兩級(展開式)圓柱齒輪減速器

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題目 1 設(shè)計(jì)兩級（展開式）圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)熱處理車間零件清洗用設(shè)備。該傳送設(shè)備的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置后傳至傳送帶。每日兩班制工作，工作期限為八年。已知數(shù)據(jù)： 鼓輪直徑： 330送帶運(yùn)行速度： s 傳送帶主動(dòng)軸所需扭矩： 670計(jì)任務(wù)： （ 1） 減速器裝配圖一張； （ 2） 零件圖 3 或 4張； （ 3） 設(shè)計(jì)說明書一份。 傳動(dòng)裝置簡圖： η 2η 3η 5η 4η 1計(jì)項(xiàng)目及依據(jù) 設(shè)計(jì) 結(jié)果 一 3 2 3 21 2 3 4 5 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 6 0 . 8 0 8? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?1?為 2?為第一對軸承的效率， 3?為第二對軸承的效率， 4? 為第三對軸承的 效率，5?為每對齒輪嚙合傳動(dòng)的效率（齒輪 為 7 級精度，油脂潤滑。因是薄壁 防護(hù)罩 ,采 用開式效率計(jì)算 )。 二 機(jī)選擇（ Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)） ： 1 0 0 0 6 0 6 0 1 0 0 0 0 . 7 5 4 3 . 4 / m i ? ? ?? ? ?? 電動(dòng) 機(jī)所需功率： 6 7 0 4 3 . 4 3 . 0 49 5 5 0 9 5 5 0w k W?? ? ?電動(dòng)機(jī)所需的功率為 3 3 0 8P k W?? ? ?由簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： 額定功率（ 4 滿載轉(zhuǎn)矩（ 960 額定轉(zhuǎn)矩（ ） 最大轉(zhuǎn)矩（ ） 三 （ 1） 總傳動(dòng)比： 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n ，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為 960 2 2 4 3 n? ? ?（ 2） 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 01i i i??式中0i，1為使 步取0 ， 則減速器傳動(dòng)比為1 02 2 8 2 i? ? ?，根據(jù)各原 則，查圖得： 高速齒輪傳動(dòng)比2 ，則低速級傳動(dòng)比為 1328 2 3 ii i? ? ? 四 力參數(shù) （ 1）各軸轉(zhuǎn)速： 0/ 9 6 0 / 2 . 5 3 8 4 / m i n i r? ? ? ?2384 1 1 1 . 3 / m i 4 5? ? ? ? 31 1 1 . 3 4 3 . 5 / m i 5 6? ? ?Ⅲ 4 3 m n r??Ⅳ Ⅲ （ 2）各軸的輸入功率 1 3 . 7 6 0 . 9 7 3 . 8 5 k W?? ? ? ? ?Ⅰ23 3 . 8 5 0 . 9 8 0 . 9 7 3 . 6 6P P k W??? ? ? ? ? ? ?Ⅱ Ⅰ23 3 . 6 6 0 . 9 8 0 . 9 7 3 . 4 8P P k W??? ? ? ? ? ? ?Ⅲ Ⅱ24 3 . 4 8 0 . 9 8 0 . 9 8 3 . 3 4P P k W??? ? ? ? ? ? ?Ⅳ Ⅲ則各軸的輸出功 率： 0 3 3P P k W? ? ? ?Ⅰ Ⅰ 0 3 P P k W? ? ? ?Ⅱ Ⅱ 0 3 P P k W? ? ? ?Ⅲ Ⅲ 0 3 P P k W? ? ? ?Ⅳ Ⅳ （ 3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 7 69 5 5 0 9 5 5 0 3 7 . 4960dd ? ? ? ? 所以： 01 3 7 . 4 2 . 5 0 . 9 7 9 0 . 7 i N?? ? ? ? ? ? ? ?Ⅰ2 1 2 9 0 . 7 3 . 4 5 0 . 9 7 0 . 9 8 2 9 7 . 5T T i N m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Ⅱ Ⅰ323 2 9 7 . 5 2 . 5 6 0 . 9 8 0 . 9 7 7 2 3 . 8T T i N m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Ⅲ Ⅱ34 7 2 3 . 8 0 . 9 7 0 . 9 8 6 8 8T T N m??? ? ? ? ? ? ? ?Ⅳ Ⅲ輸出轉(zhuǎn)矩： ' 0 8 8 N m? ? ? ?Ⅰ Ⅰ ' 0 . 9 8 2 9 1 . 6T T N m? ? ? ?Ⅱ Ⅱ ' 0 . 9 8 7 1 8 . 1T T N m? ? ? ?Ⅲ Ⅲ ' 0 . 9 8 6 7 4 . 2T T N m? ? ? ?Ⅳ Ⅳ 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表 軸名 功率 P（ 轉(zhuǎn)矩 T（ ） 轉(zhuǎn)速 （/ 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng) 機(jī)軸 60 1軸 84 2軸 軸 軸 88 （一）高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 處理及精度 1) 類型選擇 按題目要求，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2) 精度選擇 由于速度不高，可靠性一般。故選 用 7級精度 3) 材料選擇 由表 擇小齒輪材料為 40質(zhì)處理，齒面硬度80齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度40齒輪齒面硬度差 280－ 240＝40 25~50圍內(nèi) 4) 初選齒數(shù) 小齒輪齒數(shù)為 1 25z ? ， 21 2 5 3 8 6 z u z? ? ? ?， 取2 85z ?5) 初選螺旋角 13??? 2. 初步 設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2131 )][(12? ? ???? 確定各參數(shù)的值 : 確定設(shè)計(jì)公式中各參數(shù) 1） 初選載荷系數(shù) ?2） 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 6 6 41 1 19 . 5 5 1 0 / 9 . 5 5 1 0 3 . 8 5 / 3 8 4 9 . 5 7 5 1 0T P n N m m? ? ? ? ? ? ? ? 3） 選取齒寬系數(shù) 1d??，查表 ） 彈性系數(shù)表 小、大齒輪的接觸疲勞極限 、 查圖 c） 6 5 0??H M P a, 5 8 0??H M P a 6） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由式（ 116 0 6 0 1 3 8 4 ( 2 8 3 0 0 8 )n t? ? ? ? ? ? ? ? ?0?? 8821 / 8 . 8 4 7 4 1 0 / 3 . 4 5 2 . 5 6 5 1 0? ? ? ? ? 7）接觸壽命系數(shù)1查圖 ,2 8） 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 ? ?1H?、 ? ?2H?取失效率為 1% ， 可靠性一般，查表 小安全系數(shù)， 由式（ ? ? 11m i nl i m 1 6 5 0 1 6 5 0 ( )1 . 0 0Z M P ?? ? ? ?H ? ? 22m i nl i m 2 5 8 0 1 . 1 5 6 6 7 ( )1 . 0 0Z M P ?? ? ? ?H ? ? ? ? ? ?12( ) / 2 6 5 8 . 5H H H M P a? ? ?? ? ? 9）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)圖 取 10) 計(jì)算當(dāng)量齒輪端面重合度??： 12111 . 8 8 3 . 2 c o ?????? ? ?????????111 . 8 8 3 . 2 c o s 1 3 1 . 6 72 5 8 5????? ? ? ? ?????????11） 計(jì)算當(dāng)量縱向重合度??由表 公式，1s i n 0 . 3 1 8 t a n 1 . 8 4? ? ??? ? ? 12）計(jì)算重合度系數(shù) Z?由式（ 因 1?? ?，取 1?? ?， 故 4 1( 1 ) 0 . 7 73Z???????? ????? ? ? ? ? 13）螺旋角系數(shù) z?c o s 0 7z? ???（ 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑1 ? ? ?2 5 5 1 M P ??3 2412 1 . 3 9 . 5 7 5 1 0 3 . 4 1 1 8 9 . 8 2 . 4 3 0 . 7 7 0 . 9 8 71 3 . 4 6 6 74 4 . 6 4 ( m m )? ? ? ? ? ???? ? ???????????2）計(jì)算圓周速度 v 11 4 4 . 6 4 3 8 4 0 . 8 9 ( m / s )6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 ? ??? ? ???按表 核速度，因 10m/，故合格 3）計(jì)算載荷系數(shù) K 查表 使用系數(shù) 1;根據(jù) 1m/， 7 級精度查圖 動(dòng)載系數(shù) ?；假設(shè)為 單齒對嚙合，取齒間載荷分配系數(shù) ?；對于直齒圓錐齒輪，齒向載荷分布系數(shù) ?則 1 0 . 8 1 . 1 1 . 0 8 0 . 9 5 K K K? ? ?? ? ? ? ? ?4) 校正分度圓直徑1 33110 . 9 54 4 . 6 4 4 0 . 2 m 3t ? ? ?1） 計(jì)算 端模數(shù)o s / 4 0 . 2 c o s 1 3 / 2 5 1 . 5 6nm d z m m?? ? ? ? ?， 取標(biāo)準(zhǔn)值， ） 中心距 a 121 . 7 5( ) ( 2 5 8 5 ) 9 8 . 82 c o s 2 c o s 1 3z z m m?? ? ? ? ??? 查中心距的推薦系列見表 100a 3）螺旋角 ? 12() 1 . 7 5 ( 2 5 8 5 )a r c c o s a r c c o s 1 5 . 7 42 2 1 0 0nm z ? ?? ? ? ??4）計(jì)算大端分度圓直徑 21 11 1 . 7 5 2 5 4 5 . 4 5c o s c o s 1 5 . 7 4m m? ?? ? ??22 1 . 7 5 8 5 1 5 4 . 5 4c o s c o s 1 5 . 7 4m m? ?? ? ?? 5）齒寬 b 由式R ?得， 1 1 4 5 . 4 5 4 5 . 4 5 m ? ? ? ?12 ( 5 1 0 ) ( m m )取1 55b 2 50b )齒高 h 2 . 2 5 2 . 2 5 1 . 7 5 3 . 9 3 7 5nh m m? ? ? ?2. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由式（ ? ?1 S Y Y Yb d m??????(1)確定驗(yàn)算公式中各個(gè)參數(shù) 1) 小、大齒輪的彎曲疲勞極限圖 c） 500F M P a? ?， 380F M P a? ?2）彎曲壽命系數(shù)11 ，2 3）尺寸系數(shù)圖 1）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 ? ?1F?、 ? ?2F?取失效率為 1%，查表 小安 全系數(shù)? ?m ? ? ?11m i 0 0 . 9 1 3601 . 2 5F N P ??? ? ? ? ?22m i 0 0 . 9 2 1 2 7 9 . 6 81 . 2 5F N P ??? ? ? 5)當(dāng)量齒數(shù)1 11 33 25 28c o s 1 5 . 7 4 c o s 1 5 . 7 4v ????22 33 85 9 5 . 3 2c o s 1 5 . 7 4 c o s 1 5 . 7 4v ????6）當(dāng)量齒輪的端面重合度2111 . 8 8 3 . 2 c o ????? ? ????????? 111 . 8 8 3 . 2 c o s 1 5 . 7 4 1 . 6 72 8 9 5 . 3 2????? ? ? ? ?????????7）重合度系數(shù) Y?由式（ 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 7 01 . 6 7Y ? ???? ? ? ? ?8）螺旋角系數(shù) Y?由式（ m i n 1 0 . 2 5 1 0 . 2 5 1 0 . 7 5Y ?? ?? ? ? ? ? ?( 1 1 )??????當(dāng) 時(shí) ， 按 計(jì) 算1 0 . 5 7 8 , 0 . 7 5 0 . 7 5120 Y? ? ??? ?? ? ? ? ?? 由 于 ， 則 取 9）齒型系數(shù)a 1、a 27）應(yīng)力修正系數(shù)、（ 2） 校核計(jì)算 ? ?4112 0 . 9 5 9 . 5 7 5 1 0 2 . 4 2 1 . 6 4 0 . 7 1 0 . 7 5 8 7 . 95 5 4 5 . 4 5 1 . 7 5? ? ?? ? ? ? ? ? ???? ?a 2 a 22 1 2a 1 a 12 . 3 4 1 . 7 21 0 6 . 4 1 0 2 . 8 M P 5 4 1 . 6 4 ? ??? ? ? ? ?? 彎曲強(qiáng)度滿足要求 （二）低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 處理及精度 1) 類型選擇 按題目要求，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2) 精度選擇 由于速度不高，可靠性一般。故選用 7級精度 3) 材料選擇 由表 擇小齒輪材料為 40質(zhì)處理，齒面硬度80齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度40齒輪齒面硬度差 280－ 240＝40 25~50圍內(nèi) 4) 初選齒數(shù) 小齒輪齒數(shù)為1 2 12 5 , 2 5 2 . 5 6 6 4z z z?? ? ? ? ?， 取2 85z ?5) 初選螺旋角 13??? 2. 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2131 )][(12? ? ???? 確定各參數(shù)的值 : 確定設(shè)計(jì)公式中各參數(shù) 1） 初選載荷系數(shù) ?2） 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 6 6 51 1 19 . 5 5 1 0 / 9 . 5 5 1 0 3 . 6 6 / 1 1 1 . 3 3 . 1 4 1 0T P n N m m? ? ? ? ? ? ? ? 3） 選取齒寬系數(shù) 1d??，查表 ） 彈性系數(shù)表 ） 小、大齒輪的接觸疲勞極限 、 查圖 c） 6 5 0??H M P a, 5 8 0??H M P a 6） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由式（ 116 0 6 0 1 1 1 1 . 3 ( 2 8 3 0 0 8 )n t? ? ? ? ? ? ? ? ?0?? 8821 / 2 . 5 6 4 3 1 0 / 2 . 5 6 1 . 0 0 1 7 1 0? ? ? ? ? 7）接觸壽命系數(shù)1查圖 ,2 9） 計(jì)算許用接觸應(yīng) 力 ? ?1H?、 ? ?2H?取失效率為 1% ，可靠性一般，查表 小安全系數(shù)，由式（ ? ? 11m i nl i m 1 6 5 0 0 . 9 4 6 1 1 ( )1 . 0 0Z M P ?? ? ? ?H ? ? 22m i nl i m 2 5 8 0 1 5 8 0 ( )1 . 0 0Z M P ?? ? ? ?H ? ? ? ? ? ?12( ) / 2 5 9 5 . 5H H H M P a? ? ?? ? ? 9）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)圖 取 10) 計(jì)算當(dāng)量齒輪端面重合度??： 12111 . 8 8 3 . 2 c o ?????? ? ?????????111 . 8 8 3 . 2 c o s 1 3 1 . 6 62 5 6 4????? ? ? ? ?????????11）計(jì)算當(dāng)量縱向重合度??由表 公式，1s i n 0 . 3 1 8 t a n 1 . 8 4? ? ??? ? ? 12）計(jì)算重合度系數(shù) Z?由式（ 因 1?? ?，取 1?? ?， 故 4 1( 1 ) 0 . 7 73Z???????? ????? ? ? ? ? 13）螺旋角系數(shù) z? c o s 0 7z? ???（ 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑1 ? ? ?2 5 5 1 M P ??3 2512 1 . 3 3 . 0 9 3 1 0 3 . 4 1 1 8 9 . 8 2 . 4 3 0 . 7 7 0 . 9 8 71 3 . 4 5 9 5 . 57 1 . 1 8 ( m m )? ? ? ? ? ???? ? ???????????2）計(jì)算圓周速度 v 11 7 1 . 1 8 1 1 1 . 3 0 . 4 1 ( m / s )6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 ? ??? ? ???按表 核速度，因 10m/，故合格 3）計(jì)算載荷系數(shù) K 查表 使用系數(shù) 1;根據(jù) 1m/， 7 級精度查圖 動(dòng)載系數(shù) ?；假設(shè)為單齒對嚙合，取齒間載荷分配系數(shù) ?；對于直齒圓錐齒輪，齒向載荷分布系數(shù) ?則 1 1 . 1 7 1 . 1 1 . 0 8 1 . 3 9 K K K? ? ?? ? ? ? ? ?4) 校正分度圓直徑1 33110 . 9 57 1 . 1 8 6 4 . 1 m 3t ? ? ?1）計(jì)算端模數(shù)o s / 6 4 . 1 c o s 1 3 / 2 5 2 . 5mm d z m m?? ? ? ? ?， 取標(biāo)準(zhǔn)值， ） 中心距 a 122 . 7 5( ) ( 2 5 6 4 ) 1 2 5 . 62 c o s 2 c o s 1 3z z m m?? ? ? ? ??? 查中心距的推薦系列見表 130a 3）螺旋角 ? 12() 2 . 7 5 ( 2 5 6 4 )a r c c o s a r c c o s 1 9 . 7 22 2 1 3 0nm z ? ?? ? ? ??4）計(jì)算大端分度圓直徑21 1 2 . 7 5 2 5 7 3 . 0 3c o s c o s 1 9 . 7 2m m? ?? ? ??22 2 . 7 5 6 4 187c o s c o s 1 9 . 7 2m m? ?? ? ??5）齒寬 b 由式R ?得， 1 1 7 3 . 0 3 7 3 . 0 3 m ? ? ? ?12 ( 5 1 0 ) ( m m )取1 80b 2 75b )齒高 h 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 7 5 6 . 1 8 7nh m m? ? ? ?3. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由式（ ? ?1 S Y Y Yb d m??????(2)確定驗(yàn)算公式中各個(gè)參數(shù) 1) 小、大齒輪的彎曲疲勞極限圖 c） 500F M P a? ?， 380F M P a? ?2）彎曲壽命系數(shù)11 ，2 3）尺寸系數(shù)圖 1）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 ? ?1F?、 ? ?2F? 取失效率為 1%，查表 小安 全系數(shù)? ?m ? ? ?11m i 0 0 . 9 3 1 3721 . 2 5F N P ??? ? ? ? ?22m i 0 0 . 9 5 1 2 8 8 . 81 . 2 5F N P ??? ? ? 5)當(dāng)量齒數(shù)13 25 30c o s 1 5 . 7 4 c o s 1 9 . 7 2v ????22 33 64 7 6 . 7c o s 1 9 . 7 2 c o s 1 9 . 7 2v ????6）當(dāng)量齒輪的端面重合度2111 . 8 8 3 . 2 c o ????? ? ????????? 111 . 8 8 3 . 2 c o s 1 5 . 7 4 1 . 6 72 8 9 5 . 3 2????? ? ? ? ?????????7）重合度系數(shù) Y?由式（ 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 7 01 . 6 7Y ? ???? ? ? ? ?8）螺旋角系數(shù) Y?由式（ m i n 1 0 . 2 5 1 0 . 2 5 1 0 . 7 5Y ?? ?? ? ? ? ? ?( 1 1 )??????當(dāng) 時(shí) ， 按 計(jì) 算1 0 . 5 7 8 , 0 . 7 5 0 . 7 5120 Y? ? ??? ?? ? ? ? ?? 由 于 ， 則 取 9）齒型系數(shù)a 1、a 2 7）應(yīng)力修 正系數(shù)、（ 2）校核計(jì)算 ? ?5112 0 . 9 5 3 . 1 4 1 0 2 . 4 2 1 . 6 4 0 . 7 1 0 . 7 5 7 8 . 58 0 7 3 . 0 3 2 . 7 5???? ? ? ? ? ? ??? ? ?a 2 a 22 1 2a 1 a 12 . 3 4 1 . 7 27 8 . 5 7 5 . 9 M P 5 4 1 . 6 4 ? ??? ? ? ? ?? 彎曲強(qiáng)度滿足要求 六 輸入軸的設(shè)計(jì) 求輸入軸的功率 PⅠ，轉(zhuǎn)速 nⅠ，轉(zhuǎn)矩 TⅠ。、 估算軸的基本直徑 3 選用 45 鋼，正火處理，估計(jì)直徑 00? 由表 得 00??查表 得 118?C 3 3 . 8 51 1 8 4 1 . 29 0 . 7d m m? ? ?，所求 d 應(yīng)為受扭部分的最細(xì)處，即裝鏈輪處的直徑。但因該處有一個(gè)鍵槽，故軸徑應(yīng)增大 3%，軸名 功率 P（ 轉(zhuǎn)矩 T（ ） 轉(zhuǎn)速 （ / 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng) 機(jī)軸 60 1軸 84 2軸 軸 軸 88 1 4 1 2 m m? ? ?，取 45d m? 2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 位置 軸徑 /明 帶輪 處 45 按傳遞轉(zhuǎn)矩估算的基本直徑，查資料得標(biāo)準(zhǔn)值 油封處 49 齒輪左端用軸環(huán)定位，軸環(huán)高度a 0 ~ 0 .1 0 7 ~ 0 53 ~ 4 .5 m m????（ ）（ ） 取 a=4須軸徑應(yīng)滿足油封標(biāo)準(zhǔn) 軸承 處 50 因軸承要承受徑向力和軸向力，故選用角接觸軸承，為便于軸承從右端裝拆，軸承內(nèi)徑應(yīng)稍大于油封處軸徑，并符合滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取軸徑為 50定軸承型號 7210C 型，兩端相同 齒輪處 54 考慮齒輪從左端裝入，故齒輪孔徑應(yīng)大于左端軸承處軸徑，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑 軸環(huán)處 63 齒輪左端用軸環(huán)定位，軸環(huán)高度a 0 ~ 0 .1 0 7 ~ 0 43 ~ 4 .5 m m????（ ）（ ） 取 a=4端軸承 軸肩處 56 為便于軸承拆卸，軸肩高度不能過高，按 7210C 型軸承安裝尺寸，軸肩高度3 （ 1） 確定各軸段長度（由右向左） 位置 軸長 /明 帶輪處 58 右端軸承內(nèi)圈的寬度 20右端留有足夠的位置安裝軸套固定 油封處 45 為了便于軸承蓋的拆裝及對軸承加潤滑脂，取軸承外端面與右齒輪左端面的間距 25減速器及軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取軸承右端面與軸承蓋外端面的間距（即軸承蓋的總寬度）為 20該軸段長度為2 2 0 2 5 4 5l ???齒輪處 53 齒輪的輪轂寬度 55保證套筒能壓緊齒輪，此軸段長度應(yīng)略小于齒輪輪轂的寬度，故取 53端軸承處（含套筒） 47 此軸段包括四部分：軸承內(nèi)圈的寬度20考慮到箱體的鑄造誤差，裝配時(shí)留有余地，軸承左端面與想提提內(nèi)壁的間距取 5體內(nèi)壁與齒輪右端面的間距取 20輪對稱布置，齒輪左右兩側(cè)上述兩值取同值；齒輪輪轂寬度與齒輪處軸段長度之差為 2該軸段長度為 20+5+20+2=47環(huán)處 10 軸環(huán)寬度 1 5 a m m? ? ? ?，取 10b 左端軸承、軸肩處 15 該軸段寬度等于軸承右端 面至齒輪左端面 的 距 離 與 軸 環(huán) 寬 度 之 差 ， 即(20+5)5端軸承處 20 等于 7210C 型軸承內(nèi)圈寬度 20以： 總長為 217 （ 2） 其它尺寸 為加工方便，并參照 7210C 型軸承的安裝尺寸，軸上過渡圓角半徑全部取 ? ；軸段倒角為 ??452 （ 3） 傳動(dòng)零件的周向固定 兩齒輪處均采用 中 帶齒輪處為：鍵 1 2 5 0 ( / 1 0 9 6 2 0 0 3 )G B T?? 齒輪處為：鍵 1 6 5 4 ( / 1 0 9 6 2 0 0 3 )G B T?? 3、 軸的受力分析 （ 1） 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 69 . 5 5 1 0 9 5 7 4 9 m ? ? ? （ 2） 軸上的作用力 兩齒輪的螺旋角： ? ?? ? 419183 2 0 ???????????n?? ?? ? 548386 4 5 ???????????n?兩齒輪的分度圓直徑： n 941918c o o s 222 ???????? ? 3 3 3c o s 2 . 5 2 2 c o s 8 3 8 4 5 5 5 . 6 3nd m z m m? ? ??? ? ? ? ? 兩齒輪上的圓周力： 3222 2 9 2 1 0 1 4 9 . 5 7 1 2 3 0 . 2 d N? ? ? ? ? 3332 2 9 2 1 0 5 5 . 6 3 3 3 0 7 . 6 d N? ? ? ? ? 兩齒輪上的徑向力： 2 2 2t a n c o s 1 2 3 0 . 2 t a n 2 0 c o s 8 1 9 1 4 4 5 2 . 5r t N?? ? ??? ? ? ? ? ? 3 3 3t a n c o s 3 3 0 7 . 6 t a n 2 0 c o s 8 3 8 4 5 1 2 1 7 . 7r t N?? ? ??? ? ? ? ? ? 兩齒輪上的軸 向力： 2 2 2t a n 1 2 3 0 . 2 t a n 8 1 9 1 4 1 7 9 . 9 N? ? ??? ? ? ? ? 3 3 3t a n 3 3 0 7 . 6 t a n 8 3 8 4 5 5 0 2 . 9 N? ? ??? ? ? ? ? 確定軸的跨距 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得 7210C 型軸承的 a 值為 故左右軸承的支反力作用點(diǎn)至齒輪力作用點(diǎn)的間距皆為： 0 . 5 5 3 2 0 5 1 7 1 5 . 7 5 2 . 8 ? ? ? ? ? 右齒輪力作用點(diǎn)與右軸承支反力作用點(diǎn)的間距為： 1 5 . 7 2 0 2 5 0 . 5 4 3 8 2 . 2 ? ? ? ? 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 作軸的空間受力簡圖 作水平面受力圖及彎矩 3 23 3 2 25 2 . 8 ( 8 2 . 2 )221 0 5 . 61 2 1 7 . 7 5 2 . 8 5 2 0 . 9 0 . 5 5 5 . 6 3 ( 4 5 2 . 5 8 2 . 2 1 7 9 . 9 0 . 5 1 4 9 . 5 7 )2 6 6 . 11 0 5 . 6r a r F ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ??23 1 2 2 . 4 7 2 8 0 . 2 1 2 6 6 . 1 1 3 6 . 5 8C H r r A F F N? ? ? ? ? ? ? 35 2 . 8 2 6 6 . 1 5 2 . 8 1 4 . 0 5 1 0B H L A N m m? ? ? ? ? ? ? 333 1 4 . 0 5 1 0 5 0 2 . 9 0 . 5 5 5 . 6 3 2 8 0 3 8 . 22B H R B H L a F N m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?32228 2 . 2 4 5 2 . 5 8 2 . 2 1 7 9 . 9 0 . 5 1 4 9 . 5 7 5 0 . 6 1 02C H r a F N m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?322 1 7 9 . 9 0 . 5 1 4 9 . 5 7 1 3 . 4 5 1 02D H a N m m? ? ? ? ? ? ? ? 作垂直面受力圖及彎矩 325 2 . 8 8 2 . 2 3 3 0 7 . 6 5 2 . 8 1 2 3 0 . 2 8 2 . 2 6 9 6 . 21 0 5 . 6 1 0 5 . 6? ? ? ? ?? ? ?32 3 3 0 7 . 6 1 2 3 0 . 2 6 9 6 . 2 1 3 8 1 . 2C V t t A F F N? ? ? ? ? ? ? 5 2 . 8 6 9 6 . 2 5 2 . 8 3 6 7 5 9 . 3 6B V A N m m? ? ? ? ? ? 33 5 2 . 8 1 0 5 . 6 3 3 0 7 . 6 5 2 . 8 6 9 6 . 2 1 0 5 . 6 1 0 1 . 1 2 1 0C V t A F N m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?作合成彎矩 M 圖 2 2 2 21 4 0 5 0 3 6 7 5 9 . 3 6 3 9 3 5 2 . 9 3B L B H L B M N m m? ? ? ? ? ? 2 2 2 22 8 0 3 8 2 3 6 7 5 9 . 3 6 2 8 2 7 8 1 . 3 9B R B H R B M N m m? ? ? ? ? ?2 2 2 2 3 35 0 . 6 1 0 1 . 1 2 1 0 1 1 2 . 8 9 1 0C C H C M N m m? ? ? ? ? ? ? ?235 0 . 6 1 0D C N m m? ? ? ? 作轉(zhuǎn)矩 T 圖 6 6 32 . 59 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 2 1 02 5 9 . 5 m ? ? ? ? ? ? ? 作當(dāng)量彎矩 2 3 9 3 5 2 . 9 3B e L B N m m? ? ? ? ? ? ? 222 2 3 32 8 2 7 8 1 . 3 9 0 . 6 9 2 1 0 2 8 8 . 1 2 1 0B e R B T N m m?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?222 2 3 31 1 2 . 8 9 0 . 6 9 2 1 0 1 2 7 . 2 8 5 1 0C e T N m m?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?222 2 3 35 0 . 6 0 . 6 9 2 1 0 7 4 . 8 8 1 0D e T N m m?? ? ? ? ? ? ? ? ?按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 （ 1）根據(jù)下面圖的比較可見，截面 C 處彎矩最大，故應(yīng)對此校核 31 2 7 . 2 8 5 1 0 m m? ? ?。由表 得，對于 45鋼， 00?? ， ? ? 51 ??? ，故得 ? ?13302127285 2 3 . 20 . 1 0 . 1 3 8M M P ?? ? ? ??，因此軸的強(qiáng)度足夠。 考慮軸承右端蓋截面相對尺寸比 C 截面要小，且當(dāng)量彎矩也比較大，故也應(yīng)進(jìn)行校核。 設(shè)軸承右端蓋截面的當(dāng)量彎矩比截面 C 的彎矩小 x ，則有 331 2 7 . 2 8 5 7 4 . 8 81 5 . 7 1 5 . 7 1 0 1 0 1 08 2 . 2 8 2 . 2C e D m m? ?? ? ? ? ? ? ? ?所以軸承右端蓋截面的當(dāng)量彎矩為 ? ? 331 2 7 . 2 8 5 1 0 1 0 1 1 7 . 2 8 5 1 0x C x N m m? ? ? ? ? ? ? ?， 則有 ? ?31331 1 7 . 2 8 5 1 0 4 3 . 4 40 . 1 0 . 1 3 0M M P ??? ? ? ??，因此軸的強(qiáng)度足夠 安全系數(shù)法校核軸的強(qiáng)度 通過前面的強(qiáng)度校核發(fā)現(xiàn)軸承右端蓋截面更危險(xiǎn)，且有應(yīng)力集中，所以要進(jìn)行安全系數(shù)校核 疲勞極限及等效系數(shù)： ① 對稱循環(huán)疲勞極限，由附錄表 8 得： M P ???? ?? M P ???? ?? ② 脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限，由附錄表 8 得： M P 82 6 0 ???? ??? M P 81 8 0 ???? ??? ③ 等效系數(shù) ?????????????????????? ① 彎矩：? ? 331 2 7 . 2 8 5 1 0 1 0 1 1 7 . 2 8 5 1 0x C x N m m? ? ? ? ? ? ? ? ② 彎曲應(yīng)力幅：331 1 7 . 2 8 5 1 0 4 3 . 4 40 . 1 3 0 P ?? ? ? ?? ③ 平均彎矩應(yīng)力： 0?m? ④ 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 392000 1 7 . 0 40 . 2 3 0 P ? ? ??⑤ 扭 轉(zhuǎn) 切 應(yīng) 力 幅 和 平 均 扭 轉(zhuǎn) 切 應(yīng) 力 ：1 7 8 2 P a??? ? ? 應(yīng)力集中系數(shù)： ① 有效應(yīng)力集中系數(shù)。因?yàn)樵摻孛嬗?軸徑的變化，過渡圓角半徑 2r ，則： 35 ? ， 2 ? ， 由附錄表 1 得， ? ， ? ② 表 面 狀 態(tài) 系 數(shù) 。 該 截 面 表 面 粗 糙 度 ， ，由附錄表 5 得 ③ 尺寸系數(shù)。由附錄表 6得， ? ， ? 安全系數(shù)。按無限壽命， 1?由式（ ~（ 1 1 2 6 4 3 . 1 21 . 6 4 4 3 . 4 4 0 . 1 8 00 . 9 2 5 0 . 9 1????? ? ???? ?? ? ?? ? ?? ? 1 1 1 8 0 1 1 . 5 21 . 2 6 8 . 5 2 0 . 2 5 8 . 5 20 . 9 2 5 0 . 8 9????? ? ???? ?? ? ????? ? 2 2 2 23 . 1 2 1 1 . 5 2 3 . 0 1 2 . 53 . 1 2 1 1 . 5 2???? ? ? ??? 所以該截面安全 中間軸承和中間軸的設(shè)計(jì) 估計(jì)軸承的基本直徑 選用 45 鋼，正火處理，估計(jì)直徑 100d ， 由表 得 600M ?。查表 118C? ， 由式（ 3 于 1 1 1 m ?，1 20z ?，2 74z ?，所以 、 因此 3323 . 6 61 1 8 3 7 . 81 1 1 . 3 m ? ? ?所求 d 應(yīng)為軸的最細(xì)處，即軸承處的內(nèi)徑，去 40d 3）傳動(dòng)零件的周向固定 齒輪 2 與軸采用 A 型普通平鍵連接，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊齒輪 2處為 ： 鍵 1 0 4 5 ( / 1 0 9 5 2 0 0 3 ) ;G B T?? 4）其它尺寸 為了加工方便，并參照 7209 軸上過渡圓角半徑全部取 r=2端的倒角 2 45?? 齒輪 3與其兩邊軸段之間的過渡圓角半徑可取為 10的受力分析 初定各軸段直徑（見表 1） 位置 軸徑/明 右端軸承處 40 因軸承要承受徑向力和軸向力，故選用角接觸軸承。初定選取 7210C 型號軸承，故此軸徑取為 40輪 2 處 50 軸承處 60 因軸承要承受徑向力和軸向力，故選用角接觸軸承，為便于軸承從右端裝拆，軸承內(nèi)徑應(yīng)稍大于油封處軸徑 ，并符合滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取軸徑為 60定軸承型號 7212C 型，兩端相同 齒輪處 64 考慮齒輪從右端裝入，故齒輪孔徑應(yīng)大于軸承處軸徑，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑 軸環(huán)處 74 齒輪左端用軸環(huán)定位，按齒輪處軸徑64d ，由表 環(huán)高度 23( 0 . 0 7 ~ 0 . 1 ) ( 0 . 0 7 ~ 0 . 1 ) 6 4 4 . 4 8 ~ 6 . 4a d m m? ? ? ?2 5a 左端軸承 軸肩處 67 為便于軸承拆卸，軸肩高度不能過高，按 7212C 型軸承安裝尺寸，軸肩高度3 確定各軸段長度（由右向左）（見表 2） 位置 軸段長度/明 聯(lián)軸器處 84 聯(lián)軸器處的輪轂長度 84 油封處 45 為了便于軸承蓋的拆裝及對軸承加潤滑脂，取軸承外端面與右齒輪左端面的間距 由減速器及軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取軸承右端面與軸承蓋外端面的間距（即軸 承蓋的總寬度）為 故該軸段長度為 520252 ??? 齒輪處 73 齒輪的輪轂寬度 75保證套筒能壓緊齒輪，此軸段長度應(yīng)略小于齒輪輪轂的寬度，故取 73端軸承處（含套筒） 49 此軸段包括四部分：軸承內(nèi)圈的寬度22考慮到箱體的鑄造誤差，裝配時(shí)留有余地，軸承左端 面與想提提內(nèi)壁的間距取 5箱體內(nèi)壁與齒輪右端面的間距取 20齒輪對稱布置，齒輪左右兩側(cè)上述兩值取同值；齒輪輪轂寬度與齒輪處軸段長度之差為 2故該軸段長度為 2 2 5 2 0 2 4 9 ? ? ? 軸環(huán)處 10 軸 環(huán)寬度 1 5 a m m? ? ? ?，取10b 左端軸承、 軸肩處 15 該軸段寬度等于軸承右端面至齒輪左端面 的 距 離 與 軸 環(huán) 寬 度 之 差 ， 即(20+5)5端軸承處 22 等于 7212C 型軸承內(nèi)圈寬度 22軸長 3004+45+75+49+10+15+22=300、求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 6 3 . 6 69 . 5 5 1 0 3 1 4 0 4 3 ( )1 1 1 . 3T N m m? ? ? ? ?2、求軸上的作用力 （ 1）大齒輪處： )co )(21 ?? ?? ?4 27 46? ? ? ? ?2 2 Ic o s 1 . 7 5 8 5 c o s 1 4 2 7 4 6 1 6 0nd m z m m?? ? ? ? ? ? ?圓周力： 2 22 2 3 1 4 0 4 3 3 9 2 6 ( )160? ? ? 徑向力： 22It a n 3 9 2 6 t a n 2 0 1 4 7 5 ( )c o s 0 . 9 6 9 2 3? ??? ? ? 軸向力： 2 2 It a n 9 9 8 ( ) N???（ 2）小齒輪處： 34( ) / ( 2 c o s )na m z z ???Ⅱ Ⅱ，得 14 46? ? ???? ?Ⅱ33 c o s 2 . 7 5 2 5 c o s 1 4 4 1 2 7 0 . 8nd m z m m?? ? ? ? ? ? ?Ⅱ圓周力： 3 32 2 3 1 4 0 4 3 8 8 7 1 ( )7 0 . 8? ? ? 徑向力： 33 t a n 8 8 7 1 t a n 2 0 = 3 3 2 9 ( )c o s 0 . 9 7 ?? ????Ⅱ軸向力： 33 t a n 2 2 2 0 ( ) N???Ⅱ3、確定軸的跨距 由《機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊》得 7209c 型軸承 右齒輪力作用點(diǎn)與右軸承支反力作用點(diǎn)的間距為： 2 79b 軸承的支反力作用點(diǎn)至齒輪力作用點(diǎn)的間距為： 3 、按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 （ 1）作軸的空間受力簡圖 作水平面受力圖及彎矩 9 . 4 6 8 0 . 5 51 3 7 5 . 7 5 ( 6 7 . 3 9 ) 9 4 4 . 0 2 3 6 6 6 . 4 5 6 7 . 3 2 4 9 9 . 2 3221 9 8 . 63 2 8 4 . 3 ? ? ? ? ? ???+7 9 . 4 6 8 0 . 5 51 3 7 5 . 7 5 5 2 . 3 3 6 6 6 . 4 5 ( 5 2 . 3 7 9 ) 2 4 9 9 . 2 3221 9 8 . 61 7 5 7 . 9 ? ? ? ? ? ???C 1 9 8 2 . 3 6 7 . 3 1 3 3 4 0 8 . 8 m m? ? ? ? C 8 0 . 5 51 3 3 4 0 8 . 8 + 2 4 9 9 . 2 3 2 3 4 0 6 5 . 32 m m? ? ? ? 3 4 0 6 5 . 3 + ( 1 9 8 2 . 4 - 9 9 7 1 . 9 4 ) 7 9 3 9 7 1 0 8 . 4 m m? ? ? ? ? D 2 1 9 . 4 63 9 7 1 0 8 . 4 + 9 4 4 . 0 2 5 0 0 6 9 5 . 82 m m? ? ? ? 其彎矩圖如下所示 （ 3）作垂直面受力圖及彎矩支反 力： B 9 9 7 1 . 9 4 6 7 . 3 3 6 6 0 . 0 7 ( 6 7 . 3 7 9 ) 6831 9 8 . 6? ? ??? A 9 9 7 1 . 9 4 3 6 6 0 . 0 7 6 8 3 5 6 2 8 . 9V ? ? ? ? 彎矩： C 5 6 2 8 . 9 6 7 . 3 3 7 8 8 2 3 m m? ? ? ? D 3 7 8 8 2 3 ( 9 9 7 1 . 9 4 5 6 2 8 . 9 ) 7 9 = 1 6 1 1 2 8 9V