二級高速斜齒低速直齒出入聯(lián)軸器T=1300V=0.48D=30010X2

1、機(jī)械設(shè)計減速器設(shè)計說明書 系 別： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱：目 錄第一部分 設(shè)計任務(wù)書.4第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案.5第三部分 電動機(jī)的選擇.5 3.1 電動機(jī)的選擇.5 3.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比.6第四部分 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù).7第五部分 齒輪傳動的設(shè)計.8 5.1 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算.8 5.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算.15第六部分 傳動軸和傳動軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計.23 6.1 輸入軸的設(shè)計.23 6.2 中間軸的設(shè)計.27 6.3 輸出軸的設(shè)計.33第七部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算.40 7.1 輸入軸鍵選擇與校核.4

2、0 7.2 中間軸鍵選擇與校核.40 7.3 輸出軸鍵選擇與校核.40第八部分 軸承的選擇及校核計算.41 8.1 輸入軸的軸承計算與校核.41 8.2 中間軸的軸承計算與校核.42 8.3 輸出軸的軸承計算與校核.42第九部分 聯(lián)軸器的選擇.43 9.1 輸入軸處聯(lián)軸器.43 9.2 輸出軸處聯(lián)軸器.44第十部分 減速器的潤滑和密封.44 10.1 減速器的潤滑.44 10.2 減速器的密封.45第十一部分 減速器附件及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸.46設(shè)計小結(jié).48參考文獻(xiàn).49第一部分 設(shè)計任務(wù)書一、初始數(shù)據(jù) 設(shè)計展開式二級圓柱齒輪減速器，初始數(shù)據(jù)T = 1300Nm，V = 0.48m/s，D =

3、 300mm，設(shè)計年限（壽命）：10年，每天工作班制（8小時/班）：2班制，每年工作天數(shù)：300天，三相交流電源,電壓380/220V。二. 設(shè)計步驟1. 傳動裝置總體設(shè)計方案2. 電動機(jī)的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)5. 齒輪的設(shè)計6. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計7. 鍵聯(lián)接設(shè)計8. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計9. 潤滑密封設(shè)計10. 聯(lián)軸器設(shè)計第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案一. 傳動方案特點1.組成：傳動裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2.特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。3.確定傳動方案：選擇電動機(jī)-展開式二級圓柱

4、齒輪減速器-工作機(jī)。二. 計算傳動裝置總效率ha=h14h22h32h4=0.9940.9720.9920.96=0.85h1為軸承的效率,h2為齒輪嚙合傳動的效率,h3為聯(lián)軸器的效率,h4為工作裝置的效率。第三部分 電動機(jī)的選擇1 電動機(jī)的選擇圓周速度v:v=0.48m/s工作機(jī)的功率pw:pw= 4.16 KW電動機(jī)所需工作功率為:pd= 4.89 KW工作機(jī)的轉(zhuǎn)速為:n = 30.6 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比i=840，則總傳動比合理范圍為ia=840，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = ian = (840)30.6 = 244.81224r/mi

5、n。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比，選定型號為Y160M2-8的三相異步電動機(jī)，額定功率為5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min，同步轉(zhuǎn)速750r/min。電動機(jī)主要外形尺寸：中心高外形尺寸地腳螺栓安裝尺寸地腳螺栓孔直徑電動機(jī)軸伸出段尺寸鍵尺寸HLHDABKDEFG160mm60038525421015mm4211012373.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比： 由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為:ia=nm/n=720/30.6=23.53（2）分配傳動裝置傳動比:取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為:i

6、12 = 則低速級的傳動比為:i23 = 4.25第四部分 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速:輸入軸：nI = nm = 720 = 720 r/min中間軸：nII = nI/i12 = 720/5.53 = 130.2 r/min輸出軸：nIII = nII/i23 = 130.2/4.25 = 30.64 r/min工作機(jī)軸：nIV = nIII = 30.64 r/min（2)各軸輸入功率:輸入軸：PI = Pdh3 = 4.890.99 = 4.84 KW中間軸：PII = PIh1h2 = 4.840.990.97 = 4.65 KW輸出軸：PIII = PIIh1h2

7、= 4.650.990.97 = 4.47 KW工作機(jī)軸：PIV = PIIIh1h3 = 4.470.990.99 = 4.38 KW 則各軸的輸出功率：輸入軸：PI = PI0.99 = 4.79 KW中間軸：PII = PII0.99 = 4.6 KW中間軸：PIII = PIII0.99 = 4.43 KW工作機(jī)軸：PIV = PIV0.99 = 4.34 KW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩:輸入軸：TI = Tdh3 電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩:Td = = 64.86 Nm 所以：輸入軸：TI = Tdh3 = 64.860.99 = 64.21 Nm中間軸：TII = TIi12h1h2 = 64.

8、215.530.990.97 = 340.98 Nm輸出軸：TIII = TIIi23h1h2 = 340.984.250.990.97 = 1391.63 Nm工作機(jī)軸：TIV = TIIIh1h3 = 1391.630.990.99 = 1363.94 Nm 輸出轉(zhuǎn)矩為：輸入軸：TI = TI0.99 = 63.57 Nm中間軸：TII = TII0.99 = 337.57 Nm輸出軸：TIII = TIII0.99 = 1377.71 Nm工作機(jī)軸：TIV = TIV0.99 = 1350.3 Nm第五部分 齒輪傳動的設(shè)計5.1 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算1.選精度等級、材料及齒數(shù)（1）齒

9、輪采用硬齒面，選擇大、小齒輪材料均為40Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度范圍為4855HRC，平均值52HRC。（2）一般工作機(jī)器，選用8級精度。（3）選小齒輪齒數(shù)z1 = 18，大齒輪齒數(shù)z2 = 185.53 = 99.54，取z2= 101。（4）初選螺旋角b = 14。（5）壓力角a = 20。2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計（1）由式試算齒輪模數(shù)，即1）確定公式中的各參數(shù)值。試選載荷系數(shù)KFt = 1.6。計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = 64.21 N/m選取齒寬系數(shù)d = .5。計算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y 。端面壓力角：at = arctan(tanan/cosb) = arctan(tan

10、20/cos14) = 20.561aat1 = arccosz1cosat/(z1+2han*cosb) = arccos18cos20.561/(18+21cos14) = 32.319aat2 = arccosz2cosat/(z2+2han*cosb) = arccos101cos20.561/(101+21cos14) = 23.274端面重合度：ea = z1(tanaat1-tanat)+z2(tanaat2-tanat)/2 = 18(tan32.319-tan20.561)+101(tan23.274-tan20.561)/2 = 1.622軸向重合度：eb = dz1tan

11、b/ = .518tan(14)/ = 0.714基圓螺旋角：bb = arctan(tanbcosat) = arctan(tan14cos20.561) = 13.141當(dāng)量齒輪重合度：eav = ea/cos2bb = 1.622/cos213.141= 1.71重合度系數(shù)：Ye = 0.25+0.75/eav = 0.25+0.75/1.71 = 0.689計算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)YbYb = 1-eb = 1-0.714 = 0.917計算當(dāng)量齒數(shù)ZV1 = Z1/cos3b = 18/cos314 = 19.702ZV2 = Z2/cos3b = 101/cos314 = 11

12、0.553由當(dāng)量齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)YFa1 = 2.77 YFa2 = 2.17YSa1 = 1.56 YSa2 = 1.83計算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力sF查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 620 MPa、sFlim2 = 620 MPa。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1 = 60nkth = 6072011030028 = 2.07109大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2 = 60nkth = N1/u = 2.07109/5.53 = 3.75108由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.83、KFN2 = 0.86取安全系數(shù)S=1.4，得sF1 =

13、= = 367.57 MPasF2 = = = 380.86 MPa = = .0118 = = .0104因為小齒輪的大于大齒輪，所以取 = = .01182）試算齒輪模數(shù) = 2.073 mm（2）調(diào)整齒輪模數(shù)1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度vd1 = mntz1/cosb = 2.07318/cos14= 38.455 mmv = = = 1.45 m/s齒寬bb = = = 19.228 mm齒高h(yuǎn)及寬高比b/hh = (2han*+cn*)mnt = (21+0.25)2.073 = 4.664 mmb/h = 19.228/4.664 = 4.122）計算實際載荷系數(shù)KF由

14、表查得使用系數(shù)KA = 1.25。根據(jù)v = 1.45 m/s、8級精度，由圖查得動載系數(shù)KV = 1.08。齒輪的圓周力Ft1 = 2T1/d1 = 2100064.21/38.455 = 3339.488 NKAFt1/b = 1.253339.488/19.228 = 217.1 N/mm 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KFa = 1.4。由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHb = 1.17，結(jié)合b/h = 4.12查圖，得KFb = 1.139。則載荷系數(shù)為：KF = KAKVKFaKFb = 1.251.081.41.139 = 2.1533）可得按實際

15、載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)mn = = = 2.289 mm模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值m = 2.5 mm。3.幾何尺寸計算（1）計算中心距a = = = 153.299 mm中心距圓整為a = 155 mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角b = = = 16.334即：b = 16202（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑d1 = = = 46.891 mmd2 = = = 263.109 mm（4）計算齒輪寬度b = sdd1 =0.546.891 = 23.446 mm取b2 = 24 mm、b1 = 29 mm。4.校核接觸疲勞強(qiáng)度（1）齒根接觸疲勞強(qiáng)度條件sH = sH1）確定公式中各參數(shù)值由圖查取區(qū)

16、域系數(shù)ZH = 2.41。計算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z 。端面壓力角：at = arctan(tanan/cosb) = arctan(tan20/cos16.334) = 20.77aat1 = arccosz1cosat/(z1+2han*cosb) = arccos18cos20.77/(18+21cos16.334) = 32.347aat2 = arccosz2cosat/(z2+2han*cosb) = arccos101cos20.77/(101+21cos16.334) = 23.429端面重合度：ea = z1(tanaat1-tanat)+z2(tanaat2-tanat

17、)/2 = 18(tan32.347-tan20.77)+101(tan23.429-tan20.77)/2 = 1.597軸向重合度：eb = dz1tanb/ = .518tan(16.334)/ = 0.84重合度系數(shù)：Ze = = = 0.809由式可得螺旋角系數(shù)Zb = = = 0.98計算實際載荷系數(shù)KH齒輪的圓周力Ft1 = 2T1/d1 = 2100064.21/46.891 = 2738.692 NKAFt1/b = 1.252738.692/23.446 = 146.01 N/mm 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KHa = 1.4。則載荷系數(shù)為：KH = KAKVK

18、HaKHb = 1.251.081.41.17 = 2.211計算接觸疲勞許用應(yīng)力sH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為sHlim1 = 1100 MPa、sHlim2 = 1100 MPa。由圖查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 = 0.87、KHN2 = 0.9取安全系數(shù)S=1，得sh1 = = = 957 MPasH2 = = = 990 MPa取sH1和sH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即sH = sH1 = 957 MPa2）接觸疲勞強(qiáng)度校核sH = = = 924.854sH滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件。5.主要設(shè)計結(jié)論 齒數(shù)z1 = 18、z2 = 101，模數(shù)m = 2

19、.5 mm，壓力角a = 20，螺旋角b = 16.334= 16202，中心距a = 155 mm，齒寬b1 = 29 mm、b2 = 24 mm。6.齒輪參數(shù)總結(jié)和計算代號名稱計算公式高速級小齒輪高速級大齒輪模數(shù)m2.5mm2.5mm齒數(shù)z18101螺旋角左16202右16202齒寬b29mm24mm分度圓直徑d46.891mm263.109mm齒頂高系數(shù)ha1.01.0頂隙系數(shù)c0.250.25齒頂高h(yuǎn)amha2.5mm2.5mm齒根高h(yuǎn)fm(ha+c)3.125mm3.125mm全齒高h(yuǎn)ha+hf5.625mm5.625mm齒頂圓直徑dad+2ha51.891mm268.109mm齒根

20、圓直徑dfd-2hf40.641mm256.859mm5.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算1.選精度等級、材料及齒數(shù)（1）齒輪采用硬齒面，選擇大、小齒輪材料均為40Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度范圍為4855HRC，平均值52HRC。（2）一般工作機(jī)器，選用8級精度。（3）選小齒輪齒數(shù)z3 = 19，大齒輪齒數(shù)z4 = 194.25 = 80.75，取z4= 81。（4）壓力角a = 20。2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計（1）由式試算齒輪模數(shù)，即1）確定公式中的各參數(shù)值。試選載荷系數(shù)KFt = 1.6。計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2 = 340.98 N/m選取齒寬系數(shù)d = .5。計算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)

21、Y 。端面壓力角：aa1 = arccosz1cosa/(z1+2ha*) = arccos19cos20/(19+21) = 31.777aa2 = arccosz2cosa/(z2+2ha*) = arccos81cos20/(81+21) = 23.505端面重合度：ea = z1(tanaa1-tana)+z2(tanaa2-tana)/2 = 19(tan31.777-tan20.561)+81(tan23.505-tan20.561)/2 = 1.687重合度系數(shù)：Ye = 0.25+0.75/ea = 0.25+0.75/1.687 = 0.695由齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正

22、系數(shù)YFa1 = 2.8 YFa2 = 2.23YSa1 = 1.55 YSa2 = 1.77計算齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力sF查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 620 MPa、sFlim2 = 620 MPa。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1 = 60nkth = 60130.211030028 = 3.75108大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2 = 60nkth = N1/u = 3.75108/4.25 = 8.82107由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.86、KFN2 = 0.89取安全系數(shù)S=1.4，得sF1 = = = 380.86 MPasF2 = =

23、= 394.14 MPa = = .0114 = = .01因為小齒輪的大于大齒輪，所以取 = = .01142）試算齒輪模數(shù) = 3.632 mm（2）調(diào)整齒輪模數(shù)1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度vd1 = mntz1 = 3.63219 = 69.008 mmv = = = .47 m/s齒寬bb = = = 34.504 mm齒高h(yuǎn)及寬高比b/hh = (2han*+cn*)mnt = (21+0.25)3.632 = 8.172 mmb/h = 34.504/8.172 = 4.222）計算實際載荷系數(shù)KF由表查得使用系數(shù)KA = 1.25。根據(jù)v = .47 m/s、8級精度

24、，由圖查得動載系數(shù)KV = 1.02。齒輪的圓周力FT2 = 2T1/d1 = 21000340.98/69.008 = 9882.332 NKAFT2/b = 1.259882.332/34.504 = 358.01 N/mm 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KFa = 1.4。由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHb = 1.17，結(jié)合b/h = 4.22查圖，得KFb = 1.14。則載荷系數(shù)為：KF = KAKVKFaKFb = 1.251.021.41.14 = 2.0353）可得按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)mn = = = 3.935 mm模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值m

25、 = 4.5 mm。3.幾何尺寸計算（1）計算中心距a = = = 225 mm中心距圓整為a = 225 mm。（2）計算大、小齒輪的分度圓直徑d1 = z1mn = 85.5 mmd2 = z2mn = 364.5 mm（3）計算齒輪寬度b = sdd1 = .585.5 = 42.75 mm取b2 = 43 mm、b1 = 48 mm。4.校核接觸疲勞強(qiáng)度（1）齒根接觸疲勞強(qiáng)度條件sH = sH1）確定公式中各參數(shù)值由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.5。計算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z 。aa1 = arccosz1cosa/(z1+2ha*) = arccos19cos/(19+21) =

26、31.777aa2 = arccosz2cosa/(z2+2ha*) = arccos81cos/(81+21) = 23.505端面重合度：ea = z1(tanaa1-tana)+z2(tanaa2-tana)/2 = 19(tan31.777-tan)+81(tan23.505-tan)/2 = 1.687重合度系數(shù)：Ze = = = 0.878計算實際載荷系數(shù)KH齒輪的圓周力FT2 = 2T1/d1 = 21000340.98/85.5 = 7976.14 NKAFT2/b = 1.257976.14/42.75 = 233.22 N/mm 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KHa

27、 = 1.4。則載荷系數(shù)為：KH = KAKVKHaKHb = 1.251.021.41.17 = 2.088計算接觸疲勞許用應(yīng)力sH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為sHlim1 = 1100 MPa、sHlim2 = 1100 MPa。由圖查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 = 0.9、KHN2 = 0.93取安全系數(shù)S=1，得sh1 = = = 990 MPasH2 = = = 1023 MPa取sH1和sH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即sH = sH1 = 990 MPa2）接觸疲勞強(qiáng)度校核sH = = = 988.386sH滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件。5.主要設(shè)計結(jié)論 齒

28、數(shù)z1 = 19、z2 = 81，模數(shù)m = 4.5 mm，壓力角a = 20，變位系數(shù)x1 = .227、x2 = -.227，中心距a = 225 mm，齒寬b1 = 48 mm、b2 = 43 mm。6.齒輪參數(shù)總結(jié)和計算代號名稱計算公式高速級小齒輪高速級大齒輪模數(shù)m4.5mm4.5mm齒數(shù)z1981齒寬b48mm43mm分度圓直徑d85.5mm364.5mm齒頂高系數(shù)ha1.01.0頂隙系數(shù)c0.250.25齒頂高h(yuǎn)a(ha+x-y)m4.5mm4.5mm齒根高h(yuǎn)f(ha+c-x)m5.625mm5.625mm全齒高h(yuǎn)(2ha+c-y)m10.125mm10.125mm齒頂圓直徑dad

29、+2ha94.5mm373.5mm齒根圓直徑dfd-2hf74.25mm353.25mm第六部分 傳動軸和傳動軸承及聯(lián)軸器的設(shè)計6.1 輸入軸的設(shè)計1.輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1P1 = 4.84 KW n1 = 720 r/min T1 = 64.21 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知高速級小齒輪的分度圓直徑為:d1 = 46.891 mm 則:Ft = = = 2738.7 NFr = Ft = 2738.7 = 1038.7 NFa = Fttanb = 2738.7tan16.3340 = 802.2 N3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼

30、，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表，取:A0 = 112，于是得dmin = A0 = 112 = 21.1 mm 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT1，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化小，故取KA = 1.5，則:Tca = KAT1 = 1.564.21 = 96.3 Nm 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-2002或手冊，選用LT5型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為25 mm故取d12 = 25 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為44 mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5.根據(jù)

31、軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II=III段的直徑d23 = 30 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 35 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 44 mm，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取l12 = 42 mm。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 30 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選擇角接觸球軸承7207C，其尺寸為dDT = 357217 mm，故d34 = d78 =

32、35 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l34 = l78 = 17+15 = 32 mm。 軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得7207C型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d45 = d67 = 42 mm。 3）由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強(qiáng)度，應(yīng)將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。所以l56 = B = 29 mm，d56 = d1 = 46.891 mm 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與大帶輪右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，低速小齒輪和高速小齒輪之間的距離c = 12 mm。考慮箱體的鑄造誤

33、差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，已知低速小齒輪的寬度b3 = 48 mm，則l45 = b3+c+s-15 = 48+12+16+8-15 = 69 mml67 = +s-15 = 9 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據(jù)7207C軸承查手冊得a = 15.7 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = (29/2+32+69-15.7)mm = 99.8 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = (29/2+9+32-15.7)mm = 39.8 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1

34、= = = 780.8 NFNH2 = = = 1957.9 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = 430.9 NFNV2 = = = -607.8 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH = FNH1L2 = 780.899.8 Nmm = 77924 Nmm截面C處的垂直彎矩：MV1 = FNV1L2 = 430.999.8 Nmm = 43004 NmmMV2 = FNV2L3 = -607.839.8 Nmm = -24190 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1 = = 89003 NmmM2 = = 81592

35、 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C）的強(qiáng)度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 9.4 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：7.2 中間軸的設(shè)計1.求中間軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2P2 = 4.65 KW n2 = 130.2 r/min T2 = 340.98 Nm2.求作用在齒輪上的

36、力 已知高速級大齒輪的分度圓直徑為：d2 = 263.109 mm 則:Ft1 = = = 2591.9 NFr1 = Ft1 = 2591.9 = 983 NFa1 = Ft1tanb = 2591.9tan16.3340 = 759.2 N 已知低速級小齒輪的分度圓直徑為：d3 = 85.5 mm 則:Ft2 = = = 7976.1 NFr2 = Ft2tana = 7976.1tan20= 2901.5 N3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表，?。篈0 = 107，得:dmin = A0 = 107 = 35.2 mm4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

37、圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）初步選擇滾動軸承。中間軸最小直徑是安裝滾動軸承的直徑d12和d56,因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)dmin = 35.2 mm由軸承產(chǎn)品目錄中選取角接觸球軸承7208C，其尺寸為dDT = 408018 mm，故d12 = d56 = 40 mm。 2）取安裝大齒輪處的軸段V-VI的直徑d45 = 45 mm；齒輪的右端與右軸承之間采用擋油環(huán)定位。已知高速大齒輪齒輪輪轂的寬度B = 24 mm，為了可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l45 = 22 mm。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度h

38、 = (23)R，由軸徑d45 = 45 mm查表，得R = 1.6 mm，故取h = 4 mm，則軸環(huán)處的直徑d34 = 53 mm。軸環(huán)寬度b1.4h，取l34 = 14.5 mm。 3）左端滾動軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得7208C型軸承的定位軸肩高度h = 3.5 mm，因此，取d23 = 45 mm。 4）考慮材料和加工的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)將低速小齒輪和軸分開設(shè)計與制造。已知低速小齒輪的輪轂寬度為B = 48 mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l23 = 46 mm。 5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，高速小齒輪和低速小齒輪之間的距離c

39、= 12 mm。考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，已知滾動軸承寬度T = 18 mm，則l12 = T+s+2 = 18+16+8+2 = 44 mml67 = T2T+s+2.5+2 = 18+8+16+2.5+2 = 46.5 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據(jù)7208C軸承查手冊得a = 17 mm 高速大齒輪齒寬中點距右支點距離L1 = (24/2-2+-17)mm = 39.5 mm 中間軸兩齒輪齒寬中點距離L2 = (24/2+14.5+48/2)mm = 50.5

40、 mm 低速小齒輪齒寬中點距左支點距離L3 = (48/2 + 44-17)mm = 51 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1 = = = 4750.8 NFNH2 = = = 5817.2 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = 366.5 NFNV2 = = = -2285 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面B、C處的水平彎矩：MH1 = FNH1L1 = 4750.839.5 Nmm = 187657 NmmMH2 = FNH2L3 = 5817.251 Nmm = 296677 Nmm截面B、C處的垂直彎矩：MV1 = FNV1L1 = 366.539.

41、5 Nmm = 14477 NmmMV2 = FNV2L3 = -228551 Nmm = -116535 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面B、C處的合成彎矩：M1 = = 188215 NmmM2 = = 318744 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面B）的強(qiáng)度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 30.5 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠

42、的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：7.3 輸出軸的設(shè)計1.求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3P3 = 4.47 KW n3 = 30.64 r/min T3 = 1391.63 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知低速級大齒輪的分度圓直徑為:d4 = 364.5 mm 則:Ft = = = 7635.8 NFr = Fttana = 7635.8tan20= 2777.7 N3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表，取:A0 = 112，于是得dmin = A0 = 112 = 59 mm 輸出軸的最

43、小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca = KAT3，查表，考慮轉(zhuǎn)矩變化小，故取KA = 1.5，則:Tca = KAT3 = 1.51391.63 = 2087.4 Nm 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4323-2002或手冊，選用LT11型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為80 mm故取d12 = 80 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為132 mm。4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5.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，I-II軸段右端需制出一

44、軸肩，故取II-III段的直徑d23 = 85 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 90 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 132 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取l12 = 130 mm。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d23 = 85 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取深溝球軸承6218，其尺寸為dDT = 90mm160mm30mm，故d34 = d78 = 90 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l34 = 30+15 = 45 mm 左端滾動軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸

45、向定位。由手冊上查得6218型軸承的定位軸肩高度h = 5 mm，因此，取d45 = 100 mm。 3）取安裝齒輪處的軸段VI-VII段的直徑d67 = 95 mm；齒輪的右端與右軸承之間采用擋油環(huán)定位。已知低速大齒輪輪轂的寬度為B = 43 mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l67 = 41 mm。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度h = (23)R，由軸徑d67 = 95 mm查表，得R = 2.5 mm，故取h = 7 mm，則軸環(huán)處的直徑d56 = 109 mm。軸環(huán)寬度b1.4h，取l56 = 12 mm。 4）根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端

46、面與半聯(lián)軸器右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 = 16 mm，低速小齒輪和高速小齒輪之間的距離c = 12 mm?？紤]箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s = 8 mm，已知滾動軸承的寬度T = 30 mm高速大齒輪輪轂寬度B2 = 24 mm，則l45 = B2+c+5+2.5+s-l56-15 = 24+12+5+2.5+16+8-12-15 = 40.5 mml78 = T+s+2.5+2 = 30+8+16+2.5+2 = 58.5 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（

47、見圖a）: 根據(jù)6218深溝球軸承查手冊得T= 30 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = (43/2+12+40.5+45-30/2)mm = 104 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = (43/2-2+58.5-30/2)mm = 63 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1 = = = 2880.6 NFNH2 = = = 4755.2 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = 1047.9 NFNV2 = = = 1729.8 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH = FNH1L2 = 2880.6104 Nmm = 299582 Nmm截面C

48、處的垂直彎矩：MV = FNV1L2 = 1047.9104 Nmm = 108982 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M = = 318789 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C）的強(qiáng)度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 8.3 MPas-1 = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：第七部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算7.1 輸入軸鍵選擇與校核 校核聯(lián)軸器處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為：bhl = 8mm7mm36mm，接觸長度:l = 36-8 = 28 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T = 0.25hldsF = 0.2572825120/1000 =