機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、減速器課程設(shè)計(jì)減速器課程設(shè)計(jì) 目目 錄錄 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.1 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明.2 電動(dòng)機(jī)的選擇.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù).4 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.12 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算.25 鍵連接的選擇及校核計(jì)算.28 聯(lián)軸器的選擇.29 減速器附件的選擇.29 潤(rùn)滑與密封.29 設(shè)計(jì)小結(jié).30 參考資料.31 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二 級(jí)圓柱齒輪減速器級(jí)圓柱齒輪減速器 一一 總體布置簡(jiǎn)圖總體布置簡(jiǎn)圖 1電動(dòng)機(jī)；2v 帶傳動(dòng)；3同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器；

2、4聯(lián)軸器；5 卷筒；6帶式運(yùn)輸機(jī) 二二 工作情況：工作情況： 工作平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn) 三三 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù) 運(yùn)輸機(jī)工作 軸的扭矩 t（nm） 運(yùn)輸帶 速度 v（m/ s） 卷筒的直徑 d（mm） 帶速允許 偏差 （） 使用年 限（年） 工作制度 （班/日） 14400.753505102 四四 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)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.鍵和連軸器的選擇與校核； 6.裝配圖、零件圖的繪制 7.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書的編寫 五五 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 1 減速器總裝配圖一張 2 齒輪、軸零件圖各一張 3 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份 六六 設(shè)計(jì)進(jìn)度設(shè)計(jì)進(jìn)

3、度 1、 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算 2、 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì) 3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說(shuō)明書的編寫 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明 由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì) 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以 相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸較大，中間軸較長(zhǎng)、剛度較差，中間軸承潤(rùn) 滑較困難。 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封 閉式 y（ip44）系列

4、的電動(dòng)機(jī)。 2電動(dòng)機(jī)容量的選擇 1） 工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速的計(jì)算 w n min/ 9 . 40 350 75 . 0 100060100060 r d v nw 2） 工作機(jī)所需功率 pw kw v d t fv pw17 . 6 1000 75 . 0 350 . 0 14402 1000 2 1000 3） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 pdpw/ =0.83 32 帶齒聯(lián)滾軸承滑軸承 32 0.96 0.990.970.99 0.96 kw p p w d 43 . 7 83 . 0 17 . 6 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 1. 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 查得兩4

5、2 1 i 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608 2 i 選范圍為 .初選為同步轉(zhuǎn)速為 min/10026668 21 riinn wd 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)。 4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 由表 121 查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 y160m-6,其額定功率為 7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速 970r/min。符合題目所需的要求。 型號(hào) 額定 功率 （kw ） 滿載轉(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 質(zhì)量 （kg） y160m-67.59702.02.0119 d(mm)e(mm) fgd(mm) g(mm) 42110 128 37 pw=6.17kw 所選電動(dòng)機(jī)型

6、號(hào) y160m-6 滿載轉(zhuǎn)速 970r/min 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 1計(jì)算總傳動(dòng)比 由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 nw 可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總 傳動(dòng)比為： nm=970r/min, nw40.9r/min, 可求得 i=23.72 m w n n 2合理分配各級(jí)傳動(dòng)比 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及老師指導(dǎo)選擇帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為=2。 0 i 由于減速箱是同軸式布置，所以 i1i2。 因?yàn)?i23.72，所以,故86.11 2 72.23 0 21 i i ii44 . 3 21 ii 速度偏差為 0.2%60mm，符合，3 152

7、9 160 1 5 根 nf165)( min0 nfp1622)( min 小帶輪采用腹板式 結(jié)構(gòu) 。 11 2902 2.7595.5 ada ddhmmmm 螺紋連接中螺釘及墊圈的選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸尺寸 d=42mm 以及經(jīng)驗(yàn)，查3附表 1-10 選擇螺紋規(guī)格為 m6， 選擇六角圓柱螺釘：螺釘 gb/t70.1 m616， 依上述螺紋及螺釘規(guī)格，查3附表 1-15 選擇彈簧墊圈：墊圈 gb/t 93 6， 并且選取墊片厚度為 5mm。 b. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1） 材料及熱處理； 選擇小齒輪材料為 40cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280hbs，大齒輪材料為 45

8、 鋼 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240hbs，二者材料硬度差為 40hbs。 2） 精度等級(jí)選用 7 級(jí)精度； 3） 試選小齒輪齒數(shù) z122，大齒輪齒數(shù)；762244 . 3 12 ziz 2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì) 算 按式（1021）試算，即 dt 23 21 the dh k tz zu u 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）試選 kt1.6 （2）由圖 1030 選取區(qū)域系數(shù) zh2.433 （3）由表 107 選取尺寬系數(shù) d1 （4）由圖 1026 查得 10.765，20.875，則 121.64 （5）由表 106 查得材料

9、的彈性影響系數(shù)189.8 e z 1 2 mpa （6）由圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的極限接觸疲勞強(qiáng)度 hlim1600mpa；大齒輪的極限接觸疲勞強(qiáng)度為 hlim2550mpa； （7）由式 1013 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) n160150.21（2830010） 1 60 h n jl 8 6.48 10 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 7 級(jí)精度 n2n1/i 8 2.01 10 （8）由圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) khn10.95；khn20.97 （9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為

10、1，安全系數(shù) s1，由式（1012）得 h10.95600mpa570mpa 1lim1hnh k s h20.97550mpa533.5mpa 2lim2hnh k s h551.75mpa 12 2 hh 2） 計(jì)算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 d1t d1t 3 2 1 1 2 h eh d t zz u utk =70mm 3 2 3 2 1.6 645.58 103.23 1 2.433 189.8 1 1.643.23551.75 （2）計(jì)算圓周速度 v=0.82m/s 11 60 1000 t d n （3）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mnt b=dd1t=1104.94mm=104.

11、94mm mnt=3.25 1 1 z d t h=2.25mnt=2.254.63mm=10.42mm b/h=104.94/10.42=10.07 （4）計(jì)算載荷系數(shù) k 已知載荷平穩(wěn)，所以取 ka=1 根據(jù) v=0.82m/s,7 級(jí)精度，由圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) kv=1.05；由 表 104 查得 kh=1.33 由表 1013 查得 kf=1.36 由表 103 查得 kh=kh=1.1。故載荷系數(shù) =kakvkhkh=11.051.4321.1=1.654 h k （5）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 d1tmm94.104 d1=mm=106.1m

12、m 3 1 / tht dkk 31.654 104.94 1.6 （6）計(jì)算模數(shù) mn mn =mm=4.68mm 1 1 z d 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式(1017) mn 2 3 1 2 1 2cos ffasa df k tyy y z 1） 確定計(jì)算參數(shù) （1）計(jì)算載荷系數(shù) =kakvkfkf=11.051.331.1=1.54 f k （2）根據(jù)縱向重合度 =1.744， （3）查取齒型系數(shù) 由表 105 查得 yfa1=2.65；yfa2=2.225 （4）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 105 查得 ysa1=1.58；ysa2=1.765 （5）計(jì)算f 由圖 1020c 查得 fe

13、1=500mpa， fe2=380mpa， 由圖 1018 查得 kfn1=0.92， kfn2=0.95， 取 s=1.4,則 f1= =328.57mpa 11fnfe k s 0.92 500 1.4 f2= =257.86mpa 22fnfe k s 0.95 380 1.4 （6）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 f safay y =0.01274 1 11 f safay y 2.65 1.58 328.57 =0.01523 2 22 f safa yy 2.225 1.765 257.86 大齒輪的數(shù)值大。 68 . 4 n m 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 mn=3.25 23 3 2 2 1

14、.54 cos 14 0.86 645.58 10 0.01523 1 221.64 由于齒面解除疲勞強(qiáng)度僅僅取決于 d1t，而與法面模數(shù)并沒(méi)有直接的關(guān)系， 因此模數(shù)的選擇只需保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度即可，而通過(guò)較大的 d1t 來(lái)保證 輪齒的齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 因而取 mn=3.5,d1=77mm 4幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算中心距 z1=22 則 z2=76 a=171.5 2 21n mzz a 圓整后取 171.5 2） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d1=77mm n mz1 d2= 266mm n mzd 22 3） 計(jì)算齒輪寬度 b=dd1=77mm 圓整為 b1=80mm，b2=75mm

15、 4） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因大齒輪齒頂圓直徑大于 160mm，而又小于 500mm，故以選用腹板 式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)軸向力相互抵消的原則，初步選定輸入軸齒輪 a. ii 軸： 根據(jù)前面計(jì)算可知：t=645.58nm，p=10.14kw，n=151.6r/min， 選定軸的材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)。 1初步確定軸的最小直徑 取 mn=3.5 a=171.5mm d1=77mm d2=266mm b1=80mm b2=75mm d=48.9mm 3 0 n p a 2求作用在齒輪上的受力 作用于大齒輪上的力： ft1=3724n 3 2 210t d fr1

16、=ft1=1399n cos tan n fa1=ft1tan=947n 作用于小齒輪上的力： ft2=12033n 3 1 210t d fr2=ft2=4519n cos tan n fa2=ft2tan=3060n 3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 確定軸上零件的裝配方案 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑 a.） 初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承要同時(shí)受徑向力和軸向力的作用， 且壽命要求較高，故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)此 軸的最小直徑 38mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇中窄系列的圓 錐滾子軸承 30310，其內(nèi)徑為 50mm，外徑為 110mm，t=29.25mm，b=27mm。i-i

17、i 段軸用于安裝軸承和套筒， 故取直徑為 50mm。 b.） ii-iii 段安裝小齒輪，其左端為非定位軸肩，考慮到圓角半徑，故 取該段直徑為 56mm。 c.） iii-iv 段分隔兩齒輪，考慮到齒輪軸向定位的可靠，該段軸肩高度 應(yīng)為 5mm，故取該段直徑為 66mm。 d.） iv-v 段安裝大齒輪，直徑取為 56mm。 e.） v-vi 段安裝套筒和軸承，直徑取為 50mm。 3） 根據(jù)軸向和周向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度 a.） i-ii 段軸承內(nèi)圈寬度為 27mm，初選套筒長(zhǎng)度為 22.5mm，所以初 選該段長(zhǎng)度為 52.5mm。 b.） ii-iii 段上安裝小齒輪，前面已經(jīng)取定軸

18、比齒輪輪轂短 3mm，而小 齒輪寬度為 115mm，故此段軸長(zhǎng)度為 112mm。 c.） iii-iv 段用于分開(kāi)兩齒輪，長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)初選為 100mm。 d.） iv-v 段上安裝大齒輪，取軸比齒輪輪轂短 3mm，而大齒輪寬度為 110mm，故此段軸長(zhǎng)度為 107mm。 e.） v-vi 段軸承內(nèi)圈寬度為 27mm，初選套筒長(zhǎng)度為 22.5mm，所以 初選該段長(zhǎng)度為 52.5mm。 4求軸上的載荷 xoz 平面內(nèi)： n dfdfff f aarr v 2112 75.83 5 . 21225.86 )25.86 5 . 212(25.86 211212 2 nff vv 3806139945

19、19 21 xoy 平面內(nèi)： n ff f tt h 195 75.83 5 . 21225.86 )25.86 5 . 212(25.86 12 2 nff hh 8504372412033 21 所以nfff vhr 9317 2 1 2 11 nfff vhr 2121 2 2 2 22 查得軸承 30310 的 y 值為 1.9，故，n y f f r d 2452 2 1 1 ，n y f f r d 558 2 2 2 故，所以左側(cè)軸承被“壓緊” ，所以有： 12 26719473060 dd ff fa1=2671n fa2=558n 5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由前面的受力分

20、析可知該軸上的最大彎矩在 b 截面，其中 m=883444nmm，t=645580nmm，fa=2671 n，w=0.1=0.1=17561.6 3 d 3 56 3 mm 所以，mpa d f w m a 39.51 4 2 mpa w t 38.18 2 45 鋼（調(diào)質(zhì)）的許用應(yīng)力為，又由于軸受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng) 1 60mpa 的，所以。6 . 0 9 . 55)(4 1 22 mpat ca 因此軸安全。 b. i 軸： 1 已知數(shù)據(jù)： p1=10.56kw，n1=485r/min，t1=207.93nm，d1=107.3mm。 2 求作用在齒輪上的力 3 1 1 22 207.93 10

21、 3876 107.3 t t fn d tan 1456 cos n rt ffn tan986 at ffn 3 初步確定軸的最小直徑（取 a0 為 115） 1 3 3 1min0 1 207.93 11532.1 485 p damm n 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 確定軸上零件的裝配方案 1 ca 軸安全 2） 根據(jù)周向和軸向定位的要求確定軸的各段直徑 a)由于軸最左端要與大帶輪相連，考慮到大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d d ，該段軸直徑必須與其相配，故 i-ii 段軸直徑選為 38mm。250mm b)考慮到大帶輪的軸向定位可靠，其右端應(yīng)制出一定位軸肩，定位軸肩 高度應(yīng)達(dá) 3.5mm，所以 i

22、i-iii 段直徑選為 45mm。 c)初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承要同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，且壽 命要求較高，故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)此軸的最小 直徑 38mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇中窄系列的圓錐滾子軸承 30310，其內(nèi)徑為 50mm，外徑為 110mm，t=29.25mm，b=27mm。故 iii-iv 段軸直徑定為 50mm。 d)根據(jù)軸承手冊(cè)查得軸承定位軸肩高度應(yīng)為 5mm，故 iv-v 段軸直徑定 為 60mm。 e)vi-vii 段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化， 該段直徑定為 55mm。 f)為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá) 5

23、mm，所以 v-vi 段直徑 選為 65mm。 g)vii-viii 段軸要安裝軸承，直徑定為 50mm。 3） 軸上零件的定位： a)vii-viii 段軸安裝軸承，軸承內(nèi)圈寬 27mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇套筒長(zhǎng)度 為 22.5mm，且 vi-vii 段軸應(yīng)比相應(yīng)的齒輪輪轂段 3mm，故該段長(zhǎng)度 定為 27+22.5+3=52.5mm。 b)vi-vii 段上安裝齒輪，前面已經(jīng)取定軸比齒輪輪轂短 3mm，而小齒輪 寬度為 115mm，故此段軸長(zhǎng)度為 112mm。 c)v-vi 段為軸環(huán)，主要用于定位小齒輪，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式長(zhǎng)度取為 8mm。 d)iv-v 段左側(cè)為一定位軸肩，用于定位軸承，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及結(jié)

24、構(gòu)，該段長(zhǎng) 度取為 12mm。 e)iii-iv 用于安裝軸承，而軸承內(nèi)圈寬度 27mm，故該段長(zhǎng)度為 27mm。 f)最左端與大帶輪相連，根據(jù)大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定大帶輪的寬度為 137mm，由此選擇大帶輪的輪轂長(zhǎng)度為 75mm，為了保證軸端擋圈只 壓在輪轂上而不壓在軸的斷面上，故軸的最右端長(zhǎng)度應(yīng)略小一些，取 為 70mm。 g)根據(jù)減速器和軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸承端蓋總寬度取為 30mm。而 考慮到軸承蓋的裝拆，軸承蓋外端應(yīng)與大帶輪的左端面有 27.5mm 的 間距，從而 vi-vii 段軸的長(zhǎng)度為 27.5+32.5+2.25+30=92.25mm。 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 參照表

25、15-2，取各倒角為 1.6，各圓角半徑為 1.6mm。45 5求軸上的載荷 xoz 平面內(nèi)： n d fff f apr v 5453 75.8325.86 2 ) 5 . 14075.8325.86(25.86 1 2 nffff vprv 3775_ 21 xoy 平面內(nèi)： n f f t h 5 . 1966 75.8325.86 25.86 2 nff hh 5 . 19093876 21 所以nfff vhr 4230 2 1 2 11 nfff vhr 5797 2 2 2 22 查得軸承 30310 的 y 值為 1.9，故，n y f f r d 1131 2 1 1 ，n

26、y f f r d 1526 2 2 2 故，所以左側(cè)軸承被“壓緊” ，所以有： 12 2408 dad fff fa1=2408n fa2=1422n 6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由前面的受力分析可知該軸上的最大彎矩在 c 截面，其中 m=466966nmm，t=207930nmm，fa=1422 n，w=0.1=0.1=12500 3 d 3 50 3 mm 所以，mpa d f w m a 1 . 38 4 2 mpa w t 32 . 8 2 45 鋼（調(diào)質(zhì)）的許用應(yīng)力為，又由于軸受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng) 1 60mpa 的，所以。6 . 0 4 . 39)(4 1 22 mpat ca 因

27、此軸安全。 c. iii 軸 1 ca 軸安全 1作用在齒輪上的力 3 3 2 22 2004.68 10 11564 346.7 t t fn d tan 4343 cos n rt ffn tan2940 at ffn 2初步確定軸的最小直徑 取 a0=115，則 1 3 3 3min0 1 9.74 11568.3 46.4 p damm n 3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 軸上零件的裝配方案 2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 a)由于軸最左端要與聯(lián)軸器相連，該段軸直徑必須與其相配，所以 這里應(yīng)該先根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩選擇聯(lián)軸器，再進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)。 由 tca=，查手冊(cè)，選mnmntka3000

28、68.20045 . 1 3 擇 hl6 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 3150nm，軸孔直徑 70mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 107mm。故取 v-vi 段軸的直徑為 70mm。 b)考慮到半聯(lián)軸器的軸向定位可靠，其右端應(yīng)制出一定位軸肩，又 考慮到上面氈圈密封的要求，定位軸肩高度應(yīng)達(dá) 2.5mm，所以 ii - iii 段直徑選為 75mm。 c)初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承要同時(shí)受徑向力和軸向力的作用， 且壽命要求較高，故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)此 軸的最小直徑 80mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇輕窄系列的圓 錐滾子軸承 30216，其內(nèi)徑為 8

29、0mm，外徑為 140mm，t=28.25mm，b=25mm。故 iv-v 段軸直徑定為 80mm。 d)iv-v 段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，確定該段 軸徑為 84mm。 e)為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá) 5mm，所以 v-vi 段 直徑選為 94mm。 f)最右側(cè)軸段要安裝軸承，右側(cè)軸承由軸肩軸向定位，故 v-vi 段軸 右側(cè)為定位軸肩，根據(jù)結(jié)構(gòu)取 vi-vii 段軸直徑為 80mm。 3） 軸上零件的定位： h)i-ii 段軸安裝半聯(lián)軸器，根據(jù)半聯(lián)軸器的配合尺寸為 107mm，為了保 證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故該段長(zhǎng)度應(yīng)略短 一些，取為

30、104mm。 i) 根據(jù)減速器和軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸承端蓋總寬度取為 25mm。而 考慮到軸承蓋的裝拆，軸承蓋外端應(yīng)與大帶輪的左端面有 24.25mm 的 間距，從而 ii -iii 段軸的長(zhǎng)度為 24.25+3.25+25=52.5mm。 j) iii-iv 段安裝軸承，根據(jù)結(jié)構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)該段長(zhǎng)度取為 53mm。 k)iv-v 段安裝軸承，為了定位可靠，該段長(zhǎng)度應(yīng)比與之相配合的大齒輪 的輪轂寬度略小一些，故取為 12mm。 l) v-vi 用于安裝軸承，而軸承內(nèi)圈寬度 25mm，故該段長(zhǎng)度為 25mm。 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 參照表 15-2，取各倒角為 2，各圓角半徑為 2mm。45

31、 綜上，結(jié)果如下： i-iiii-iviv-vv-vivi-viivii-viii 直徑707580849480 長(zhǎng)度10452.5531071025 7求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。其中 30216 的 a=30mm。從而可以作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，并 進(jìn)而作出彎矩，扭矩圖： xoz 平面內(nèi)： n d ff f ar v 6003 25.6325.78 2 25.78 2 1 nff vv 16604343 12 xoy 平面內(nèi)： n f f t h 6395 25.6325.78 25.78 1 nff hh 516911564

32、 12 所以 nfff vhr 8771 2 1 2 11 nfff vhr 5429 2 2 2 22 查得軸承 30216 的 y 值為 1.4，故，n y f f r d 3133 2 1 1 ，n y f f r d 1939 2 2 2 故，所以右側(cè)軸承被“壓緊” ，所以有： 12 26719473060 dd ff fa1=2940+1939=4879n fa2=1939n 8按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由前面的受力分析可知該軸上的最大彎矩在 b 截面，其中 m=554816nmm，t=2004680nmm，fa=4912 n，w=0.1=0.1=59270.4 3 d 3 84

33、3 mm 所以，mpa d f w m a 25.10 4 2 mpa w t 91.16 2 45 鋼（調(diào)質(zhì)）的許用應(yīng)力為，又由于軸受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng) 1 60mpa 的，所以。6 . 0 74.22)(4 1 22 mpat ca 9精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1） 判斷危險(xiǎn)截面 由于截面 iv 處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面 其 mc=142515nm，tc=2004680nmm，fa=1972n。 2） 截面 iv 左側(cè) ， 33 512001 . 0mmdw 33 1024002 . 0mmdwt mpa w mc b 78 . 2 截面上的切應(yīng)力為mpa w t t c t

34、58.19 mpa t mb 79 . 9 2 58.19 2 mpa d fa m 39 . 0 4 2 由于軸選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，所以由2p355 表 15-1 ，。mpa b 640mpa275 1 mpa155 1 1 ca 綜合系數(shù)的計(jì)算 由，經(jīng)直線插入法查附表 3-2，算得因軸肩而形05 . 0 80 2 d r 05 . 1 d d 成的理論應(yīng)力集中為，82 . 1 15 . 1 由2p37 附圖 3-1 軸的材料敏感系數(shù)為，82 . 0 q85 . 0 q 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 67 . 1 ) 1(1 qk 13 . 1 ) 1(1 qk 查2附圖 3-2 得尺寸系數(shù)為

35、，2附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為65 . 0 ，79 . 0 由2p40 附圖 3-4 根據(jù)軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，92 . 0 軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為1 q 66 . 2 1 1 k k 52 . 1 1 1 k k 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為，1 . 0 05 . 0 綜上，軸的疲勞安全系數(shù)為 99.36 39 . 0 1 . 078 . 2 66 . 2 275 1 ma k s 08.10 79 . 9 05 . 0 79 . 9 52 . 1 155 1 ma k s s ss ss sca 5 . 172 . 9 22 故軸的截面 iv 左側(cè)安全。

36、 3） 截面 iv 右側(cè) ， 33 4 . 592701 . 0mmdw 33 8 . 1185402 . 0mmdwt 軸的截面 iv 左側(cè) 安全 mpa w mc b 40 . 2 截面上的切應(yīng)力為mpa w t t c t 91.16 mpa t mb 455. 8 2 91.16 2 mpa d fa m 36 . 0 4 2 由于軸選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，所以由2p355 表 15-1 ，。mpa b 640mpa275 1 mpa155 1 綜合系數(shù)的計(jì)算 由2附表 3-8 用插值求出，37 . 3 k 取70 . 2 8 . 0 kk 由2附圖 3-4 根據(jù)軸采用磨削加工，表面

37、質(zhì)量系數(shù)為，92 . 0 軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為1 q 46 . 3 1 1 k k 79 . 2 1 1 k k 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為，1 . 0 05 . 0 綜上，軸的疲勞安全系數(shù)為 97.32 36 . 0 1 . 040 . 2 46 . 3 275 1 ma k s 46 . 6 455 . 8 05 . 0 455 . 8 79 . 2 155 1 ma k s 軸的截面 iv 右側(cè) 也安全 軸強(qiáng)度滿足要求 s ss ss sca 5 . 134 . 6 22 故軸的截面 iv 右側(cè)也安全。 綜上，軸強(qiáng)度滿足要求。 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算滾動(dòng)軸承的選擇

38、及計(jì)算 i 軸： 1） 徑向力 nfff vhra 4230 2 1 2 1 nfff vhrb 5797 2 2 2 2 2） 軸向力 由前面對(duì)軸的受力分析可知，軸向力為，nfaa2408 nfab1422 3） 當(dāng)量載荷 由軸承手冊(cè)查得 30310 軸承的 e=0.31，y=1.9，c=76.88kn， 由于，e f f ra aa 57 . 0 e f f rb ab 25 . 0 所以，。4 . 0 a x9 . 1 a y1 b x0 b y 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為1 . 1 p f ，nfyfxfp aaaraapa 9 . 6893)( nfyfxfp ab

39、brbbpb 7 . 6376)( 則，計(jì)算時(shí)應(yīng)以 a 軸承為準(zhǔn)。 ba pp 4） 軸承壽命的校核 ，h p c n l a h 106475)( 60 10 3 10 1 6 故額定使用年限年22 30016 h y l l 額定使用年限 22 年，故該軸承安全。 ii 軸： 1） 徑向力 nfff vhra 2121 2 1 2 1 nfff vhrb 9317 2 2 2 2 2） 軸向力 由前面對(duì)軸的受力分析可知，軸向力為，nfaa558nfab2671 3） 當(dāng)量載荷 由軸承手冊(cè)查得 30310 軸承的 e=0.31，y=1.9，c=76.88kn， 由于，e f f ra aa

40、26 . 0 e f f rb ab 29 . 0 所以，。1 a x0 a y 1 b x0 b y 顯然軸承 b 當(dāng)量載荷較大，只按照軸承 b 進(jìn)行壽命計(jì)算。由于為一般 載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為1 . 1 p f nnfyfxfp abbrbbpb 1024993171 . 1)( 4） 軸承壽命的校核 ，h p c n l b h 91813)( 60 10 3 10 1 6 故額定使用年限年19 30016 h y l l iii 軸： 1）徑向力 nfff vhra 8771 2 1 2 1 nfff vhrb 5429 2 2 2 2 2） 軸向力 由前面對(duì)軸的受力分析可

41、知，軸向力為，nfaa4879 nfab1939 3） 當(dāng)量載荷 由軸承手冊(cè)查得 30216 軸承的 e=0.42，y=1.4，c=91.70kn， 額定使用年限 19 年，故該軸承安全。 由于，e f f ra aa 56 . 0 e f f rb ab 36 . 0 所以，。4 . 0 a x4 . 1 a y1 b x0 b y 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為1 . 1 p f nnfyfxfp aaaraapa 11373)48794 . 187714 . 0(1 . 1)( nnfyfxfp abbrbbpb 5972)054291 (1 . 1)( 則，計(jì)算時(shí)應(yīng)以 a

42、 軸承為準(zhǔn)。 ba pp 4） 軸承壽命的校核 ，h p c n l a h 377553)( 60 10 3 10 1 6 故額定使用年限年78 30016 h y l l 鍵連接的選擇及校核計(jì)算鍵連接的選擇及校核計(jì)算 i 軸： 1)大帶輪處的鍵 根據(jù)軸的長(zhǎng)度和直徑，選擇普通平鍵 10863(c 型) mpampa blhd t kld t p 8 . 49 38)563(4 1093.2072 )2/( 104102 333 2)小齒輪處的鍵 根據(jù)軸的長(zhǎng)度和直徑，選擇普通平鍵 161090(a 型) mpampa blhd t kld t p 4 . 20 55)1690(10 1093.2074 )( 104102 333 ii 軸： 兩處鍵均選擇普通平鍵1610100(a 型)，且此兩段軸直徑相同， mpampa blhd t kld t p 9 . 54 56)16100(10 1058.6454 )( 104102 333 額定使用年限 78 年，故該軸承安全。 mpa p 8 . 49 安全 mpa p 4 . 20 安全 mpa p 9 . 54 安全 mpa p 1 . 106 安全 mpa p 4 .87 安全 iii 軸： 1)聯(lián)軸器處的鍵 根據(jù)軸的長(zhǎng)度和直徑，選擇普通平鍵 2012100(c 型) mpampa blhd t kld t p 1 .106