兩級(jí)蝸輪蝸桿減速器說(shuō)明書(shū)(課程設(shè)計(jì))

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置題 目專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師西安文理學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)_學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱(chēng)教研室題目設(shè)計(jì)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)系統(tǒng)圖:|平xx/原始數(shù)據(jù):鋼繩拉力f/kn鋼繩速度v/(m- min-1)卷筒直徑d / mm178330工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，單班制工作，使用期限8年，運(yùn)輸帶速度允 許誤差為±5% 要求完成：1減速器裝配圖1張（a2）。2零件工作圖2張（箱體和軸）。3設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份，6000-8000字。開(kāi)始日期年 月 日完成日期年 月 日年 月曰目錄1. 電機(jī)選擇12. 選擇傳

2、動(dòng)比32. 1總傳動(dòng)比32. 2減速裝置的傳動(dòng)比分配33. 各軸的參數(shù)43. 1各軸的轉(zhuǎn)速43. 2各軸的輸入功率43. 3各軸的輸出功率43. 4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩43. 5各軸的輸出轉(zhuǎn)矩53. 6各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表64. 蝸輪蝸桿的選擇74.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型74. 2選擇材料74. 3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)74.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與兒何尺寸84. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度94. 6驗(yàn)算效率94. 7梢度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定105. 圓柱齒輪白勺設(shè)計(jì)115. 1材料選擇115. 2按齒而接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)115. 3計(jì)算125. 4按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)135. 5取幾何尺寸

3、計(jì)算146. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算156. 1蝸桿軸156. 1. 1按扭矩初算軸徑156. 1. 2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)156. 2蝸輪軸166. 2.1輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算166. 2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)176. 3蝸桿軸的校核186. 3.1求軸上的載荷186. 3.2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度21& 4蝸輪軸的強(qiáng)度校核236. 4. 2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度267. 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算307. 1蝸桿軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算307. 2蝸桿軸上軸承的選擇計(jì)算318. 鍵連接的選擇及校核計(jì)算358.1輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸采用平鍵連接358. 2輸出軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接358. 3輸出軸與蝸輪連接用平

4、鍵連接359. 聯(lián)軸器的選擇計(jì)算379.1與電機(jī)輸出軸的配合的聯(lián)軸器379. 2與二級(jí)齒輪降速齒輪軸配合的聯(lián)軸器3710. 潤(rùn)滑和密封說(shuō)明3910. 1潤(rùn)滑說(shuō)明3910.2密封說(shuō)明3911. 拆裝和調(diào)整的說(shuō)明4012. 減速箱體的附件說(shuō)明4113. 設(shè)計(jì)小結(jié)4214. 參考文獻(xiàn)431-電機(jī)選擇工作機(jī)所需輸入功率q17xl000x 60looox 0.972.345所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率pdpw = 2.34mpd = 3.54 曲p?=亠=3.543' 嘰乙=0.6577傳遞裝置總效率式屮：7/,：蝸桿的傳動(dòng)效率0.75你每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率0.98直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率0.97；74：聯(lián)

5、軸器的效率0.99“5：卷筒的傳動(dòng)效率0.96所以 nu = 0.75x0.984x0.97x0.992 = 0.65772.340.6577=3.5578kw故選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kw”xl000x607rd點(diǎn)曠100()><6()“72 伽 nn 卷=7.72r/min 總=初齒孫卷=(3 5)x(7 40)x7.72=(162.12 1544) r/ min符合這一要求的同步轉(zhuǎn)速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min電機(jī)容量的選擇 比較：表1.1電動(dòng)機(jī)的比較方案型號(hào)額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/r/min滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/r/min軍量?jī)r(jià)格1y160m-847

6、50720重高2y132m-641000960中中3y112m-4415001440輕低考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸重量及成本，可見(jiàn)第二種方案較合理，因 此選擇型號(hào)為：y132m1-6d的電動(dòng)機(jī)。2. 1總傳動(dòng)比% = 960斤卷 7.72= 124352.選擇傳動(dòng)比2. 2減速裝置的傳動(dòng)比分配= i 姻i 齒=124.35所以i蝸=31.0875i齒=4=124.35=31.0875'齒=43. 各軸的參數(shù)將傳動(dòng)裝置各軸從高速到低速依次定為i軸ii軸iii軸iv軸:一、一、一/、7/-v依次為電動(dòng)機(jī)與i軸i軸與ii軸ii軸與iii軸iii 軸與v軸的傳動(dòng)效率貝3.1各軸的轉(zhuǎn)速nl -

7、960廠 / minnn = = l9_ = 30.8806r / min i 蝸31.0875nui -nu =30.8806廠/minnlv =- = 7.72r / min如 4.013. 2各軸的輸入功率i軸4 :=切0“ = 3 5578 x 0. 99 = 3. 5222如卩11軸=£/_/ = 3. 5222 x 0. 75 x 0. 98 = 2. 5888加iii軸phl = "/_/ = 2. 5888 x 0. 99 x 0. 98=2. 5117拆iv軸piv=匕/_卩=2. 5117 x 0. 97 x 0. 98=2. 3876如/3. 3各軸的

8、輸出功率i軸pf - p/ho-i = 3.5222 x 0. 98 = 3.4518 加ii軸pu=piii-ii -2. 5888 x 0. 98 =2. 5370加iii軸pm-pieiiiii=2.5117x0. 98=2.4615后iv軸pfv piieiii:二 2. 3876 x 0. 98 =2. 3398尿34各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)pqt, = 9550 丄=9550 x 亠一=35. 3927/v m 偏960t. = 9550 d = 35. 0388沖 in niii軸心=9550務(wù)=800.6119八iiiii軸pt, = 9550=776. 7536/vnhi ini

9、v軸n = 9550 皿=2953. 5280/v 卷"卷3. 5各軸的輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)td = 35. 3927片 inpt, = 9550 丄=34. 3380.v mii軸5 = 9550 牛=784- 5997"-iii軸% = 9550 侶= 761. 2185“xiii niiv軸0 = 9550 魚(yú)=2894. 4574沖 卷n、卷 in3. 6各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表表3.1各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表軸號(hào)功率p伙w)轉(zhuǎn)矩(n-m)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸43.557835.392796010.991軸3.52333.457935.038834.3380

10、96031.08752軸2.58892.2571800.620784.599730.88060.73513軸2.51172.4615776.754761.218530.88060.97024卷軸2.38762.33982953.532894.4577.720.95064. 蝸輪蝸桿的選擇尸=3. 5233&0,i = 31. 0875,«= 960/7 min4.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù) gbft100851998 選擇 z14. 2選擇材料蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，碩度為45-55hrc. 蝸輪用zcusnlopl,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵h

11、t100制造4. 3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì) 進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式（11-12）,傳動(dòng)中心距前面的設(shè)計(jì)知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩t2,按z嚴(yán)1,估取“ = 0.75,貝i：乙=171 =9.95xlo6x-s- = 9.55xl（）6x= 9.95x106 x3-52330-75 = 817200.877 n m31.0875（2）確定載荷系數(shù)k因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)k“=1.3；由表115選取使川系 數(shù)ka=115；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系kv = 1.05 ；則k = kkakv = 1

12、.15x1x1.05 = 1.21（3）確定彈性影響系數(shù)zf因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用zcusnlopl匹配的緣故，有1ze =60mpa2（4）確定接觸系數(shù)zp先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和屮心距d的比值4/0.35,從圖11-18中可查到zp = 2.9(5) 確定許川接觸應(yīng)力巧根據(jù)選用的蝸輪材料為zcusnlopl,金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度>45hrc,可從11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力crhy = 26smpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n = 60 jn2lh = 60xlx96031.0875x(lx8x300x8) = 3.5574xl07n =3.3574x1()7壽命系數(shù)khn107

13、3.43574x107= 0.8533則 匕 =g'二 0.8533x268mptv 二 22&6875mr?心=0.8533ah = 229mpaa > 159.6543加;取a = 160伽(6) 計(jì)算中心距:3 /160x279j1.21x817.2x103x( )2 = 159.6543加和v228.6875取a= 160mm,由i=30,則從表112中查取，模數(shù)m=8蝸桿分度圓直徑4=80加加。從圖中11-18中可查zp. = 2.65 ,由于zp,vzp,即以上算法有效。£ = somm4.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸pa - 25.133/m/

14、i(1) 蝸桿(7 = 10軸向尺距 p =7um = 25.133mm直徑系數(shù)q二=10m齒頂圓直徑du = £ + 2ham = 96mm齒根圓直徑 5=心一 2(h：m + c) = 6o.smm分度圓導(dǎo)程角 arctan = 5.71°q蝸桿軸向齒m st = m/r = 12.5664mm2蝸桿的法向齒厚5zi =- cosy = 12.5664xcos5.71° = 12.5040/m(2)蝸輪蝸輪齒數(shù)z2 =31,變位系數(shù)x2 = -0.5d a = 96mmdf = 60.8mms = 12.5664m/?s“ =12.5o4oa77/77驗(yàn)算傳動(dòng)

15、比普畔刊,這吋傳動(dòng)比誤差為:31-31.087531.0875= 0.28%,在誤差允許值內(nèi)。蝸輪分度圓直徑d2 = mz2 =8x31 = 248m/?喉圓直徑心 2 = 2 + 2/2 = 248 + 2 x 8 = 264m/7?齒木艮圓直徑門(mén)=d2-2hf2 =248-2xl.2x8 = 228.8/m7? 咽喉母圓半徑力=匕一丄d“2 =160-0.5x264 = 28/7?4. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度6二耳嚴(yán) 步當(dāng)量齒數(shù) zv2 = 3?= 31.4697cos y cos 5.763根據(jù) x2 =-0.5, zv2 =31.4697從圖11-9中可查得齒形系數(shù)y幾2=2.55螺旋

16、角系數(shù)：y,=l-一 =1 一田- = 0.9592"14(7140°許用彎曲應(yīng)力：從表11-8中查得有zcusnlopl制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力a,. j =56mpa壽命系數(shù)1()63.5574x107=0.6724af = 56x0.6724 = 37.6544mp。1.53x1.21x817200.877 x 2.55x 0.959280x248x8= 23.3144mrzd2 = 248mm d” = 264/77772d f2 = 228.8mm r 2= 28/777775 = 31.4697yp = 0.9592g = 0.6724af = 31.1 m

17、pa6 =23.314mpq可以得到：6刁因此彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。4. 6驗(yàn)算效率 =(0.95 0.96) un 了 tan(/+r)已知y = 5.7r:；(pv = arctan fv ；九與相對(duì)滑動(dòng)速度匕有關(guān)。v =加""=4.04 hn / s60 x 1000 cos y從表11-18用差值法查得：九=0.0239;久=1.326°代入式中,得 = 0.77人于原估計(jì)值，因此不用重算。4. 7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從 gb/t10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為f,標(biāo)

18、注為 8fgb/t10089-1988o然后曲有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)口及表面粗糙度，此 處從略。詳細(xì)情況見(jiàn)零件圖。5.柱齒輪的設(shè)計(jì)p=2.5117kw , n = 30.8806"min, i=4.05. 1材料選擇（1）小齒輪的材料為40gk調(diào)質(zhì)），硬度為280 hbs,大齒輪的材料為45鋼（調(diào) 質(zhì)），硬度為240 hbs,二者之差為40 hbs .（2）精度等級(jí)選8級(jí)精度。（3）選小齒輪齒數(shù)z,=19,大齒輪齒數(shù)z2=19x4 = 76,取z2=76o（4）選壓力角為0 = 20。5. 2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì) 取失效概率為1%,安全系數(shù)s=l,由式(10-12)得 ah =

19、k 叩 ind = 1 02 x 600mpa = 612mpa 0嚴(yán)“當(dāng)皿=i,i5x550mpa = 632.5mp。（1）確定公式中的各參數(shù) 試選載荷系數(shù)，k嚴(yán)1.4。 計(jì)算小齒輪的傳遞扭矩_9.55xl0'a _95.5xl0'x2.5117_ n. _30.8806= 7.7676xl057vm由表10-7選齒寬系數(shù)© = 1 o 出表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)z£=189.8mp。 由圖10-2id按齒而硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6訕=600mp,；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限訃2 = 550mpa。由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。n、=

20、60njln =60x30.8806x1x(1x8x300x8) = 3.3574x1()73.3574x107= 8.89xl()6由圖1 （）19取接觸疲勞壽命系數(shù)k加=1.02;心池=1 15。計(jì)算疲勞需用應(yīng)力。川嚴(yán) 3.3574x1 ()77v2 =8.89xl06115. 3計(jì)算=62mpa匕/? =632.5妙¥?（2）試算小齒輪的分度圓的直徑幾代入巾中較小值_ c jw ±1 , z= 2.321.4x7.7676x10- 5d” =117.74m/?117.74m/n(2) 計(jì)算圓周速度u7rd,fn ttx 17.74x30.8806 m.v = 0.19

21、()3加 / s60x1000(3) 計(jì)算齒寬bv = 0.1903m/560x1000/? = 0/ d“ =1x117.74 = 117.74/wm齒寬與齒高z比彳模數(shù)齒咼h = 2.25x mnl = 13.9440加血117.7496 q 心“=8.4444h 13.9440(5)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v = 3.29m/5, 7級(jí)精度，出圖108查的動(dòng)載荷系 = 1.12；直齒輪，kha = kfa =1 o由表10-2查的使用系數(shù)：k=lrtl表104川插值法6級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱(chēng)分布吋，= 1.518 由2 = &4444,心廠1.518查圖1013得k 二1.35；故載

22、荷系數(shù)h«=1x1.01x1x1.528 = 1.5423b -(pddu = 117.嚴(yán)2.32寧(（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算的分度圓直徑，有式（10-106z）得依*1.5423 d. =d,t / =117.7496x /= 131.72521卿心v 1.4=131.7252/7?131.7252_19-=6.9329加加mn = 5.9329 mm（7）計(jì)算摸數(shù)加5. 4按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)由式（105）得彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)（1）公式內(nèi)容的各計(jì)算值 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限o陽(yáng)=5（）（wpd ；大齒輪 的彎曲疲勞強(qiáng)度極限72 = 38ompa ； 由圖

23、10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)k創(chuàng)=0.95,k庶2 =0.98 計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s = 1.4,由式（10-12）得().95x500_l4=339.2857m%kfn9fe250.98x3801.4=266mpa 計(jì)算載荷系數(shù)kk = ka kv kfa k” = 1 x 1.05 x 1 x 1.45 二 1.5225 查齒形系數(shù)。由表 105 查的 yf = 2.85；星2 =2.238。 查取應(yīng)力校正值系數(shù)。由表 105 查的 ysai = 1.54；耳2 =1.752。 計(jì)算大、小齒輪的晉并加以比較。2.85x1,54339.2857= 0.01294人齒輪的值人

24、（2）設(shè)計(jì)計(jì)算2xl.5225x7.7676xl05v1x192x0.01474 = 4.5879對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)加大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模加的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)加與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，町取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)4.5879并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值加”=5,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓胃徑t/, =131.7252mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由d. 131.7252=26.3450取召=27% 二e = 4x26.3450 = 105.38取 =106這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面疲勞

25、強(qiáng)度，乂滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5. 5取幾何尺寸計(jì)算（i）計(jì)算分度圓直徑£ = 27x5 = 135"“d2 = z2m - 106x5 = 530mm（2）計(jì)算屮心距u =（十）他=（27 + 106）x5 = 332.5 如 2 2圓整取a=333mm（3）計(jì)算齒輪寬度b =（pd d = 1x135 = 1357?7m圓整后，場(chǎng)=135呦b、= 140mmzn = 4.5879叫=5知=27z2 = 106d = 135mmd2 = 530mma = 332.5mmb2 = 135 mm3 = 140mm6.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6. 1蝸桿軸蝸桿

26、上的功率匕 轉(zhuǎn)速n, 和轉(zhuǎn)矩分t,別如下：p / = 3.5223kw n z =960r/min tz=35.2156nm6. 1. 1按扭矩初算軸徑選用45鋼調(diào)值，硬度為217-255h3s根據(jù)教材7370(15-2)式,并査教材表15-3,取a =110d>a= 1103/3,5223 = 16.9675nv 960考慮到有鍵槽，將直徑增大7%,貝山d = 17x(l + 7%)nw? = 18.16mmd = 20mm因止匕選d = 20/77/776. 1. 2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 蝸桿上零件的定位，固定和裝配一級(jí)蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體屮間，兩隊(duì)軸承對(duì)成分布，蝸桿由 軸肩

27、定位，蝸桿周向用平鍵連接和定位。/端：軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑故同時(shí)選用聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算tca = katt,查教材14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取7；=457803mmka = 1.3,則匚=1.3x35.2156 = 45.7803/v m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件和考慮到蝸桿與電動(dòng)機(jī)連接處電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑查機(jī)械手冊(cè)表13-1()選用hl6型號(hào)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。表6.1聯(lián)軸器型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)距(n in)許用轉(zhuǎn)速(r/min)厶(mm)l(mm)軸的直徑(mm)hl62503800608232d/_ = 32mm,厶一 =82mm,因此/選擇段心_ = 32/77/72,

28、長(zhǎng)度取厶 =82/77/77,軸上鍵槽鍵寬和鍵高以及鍵長(zhǎng) 為 10x8x70。端：因?yàn)槎ㄎ讳N(xiāo)鍵高度，= 6mm因此，d/ = d一 + 2/1二44/nm。軸承端蓋的總長(zhǎng)為20mm,根據(jù)拆裝的方便機(jī)燉電3工”金 機(jī)植讀針扇al氏* 0樹(shù)化專(zhuān)主刼1d i _ in = 44m/n,ln = 5qmm取端蓋外端面于聯(lián)軸器右端面間的距離為l = 30/77/77所以，厶=30+ 20 = 50加加iii段：初選用角接觸球軸承，參考要求因d/z_/z=44,查機(jī)械手冊(cè)選用 7209ac 型號(hào)滾子承dxdxb = 45x100x19。即乞“ =45加加，lui_v = 24mm. l =24mm角接觸球

29、軸承一端用油環(huán)定位(寬度為6mm),油環(huán)緊靠軸環(huán)端用于軸肩定 位。dlv_v = 62mm.l/v_v = 45mmd = 80m/77da2 = 248bx = 78.8mmzv_v/ = 130 mmiv段：直徑d“呵=45 + 2x8.5 = 62加仏軸環(huán)寬度b>1.4/i，在滿(mǎn)足強(qiáng)度 下，乂要節(jié)省材料取軸肩寬度為l(/v_v)i =10/7?7n ； dlv_v2 = 52mm , l(/u_u)2 = 35mm ； l/v_v =35 + 10 = 45mm。v段：由前而的設(shè)計(jì)知蝸桿的分度圓肓徑d = somm,齒頂圓胃徑dax = 96，蝸輪的喉圓直徑d“2 = 248 o查

30、材料11-4變形系數(shù)x = -0.5/nm所以蝸輪齒寬 =(114-0.06z2> =(8 + 0.06 x31)x8 = is.smm030綜合考慮要使蝸輪與內(nèi)壁有一定的距離圖6. 1蝸桿軸6. 2蝸輪軸6. 2. 1輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩：p =2.537lkw,n/z =30.8806r/min ,tlt =784.5997nm機(jī)強(qiáng)電3工”金 祝枝針劊建氏£ 0 m化專(zhuān)土觀f磁（2）求作用在軸上的力27；x2x784699.7248= 6328.222x34338_80-= 1716.977fr2 = frx=件 x tan a = 9.53x0

31、.369 = 2335.1058/v（3）初步確定軸徑的最小直徑 選用45鋼，硬度217 255hbs根具教材公式p3709q5-2）式，并查教材表153 取血=112,d>c* 2 5371歳礦4&6895如考慮到鍵槽，將直徑增人 10%,貝u； t/ = 50.35x（1x7%）mm = 52.0978m/h所以，選用d =55加加d = 55mm6. 2. 2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)汁（1）軸上的零件定位，固定和裝配蝸輪蝸桿單級(jí)減速裝置屮，可將蝸輪安裝在箱體屮央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng) 分布，蝸輪左面用軸肩定位，右端面用軸端蓋定位，軸向采用鍵和過(guò)度配合, 兩軸承分別以軸承肩和軸端蓋定位，周向定位

32、則采用過(guò)度配合或過(guò)盈配合， 軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，右軸承從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑故同時(shí)選用聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算tca = katn ,查教材14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取則：=1.3x800.6199 = 1040.8059"加由輸出端開(kāi)始往里設(shè)計(jì)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用hl5彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。表6.2聯(lián)軸器型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩（n 加）許用轉(zhuǎn)速（r/min）厶(mm)l(mm)軸孔直徑（mm）hl4125040008411255d _ = 55 mml_u = 82mmi- 11 段：cl=55nvn , ll_n = s2mm o 軸上鍵

33、槽取 16x10, l = 7（hrun。ii- iii 段：因定位軸肩高度/z =（0.07-0.1）/1= 3.5mm,“2=55 + 2x3.5 = 6加加，考慮到軸承端蓋的長(zhǎng)度和安裝和拆卸的方便，取l_/ = 25 + 25 = 43/?77noiiiiv段：初選用角接觸球軸承，參照要求取型號(hào)為7213ac型鬪錐滾子 軸承dx£>xb = 65mmxl20加心23訕，考慮到軸承右端用套筒定位，取齒輪距 箱體內(nèi)壁一段距離a=20mm,考慮到箱體誤差在確定滾動(dòng)軸承時(shí)應(yīng)據(jù)箱體內(nèi) 壁一段距離s,取s=8。已知所選軸承寬度t=23,貝il/z_/v = t + s + d + 4

34、 = 23 + 8 + 25 + (70- 66) =。ivv段：為安裝蝸輪軸段，div_v = 70mm ,蝸輪齒寬l渦輪=075僉=0.75x96 = 72加血，厶“ =(1.2 1.8)£取 l” =90mm,由 于為了使套筒能壓緊蝸輪則厶=86mm。v- vi段：vi-v段右端為軸環(huán)的軸向定位心旳=dlv_v +2x5 = 80肋7,厶/一刃=34 mmvi- vii 段：dvi_vi1 = 65mm, lvi_vi1 = 22mm。l -/ = 43/nml/z/_/v = 60mmdfv_v = 10mml lv_v =90mm厶w = 86 mmdv_vl = 80mm

35、vi-viid hi 一 iv=65mm=65mmlv/_v7/ = 22mm圖6.2蝸輪軸(3) 軸上零件的周向定位蝸輪、半聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵連接。按dlv_v = 10mm由教材 表61查毒平鍵截itnhxh = 20x12 ,鍵槽用銃刀加丄，長(zhǎng)為80mm,同時(shí) 為了保證齒輪與軸配合由良好的對(duì)稱(chēng)，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選川平鍵分別為為r616mmx 1 qmmx70mm ,半聯(lián)軸器與軸的配合為勺<。滾動(dòng)軸承的周向定k6位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6o(4) 參考教材表15-2,取軸端倒角為圓角和倒角尺寸2x45°,

36、個(gè)軸肩的圓角 半徑為126. 3蝸桿軸的校核6 3. 1求軸上的載荷frfdift_ fd2nh1x nh2frfanv1xnv2tt圖6.3受力分析圖首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖6.1）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖6.3）。在確定軸承 的支點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取得a值。對(duì)于7209ac型軸承，由手冊(cè)中 查得a=18.2mmo w此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距l(xiāng) = （45/77/77 + 65/77/7?）x2 = 220mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖6.3）可以看出中間截面是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的截面的mh.m、,及m的值計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如下：你二 = e=3°3m)8xl

37、()3x2 = 0.8585kw""/80坐二型理 x1o'x2 = 6.456kn/2fll d1248巴=巧=耳 tan 20° = 2.3825knvv1=v2 =0x/； = 1191.252vfnhi=fnh2=0.5xft2 =322sn7； =7；= 34.338o7v mm = fnh x110 = 3228x 110 = 355080n mmmv =/vxll0 = 1191.25x110 = 131037.5 mm=心=858上ft2=fa =(a5.6n= 2382.52f = f1 nv 1 nv2=1191.257vmh = 35

38、5080mv =mv2= 131037.5載荷hv支反力nfnhfnh2fnvifnv2322832281191.251191.25彎矩mnmmmh = 355080冊(cè)力=m”2 =131037.5總彎矩mm =%= 378487.302v-mm扭矩 t=34.3380a-mm表6.3軸上的載荷mx=m2= 378487.30t=34.3380（1）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力：_加+（血）2 3o.w23_ 206131.82042

39、 +（0.6x34.3380）2 0.1x703二7.3923mm v = 60mpa気=7.3923甌20故安全。6. 3. 2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度(1) 判斷危險(xiǎn)截面截面ii、iii、iv只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的 應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬 裕確定的，所以截面ii、iii、iv均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面v和vi與蝸輪嚙合的應(yīng)力 集屮最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，屮心截面上的應(yīng)力最大。截面v的應(yīng)力集 中的影響和截面vi的和近，但截面vi不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較人，故 不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然應(yīng)力集中最

40、大，但應(yīng)力集中不大(過(guò)盈配 合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端)，而11這里軸的直徑最人，故截中心面也 不必校核。因而該軸只需校核截面v左右即可。(2) 截面e左側(cè)w =16638滬wr =33275加加彳抗截面系數(shù) w = 0.m3 = 0.1x553 = 16637.5w抗扭截面系數(shù)叱=0.2j3 = 0.2x553 = 33275mm3截面e左側(cè)彎矩m "5080x晉 “452605,”截面 e 上扭矩 7； =800.6199 mmm_ 145260 廠 16637.5 二&7309mp。t* 800619.9 “一 八"“= 24.0607mpd%.33275

41、軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表11-1查得巧=640mp。,= 275, j = 155截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù).及色按附表32查取，i大i 12 = 0.0385, 2= i.53d 52d 52 2.0,=1.31你=1.82©=1.26又由附圖31可知軸的材料放性系數(shù)么=0.82,務(wù)=0.85 故有效應(yīng)力集屮系數(shù)© t + 乞(爲(wèi) 一1)= 182 kt = 1 +務(wù)（ -1） = 1.26教材附圖3-2尺寸系數(shù)召=0.67 , £t = 0.82教材附圖34pa=pt= 0.92軸耒經(jīng)表面強(qiáng)化處理 ze. '.又由31與3-2的碳鋼的

42、特性系數(shù)(pa = 0.1 0.2 取 = 0；(pt 0.05 0，(pt 0.05。 計(jì)算女金系數(shù)s"s -6275=*=11.24902.80x8.7309 + 0.1x0s -jr二155=7 7150l62x 24°607+0 05x24.0607-2 2v ss -6.3624 » s -1.5js/+s/故該軸在截面左側(cè)強(qiáng)度是足夠的。(3)截面e右側(cè)抗截面系數(shù)按教材表15-4中的公式計(jì)算w = 0. id? =0.1x803 = 51200mm3抗扭截面系數(shù)wt = 0.2 彳=0.2x803 = 102400mm3彎矩7；及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為m=8006

43、19.9x11065 = 254742.6955/v mm1101800619.9rt =二= 7.81 s6mpa1 wt 102400s” =11.24905r =7.7150s“ = 6.3624w =51200/?m3%=102400w?q=7.8186mrz7； =80061 9.9m m/w254742.6955_51200-=4.9754m%kkk過(guò)盈配合處亠 由附表38川插值法求出并取 且二0.8玉%6£(y5=3.16,故冬js= 0.8x3.16 = 2.53按磨削加工，附圖34表血質(zhì)量系數(shù)pg-it- 0.92 附圖32尺寸系數(shù)，故得綜合系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理

44、-1 = 3.25心士 +才亠，2又由3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)(pc =00.2取0 =0.1©=0.05 0.1,取久=0.05計(jì)算安全系數(shù)scas =”心+佔(zhàn)”2753.25x4.9754 + 0.1x0 °°°氏1552.62x迪+ 0.05x27.81862= 14.8498s” = / ” '=11.1851» 5 = 1.5故該軸在截面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。木設(shè)計(jì)因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的 應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此蝸桿軸的設(shè)計(jì)即告結(jié)束。a= 17.0068r =14.8498.=11.18516.4蝸輪軸的

45、強(qiáng)度校核皿鳥(niǎo)余矢用況6. 4. 1求軸上的載荷fd 1 一fd 2frft i fafrfwfw圖6.4受力分析圖首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖6.1）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖6.3）0在確定軸承 的支點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取得a值。對(duì)于7213ac型軸承，由手冊(cè)中 查得a=24.2mm o因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距=158/77/7?l = （34mm + 45m/n）x2 = 158mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖6.3）可以看出中間截面是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的截面的m、mv 及m的值計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如下：你二® 二竺=3°338°x103x2 =

46、0.8585knftl=fa= 800,6l"xl03 x 2 = 6.456kn /2 tt, d2 248fr =fr = ftan 20 = 2.3825knfnvl=fnv2=0.5xfr=9.25n爲(wèi)嚴(yán)弘2=05“2 =3228n7；=7；=800.61997v-mm = fnh x 79 = 3228 x 79 = 255012n - mmmv = fnv x79 = 1191.25x79 = 9410&75/v-mm載荷hv支反力nfnhfnh2fnhf機(jī)2322832281191.251191.25彎矩m n mmmh =255012mvl =mv2 =941

47、08.75總彎矩mm=m2=jm/+mj =271822.6940"伽加扭矩 t二800. 6199 2v 加加表6.4軸上的載荷mh =255012= 94109（1）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截而（即危險(xiǎn)截而）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力乙=7.924925為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力：_加+(血)2 "0.1j23_ 271822.69402 +(0.6x800.6199)2_0.1x703=7.9249mpd < 乙=60mpa故女金6. 4. 2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度（1

48、）判斷危險(xiǎn)截面截面ii、iii只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力 集屮均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確 定的，所以截面11、111均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面iii和iv處過(guò)盈處配合引 起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，中心截面上的應(yīng)力最大。截面v 的應(yīng)力集中的影響和截面iv的相近，但截面v不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較 大，故不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然應(yīng)力集屮最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò) 盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集屮均在兩端），而且這里軸的臣徑最大，故截中心 面也不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，

49、 因而該軸只需校核截面iv左右即可。（2）截面e左側(cè)ah = 4.761 mpa抗截面系數(shù) w =0.w3 =0.1 x653 =27463w抗扭截面系數(shù)叱=0.2/ =0.2x65? =54925加？辺=14.576679-41截面e左側(cè)彎m = 271 822.6940 乂市一=130750.1566n mm截面e上扭矩§ =800.6199 m ah = w13075(x156627463= 4761mpg7；800619.9 - “rt = = 14.5766mp。7 瑪 54925軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表11-1査得= 640mpa, <7_ = 60mpaq_ =275, j = 155截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù),及冬按附表32查取，因(xa 2.0, oct =1.31乂出附圖3-1 nj|軸的材料敏性系數(shù)么=0.82,務(wù)=0.85 故有效應(yīng)力集中系數(shù)k(y = l + qfxaa -1) = 1.82kt + %(% 1) = 1.26教材附圖32尺寸系數(shù) = 0.67 ,6 =0.82教材附圖340廠0=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理v _ k a , 1 j _ 2 xk乙陽(yáng)2又由3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)(pa =00.2 取 =0； e =0.05 0，(pt