉(zhuǎn)速 m = nn =153.6r/min ,傳動(dòng)比 i =i3 =3.75。3(1)選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選用斜齒圓柱齒輪運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選 7級(jí)精度(GB10095-88)由機(jī)械設(shè)計(jì)表選擇小齒輪材料為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,二者硬度差為40HBSo選小齒輪齒數(shù) 乙=24：大齒輪齒數(shù)z2 = i，乙=3.75父24 = 90初選取螺旋角一：=14(2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)2KHtT1公式：d1t -31(ZhZeZ；z：二 h)2

16、確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值a）試選載荷系數(shù) K Ht =1.6b）選取區(qū)域系數(shù)ZH =2.433c）由圖查得名d=0.7&名d=0.88,名a=考8+名槃=0.78 + 0.88 = 1.66d）小齒輪傳遞的傳矩Ti=426.57N，me）由表選取齒寬系數(shù) d =1f)工二 0 AtMM =lx24x tan(W)h 二眺g)1口*P(1- 1.905) + = 0.665h） ”廂軻C埠解1i）由表查得材料彈性影響系數(shù) Ze =189.8MPa5j）由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限仃h lim1 = 600MPa ;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限: Hlim2 =550MPak）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次

17、數(shù):N1 =60 nl j Lh =60 153.6 1 (2 8 365 10) = 538214400 5.38 1085382144008i1143523840 1.435 103.75l）由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù)Khni =0.90,Khn2 =0.94m）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1得!hiK: 一K HN1 - H lim1SK HN 2 H lim 2S0.90 600 MPa =540MPa;10.94 550 MPa =517MPan）許用接觸應(yīng)力540 517= 528.5MPa計(jì)算a）試算小齒輪分度圓直徑dit ,由計(jì)算公式得82.737mm,二

18、2父1.6父426.57父1033.75 +1 /2.433 父 189.8 父 0.665 父 0.985 dit 3 父,父I mmV13.75、528.5)b）計(jì)算圓周速度二 dt n v =60 1000二 82.737 153.660 1000m. s = 0.665m sc）齒寬bb=：3 d1t =1.0 82.737mm = 82.737mmd）計(jì)算載荷系數(shù)Kh由表查得使用系數(shù)KA =1根據(jù)v = 0.665m/s , 7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) Kv =1.05；由表查得KhP的值與直齒輪的相同，故KhP= 1.321;因 KAFt/b =1 426.57/(109.7/2)/1

19、09.7 = 70.9N/mm ：100N/mm查表得 KHa = KFa=1.4; KfB=1.18故載荷系數(shù)：Kh = Ka Kv Kh： Kh ： =1 1.05 1.4 1.321 =1.94e)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1 = d1t 3KH- = 82.737 父 31194mm = 88.225mm1KHt1.6及其相應(yīng)的齒輪模數(shù)mnmn88.225 cos1424mm = 3.57mm（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mt_32KFtT1YY cos2- YFaYSamnt；d*%確定計(jì)算參數(shù)a）試選載荷系數(shù)KFt =1.6b）計(jì)算玩去疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Y4=arrtan

20、ftanPcosc) = arctan(tanl4ocos20.526o) = 13.140,e 郎=Ea/cos: = 1.66/cos: 13,140= 175Y = 0,2S + 0.75/e = 0.25 + 0.75/1.7S = 0.679gwc)螺旋角系數(shù) Ya= 1_ Eft 二 1 -1905 X 二 0*778E P 120:1冊(cè)d）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zvi二 乙cos3 :24一326.27cos 14Zv2二 Z2cos3 :90屋=98.52cos 14e）查取齒形系數(shù)查表得 YFai = 2.592,YFa2 =2.185f）查取應(yīng)力校正系數(shù)查表得 Ysai =1.596

21、,Ysa2 =1.787g）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限仃FE1 =500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二吒2 =380MPah）由圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1 =0.84, Kfn 2 =0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得0.84 5001.4= 300.0MPaK FN 2 FE 2S0.88 5001.4= 238.9MPai）計(jì)算YaY紋，并加以比較二 fYFa1 Ysa1上F12.592 1.596300=0.01379= 0.01634YFa2 YSa22.185 1.787Fa 2 sa2 L 238.9大齒輪的數(shù)值大，值為0.01634設(shè)計(jì)計(jì)算m

22、nt3- 22 1.6 426.57 103 0.778 0.679 cos141 2420.01634mm =2.68mm調(diào)整齒輪模數(shù)a)圓周速度 d工二舊汨/c哪= 2.68 K 24/cM4 mm = 662b）齒寬60 -1000nx .29X153.660X1C0Cm/s = 0.533上。兒力/二媼B *c)齒高h(yuǎn)及寬高比b/hh = (2h；1t+3)巾就=(2 x 1+ 025)x 2.63rr 6.03b/h = 66.29/6.03 = 1d）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF =Ka KV KF. KF ： =1 1.05 1.4 1.18=1.73e）得出按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)

23、對(duì)比計(jì)算的結(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)。從滿足彎疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取mn=3mm。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 匕二88,225師來計(jì)算小齒輪應(yīng)有的齒數(shù)。于是：乙=d1cos P = 88225cos14、28.53 取乙=29；則 z2 = 3.75 父 29 =108.75,取 Z2=109。 mn3(4)幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距29 109 3 mm = 213.34mm2 cos14考慮到模數(shù)從2.75mm增大整圓至3mm ,為此將中心距減小圓整為213mm。按圓整后的中心距修正螺旋角- =arcc

24、os-ZZ2n = arccos(29 109) 3 =13 37482a2 213因P值改變不多，故參數(shù) % K p, ZH等不必修正計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑計(jì)算齒輪寬度b = ：，d d1 =1 89.52mm = 89.52mm圓整后取 b1 =95mm,b2 = 90mm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)度一定能滿足高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的要 求。為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故采用高速級(jí)小齒輪左旋，大齒輪右旋, 低速級(jí)小齒輪右旋，大齒輪左旋的方案?？偨Y(jié)：高速級(jí)低

25、速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比3.75法向模數(shù)（mm）3螺旋角13 3748中心距（mm）213齒數(shù)2910929109齒覽（mm）95909590直徑(mm)分度圓8732787327齒根圓79.5319.579.5319.5齒頂圓9333393333旋向左旋右旋右旋左旋七.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算1.高速軸的設(shè)計(jì)（1）高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 n( r / min )高速軸功率P/kw）轉(zhuǎn)上1 T1 ( N m)5767.1625118.75（2）作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為di=87mm ,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中公式得:Ft2T12 118.757 = 87 10工=

26、2729.89NFrFt tan : ncos :tan20=2729.89 = 1022.39Ncos13.63Fa = Ft tan : =2729.89 tan13.63 -661.94N(3)初步確定軸的最小直徑先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)表得 A0=103126取A0 =112，于是得 % =43 =112 3 2等=25.95mmn1576軸與帶輪連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大3%5%,軸端最細(xì)處直徑應(yīng)為L(zhǎng) 2535mmi (0.030,05) x 25.95mm = 261302715mm1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖)In1111Vv vi vn

27、(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度a)軸段I -n的設(shè)計(jì)。 i-n軸段上安裝帶輪，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與帶輪輪轂孔的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。初定I -n段軸徑d1=30mm,帶輪輪轂的寬度為(1.52.0) d1= (1.52.0) x30mm=4560mm ,結(jié)合帶輪 結(jié)構(gòu)取L帶輪=60mm。為了保證軸端檔圈只壓在V帶輪上而不壓在軸的端面上，故I-n軸段長(zhǎng)度略小于輪轂寬度，取 L1=58mm。b)密封圈與軸段n -m的設(shè)計(jì)。為了滿足V帶輪的軸向定位，I -n軸段右端需制出一軸肩，軸肩高度 h= (0.070.1) d1= (0.070.1) x30mm=2.13mm。軸段 n -出的

28、軸徑 d2=d1+2x (2.13) mm=34.136mm ,其最終由密封圈確定。查表選取氈圈35JB/ZQ4606-1997,故取n -出段的直徑d2=35mm。c)初步選擇滾動(dòng)軸承與軸段m-IV和vi-vn的設(shè)計(jì)。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d2=35mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30208,其尺寸為 d x DX T=40mm x 80mm x 19.75mm ,B=18mm；為補(bǔ)償箱體鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，靠近箱體內(nèi)壁的軸承端面距箱體內(nèi)壁距離取4=12mm。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，故

29、d3=d6=40mm；而Ls=B=18mm。d)齒輪與軸段IV -V的設(shè)計(jì)。為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大于d3,課初定d4=42mm,齒輪分度圓直徑比較小，采用實(shí)心式。齒輪寬度為bi=95mm,齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位，為保證套筒能夠頂?shù)烬X輪左端面，該處軸徑長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪寬度略短，取L4=93mm。e)軸段V -VI的設(shè)計(jì)。齒輪右側(cè)采用軸肩定位，定位軸肩的高度 h= (0.070.1) d4= (0.070.1)x42mm=2.944.2mm ,取h=3mm ,則軸肩直徑 d5=48mm,取l_5=Ai=10mm o該軸段也可提供右 側(cè)軸承的軸向定位。齒輪左端面與箱體內(nèi)壁距離以及齒輪

30、右端面與右軸承左端面的距離均取為 i,則箱體內(nèi)壁與高速軸右側(cè)軸承座端面的距離Bxi=2Ai+bi=(2x10+95)mm=115mm of)軸段n -出和m-iv的設(shè)計(jì)。軸段n -m的長(zhǎng)度除了與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件有關(guān)。軸承座的厚度L = 5+ Ci + Ca + (58,查表得下箱座壁厚5 = O.O25a+ 3mm ：= 0.025x 213mm+3mm = 8.325mm 取 S =(a=213mm300mm ,取軸承旁連接螺栓為M12,則ci=20mm , C2=16mm,箱體軸承座寬度L=9+20+16+(58)mm=5053mm，取L=50m；可取箱體凸

31、緣連接螺栓為M10,地腳螺栓為drM16,則有軸承端蓋連接螺釘為0.4d0.4x16mm=6.4mm，取為M8 ,查表得，軸承端蓋凸緣厚度取為Bd=10mm；端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度取為t=2mm；端蓋連接螺釘查表得，取為螺栓GB/T5781M8 25;為在不拆卸帶輪的條件下，可以裝拆軸承端蓋連接螺釘，取帶輪凸緣端面距軸承端蓋表面距離K=30mm,帶輪采用輪輻式，螺釘?shù)牟鹧b空間足夠，則:軸段n -m的長(zhǎng)度軸段m-IV的長(zhǎng)度=(50 + 10 + 30+2+-12-8)nira = 64JL3= A+B+Ai+2mm= (12+18+10+2) mm=42mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和

32、長(zhǎng)度。3)軸上零件的軸向定位V帶輪與軸的周向定位選用A型普通平鍵連接，查表選其型號(hào)為8x45GB/T 1096-1990,尺寸為8mm x 7mm x 45mm , V帶輪與軸的配合為 H7/r6 ;齒輪與軸的周向定位選用A型普通平鍵連接，查表選其型號(hào)為12x80GB/T 1096-1990,尺寸為12mm x 8mm x 80mm ,為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)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，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4)確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角1.2 m 45 各圓角半徑見圖, 總結(jié)：軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合

33、說明I -n5830與V帶輪鍵聯(lián)接配合n -m64.535定位軸肩m-w4240與滾動(dòng)軸承30208配合，套筒定位w-v9342與小齒輪鍵聯(lián)接配合V-VI1048定位軸環(huán)vi-vn1840與滾動(dòng)軸承30208配合總長(zhǎng)度285.5mm（5）求軸上的載荷軸上力作用點(diǎn)間距。軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大斷面的距離a3=16.9mm。因此，軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為：mm = 109.65mmI： = + L: + a3-T+B = + 64.5 + 16,919.75 + 18 l2=T+A+4 + t-a3 = (19.75 -12 +10 + ? -16* 72.35mm占+% + T - 與二(

34、- + 1Q+ 19J5-16.9)mm = 645mJ 3 s J UJ根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。載荷水平囿H垂直面V從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的Mh、Mv及M的值列于下表。a = 0.6 ,軸的計(jì)算應(yīng)力0.1 4032.中間軸的設(shè)計(jì)支反力FFnhi =68NFNH2 =6186NFnvi = 1382NFnv2 =2682NC截回 彎矩MMh =Fnh2ML3=460875N mmMv =FNV2L3+Ma2= 353536N mm總彎矩Mmax =JM； +M； =,4608752 十3535362 =580856N .mm扭

35、矩T = 422360 N mm(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取(j =caMpa = 28.61MpaM2 (: T)216864620.6 118750 2已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表查得o_1 = 70MPa。因此aca 2.5m n=2.5X 3mm=7.5mm ,故取 d4=55mm , L4應(yīng)略短于 b3=95mm ,故 L4=93mm。齒輪2右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定，其輪轂寬度范圍為(1.21.5) d2=6682.5mm ,取其輪轂寬度與齒輪寬度相等。 為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段n -m的長(zhǎng)度

36、應(yīng)比相應(yīng)齒輪的輪轂略短，因 b2=90mm ,故取 L2=88mm。軸段m-IV的設(shè)計(jì)。該段為齒輪2提供定位，其軸肩高度范圍為(0.070.1) d2=3.855.5mm ,取其高度為 h=4mm。故 d3=63mm。齒輪3右端面距離箱體內(nèi)壁距離取為1,齒輪2的左端面距離箱體內(nèi)壁的距離為(瓦一) /2 = 10mm4-95 - 90/2mm = 125mm高速軸右側(cè)的軸承與低速軸左側(cè)的軸承共用一個(gè)軸承座，其寬度為l5=53.5mm ,則箱體內(nèi)壁寬度為Bx = Bxi + Bx： + lg = 105+ 111.5 + 53.5)mm = 270mm則軸段m-IV的長(zhǎng)度為L(zhǎng)a = -瓦(270

37、- 90 95 -10 _ 12,5)nini = 62.5mm軸段I -11和曠-V1長(zhǎng)度。由于軸承采用脂潤(rùn)滑，故軸承內(nèi)端面距箱體內(nèi)壁的距離取為4,則軸段I -n的長(zhǎng)度為L(zhǎng) = B+a +占+2mm = (20 + 12 + 125+2)mni = 4&5nnn軸段v -w的長(zhǎng)度為15 = B+a + a1=(20+12 + 10)mm = 42mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3）軸上零件的軸向定位大小齒輪與軸的周向定位都選用A型普通平鍵連接，查表選其型號(hào)為 16x70GB/T 1096-1990,尺寸為16mm x 10mm x 70mm ,為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故

38、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，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角1.2 m 45 ,各圓角半徑見圖總結(jié)：軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說明I - n46.550與滾動(dòng)軸承30210配合，套筒定位n -m8855與大齒輪鍵聯(lián)接配合m-w62.563定位軸環(huán)w-v9355與小齒輪鍵聯(lián)接配合V-VI4250與滾動(dòng)軸承30210配合總長(zhǎng)度332mm（5）求軸上的載荷軸上力作用點(diǎn)間距。軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大斷面距離a3=20mm ,則可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為：11 4 +/+A +T - 125+12+2

39、175-20）nun = 7L25mmk %+凈，625+蜉）mm=155mmb=?+及+a +T - Sg=+10+12+2U5- 20 j mni=JlJSnmi根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖:Frl從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面 C處的Mh、Mv及M的值列于下表。載荷水平囿H垂直向V支反力FFnhi =68NFnh2 =6186NFnvi =1382NFnv2 =2682NC截回 彎矩MMh =Fnh2ML3 = 460875N mmMv =FNV2ML3 +Ma2=353536 N mm總彎矩M max =JM；+ M； =.460875

40、2 +3535362 = 580856 N mm扭矩T = 422360 N mm(6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取 a =0.6 ,軸的計(jì)算應(yīng)力M2 (: T)2W58085620.6 422360 20.1 503Mpa =50.70Mpa已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得仃-1 =70MPa。因此仃ca 60,35 + 60.85 X (0.030.05)mm = (62r686189)mm(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬訂軸上零件的裝配方案I111111Vv VI vn2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 聯(lián)軸器

41、及軸段I -n的設(shè)計(jì)。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩周的安裝誤差、隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表取 Ka=1.5,則計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KaT3=1.5x1532240N - mm=2298360N - mm。查表得 GB/T5014-2003中的LX4型聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為2500N - mm,許用轉(zhuǎn)速為 3870r/min ,軸孔范圍為4075mm?？紤] d (62.6863.89) mm,取聯(lián)軸器轂孔直徑為63mm ,軸孔長(zhǎng)度 107mm, J型軸孔，A型鍵。相應(yīng)軸段I -n的直徑d1=63mm,其長(zhǎng)度略小于轂孔寬度，取L1=105mm 密封圈與軸段n -m的設(shè)計(jì)。聯(lián)軸器用軸肩定位，軸肩高度

42、h= (0.070.1) d1= (0.070.1)x63mm=4.416.3mm。軸段n -出的軸徑d2=d+2xh= (71.8275.6) mm,最終由密封圈確定。查表選 取氈圈 70JB/2Q4606-1997,貝U取 d2=70mm 軸承與軸段m-IV和VI -vn的設(shè)計(jì)。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承?，F(xiàn)暫取軸承為 30215,由表得其尺寸為 dXDXT=75mmX 130mm x 27.25mm , B=25mm,通 常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號(hào)，故d3=d6=75mm。該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s ,故左端軸承采用脂潤(rùn)滑，需要擋油環(huán)。為補(bǔ)償

43、箱體鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面與箱體內(nèi)壁距離取4 =12mm。因?yàn)槭峭S式減速器，該軸上右端軸承的軸承座完全處于箱體內(nèi)部，該處軸承采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油由低速級(jí)大齒輪輪緣上刮取，可使軸承內(nèi)圈端面與軸承座端面共面，故可取L6=B=25mm。該處軸承與高速軸右端軸承共用一個(gè)軸承座，兩軸承相鄰端面間距離取為6.5mm ,滿足安防拆卸軸承工具的空間要求，則軸承座寬度等于兩軸承的總寬度與其端面間距的和，即l5=(19.75+27.75+6.5)mm=53.5mm 齒輪與軸段IV -V的設(shè)計(jì)。為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大于d3,可初定d4=77mm。齒輪4輪轂的寬度范圍為14電(L2ML5)

44、山=(9L2H4 ,取其輪轂寬度為l4=91.5mm ,其左端面與齒輪左側(cè)輪緣處于同一平面內(nèi)，采用軸肩定位，有段采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段IV-V的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪 4的輪轂寬度略短，故取 L4=88mm 軸段V -VI的設(shè)計(jì)。齒輪左側(cè)采用軸肩定位， 定位軸肩高度為h= (0.070.1)d4=(0.070.1)x76mm=(5.327.6) mm,取h=5.5mm ,則軸肩直徑d5=87mm ,齒輪左端面與輪轂右端面距箱體內(nèi)壁距離 均取為 i=iomm,則箱體內(nèi)壁與低速軸左側(cè)軸承座端面的距離Bq =+1& = 2 X51Tlm = 11L,取L5=Ai=iomm,該軸段也可

45、提供軸承的軸向定位。 軸段n -出與m-IV的長(zhǎng)度。軸段n -m的長(zhǎng)度除了與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件有關(guān)。為在不拆聯(lián)軸器的條件下可以裝拆軸承端蓋帶連接螺栓，取聯(lián)軸器轂端面與軸承端蓋表面距離K=35mm ,則有La 二 L + 瓦 + K_B = (50 +10 + 35+ 2-12 - 25)mm = 60nlmL3 =a+B+a1+14-L4= (12+25 +10 + 9L5 - 88)mm = 505mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3)軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用A型普通平鍵連接，查表選其型號(hào)為18x100GB/T 1096-1990,尺寸

46、為18mm x 11mm x 100mm ,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H力k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用A型普通平鍵連接，查表選其型號(hào)為22x80GB/T 1096-1990,尺寸20X80GB/T1096-1990 ,尺寸為22mm x 14mm x 80mm ,為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選 齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6。4)確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角2.0父45,各圓角半徑見圖總結(jié):軸段編號(hào)長(zhǎng)度(mm)直徑(mm)配合說明I -n10563與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合n -m6070與端蓋配合，做滾動(dòng)軸承的軸向定位m-w50.575與滾動(dòng)軸承30215配合w-v8877與大齒輪以鍵聯(lián)接

47、配合，套筒定位V-VI1087軸環(huán)vi-vn2575與滾動(dòng)軸承30215配合總長(zhǎng)度338.5mm(5)求軸上的載荷軸上力作用點(diǎn)間距。受力點(diǎn)間的距離為：軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大斷面距離a3=27.4mm ,則可得軸的支點(diǎn)及l(fā)1 = 7i+L5+T-a3 = (- + 10 + 27125-27.4)mm = 54,85 mm1? = T+A+&+l3-aw = f27.25 +12+ 10+91.5 - 7 - 27.4jmm = 68,35mml3=+L2+a3-T+B = (53.5+60+27.4- 27.25+25)mm=138.65mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖:Fr從

48、軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面B處的Mh、Mv及M的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1 =3943.35NFNH2 =3522.72NFnv1 = -2039.50 NFNV2 =4831.04NB 彎矩MMh =Fnh1MLi = 264204N mmM V F NV 2 M L2=362325N mm總彎矩M max = VM 2 + M V2 = 42642042 十 3623252 = 448423N .mm扭矩T =1370920N -mm（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度M 2 ： (T)2W根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單

49、向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取 =0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力Mpa = 22.21Mpa44842320.6 1370920 20.1 753已選定軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得仃-1 =70MPa。因此aca（叵-1,故安全。八.滾動(dòng)軸承的選擇和壽命計(jì)算-A. r. p-T- jj-i-f 人軸承預(yù)期壽命Lh =10 300 8 2 = 4 8 0 h01 .高速軸的軸承1）計(jì)算軸承的軸向力。查表得30208軸承的 G=63000N, C0r=74000N, e=0.37, 丫=1.6。查表得其內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承 1、2的內(nèi)部軸向力分別為：_23122 2Y = 2 X 1.6=7

50、22.6N_R2_ 2354,3Sa = 2Y=2xL6=7357N-36 -外部軸向力A=734.6N,各軸向力方向如軸力圖所示。Ss + A = 7357N+ 7316N = 1470,3N S則兩軸承的軸向力分別為Fal = S2 + A= 14703NFfl2 = S2 = 735,7N2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。因?yàn)?14073/23126=0研軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為& = 04 瓦 + 16PHi = 04 x 231Z6N+1,6 x 14701 = 32775N因?yàn)槌投?357/23543= 0,31 P2,故只需交合軸承 1, P=P1。軸承在100 c一下工作，查表得 后=1。對(duì)于

51、減速器，查表得載荷系數(shù) fp=1.5o軸承1的壽命為：10fi frC E 1061 x 6300 f,昆=甌（釬）=60x576（ 1.5x32775）= 142488h %故軸承壽命足夠。2 .中間軸的軸承1）計(jì)算軸承的軸向力。 查表得30210軸承的Cr=73200N, Cor=92000N, e=0.42, 丫=1.4。查表得其內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承 1、2的內(nèi)部軸向力分別為：=662.6N_ 瓦 _ 1855,41.= 2Y = 2x1.4R2_ 8239,12Y= 2x1.4=2942,5N外部軸向力A=1840.9N,各軸向力方向如軸力圖所示。S2 + A = 2942,5N

52、+ 1840.9N = 47834N 工則兩軸承的軸向力分別為Ffll = S2+A=U703NFa2 = S: = 29425N2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。因?yàn)?Fal/Ri = 4783.4/1855.4 = 2,5E,軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為P1 = 04 瓦 + 1.6Fh1= 04 x 1855.4N+1,6 x 4783.4N = 74389N因?yàn)轷?卜二2942.5/82391 = 0136 R,故只需交合軸承 2, P=歷。軸承在100c一下工作，查表得 、=1。對(duì)于減速器，查表得載荷系數(shù) fp=1.5。軸承1的壽命為：10fi fTC, 1 x 73200 _0* 一Z 甌（哥）=60x1516 （1.S X 8239,P40793,5h胎小于但在允許范圍內(nèi)，故軸承壽命足夠。3 .低速軸的軸承1）計(jì)算軸承的軸向力。 查表得30215軸承的 G=138000N, Cor=1850