垂直斗式提升機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目: 垂直斗式提升機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí):_ 機(jī)自10-4班 姓 名: 孫小威 學(xué) 號(hào): 03102352 指導(dǎo)教師: 唐老師 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013.1.12 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1二、傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明1三、電動(dòng)機(jī)的選擇3四、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比3五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4六、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算51.V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算52.斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算7七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算121.高速軸的設(shè)計(jì)122.中速軸的設(shè)計(jì)153.低速軸的設(shè)計(jì)19精確校核軸的疲勞強(qiáng)度22八、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算261.高速軸的軸承262.中速軸的軸承273.低速軸的軸承29九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算31十、聯(lián)軸器的選擇32十一、減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)32十二、潤(rùn)滑與密封33十三、設(shè)計(jì)小結(jié)34十四、參考資料35設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器1. 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（Nm）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）13500.7032051024. 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 電動(dòng)機(jī)的選擇與參數(shù)計(jì)算(2) 斜齒輪傳動(dòng)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(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)5. 設(shè)計(jì)任務(wù)(1) 減速器總裝配圖1張（0號(hào)或1號(hào)圖紙）(2) 齒輪、軸零件圖各一張（2號(hào)或3號(hào)圖紙）(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份二、 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明如任務(wù)書(shū)上布置簡(jiǎn)圖所示，傳動(dòng)方案采用V帶加同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速箱，采用V帶可起到過(guò)載保護(hù)作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果三、 電動(dòng)機(jī)的選擇1. 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇按工作要求和工作條件，選用一般用途的（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動(dòng)機(jī)容量(1) 卷筒軸的輸出功率(2) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率傳動(dòng)裝置的總效率式中，為從電動(dòng)機(jī)至卷筒軸之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（以下未作說(shuō)明皆為此書(shū)中查得）表2-4查得：V帶傳動(dòng)；滾動(dòng)軸承；圓柱齒輪傳動(dòng)；彈性聯(lián)軸器；卷筒軸滑動(dòng)軸承，則故 (3) 電動(dòng)機(jī)額定功率由第二十章表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率。3. 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由表2-1查得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍，由表2-2查得兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果可見(jiàn)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：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿(mǎn)載總傳動(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，可采用方案1，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4。4. 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表20-1、表20-2查出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(mǎn)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-47.5150014402.22.3HDEGKL質(zhì)量（kg）132388033125151081四、 計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比2. 分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，則兩級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為所得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。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果五、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為軸，中速軸為軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為2. 各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率，即 3. 各州轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸高速軸中速軸低速軸轉(zhuǎn)速（r/min）1440576153.640.96功率（kW）7.206.916.646.37轉(zhuǎn)矩（）49.74118.75422.361370.92設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果六、 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)（V帶設(shè)計(jì)部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）表8-7得， 工作情況系數(shù)（2） 選擇V帶的帶型由、 由圖8-11選用A型（3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑驗(yàn)算帶速v。按式(8-13)驗(yàn)算帶的速度,故帶速合適。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式(8-15a),計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)表8-8，圓整為（4） 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)式(8-20)，初定中心距。由式(8-22)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度A型設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果按式(8-23)計(jì)算實(shí)際中心距a。中心距變化范圍為518.4599.4mm。（5） 驗(yàn)算小帶輪上的包角（6） 確定帶的根數(shù) 計(jì)算單根V帶的額定功率由和，查表8-4a得根據(jù)，i=2.5和A型帶，查表8-4b得 計(jì)算V帶的根數(shù)z。取5根。（7） 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值由表8-3得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力（8） 計(jì)算壓軸力5根設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算按低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)：小齒輪轉(zhuǎn)矩，小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比。（1） 選定齒輪類(lèi)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)（斜齒輪設(shè)計(jì)部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）表10-1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40HBS。選小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)初選取螺旋角（2） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式(10-21）試算，即確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值a) 試選載荷系數(shù)b) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)c) 由圖10-26查得，d) 小齒輪傳遞的傳矩e) 由表10-7選取齒寬系數(shù)f) 由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)g) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限h) 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：斜齒圓柱齒輪7級(jí)精度設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果i) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)j) 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，由式(10-12)得k) 許用接觸應(yīng)力計(jì)算a) 試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得b) 計(jì)算圓周速度c) 齒寬b及模數(shù)mntd) 計(jì)算縱向重合度e) 計(jì)算載荷系數(shù)K由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-4查得的值與直齒輪的相同，故；因表10-3查得；圖10-13查得設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果故載荷系數(shù)： f) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得g) 計(jì)算模數(shù)（3） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-17)確定計(jì)算參數(shù)a) 計(jì)算載荷系數(shù)b) 根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)c) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)d) 查取齒形系數(shù)由表10-5查得e) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得f) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得g) 計(jì)算大、小齒輪的，并加以比較大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算對(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)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取，已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿(mǎn)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來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取，則（4） 幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距將中心距圓整為233mm按圓整后的中心距修正螺旋角設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果因值改變不多，故參數(shù)等不必修正計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑計(jì)算齒輪寬度圓整后取由于是同軸式二級(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(mǎn)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，故高速級(jí)小齒輪采用左旋，大齒輪采用右旋，低速級(jí)小齒輪右旋大齒輪左旋。高速級(jí)低速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比3.713模數(shù)(mm)3螺旋角中心距(mm)233齒數(shù)3211932119齒寬(mm)105100105100直徑(mm)分度圓98.75367.2498.75367.24齒根圓91.25359.7491.25359.74齒頂圓104.75373.24104.75373.24旋向左旋右旋右旋左旋設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果七、 軸的設(shè)計(jì)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（）高速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）5766.91118.75(2) 作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為=98.75 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）式(10-14)，則(3) 初步確定軸的最小直徑先按式(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15-3，取,于是得(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿(mǎn)足V帶輪的軸向定位，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑d-=32mm。V帶輪與軸配合的長(zhǎng)度L1=80mm，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-段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取L-=75mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=32mm，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)的角接觸球軸承7207AC軸承，其尺寸為dDB=35mm72mm17mm，故d-=d-=35mm；而L-=17+20=37mm，L-=10mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得7207AC軸承的定位軸肩高度h=4.5mm，因此，套筒左端高度為4.5mm，d-=44mm。取安裝齒輪的軸段-的直徑d-=40mm，取L-=102mm齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。軸承端蓋的總寬度為36mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與V帶輪右端面間的距離L=24mm，故取L-=60mm。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V帶輪與軸的周向定位選用平鍵10mm8mm63mm，V帶輪與軸的配合為H7/r6；齒輪與軸的周向定位選用平鍵12mm8mm70mm，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(guò)渡配合來(lái)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參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明-7530與V帶輪鍵聯(lián)接配合-6032定位軸肩-3735與7207AC軸承配合，套筒定位-10240與小齒輪鍵聯(lián)接配合-1044定位軸環(huán)-1735角接觸球軸承7207AC軸承總長(zhǎng)度301mm（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于7207AC型角接觸球軸承，由手冊(cè)中查得a=21mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=118.5mm， L2+L3=67+57=124mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。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。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力F，C截面彎矩M總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)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，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。2. 中速軸的設(shè)計(jì)(1) 中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）中速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）177.187.97429.58(2) 作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果(3) 初步確定軸的最小直徑先按式(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15-3，取,于是得(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=d-=45mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的7209AC型角接觸球軸承，其尺寸為dDB=45mm85mm19mm，故L-=L-=19+20=39mm。兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得7209AC型角接觸球軸承的定位軸肩高度h=4.5mm，因此，左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)的高度為4.5mm。取安裝大齒輪出的軸段-的直徑d-=45mm；齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。為了使大齒輪軸向定位，取d-=50mm，又由于考慮到與高、低速軸的配合，取L-=100mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果3）軸上零件的軸向定位大小齒輪與軸的周向定位都選用平鍵14mm9mm70mm，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(guò)渡配合來(lái)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參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明-4139與7209AC型角接觸球軸承配合，套筒定位-9845與大齒輪鍵聯(lián)接配合-9050定位軸環(huán)-10345與小齒輪鍵聯(lián)接配合-3939與7209AC型角接觸球軸承配合總長(zhǎng)度369mm（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于7209AC型角接觸球軸承，由手冊(cè)中查得a=24.7mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=65.3mm， L2=190.5，L3=65.8mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。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。載荷水平面H垂直面V支反力FC截面彎矩M總彎矩扭矩設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)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，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。3. 低速軸的設(shè)計(jì)(1) 低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）中速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）43.007.651699.01(2) 作用在軸上的力已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則(3) 初步確定軸的最小直徑先按式(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15-3，取，于是得 (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位，-軸段左端需制出一軸肩，故取-段的直徑d-=65mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=107mm，為了保證軸端檔圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故-段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取L-=105mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用7213AC型角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的7214AC型角接觸球軸承，其尺寸為dDB=70mm125mm24mm，故d-=d-=70mm；而L-=24mm，L-=24+20=44mm。左端滾動(dòng)軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表15-7查得7214AC型角接觸球軸承的定位高度h=6mm，因此，取得d-=83mm。右端軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，同理可得套筒右端高度為6mm。取安裝齒輪出的軸段-的直徑d-=75mm；齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為100mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l-=98mm。軸承端蓋的總寬度為30mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與聯(lián)軸器左端面間的距離L=30mm，故取L-=60mm。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，選用平鍵為18mm11mm80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為20mm12mm80mm，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參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明-2470與7214AC型角接觸球軸承配合-1083軸環(huán)-9875與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位-4470與7214AC型角接觸球軸承配合-6068與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位-10566與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長(zhǎng)度341mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于7214AC型角接觸球軸承，由手冊(cè)中查得a=35.1mm。因此，軸的支撐跨距為根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(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FB截面彎矩M總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)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，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。（7） 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1） 判斷危險(xiǎn)截面截面只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過(guò)渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面和處過(guò)盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載情況來(lái)看，截面B上的應(yīng)力最大。截面的應(yīng)力集中影響和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面B上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而這里軸的直徑也大，故截面B不必校核。截面顯然更不必校核。由機(jī)械設(shè)計(jì)第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核截面左右兩側(cè)。安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2） 截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面左側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), ?。? ?。挥谑?，計(jì)算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。3） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面右側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), ??；, ?。挥谑?，計(jì)算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果八、 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算軸承預(yù)期壽命 1. 高速軸的軸承選用7207AC型角接觸球軸承，查表13-5，得 （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由高速軸的校核過(guò)程中可知：，（2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-7得 因?yàn)樗裕?） 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果 由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)椋园摧S承1的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。2. 中速軸的軸承選用30309型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計(jì)表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由中速軸的校核過(guò)程中可知：，（2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和滿(mǎn)足壽命要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-7得 因?yàn)樗裕?） 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。滿(mǎn)足壽命要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果3. 低速軸的軸承選用30314型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計(jì)表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由低速軸的校核過(guò)程中可知：，（2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-7得 因?yàn)樗裕?） 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承2的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。滿(mǎn)足壽命要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果九、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)式(6-1）得 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2，?。?） V帶輪處的鍵取普通平鍵1063GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（2） 高速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1270GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（3） 中速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵1470GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（4） 中速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1470GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（5） 低速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵2080GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度該鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求該鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求該鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求該鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求該鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（6） 聯(lián)軸器周向定位的鍵取普通平鍵1880GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度聯(lián)接擠壓強(qiáng)度不夠，而且相差甚遠(yuǎn)，因此考慮采用雙鍵，相隔180布置。則該雙鍵的工作長(zhǎng)度為十、 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)矩，查課程設(shè)計(jì)表17-4選用HL5聯(lián)軸器60142GB5014-85，其公稱(chēng)扭矩為符合要求。十一、 減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)1. 窺視孔和視孔蓋查課程設(shè)計(jì)（減速器附件的選擇部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）表9-18，選用板結(jié)構(gòu)視孔蓋， 。2. 通氣器查表9-7，選用經(jīng)一次過(guò)濾裝置的通氣冒。3. 油面指示器查表9-14，選用油標(biāo)尺。4. 放油孔和螺塞查表9-16，選用外六角油塞及封油墊。5. 起吊裝置查表9-20，選用箱蓋吊耳， 箱座吊耳，6. 定位銷(xiāo)查表14-3，選用圓錐銷(xiāo)GB 117-86 A12407. 起蓋螺釘查表13-7，選用GB5782-86 M835該鍵滿(mǎn)足強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果8. 箱體的設(shè)計(jì)名稱(chēng)符號(hào)尺寸箱座壁厚9箱蓋壁厚19箱體凸緣厚度b、b1、b2b=14;b1=12;b2=23加強(qiáng)筋厚m、m1m=9;m1=8地腳螺釘直徑df32地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d124箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑d216十二、 潤(rùn)滑與密封由于中速速軸上的大齒輪齒頂線(xiàn)速度大于2m/s，所以軸承采用油潤(rùn)滑。為防止?jié)櫥屯庑?，用氈圈密封。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果十三、 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果十四、 參考資料1機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 高等教育出版社西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 編著濮良貴 紀(jì)名剛 主編 2機(jī)械原理（第六版） 高等教育出版社西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 編著孫 桓 陳作模 主編 3課程設(shè)計(jì) 高等教育出版社華中理工大學(xué) 王 昆重 慶 大 學(xué) 何小柏同 濟(jì) 大 學(xué) 汪信遠(yuǎn) 主編4.機(jī)械制圖 同濟(jì)大學(xué)出版社 許連元 李強(qiáng)德 徐祖茂 主編5. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版)R2.043