一級圓柱齒輪減速器》 設計說明書

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1、 機械設計課程設計 《一級圓柱齒輪減速器》 設計說明書 姓 名 學 號 學 院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計及其自動化 班 級 指導教師 張 涵 ＜＜機械設計基礎＞＞課程設計任務書 目錄 一 前言 二 設計題目………………………………………5 三 電動機的選擇…………………………………6 四 傳動裝置動力和運動參數(shù)……………………7 五 傳動零件的設計計算…………………………9 六 減速器軸的設計………………………………17 七 滾動軸承的驗算………………………………2

2、4 八 鍵的選擇的驗算………………………………26 九 聯(lián)軸器的選擇…………………………… …26 十 鑄鐵減速器結構主要尺寸……………… ……28 29 一小結 十二 致謝……………………………………… …29 十三 參考文獻…………………………………… 30 VV機械設計基礎 >>課程設計任務書 一、 機械設計課程的目的和意義 機械設計基礎課程設計是機械類專業(yè)和部分非機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計 訓練，是機械設計和機械設計基礎課程重要的綜合性與實踐性教學環(huán)節(jié)。其基本目的是： （1） 通過機械設計課程的設計，綜合運用機械設計課程和其他有關先修課程的理論，結合 生

3、產(chǎn)實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深 化和擴展。 （2） 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理 和過程。 （3） 進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、 標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。 （4）機械設計基礎課程設計還為專業(yè)課課程設計和畢業(yè)設計奠定了基礎。 二、 機械設計課程的內(nèi)容 選擇作為機械設計課程的題目，通常是一般機械的傳動裝置或簡單機械。 課程設計的內(nèi)容通常包括：確定傳動裝置的總體設計方案；選擇電動機；計算傳動裝置的 運動和動力參數(shù)；

4、傳動零件、軸的設計計算；軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校 核計算；箱體結構及其附件的設計；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設計計算說明書。 在設計中完成了以下工作： ① 減速器裝配圖1張（A0或A1圖紙）； ② 零件工作圖2?3張（傳動零件、軸、箱體等）； ③ 設計計算說明書1份，6000?8000字。 三、 機械設計課程設計的步驟 機械設計課程設計的步驟通常是根據(jù)設計任務書，擬定若干方案并進行分析比較，然后確 定一個正確、合理的設計方案，進行必要的計算和結構設計，最后用圖紙表達設計結果，用設 計計算說明書表示設計依據(jù)。 機械設計課程設計一般可按照以下所述的幾個階段進行

5、： 1設計準備 ① 分析設計計劃任務書，明確工作條件、設計要求、內(nèi)容和步驟。 ② 了解設計對象，閱讀有關資料、圖紙、觀察事物或模型以進行減速器裝拆試驗等。 ③ 浮系課程有關內(nèi)容，熟悉機械零件的設計方法和步驟。 ④ 準備好設計需要的圖書、資料和用具，并擬定設計計劃等。 2傳動裝置總體設計 ① 確定傳動方案一一圓柱斜齒齒輪傳動，畫出傳動裝置簡圖。 ② 計算電動機的功率、轉速、選擇電動機的型號。 ③ 確定總傳動比和分配各級傳動比。 ④ 計算各軸的功率、轉速和轉矩。 3各級傳動零件設計 ① 減速器外的傳動零件設計（帶傳動、鏈傳動、開式齒輪傳動等） ② 減速器內(nèi)的傳動零件設計（

6、齒輪傳動、蝸桿傳動等）。 4減速器裝配草圖設計 ① 選擇比例尺，合理布置試圖，確定減速器各零件的相對位置。 ② 選擇聯(lián)軸器，初步計算軸徑，初選軸承型號，進行軸的結構設計。 ③ 確定軸上力作用點及支點距離，進行軸、軸承及鍵的校核計算。 ④ 分別進行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結構設計。 5減速器裝配圖設計 ① 標注尺寸、配合及零件序號。 ② 編寫明細表、標題欄、減速器技術特性及技術要求。 ③ 完成裝配圖。 6零件工作圖設計 ① 軸類零件工作圖。 ② 齒輪類零件工作圖。 ③ 箱體類零件工作圖。 四、課程設計的基本要求 1、 認真、仔細、整潔。 2、 理論

7、聯(lián)系實際，綜合考慮問題，力求設計合理、實用、經(jīng)濟、工藝性好。 3、 正確處理繼承與創(chuàng)新的關系，正確使用標準和規(guī)范。 4、 學會正確處理設計計算和結構設計間的關系，要統(tǒng)籌兼顧。 5、 所繪圖紙要求準確、表達清晰、圖面整潔，符合機械制圖標準；說明書要求計算準確、書 寫工整，并保證要求的書寫格式。 五、減速器的設計計算、校核、說明和結果 1. 設計任務書 1.1 設計任務 設計一用于帶式運輸機上的三角帶——單級圓柱齒輪減速器，傳動系統(tǒng)為采用兩級圓 柱齒輪減速器和圓柱齒輪傳動。 1.2 原始數(shù)據(jù) 運輸帶拉力：F=4750N 運輸帶速度： V=1.6m/s 卷筒直徑： D=390m

8、m 1.3 工作條件 工作機空載啟動，載荷變化不大，單向運轉使用期限10 年，每天工作8 小時，每年工作 300 天。運輸帶允許速度誤差±5%。 2. 傳動系統(tǒng)的方案擬定 傳動方案如圖： 3?電動機的選擇 3?1選擇電動機類型 按按工作要求和條件，選用三相籠形異步電動機，封閉式結構，電壓380V, Y型。 3.2選擇電動機的容量 電動機所需工作功率為 =-pw KW a 因為 P w FV 1000 KW 見《機械設計課程 設計手冊》第12 頁 因此 KW FV 10001 a 由電動機至運輸帶的傳動總效率為 n = n 121 n a

9、 12 3 4 式中：n ,n , n ,n分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動和聯(lián)軸器的傳動效率。 12 3 4 取n =0.96,n =0.98,n =0.97,n =0.96 貝 y 12 3 4 n =0.96 X 0.983 x 0.97 X 0.96=0.85 a 所以 FV 10001a 4750 x 1.6 10001a =8.94kW 3.3確定電動機轉速 卷筒機工作轉速: 60 x 1000V n= 60 x 1000 x 1.6 3.14 x 390 =78.35 r/min. P =8.94KW d n= 78.35r/min

10、 按表1推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動的傳動比i1 =2?4，一級圓柱減速器傳動比 i' =3~6, 2 則總傳動比合理范圍為：i，=6~24，故電動機轉速可選范圍為: a n'd= i' Xn= (6~24)X78.35= (470?1880.4) r/min. a 符合這一范圍的同步轉速有：750, 1000和1500 r/min. 性能如下頁表1 根據(jù)容量和轉速，由有關手冊查出，列表如下表，綜合考慮選 第二方案較合適，因此選型號Y160L—6, 表1 電動機轉速電傳動裝置的傳動 額定功 r/min 動 比 方電動機 率

11、機 V 減 案 型有 同步滿載重總傳帶、擊 P kw 速 ed 轉速轉速量動比傳 器呂 N 動 Y160M 1 11 1500 1460 123 18.63 3.5 5.32 —4 Y160L 2 11 1000 970 147 12.38 2.8 4.42 —6 Y180L 3 11 750 730 184 9.32 2.5 3.73 —8 4?計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 4?1總傳動比 n 970 由式（7） i = -m - 12.38 a - 78.35 4.2分配傳動裝置傳動比 由式（8） i =i Xi a o 式中i ,i

12、分別為帶傳動和減速器的傳動比。為使V帶 o i 12.38 / “ 傳動外廓尺寸不致過大，初步取i =2.8,則i—丁 - co 4?42 ° 1 2.8 o n=87.31r/min. 4.3分配減速器的各級傳動比 因為為一級齒輪，故齒輪傳動比為：1=4.42 5?計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 5.1各級軸轉速 n 970 I 軸 n = —^ — 346.43 r/min I i 2.8 o 4、 — — 346.43 巾“ II 軸 n - J 一-1 一 — 78.38 r/min n i i 4.42 1 卷筒軸 n 皿 一 n u =78.3

13、8 r/min 5.2各軸輸入功率 I 車由 P =P Xn 尸 P Xn -8.94X0.96-8.5824KW I d 01 d 1 II軸 p 一 P Xn = P Xn Xn =8.5824 X 0.98 X 0.97=8.158KW II I 12 I 2 3 電動機的選擇見 《機械設計課程設 計手冊》第167頁 i =12.38 a i =2.8 o i=4.42 n=78.38r/min. 見《機械設計課程 設計指導書》第15 頁 n =346.43r/min I n =78.38 r/min I n 皿=78.38 r/min 卷筒軸

14、 P = P xn = P xn Xn =8.158X0.98X0.96= 7.84KW m n 23 n 2 4 其輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98。 I 軸 P ' = P X 0.98=8.5824X0.98=8.41kw 1 1 II軸 P ' = P X 0.98=8.158 X0.98=7.99kw n n 卷筒軸 P ' = P X 0.98=7.84 X0.98=7.68kw m m 5.3各軸輸入轉矩 p 8 94 電動機輸出轉矩：T =9550— =9550X = = 88n? m d n 970 m I、II軸輸入轉矩： I軸：T =

15、 T Xi Xn = T Xi Xn =88x2.8x0.96二236.54 n? m I d o 01 d o 1 II軸： T = T Xin =T XiXn Xn =236.54x4.42x0.98x0.97二993.85 n? m n I 12 I 2 3 卷筒軸輸入轉矩：T = T Xn Xn m n 2 4 = 993.85 x 0.98 x 0.98 二 954.5 n? m 各軸輸出轉矩 I 軸：T[' = T[ X0.98=236.54X0.98=231.8? m II軸：T '=T X 0.98=993.85 X 0.98=973.97 N? m n n

16、 卷筒軸輸出轉矩：T^ '=丁皿 X0.98=954.5X0.98=935.41 N? m I II的輸出轉矩則分別為各軸的輸入轉矩乘軸承效率0.98. 6?傳動零件的設計計算 6.1 V帶的設計 6.1.1 已知：電動機轉速 n =970r/min, I 軸 n =346.43 r/min, m I 電動機輸出功率P =8.94KW。 d 查表 13-8 得 K =1.1,故 P = K XP=1.1X8.94=9.83Kw A c A 6.1.2選V帶型號 由 P =9.83KW, n =970 r/min,由圖 13-15 查知，選 V.帶 B 型帶。 c m

17、 6.1.3求大小帶輪基準直徑d , d d 1 d 2 P[=8.5824KW P =8.158KW n P =7.84KW m P '=8.41KW I P '=7.99KW n P '=7.68KW m T = 88N ? m d T =236.54 N ? m I T =993.85 N ? m n T =954.5 N ? m m T '=231.8N ? m I T ' =973.97 N ? m n T ' =935.41 N ? m m 由表13-9,取小帶輪的基準直徑dd 1 =160mm,現(xiàn)取160mm 由式表13-9得

18、, r n d = 1 d . d 2 n 1 2 (1-e ) =2.8X160X(1-0.02)=448mm 由表（13-9） 取《2=450訕（雖使n［略有減小’但其范圍小于5%,允許）。 6.1.4驗算帶速V 兀d n V= —m 60 X1000 60 x 1000 V在5~25 m/s范圍內(nèi)，合適。 -KX160X970 = 8.11m/s 6.1.5求V帶基準長度L和中心距a d 初步選取中心距 hi" dd 1+ dd2 ) =1.5(160+450) =915mm 取 a =600mm,符合 0.7 0 式（13-2）得帶長 (d

19、+ d )Va <2(d + d 1 d 2 0 d 1 =2a 表13-8見《機械設 計基礎》第218頁 P =9.83KW c 表13-9見《機械設 計基礎》第219頁 d =160mm d 1 d =450mm d 2 V=8.11m/s 兀 (d — d )2 兀 (450 —160)2 —(d + d ) + —— 2 x 600 + — (160 + 450) + — 2 d 1 d 2 4a 2 4 x 600 0 =2158mm 查表13-2，對A型帶選用L =2240mm,再由式(13-16)計算實際中心距: d L — L “八 2240

20、 — 2158 一〔 a~a + d o — 600 + — 641 0 2 mm。 6?1?6驗算小帶輪包角a 1 由式—13-1 )得 d — d a =180° - 1 a 6.1.7求V帶根數(shù) 丹X57.3。-180?！?450 —160 X57.3。-154。>120°，合適。 641 由式(13—15)得 z=(p +" )? k 0 0 a i 令 n =970 r/m, d =160mm, i=2.8 m d 1 查表(13-3)得 P0=2.67KW 式（13-2）見《機械 設計基礎》第205 頁 a =600mm 0 式（13-16）見

21、《機 械設計基礎》第220 頁 L d =2240mm a~641mm 查表（13-5 ）得 乂=°?33 KW 由。1= 157?77。查表（13-7）得Ka =0.925查表（13-2）得Ki "0,由此可得 式（13-1）見《機械 設計基礎》第205 頁 9.834 Z= （2.67 + 0.33） x 0.925 x 1.0 =3.54 6.1?

22、8求作用在帶輪軸上的壓力（F ） O . min 表（13—1）得q=0.18 kg/m，故由式（13—17）得單根v帶的初拉力 （F ） = 600（2.5 - ka）pc + qv2 。min k ZV a = 600 x°5 - 0.925）x 9.83 + 0.18 x 8.112 = 321.41N 0.925 x 4 x 10.76 應使帶的實際初拉力F0 >（F。）mm 作用在軸上的壓力 Q ） =2z（F ） sin = 2x4x321.41xsin^^=2570N P min 。min 2 2 6.1.9帶輪結構設計 小帶輪轂孔徑d =D電動機i4

23、2mm 小帶輪基準直徑 dd 1=84 '即: 故小帶輪采用實心式 大帶輪基準直徑 d 2=450 d 1<350mm,故采用腹板式 6.2齒輪的設計 已知：載荷變化不大，傳動比：2=4?42, 小齒輪軸轉速n]=n【=346.43 r/min,傳動功率P=8..94 KW。 6.2.1決定傳動形式 因為 i =4.42, 2 直齒圓柱齒輪傳動比iW4 斜齒圓柱齒輪傳動比iW7 所以選擇斜齒圓柱齒輪傳動。 6.2.2計算齒輪轉矩 P 8 94 T 二 9.55x 106 xnn 二 9.55x 106 x x0.99x0.98 二 82806 N? m 1

24、 n 1 2 346.43 1 6.2.3選擇齒輪材料、精度等級及熱處理方法 a = 154。 1 式（13—15）見《機 械設計基礎》第218 頁 表（13-3）見《機械 設計基礎》第214 頁 表（13-5）見《機械 設計基礎》第216 頁 表13-7見《機械設 計基礎》第217頁 K =0.925 a 表13-2見《機械設 計基礎》第212頁 K i J0 Z=4 表13—1見《機械 設計基礎》第212 頁 （F ） =321.41N O . min 式（13—17）見《機 械設計基礎》第220 頁） W =2570N p min

25、 考慮減速器功率不大（結構尺寸要?。?，中速中載材料的工藝性、價格等因素，決定 大小齒輪均選用45#鋼制造。 采用軟齒面HBS < 350 標準齒形（?二20°） n 小齒輪調(diào)質處理HBS]=241?286取260 大齒輪?；ㄕ穑┨幚? 查圖 (10—20c), (10—20b) HBS =217?255 取 240 2 得： 查圖 8 =420 M

26、Pa Feiim1 (10-21d), (10-21c) 8 =350 MPa Feiim2 得： 8 =550 MPa H lim2 查表 8 =590 MPa （10 — 8） 選8級精度的齒輪。 6.2.4初選小齒輪的齒數(shù)Z]和螺旋角0 初選"21，則叨 Z1=21X4-41=92-82 取 z2=92 實際齒數(shù)比: 92 二 4.38 21 傳動比誤差: z u = f = z 1 4.42 — 4.38 100% x 100% <5% 4.42 所以所選齒數(shù)可用。選0二12° 6.2.5按齒面接觸疲勞強度設計參數(shù) 由式（10—21

27、） 得： d =3' t1 l' 初選kt =1.3 (表 11-3) (2) 查表（10-7） 對稱布置、 軟齒面° d=0.9-1.4取1 (3) 查表(10-6) ZE =188 (4) 查圖 (10-30) Z H =2?45 (5) 査圖 (10-26) 可根據(jù)公式計算 = 1.645 表10—1見《機械 設計》211頁 圖 10-20c, b 見《機械設計》第 208, 207 頁 圖 10-21d, c 見《機械設計》第 209頁 表（10 — 8）《機械 設計》第210頁 z1=21 丁92 式（10-21）見 《機械設計

28、》第218 頁 表10-7見《機械設 (6)計算許用應力t ]、t ] F H 應力循環(huán)次數(shù)N =60n jL 1 1 h =60 X 342.9 X1X8X300X10 = 7.48X108 應力循環(huán)次數(shù) N =60n jL /i =7.48X108/4.42 2 1 h 2 = 1.69X108 查圖(10-18), (10-19) 得：

29、 K =0.89 K =0.94 FN1 HN1 K =0.92 K =0.98 Fn 2 HN1 SF =1.25?1.50取sf =1.4 (發(fā)生折斷)SH =1 (點蝕破壞) r ] K xb 0.89 x 420 所以：\P」= ―=—————=267MPa f 1 S 1.4 F r 1 0.92 x 350 b 」=—————=230 MPa F 2 1.4 L ] K Xb 0.94x590 h 1 = —hn 1 _h lim1 = 1 =554.6MPa S 1 H r 1 0.98 X 550 b 」= =539M Pa H 2 1 (

30、7) 計算小齒輪的分度圓直徑 由式(10—21)』 3(2kT u +1/Z Z =48.62 mm (8) 初算圓周速度V t 兀d tn 3.14x48.62x346.43 Vt =60x1000= 60 x1000 =0.88m/s (9) 查表(10-2) 載荷平穩(wěn) 電動機KA=1.0 查圖(10-8) V =0.88 8 級 K =1.08 t v 2T 2x88x103 F=〒= =3619.91N t d 48.62 t1 計》第205頁 表10-6見《機械設 計》第201頁 圖10-30見《機械設 計》第217頁 圖10-26見《機械設 計》第

31、215頁 N =7.48X108 1 N =1.69X108 2 圖 10-18 , 10-19 見《機械設計》第 206, 207 頁 K =0.89 Fn 1 K =0.92 FN 2 K =0.94 Hn 1 K =0.98 Hn 1 lb ] = 267MPa F1 t ]=230MPa F 2 ? h 1 "=554.6MPa b ]=539M Pa H 2 圖10-21見《機械設 計》第209頁 d =48.62mm t1 v =0.88 m/s t b=0 ? d =1 x 48.62=48.62 d it K ? F

32、 1 x 3619.91 —A — 一 _774.45N/mm<100N/mm b 48.62 查表 10-3 k _ k _1.2 Ha Fa 查表10-4對稱布置 0 _1 b_48.62mm d K 二 1.15 + 0.180 2 + 0.31x10-3b H B d _1.15+0.18+0.31 x 10-3 x 48.62 =1.342 d ? cos B 48.62 x cos12。 m _ _ =2.37 n z 21 1 h_ (2h * +c * ) m _ (2+0.25) 2.37_5.33 a n b = 48-62 = 9.1

33、2 h 5.33 查表 10-4 K =1.34 H B 查圖(10-13) K _1.3 FB K _ k k k k _1 x 1.1 x 1.2 x 1.34_1 74 n A v Ha HB K _ k k K k c_1 x1.1x1.2x1.29_1.671 F A v Fa fB (10) 校正 d d i'1.74 d =d 31嚴_48.62 x 3 _53.58mm 1 叫k 冷1.3 丫 t (11) 重新計算模數(shù) m d cos B 53.58xcos12。 m - — _ " _2.496 n 乙 21 1 (12) 計算實際中心

34、距 (Z+Z)m (26 +115)x2 a 1 2 〔 r =167?09mm 2cosB 2cos1厶 取整數(shù)a= 167mm (13) 校正螺旋角 表10-2見《機械設 計》第193頁 圖10-8見《機械設 計》第194頁 表10-3見《機械設 計》第195頁 表10-4見《機械設 計》第196-197頁 k _ k _1.2 Ha Fa m 取 n h_9 表10-4見《機械設 計》第196-197頁 圖10-13見《機械設 計》第198頁 K =1.34 h B K _1.29 FB K _1.74 N K 廠 _1.671 F d = 5

35、3.58mm 1 (Z+Z ) (26 +115)X2 B = arccos ——1 亠=arccos =11.7 ° 2a 2X167 在8-20范圍內(nèi)且與假設值像接近，故其他參數(shù)無需修正。 (14) 計算分度圓直徑d、d 1 2 人 Z m 26 x 2 d —1—一 _61.58mm 1 cos B cos11.98° 月 Z m 115 x 2 d —2—一… “ _272.15mm 2 cos B cos11.98。 d1、d2不能圓整,而且后面的小數(shù)部分相加應為整數(shù) (15) 計算齒寬 b =° d _1 X 61.58-61.58mm (實際嚙

36、合寬度) d 1 取 一65mm，b _65mm 2 1 (16) 驗算 取 b2_60 b _65 b〉b2 5~10 2 1 1 2 查圖(10-22)在8級精度范圍內(nèi)，所以選8級精度合適 設計匯總： Z1 _26 d _85.88mm b _65mm 1 1 Z _115 d _272.15mm _60mm 2 2 2 m _2 a_167mm 0 = 11.7 ° n 6.2.6 齒根彎曲疲勞強度校核 Z _ Z 21 v1 = cos3 B _0.94 -22.44 7 Z 92 Z = 2— = _98.3 v 2 coS3 B 0.94 查

37、表(10-5) 用插入法 求得： 查取齒形系數(shù)。 由表 10—5 查得Y _2.705，Y _2.185 Fa1 Fa 2 取應力校正系數(shù)。 由表 10—5 查得 Y _1.577，Y _1.788 sa1 sa2 a =167mm B = 11.98 ° d = 61.58mm 1 d = 272.15mm 2 b _78mm 2 b _84mm 1 圖10-22見《機械設 計》第210頁 Z = 22.44 v1 Z = 98.3 v 2 bsin P 65 x sinll.98。 e = = =1.419 p 兀m 兀x 2 n

38、 Y =2.705, Y =2.185 Fai Fa2 Y =1.577, Y =1.788 Sa、 Sa? 查圖(10-28) 得:Y p =0.90 按式(10—16)驗算輪齒彎曲強度(按最小齒寬52計算) 6 2KT y ? y ? y =22.66MPaW t ] F1 = 1 ? p F1 bd m ?^ 1 n a y ? y b =<5 ? _-Sar 「 1 F2 F1 y ? y =20.72W b 」 Fa1 Sa1 F1 .?.齒根彎曲疲勞強度安全 6.2.7齒輪結構設計 齒頂圓直徑： (z + 2h* )m (26 + 2) x 2

39、d = a—=—— =66.36mm cos p cos11.98。 (z + 2h* )m (115 + 2) x 2 d = a— = =277.3mm a 2 cos p cos11.98。 齒根圓直徑： d -[2(h * a + c *)]m - [26 - 2(1 + 0.25)]x 2 =55.7mm f 1 cos p COS11.98. d _[z — 2(h* ” + c *)]m = [115 — 2(1 + 0.25)] x 2 =266 63mm f 2 cos P cos 11.98 6.2.8齒輪的潤滑 因為.v=0.88m/sv12m/s

40、，所以米用浸油潤滑，浸油深度為最大齒頂 向上10m m,計算： h=2 (2+0.25) =4.5 按 10 計算。 查表10-12, 45#鋼，v=0.88m/s,選取150v/cst運動黏度的潤滑油。 查表10-11,選用工業(yè)齒輪潤滑油SY1172-88牌號為：150# v= (135-165) cst 7?軸的設計計算 7?1.求各軸的轉矩 I 軸：Ti = Td Xio Xn 01= Td Xio Xn 1=88x2.8x0.96二236540 n? mm II軸： 表10-5見《機械設 計》第200頁 表10-5見《機械設 計》第200頁 Y =2.705 ,

41、 Fa1 Y =2.185 Fa 2 Y =1.577 , sa1 Y =1.788 sa 2 表10-5見《機械設 計》第200頁 圖10-28見《機械設 計》第217頁 式10-16見《機械設 計》第216頁 d =66.36mm a1 d =277.3mm a 2 d =55.7 mm f 1 d =266.63mm f 2 T n= T xin =T XiXn xn =993860N ? mm I 12 I 2 3 7.2計算作用在齒輪上的力 已知.大小齒輪分度圓直徑d]=61.58mm d2=167mm F t1

42、 F r1 2T 2 x 236540 =r = = 7682.4( N) d 61.58 1 tan a =F 才=927.09( N) 11 cos p F = F tan p= 530.82(N) a1 t1 匸 2T 2 x 993860 F = 2 = = 11902.5( N) 12 d 167 2 F = 885.17( N) F = 506.82( N) a 2 式中耳為圓周力，F(xiàn)r為徑向力，F(xiàn)a為軸向力 t a 7.3選擇材料，決定最小直徑 7?3?1輸入軸最小直徑 (1) 選擇材料 因為沒有特殊要求，軸的材料選用45#鋼，調(diào)質處

43、理。 HBS=217?255MPa 取 240MPa A0=107 ?126 取 120 (2) 初步?jīng)Q定輸入軸的最小直徑 由公式得： d A \P 3 : 8.584 dt= Ao 丫 n =120「: 34653 =34.97mm 軸上可能有一個鍵槽 ???dmm=34.97X(l+7%) =37.53mm 取 d=40mm 7.3.2 輸出軸最小直徑 (1)選擇材料 因為沒有特殊要求， HBS=217 ?255MPa Ao=106?126 軸的材料選用45#鋼，調(diào)質處理。 取 240MPa 取106 (2)初步?jīng)Q定輸出軸的最小直徑 由公式得： =106]

44、|fmm=49.86mm TI =236540 N ? mm T 11=993860 Nmm F 二 2490.92 (N) 11 F =927.09 (N) r1 F =530.82 (N) a1 F =11902.5 (N) 12 F =885.17 (N) r 2 F =506.82 (N) a 2 d = 34.97mm t 軸上可能有一個

45、鍵槽 d = 49.8mm 12 ???%=49.86^(1+7%) =53.35mm 其為外伸軸，最小軸徑在聯(lián)軸器處。 查手冊，選用LT9聯(lián)軸器。其dmin=55mm 7.4軸的結構設計 mm dmin =55mm 7?4?1高速軸的結構設計 (1) 擬訂裝配方案 軸套，擋油環(huán)，左軸承及軸承端蓋從左邊裝入。齒輪，軸套，右軸承及軸承端 蓋從右邊裝入。 (2) 根據(jù)定位要求確定各段軸的直徑和長度 因為其為斜齒輪傳動，所以預選30209軸承。 查手冊，d=45mm， D=85mm。 ??? d ? n=45 x 346.43=1.56 x104 < 16 x1°4 則該軸

46、承采用脂潤滑。 取軸承端面到殼體內(nèi)壁的距離為8mm,齒輪端面到殼體內(nèi)壁的距離為20mm。 1段軸用于安裝帶輪，故取直徑為35mm,軸長為61 mm。 2段軸用于安裝軸承端蓋及一部分外伸軸，外伸軸是便于拆卸。由于帶輪需要 軸肩定位，所以軸肩高度h=1 mm,因此軸徑取為42 mm。軸承端蓋的外端面與半連 軸器右端面間的距離l=73mm，軸承端蓋凸緣厚度為t=(1?1.2)d3 取t=10mm。 因此軸長取73 mm。 3 7段軸用于安裝軸承和擋油環(huán)，則直徑為45mm.，軸長為d =20 mm。 III-IV 5段軸用于安裝齒輪,，則直徑為54mm.，軸長為1=65 m。 4 6段軸定

47、位軸承l(wèi)=20.5 則軸的總長 L=61+73+20+20.5+65+20.5+20=280mm。 根據(jù)軸承內(nèi)徑d=45mm,得齒輪的孔徑d=54mm。 查手冊 鍵 bXh=14X9 t=5.5 q=3.8mm。 2 一 3.8=7.03>2m ???此軸為齒輪軸。 7.4.2低速軸的結構設計 (1) 擬訂裝配方案 齒輪，軸套，擋油環(huán)，軸承，軸承端蓋，聯(lián)軸器從左邊裝入； 軸套，擋油環(huán)，軸承，軸承端蓋從右邊裝入。 (2) 根據(jù)定位要求確定各段軸的直徑和長度 裝聯(lián)軸器的軸徑最小，d=55mm。 查手冊 d=55mm, L1=84mmo 預選用30213軸承

48、，查手冊d=65mm, D=140mm。 d ? n<16X 104 取軸承端面到殼體內(nèi)壁的距離為8mm,齒輪端面到殼體內(nèi)壁的距離為20mm。 I-II段軸用于安裝聯(lián)軸器，故取直徑為 55mm,半聯(lián)軸器也軸配合孔長度 L =84m m,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在收的端面上，故1 1 段的長度比L稍小，現(xiàn)取1 =82 1 ill 2段軸用于安裝軸承端蓋及一部分外伸軸，外伸軸是便于拆卸螺栓和聯(lián)軸器。 由于聯(lián)軸器需要軸肩定位，所以軸肩咼度h_3.5 mm,因此軸徑取為62 mm。軸承端 蓋凸緣厚度為t= (1?1.2) d3取t=10mm,軸承端蓋的外端面與半連軸器右端面

49、 間的距離1=60?70mm, 取t=10mm。 因此軸長取76 mm。 III- IV段軸用于安裝軸承和擋油環(huán)，則直徑為65mm.，軸長為44 m。 IV- V段軸用于安裝齒輪，此時為非軸肩定位，則直徑為68mm.，軸長為L=58 m。 V- VI段軸為軸環(huán)，因為齒輪需要軸肩定位，則軸肩高度H=2 m,因此直徑為 72 mm,軸環(huán)長 b>1.4h 取 1 =23 mm。 V-VI VI- VIII段軸安裝擋油環(huán)和軸承，直徑為65mm.,軸長為20 mm。 則軸的總長 L=84+76+44+58+23+20=305 mm。 查手冊軸的總長無需圓整。 7.5軸的校核 7.5.1

50、高速軸的校核 F = 2卩=2 X106960 = 2490.92( N) □ d 85.88 i — —tan a _小小小八 F = F ——-n = 927.09( N) r1 11 cos p F = F tan p= 530.82(N) a1 t1 ① 求垂直面的支承反力 F - r 2 F =— =390.02 (N) 1v L F = F —F=539.05 (N) 2v r ② 求水平面的支承反力(圖c) F F =F = — =1245.46 (N) 1H 2 H 2 ③ 繪垂直面的彎矩圖(圖b) L M =F =83.55 N ? m

51、aV aV 2 L M = F ? — =60.45 N ? m a V 1v 2 ④ 繪水平面的彎矩圖(圖c) L M =F ? — =193.05 N ? m aH 1H 2 F 二 2490.92 (N) 11 F = 927.09 (N) r1 F 二 530.82 (N) a1 F =390.02 (N) 1v F = 539.05 (N) 2v F =F =1245.46 1H 2 H (N) M =83.55 N ? m aV M =60.45 N ? m a/V ⑤求合成彎矩圖（圖e）。 M =、；M 2 + M 2 = 210

52、.35N ? m a av aH M /=” a /乂 + M 2 = 202.29 N ? m av aH ⑥求軸傳遞的轉矩（圖f） d T= F X—=106.96 N ? m t 2 ⑦求危險截面的當量彎矩 校正系數(shù) a=[o-1/o0]=0.6 a T=0.6X 106.96=64.18 M =193.05 N ? m aH M = 210.35N ? m a M / =202.29 N ? m a T= 106.96 N ? m F - F

53、 F ■ ■'111.1.1 M av 1. 7 v ■"■"■l.l.ll 圖（d） MaH M nr aH '■ - ■ I m M 圖（f） ■ 圖（g） M 圖（h） 表14-3見《機械設 計基礎》第245頁 從圖可見，a-a截面最危險，其當量彎矩為 M =、；M 2 +Q T2 =226.07 e a ⑧⑴計算危險截面處軸的直徑 軸材料為45號鋼，調(diào)質處理，由表14—1查得。廠=650 MP

54、, B a 由表14—3查的許用彎曲應力L ]=55 MP，則 -1b a i M i226.07 x 103 ” d三 J ~1 = 3 = 33 mm 0.11a 」5 0.1 x 60 1 -1b 考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%,故 d=1.05 X 33=34.65 mm 取軸徑，合適，安全。 7.5.2氐速軸的校核 F =玉=2 X 583620 = 2378.29( N) 12 d 490.79 2 F = 885.17( N) F = 506.82( N) a 2 ①求垂直面的支承反力(圖b) F - F = 2 =94 (N) 1

55、v L F = F —F=791.17 （N） 2v r ② 求水平面的支承反力（圖C） F F =F =~t =1189.15 （N） 1H 2 H 2 ③ 繪垂直面的彎矩圖（圖b） L ? =141.2 N ? m 2 L ? =16.78 N ? m 2 M =F aV aV ④ 繪水平面的彎矩圖（圖c） L M =F ? =212.26 N ? m aH 1H 2 ⑤ 求合成彎矩圖（圖e）。 M =X：M 2 + M 2 = 258.27N? m a av aH / + MaH2 = 216?91 N?m M / = a ⑥求軸傳遞的轉

56、矩(圖f) d T= F X -+=424.5 N ? m t 2 F 二 2378.29 12 F =885.17 (N) r 2 F =506.82 (N) a 2 F =94 (N) 1v F =791.17 (N) 2v F =F =1189.15 1H 2 H (N) M =141.2 N ? m aV M =16.78 N ? m a/V M =212.26 N ? m aH M = 258.27N? m a M / =216.91 N ? m a T= 424.5 N ? m 表14-3見《機械設 計基礎》第245頁 表14-3見

57、《機械設 M T 圖（h） M 圖（f） 計基礎》第245頁 Ft 圖（a,b） MaH M =334.54 N m e ⑦求危險截面的當量彎矩 校正系數(shù) a=[o-l/o0]=0.6 a T=0.6X 424.5=254.7 F F F - 圖（c） 圖（d） MaH ..■ ■■ Mav

58、” Mav i3」」」」」」」」」」]| ■*-丄 L F 圖（g） 從圖可見，a-a截面最危險，其當量彎矩為 表14—3見《機械 設計基礎》第246 頁 M =\:M 2 +QTJ2 =334.54 N? m ⑧⑴計算危險截面處軸的直徑 e a 軸材料為45號鋼，調(diào)質處理，由表14—1查得。q=650 M

59、P , B a 由表14—3查的許用彎曲應力L ]=55 MP，貝9 -1b a .'—M,1334.54 x 103 “ d# 31 ~1 = 3 = 38 mm 3,0.1b 」3 0.1x 60 1 -1b 考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%,故 d=1.05X38=39.9mm 取軸徑，合適，安全。 8.滾動軸承的校核 8.1高速軸：預選30209軸承。 d=45mm, D=85mm。 軸承端蓋的選擇： 選用凸緣式軸承端蓋（根據(jù)結構），HT150。 螺釘直徑：10 螺釘數(shù)：4 d =d +1=10+1=11mm 0 3 D = D+2.5

60、d =135mm 0 3 D = D +2.5 d =160mm 2 0 3 e=1.2* d =12mm 3 D4=D-（10?15）=100mm D = D -3 d =105mm 5 0 3 d =11mm 0 D0=135mm D2=160mm e=12mm D4=100mm D5=105mm D6=107mm C =53.5KN r C0r=47?2 KN D6=D-（2?4）=107mm 1）基本額定動載荷：C =53.5

61、KN r 基本額定靜載荷：C =47.2 KN 0 r P=722.4N 極限轉速：5600 r/min 所需軸承的壽命為：L =8x300x 10=24000h h 2）求相對軸向載荷對應的e值與Y值。已知Fa=530.52N,所以相對應的軸向載荷為 F 530.52 f = —-—=0.01124 C 47200 0 3） 在表中可查得X=1,Y=0。 當量動載荷 P=f （XF +YF ） =722.4N p r a 4） 驗算軸承7310的壽命 7 106 /C、 106 89800 “ 1 二kX（一）3 二〃 “ r x（^7T）3=1.97x

62、107>24000h n 60n p 60 x 59.7 722.4 經(jīng)計算，所需軸承壽命：L / >L =48000 h. h h 5） 故所選7310型號角接觸軸承合適。 8.2低速軸： 軸承端蓋的選擇：預選7313軸承， d=65mm, D=140mm。 選用凸緣式軸承端蓋（根據(jù)結構），HT150。 螺釘直徑：10螺釘數(shù)：6 d =d +1=10+1=11mm 0 3 D = D+2.5 d =135mm 0 3 D = D +2.5 d =160 mm 2 0 3 e=1.2* d =12 mm 3 D4=D-（10~15）= 100 mm D =

63、 D -3 d =105 mm 5 0 3 D6=D-（2?4）=107 mm 1） 基本額定動載荷：C =89.8KN r 基本額定靜載荷：C =75.5 KN 0 r 極限轉速：4500 r/min 所需軸承的壽命為：L =8x300x 10=24000h h 2） 求相對軸向載荷對應的e值與Y值。已知Fa=506.82N，所以相對應的軸向載荷為 F 506.82 C = 75500 =0.0067 0 3） 在表中可查得X=1,Y=0。 l = 1.97 x 107 n d =11mm 0 D =135mm 0 D = 160 mm 2 e=1

64、2 mm D =100 mm 4 D =105 mm 5 D =107 mm 6 C =89.8KN r C =75.5 KN 0 r L =24000h h P=1062.204N l = 2.94 x 107 n 當量動載荷 P=f (XF +YF ) =1062.204N p r a 4) 驗算軸承7313的壽命 7 106 /C、 106 89800 “ l 二——X (—)3 二 X ( ) 3 =2.94X 107>24000h n 60n p 60 X 342.9 1062.204 經(jīng)計算，所需軸承壽命：L / >L =24000 h

65、. h h 5) 故所選7313型號角接觸軸承合適。 所以采用脂潤滑方式潤滑。 軸承端蓋的選擇： 選用凸緣式軸承端蓋(根據(jù)結構)，HT150。 軸承外徑D=140mm,螺釘直徑d3=12,螺釘個數(shù)：6個 9聯(lián)軸器的選擇： 計算轉矩：T =K T,(查表14—1得，K =1.3) ca A A 貝y T = K T=1.5X 316.64= 736.398N ? m ca A 按照計算轉矩T ，半聯(lián)軸器公稱轉矩的條件。選LT9型 ca 公稱轉矩：T=100Nm n=2850r/min L=112mm L =84 D=250mm d=50mm 1 材料：鑄鋼 1

66、0鍵聯(lián)結的選擇與驗算 10.1鍵聯(lián)結的選擇 10.1?1高速軸鍵 所需開鍵槽I 軸徑分別為：d =40 mm 1 軸段長度為：L =61mm， 1 選擇A型圓頭普通平鍵，其參數(shù)分別為： 鍵I：鍵寬b=10 mm 鍵高h=8 mm 鍵長 L=22~110，取 L=50mm 鍵槽 t=5.0 mm， t =3.3 mm， 1 鍵槽倒角r=0.25?0.4 10.1.2低速軸鍵所需開鍵槽I、W的軸徑分別為： d =55 mm， d =68 mm 1 2 軸段長度分別為： 表14-1見《機械設 計》第351頁 T =736.398N ? m ca L =82 mm, L =58mm, 1 2 鍵I：鍵寬b=14 mm 鍵高h=9 mm 鍵長 L=36?160,取 L=70 mm 鍵槽 t=5.5 mm, t =3.8 mm, 1 鍵槽倒角r=0.25?0.4 鍵II：鍵寬b=20 mm 鍵高h=12 mm 鍵長 L=36~160,取 L=50 mm 鍵槽 t=7.5 mm, t =4.9mm, 1 鍵槽倒角r=0.25?0.4