機械設(shè)計課程設(shè)計--雙級斜齒圓柱齒輪減速器展開式

1、機械設(shè)計課程設(shè)計一雙級斜齒柱齒輪減速器（展開式）機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目雙級斜齒圓柱齒輪減速器（展開式）機械工程學(xué)院專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)號設(shè)計人指導(dǎo)老師完成日期年 月同濟大學(xué)一. 設(shè)計任務(wù)書2二. 傳動方案的擬定及說明4三.齒輪設(shè)計計算四.軸的設(shè)計計算1318六.滾動軸承的壽命計算27七.鍵的選擇及校核29八.滾動軸承的組合設(shè)計31九.潤滑和密封31十.減速器附件的選擇32十一.設(shè)計小結(jié)33十二.參考文獻33五.軸的校核一、設(shè)計任務(wù)書題目4.設(shè)計一用于帶式運輸機傳動裝置中的三軸線雙級斜齒圓柱齒 輪減速器。（四）設(shè)計內(nèi)容1、電動機的選擇與運動參數(shù)計算；2、斜齒輪傳動設(shè)計計算；

2、3、軸的設(shè)計；4、滾動軸承的選擇；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)計計算說明書的編寫。（五）設(shè)計任務(wù)K減速器總裝配圖1張1號圖紙）；2. 齒輪、軸零件圖各1張（3號圖紙）；3. 設(shè)計計算說明書1份。（六）設(shè)計進度1. 第一階段傳動裝置總體設(shè)計計算、傳動零件設(shè)計計算；2. 第二階段：軸.軸承.聯(lián)軸器等計算和選擇，軸系裝配草圖；3. 第三階段：箱體設(shè)計.總裝配圖設(shè)計、零件圖設(shè)計和說明書編寫;4. 第四階段：答辯。設(shè)計計算及說明主要結(jié)果二、傳動方案的擬定及說明(一) 傳動方案設(shè)計 展開式雙級斜齒圓柱齒輪傳動 總體布置簡圖見任務(wù)書(二) 電動機的選擇1. 電動機類型和結(jié)構(gòu)形

3、式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y(IP44)系列三 相異步電動機，臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動機容量(1)鼓輪的輸出功率P.60xl000v 十 r ,輸出軸轉(zhuǎn)速兀= 573z7min7d)取工作機的傳動效率久.=0.95 ,則鼓輪軸所需功率Tnw _ 300 X57.3 Ry#_ 895RWM 9550 久.9550 x 0.95(2) 電動機的輸出功率幾傳動裝置總效率“=加軸器x兀輪x肚承由表2-4查得，彈性聯(lián)軸器聯(lián)軸器=0.99,圓柱齒輪傳動齒輪=0.97 ,滾動軸承尬=0.985故總效率 “ =0.992 + 0.972 + 0.9853 =0.8813輸出功率P1 895弓_ ”

4、 _ kW-2A5kWd 0.8813(3) 電動機額定功率J由表20-1選取電動機額定功率P.F2. 2kW3-電動機轉(zhuǎn)速選擇電動機同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 確定電動機型號為Y112M-6 額定功率2. 2kW,滿載轉(zhuǎn)速940r/min,質(zhì)量45kg4.電動機外形和安裝尺寸由表20-2査得Y112M電動機，軸心髙H=112mm,總長L=400mm 軸外伸長度E=60mm,軸徑D=28mmnw =57.3 min 代=1.895RW?7 = 0.8813Pd=2A5kWPed=2.2kW電動機型號為YU2M-66(三) 傳動比的分配滿載轉(zhuǎn)速n=940r/min，總傳動比J。“I nw 57

5、.3由表2-1得圓柱齒輪單級傳動比推薦值為36 展開式齒輪傳動：高速級傳動比人，低速級傳動比i2,通常取A =(1.11.5”2，i =心所以/j = 4.62 J 2 =3.55(四) 傳動裝置的運動與動力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速n(r/min)n = nm =940r/min小=r / min = 203.5r / min 4.62耳=乞=J。 ,/min = 57.3/7 min3 L 3.55X)2. 各軸輸入功率P (kW)為使設(shè)計出的傳動裝置結(jié)構(gòu)較為緊湊，計算時按電動機的輸出功 率(PFPd)計算占=島。聯(lián)抽器=229k WP=齒輪軸承=2.034RWE = P?% 輪 承=1.94%

6、W化=創(chuàng)聯(lián)軸胡軸承=.S95kW3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm)丁 9550P“7 = = 21 64N m59550只 T. = =9527Nmn29550R= = 323.22N 上述結(jié)果整理后歸于下表/ = 16.4/( = 4.62 h = 3.55高速軸I中間軸II低速軸m轉(zhuǎn)速/ (r/min)940203.557.3功率/kW2.1292. 0341.943轉(zhuǎn)矩/(Nm)21.6495. 27323.22三、齒輪設(shè)計計算（一）高速級齒輪設(shè)計7級精度 小齒輪40Cr 大齒輪45號 鋼1. 選擇精度等級、材料及齒數(shù)1）運輸機為一般工作機器，速度不髙，故選用7級精度。2）材料選擇：由機械設(shè)計

7、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號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBSo3）選小齒輪齒數(shù) z產(chǎn)21, z2=21x4. 62=97. 02,取 z2=974）選取螺旋角。初選螺旋角0 = 14。2. 按齒面接觸強度設(shè)計按機械設(shè)計式（1021）試算，即（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選 Kt =1.6 o2）由圖10-30,取區(qū)域系數(shù)Z= 2.433。丄3）由表10-6,取彈性影響系數(shù)Ze=189.8MP席。4）由表10-7,取齒寬系數(shù)04=1。5）由圖 10-26 査得al =0.76,2 =0.87, = saX +a

8、2 =1.63。6）由圖10-21d按齒面硬度査得小齒輪接觸疲勞強度極限 cr/liml=600MA/ ；大齒輪接觸疲勞強度極限=550MM。7）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N嚴(yán) 60q jLlt =60x940x1x（2x8x365x5） = 1.647x 109N,=巴= 3.565x10*8）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) Sb 0.9, KltN2 = 0.95。9）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)S=l,由式（10-12）得9 = 09 x 600 = 540MPstrH2 = 灶 匹=0.95x550 = 522.5MPa(2) 計算1) 試算小齒輪分度圓直徑由計算公式得1x1

9、.632x1.6x21.64x10-5,622.433x189.8 2 =3393_Y 1x1.634.62531.252)計算圓周速度。x33.93x940 = i67w/5 60x10003)60x1000計算齒寬b及模數(shù)。b =如人=1 x 33.93 = 33.93nund. cos/? 3393xcosl4 inim = = 1.57/Z/?21h = 2.25mm = 2.25x1.57 = 3.53”33 93b/h = =().63.534)計算縱向重合度勺。eB = 0318%勺 tan0 = 0.318 xlx21 xtan 14 = 1.6655) 計算載荷系數(shù)K。已知使

10、用系數(shù)心=1,根據(jù)21.67?/$, 7級精度，由圖10-8査得動載系數(shù)K、. =1.08；由表10-4査得K砂= 1.416;由圖 10-13 査得 K=1.33；由表10-3査得Kua = KFa = 1.4。故載荷系數(shù)K = KAKvKHaKHp = 1x1.08x1.4x1.416 = 2.146) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-lOa)d =I? 14= 33.93x3)=37.507) 計算模數(shù)卩。dx cos B 37.5xcos 14(21mn = = 1.73 nun3. 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式（10-17）沖j2K7yco0緯飛n 品“ 【（1）確定

11、計算參數(shù)1）計算載荷系數(shù)。K = KaKv K 嚇=1x1.08x1.4x1.33 = 2.012）根據(jù)縱向重合度 = 1.665,從圖10-28査得螺旋角影響系數(shù)場=088。3）計算當(dāng)量齒數(shù)。5 = cos3/? = cos314 = 2299797“ = cos3/7 = cos314 = 106184）査取齒形系數(shù)。由表 10-5 査得 Y如=2.69,YFa2 = 2.175 5）査取應(yīng)力校正系數(shù)。由表 10-5 査得 YSal= 1.575, YSa2 = 1.7956）由圖10-20c査得小齒輪的彎曲疲勞強度極限b陽=500MP“ ；大齒輪的彎曲強度極限b陰=380MPa o7）由

12、圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K詢=0.85,心池=0.89。8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。去彎曲疲勞安全系數(shù)S=l. 4,由式（10-12）得3% = 0.85x500 = 303.57S1.4 仏血=（）-S9-S（）= 241 .SIMPaS1.49）計算大小齒輪的并加以比較。込=2.69心75 “ 0口9&b J 303.57275xl795241.57= 0.1616大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計計算x0.01616 = Almm2x2.01x21.64x10-x0.88xcos2141x212x1.63口=1 5mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)口大于由齒 根彎曲疲勞強度計

13、算的法面模數(shù)，取mn=l. 5mm,已可滿足彎曲強 度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分 度圓直徑dx=37. 50mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由/ cos 0 _ 37.50 xcos 14mn1.5= 24.26取 Z = 24 ,則 e = g = 4.62 x 24 = 111。4.幾何尺寸計算（1）計算中心距。=（宀）“ =（24 + 山）.5 =曲 35訕 2cos02cosl4將中心距圓整為104mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角P = arc tan（勺+）耳2a=arc tan（24 + 111）x1.52x104= 13。1219”石=24Z2 = l

14、ll6/= 104/77/770 = 1312T9”因0改變不多，故參數(shù) 島、乙/等不必修正。（3）計算大、小齒輪分度圓直徑=36.98/?/?/Zfnn _24x1.5cos/7cosl312,19HCOS0111x1.5cosl312T9”=171.03mm = 36.98/?7/77 d2 =171 .Q3mm（4）計算齒輪寬度b =（jfddx =1x36.98 = 36.98?wnB2 = 40”B = 45/z?/?i圓整后取禺=40ww?;B1 =45mm。（二）低速級齒輪設(shè)計1. 選擇精度等級、材料及齒數(shù)111）運輸機為一般工作機器，速度不髙，故選用7級精度。2）材料選擇：由機

15、械設(shè)計表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號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBSo3）選小齒輪齒數(shù) zf24, z2=24x3. 55=85. 2,取 z2=854）選取螺旋角。初選螺旋角0 = 14。2. 按齒面接觸強度設(shè)計7級精度 小齒輪40Cr 大齒輪45號 鋼按機械設(shè)計式（1021）試算，即（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選 Kt =1.6。2）由圖10-30,取區(qū)域系數(shù)Z” =2.433。13）由表10-6,取彈性影響系數(shù)Zg=189.8MH/。4）由表10-7,取齒寬系數(shù)物=1。5）由圖 10-26 査得al =

16、0.78,2 =0.88,為=a +匕2 =1“。6）由圖10-21d按齒面硬度査得小齒輪接觸疲勞強度極限 b訕=600MP“ ；大齒輪接觸疲勞強度極限cr/lim2 =550MPa。7）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)M =60J = 60x203.5x1x（2x8x365x5） = 3.565x10sM = E = 1004x10*10）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K如=0.95,K枷，2 =0.98。11）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)S=l,由式（10-12）得b L =人兇也=0.95 x 600 = 57OMPSati2 = 當(dāng) m2 = 0.98x550 = 539MM=9屮

17、譏=570539 = 554.5MM2 2（3）計算8）試算小齒輪分度圓直徑厶，由計算公式得12/2xl.6x95.27xlO-x4：552.433x189.8 2 =5465_V 1x1.663.55554.59) 計算圓周速度。7tdxnx54.65x203.5 小“,v = 0.58/?/ 560x100060x100010)計算齒寬b及模數(shù)。b = 0詛】=1 x 54.65 = 54.65/?/?dhCos0 54.65xcosl4 小mnr = = 2.2 minin， z124It = 2.25mn! = 2.25 x 2.21 = 4.97mm= 10.994.97ID計算縱向

18、重合度。00 = 0.3180/Z tan0 = 0.318 x 1 x 24 x tan 14 = 1.90312) 計算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)Ka = 1 ,根據(jù)v = 0.58/77/5, 7級精度，由圖10-8査得動載系數(shù). = 1.04；由表10-4査得 5 = 1.42;由圖 10-13 査得 K = 1.35；由表10-3査得KHa =1.4o故載荷系數(shù)K = KaKv KHaKHfi =1x1.04x1.4x1.42 = 2.07 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-lOa)d =2 07= 54.65x?I=59.55/wh1.6 14)計算模數(shù)(L cos

19、 B 59.55 xcos 14 小“mn = = 2Anun243. 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式(10-17)處就 (2) 確定計算參數(shù)1310）計算載荷系數(shù)。K = K、K、, K 肱 =1x1.04x1.4x1.35 = 1.965611）根據(jù)縱向重合度勺=1903,從圖10-28査得螺旋角影響系數(shù) =0.88,12）計算當(dāng)量齒數(shù)。石 _24cos3 p cos314=26.2785cos 14= 93.0513）査取齒形系數(shù)。由表10-5査得丫畑=2.59畑=2.19414）査取應(yīng)力校正系數(shù)。由表 10-5 査得 =1.596, Y血=1.783 15）由圖10-20C査得小齒輪的彎曲疲

20、勞強度極限 b陽=500MP“ ；大齒輪的彎曲強度極限6氏=38OMM。16）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K加=0.89, K刖2 =0 91。17）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。去彎曲疲勞安全系數(shù)s=l. 4,由式（10-12）得FNZFEl0.91x3801.4=24 訕 Pa18）計算大小齒輪的并加以比較。Y陽丫 2.59x1.596門八如 3 = 0.013bj317.86么2心_ 2.194x1.783。皿彳刃丄247大齒輪的數(shù)值大。（3）設(shè)計計算x 0.01584 = 1.73mm2xl9656x9527xl0x088xcos2 14。1x242x1.66對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強

21、度計算的法面模數(shù)叫大于由齒 根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取g=2mm,已可滿足彎曲強度。14但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓 直徑dx=37. 50mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由/ cos 0 _ 59.55 x cos 14 叫2= 28.89取 =29 則 z? = WZ = 3.55 x29 = 103 。4.幾何尺寸計算(5)計算中心距“=空沁=（29 + 103）x2 = 36 .珈“2cosl42cos0將中心距圓整為136mm。(6)按圓整后的中心距修正螺旋角0 = arctan(A = arctan(29+1()3)x2 = 13。5550“2d2x13

22、6因0改變不多，故參數(shù)6、島、乙,等不必修正。(7)計算大、小齒輪分度圓直徑“=衛(wèi)么=竺2 = 5976和1 COS0 COS1355,50H嚴(yán)込=103x2=212.24”COS0 COS1355,50H（8）計算齒輪寬度b =物=1 x 59.76 = 59.76/n/n圓整后取 B2 = 60”; 3 = 65nun 石=29S = 103a = 136mm0 = 135550”di = 59.76/W/? d2 = 212.24mmB2 = 60”B、= 65mm(一) 高速軸的設(shè)計計算1. 已知該軸的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速P、= 2A3kW.T = 21 64N=940r/min2. 計算

23、作用在齒輪上的力15堊=2卩化1() = H70 36n 心36.98加an血= 439 02何r， cos p巧=FjX tan 0 = 291 8N3. 初步確定軸的最小直徑先按機械設(shè)計式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材 料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,由于該軸為伸出軸，最小 直徑在伸出端，彎矩較小，故A。取較小值，Ao二100,于是得最小直徑為安裝聯(lián)軸器處直徑。=14.05 zwn按有一個鍵槽增大軸徑7%,則，叭=14.05川。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸 器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩幾=KJ ,査表14-1,運輸機取心=1.5,則Tca = K

24、J = 1.5x21.64xl03 =32.46按照計算轉(zhuǎn)矩乙應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，査手冊，選用LT4型彈 性套柱銷聯(lián)軸器（厶T4聯(lián)軸器-JA2Sx44GB/T4323-2002）7420x38其公稱轉(zhuǎn)矩為63N?。半聯(lián)軸器的孔徑取20mm,故取軸徑為 20mnb半聯(lián)軸器長度L=52mm,與軸配合段轂孔長度Li=38mmo4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案I nVIVD W根據(jù)設(shè)計要求，選擇如圖所示裝配方案（詳見裝配圖），由于軸 徑與小齒輪直徑相差不大，故軸與齒輪釆用一體的加工方案。（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段宜徑和長度161）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-11軸段右

25、端需制出一 軸肩，故取II-皿段直徑22mm。為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器 上而不壓在軸的端面上，I -II段長度應(yīng)比L1略短一些，取37nmu 為留出裝拆彈性套柱銷的的必要距離，ii-ni段長度應(yīng)適當(dāng)取大 一些。2）局步選擇滾動軸承。因軸承所受軸向力、徑向力不大，故選 用單列深溝球軸承。初選02系列、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸 承 6205,尺寸dxDxB = 25mmx52mmxl5mm。其余尺寸如圖所示。3）鍵的選擇。査機械設(shè)計課程設(shè)計表14-1選擇I -11處鍵的代號為 GB/T 10966x6x32 o（二）中間軸的設(shè)計計算L已知該軸的功率.轉(zhuǎn)矩.轉(zhuǎn)速只=2.03 好仏 7； =952

26、7Nm=2035/nin夕二2. 計算作用在齒輪上的力(1) 大齒輪上的力廠 27；2 x 95.27x103F門= 1114.07Nd2 171.03你，=空巴勺= 417.9NCOS P巧2 =件 tan0 = 277.TIN(2) 小齒輪上的力玉= 2x95.27x2 “zzn ”59.76斥3=魚巴玉“I% .02/VCOS0巧3=耳3 tan/7 = 794.963. 初步確定軸的最小直徑先按機械設(shè)計式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材 料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,最小直徑處彎矩較大，故 Ao取較大值，Ao=112,于是得min= 112x32.03203.5=24

27、 A3 mmd,= 25.82/?/?按有一個鍵槽增大軸徑7%,則叭 =25.82znm。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案28- 9657538NV VI W根據(jù)設(shè)計要求，選擇如圖所示裝配方案（詳見裝配圖），由于軸 徑與小齒輪直徑相差不大，故軸與齒輪采用一體的加工方案。（2）初步選擇滾動軸承。因軸承所受軸向力.徑向力不大，故選用單列深溝球軸承。初選 02系列、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸承6206,尺寸dxDxB = 30mmx62?x 16inm。其余尺寸如圖所示。（3）鍵的選擇。査機械設(shè)計課程設(shè)計表14-1選擇安裝大齒輪處鍵的代號 為 GB/T 109610x8x32o（三）低速

28、軸的設(shè)計計算L已知該軸的功率、轉(zhuǎn)矩.轉(zhuǎn)速R = 1.9U W込=323.22 N m.n3 = 57.3r / nin2. 計算作用在齒輪上的力空=323谷心=3045 站212.24你1出些= 1142.51NM cos 0Fa4 = Fi4 tan 0 = 759 AN3. 初步確定軸的最小直徑先按機械設(shè)計式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材 料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,由于該軸為伸出軸，最 小直徑在伸出端，彎矩較小，故A。取較小值，Ao=105,于是得最小直徑為安裝聯(lián)軸器處直徑o18= 36.34/z?/?按有一個鍵槽增大軸徑7%,則Jmin = 36.34mm。為了使

29、所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸 器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩幾=K,T ,査表14-1,運輸機取Ka =1.5,則Ta = KJ = 1.5 x 323.22 = 484.837V m按照計算轉(zhuǎn)矩乙應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，查手冊，選用LX3型彈 性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為12507V-/7/O半聯(lián)軸器的孔徑取 38mm,故取軸徑為38mm,半聯(lián)軸器長度L=82mm,與軸配合段轂 孔長度Li=60mmo4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)設(shè)計要求，選擇如圖所示裝配方案（詳見裝配圖）。（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，v

30、n-w段左端需制出一 軸肩，故取VI-VII段直徑為42mm。軸為保證軸端擋圈只壓在半 聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，vn-w段長度應(yīng)比li略短一些, 取 59mmo2）初步選擇滾動軸承。因軸承所受軸向力、徑向力不大，故選 用單列深溝球軸承。初選02系列、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸 承 6209,尺寸 dxDxB = 45mm x 85mm x 19mm o其余尺寸如圖所示。3）鍵的選擇。査機械設(shè)計課程設(shè)計表14-1選擇安裝大齒輪處鍵的代號 為 GB/T 109614x9x50o安裝聯(lián)軸器處鍵的代號為GB/T 109610x8x56 o19五、軸的校核（一）高速軸的校核1.做出軸的計算簡圖及彎矩圖

31、廠 27；2x21.64xl03 卄卄FtX = - = 1170.36N心36.98勺 tan 勺=439.02NrIcos p巧嚴(yán)你km 0 = 2918N厶=12 8.5+51.5 = 18Own20（1）水平面上受力分析F xSI 5Fnh = - = 334.85N 厶Fnh2 Ft- Fnh= 835.5 INMH = FMn xl28.5 = 43028.23/V-mm（2）垂直面上受力分析M =陥如= 539538N加加2L彳W2 =你 一343.39NMV = FW1 x 128.5 = 1228&46N mm = FW2 x51.5 = 17683.84mmF加=處 5山=

32、 95.63NV2（3）危險截面處水平彎矩.垂直彎矩.總彎矩及扭矩列表載荷水平面H垂直面V支反力FFNin =334.85 你2 =835.512FW1 = 95.637V w2 =343.39N彎矩MM” =43028 .23 NmMVI = 1228&46N 初My2=17683.84N加總彎矩= 44748.57?/-ww= Jm； +M7 =46520.39N 血扭矩T刁=21 .MN -m2.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變 應(yīng)力,取a = 06, W=0.1d3= 0.1 x313 =2979.1W,軸的計算應(yīng)= 16.21MPa前

33、已選定軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，由表15-1査得b（ = 70MPa。因此b“vb故安全。高速軸強度21合格（二）中間軸的校核1. 做出軸的計算簡圖及彎矩圖22口 27；2x95.27x10111/f.F門=-=1114.07 Nd2 171.03耳,=電竺丄=417.9 N COS PFa2=Fl2 tan/? = 277.77 AT廠 27；2x95.27x10F注= 318&42N59.76F 11l = ii96.02Nr3 COS0Fai = Fj tan 0 = 794.96N厶=61.5 + 67.5 + 52 = 18 mm(1) 水平面上受力分析尬 i = F/52+(5

34、2 + 67.5) =J 3“為廠巧2 +為一為L1877.36N M/門=Fnh x6I.5 = 149145.5N州M/門=你”工 x52 = 97622.72N mm(2) 垂直面上受力分析Ma. =Fa. = 23753.5AT - mmMa3 = Fny = 23753.4N mm2FW1 = F3 05-7x52-嘰-心=407J、nL尸冋=F3 - Fm - Fi = 37L01NMy】=FW1 x61.5 = 25037.27N 伽MV2 =Mvi+ Mai = 48790.677V mm（3）危險截面處水平彎矩、垂直彎矩.總彎矩及扭矩列表載荷水平面H垂直面V支反力F厲川=24

35、25.13N 厲2 =1877.36鼻嚴(yán) 407.1 IN 你V2 =371.01彎矩MM/n =1491455N/w/nM2=9762272NMV1 =25037.27-w/nMi2=48790.67Nm總彎矩M| = Jm 金+M； =151232.42N 血 M2=Jm 盒+M：2 =156923.267V-/hw扭矩T7；=95.277Vw232. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變 應(yīng)力，a = 0.6 , W = 0.Id判斷危險截面截面I. EL DL VK VII不受扭矩作用，截面IV應(yīng)力大，但軸徑 也較大，截面V應(yīng)力較大，軸徑較

36、小，且同時受扭矩作用，故危 險截面為截面V,因而該軸只需校核截面V左右兩側(cè)即可。 截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù)W = OAd3 =0.1x 34 = 3930.4mm3抗扭截面系數(shù) = 0.2J3 = 0.2 x343= 7860.8/?n截面V右側(cè)的彎矩為20x(M2 -M3) + M3 = 115264.947V = 0.1 x343 = 3930.4/w/re3,軸的計算應(yīng)=42.49MP。前已選定軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，由表15-1査得6j = 70MPa。因此b“vb.J,故安全。3-精確校核軸的疲勞強度2865153847一 32.5 + 15 + 20截面V上的扭矩為7； =9

37、5.27/nvi截面上的彎曲應(yīng)力M115264.94 = 29.33MPaW 3930.4截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力24= A = 95.27xlO-=12J2曬 7860.8軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1査得%= 735MPa、j= 355MPa, j = 200MPa。過盈配合處的魚，由附表3-8用插值法求出，并取乞= 0.8顯,于是得LL- = 2.5,- = 0.8x2.5 = 1.95 勺75軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為0廠0廣091未經(jīng)表面強化處理，取0“=1。故得綜合系數(shù)為b 111心=(二 + 1)=(25 +l)xl = 2.6氏 PaP(,0.91k111

38、匚=(斗一 1)=(1.95 + -1)x1 = 2.05=c,c (c =15 139 K& +52.05 x + 0.13x 匚丄2 2=4.45 s = .5由機械設(shè)計3-1. 3-2,査得5%=03 所以軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為 Js； + S； A6552+15.1392故可知其安全。(3) 截面V左側(cè)抗彎截面系數(shù)W = 0.1/ =0.1x423= 7408.8/w?-抗扭截面系數(shù) =0.2/ =0.2 x 42 = 14817 .6mm3截面V左側(cè)的彎矩為20M =x (仏 一 M J + M( = 115264.9432.5 + 15 + 20截面V上的扭矩為7； = 95.2

39、7 N 也25截面上的彎曲應(yīng)力M115264.947408.8= 1556MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力95.27x10祐一 14817.6=6.43MM截面上由于軸肩而形成的理論集中系數(shù)7及巾按附表3-2查取。 因滬滬存3,經(jīng)插值后查得cta=21,匕=17又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為qa =083,俗=0.87故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(附表3-4)為 = 1 + 喬( 一 1)= 1 + 0.83x (2.11 -1) = 1.92& = l + ql) = l + 087x(l7 1) = 161軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為0。=0=0.91未經(jīng)表面強化處理,取 0“=1

40、。由圖3-2、3-3得a = 0.75,6 = 0.85故得綜合系數(shù)為Lr111 Q71心=(二 + 1)=( +1)x1 = 2.66Pa P. 075 0.91=( + -1)= (+ -l)xl = 1.99巧 A A, 0-85 0.91所以軸在截面左側(cè)的安全系數(shù)為= 8.58 Kaaa +(pa(r,n 2.66x15.56 + 0.25x0J _200S =-zJ= 29 34K&g i.99x 空+ 0.13x 空2 28.58x29.34355V cnS =8.245 = 1.5* Js；+S； V8.582 + 29.342故該軸在截面V左側(cè)的強度也是足夠的。26中間軸強度

41、合格（三）低速軸的校核1. 做出軸的計算簡圖及彎矩圖廠 27；2x323.22x10斥4 =3045.8N4212.24空炷= 4251NCOS0Fa4 = Fi4 tan p = 759.47V厶=63 +121 = 184/Z/Z?(1)水平面上受力分析27F v 191 加=筆上1 = 2002.94N厲2青廠你嚴(yán)142.86NM = Fv/1 x 63 = 126186.067V mm(2) 垂直面上受力分析M =巧4 豈=80587.53N mm2亦=空呼巴= 1189.3N心2 =巴4 -= -46.79NMV1 = FW1 x63 = 74925.9N mmMV2 = FW2 x

42、121 =-5661.63N(3) 危險截面處水平彎矩.垂直彎矩.總彎矩及扭矩列表載荷水平面H垂直面V支反力F斥加=2002.94NW2= 1042.86FW1 =1189.3FW2 =-46.79彎矩MM H = 126186 Q6N mmMVI = 74925.97V mm My 2 =-566163N2?總彎矩M 嚴(yán)瞬=146754.267V 料M2=jM；+M：2=126313.017V-mm扭矩TT3=323.22Nm2. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變 應(yīng)力，取a = 0.6,0.10 =0.1x45=9112.5心 軸的計算應(yīng)力

43、=Jm+（旳=26 69MMW前已選定軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1査得b-J = 60MP“。因此故安全。低速軸強度 合格28六、滾動軸承的壽命計算軸承預(yù)期壽命為5年，2 x 8 x 365 x 5 = 29200/o（一）髙速軸軸承校核1. 軸承型號為6205,査機械設(shè)計課程設(shè)計表15-2得C=4kN、Cy=7&kN2. 軸承受力分析FW1 = 334.85, FVW2 =835.51N巧x =95.63N/w2 =343.39N兩個軸承的徑向力分別為Pri = JF加 + FW = 348.24 NF-2=ylFNH2 + FNV2 =903.32/V且軸承2受軸向力巧2=2

44、91.8N3. 計算當(dāng)量動載荷由 Fa 一0.037 査得0 0.233,取7-1.9因為 = 0.32 ,故當(dāng)量動載荷P2 = 0.56第2 + 吒2 = 56 x 903.32+ 1.9 x 291.8 = 1060.28N4. 驗算軸承壽命Lh - 1（），（C） -106（ 14000 ）3 -40817.2/?；A 60/z P60 x 940 1060.28故軸承壽命足夠，合格。（二）中間軸軸承校核1. 軸承型號為6206,査機械設(shè)計課程設(shè)計表15-2得Cr=9.5kN,CQr=.5kN2. 軸承受力分析尸加=407.1=371.01NFnz= 2425.13N, FNH2 = 1

45、877.36N高速軸軸承 合格29兩個軸承的徑向力分別為Fr= Vv/zi + vn = 2459 06NFr2 =ylFNH2 + F，NV2 = 1913.67N且軸承2受軸向力Fal =517.19N3.計算當(dāng)量動載荷由 Fa -0.045 査得0 0.25,取K-1.72因為?_o.27e,故當(dāng)量動載荷P, = 0.56 斥 2 + 丫耳2= 0.56 X1913.17 +1.72 X 517.19 = 1960.94N P=Frl= 2459.06N生驗算軸承壽命由于P、P故取A計算軸承壽命Lh - 1(? (CY -10 時60/? P60 x 203.5 2459.06故軸承壽命

46、足夠，合格。(三)低速軸軸承校核1. 軸承型號為6209,査機械設(shè)計課程設(shè)計表15-2得G=31.5RN，G”=20.5kN2. 軸承受力分析Fnhx = 2002 .WNFn” = 1C42 .86N= 1189 .3N, Fnt =-46.797V兩個軸承的徑向力分別為= J Fv/1 + FlWi = 2329.42 N鋒2=J2 + 72=13391N且軸承1受軸向力行=759.4N3. 計算當(dāng)量動載荷由 F - 0.037 査得0-0.233,取K-1.9中間軸軸承 合格30低速軸軸承 合格因為詈“33故當(dāng)量動載荷片=0.56FrX +YFn = 0.56 x 2329 .42 +

47、1.9 x 759.4 = 2747 .34N4. 驗算軸承壽命故軸承壽命足夠，合格。七、鍵的選擇和校核計算（一）高速軸上與聯(lián)軸器相連的鍵1. 選擇鍵的類型和尺寸由于在軸端，故選擇單圓頭普通平鍵，材料為45號鋼。根據(jù)該段軸的直徑為d=20mm,査表14-1得鍵的尺寸為b = 6mm. h = 6mm. L = 32mm2. 校核鍵連接的強度査機械設(shè)計表6-2得ap = 20MPa傳遞的轉(zhuǎn)矩721.64Nm鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k = 0.5/z = 0.5x6 = 3m/n鍵的工作長度l = L-b = 32-6 = 26/腫由式（6-1）得2TxlO3 2x21.64x10r n= 18.5

48、MPa 9527N 出鍵與輪轂鍵槽的接觸高度=0.5/7 =0.5x8 = 4/7777? 鍵的工作長度l = L-b = 32-0 = 22mm由式（6-1）得2Txl03 2x95.27x10“ “ r .6 = 6368MP cr 1 kid 4x22x34故鍵的強度合格。取鍵標(biāo)記為GB/T 1096鍵10x8x32（三）低速軸上與大齒輪相連的鍵1. 選擇鍵的類型和尺寸GB/T 1096 鍵10x8x32強度合格選擇圓頭普通平鍵，材料為45號鋼。根據(jù)該段軸的直徑為d=50mm,査表14-1得鍵的尺寸為b = 14mm. h = 9mm. L = 50mm2. 校核鍵連接的強度査機械設(shè)計表6-2得ap = 20MPa傳遞的轉(zhuǎn)矩T,=323.22Nmm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k = 0.5/z = 0.5x9 = 4.5