帶式運(yùn)輸機(jī)的展開(kāi)式雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)2 傳動(dòng)方案分析 23 原動(dòng)件的選擇與傳動(dòng)比的分配 24 各軸動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 65 傳動(dòng)零件的計(jì)算 .71 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1 課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置圖如下圖 -1 所示圖 1.1 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置1.2 課程設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)已知條件：運(yùn)輸帶工作拉力 F（N）2180運(yùn)輸帶速度 v（m/s）1.07卷筒直徑 D（mm）300工作時(shí)有300 天，帶式運(yùn)輸機(jī)的展開(kāi)式雙級(jí)圓柱齒輪減速器。 用于碼頭運(yùn)型砂， 單班制， 輕微振動(dòng)，使用壽命為 10 年（其中帶軸壽命為三年以上）每年工作日 單班制，每班 8 小時(shí)設(shè)計(jì)任務(wù)。1.3

2、課程設(shè)計(jì)的工作條件設(shè)計(jì)要求： 誤差要求：運(yùn)輸帶速度允許誤差為帶速度的 5%； 工作情況：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)； 制造情況：小批量生產(chǎn)。2 傳動(dòng)方案的擬定帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案如下圖所示1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)如圖所示電動(dòng)機(jī)軸為軸一、減速器齒輪軸一次為軸二、三、四、卷?yè)P(yáng)筒軸為軸 合理的傳動(dòng)方案， 首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求， 其次應(yīng)滿足工作可靠， 轉(zhuǎn) 動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉， 工藝性好，使用和維護(hù)方便等要求。 任何一個(gè)方案， 要滿足上述所有要求是十分困難的， 要多方面來(lái)擬定和評(píng)比各種 傳動(dòng)方案，統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要和最基本的要求，然后加以確認(rèn)。本傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比不大，采用二級(jí)傳動(dòng)，帶傳動(dòng)

3、平穩(wěn)、吸振且能起過(guò)載保護(hù) 作用，故在高速級(jí)布置帶傳動(dòng)。 在帶傳動(dòng)與帶式運(yùn)輸機(jī)之間布置一臺(tái)雙級(jí)直齒圓 柱齒輪減速器，3 原動(dòng)件的選擇 3 原動(dòng)機(jī)的選擇3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型按按照設(shè)計(jì)要求以及工作條件， 選用一般 Y 型全封閉自扇冷式籠型三相異步 電動(dòng)機(jī)，電壓為 380V。3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量運(yùn)輸帶輸入轉(zhuǎn)速為：nw68.15r /minv 1.07 60 103 r /minD 3.14 300傳送設(shè)備所需的功率：pw F *V 2180 * 1.07kw 2.33kw3.2.1 工作機(jī)所需的有效功率Pw1000950 2.010001.9KW式中： Pw 工作機(jī)所需的有效功率（ KW）F

4、帶的圓周力（ N）3.2.2 電動(dòng)機(jī)的輸出功率傳動(dòng)系數(shù)總效率：2 24 2 2 41 22340.9920.9720.9840.8505其中： 1 為彈性聯(lián)軸器效率，2為齒輪（ 8 級(jí)精度）傳動(dòng)效率 3為滾動(dòng)軸承的效率彈性聯(lián)軸器效率0.99齒輪（8 級(jí)精度）傳動(dòng)效率0.97滾動(dòng)軸承的效率0.98具體數(shù)值如下表 :常見(jiàn)機(jī)械效率見(jiàn)參考資料 2 附表 1電動(dòng)機(jī)所需功率為：pdpw2.332.74kw0.851電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（KW）額定轉(zhuǎn)速 （r/min ）滿載轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩查參考資料機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 （8-53） 滿足功率條件的電動(dòng)機(jī)有以下幾種Y100L-23300028802.2Y100L2-

5、43150014202.2Y132S-6310009602.0Y132S-837507102.0其中 Y100L-2 額定轉(zhuǎn)速為 3000，比較大因此用于皮帶輪傳動(dòng)； Y132S-8 額定轉(zhuǎn) 速為 750，比較小因此用于渦輪蝸桿傳動(dòng)n電機(jī)i 總 1nw142068.1520.8當(dāng)選擇 Y100L2-4 時(shí)總傳動(dòng)比當(dāng)選擇 Y32S-6 時(shí)總傳動(dòng)比為：n電機(jī) i總2nw96068.1514.09齒輪傳動(dòng)比是 3 到 5；兩級(jí)減速選擇第二套方案比較合理。初步確定原動(dòng)機(jī)為同步轉(zhuǎn)速： 1000r/min 。型號(hào)為 Y132S-6，額定功率為 p0=3kw， 滿載轉(zhuǎn)速為 n0=960r/min ，額定轉(zhuǎn)矩

6、為 2.0Nmm，最大轉(zhuǎn)矩為 2.0 N mm。4 確定總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比4.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，由原始數(shù)據(jù)以及初步確定的原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可確定總傳動(dòng)比：i總nmnw96068.1514.09式中： iz 總傳動(dòng)比nm 電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速（ r/min ）4.2 分配傳動(dòng)比則雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為：i1 1.3im 1.3 14.09 4.28i m 14 .09低速級(jí)傳動(dòng)比為：i2 iim1144.20893.295 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算減速器傳動(dòng)裝置中各軸由高速軸到低速軸依次編號(hào)為電動(dòng)機(jī) 0 軸、軸、 軸。5.1 各軸的轉(zhuǎn)速軸 0 與電動(dòng)機(jī)相連因而轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

7、速相等 軸 通過(guò)聯(lián)軸器與周一相連轉(zhuǎn)速與軸 0 相等 即n1 n0 nm 960r /min 軸：n1n2i19604.28224.3r /min軸：n2n3i2224.33.2968.17r / min軸：通過(guò)聯(lián)軸器與軸四相連接n4 n3 68.17r / min5.2 各軸輸入功率的計(jì)算軸一與軸 0 之間有聯(lián)軸器p1pd 12.74 0.99kw2.71kwp2p1 23 2.710.970.98kw 2.58kwp3p2 32.5820.970.98kw 2.45kwp42 p3 1 32.450.99 0.982 kw 2.32kw5.3 各軸的轉(zhuǎn)矩T09550 p19550n09602

8、.74 N?m 27.26N ? mT39550 p2n19550 p2n29550 p3n39550 2.71N ?m 26.96N ? m9609550 2.58 N ?m 109.85N ?m224.39550 2.45N ?m 343.2N ?m68.179550 p49550 2.32 N ?m 325.01N ?m68.17軸號(hào)轉(zhuǎn)速 n/min功率 P/kw扭矩 T/N.m09602.7427.269602.7126.962402.58109.8568.152.45343.268.152.32325.01T4n4各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)表、表 5.3-16 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 選定齒輪類(lèi)

9、型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)比分別為： i1 4.28 ； i2 3.29。1）、按圖中所示的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2）、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（ GB10095-88 ） .3）、材料選擇。由表 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，二者材料硬度差為 40HBS。要求齒 面粗糙度 Ra 3.2 6.3 m。二者均為軟齒面4）、初選則法面面壓力角 n 。度，螺旋角 b 14度 ；n 20 b選小齒輪 1 齒數(shù)： z1 24 ，大齒輪 1 齒數(shù)： z2 4.28 2

10、4 102.72 ，取整為 103取小齒輪 2齒數(shù)：z3 24 。大齒輪 2齒數(shù)：z4 z3 i2 24 3.29 78.96 取整為 796.1 第一對(duì) 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 齒輪減速箱是壁式的因此最容易導(dǎo)致的破壞是齒面接觸疲勞破壞 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，即：d1t2、確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1 確定公式內(nèi)各個(gè)計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt 1.6 。小齒輪傳遞的扭矩 T29550 p2n29550 2.71N?m 26.96N?m960由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)圖 1030 所示選取區(qū)域系數(shù)Z H 2.433（僅僅和螺旋角有關(guān)）由圖 10-26 查得（215 頁(yè)）0.78，2

11、 0.9120.78 0.9 1.68由教材表107 選取齒寬系數(shù) d205 頁(yè)）由教材表10 6 查得材料的彈性影響系數(shù)1ZE 189.8MPa 2 。(201僅與材料有關(guān)）由教材圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （僅僅與硬度材 料有 關(guān)） Hlim1 600MPa ；大 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 2 550 MPa 。8 由教材公式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 60n1 jLh 60 960 1 (1 8 300910) 1.38 109N29N 1 1.38 10 8N 13.22 108i14.289 由教材圖 10 19 取接觸疲勞壽命系數(shù) K H

12、N10.95; KHN2 0.97。取失效概率為 1%，對(duì)于解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算，破壞為點(diǎn)蝕不會(huì)引起較大的后果。所以安全系數(shù) S 1 ，由教材公式（ 1012）得： H 1K HN 1 l im1S0.95 600MPa 570MPa H 2KHN2 lim 2S0.97 550MPa 533.5MPaH H1 H 22570 533.52551.753、計(jì)算1、試算小齒輪分度圓直徑d1t ，（T 運(yùn)算是單位是 N。 mm）d1t 32 K t T1 ? d1 ( zH zE )2( H )42 1.6 2.696 101.6835.40 mm2 計(jì)算圓周速度d1tn160 10003）、計(jì)算齒寬

13、 b 及模數(shù) mnt4.28 122.433 189 .84.28551 .7535.40 960m/ s60 10001.78m / sbd ? d1t 1 35.40mm 35.40mmmd1t cos法面模數(shù)： mnt35.40 cos 14mm 1.43mmz124齒高： h2.25 mnt2.25 1.43 mm3.22 mm35.43.2210.994 計(jì)算縱向重合度0.318 d z1 tan5 計(jì)算載荷系數(shù) K0.318 1 24 tan 14 1.98該機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式運(yùn)輸機(jī)所以由教材表 10-2 知使用系數(shù) K A 1; 根據(jù) v 1.78m / s ， 7級(jí)精度，由

14、教材圖 108查得動(dòng)載系數(shù) K v 1.1； 由教材表 104 查得 7 級(jí)精度、由于小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置， 由插值法可求 的KH 1.417 ；b由 10.99查教材圖 1013 得 由插值法可求得 hK F 1.32由教材表 10-3 查得KH KF 1.2故載荷系數(shù)：KK AKvKH K H 1 1.1 1.2 1.417 1.876 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由教材式（ 10 10a）得：d1d1t3Kt35.41.871.637.28mm7 計(jì)算法面模數(shù)mnd1 cos mn1z137.28 cos1424mm1.51mm6.1.2. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由教材式（

15、10 5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為2mn32KT1Y cos2 .(YFaYSa) dz12.( F )1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1 由教材圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE 1 500MPa 輪的彎曲強(qiáng)度極限 FE 2 380MPa ；（ 僅與材料有關(guān) ）982N1 1.38 109N 2 3.22 108由教材圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 0.94, KFN 2 0.95;3 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,由教材公式（ 1012）得 F 1 KFN1 FE1 0.94 500 MPa 335.71MPaF 1 S 1.4KFN 2 FE2 0

16、.95 380 F 2FN 2 FE2 MPa 255.14MPaF 2 S 1.44 計(jì)算載荷系數(shù)K K AKvKF K F1 1.1 1.2 1.32 1.745 根據(jù)縱向重合度1.98 從教材圖 10-28 查的螺旋角影響系數(shù) Y；大齒0.886 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1 coZs31co2s4314 26.27cos cos 142 79v2 cos32co7s3914 112.75查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由教材表 105 由插值法查得YFa1 2.6 ，YFa2 2.18YSa1 1.59 ， YSa2 1.79 （差值法 ）YFaYSa計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較YFa1YSa1 F

17、1YFa 2YSa2 F 22.6 1.59 0.01362303.572.18 1.79 0.01652 ！238.86 ！大齒輪的數(shù)值大2 設(shè)計(jì)計(jì)算m34 。 22 1.74 2.696 104 0.88 cos（14。）2 0.01652 1.121 242 1.68對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)， 由于齒輪法面模數(shù) mn 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力， 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力， 僅與齒輪直徑 （即端面模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的法面模數(shù) mn =1.43mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 mn =2

18、mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1 37.28mm ，算出d1 cos 37.28 cos14 小齒輪齒數(shù)： z118.06取 18大齒輪齒數(shù)： z2 4.28 18 77.04 ，取 z2 773 幾何尺寸計(jì)算1 計(jì)算中心距97.94mm(Z1 Z2) mn2 cos18 77 2mm2 cos14將中心距圓整為 98 mm2 按圓整后的中心距修正螺旋角18 77 arccos2 98z1 z2 mnarccos2a14。1248”因值改變不多故參數(shù) 、 K 、 Z H 等不必修正 3 計(jì)算大小齒輪分度圓直徑d1 z1mtZ mncos18 2. mm cos14.24837.12mm計(jì)

19、算齒輪寬度d2z2mtZ 2 mn cos77 2. mmcos14.248158.86mmbdd1 1 37.12mm 37.12mm圓整后取 B2=40mm，B1=45mm6.2 第二對(duì) 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒輪減速箱是壁式的因此最容易導(dǎo)致的破壞是齒面接觸疲勞破壞按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，即：d1t32ktT1 ?)21 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1 確定公式內(nèi)各個(gè)計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt 1.6 。小齒輪傳遞的扭矩 T29550 p2n29550 2.58N?m 109.85N ?m224.3由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)圖 1030 所示選取區(qū)域系數(shù) Z 2.433由圖 10

20、-26 查得0.78，4 0.820.78 0.82 1.6由教材表107 選取齒寬系數(shù) d1。由教材表12106 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE 189.8MPa 。由 教 材 表 10 21d 按 齒 面 硬 度 查 得 小 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 極 限H lim 1600MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 2550MPa8由教材公式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N3 N 2 3.22 108N4 N 3 9.16 1079由教材圖 1019 取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 0.97; K HN2 0.99。10 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由教材圖 10-21d 按齒面硬度查

21、的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim1 600Mpa大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 H lim1 550Mpa取失效概率為 1%，對(duì)于解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算，破壞為點(diǎn)蝕不會(huì)引起較大的后果。所以安全系數(shù) S 1 ，由教材公式（ 1012）得： H 1 KHNS1 lim1 0.97 600MPa 582MPa KHN 2 lim 2 H 2 S0.99 550MPa 544.5MPa H1 H2 H2582 544.5 563.2522 計(jì)算1、試算小齒輪分度圓直徑d1t ，d1t2K t T1 ?1( zHHzE)22 1.6 1098503.29 12.433 189.81 1.63.29563 .25d5

22、7 . 58 mm2 計(jì)算圓周速度d1t n060 100057.75 224.3m/s 0.67m/ s3）、計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mnt60 1000bd ?d1t 1 57.75mm 57.75mm模數(shù)： mntd1tcosz157.75 cos14mm 2.33mm24齒高： h 2.25 m nt2.25 2.33 mm5.24 mmb 57.75 h 5.2411.024 計(jì)算縱向重合度0.318z1 tan0.318 1 24 tan14 1.9035 計(jì)算載荷系數(shù) K該機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式運(yùn)輸機(jī)所以由教材表 10-2 知使用系數(shù) K A 1; 根據(jù) v 0.67m / s ，

23、7級(jí)精度，由教材圖 108查得動(dòng)載系數(shù) Kv 1.0 ； 由教材表 104 查得 7 級(jí)精度、由于小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置， 由插值法可求 的KH 1.421 ；b由 b 11.02查教材圖 1013 得hK F 1.32由教材表 10-3 查得KHKF 1.2故載荷系數(shù)：K K AKvK H KH 1 1.0 1.2 1.421 1.716 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由教材式（ 10 10a）得： d1 d1t 3 K 57.75 3 1.71 59.04mm1 1t K t1.67 計(jì)算法面模數(shù) mnd1 cos mn1nz12.38mm59.04 cos14mm246.2.

24、2. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由教材式（ 10 5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為2mn32KT1Y cos2 .(YFaYSa) dz12.( F )1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1 由教材圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE 1 500MPa ；大齒 輪的彎曲強(qiáng)度極限 FE 2 380MPa ；2 N 3 3.22 108N4 9.16 10 7由教材圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù)K N3 0.94, K FN2 0.95;3 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,由教材式（ 1012）得 F 1KFN1 FE1 0.94 500MPa 335.71MPaS1.4 F 2K F

25、N2 FE20.95 380 MPa 257.86MPa1.44 計(jì)算載荷系數(shù)K K AK vK F K F 1 1.0 1.2 1.32 1.585 根據(jù)縱向重合度1.98 從教材圖 10-28 查的螺旋角影響系數(shù) Y 0.886 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。Zv13 cos24cos3 1426.27Zv2Z23cos79cos3 1486.487 查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由教材表 105 由插值法查得YFa32.6 ，YFa4 2.21YSa3 1.59 ，YSa4 1.78YFaYSa計(jì)算大、小齒輪的并加以比較YFa1YSa1 F 12.6 1.590.01231335.71YFa 2YSa2 F

26、 22.21 1.780.01525！257.86 ！大齒輪的數(shù)值大2 設(shè)計(jì)計(jì)算2 1.58 1.09851510 0.882242 1.6cos(14。) 20.015250.78對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)， 由于齒輪法面模數(shù) mn 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力， 僅與齒輪直徑 （即端面模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的法面模數(shù) mn =2.38mm并就近圓 整為標(biāo)準(zhǔn)值 mn =2 mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1 59.04mm ，算出 應(yīng)有的齒數(shù)。(Z1 Z2)

27、mn2 cos29 95 2mm2 cos14127.79mm小齒輪齒數(shù)： z3d1 cos 59.04 cos14mn2取 z129大齒輪齒數(shù)： z43.29 29 95.41 ，取 z295。3 幾何尺寸計(jì)算1 計(jì)算中心距將中心距圓整為 128 mm2 按圓整后的中心距修正螺旋角29 95 2 arccos2 128z1 z2 mnarccos2a14。2141” 因值改變不多故參數(shù) 、 K 、ZH 等不必修正3 計(jì)算大小齒輪分度圓直徑Z mn29 2d1 z1mtmm 59.87mm1 1 t coscos14.2141d2 z2mtZ 2 mn95 . 2 mm 196.13mmcos

28、cos14.2484 、計(jì)算齒輪寬度bdd11 59.87mm 59.87mm圓整后取 B2=60mm，B1=65mm6.3 斜齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 由高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（表 6.3-1 ）名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪螺旋角= 14 1248”傳動(dòng)比i1i 1=4.28齒數(shù)ZZ1=18Z2=77基圓螺旋角bb arctan(tan cos t ) 13o235法面模數(shù)mnmn 2mm端面模數(shù)mtmnmtn 2.06cos法面壓力角nn 20端面壓力角tt arctan(tan n ) 20o3446 cos法面齒距PnPnmn 2 6.28mm端面齒距PtPtmt 2.06 6.468mm法

29、面基圓齒距PbnPbn Pn cos n 6.28 cos 20o 5.9mm法面齒頂高系數(shù)ha*nhan 1法面頂隙系數(shù)c*nc*n 0.25分度圓直徑dd 37.12mmd 158.86mm基圓直徑dbdb dcos t 34.88mmdb dcos t 149.28mm齒頂高h(yuǎn)a*hamnh an 2 1 2mm齒根高h(yuǎn)fha mn(h* an c*n) 2 (1 0.25) 2.5mm齒頂圓直徑dada d 2ha 41.12mmda d 2ha 162.86mm齒根圓直徑dfd f d 2hf 32.12mmd f d 2hf 153.86mm標(biāo)準(zhǔn)中心距aa d1 d2 mn (z1

30、 z2) 98mm2 2cos齒寬bb1 40mmb1 45mm結(jié)構(gòu)形式齒輪軸一般式2 低速齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（表 6.3-2 ）名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪螺旋角= 14 2148傳動(dòng)比i1i1=3.29齒數(shù)Zz1=29z2=95基圓螺旋角bb arctan(tan cos t ) 13o3142法面模數(shù)mnmn 2mm端面模數(shù)mtmn mtn 2.06cos法面壓力角nn 20端面壓力角tt arctan( tan n ) 20o3530 cos法面齒距PnPnmn 2 6.28mm端面齒距PtPtmt 2.06 6.47 mm法面基圓齒距PbnPbn Pn cos n 6.28 cos20o

31、 5.90 mm法面齒頂高系數(shù)ha*nhan 1法面頂隙系數(shù)c*nc*n 0.25分度圓直徑dd 59.87mmd 196.13mm基圓直徑dbdb d cos t 56.26mmdb d cos t 184.3mm齒頂高h(yuǎn)a*ha mn h*an 2 1 2mm齒根高h(yuǎn)fha mn(h* an c*n) 2 (1 0.25) 2.5mm齒頂圓直徑dad a d 2ha 63.87mmda d 2 ha 200.13mm齒根圓直徑dfd f d 2h f 54.87mmd f d 2h f 191.13mm標(biāo)準(zhǔn)中心距aa d1 d2 mn(z1 z2) 128mm22 cos齒寬bb1 65m

32、mb2 60mm結(jié)構(gòu)形式一般腹板式7 軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算7.1 軸的布局設(shè)計(jì)繪制軸的布局簡(jiǎn)圖如下圖 7.1 所示圖 7.1 軸的布置簡(jiǎn)圖考慮到低速軸的受力大于高速軸，應(yīng)先對(duì)低速軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，其他的軸則只需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沒(méi)必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。7.2 低速軸的設(shè)計(jì)7.2.1 軸的受力分析低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)可求得大斜齒輪的嚙合力：由表格 6。3-2 查得：大斜齒輪的分度圓直徑： d4 196.13 196 mm由表5.3-1 查的軸的輸入扭矩 T3 343.2N ?m 343N ?m大斜齒輪的圓周力：Ft42 T 32 3433.5KNd4196大斜齒輪的徑向力：F r 4tan nFt4tan

33、 203.5 1.31KNcoscos14 。2148大斜齒輪的軸向力：F4Ft4tan3.5tan14。21480.9KN7.2.2 軸的材料的選擇由于低速軸轉(zhuǎn)速不高， 但受力較大，故選取軸的材料為 45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理。7.2.3 軸的最小直徑根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中 15-2 式可初步估算軸的最小直徑，dminA0式中： A0 最小直徑系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中表 15-3 按 45鋼查得 A0 112p 低速軸的輸入功率（ KW），由表 5.3-1 可知： p3 2.32kw n3低速軸的轉(zhuǎn)速（ r/min ），由表 5.1 可知： n3 68.17r /min 因此： dmin A

34、o 3 np3 112 3 628.4157 36.96 mm 輸出軸的最小直徑應(yīng)該安裝聯(lián)軸器處， 為了使軸直徑 dI II 與聯(lián)軸器的孔徑相 適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中 14-1 式查得，T ca K AT 3式中： Tca 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N mm）caK A 工作情況系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)【 1 】中表 14-1 按轉(zhuǎn)矩變化小查得， K A 1.5T 3 低速軸的轉(zhuǎn)矩（ N mm），由表 5.1 可知： T3 343 N.m因此： T ca K AT 3 1.5 343 514.5 N.m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5014-20

35、03 或 根據(jù)文獻(xiàn)【 2】中表 14-4 查得，選用 LX3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其具體結(jié)構(gòu)及基本 參數(shù)如圖 7.2 以及表 7.1 所示，圖 7.2 LX2 型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式圖型 號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn) 矩 Tn N.m許用轉(zhuǎn)速表7.1LX3型彈性柱銷(xiāo)軸聯(lián)孔長(zhǎng)軸度器基mm本 參數(shù)及主要尺寸轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量 kgn（ r/min ）軸孔直徑（ d1、d2 、dZ ）Y型J、J1、Z 型D mmD1 mm慣量Kg.m2LL1LLX2560630020，22，24523852120550.009525，2862446230，32，35826082LX31250475030,32,35,381600.026840,4

36、2,45,4811284112由上表可知，選取半聯(lián)軸器孔徑 dI 28mm ，故取 dI II 28mm ，半聯(lián)軸器 的長(zhǎng)度 L 62mm，與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L1 44mm 。7.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.2.4.1 擬定軸上零件的裝配方案低速軸的裝配方案如下圖 7.3 所示，圖 7.3 低速軸的結(jié)構(gòu)與裝配7.2.4.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求。 - 軸段右端需制出一軸肩，故取 -段的直徑dII IIIdI II2hII28 2 2 32mm式中： hII 軸處軸肩的高度（mm ），根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中 P364中查得定位軸肩 的高度hII0.07

37、0.1 dI II 0.07 0.1 28 1.96 2.8mm，故取 hII 2mm左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D擋圈 34mm 。半聯(lián)軸器與軸 配合的轂孔的長(zhǎng)度 L1 44 mm ，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不是壓在 軸的端面上，故 - 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 L1稍短一些，現(xiàn)取 lI II 42mm 。 初步選擇滾動(dòng)軸承。 因滾動(dòng)軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用， 根據(jù)文獻(xiàn) 【1】中表 13-1 可選 3型圓錐滾子軸承。根據(jù)文獻(xiàn)【 2】中表 13-1 中參照工作要 求并根據(jù) dII III 32mm ，由軸承產(chǎn)品目錄中可初步選取 0基本游隙組、 標(biāo)準(zhǔn)精度 級(jí)的單列圓錐滾子軸承

38、30307，其基本尺寸資料如下表 7.2 所示表 7.2 30307 型圓錐滾子軸承由上表 7.2 可知該軸承的尺寸為 d D T 35mm 80mm 22.75mm ，故d III IVdVII VIII 35mm ；由于圓錐滾子軸承采用脂潤(rùn)滑，得用封油環(huán)進(jìn)行軸向定位和擋 油 ， 取 右 端 封 油 環(huán) 的 長(zhǎng) 度 l右封油環(huán)10mm ， 故 圓整后，l VII VIII23 10 33mm 。由于圓錐滾子軸承采用脂潤(rùn)滑， 得用封油環(huán)進(jìn)行軸向定位和擋油。有上表7.2 可知 30307型軸承的定位軸肩高度 hVII da2 d 44235 4.5mm，因此，與滾子軸承接觸的封油環(huán)兩端的外徑 d

39、 封油環(huán)外44mm?？紤]到軸環(huán)的右端為非定位軸肩，故取hV3mm，則dV VId IV V2hV383 44 mm ， hVI 2mm 取軸處非定位軸肩軸肩的高度 hIV 1.5mm ，則與齒輪配合的軸段的直徑d IV V d III IV 2 hIV 35 2 1.5 38mm軸處定位軸肩的高度hVII0.07 0.1 dVII VIII 0.07 0.1 35mm 2.45 3.5mm故取 hVII 2.5mm對(duì)封油環(huán)進(jìn)行定位，則軸段 - 的直徑dVI VIIdVII VIII2hVII35 2 2.5 40 mm齒輪采用軸肩進(jìn)行軸向定位，則齒輪的右端應(yīng)有一軸環(huán)，軸肩的高度：hV0.07

40、0.1 dIV V0.07 0.1 38mm 2.66 3.8mm軸環(huán)的寬度應(yīng)滿足lV VI1.4 hV1.4 3 4.2mm取 lV VI 5mm 。輪轂的寬度b4 48mm ，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lIV V46mm 。 取軸承端蓋的總寬度為 b端蓋 26mm 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求， 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 l 20mm（參考 圖 7.1 ），故取 lII III 46mm 。 根據(jù)軸的總體布置簡(jiǎn)圖 7.1 可知，大圓柱齒輪左端面距箱體左內(nèi)壁之間 距離 a左 11mm ，大圓錐齒輪右端面距箱體右內(nèi)壁之間的距離

41、a右 2mm ，錐齒 輪與圓柱齒輪之間的距離 c 7mm（參考圖 7.1 ）?？紤]到箱體的鑄造誤差以及軸 承的整體布置，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s，取 s 8mm已知滾動(dòng)軸承寬度 T22.75mm,根據(jù)文獻(xiàn)【 1】圖 10-39（b）中可初取大圓錐齒輪輪轂長(zhǎng) L 28mm，則lIII IVTs a (b4 l IV V ) 23 811(4846)44mmlVI VII Lca右s lV VIl右封油環(huán)28728510 30mm至此，經(jīng)過(guò)步驟 已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度，如上圖 7.4表 7.3 低速軸的參數(shù)值所示，并歸納為下表 7.3 所示，軸的參數(shù)參數(shù)符 號(hào)軸的截面

42、（ mm）軸段長(zhǎng)度l4246444653033軸段直徑d28323538444035軸肩高度h21.51.5322.57.2.4.3 軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用圓頭普通平鍵連接。根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表 6-1 按dIV V 38mm 查得齒輪輪轂與軸連接的平鍵截面 b h 10mm 8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 L 32mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)H7中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H 7 ；同樣，按 dI II 查得聯(lián)軸器與軸連接的 n6平鍵截面 b h 8mm 7mm鍵槽用鍵槽銑刀加工， 長(zhǎng)為 L 28mm，半聯(lián)軸器與軸H7配合為 H 7 ；滾動(dòng)軸承

43、與軸的周向定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑k6尺寸公差為 k6。7.2.4.4 確定軸上圓角和倒角尺寸根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中表 15-2 查得，取軸端倒角為 2 45 ，各軸肩處的圓角半徑 見(jiàn)圖 7.3 。7.2.5 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 7.4 ）做出軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖（ 7.1 圖）。在確定軸承的 支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從圓錐滾子軸承 a值入手。對(duì)于 30307 型圓錐滾子軸承，由上表7.2 中 可 知 a 17mm 。 因 此 ， 作 為 簡(jiǎn) 支 梁 的 軸 的 支 承 跨 距 L2 L3 49mm 75mm 124mm 根據(jù)軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖如下圖 7.4 所示從軸

44、的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩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 M H 、 M V 以及表M7的.4值 低列速于軸下上表的。載荷分布載荷水平面 H垂直面 V支反力 FFNH1 904N, FNH 2 590NFNV1 300N,FNV2 196N彎矩 MM H 44278N mmM V1 14730N mm, M V2 16335N mm總彎矩M1M H2 MV21442782 147302 46664N mmM 2M H2 M V22442782 163352 47195N mm扭矩 TTII 141930N mm7.2.6 按彎扭校核軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校

45、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)文獻(xiàn)【 1】中 15-5 式查得，M 12TII 2ca W式中： ca C截面的計(jì)算應(yīng)力（ MPa）折合系數(shù)，該低速軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故 度校核。截面 C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 ） ，而且軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。截面和顯然更 不必校核。根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中附表 3-4 和附表 3-8 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)即可根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中 P373 應(yīng)取折合系數(shù)0.6W 抗彎截面系數(shù)mm）3，根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中表

46、15-4 按圓形截面查得dI3V V32330.1dI3V V 0.1 383 5487.2M 1TIIcaca W466642 0.6 141930 217.70MPa5487.2前已選定軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn) 15-1 查得 1 60MPa 。因此 ca 1 ，故安全。7.2.7 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度7.2.7.1 判斷危險(xiǎn)截面截面 A， B 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)度配合所引起的應(yīng) 力集中均將削弱軸的疲勞強(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 A， B 均無(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)盈配合引起的應(yīng) 力集中最嚴(yán)重

47、； 從受載荷的情況來(lái)看， 截面 C 上的應(yīng)力最大。 截面的應(yīng)力集中 的影響和截面的相近， 但截面不受扭矩作用， 同時(shí)軸徑也較大， 故不必做強(qiáng)7.2.7.2 分析截面左側(cè)根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中表 15-4 按圓形截面查得，抗彎截面系數(shù)：W30.1d III IV0.13353 4287.5mm抗扭截面系數(shù)：WT0.2dI3II IV0.233353 8575mm3截面左側(cè)的彎矩ML2 22 49 22M 2 M1L21 494666425713Nmm截面上的扭矩：TII141930 Nmm截面上的彎曲應(yīng)力：M 257136.00MPabW 4287.5截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：TII14193016.55

48、MPaTWT8575軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中表 15-1 查得 B 640MPa ， 1 275MPa ， 1 155MPa 。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中附表3-2 查的。因 r 1.0 0.029 ， D 38 1.086 ，經(jīng)差值后可查得， d 35 d 352.0, 1.31根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數(shù)，q 0.75 , q 0.78根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中附 3-4 式查得有效應(yīng)力集中系數(shù)，1 1 0.75 2.0 1 1.751 1 0.78 1.31 1 1.24根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中附圖 3-2 和附圖 3-3 查得尺寸系數(shù)：0.8扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：0.88軸按磨削加工，根據(jù)