機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目： 薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)院設(shè) 計(jì) 者：指導(dǎo)教師：2015年6月16日北京航空航天大學(xué)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書11、設(shè)計(jì)題目：薄壁零件沖床的設(shè)計(jì)12、設(shè)計(jì)背景：13、設(shè)計(jì)參數(shù)：24、設(shè)計(jì)任務(wù)2二、總體方案設(shè)計(jì)21、傳動(dòng)法案的擬定22、電動(dòng)機(jī)的選擇43、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)61、斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)6（1）高速及齒輪設(shè)計(jì)6（2）低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)112、傳送帶的設(shè)計(jì)163、軸的設(shè)計(jì)17(1)高速軸的設(shè)計(jì)17(2)中速軸的設(shè)計(jì)21(3)低速軸的設(shè)計(jì)254、軸承的設(shè)計(jì)和校核295、鍵連接設(shè)計(jì)31四、減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)321.減速器尺寸322.減速器

2、的潤(rùn)滑333.密封件的選擇34五、其他34六、參考資料35前言機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的要求，由原機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)綜合而成的一門設(shè)計(jì)實(shí)踐性課程：是繼機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程后，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)工科學(xué)生機(jī)械工程設(shè)計(jì)能力的課程。 此次著重對(duì)薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，涉及到了沖床的尺寸，選材，熱處理方式，工作條件，應(yīng)力校核等多方面。對(duì)前面所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧以及綜合的運(yùn)用，主要涉及到材料力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，工程材料等課程。一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)題目：薄壁零件沖床的設(shè)計(jì)2、 設(shè)計(jì)背景：（1） 工作原理： 薄壁零件沖床的組成框圖如圖1所示。圖1 薄壁

3、零件沖床的組成框圖 工作原理如圖2a所示。在沖制薄壁零件時(shí)，上模（沖頭）以較大的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成形工作，接著上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。圖2 薄壁零件沖制工作原理圖（2） 設(shè)計(jì)條件與要求動(dòng)力源為電動(dòng)機(jī)，上模做上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖2b所示，要求有快速下沉、勻速工作進(jìn)給和快速返回的特征。上模工作段的長(zhǎng)度l=40100mm,對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角=6090；上模行程長(zhǎng)度必須大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上，行程速比系數(shù)k1.5。上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方），如圖2a所

4、示。送料距離l=60250mm。要求機(jī)構(gòu)具有良好的傳力特性，特別是工作段的壓力角應(yīng)盡可能小，一般取許用壓力角=50。生產(chǎn)率為每分鐘70件。按平均功率選用電動(dòng)機(jī)。需要5臺(tái)沖床。室內(nèi)工作，載荷有輕微沖擊，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)。使用期限為10年，每年工作250天，每天工作16小時(shí)。每半年保養(yǎng)一次，每三年大修一次。（3） 生產(chǎn)狀況：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7、8級(jí)精度的齒輪、蝸輪。3、 設(shè)計(jì)參數(shù)：沖床載荷5500n，上模工作段長(zhǎng)度l=90，工作段對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)交=85。4、 設(shè)計(jì)任務(wù)（1） 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)總體運(yùn)動(dòng)方案；畫出系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，完成運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)論證報(bào)告。（2） 成傳動(dòng)系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出傳動(dòng)

5、系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的裝配圖。（3） 設(shè)計(jì)主要零件，完成2張零件工作圖。（4） 編寫設(shè)計(jì)說明書。二、 總體方案設(shè)計(jì)1、 傳動(dòng)法案的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，該傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)分成原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分。（1） 原動(dòng)機(jī)的選擇按設(shè)計(jì)要求，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)。（2） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇可選用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型有：帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)。帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過載保護(hù)的能力，精度要求不高，制造、安裝、維護(hù)都比較方便，成本也較低，但是傳動(dòng)效率低，傳動(dòng)比不恒定，壽命短；鏈傳動(dòng)雖然傳動(dòng)效率高，但會(huì)引起一定的震動(dòng)，且緩沖吸震能力差；蝸輪蝸桿傳動(dòng)對(duì)然平穩(wěn)性好，但效率低，沒有緩沖吸震和過載保

6、護(hù)的能力，制造要求精度高；而齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)性好，完全符合設(shè)計(jì)要求，故選用齒輪傳動(dòng)?？倐鲃?dòng)比13.857，不是很高，也無傳動(dòng)方向的變化，所以初步?jīng)Q定采用二級(jí)圓柱斜齒輪減速器，以實(shí)現(xiàn)在滿足傳動(dòng)比要求的同時(shí)擁有較高的效率和比較緊湊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的工作環(huán)境下工作。簡(jiǎn)圖如下：（3） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇工作機(jī)應(yīng)采用往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)。可選擇的有：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)是要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)均可，凸輪機(jī)構(gòu)能夠較容易獲得理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而齒輪齒條機(jī)構(gòu)加工復(fù)雜、成本高，所以不采用。同時(shí)由于

7、不考慮送料機(jī)構(gòu)，同時(shí)考慮到凸輪尺寸以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)的可行性，結(jié)合前輩的經(jīng)驗(yàn)和自己的思考，最終決定一種方案。簡(jiǎn)圖如下：1 改進(jìn)方案2 傳統(tǒng)方案（4） 方案評(píng)價(jià)傳統(tǒng)方案和改進(jìn)方案都滿足設(shè)計(jì)要求，但是和傳統(tǒng)方案相比，改進(jìn)方案中由于利用的杠桿原理，工件端傳遞力矩和運(yùn)動(dòng)規(guī)律更簡(jiǎn)單的通過兩平行杠桿傳遞到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)端，同時(shí)壓力角更易計(jì)算，而且傳動(dòng)更平穩(wěn)。綜上所述，最終決定使用改進(jìn)后的方案。2、 電動(dòng)機(jī)的選擇（1） 選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求，選用y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380v。（2） 選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作效率為pn=pw沖壓載荷f=5500n，上模工作段長(zhǎng)度l=90mm,上模工作段

8、對(duì)應(yīng)的曲柄=85，n=70r/min上模工作時(shí)間t=8536060n=0,2024工作機(jī)所需功率pw=flt=fl=2nfl60=2.46kw傳動(dòng)裝置的總效率=1223345其中：聯(lián)軸器效率1=0.99 閉式齒輪傳動(dòng)效率2=0.97 滾動(dòng)軸承效率3=0.99（一對(duì)） 鏈傳動(dòng)效率4=0.97 凸輪曲柄滑塊效率5=0.5計(jì)算得=0.44所需電動(dòng)機(jī)功率pn=pw=5.59kw因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率pen大于pn即可。 根據(jù)所查數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為7.5kw（3） 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速nw=70r/min，通常，耳機(jī)圓柱齒輪減速器減速比為840，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍nn=ianw=（840

9、）70r/min=5602800r/min。進(jìn)行綜合考慮價(jià)格、重量、傳動(dòng)比等因素，選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,選定電機(jī)型號(hào)為y160m-6，額定功率pen=7.5kw,滿載轉(zhuǎn)速為nm=970。3、 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1） 分配傳動(dòng)比a、 總傳動(dòng)比ia=nmnw=97070=13.857b、 分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比i12=1.4i=1.413.857=4.405 則低速級(jí)得傳動(dòng)比i23=iai12=13.8574.405=3.146（2） 參數(shù)的計(jì)算a、 o軸（電動(dòng)機(jī)軸） po=pd=5.59kwno=nm=970r/minto=9550pono=

10、95505.59970=55.04nmb、 軸（高速軸）p輸入=po1=5.590.99kw=5.53kwp輸出=p輸入31=5.48kwn=no=970r/mint輸入=9550p輸入n=54.49nmt輸出=9550p輸出n=53.95nmc、 軸（中速軸）p輸入=p輸出2=5.36kwp輸出=p輸入3=5.31kwn=ni12=220.20r/mint輸入=9550p輸入n=232.62nmt輸出=9550p輸出n=230.29nmd、軸（低速軸）p輸入=p輸出32=5.10kwp輸出=p輸入3=5.05kwn=ni23=70r/mint輸入=9550p輸入n=695.92nmt輸出=9

11、550p輸出n=688.96nm軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/ nm轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸5.5955.0497010.99軸5.535.4854.4953.959704.4050.96軸5.365.31232.62230.29220.23.1460.96軸5.105.05695.92688.9670三、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)1、 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)（1） 高速及齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.選擇材料和精度等級(jí)考慮到主動(dòng)輪輪速不是很高，故采用斜齒，小齒輪用40cr，調(diào)制處理，硬度241286hb，平均取260hb，大齒輪用45鋼，調(diào)制處理，硬度為229286hb平均取240

12、hb。8級(jí)精度。2初步計(jì)算小齒輪直徑d1因?yàn)椴捎瞄]式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度初步估算小齒輪分度圓直徑，d1ad3kt1dhp2u+1u，初取=13，ad=756，動(dòng)載荷系數(shù)k=1.4，轉(zhuǎn)矩t1=9550p1n1=54.49nm，齒寬系數(shù)d=1查表基礎(chǔ)疲勞強(qiáng)度hlim1=710mpa，hlim2=580mpa則hp1=0.9hlim1=639mpahp2=0.9hlim2=522mpa初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力hp=522mpa,估算d175631.454.49152224.4+14.4=52.98初取d1=53mmk=1.4t1=54.49nmhlim1=710mpahlim2=580mpahp1

13、=639mpahp2=522mpad1=53mm3.確定基本參數(shù)校核圓周速度v和精度等級(jí)圓周速度v=d1n1601000=53970601000=2.69m/s，精度等級(jí)取8級(jí)精度合理確定齒數(shù)z1=26，z2=z1i=4.40526=114.53,取z2=115（互質(zhì)）確定模數(shù)mt=d1z1=5326=2.038mm，查表取mn=2mm確定螺旋角=arccosmnmt=arccos22.038=11.08（與估計(jì)值接近）小齒輪直徑d1=mtz1=2.03826=52.988mm大齒輪直徑d2=mtz2=234.37mm初步齒寬b=d1d=153=53mm校核傳動(dòng)比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動(dòng)比不

14、變。z1=26z2=115=11.08d1=52.988mmd2=234.37mmb=53mm4.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由校核齒面解除疲勞強(qiáng)度。計(jì)算齒面接觸應(yīng)力h節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)zh=2.42 彈性系數(shù)ze=189.8n/mm2重合度系數(shù)z由端面重合度a和縱向重合度確定，其中：端面重合度a=12z1tanat1-tant+z2tanat2-tantt=arctantanncos=20.35at1=arccosdb1da1=arccosd1costda1=29.33at2=arccosdb2da2=arccosd2costda2=22.80由于無變位，端面嚙合角t=t=29.35解得a=1.695縱向

15、重合度為=bsinmn=53sin11.082=1.6211故z=1=11.695=0.768螺旋角系數(shù)z=cos=cos11.08=0.99使用系數(shù)ka=1.50 動(dòng)載荷系數(shù) kv=1.15ft=2t1d1=25449053=2056.23nkaftb=1.52059.2353=58n/mm100n/mmkh=kf=cosb2=1.6950.9842=1.75cosb=coscosncost=0.984齒間載荷分布系數(shù)，其中：對(duì)稱支承，調(diào)質(zhì)齒輪精度等級(jí)8級(jí)kh=a+b(bd1)2+c10-3b=1.46齒面接觸應(yīng)力h=648.9n/mm2計(jì)算許用接觸應(yīng)力hphp=hlimzntzlzvzwz

16、xshlim總工作時(shí)間：t總=1036582=58400h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：nl1=60n1t總=3.4109hnl2=nl1i=7.72108h接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：znt1=1.06,znt2=1.17接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：znt1=1.06,znt2=1.17齒面工作硬化系數(shù)：zw1=zw2=1.2-hb2-1301700=1.14接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)：zx1=zx2=1.0潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)：zl1=zl2=zr1=zr2=zv1=zv2=1接觸最小安全系數(shù)取解得許用接觸應(yīng)力：hp1=817mpa，hp2=736mpa驗(yàn)算：h=648.9hp2=736mpa接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無須調(diào)整。hp1

17、=817mpahp2=736mpa5. 確定主要尺寸中心距：a=d1+d22=143.679mm圓整取a=144mm由公式a=(z1+z2)mn2cos可求得精確的螺旋角=arccos(z1+z2)mn2a=11.72 合理端面模數(shù)mt=mncos=2cos11.72=2.043mm小齒輪直徑d1=mnz1=53.107mm大齒輪直徑d2=mnz2=234.897mm齒寬b=53mmb1=60mmb2=53mm小齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos3=22.70取28大齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2cos3=122.50取1236.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算f=kakvkfkfftbmnyfaysayyhp計(jì)算

18、齒根彎曲應(yīng)力使用系數(shù)ka=1.50 動(dòng)載荷系數(shù)kv=1.10齒間載荷分配系數(shù)kf=1.75齒向載荷分配系數(shù)kf=1.46重合度系數(shù)：y=0.25+0.75av=0.67齒形系數(shù)：yfa1=2.6,yfa2=2.2應(yīng)力修正系數(shù)：ysa1=1.62，ysa2=1.79螺旋角系數(shù)：y=0.9f1=217mpa,f2=203mpa計(jì)算需用彎曲應(yīng)力fp=flimystyntyvreltyrreltyxsfmin齒根彎曲疲勞極限flim1=300mpa,flim2=270mpa彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)：yx1=yx2=1彎曲壽命系數(shù)：ynt1=0.89,ynt2=0.93應(yīng)力修正系數(shù)：yst

19、1=yst2=2相對(duì)齒根圓攪敏感及表面狀況系數(shù)：yvrelt1=yvrelt2=yrrelt1=yrrelt2=1fp1=427mpa，fp2=401mp彎曲疲勞強(qiáng)度的校核f1fp1，f11故z=1=11.70=0.767螺旋角系數(shù)z=cos=cos12.68=0.99使用系數(shù)ka=1.50 動(dòng)載荷系數(shù) kv=1.15ft=2t1d1=223262082=5673.66nkaftb=1.55673.6682=103.797n/mm100n/mmkh=kf=1.2cosb=coscosncost=0.978齒間載荷分布系數(shù)，其中：對(duì)稱支承，調(diào)質(zhì)齒輪精度等級(jí)8級(jí)kh=a+b(bd1)2+c10-3

20、b=1.38齒面接觸應(yīng)力h=604.56n/mm2計(jì)算許用接觸應(yīng)力hphp=hlimzntzlzvzwzxshlim總工作時(shí)間：t總=1036582=58400h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：nl1=60n1t總=3.4109hnl2=nl1i=7.72108h接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：znt1=1.06,znt2=1.17接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：znt1=1.06,znt2=1.17齒面工作硬化系數(shù)：zw1=zw2=1.2-hb2-1301700=1.14接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)：zx1=zx2=1.0潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)：zl1=zl2=zr1=zr2=zv1=zv2=1接觸最小安全系數(shù)取解得許用接觸應(yīng)力：hp1=817mpa，h

21、p2=736mpa驗(yàn)算：h=604.56mpahp2=736mpa接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無須調(diào)整。hp1=817mpahp2=736mpa5. 確定主要尺寸中心距：a=d1+d22=170.41mm圓整取a=171mm由公式a=(z1+z2)mn2cos可求得精確的螺旋角=arccos(z1+z2)mn2a=13.536 合理端面模數(shù)mt=mncos=2cos11.72=2.571mm小齒輪直徑d1=mnz1=82.286mm大齒輪直徑d2=mnz2=259.714mm齒寬b=82mmb1=90mmb2=82mm小齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos3=34.82取35大齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv2=

22、z2cos3=109.91取1106.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算f=kakvkfkfftbmnyfaysayyhp計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力使用系數(shù)ka=1.50 動(dòng)載荷系數(shù)kv=1.08齒間載荷分配系數(shù)kf=1.2齒向載荷分配系數(shù)kf=1.38重合度系數(shù)：y=0.25+0.75av=0.67齒形系數(shù)：yfa1=2.46,yfa2=2.22應(yīng)力修正系數(shù)：ysa1=1.65，ysa2=1.79螺旋角系數(shù)：y=0.88f1=177.69mpa,f2=173.96mpa計(jì)算需用彎曲應(yīng)力fp=flimystyntyvreltyrreltyxsfmin齒根彎曲疲勞極限flim1=300mpa,flim2=270mpa彎

23、曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)：yx1=yx2=1彎曲壽命系數(shù)：ynt1=0.89,ynt2=0.93應(yīng)力修正系數(shù)：yst1=yst2=2相對(duì)齒根圓攪敏感及表面狀況系數(shù)：yvrelt1=yvrelt2=yrrelt1=yrrelt2=1fp1=427mpa，fp2=401mp彎曲疲勞強(qiáng)度的校核f1fp1，f1120 滿足要求1=1806.確定帶根數(shù)f0po=1.0kw i=1 po=0kw包角系數(shù)k=1.00 長(zhǎng)度系數(shù)kl=0.88z=pcp=pc(po+ po)kkl=6.88 取7條z=77.確定帶的初拉力f0=500pcvz2.5k-1+lv2l=0.3f0=811.8nf0=81

24、1.8n8.計(jì)算傳動(dòng)帶在軸上的作用力fqfq=2zf0sin12=11365.2nfq=11365.2n9.確定帶寬b=z-1e+2f=182mm外徑da1=dd1+2haha取5da1=220mmda2=218mmb=182mm3、軸的設(shè)計(jì)(1) 高速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1.選擇材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，由于是齒輪軸故選與齒輪相同的材料40cr,調(diào)制處理，硬度241286hb,平均260hb40cr調(diào)制處理2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑c=100dc3pn=10035.48970=17.81mm按聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)系列，取軸徑d=30mm 軸孔長(zhǎng)度l=82mmd=30mm3.初步設(shè)計(jì)周的結(jié)

25、構(gòu)初選3尺寸系列深溝球軸承6308一對(duì)，d=40mm,d=90mm,b=23mm初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如下圖：深溝球軸承6308一對(duì)4.軸的空間受力分析該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩，小齒輪上的作用力，由于外部連接聯(lián)軸器故忽略皮帶輪的壓軸力，空間受力圖如下：輸入轉(zhuǎn)矩t1=54.49nm小齒輪的圓周力ft1=2t1d1=2052.08n小齒輪的徑向力fr1=ft1tanncos=762.80n小齒輪的軸向力fa1=ft1tan=425.71nft1=2052.08nfr1=762.80nfa1=425.71n5.計(jì)算軸承支撐點(diǎn)的支反力垂直面支反力和彎矩計(jì)算fav=ft1160210=1563.49nfbv=f

26、t150210=488.59nmvc=195.44190=1856.6420=78174.5nmm受力圖和彎矩圖如下：水平面支反力及彎矩fah=635.00nfbh=127.80nmhc=20448nmmmhc=31750nmmfav=1563.49nfbv=488.59nmvc=78174.5nmm6.計(jì)算并繪制合成彎矩圖mc=mvc2+mhc2=80804.53nmmmc=mvc2+mhc2=84376.03nmm合成彎矩圖圖：7.計(jì)算并繪制轉(zhuǎn)矩圖t=9.55106pn=54.49nm轉(zhuǎn)矩圖：t=54.49nm8.計(jì)算并繪制當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，取b=750mpa-1b=75mpa

27、0b=130mpa=0.577me=m2+(t)2 c為危險(xiǎn)截面，當(dāng)量彎矩為：me=mc2+(t)2=90043.5nmm當(dāng)量彎矩圖：me=90043.5nm9.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度-1b=75mpa危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力：b=mew=me0.1d3=6.01mpa安全b=6.01mpa(2) 中速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1.選擇材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40cr,調(diào)制處理，硬度241286hb,平均260hb40cr調(diào)制處理2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑c=100dc3pn=1003232.62220.2=28.89mm取軸徑d=40mm d=40mm3.初步設(shè)計(jì)周的結(jié)構(gòu)初選3尺

28、寸系列深溝球軸承6308一對(duì)，d=40mm,d=90mm,b=23mm初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如下圖：深溝球軸承6308一對(duì)4.軸的空間受力分析該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩，小齒輪上的作用力，由于外部連接聯(lián)軸器故忽略皮帶輪的壓軸力，空間受力圖如下：輸入轉(zhuǎn)矩t1=232.62nm小齒輪的圓周力ft1=2t1d1=5653.94n大齒輪的圓周力ft2=2t1d2=1980.61n小齒輪的徑向力fr1=ft1tanncos=2116.70n大齒輪的徑向力fr2=ft2tanncos=736.23n小齒輪的軸向力fa1=ft1tan=1361.57n大齒輪的軸向力fa2=ft2tan=410.89nft1=5653

29、.94nfr1=2116.70nfa1=1361.57nft2=1980.61nfr2=736.23nfa2=410.89n5.計(jì)算軸承支撐點(diǎn)的支反力垂直面支反力和彎矩計(jì)算fav=375.61nfbv=3297.72nmvc1=78174.5nmmmvc2=18780.5nmm受力圖和彎矩圖如下：水平面支反力及彎矩fah=1762.42nfbh=1089.87nmhc1=76290.9nmmmhc1=129789.69nmmmhc2=88121nmmmhc2=39895.27nmmfav=357.61nfbv=3297.72nmvc1=230840.4nmmmvc2=18780.5nmm6.計(jì)

30、算并繪制合成彎矩圖mc=mvc2+mhc2mc1=243120.53nmmmc2=90100.04nmmmc=mvc2+mhc2=84376.03nmmmc1=264825.70nmmmc2=44094.67nmm合成彎矩圖圖：7.計(jì)算并繪制轉(zhuǎn)矩圖t=9.55106pn=232.62nm轉(zhuǎn)矩圖：t=232.62nm8.計(jì)算并繪制當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，取b=750mpa-1b=75mpa0b=130mpa=0.577me=m2+(t)2c1為危險(xiǎn)截面，當(dāng)量彎矩為：me=mc12+(t)2=296897.5nmm當(dāng)量彎矩圖：me=296897.5nm9.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度-1b=7

31、5mpa危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力：b=mew=me0.1d3=32.58mpa安全b=32.58mpa(3) 低速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1.選擇材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇 40cr,調(diào)制處理，硬度241286hb,平均260hb40cr調(diào)制處理2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑c=100dc3pn=1003695.9270=41.77mm按聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)系列，取軸徑d=45mm d=45mm3.初步設(shè)計(jì)周的結(jié)構(gòu)初選3尺寸系列深溝球軸承6311一對(duì)，d=55mm,d=120mm,b=29mm初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如下圖：深溝球軸承6311一對(duì)4.軸的空間受力分析該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩，小齒輪上的作用力

32、，由于外部連接聯(lián)軸器故忽略皮帶輪的壓軸力，空間受力圖如下：輸入轉(zhuǎn)矩t1=695.92nm小齒輪的圓周力ft1=2t1d1=4706.71n小齒輪的徑向力fr1=ft1tanncos=1762.08n小齒輪的軸向力fa1=ft1tan=1133.46nft1=4706.71nfr1=1762.08nfa1=1133.46n5.計(jì)算軸承支撐點(diǎn)的支反力垂直面支反力和彎矩計(jì)算fav=ft170210=1568.9nfbv=ft1140210=3137.81nmvc=195.44140=1856.6470=219646.47nmm受力圖和彎矩圖如下：水平面支反力及彎矩fah=1385.41nfbh=37

33、6.67nmhc=26366.9nmmmhc=193957.4nmmfav=1568.9nfbv=3137.81nmvc=219646.47nmm6.計(jì)算并繪制合成彎矩圖mc=mvc2+mhc2=293025.67nmmmc=mvc2+mhc2=221223.38nmm合成彎矩圖圖：7.計(jì)算并繪制轉(zhuǎn)矩圖t=9.55106pn=695.92nm轉(zhuǎn)矩圖：t=695.92nm8.計(jì)算并繪制當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，取b=750mpa-1b=75mpa0b=130mpa=0.577me=m2+(t)2 c為危險(xiǎn)截面，當(dāng)量彎矩為：me=mc2+(t)2=497094.66nmm當(dāng)量彎矩圖：me=90

34、043.5nm9.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度-1b=75mpa危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力：b=mew=me0.1d3=19.88mpa安全b=19.88mpa4、 軸承的設(shè)計(jì)和校核（1） 高速軸軸承深溝球軸承6308一對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果查相關(guān)機(jī)械手冊(cè)，該軸承基本額定動(dòng)載荷c=40.8kn,額定靜載荷，c0=24.0kn脂潤(rùn)滑的極限轉(zhuǎn)速軸承的受力情況如下圖：fa=425.71nfav=1563.49nfbv=488.59nfah=635.00nfbh=127.80nfra=fav2+fah2=1687.52nfrb=fbv2+fbh2=505.03n當(dāng)量動(dòng)載荷：查表可得：pra=0.56

35、fra+2.3fa=1924.14nprb=0.56frb+2.3fa=1261.95n軸承壽命：深溝球軸承=3按壽命短的軸承計(jì)算l10h=10660n(cp)3=163812.67h=18.7y符合壽命要求fav=1563.49nfah=635.00nfbv=488.59nfbh=127.80n（2） 中速軸軸承深溝球軸承6308一對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果查相關(guān)機(jī)械手冊(cè)，該軸承基本額定動(dòng)載荷c=40.8kn,額定靜載荷，c0=24.0kn脂潤(rùn)滑的極限轉(zhuǎn)速軸承的受力情況如下圖：fa=1772.46nfav=375.61nfbv=3297.72nfah=1762.42nfbh=1089.

36、87nfra=fav2+fah2=1802nfrb=fbv2+fbh2=3473.3n當(dāng)量動(dòng)載荷：查表可得：pra=0.56fra+1.55fa=3756.43nprb=0.56frb+1.55fa=4692.28n軸承壽命：深溝球軸承=3按壽命短的軸承計(jì)算l10h=10660n(cp)3=49802h=5.68y符合壽命要求fav=375.61nfah=1762.42nfbv=3297.72nfbh=1089.87n (3) 低速軸軸承 深溝球軸承6311一對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果查相關(guān)機(jī)械手冊(cè)，該軸承基本額定動(dòng)載荷c=40.8kn,額定靜載荷，c0=24.0kn脂潤(rùn)滑的極限轉(zhuǎn)速軸承

37、的受力情況如下圖：fa=1133.46nfav=1568.9nfbv=3137.81nfah=1385.41nfbh=376.67nfra=fav2+fah2=2093nfrb=fbv2+fbh2=3160n當(dāng)量動(dòng)載荷：查表可得：pra=0.56fra+2.3fa=3427.67nprb=0.56frb+2.3fa=4025.2n軸承壽命：深溝球軸承=3按壽命短的軸承計(jì)算l10h=10660n(cp)3=1334462.7h=152.33y符合壽命要求fav=1568.9nfah=1385.41nfbv=3137.81nfbh=376.67n5、鍵連接設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.高速軸與電機(jī)軸

38、連接鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，故應(yīng)選用鍵108，鍵長(zhǎng)56，標(biāo)準(zhǔn)gb/t1096-2003接觸長(zhǎng)度l=l-b=56-10=46軸徑d=30p=4thld=19.74mpap=120150mpapp故滿足要求2.中間軸與減速大齒輪連接鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，故應(yīng)選用鍵149，鍵長(zhǎng)40，標(biāo)準(zhǔn)gb/t1096-2003接觸長(zhǎng)度l=l-b=40-14=26軸徑d=45p=4thld=88.36mpap=120150mpapp故滿足要求3.中間軸與減速小齒輪連接鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，故應(yīng)選用鍵149，鍵長(zhǎng)76，標(biāo)準(zhǔn)gb/t1096-2003接觸長(zhǎng)度l=

39、l-b=76-14=62軸徑d=42p=4thld=39.7mpap=120150mpapp故滿足要求4.低速軸與二級(jí)減速大齒輪連接鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，故應(yīng)選用鍵1811，鍵長(zhǎng)70，標(biāo)準(zhǔn)gb/t1096-2003接觸長(zhǎng)度l=l-b=70-18=52軸徑d=63p=4thld=77.25mpap=120150mpapp故滿足要求5.低速軸與輸出聯(lián)軸器連接鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，故應(yīng)選用鍵149，鍵長(zhǎng)70，標(biāo)準(zhǔn)gb/t1096-2003接觸長(zhǎng)度l=l-b=70-14=56軸徑d=45p=4thld=122.74mpap=120150mpap1.2,10mm齒

40、輪端面與內(nèi)壁距離,10mm2. 減速器的潤(rùn)滑齒輪的潤(rùn)滑閉式齒輪傳動(dòng)，根據(jù)齒輪的圓周速度大小選擇潤(rùn)滑方式。圓周速度時(shí)，常選擇將大齒輪浸入油池的浸油潤(rùn)滑。本減速箱中圓周速度最快的輸入級(jí)小齒輪，其圓周速度為2.53m/s，故采用浸油潤(rùn)滑。對(duì)于圓柱齒輪而言，齒輪浸入油池深度至少為12個(gè)齒高，但浸油深度不得大于分度圓半徑的1/3。為避免齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，大齒輪齒頂距油池底面距離不小于3050mm。根據(jù)以上要求，減速箱使用前須加注潤(rùn)滑油，使油面高度達(dá)到3371mm。從而選擇全損耗系統(tǒng)用油(gb 443-1989)，牌號(hào)為l-an10。 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑可以是脂潤(rùn)滑、潤(rùn)滑油或固體潤(rùn)滑劑。選擇何種潤(rùn)滑方式可以根據(jù)速度因數(shù)值來判斷。其中：為軸頸直徑，為工作轉(zhuǎn)速。當(dāng)時(shí)宜用脂潤(rùn)滑；否則應(yīng)使用其他方式的潤(rùn)滑。輸入級(jí)一對(duì)軸承值為：dn=40970=38800mm/rpm中間級(jí)一對(duì)軸承值為：dn=40220=8800mm/rpm輸出級(jí)一對(duì)軸承值為：dn=5570=