二級(jí)圓錐-圓柱斜齒減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、題 目 二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器院 別機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 升本1班設(shè)計(jì)人 李小強(qiáng)學(xué) 號(hào) 201415310116目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3傳動(dòng)方案的擬訂及說(shuō)明 3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) 5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算7軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .16滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 .38鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 .42聯(lián)軸器的選擇 .43減速器附件的選擇.44潤(rùn)滑與密封 44設(shè)計(jì)小結(jié) .44參考資料目錄 45i設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的圓錐圓柱齒輪齒輪減速器。 工作經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，工作有輕振，不反轉(zhuǎn)，單班制工作。運(yùn)輸帶容許速 度誤差為5%減速器為小批生產(chǎn)，使用期限10年。運(yùn)輸帶拉力f (n):

2、2400運(yùn)輸帶速度v (m/s):1.6卷筒直徑d (mm):320設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的圓錐圓柱齒輪減速器，帶式運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒的圓周力（牽引力）f=2100n,帶速v=1.3m/s,卷筒直徑d=320mm,輸送機(jī)常溫下經(jīng)常滿載，空載起動(dòng)，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。工作壽命 10年nw = 77.6r / min（設(shè)每年工作300天），一班制。二、傳動(dòng)方案的擬訂及說(shuō)明計(jì)算驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)速60 1000v60 1000 1.3nw = 77.6r/ min二 d二 320選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比約為

3、13。根據(jù)總傳動(dòng)比數(shù)值， 可擬定以下傳動(dòng)方案：三、選擇電動(dòng)機(jī)1）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型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(dòng)機(jī)。它為p。=2.73kw臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動(dòng)機(jī)容量（1）卷筒的輸出功率fv 2100 1.32.73kw10001000（2）電動(dòng)機(jī)輸出功率pd=1.2a3.3' 4 * 5 a 2 * 6傳動(dòng)裝置的總效率=0.81pd =3.36kw式中“1、”2為從電動(dòng)機(jī)至卷筒軸的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表 2-4查得：v帶傳動(dòng)"1=0.96;滾動(dòng)軸承“2=0.988；圓柱齒輪傳動(dòng) “3=0.97;圓

4、錐齒輪傳動(dòng) “4=0.96;彈性聯(lián)軸器"5=0.99;卷筒軸滑動(dòng)軸承“6=0.96;則t. =0.96 0.988a 3 0.97 0.96 0.99 0.99 0.96 =0.81pdp，= 2.730.81=3.36kw7（3）電動(dòng)機(jī)額定功率ped由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率 ped = 4.0kw 。3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表2-1查i2' = 36 ,圓錐齒輪傳動(dòng)比范圍得v帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍i1' = 2 4 ,單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i3' = 23,則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選

5、范圍為:nd' =n .ii'.i2'.i3' =931.25587.2r/min初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表:方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（k w）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）同步港減1y132m1-641000960732y112m-441500144043傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比總傳動(dòng)比v帶傳動(dòng)二級(jí)減速器12.373.13.9918.564.644兩方案均可行，但方案1傳動(dòng)比較小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此采用方案1,選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 y132m1-64）電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形，安裝尺寸由機(jī)械設(shè)計(jì)（

6、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表 20-1、表20-2查得主要數(shù)據(jù)，并記錄備用。四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比nm 960n . 77.612.37i -12.37i1 =3.1i2 -3.992）分配各級(jí)傳動(dòng)比因?yàn)槭菆A錐圓柱齒輪減速器,圓錐圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比所以i1 =0.25i =3.1n1 = 960r /minn2 = 960r / minn3 = 310r /minn4 = 77.6r / minn5 = 77.6r / minii2 二.i112.37=3.993.13）各軸轉(zhuǎn)速（軸號(hào)見(jiàn)圖一）ni = nm = 960r / minn2 = ni =960r/min

7、n3 = = 310r / minii3.1n4_ n3 _ 310一 i2 -3.99= 77.6r / minpi = 3.36kwp2 =3.29kwp3 = 3.i6kwp4 =3.02kwp5 = 2.98kwti -33.43n，mt2 =32.73n *mt3 = 97.35n *mt4 =37i.66n *mt5 = 366.74n *mn5 = n4 = 77.6r / min4)各軸輸入功率 按電動(dòng)機(jī)所需功率 pd計(jì)算各軸輸入功率，即pi = pd = 3.36kwp2 = pi 2 . 5 =3.36 0.99 0.988 = 3.29kwp3 =p2 , 4 =3.29

8、 0.96 =3.i6kwp4 = p3 . 2 . 3 =3.i6 0.988 0.97 = 3.02kwp5 =p4 , 2 =3.02 0.988 =2.98kw5)各軸轉(zhuǎn)矩pi3.36ti =9550 9550 ：33.43n «m ni960p23.29t2 =9550955032.73n *mn2960p33.i6t3 =95509550：97.35n，m n33i0p43.02t4 =9550 9550=37i.66n，mn477.6p52.98t5 =9550'-9550 < 366.74n *mn577.6項(xiàng)目軸i軸2軸3軸4軸5轉(zhuǎn)速(r/min)96

9、09603i077.677.6功率(kw)3.363.293.i63.022.98轉(zhuǎn)矩(n*m)33.4332.7397.3537i.66366.74傳動(dòng)比ii3.i3.99i效率i0.9780.960.9580.988五、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算4）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的觸疲勞強(qiáng)度極圓錐直齒輪設(shè)計(jì)限。hg1 =600mpa ,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二 h iim2 =550mpa已知輸入功率p2 =3.29kw ,小齒輪轉(zhuǎn)速960r/min ,齒數(shù)比u=3.1 ,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),5）由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ze =189.8mpa a0.5。h

10、lim 1 二工作壽仃 h lim 2 -600mpa550mpaze =189.8mpa a0.5命10年（設(shè)每年工作300天），一班制，帶式輸送機(jī)工作經(jīng)常滿載，空載起動(dòng)，工作有輕 6)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)震，不反轉(zhuǎn)。n1 =60n2jlh =60 960 1 (1 8 300 10)=1.3824 10a91、1)7)選定n到假38249以 459 10a 83.12.圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7 級(jí)精度(gb10095-88)2)由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖材料選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)10-1選擇小齒輪材料為40cr （調(diào)質(zhì)）n 1 .3324m

11、10a9,n.z59m10a8khn1 =0.93, khn2 =0.96280hbs ,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力硬度為240hbs。3）選小齒輪齒數(shù)z1=25 ,大齒輪齒數(shù)z2=3.1m25 = 77.5 ,取整z278 。則取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,得z278u =3.12z125h h ,h =2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)khn1c h lim 10.93 600 = 558mpa,一，二 h 2 二由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試審即skhn2。h lim 2= 0.96 550 =528mpaz1 = 25z2 =78d(2? t 學(xué)算2.921）試算小齒輪分度圓直

12、徑z e 、a 八kt,1)a 2 i 二 h 1r ( 1 - 0.5d1。代入lh i中較小的值1r )a558mpa528mpa(1)d1t >2.923 （tze） a 2 確定公式內(nèi)的閨計(jì)嵋數(shù)i直kt1r(1-0.5 r)a2 *u1)= 2189.81.8 32729試選載荷微 (t 52l88)0.33(1-0.5 0.33)a2 3.1=64.29mm田）計(jì)蹄圓雌闞專矩t295.5 10a5p2 985n210a5 3.2空9 c96q v 二二二二 32729n3.23imi/ sn260 1000960 60 1000根據(jù)v = 3.23m/ s, /級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)

13、計(jì)（第八版） 圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)kv =1.12kh : = kf =二1d1t 至64.29mm% = 0.33v = 3.23m/ sk =2.625di = 72.91mmm = 3mmdi = 75mmd2 = 234mm、i =1746'18”2 = 72 13'42”r = 122.8mmb1 = 53mmb2 = 49mm193、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)k =2.625k =kakvkf ：""1.25 1.12 1 1.875 =2.6252）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z125zv1 = 26.25z；1 = 26.25a = 25

14、5.55cos、1 cos17 46'18''z178zv2 - 255.55cos、2 cos72 13'42''3）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)yfa1 =2.60yfa2 =2.06應(yīng)力校正系數(shù)ysa1 =1.595ysa2 =1.974）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖20-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限ofe1 =500mpa ,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限crfe2 =380mpa5）由機(jī)械設(shè) 計(jì)（第八 版）圖10-18取彎曲疲勞 壽命系數(shù) kfn1=0.88kfn2 =0.946）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,1kfn1"-

15、'fei. f j1 ：s,1 kfn2; fe2 f )2 ：s取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,得0.88 500一314.29mpaf 11 = 314.29mpai；-f k =255.14mpa1.40.94 380 :255.14mpa1.47）校核彎曲強(qiáng)度2ktyfaysa二 f 二 ,根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式bma 2（1 -0.5 r）a 2z< icf進(jìn)行校核2ktyfaysai二 fi 二bima2(1-0.5 r)a2zi2 2.625 32729 2.60 1.59585.70mpa < i；1i53 3a 2 (1-0.5 0.33-2 252ktyfa

16、2ysa2二 f 2 -b2ma 2(1-0.5 r)a2z22 2.625 32729 2.06 1.9729.07mpa f 】249 3a 2 (1-0.5 0.33-2 78二 f 1 = 85.70i；" f i1二 f 2 = 29.07<1: f 12mpampa滿足彎曲強(qiáng)度，所選參數(shù)合適。圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)已知輸入功率p3 =3.16kw,小齒輪轉(zhuǎn)速310r/min,齒數(shù)比u=4,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），一班制，帶式輸送機(jī)工作經(jīng)常滿載，空載 起動(dòng)，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度

17、不高，故選用7級(jí)精度（gb10095-88）z1 = 23 z2二922）材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1選擇大小齒輪材料均為 45鋼（調(diào) 質(zhì)），小齒輪齒面硬度為 250hbs ,大齒輪齒面硬度為 220hbs。3）選小齒輪齒數(shù)z1 = 23 ,大齒輪齒數(shù)z2 = 4乂23 = 924）選取螺旋角。初選螺旋角0 =14 02、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即,2ktt3 u i,zhze、"dlt- 3 idu (i.ch?2kt =1.61）試選載荷系數(shù)kt =1.62）計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩t395.5 10a5p3 _ 95.5 10a5 3.16n3-310=9

18、7348 n *mm3）選齒寬系數(shù)弧=14）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）»圖10-30選取區(qū)域系數(shù) zh = 2.433（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值5）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）» 圖 10-26 查得 彌= 0.765 , 叱=0.866 ,則6）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ze =189.8mpa a 0.57）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n1 =60n3jlh =60 310 1 (1 8 300 10)=4.464 10a8n24.464 10 a 84=1.116 10a8n1 =4.464 10 a8n2=1.116 10a88）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-21d

19、按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限dhlm1 =600mpa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限0hlim 2=570mpa9）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)khn1 =0.95,khn2 =0.9810)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,得*h 11 =khn1 0 h lim 1s= 0.95 600 =570mpaikhn 2; h lim 2h 20.98 570 =558.6mpasl<h l - h i2 _ 570 558.62 一 2=564.3mpak-h11=570mpak-h 】2 =558.6mpak h i - 564.3mpa(

20、2)計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑d1t ,由計(jì)算公式得,2ktt3 u 1,zhze、acd1t-3, u (i.chp 2二.32x1.697348 5 2.433189.81 1.631<-()a2 =54.23mm4564.32)計(jì)算圓周速度v二 d 1tn3v =60 1000二 54.23 310 , 0.88m/s60 1000d1t = 54.23mm3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=d“1t=1 54.23 =54.23mmv = 0.88m /s4)mntd 1t cos :54.23 cos142.29mmz123h =2.25 mnt =2.25 2.29 = 5.15

21、mm計(jì)算縱向重合度54.2310.545.15；：b=0.318 dz1tan b =0.318 1 23 tan14'w.8245)計(jì)算載荷系數(shù)b = 54.23nmmnt = 2.29mmh=5.15mmbb =10.54 h:檸 1.824根據(jù)v =0.88m/s, 7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) kv =1.02由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）10-3 查得 khct= kfc(=1.4表10-2查得使用系數(shù)ka=25» 表 10-13 查得 kf p=1.34» 表 10-4 查得 k

22、h p=42k = 2.53d1 = 63.18mm7）計(jì)算模數(shù)mnd1cos :zi63.18 cos1423=2.67 mmmn = 3mm取 mn =3mm8）幾何尺寸計(jì)算（1） 計(jì)算中心距(z1 z2)mn (23 92) 3a =-= 177.78mm2cos :2 cos14a = 177.78mm（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角（z1 z2）mn（23 92） 3-=arccosarccos13 59'562a2 177.78因口值改變不多，故參數(shù) 次、zh等不必修正（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑b 二 13 59'56''接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) k

23、= kakvkhokh b = 1.25h1.02父1.4父1.42 = 2.536）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1=d1t3 k =54.23 3 2.53 = 63.18mm7 kt 1.6（4）計(jì)算齒輪寬度,zm23 3di71.1mmcos- cos13 59'56''d1 = 71.1mmd2 = 284.4mmd2z2mncos :92 3cos13 59'56''=284.4mmb = dd1 =1 71.1 = 71.1mm圓整后取 b2 =71mmb1 = 76mm3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)

24、k =kakvk-k-=1.25 1.02 1.4 1.34 =2.39b1 = 76mmb2 = 71mmk =2.392）根據(jù)重合度 即=1.824,由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 丫 0.88zv1 二(cos ：)a 323(cos13 59'56'') a3= 25.17zv1 =25.17zv2 =100.69zv2z2(cos ：) a 392(cos13 59'56'') a 3= 100.693）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)4）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)yfa1 = 2.62yfa2 =2.18應(yīng)力校正系數(shù)y

25、sa1 =1.59ysa2 =1.795）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖20-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限afe1=440mpa ,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限仃fe2=425mpakfn2 =0.927)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1,，得8)校核彎曲強(qiáng)度kfni；feiic f 1 =s.kfn2；fe21：_一 f 2s0.88 440276.57mpa1.40.92 425= 279.29mpa1.42 kty ：(cos ' ) a 2yfaysa ,1二 f 二_ f ,根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式mza2ecmna3進(jìn)行校核2kty xcos ) a 2yfa1ysa

26、1二 f1 dz1 a2 <mna32 2.39 97348 0.88 (cos13 59'56'') a 2 2.62 1.591 23a 2 1.631 3a 3= 68.94mpalc f 1_ 2kty -(cos ) a 2yfa2ysa2 1 f1 =dz2a 2 二mn a32 2.39 97348 0.88 (cos13 59'56'') a 2 2.18 1.791 92 a 2 1.631 3a3= 64.58mpaf i2滿足彎曲強(qiáng)度，所選參數(shù)合適。i：f 1 =276.57mpal-f 12 =279.29mpa二

27、f1 = 68.94mpaic f 1二 f1 = 64.58mpa_ i?". f 12六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸設(shè)計(jì)1、求輸入軸上的功率 p2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩t2p2 =3.29kw n2 =960r/min t2 =32.73n*m2、求作用在齒輪上的力ft -1045nfr =116nfa=362n已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓半徑為dm1 =d1(1-0.5 r) =mz1(1-0.5 r) =3 25 (1 -0.5 0.33) = 62.625mml 2t 2ftdm132.73 10 a3 262.625= 1045nfr =ft *tan 二cos、i =1045 tan

28、 20 cos72 13'42'' =116nfa =ft *tan ：sin、i =1045 tan20 sin 72 13'42'' =362n圓周力ft、徑向力fr及軸向力fa的方向如圖二所示d min = 16.89mm3、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)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八3.29d min = a。= 16.89mm版）表15-3,取a0 =112 ,得960,輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 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(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的1t算轉(zhuǎn)矩

29、tca = kat2 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取ka=3,則tca=kat2 =1.3 32730= 42549n *mmtca =42549n *mm查機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表17-4,選hl1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000 n,mm,半聯(lián)軸器的孔徑d1=20mm,故取 d1-2 = 20mm,半d1 ,2 = 20mm聯(lián)軸器長(zhǎng)度l=52mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為38mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖三）d 2 _3 = 27 mm2才二d3 -4 = d 5 -6二30mm13 -4 = 20.75mm圖三

30、d 4 _5 = 37 mm（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d 6 _7 = 25mm15 _6 = 19mm12 _3 = 50mm16 _7 = 70mm14 _5 = 116.76mm1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑d2 _3 = 27mm2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) d2q=27mm,由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì) 表15-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306,其尺寸 為 d x d xt =30mmm72mmm20.75mm ,

31、 d3_4 = d5_6 = 30mm ,而 13 4=20.75mm o這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度 h = 3.5mm ,因此取d4=37mm3）取安裝齒輪處的軸段 6-7的直徑d6-7=25mm；為使套筒可靠地壓緊軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，故取15= 19mm。4）軸承端蓋的總寬度為 20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離1 =30mm ,故取16 _7 = 70mm12 _3 = 50mm5）錐齒輪輪轂寬度為 64.86mm,為使套筒端面可靠

32、地壓緊齒輪取6）由于lb牝2la ,故取m=116.76mm（3）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d6:由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面bmh=8mmm7mm,鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為 50mm,同時(shí)為保213 =25.05mpa證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為k6 ;滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。(4)確定軸上圓角和倒角尺寸1c -1 i2700mma3取軸端侄角為2 455、求軸上的載荷wt載荷水平向h垂直向v支反力ffnh1 =522.5nfnv1 =33.55nfnh2=1567.5nfnv2 =8

33、2.45n彎矩mmh =64.71n mmv1 = 4.15n mmv2 =11.34n m總彎矩m = j64.71a2 + 4.15a2 =64.84n m扭矩tt2 =32.73n mt26、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取二,二 0.6的計(jì)算應(yīng)力m a2 (：t2)a264.71a 2 (0.6 32.73) a 20.1 0.03a 3= 25.05mpa前已選定軸的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，由機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)»表15-1查得5400mma364840n mm32730 n *mm24.01mpa6.06mpa卜 -1

34、= 60mpa,；=ca :：l-6、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1) 判斷危險(xiǎn)截面截面5右側(cè)受應(yīng)力最大(2)截面5右側(cè)抗彎截面系數(shù)57w=0.1da3=0.1 30 a3 =2700mma3抗扭截面系數(shù)wt =0.2d a3 =0.2 30 a 3 =5400mma3截面5右側(cè)彎矩m為m = 64840 n *mm截面5上的扭矩t2為t2 =32730n mm截面上的彎曲應(yīng)力= 24.01mpam 64840 b =w 2700截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45t2wt327305400= 6.06mpa調(diào)質(zhì)處理15-1二b =640mpa,。二275mpa,=155mpa截面上由于軸肩而形成的理論

35、應(yīng)力集中系數(shù)及飆t按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表r3-2查取。因d2.0 =0.06730=37 =1.23330經(jīng)插值后查得又由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為q0.82,q . =0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為ko=1 qc( .1)=1 0.82 (1.93-1)=1.76心.尸1 q .(： .-1) =1 0.85 (1.55 -1)=1.47由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù) 知=0.71 ,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)£丁=0.87。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 為二1 ,則綜合系數(shù)為k： 1 1 + 1.7611

36、= 2.570.71 0.92kj-彳 1.471-1 =1=1.780.87 0.92kc- = 2.57k . = 1.78又取碳鋼的特性系數(shù)七二0.1,=0.05計(jì)算安全系數(shù)sca值2752.57 24.01 0.1 0=4.467-0.1, v-0.05=27.95s； - 4.46s. =27.95sca = 4.40 . . s = 1.5.-1155s =k . a ；m 1 7h 6.066.061.78 1 0.05 2q _ s cssca 、s；a2 s,a24.46 27.95、.4.46a2 - 4.40 s = 1.527.95 a 2故可知安全。中間軸設(shè)計(jì)1、求中

37、間軸上的功率 p3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩t3p3=3.16kw n3=310r/min t3 =97.35n*m2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑di = mt *zi =3.0918 23 =71.11mml 2t32 97.35ft1 = 2738 nd10.07111tan -：ntan 20fn=ft1 2738 1027ncos -cos13 59'56''fa1 =fean b =2738 tan13 59'56'' =683n已知圓錐直齒輪的平均分度圓半徑dm2 =d2（1 _0.5 r） =mtz2（1 _0.5 r） =

38、3 78 （1 0.5 0.33） = 195.39mmft22t 3dm22 97.35996n0.19539fr2 =ft2tan 二 cos、1 =996 tan20 cos72 13'42'' =111nfa2 = ft2tan 二 sin、1 =996 tan 20 sin 72 13'42'' -345n圓周力ft1、ft2,徑向力fr1、fr2及軸向力fa1、 fa2的方向如圖四所示設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明d 1 = 71.11mmft1 =2738nfr1 =1027nfa1 =683ndm2 = 195.39mmft2 = 996nfr2

39、 =111nfa2 -345n結(jié)果圖四3、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4（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3,取a0 =108,得d min = a。31316 = 25.59mm310,中間軸最d min = 25.59mm小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑d1和d5 q4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)下圖圖五）_15國(guó)5_ _ .餐 一-物_ _56為一r:/ 寸.f（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) dl,=d5625.59mm

40、,由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表 15-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306,其尺寸為d父口父丁 = 30mm父72mmm20.75mm ,d1，=d5-6 =30mm。di_2 = d5-6 = 30mm這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度h=3.5mm,因此取套筒直徑37mm。2）取安裝齒輪的軸段 d2 , = d4 v =35mm ,錐齒輪左端與左軸承之間采用d2_3 = d4 _5 = 35mm此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取 l23 = 35mm,齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩l2_3

41、 = 35mm高度h0.07d,故取h=4mm,則軸環(huán)處的直徑為 d34 = 43mm。d3_4 = 43mm3）已知圓柱直齒輪齒寬 bl =76mm ,為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取l4= 72mm。l4 -5 = 72mm則取 li _2 55.67mm, 13-4 =10.08mm,li -2 = 55.67mml3 一4 = 10.08mml5 -6 = 52.75mm4）箱體一小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸,l 5 _6 =52.75mm。（3）軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d2 -3由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1 查得平鍵截面b><

42、;h =10mm><8mm，鍵槽用鍵槽銃刀加工， 長(zhǎng)為22mm,同時(shí)h 7為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性， 故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 m6 ；圓 柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d 4 -5由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查 得平鍵截面bx；h =10mmm8mm,鍵槽用鍵槽銃刀加工， 長(zhǎng)為56mm,同時(shí)為h7保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為m6 ；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為m6o（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2 455、求軸上的載荷載荷水平向h垂直向v支反力ffnh1 =1673nfnv=309nfnh

43、2 = 2061 nfnv2 =1225n彎矩mmh1=102n mmh2 =143n mmv1=18.93n *mmv2 = 48.48n mmv3 = 36.61n mmv4 = 85.19n m總彎矩m max = m4 = j143a 2+85.19a 2 =166.45n *m扭矩tt3 =97.35n .m6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取口 =0.6 ,軸的計(jì)算應(yīng)力.m a2 (: t2) a2(ca 二w.166.45 a 2 (0.6 97.35) a 241.14mpa0.1 0.035 a3前已選定軸的材料為 40

44、cr (調(diào)質(zhì))，由機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)»表15-1查得1c，70mpa,l，ca :二 ic/,故女4t。7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險(xiǎn)截面截面5左右側(cè)受應(yīng)力最大= 41.14mpa(2)截面5右側(cè)抗彎截面系數(shù)caw=0.1da3=0.1 30a3 =2700mma3抗扭截面系數(shù)wt =0.2da3 =0.2 30a 3 =5400mma3截面5右側(cè)彎矩m為m =94581n *mm2700mm a 3截面5上的扭矩t3為t3=97350n，mmwt二 5400mma3截面上的彎曲應(yīng)力m;一 b 二w9458135.03mpa270094581n *mm截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t2

45、97350wt - 5400= 18.03mpat397350n *mm軸的材料為40cr , 調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得ob =735mpa,。-i =355mpa, . -i =200mpa:二 b35.03mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)口。及口工按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）r附表3-2查取。因d2.030= 0.0673530= 1.167經(jīng)插值后查得18.03mpa：二-1.90,1. = 1.47又由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為q；=0.82,q . = 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k；tqc（1）=1 0.82 （1.90 -1） = 1.74k .

46、 = 1 q.-1） = 1 0.85 （1.47 -1） = 1.40由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù) 知=0.71 ,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；. = 0.87.軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 °q =1 ,則綜合系數(shù)為ke，1 一1wtj ptt1.740.711:1 =2.54 0.92k；：.-=2.54k . = 1.70k = k.甑1.40又取合金鋼的特性系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)sca值:-1s；-8a 二故可知安全。11 =1.70 0.87 0.92率=0.1薩丁 = 0.05355=3.99kc；二a 二二 m 2.54

47、35.03 0.1 0s；:.s.20012.391.74 18.03 0.05 18.03223.99 12.39、s；a2 s .a2、.3.99 a2 12.39a 2= 3.40 s =1.5(3)截面5左側(cè)抗彎截面系數(shù)w=0.1da3=0.1 35a3 =4287.5mma 3抗扭截面系數(shù)wt =0.2d a3=0.2 35a3=8575mma3截面5左側(cè)彎矩m =94581n *mm截面5上的扭矩t2為t3=97350n *mmf 0.1,1 = 0.05sc- = 3.99s =12.39sca=3.40 s=1.5w =4287.5mm a3wt =8575mma3m =945

48、81n *mmt3 =97350n *mm截面上的彎曲應(yīng)力m 94581b =w 4287.5 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t397350t 二wt8575kc 知，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）于是得kk一 2.13, 0.8 2.13=1.70 8crst由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為:；二=:.=0.92故得綜合系數(shù)為= 22.06mpa= 11.35mpa過(guò)盈配合處的k =0.8 k 二軸按磨削加工,k =k»附表3-8用插值法求出，并取1-1 =2.13+11 =2.220.921=1.7011=1.79 0.92二 b = 22.06mpat =11.35mpak；:.-= 2.22k . = 1.79計(jì)算安全系數(shù)sca值s；.- -355kfa ' >m 2.22 22.06 0.1 0= 7.25s =ka-m20020.1411.3511.351.70 <： 0.05 sc- = 7.25s =20.14sca =6.82 . s=1.5sca =s cs27.25 20.14、soa2 s.a2，7.25 a6.82 s =1.5 2 20.14a2故可知安全。輸曲軸設(shè)計(jì)1、求輸出軸上的功率p4、轉(zhuǎn)速n4和轉(zhuǎn)矩t4p4=3.02kw n4=77.6r/min t4 = 371.66n*m2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度