帶式運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)

西安科技大學(xué)高新學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院機(jī)電信息學(xué)院課程帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)機(jī)械1207班姓名何盈剛學(xué)號(hào)1202060715指導(dǎo)教師晁靜日 期 2015年1月17日西安科技大學(xué)高新學(xué)院機(jī)電信息學(xué)院目錄任務(wù)書 -3 -第一章課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明 11.1 課題題目 11.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 11.3 傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件 11.4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 1第二章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算 22.1 減速器結(jié)構(gòu) 22.2 電動(dòng)機(jī)選擇 22.3 傳動(dòng)比分配 22.4 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 3第三章 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 43.1 確定計(jì)算功率 43.2 確定 V 帶型號(hào) 43.3 確定帶輪直徑 43.4 確定帶長(zhǎng)及中心距 53.5 .驗(yàn)算包角 53.6 .確定 V 帶根數(shù) Z 63.7 .確定粗拉力F0 63.8 .計(jì)算帶輪軸所受壓力 Q 6第四章齒輪的設(shè)計(jì) 64.1齒輪設(shè)計(jì)步驟 6第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 125.1 從動(dòng)軸設(shè)計(jì) 125.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17第六章軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇 296.1 軸承的選擇及校核 296.2 鍵的選擇計(jì)算及校核 296.3 聯(lián)軸器的選擇 31第七章減速器的潤(rùn)滑、密封及箱體的主要尺寸 327.1 潤(rùn)滑的選擇確定 327.2 密封形式 337.3 減速器附件的選擇確定 337.4 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 34第八章 潤(rùn)滑與密封 354.1 齒輪的潤(rùn)滑 354.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 364.3 潤(rùn)滑油的選擇 364.4 密封方法的選取 36參考文獻(xiàn) 36致謝 37任務(wù)書課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)要求課程設(shè)計(jì)注思事項(xiàng)根據(jù)國(guó)家教委機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)基本要求，機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次全面的設(shè)計(jì)能力 訓(xùn)練。通過制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，培養(yǎng) 學(xué)生正確選擇零件、確定尺寸和材料的能力，根據(jù)使用和維護(hù)要 求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和制造工藝的設(shè)計(jì)，了解和掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳 動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過程和方法。熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(手冊(cè)、圖冊(cè)、 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)， 正確運(yùn)用上述先修課中學(xué)過的知識(shí)，鼓勵(lì)采用計(jì)算機(jī)繪圖。通過傳動(dòng)方案的擬定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和 規(guī)范以及編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，掌握機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)步驟和 方法，提高設(shè)計(jì)技能。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)包括：(1)傳動(dòng)方案確定、傳動(dòng)比分配。(2)電動(dòng)機(jī)選擇。(3)帶傳動(dòng)計(jì)算、帶型選擇。(4)齒輪(蝸桿)幾何尺寸計(jì)算。(5)齒輪(蝸桿)材料選擇和強(qiáng)度計(jì)算。(6)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。(7)軸承選擇、壽命計(jì)算。(8)鍵連接設(shè)計(jì)計(jì)算。目錄要層次清晰，目錄的最后一項(xiàng)是無序號(hào)的“參考文獻(xiàn)”。正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫，要求計(jì)算正確，論述清楚,文字簡(jiǎn)練通順，插圖清晰。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書 寫。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書文中標(biāo)題用四號(hào)宋體加粗，正文采用小四號(hào) 宋體字。A4紙打印，1.25倍行距。左側(cè)裝訂，裝訂線 5mm上、 下、左、右邊距為20mm參考文獻(xiàn)格式要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生應(yīng)全面系統(tǒng)地掌握和深化機(jī)械設(shè)計(jì)課程基本理論和方法 培養(yǎng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和分析的能力，受到擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè) 計(jì)和機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力訓(xùn)練，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì) 方面有一較完整的認(rèn)識(shí).教學(xué)場(chǎng)所應(yīng)有繪圖、集中討論、多媒體演示及計(jì)算機(jī)編程環(huán) 境及設(shè)施。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)參數(shù)：運(yùn)輸帶工作載荷2.5(KN),運(yùn)輸帶速度0.85 (m/s), 滾筒直徑260 (mm)使用年限5年。課程 設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)要 操作 步驟 課程 設(shè)計(jì) 心得 體會(huì)i查閱資料、熟悉題目i天2傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1天3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1天4減速器裝配圖的設(shè)計(jì)、繪制2 天5繪制零件圖2天6編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書2 天7答辯1天通過對(duì)減速器的設(shè)計(jì)，讓我們更加深入的了解到機(jī)械行業(yè)的 設(shè)計(jì)、加工的流程，更深的體會(huì)到了機(jī)械設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和精密 思維。從開始的設(shè)計(jì)假設(shè)到最后的推理驗(yàn)證，所有的過程都是經(jīng) 過精打細(xì)算的，邏輯思維很好的得到了鍛煉，同時(shí)也讓我們對(duì)于 機(jī)械設(shè)計(jì)有了初步的了解，為以后步入社會(huì)奠定了一定的基礎(chǔ)。 另一方面，讓我知道，要想做成一個(gè)產(chǎn)品，需要方方面面的知識(shí) 的沉淀、經(jīng)驗(yàn)的積累和一定的技巧，最后總要的是要敢于嘗試， 要在不斷的嘗試中積累經(jīng)驗(yàn)獲得更多的技巧。課程 評(píng)語設(shè)計(jì)評(píng)語及 成績(jī)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽名)日期:第一章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明1.1 課題題目帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器。要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有單級(jí)圓柱齒輪減速器及V帶傳動(dòng)。1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明輸送帶的最大有效拉力F=2.5KN ,輸送帶的工作速度V=0.85m/s,輸送機(jī) 滾筒直徑D=260mm。1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件帶式輸動(dòng)機(jī)工作時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，經(jīng)常滿載。空載起訂，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制 工作（每班工作8小時(shí)），要求減速器設(shè)計(jì)壽命為8年（每年按250天計(jì)算） 三相交流電源的電壓為380/220V。1.4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇7第二章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)2.1減速器結(jié)構(gòu)本減速器設(shè)計(jì)為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。2.2電動(dòng)機(jī)選擇（一）工作機(jī)的功率PwR =FV/1000=2500X 0.85/1000=2.125kw（二）總效率"總2總一帶齒輪聯(lián)軸器滾筒軸承=0.96 8.97 0.99 0.96 0.99 0.99=0.87（三）所需電動(dòng)機(jī)功率PdPd = Pw / "總=2. 125/0.867 = 2.44( KW)查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得Ped = 3 kW電動(dòng)機(jī)選用 Y132S-6,n滿=960 r/min,同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。2.3傳動(dòng)比分配工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60X 1000V/ （二D）=60X 1000X 0.9/(3.14 X 300) =57.325r/minA = n電動(dòng)機(jī) / n滾筒=960/ 62 = 15.48取 i帶=3 則i 齒=屋 / i 帶=15.48/3 = 5.16電動(dòng)機(jī) 選用：Y132S-6i帶=3i 齒=5.16n0 =960(r/mi n)ni =320(r/min)n2 =62(r/min)2.4動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算(一)轉(zhuǎn)速nn0 =門滿=960 (r/min )ni = n0 / i 帶= n/i帶=960/3=320(r/min)"二八總=960/15.48=62 (r/min )（二）功率PP = P電"帶"軸承=2.44 x 0.96 乂 0.99 = 2.32(kw)Pn = P電"帶嗚承“齒輪=2. 44 煞 0.96 父 0.99 2 M 0. 97 = 2.23(kw)(三)轉(zhuǎn)矩T=69.237( N m)T = 9. 55 106ni62.32=9.5510320T = 9.55 106P一n2= 9.55 1062.2362=343. 491( N m)結(jié)果計(jì)算及說明將上述數(shù)據(jù)列表如下:軸號(hào)功率P/kWN/(r.min 1)T/(N m)in02.07370513.94230.9611.99023590.15321.93157.331161.1824.0990.9731.89357.3331157.97410.98第三章V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)Pc=3.6KW3.1 確定計(jì)算功率查表得kA= 1.2,則選用A 型普通V帶Di=100mmv=5.024 m/s,帶 速合適% = KA P = 1. 2 3 = 3.6KW3.2 確定V帶型號(hào)按照任務(wù)書得要求，選擇普通 V帶。根據(jù)PCa = 3.6KW及n = 960r / min，查圖確定選用A型普通V帶3.3 確定帶輪直徑(1)確定小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑范圍為75 118mm選才? D=100mm(2)驗(yàn)算帶速D1n1二 100 960v = =5.024 m/s601000600005m/s < v< 30m/s,帶速合適。(3)根據(jù)計(jì)算大帶輪直徑D2 = iD1 = 100 3 = 300mmGB/T 13575.1-9 規(guī)定，選取 G=315mmD2=315mmao=400mm3.4確定帶長(zhǎng)及中心距(1)初取中心距ao0.7DD2 % 2口D2得290.50 a0< 830, 根據(jù)總體布局，初步取 ao=400 mm確定帶長(zhǎng)Ld：根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算帶長(zhǎng)得D d(D2 -D1 )D1D2214a。=240022315 - 100100315=1480.44mm4400取Ld=2500 mm中心距a=8i5.32mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，取Ld =1400mm。計(jì)算實(shí)際中心距o=161.Ld - Ld “ 1400 - 1480 = 400=360mm730包角合 適驗(yàn)算 a 貝U得：amin = a 0. 015Ld = 360 0. 015 父 1400 = 339mmamax = a 0. 03Ld = 3600.03 1400 = 402mm3.5. 驗(yàn)算包角：1 二 180D2 - D 180=145.8120=0.91BaZ> (PoPo)K：KlZ=4(根)3.6. 確定V帶根數(shù)Z根據(jù) dd1=100mnSi n=960r/min ,查表得 Po=0.97KW,A Po=0.11KW。根據(jù) Ld=1400mmf 表得 Kl=0.96。根據(jù)a 1 = 145. 8,查表得K0. 91PCaZ=(P。Po)KKl =3. 6Fo=159.27N(0.970. 11)0. 960.91 =3.82取Z=4 (根)3.7.確定粗拉力FoQ=1218NPc ,2.5公Fo=500 r ( 1)vZ K:查表得q = 0.1 kg/m,則2qvFo=500m3.6/ 2.5(一4 5. 0240. 91- 1)0.1 5.0242=159.273.8. 計(jì)算帶輪軸所受壓力Q1145 . 8Q=2ZFsin ?=2X4X 159.27 x sin -=1218N第四章齒輪的設(shè)計(jì)4.1齒輪設(shè)計(jì)步驟選用直齒圓柱齒輪，均用軟齒面。齒輪精度用 7級(jí),選擇小齒 輪材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為280HBs大齒輪材料為45鋼， 調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBs失效形式為點(diǎn)蝕。(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力初選小齒輪齒數(shù)乙=24 ,大齒輪齒數(shù)Z2 = 117. 84 ,取 Z 2= 118，取SH =15，SF =1-35查表得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限aHim1 =600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 0rHlm 2=550MP接觸疲勞壽命系數(shù)KHN = 0. 89! KHN2 = 0.96安全系數(shù) S=1o按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)二 H1KHN1 0 Hlim 10.89 600 MPa= 534MPa【（T F2】94-1二 H2KHN20 H lim 20. 96 550 MPa= 528MPa4-2；飛KFN1 0 FE10. 91 500 .MPa= 325MPa1.44-3二F2=KfN2 0 FE293 380MPa= 252 43MPa1.44-4設(shè)齒輪按7級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.3,齒寬系數(shù)句=1.05-1-2小齒輪上的轉(zhuǎn)矩,6 P62.32.1= 9.55 109.55 10 ;= 72 699N.m叫304.762【（T H1 =534MP a【（T H2） =528MPa4-5(2)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、齒數(shù)和模數(shù)【（T F1】 =325MP aNi =4-6N24-7M Zdit=60njL h = 60 父 304. 762 黑 2 M 64 M 2505. 851 父 108N15. 851 乂 108. 小=1. 192 x 1084. 914. 91E 189.8標(biāo)準(zhǔn)四輪ZH 2.5“(普2也mU Rh6du=252.43MPaN1=5. 851 黑 10N2=1. 192 X10a(4. 91+1) ,189.8x2. 52 x 1.3 m 7. 2699 m 104.=3,|- x ()父mm4-44.915281. 0=56. 865mm8齒數(shù)取 乙=24，則Z2 =24x3.2 = 76.8,取Z?=77模數(shù)d171.77 cccm=2.99乙 24取m=3(3 )根據(jù)選擇的結(jié)果確定圓周速度、,n dm3. 14 x 64.61M 238. 2V=0. 46m/s60 m 1000600004-9(4)齒寬8813b = 6d .d1t = 1.0 m 56. 865mm = 56. 865mm 4/0mtd 1t56 . 8652 .369mmz 124m=3V=0.46 m/sb_ 56 . 865h=5 . 33= 10 . 674-134-11(5)齒高比b/hh = 2. 25 父 mt = 2. 25 父 2. 369 = 5. 33 mm4-12(6)載荷Kf=1.756查表得KA =1,根據(jù)V=0.907m/s,7級(jí)精度，查表得(=1.03, 直齒輪假設(shè)KAFt/b<100N/mm,查表得KHa = KFA =1.2 ,由表 查得 &b=1.421。KF = KaKvKh-KhB = 11.031. 21.421 = 1.7564-14(7)按實(shí)際載核系數(shù)校正計(jì)算所得分度圓直徑：d1 =62.86mmK1 . 756d 1 = d 1t 3 H = 56 . 865362. 86 mm1 Kt11.34-15(8)校核齒輪彎曲強(qiáng)度由表7-5得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)分別為：YFa1=2.65,Y Sa1=1.58;Y Fa2=2.163,Y Sa2=1.808由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查表得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)&n=0.91,K fn2=0.93由圖查得兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為、lim1 =500Mpa二 F1m 2 = 380MPa計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 得:二FiKFn 1。f lim 10. 91500325 MPa5-16KFN2CF lim 20.93 380-:252.43MPa1.45-17(9)計(jì)算圓周力:Ft2T127.27010 4d1722019 . 4N5-18(10)計(jì)算齒輪齒根彎曲應(yīng)力得:KfFbmYFaYsa1.656 2019472 32 65 1.5864.82MPa5-19KfFbm1.656 2019472 32.163 1.808 = 6Q55MPa11mZ 12472mmmZ4 mmm( Z21241182137 2 5-20驗(yàn)算：b2=72mm取 b1 = 78mmi二 F1=325MPa二 F2=252.43MP aFt=2019 .4N二 F1 = 64.82MPa二 F2 = 60.55MPaB1=72m m B2=78m m(Ft1 2019.472=28. 05N / m100N / m5-21與假設(shè)條件符合所以合適ii第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 從動(dòng)軸設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表知強(qiáng)度極限 aB =650 MPa，屈服極限 CTS =360 MPa，彎曲疲勞極限 仃=300 MPa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑D1=41m mD2=25m m單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：d _C3 p,n按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸的直徑，查表14-2得c=118107，取c=112則：軸 2: d1 = C x 3IP1 = 112 m 3i 2. 601 = 38. 92mm 1n1 62考慮到直徑最小處安裝大皮帶輪需要開一個(gè)鍵槽，將或加大5%-7% 即大至 40.8 41.64,取d0m所=41mm確定軸1的直徑取軸一直徑為41mm帶輪輪轂長(zhǎng)l= (1.52)父41mm=66 80mm取帶輪輪轂長(zhǎng)l=70mm則與帶輪配合的軸頭長(zhǎng)度取11 = 70mm3、軸1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸1各段的尺寸112 = 68mm1. I-2段軸頭長(zhǎng)度為了保證半聯(lián)軸器軸向定位的可靠性，l12應(yīng)該略小于l1 ,所以112 = 68mm2. n-in段軸身的直徑，2段軸高度h= (0.070.1 ) d=3.364.8mni但應(yīng)該軸肩幾乎不d23=49m md34=55m m承受軸向力，故取h=3.5mm 則d23= d122h = 41 4 2 = 49mm確定 d34d78 ,選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)，取d34=d78 =55mm&D=110m mT=30mmd34 =55mmd45=60mml45 =7Cmm查軸承樣本，選用型號(hào)為33118的單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)經(jīng) d=9 外徑 D=110MIW度 T=30MM.3. VI-V段軸頭的直徑d45,為安裝方便，d45應(yīng)該略大于d34 =55mm,取d45 =60 mm 34454. VI-V段軸頭長(zhǎng)度，為了使套筒端面可靠壓緊齒輪，d45應(yīng)該略小于齒輪輪轂的寬度 B2 = 72mm，取 l45 = 70mm05. V-VI段軸肩的長(zhǎng)度，齒輪的定位肩高 h= (0.070.1 ) d45=4.97,取h=5mm則d56 =70mmL56 = 10mmL78 = 30mmd67 = 65mmd56 = 70mm6. V-VI段軸環(huán)的長(zhǎng)度，齒環(huán)的寬度 b呈 1.4h=1.4 x 5=7mm M l6 = 10mm7. VH-Vffl段軸頸長(zhǎng)度，取L78 = 30mm8. VI-叩段軸身的直徑，查軸承樣本，軸承定位周肩的高度 h=5mm d67 = 65mm9. n-in段軸身的長(zhǎng)度，軸承端蓋的總厚度(由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定)為 20mm為便于軸承43123=50m ml 34=56m m167=84m m端蓋右端的拆卸及對(duì)軸承添加輪滑油，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右 端的距離為 l=30mm J =l+20 = 50mm。10. m-IV段的長(zhǎng)度，a=16 s=8mm,則L34 = B s a （B2 - L45） = 30 8 16 （72 一 70） = 56mm11. -即軸段的長(zhǎng)度。C=20mm則L67 = L c a s 一 L56 = 50 20 16 8 - 10 = 84mm4、軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接；齒輪處的平 鍵選擇A型普通平鍵,由d45查設(shè)計(jì)手冊(cè)，平鍵截面尺寸 b x h = 12 m 8鍵長(zhǎng)為50mm齒輪輪轂與軸的配合，為保證對(duì)中良 好，采用較緊的過渡配合，配合為 H7/n6。半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接；半聯(lián)軸器與軸連 接，按d45由參數(shù)文獻(xiàn)1表6-1得平鍵截面b父h = 18 m 11,鍵槽 用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為63mm同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合， 為保證對(duì)中良好,故選擇半聯(lián)軸器與軸配合為"0k6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。5）確定倒角和圓角軸兩端的倒角，根據(jù)參考文獻(xiàn)2表15-2,取倒角為2M 45口。 各軸肩處圓角半徑，考慮應(yīng)力集中的影響，由軸段直徑查手冊(cè)，見 圖 3-3。6）繪制軸的結(jié)構(gòu)與裝配草圖軸的結(jié)構(gòu)與裝配草圖如圖3-3所示在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30205型圓 錐滾子軸承，由參考文獻(xiàn)1中查得a=12.5mm。因此，作為簡(jiǎn)支 梁的軸的支承跨距L2 +L3 =192.5mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的 彎矩圖和扭矩圖（圖3-4）。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的Mh,Mv及M的值列仃表3-6（參看圖3-4）。表3-6截面C處計(jì)算結(jié)果載士可水平向H垂直面V支文力FFnh1 =1455NFnh2=717NFnv1 =583N ,Fnv2 =263N彎巨MMh = 96321N m MV1 =47465N ,mmMV2 = 35384 N ,mm總9矩M1 =JmH +Mv1 =107380 N ,mm扭巨TTr= 22250N mm7.軸2的設(shè)計(jì)已知參數(shù)：P2 =2.33kwn2 = 240 r minT2 =367.2N m5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)確定軸上零件的裝配方案d2=23mm如圖3-3所示，齒輪可分別從軸的左、右兩端安裝。為方便表 述，記軸的左端面為I ,并從左向右每個(gè)截面變化處依次標(biāo)記為H、 田、,對(duì)應(yīng)每段的直徑和長(zhǎng)度則分別記為di2、d23、和L12、L23、。c=112d2 = c3； p2 = 112 3,2.33 = 23m m2)確定軸的最小取直徑n2,1 240d0min=24 mm(1)估算軸的最小直徑。I-田軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。 選取軸的材料為 45鋼調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)參考文獻(xiàn)1表12-5,取 C =112,于是得單鍵槽軸徑應(yīng)增大5% 7%即增大至24.1524.61mmi取d0min =24mm。Tca=477 .36N.m(2)選擇輸入軸聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca = KaT2 , 查參考文獻(xiàn)1表15-1 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取工作情況系數(shù) Ka =1.3 ,則Tca = KaT2 = 1.3 367.2N m = 477.36N m按照計(jì)算轉(zhuǎn)距Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查標(biāo)準(zhǔn)dmin=24m mGB/T5014-2002,選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩 560 N ，m o半聯(lián)軸器的孔徑di =24mm ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L =82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L1 =60mm。L12=58m m(3)確定軸的最小直徑dm.。應(yīng)滿足dm. =di2 =di占dmin , 取 dmin =d12 =24mm。3)確定各軸段的尺寸I - R軸段軸頭長(zhǎng)度。為了保證半聯(lián)軸器的軸向定位可靠性，Li2應(yīng)略/卜于 Li,取 L12 =58mm。d23=29m mH -田段軸身的直徑。II處軸肩高 h = (0.07 0.1) d =1.68 2.4mm ,但因該軸幾乎不承受軸向力， 故 h =2.5mm ,則 d23 =d12 +2h = 24+2父 2.5 = 29mm。確定d34,d78 ,選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)。取d34 =d78 =45>d23 ,查軸承樣本，選用型號(hào)為30309的單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)經(jīng) d=45mm,外徑 D =100mm ,寬度 T =27mm。IV- V段軸頭的直徑d45。為了方便安裝，d45應(yīng)略大于d34,取 d45 =50mm。IV-V段軸頭的長(zhǎng)度。為使套筒端面可靠的壓緊齒輪，L45應(yīng)略 小于齒輪輪轂的寬度 B2 =60mm，取L45 = 57mm。V-VI段軸環(huán)的直徑。齒輪的定位周肩，高度 h =(0.07 0.1)d =3.5 5mm , 取 h=4mm , 則 d56 =d45 +2h =50+2M4 = 58mm。L56=25m mV-VI段軸環(huán)的長(zhǎng)度。軸環(huán)寬度b1.4h = 5.6mm ,取 L56 =10mm。、VI -叩段軸身的直徑。查軸承定位軸肩的高度h=4mm,d67 =58mm。VH-Vffl段軸頸長(zhǎng)度。取 L56 = B = 25mm。123=50m mL34=52m mL67=84m mn -田段軸身的長(zhǎng)度。軸承端蓋的總厚度為 20mm為了便于軸 承端蓋的拆卸及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端 面間的距離 l =30mm,l23 =l +20 = 50mm。m - IV 軸段的長(zhǎng)度。 a =16mm, s = 8mm, 則L34 =B+s+a+(B2L45) =25 + 8+16 + (60 57) =52mm。VI - VD 軸段的長(zhǎng)度。c = 20mm , 則L67 =L +c + a + s L56 =50 + 20+16 + 8 10 = 84mm。4)軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接；齒輪處的平 鍵選擇A型普通平鍵,由d45查設(shè)計(jì)手冊(cè)，平鍵截面尺寸 bMh=20N2鍵長(zhǎng)為63mm齒輪輪轂與軸的配合，為保證對(duì)中良好， 采用較緊的過渡配合，配合為 H 7./n6 o半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接；半聯(lián)軸器與軸連接，按d45由參數(shù)文獻(xiàn)1表6-1得平鍵截面b父h = 5mm父5mm ,鍵 槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為25mm;同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配 合，為保證對(duì)中良好，故選擇半聯(lián)軸器與軸配合為”。k6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。5)確定倒角和圓角軸兩端的倒角，根據(jù)參考文獻(xiàn)2表15-2,取倒角為2M 45口。 各軸肩處圓角半徑，考慮應(yīng)力集中的影響，由軸段直徑查手冊(cè)，見 圖 3-3。6）繪制軸的結(jié)構(gòu)與裝配草圖軸的結(jié)構(gòu)與裝配草圖如圖3-3所示1- + -7 t 1 i ； 圖3-3高速軸結(jié)構(gòu)與裝配草圖2.求軸上載荷1）計(jì)算齒輪受力級(jí)別高速級(jí)低速級(jí)Zi24103Z22674mn / mm1.51.5464mmmmm2.52.5P14350"0n20*ha1齒寬/mmB1 =45;B2 =40B1 = 70；B2 =65低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑:d2mz2cos :3 100cos 8.15=303.06mm圓周力:Ft =2 T2“齒輪d2c 92700 20.98 N =2106.44N303.06tan 二 n Fr = Ft cos ：徑向力:tan 20= 2106.44、N = 774.5Ncos8 0634軸向力：Fa -FttanB =1189 tan8 0634N =301.66NFa對(duì)軸心產(chǎn)生的彎矩:MaFtd2301.66 272.752= 41138N mm圓周力Ft,徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖3-3所示。2）繪制彎矩圖和扭矩圖首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖3-3）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖3-4）, 在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30205型圓 錐滾子軸承，由參考文獻(xiàn)1中查得a=12.5mm。因此，作為簡(jiǎn)支 梁的軸的支承跨距L2 +L3 =192.5mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的 彎矩圖和扭矩圖（圖3-4）。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的Mh , Mv及M的值列于下表3-6。表3-6截面C處計(jì)算結(jié)果型士可1 水平向H垂直面V居力:Fnhi=1370NFnh2 =736NFnvi=714N ,Fnv2 =61N灣巨MMH=93845Nmm MV1 =48909N ,mmMV2 =7777.5N ,mm慶醫(yī)矩、Mi =/M H +Mji =105825N ,mm衽巨TTl = 23900N mm3.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面c）的強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)2式（15-5）及上表中 的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，出轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a =0.6 ,軸的計(jì)算應(yīng)力caXMi +(Tj271058252 +(0.6x281520 230.1 70MPa =5.81MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)2表15-1得o_J=60MPa。因?yàn)樨阠a 。,故安全。圖3-4高速軸彎矩圖和扭矩圖4.疲勞強(qiáng)度精確校核(1 )確定危險(xiǎn)截面不計(jì)軸向力Fnvi產(chǎn)生的壓應(yīng)力的影響。由于dm.在估算時(shí)放大了 5刈考慮鍵槽的影響，而且截面 A、H、m、B是承受轉(zhuǎn)矩，故 不必校核；截面C上應(yīng)力最大，但由于過盈配合和鍵槽引起的應(yīng)力 集中均在該軸段倆端，故也不必校核；截面IV、V處應(yīng)力接近最大， 應(yīng)力集中相近，且最嚴(yán)重，但截面V不受轉(zhuǎn)矩作用，故不必校核。 截面IV為危險(xiǎn)截面，截面IV的左右倆側(cè)均需校核。(2)截面IV左側(cè)強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)：333W =0.1d =0.1 45 =9112mm抗扭截面系數(shù)：WT =0.2d3 =0.2 453 -18225mm3截面IV左側(cè)的彎矩：M1 (L2 -B)L2105825 (168.5-25)68.5= 67202N *mm截面上的彎曲應(yīng)力:672029112= 7.38MPa截面上的扭矩切應(yīng)力:= 50.86MPa_ T2 _ 927000T -WT - 18225平均應(yīng)力和應(yīng)力副：彎曲正應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，則0rm =0,=4.78MPa ;扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，15.45m =Ta =7.72MPa。2查表12-2 可得 45鋼調(diào)制的力學(xué)性能為仃二640MPa,仃二 275MPa, E=155MPa。由/l0.04?50=1.11查表3-4并經(jīng)插值計(jì)算可得軸肩理論應(yīng)力集中系數(shù)：一2。二二1.31T由r =2.0,<!b =640MPa ,查圖3-17,并由插值計(jì)算值可得材 料的敏感系數(shù)：q 二二0.82q =0.85則有效應(yīng)力集中系數(shù)：k；_ =1 q(二；一-1) =1 0.82 (2.0-1) =1.82k1 q (1-1) -1 0.85 (1.31-1)-1.26由h =4mm,d34 = 45mm查圖3-18 ,可得尺寸及截面形狀系數(shù) 6仃=0.67:由D =d34 =45mm查圖3-19,可得扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù) % = 0.84。軸按磨削加工，由仃B=640MPa,查圖3-20,表面質(zhì)量系數(shù) %=0.92。軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，則表面強(qiáng)化系數(shù)3=1。疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)為1/k-1彳1.821K = -S-+-r -1 =+-1 =2.80；二二二0.670.921/k1.1.261K -1 =1 = 1.590.84 0.92 VV對(duì)于 45 鋼等效系數(shù)：中汀=0.11.2 , 取 。=0.” t = 0.050.1 ,取九=0.05。 kJVL僅有彎矩正應(yīng)力是的計(jì)算安全系數(shù)：c 二一 i275S - 20.55K；=a ；=m 2.8 4.78 0.1 01551.59 8.43 0.05 8.43僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時(shí)的計(jì)算安全系數(shù):= 11.21彎扭聯(lián)合作用下的計(jì)算安全系數(shù):S.S _ 20.55 11.21.S2S220.555 11.212= 9.84材料均勻，載荷與應(yīng)力計(jì)算精確，設(shè)計(jì)安全系數(shù)S=1.31.51,Sca S,故疲勞強(qiáng)度安全(3)截面IV右側(cè)強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)：W =0.1d3 =0.1 503 =12500mm3抗扭截面系數(shù)：333Wt =0.2d =0.2 50 =25000mm截面IV左側(cè)的彎矩：= 131352N *mmM1 (L3 -B) _ 105825 (127.5-25)L3127.5截面上的彎曲應(yīng)力:M 131352W 12500= 5.38MPa截面上的扭矩切應(yīng)力:T2927000t37.08MPaWt25000平均應(yīng)力和應(yīng)力副：彎曲正應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，則0rm=0, ba=bb=4.78MPa ；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，11.26m = Ta = 5.63MPa o2由d =50,Ob =640，查圖3-10 ,并經(jīng)插值計(jì)算可得過盈配合處.kk 0 8k的工=3.16,并取 k1 = 02 = 0.8x3.16=2.53。軸按磨削加工，由OB=640MPa,查圖3-20,表面質(zhì)量系數(shù)p = Pt=0.92。軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，則表面強(qiáng)化系數(shù)Pq =1。疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)為k.11K/-1 =3.161 =3.25,一 一-0.92k11K -1 =2.531 =2.62；-0.92IfV對(duì)于 45 鋼等效系數(shù)：中汀=0.11.2 , 取中。=0.1；7 = 0.050.1 ,取中 t = 0.05。僅有彎矩正應(yīng)力是的計(jì)算安全系數(shù)：S 二二2753.25 3.83 0.1 0= 22.09僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時(shí)的計(jì)算安全系數(shù):155K a - m 2.62 6.75 0.05 6.75= 8.60彎扭聯(lián)合作用下的計(jì)算安全系數(shù):22.09 8.6022.095 8.602= 8.01材料均勻，載荷與應(yīng)力計(jì)算精確，設(shè)計(jì)安全系數(shù)S=1.31.51,Sca S,故疲勞強(qiáng)度安全。(4靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核無需靜強(qiáng)度該設(shè)備無大的瞬時(shí)過載和嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱,校核。(5)繪制軸的零件工作圖第六章軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主 動(dòng)軸承根據(jù)軸頸值查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 6207 2個(gè)(GB/T276-1993)從動(dòng)軸承 6209 2 個(gè)(GB/T276-1993)從動(dòng)軸承 2個(gè)壽命計(jì)劃：兩軸承受純徑向載荷P= F r =1557.57X=1Y=0從動(dòng)軸軸承壽命：深溝球軸承 6209,基本額定功負(fù)荷Cr=25.6KNft=1、=3,106 f ftCr10625.6 父1M 100013 scccL10h=tI =i =10881260n2 1P J 60 M 117.589、602.34 J01預(yù)期壽命為：5年，單班制L=5X300X 8=12000< L10h軸承壽命合格6.2鍵的選擇計(jì)算及校核(一)從動(dòng)軸外伸端 d=42,考慮鍵在軸中部安裝故選鍵10X40GB/T10962003, b=16, L=50, h=10,選 45 號(hào)鋼，其許用擠壓 力 t =100MPa p4000TIhld_4000 1557.57一 8 30=25959.5<!- p 1 p則強(qiáng)度足夠，合格（二）與齒輪聯(lián)接處d=50mm,考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵 14X52 GB/T10962003, b=10mm, L=45mm,h=8mm,選45號(hào)鋼，其許用擠壓應(yīng)力 &p】=100MPaFt =4000=4000 1557.57 =222510<tplh l hld8 35從動(dòng)軸 外伸端 鍵10X 40GB/10962003則強(qiáng)度足夠，合格與齒輪 聯(lián)接處 鍵14X 52GB/T10 96 一2003計(jì)算及說明結(jié)果6.3聯(lián)軸器的選擇1KT十1由十減速器載佝平穩(wěn)，速度/、局，尢特殊要求，考慮拆更方便及經(jīng)濟(jì)問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器：=1.3L clLcKPu CLLC、, 1.3M1.932c =9550=9550X =418.374nn57.331先用LT7型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩Tn =500,fC<Tn 0采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑選d=40,軸孔長(zhǎng)蔓 L=112LT7型彈性套住聯(lián)軸器肩關(guān)參數(shù)選用 TL8型 彈性套 住聯(lián)軸 器型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩T/(N m)許用轉(zhuǎn)速n/ s一(r - min軸孔 直徑 d/mm軸孔 長(zhǎng)度 L/mm外 徑 D/mm材料軸孔槽 類 型LT725036004011265HT20 0Y型第七章減速器的潤(rùn)滑、密封及箱體的主要 尺寸7.1潤(rùn)滑的選擇確定潤(rùn)滑方式1 .齒輪V=1.2<<12 m/s應(yīng)用噴油潤(rùn)滑，但考慮 成本及需要，選用浸油潤(rùn)滑2 .軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑(2)潤(rùn)滑油牌號(hào)及用量齒輪浸 油潤(rùn)滑軸承脂 潤(rùn)滑計(jì)算及說明結(jié)果齒輪潤(rùn)滑選用150號(hào)機(jī)械油，最低最高油面距 1020mm需油量為1.5L左右軸承潤(rùn)滑選用2L3型潤(rùn)滑脂，用油量為軸承間隙的1/31/2為宜7.2密封形式1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2 .觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機(jī)體之間加石棉橡膠紙、墊片進(jìn)行密封3 .軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對(duì)應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于V<3 (m/s),故選用半粗羊毛氈加以密封4.軸承靠近機(jī)體內(nèi)壁處用擋油環(huán)加以密封， 防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承 內(nèi)部7.3減速器附件的選擇確定列表說明如下：計(jì)算及說明齒輪用150號(hào) 機(jī)械油軸承用2L 3型潤(rùn)滑 脂結(jié)果名稱功用數(shù)量螺栓安裝端蓋12螺栓安裝端蓋24銷定位2墊圈調(diào)整安裝3螺母安裝3油標(biāo)尺測(cè)量油 面高度1通氣器透氣17.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算箱座壁厚=10mm箱座凸，箱蓋厚度句=8mm箱蓋凸箱底座凸緣厚度b2=2.51=25凸臺(tái)半徑R=20mm齒輪軸端面與內(nèi)機(jī)壁跑離li=1大齒輪頂與內(nèi)機(jī)壁跑離 d=12i 小齒端面到內(nèi)機(jī)壁距離"2=15 上下機(jī)體筋板厚度m1=6.8mm 主動(dòng)軸承端蓋外徑D1 =105mm從動(dòng)軸承端蓋外徑D2=130mm 地腳螺栓M16,數(shù)量6根材料規(guī)格Q235M6 X 16GB 5782 1986Q235M8 X 25GB 5782 198635A6 X40GB 117198665Mn10GB 93 1987AM10GB 6170 1986組合件A緣厚度b=1.5戶=15mm1 緣厚度 b1 =1.5 F=12mmmm，軸承旁凸臺(tái)高度h=45,8mmmmmm,m2=8.5mm第八章潤(rùn)滑與密封4.1 齒輪的潤(rùn)滑根據(jù)表5-4浸油深度推薦值，選取二級(jí)圓柱式齒輪減速器類型：由于低速級(jí)周向速度小于12m/s,采用浸油潤(rùn)滑，II級(jí)大齒輪 浸油高度hf約為0.7個(gè)齒高但不少于10mm該大齒輪齒高h(yuǎn)f =2.5<10mm所以II級(jí)大齒輪浸油高度取hf =11mmIII級(jí)大齒輪浸油高度hs大于一個(gè)齒高小于1/6半徑（3.125 56.7mm ,由于III級(jí)大齒輪和二級(jí)大齒輪的半徑差為 39mm所 以大齒輪的浸油深度選為hs =50mm大齒輪齒頂圓到油池低面的距離為30-50mm所以選取的油池深度ho為80mm4.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由于軸承周向速度為0.99小于2m/s,所以采脂潤(rùn)滑，為防止 軸承室內(nèi)的潤(rùn)滑脂流入箱體而造成油脂混合， 在箱體軸承座箱內(nèi)一 側(cè)裝設(shè)甩油環(huán)。4.3 潤(rùn)滑油的選擇齒輪潤(rùn)滑油，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤(rùn)滑油。軸承潤(rùn)滑脂，選用通用鋰基潤(rùn)滑脂 ZL-1,普遍應(yīng)用在各種機(jī) 械部位。4.4 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密 封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為(F) B25-42-7-ACM, ( F)B70-90-10-ACM軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，孫巖等主編，北京理工大學(xué)出版社。2、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，銀金光等主編，中國(guó)林業(yè)出版社；北京希望電子出 版社。3、機(jī)械制圖教材4、機(jī)械設(shè)計(jì)教材 5、工程力學(xué)教材6、 其它機(jī)械類專業(yè)課程教材致謝轉(zhuǎn)眼間，這兩周的課程設(shè)計(jì)在這種忙忙碌碌的氣氛中終于完成了。在這兩周中，讓我感受最大的是兩個(gè)字：充實(shí)。緊張的壓力會(huì)使人更加奮進(jìn)，我深切的體會(huì)到了這句話的含義。首先我得感謝敬愛的晁老師，主要是在她的指導(dǎo)下，完成了課程設(shè)計(jì)。其次便是周圍的同學(xué)和朋友們，真正讓我體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的重要性，一個(gè)人的力量是渺小的，只有大家一起努力，一定會(huì)挖掘自己更多的潛力，得到更大的進(jìn)