渦輪蝸桿電動(dòng)機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置課程設(shè)計(jì)CAD

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)電動(dòng)機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師目錄第一章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)11.1減速器類(lèi)型及特點(diǎn)11.2電動(dòng)機(jī)的選擇11.3減速器各級(jí)傳動(dòng)比的分配 21.4傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算2第二章蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)62. 1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型62. 2選擇材料62. 3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)62. 4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸72. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 82. 6效率的驗(yàn)算92.7.精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定9第三章圓柱齒輪的設(shè)計(jì)103.1材料選擇103. 2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)103. 3按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)12第四章軸的設(shè)計(jì)及校核134.1

2、按扭矩初算軸徑144. 2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144. 3蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算154. 4蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)164. 5軸的校核18第五章標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及校核計(jì)算265. 3鍵的選擇及校核285.4聯(lián)軸器的選擇及校核29第六章箱體及附件的設(shè)計(jì)306. 1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)306. 2附件的功用及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31設(shè)計(jì)總結(jié)32參考文獻(xiàn)33附錄34第一章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)，主要包括擬定傳動(dòng)方案、選擇原動(dòng)機(jī)、確定總傳 動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比以及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。1.1減速器類(lèi)型及特點(diǎn)本減速器傳動(dòng)方案為單級(jí)蝸輪蝸桿減速器，具有傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊， 并且傳動(dòng)平穩(wěn)。下置式蝸桿減速器潤(rùn)滑條件較好，故選下置

3、式蝸輪蝸桿傳動(dòng)。1.2電動(dòng)機(jī)的選擇本減速器是單極蝸輪蝸桿傳動(dòng)，頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，有較大的振動(dòng)和沖擊, 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，且應(yīng)具備自鎖的功能，故選yz、yzr系列的電機(jī)。主要計(jì)算過(guò)程如下：工作機(jī)所需輸入功率pwpw1500 x10601000 x 0.97=2.58 kw（式 1-1）所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率qdpw = 2.58 曲pd = 3.919 曲pd =卩"=3.919 kw（式 1-2） z傳遞裝置的效率的選擇：取自文獻(xiàn)【1】表12-8,因?yàn)槭俏仐U傳動(dòng)，采 用有潤(rùn)滑，且選雙頭蝸桿。每一傳動(dòng)副的效率如下：“i :剛性聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率0. 97每一對(duì)軸承效率效率0. 98每一個(gè)聯(lián)軸器傳動(dòng)

4、效率0. 99久：開(kāi)式齒輪的傳動(dòng)效率0.975：蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率0.75r）a = 0.658久,：工作機(jī)效率0.97總效率為:”刀45 = 0.658 （式 1-3）vxl000x60 an “cc n _ / .nr = xl000x60 = 8.377r min"兀dx310由參考文獻(xiàn)【1】表3-2得開(kāi)式齒輪及蝸桿傳動(dòng)比范圍如下：開(kāi)式圓柱齒倫傳動(dòng)比彳二35蝸桿傳動(dòng)比z2=1040由傳動(dòng)比公式得總傳動(dòng)比范圍為：必二彳*匚=（35） （1040） =30200 （式 1-4）故點(diǎn)擊可選轉(zhuǎn)速范圍 nd = z', *n=（30200）*8. 377二251. 311675.

5、 4r/min依據(jù) pd =3. 919kw 兄“二251. 311675. 4r/min巧.二 15%每班工作不超過(guò)lomin故選電機(jī) yzr132m6 型 卩“ =5. okw©二875i7min1.3減速器各級(jí)傳動(dòng)比的分配電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作機(jī)轉(zhuǎn)速的比值即為總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比=叫=朗' 二104. 453 （式1-5）“ n 8.377開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)比z>3-5蝸桿傳動(dòng)比z2=1040初步取開(kāi)式齒輪及蝸桿傳動(dòng)比如下：開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)比厶二4蝸桿傳動(dòng)比2二仝二26. 113 （式1-6）1 - 4傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算為進(jìn)行傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，就計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)

6、力參數(shù)的計(jì)算, 即各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一、各軸轉(zhuǎn)速斤卷=8.377r/minz； =104. 453i2 =26. 113將傳動(dòng)裝置各軸從高速到低速依次定為t軸tt軸ttt軸tv軸：g/一 一/ hm-v依次為電動(dòng)機(jī)與1軸i軸與ii軸ii軸與iii軸iii 軸與v軸的傳動(dòng)效率則各軸轉(zhuǎn)速為：n. = 875 / .26.11387533.508式(1-7)n =875r/minn2 =33.508r/ minn3 =33.508r/min1 /minn4 = 8.37717mini軸p,77. =3.919x0.99 = 3.88ii軸p =：3.88x0.75x0.98 = ：2.85 加

7、iii軸pm = p腫 3 := 2.85x0.98x0.99 =:2.77bviv軸pv = p/“2“4= 2.77x0.98x0.97：=2.63m工作機(jī)p -=2.63x0.98 = 2.58jtw2.各軸的輸出功率pf =3.919x0.98x0.99 = 3.p(f = 2.5skw 片=3.88曲p2 = 2.85kwp3 = 2tlkw鬥=2.5如力33.508 人訕nlu 33.508 o r/ 亠 、 n= = = 8377 anin 式（卜廠(chǎng)二、各軸的功率1 各軸的輸入功率pn =馬 25 = 3.8x0.98x0.75 = 2.79kwpm =匕 23 = 2.79x0

8、.98x0.99 = 2jkwpiv =片 24 = 2.71x0.98x0.97 = 2.58加pv = pm = 2.58x0.97 = 2.5hv三、各軸的轉(zhuǎn)矩1 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩p3 99電動(dòng)機(jī) t = 9550- = 9550x- = 42.77a - m5875t. =9550-td= 42.11 n.mt、= 42.35 nmq qq= 9550x 注= 42.352"875ii軸=9550 = 9550x = 812.27-.7； =812.277vm7；= 789.47 7v.miii軸p2 77“9550證"50x 置 59.47n”7； = 2998-2

9、77v.miv軸p2 63“955。磴= 9550x49x2757： =294127/77"9550 斜 9550x 爲(wèi)= 294i.27e2.各軸的輸出轉(zhuǎn)矩pq q-9550 薩 9550x = 41.47"”ii軸p2 79“9550 右= 9550x = 795.175iii軸p2 71加 9550證= 9550x 莎礦 772.368eiv軸29550 遵= 9550x 爲(wèi)= 2941.27p2 5tvm = 9550二= 9550 x = 2850.07" 加nv8.377軸號(hào)功率p(jw)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

10、3.91942. 778750. 991軸3. 883.842. 3541.4787526. 1130. 735表1.1各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表2軸2. 852. 79812.27795. 1733. 5080. 973軸2. 772. 71789. 47772. 36833. 50840. 964軸2. 632. 582998.272941.27& 3770. 96工作機(jī)軸2. 582.52941.272850. 07& 377lh = 7200/?第二章蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)輸入功率 p = 3.88bv, i = 26.113= 875r/min壽命 lh = (2x8x300x10x1

11、5%) = 7200/?2. 1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿相當(dāng)于一個(gè)少齒數(shù)、大螺旋角的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱斜齒輪，并且便 于加工。根據(jù)gb/t100851998選擇zi2. 2選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿選45鋼，因希望效 率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55hrc蝸輪用zcusnlopl,金屬模制造。為了節(jié)約貴重的有色金屈，僅齒面用青 銅制造，而輪芯用灰鑄鐵ht100制造。2. 3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)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)算進(jìn)計(jì) 算，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。rfl文獻(xiàn)【3】式(11-12),得傳動(dòng)中心 距z

12、e =160 mpc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)乙。zq=3.1先假設(shè)蝸桿分度圓直徑dl和屮心距a的比值d'la = 0.3,從文獻(xiàn)3圖11-18屮可查到zp =3.1(5)確定許用接觸應(yīng)力訊根據(jù)選用的蝸輪材料為zcusnlopl,金屬模制造，蝸桿的螺旋齒而硬度>45hrc,可從文獻(xiàn)311-7屮查蝸輪的基本許用應(yīng)力ah= 26smpa = 1.45xl07應(yīng)力循壞次數(shù) = 60jn2£/, =60xlxx7200 = 1.45x107式(2-3)26.113i 107壽命系數(shù) khn =87 =

13、0.95 式(2-4)從 v1.45x107貝ijah = khn xah = 0.95x268mpa = 255.84mpa式(2-5)(6)計(jì)算中心距：tz>3 1.63x812.27x103x(16°x3,1)2 = 170.73mmv255.84取a=200mm,由i二26. 113,則從文獻(xiàn)【3】表11-2中查取模數(shù)m=8蝸桿分度圓直徑d = 63 mm從圖'p 11-18 i|>可查z/73.0,由于zp'vzp,即以上算法有效。2. 4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸pa = 19.79mm(1)由文獻(xiàn)【3】表11-3得蝸桿的主要參數(shù)如下：q

14、= 10軸向尺距pa二19. 79mmjdax - 75.6mm直徑系數(shù)q二魚(yú)二10式(2-6)mdf = 47.88/?im齒頂圓直徑 da =4-2h'am = 75.6mm 式(2-7)/ = ll°18,36n齒根圓直徑d門(mén)=d-2(力：加+ c) = 47.88/wn式(2-8)sa = 9.s96mmz? = 53d2 = 333.9mmdf2 = 318.78/?imda2 = 346.5m/?2 = 26.15mm當(dāng)量齒數(shù)zv23cos y53cos311.31°=54.05式(2-12)分度圓導(dǎo)程角 /=arctan = ll°1836n

15、 式(2-9)q蝸桿軸向齒厚sn = m7i = 9.896/?im 式(2-10)“ 2(2)有文獻(xiàn)【3】表11-3> 11-4得蝸輪的主要參數(shù)如下：蝸輪齒數(shù)z2 =53,變位系數(shù)x2 = 0.246驗(yàn)算傳動(dòng)比1=53/2=26. 5傳動(dòng)比誤差26526，113x100% = 1.5%在誤差允許值內(nèi) 26.113蝸輪分度圓直徑£ = mz2 = 6x53 = 333 9如2喉圓直徑 d“2 = +2力“2 = 333.9 + 2x6.3 = 346.5mm齒根圓直徑df2 =d2 -2hf2 =333.9-2x1.2x6.3 = 318.78mm咽喉母圓半徑 r82=a-d(

16、l2 = 200 - 0.5 x 346.5 = 26.15mm2. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度式(2-11)根據(jù) 花=°246厶2 = 54.05 從文獻(xiàn)3圖11-9中可查得齒形系數(shù)y 皿2 =2. 18y113螺旋角系數(shù)k = 1一一 =1=0.9192 式(2-13)©140°140°許用彎曲應(yīng)力從文獻(xiàn)3表11-8屮查得有zcusnlopl制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力' =56mpa壽命系數(shù)= 0.6029.65 x107式(2-14)<tr = 56x0.602 = 33.712mpa式(2-15)1.53 x 1.63 x 81227

17、0 x 0.9192 x 2.18門(mén)(jf = 30.63mp。63x333.9x6.3彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。2. 6效率的驗(yàn)算閉式蝸桿傳動(dòng)的功率損耗一般包括三部分，即嚙合摩擦損耗、軸承摩擦 損耗及浸入油池中的零件攪油吋的濺油損耗。而蝸桿傳動(dòng)的總效率，主 要取決于取決于計(jì)入嚙合摩擦損耗時(shí)的效率。當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，則有77 = (0.95 0.96) tan/式(2-16)tan(/+r)己知/ = 11.31° ；(pv = arctan fv:九與相對(duì)滑動(dòng)速度匕有關(guān)。v =倒厲=2.943/71/5 式(2 17)60x1000 cos/從文獻(xiàn)3表11-8中用差值法查得：九=0.028;%

18、 = 1.604 代入式中，得 = 0.83大于原估計(jì)值。因此不用重算。2.7.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7級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為d,標(biāo)注為 7d gb/t10089-1988o然后由有關(guān)手冊(cè)的要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。此 處匆略，詳見(jiàn)零件圖。 =0.83第三章柱齒輪的設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)圓柱齒輪為開(kāi)式，故選齒面碩度350hbs的碩齒面齒輪，其主要 失效形式為齒面疲勞點(diǎn)蝕，所以在設(shè)計(jì)時(shí)主要以齒面設(shè)計(jì)，齒根校核。齒輪傳動(dòng)組要參數(shù)為：p二2.77kw 7v = 3o3.5o8r/min i二43.

19、1材料選擇（1）因?yàn)殚_(kāi)式齒輪為硬齒面齒輪，失效形式為齒面疲勞點(diǎn)蝕，故小齒輪和 大齒輪的材料均為45鋼，調(diào)質(zhì)后表面淬火，增強(qiáng)其表面硬度。（2）因?yàn)槌暂啚橛昌X面齒輪速度屮等，故選精度等級(jí)選6級(jí)精度。初步選小齒輪齒數(shù)乙=17 ,大齒輪齒數(shù)z2=17x4 = 683. 2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)【3】得式（10-21）試算，即式（3-1）（1）確定各個(gè)計(jì)算值1）試選 k, =1.32）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩t=789. 47n.m3）由10-7選取齒寬系數(shù)©=1丄4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)乙=189.8mp&5）按圖 10-21d :小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= loompa人

20、齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= 100 mpa6）由文獻(xiàn)3得式10-13計(jì)算應(yīng)力系數(shù)n. = 60 jln = 60 x 33.508 x 7200 = 1.447 x 1071.447x10?4= 3.61875xl06式（3-2）7）由文獻(xiàn)【3】圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)k,tni = 0.98,2=1.0888）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)5=1,由文獻(xiàn)【3】式10-12,得(jh = 980mpaah , = «的”晌=0.98x700 = 9s0mpacyh2 = v2(7|im2 = 1.088x700 = lossmpa式(3-3)s試算小齒輪的分度圓的直徑血代入0中較

21、小值kttu±2e d %h 1d = 84.39mm=2.32 31 .3 x 7894705x x4189 .8、980)=84 .39mm(3) 計(jì)算圓周速度u7tcltn 龍x84.39x33.508 , 4o . 一、 、v =u = 0.148m/5 式(3-4)60x100060x1000(4) 計(jì)算齒寬b =恥仏=1x84.39 = 84.39mm 式(3-5)=4.96式（3-6）式（3-7）dr 84.39=z z| 17h = 2.25 x mnl =11.16mmh 84 39 齒寬與齒高之比-=7.56h 11.16（4）計(jì)算載荷系數(shù)k=2.336由文獻(xiàn)【3

22、】圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)kv = 1.03 ,再由文獻(xiàn)【3】表10-4 查得6級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置吋kh0=1517,查文獻(xiàn)【3】 b 84 39圖 10-13 得k陽(yáng)=142,由一二一 = 7.56,心 =1.512,故載荷系邛h 11.16砂數(shù)% =102.597k = kakvkhakh =1.5x1.03x1x1.512 = 2.336(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算的分度圓直徑，有文獻(xiàn)【3】式(10-106z)mn = 6.035d嚴(yán)必詰 = 84.39x#罕p = 102.597式(3-8)計(jì)算摸數(shù)叫d cos /3102.597“*卜、mn = 6.035/22/?式(3

23、-9)乙173. 3按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)【3】式(10-5)得彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)式(3-10)an = 390mpactf2 = 407.14m0.91x600=390mpa如=kfn0fe0.95x600_l4-= 407.14mpo式(3-11)(1) 公式內(nèi)容的各計(jì)算值1)由文獻(xiàn)【3】圖10-20 c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 afel = 6qqmpa :大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(rfe2 = 600mpa :2) 由文獻(xiàn)3 10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)k加=0.9&心池=0.953) 計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)5 = 1.4,由文獻(xiàn)【3】式(10-12)得4

24、) 計(jì)算載荷系數(shù)kk = kakvkfakf =1.5x1.03xma2 = 2.9145) 查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)【3】表10-5查得 yfa = 2.97 yfa2 = 2.256) 計(jì)算大小齒輪的晉并加以比較2.97x1.52390= 0.011575=0-0115752.25x1.75407.14=0.009647式(3-12)加= 5.177得小齒輪的值大，故収小齒輪的數(shù)值(2)設(shè)計(jì)計(jì)算2x2.194x789470172x 0.011575 =577對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)加"大與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取加=6已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。但為了同 時(shí)滿(mǎn)足

25、接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 dx = 102.597mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由z102.597= 17.0995=17計(jì)算中心距 a =(日+6)叫=(24 + 88)x5 = 28qmm(4)計(jì)算人小齒輪的分度圓直徑d、=17x6 = 102 mmd2 = 68x6 = 408m/n(5)計(jì)算齒輪寬度b = (pd d、= 1 x 102 = 102mm圓整后，b2 = 105mm ,= 110mm第四章軸的設(shè)計(jì)及校核蝸輪蝸桿減速器的軸主要有蝸桿高速軸及蝸輪低速軸，在設(shè)計(jì)時(shí)主要考可=17z2= 68a = 2s0mm目=110mmb2 = 105 mm慮軸的強(qiáng)度、剛度和

26、振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的問(wèn)題，防止斷裂和塑性變形以及共 振和破壞。4. 1按扭矩初算軸徑選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217-255hbs根據(jù)文獻(xiàn)【3】表15-2式及表15-3,取a()=110d > amm = 1 loj = 18.0718m/n 式（4-1）d = 20 mmv nv 875考慮到有鍵槽，將直徑增大 7%d = 18.0718x（1 += 19.1418/wn因此選d = 20mm4. 2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蝸桿上的功率j轉(zhuǎn)速"， 和轉(zhuǎn)矩分t,別如下:p 7 = 3. 88kw nz=875r/min t z =42. 35nm(1)蝸桿上零件的定位，固定和裝配tca =63

27、.5252"一級(jí)蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體中間，兩隊(duì)軸承對(duì)成分布，蝸桿由 軸肩定位，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 = kat,查教材14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取=15,則：=1.5x42.35 = 63.525"用按照計(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13-10選tl6型號(hào)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián) 軸器表4.1聯(lián)軸器型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)距(nth)許用轉(zhuǎn)速(r/min)厶l軸的直 徑(mm)7z62503800608232因此1選擇段d/_ = 32mm,長(zhǎng)度取厶

28、 =軸上鍵槽鍵寬和鍵高以 及鍵長(zhǎng)為10x8x70端：因?yàn)槎ㄎ讳N(xiāo)鍵高度力=(0.07-01)么_取力=3mm厶一/ = 90/7772?lm_lv = 24mmllv_v = 45mm因此，d一/ = d卜 + 2/? = 44/72/7? o軸承端蓋的總長(zhǎng)為20mm,根據(jù)拆裝的方便取端蓋外端而于聯(lián)軸器右端而間的距離為厶=30mm所以，ln_m = 35 + 55 = 90mmiii段：初選用角接觸球軸承，參考要求因d 一二44,查機(jī)械手冊(cè)選用7209ac 型號(hào)軸承 x d x b = 45 x 85 x 19,且 即 £= 45mm, lui_v = 24mm. l y/_y/ -2

29、4mmlw_vi = 150m/7tlyvh = 24 呦角接觸球軸承右端用于軸肩定位。查文獻(xiàn)【1】表15-4, 7209ac型號(hào)軸承定 位軸肩高度選用/? = 4mm,因此可以確定iv -v和vi-vii段的尺寸。【v段：直徑=45+ 2x8.5 = 62加加，軸環(huán)寬度b > 1 ah，取 l lv_v =45mm0v段：由前而的設(shè)計(jì)知蝸桿的分度圓直徑d j =63mm ,齒頂圓直徑二75. 6mm , 蝸輪的喉圓直徑d“2二346. 5,查文獻(xiàn)【3】表11-4變形系數(shù)也=0.246加加所以蝸桿齒寬 b =(12 + 0.1z2)7? = (124- 0x 53)x 6.3 = 108

30、.99/7?m = 110mm綜合考慮要使蝸輪與內(nèi)壁有一定的距離故選 l v_vj 二 150mm圖4. 1蝸桿軸4. 3蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 蝸倫軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩：p二2. 79kw , n/z=33. 508r/min ,t=795. 17m in(2) 求作用在軸上的力=476292?/-m2t巧產(chǎn)好嚴(yán)才= 13165nm式（4_）fr2 = frx ft2 xtanz=6.91x0.36=1733567v- m（3）初步確定軸徑的最小直徑選用45鋼，硬度217-255hb5根具文獻(xiàn)【3】表15-2及表15-3,取人）=110d >v ni 式（4-2）2 79d>5

31、x3= 1733.56m加d = 55 mmv 33.508考慮到鍵槽，將直徑增大 7%, 則d = 50.2196x（1x7%）加加=53.732mm所以，選用d = 55nun4. 4蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(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小央，相對(duì)兩軸承對(duì) 稱(chēng)分布，蝸輪左面用軸肩定位，右端血用軸端蓋定位，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

32、,查文獻(xiàn)【3】表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 ka = 1.3,則7；“ =1.3x795.17 = 1033.721“"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iil4彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。幾=1033.72 nm表4. 2聯(lián)軸器l = 82 mml 一 / = 46mml/z_/v = 55 mml /v_v 二 84mmly_vl = 86mmlv/_v/ = 22 mm型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩(n 加)許用轉(zhuǎn)速(r/min)l1l軸孔直徑 (mm)hl41250400084112551-11 段：dl_u = 55mm , lz_/z = 82mm o 軸上鍵槽取 16x10 ,l =

33、10 mmti-tti 段： 因 定位軸 肩高度 /? =(0.07-0.1)l = 3.8577m ,d2 =55+2x3.85 = 62.7m/?,軸承端蓋的總寬度為23mm,根據(jù)拆裝方便，取外端蓋外端面與聯(lián)軸器右端面間的距離為23伽，因此l/z_;/ = 23 + 23 = 46mm ,iii- 1v段：初選用深溝球軸承，參照要求取，型號(hào)為7213ac型角接觸球軸承dxdxb = 65mmx 120m/7tx23mm,考慮到軸承右 端用套筒定位，収齒輪距箱體內(nèi)壁一段距離護(hù)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二8。已知所選軸承 寬度t二23,則 l/八/

34、= t + s + o + 4 = 23 + 8 + 20 + 4 = 55tw?iiv- v段：為安裝蝸輪軸段，dlv_v = 10mm ,蝸倫齒寬厶渦輪=0.75血=0.75><75.6 = 567加加,厶/卩_1/ =(1.2 l.s)djv_v,取 l lv_v =84mmv- vi段：vi-v段右端為軸環(huán)的軸向定位。+2x4 = 78刖n,ly_vl = 86mmvt-vtt 段：dv/_vll = 65mm, lv/_w/ = 22mm o(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6-1查毒平鍵截面bxh = 20

35、xl2,鍵槽用銃刀加工，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h1 :同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵分別為為r6片716mmx 1 qmmx70mm ,半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承的周k6向定位是由過(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°,個(gè)軸肩的圓 角半徑為l-2mm圖4. 2蝸輪軸4. 5軸的校核4. 5. 1蝸桿軸的校核（1）.軸上的載荷首先確定軸承支點(diǎn)的位置，從文獻(xiàn)【1】表15-4查収得a值，対于7209ac 型軸承，a二25. 4mm,因此作為簡(jiǎn)支梁的軸的支

36、承跨距l(xiāng)二2（45+75）二240mm你=5 =3l= 425 x103x2 = 2746.0327vn “2 £ 63q i o 77=x103x2 = 9730.698n333.9式(4-3)式(4-4)frl =fr = ft - tan 20° = 3541.287v式（4-5）= fnv2 =0.5xfr = 1770.84 n式（4-6）fnhl =尸冊(cè)2 =°5x® =4865.349 n式（4-7）=7； = 42.357v-/72mh = fnh xwo = 4865.349x 110 = 535188.39n mm式(4-8)你=27

37、46.032"耳2 = 9730.6987vf rl = 35411770.847v 仏中=4865.349 n 篤=42.352"=535188 敢力"mv=l 9479217v-mv =7vxl 10 = 1170.84x110 = 194792.4n mm式(4-9)表43軸上的載荷載荷hv支反力nfnhfnh2fnvfnv24865. 3494865. 3491170. 841170. 84彎矩mn*nun535188. 39= mg =131037.5總彎矩m=m2=mh2 + m： =569535.5054tv-mm扭矩 t=42. 35 n mm圖4

38、. 3受力分析圖可以看出中間截面是軸的危險(xiǎn)截面，按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，根據(jù)文 獻(xiàn)【3】式(15-5)及上表屮的數(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，故軸的計(jì)算應(yīng)力.=g +(竽)=4.28mpav0 = 56mpd,故安全 ou4. 5. 2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度(1) 由于軸的最小直徑是按扭矩強(qiáng)度為寬裕確定的，所以截面均無(wú)需校核。 由第三章附表可知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合小，因而該軸只需校 核截面v左右兩側(cè)即可。(2) 截面v左側(cè)抗截面系數(shù) w=oad3 =0.1x523 = 140682m/式(4-10)抗扭截面系數(shù) =0.20 =0.2x523=28121.6加用式

39、(4-11)截面 v 左側(cè)彎矩 m569535 .5054 x 35 _ 10 = 406811.075 3 n - mm3 5截面 e 上扭矩 t, =42. 35 x10 n mmj 406811.0753 = 28 9328咖式("w14060.8t42350tt= 3 =l50596mpd式(4 13)28121.6軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由文獻(xiàn)【3】表15-1查得(jb = 640mpd cr | = 60mpa,= 355mpt十(.(y_l=275mpa,t_l=55mpaa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)q”及按文獻(xiàn)【3】附表3-21 = 12 = 0.038

40、5, &二巴= 1.53d 52d 52(xa 2.0, oct = 1.31又由附圖3-1可知軸的材料敏性系數(shù)務(wù)=0.82,務(wù)=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)k(j = 1 +1) = 1.82式(4-15)kt = -qt(at -1) = 1.26式(4-16)文獻(xiàn)【3】圖3-2尺寸系數(shù) =0.67,6=0.82文獻(xiàn)3圖 3-4 氏0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 p _ k。11? o式(4-17)又由文獻(xiàn)【3】3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)(pa =0.1 0.2 取(pa =0.1； (pt 0.05 0，(pt 0.05w = 14068.2加滬wt =28121.6mm36=28

41、.9328mpqtt = 1.50596mp。" = 1.82kt = 1.26計(jì)算安全系數(shù)二"sa =二3. 3946sr =二 123. 2627g + gjs ssca = /” 廠(chǎng) 二3. 39 >s=1. 5js+ s,故該軸在截面左側(cè)強(qiáng)度是足夠的(3)截面v右側(cè)抗截面系數(shù)按教材表15-4屮的公式計(jì)算w =0.k/3 =0.1x623 =23832.8/nm3抗扭截面系數(shù)% = 0.2/3 二 o.2x623 = 47665.6訪(fǎng)式(4-17)式(4-18)式(4-19)w = 23832.8"?？wt= 47665.6mm3m - 30250 n

42、 mn彎矩7；及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為42350 x 譽(yù)= 30250 5”m =二 4235047665.6= 0.88848mrzrr=0.88848a/p6zt3 = 42350 n-7777776, = 1.26926mpa3025023832.8= .26926mpa過(guò)盈配合處由文獻(xiàn)【3】附表3-8用插值法求出并取°-8f=3. 736,故= 0.8x3.736 = 2.9888文獻(xiàn)【3】附圖3-4表面質(zhì)量系數(shù)0” =0r =0.92文獻(xiàn)【3】附圖3-2尺寸系數(shù)，故得綜合系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理-1 = 3.85=3.08乂由3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)0 = 0.1 0.2 ?。?/p>

43、pc =0.1； （pt = 0.05 0.1,?。╬t - 0-05s° = 50.55計(jì)算安全系數(shù)sd2耳=1316.5079 n 好2=4762.92n 耳=173356n fwi =866.78 n f；v/yi =2381.46n 7； =79517n”m”=119073mmw =6847562-= 56.72st =111.47"gjv ssa = /”= 50.55 >>s二 1. 5故該軸在界面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。4. 5. 3蝸輪軸的校核(1).軸上的載荷首先確定軸承支點(diǎn)的位置，從手冊(cè)中查収得a值，對(duì)于7213ac型軸承, 滬34. 1mm,因

44、此作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距l(xiāng)=2(43+34)=154mmfrl = fa. = = x103x2 = 1316.5079 "幾 d 63705 17=x103x2 = 4762.92n333.9fri = fr = f, - tan 20° = 1733.562fnv = fnv2 = 0.5x 你=866.78?/fnh = f曲 2= 0.5 x 倫=2381.46/v7； =7 =795.177v-mm” = fnh x79 = 1190.73n mmmv = fnv x79 = 68475.62n-/w7?表6. 4軸上的載荷載荷hv支反力nfnhifnh2fnv

45、fnv22381.46866. 78彎矩mn*mm1190. 7368475.62總彎矩mm嚴(yán) m? =68485.97n-m/7?扭矩 t=795. 17 n - mmnh1' nhzfrmvhroca - 60mpa圖4. 4受力分析圖可以看出中i'可截面是軸的危險(xiǎn)截面，按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，根據(jù)文 獻(xiàn)【3】式（15-5）及上表屮的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng) 循壞變應(yīng)力，故軸的計(jì)算應(yīng)力他+的）2o.k/23=0.0215mpa < cr_, = 6qmpa ,故安全4. 5. 4精度校核軸的疲勞強(qiáng)度(1) 由于軸的最小直徑是按扭矩強(qiáng)度為寬裕確定的，所

46、以截而均無(wú)需校核。 由第三章附表可知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合小，因而該軸只需校 核截面v左右兩側(cè)即可。(2) 截面v左側(cè)抗截面系數(shù) w =0.1 j3 =0.1x653 = 27462.5mm3抗扭截面系數(shù) =0.2 j3 =0.2 x653 =54925 mm3截面 v 左側(cè)彎矩 m68485 .97 x 55 _ 34 = 26149.1885 5 n - mm5 5截面 e 上扭矩7； =795. 17x10new?m 26149.18855“(jh =0.95mpah w27462.5t? 795170 一= 14.477mpa54925軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由文獻(xiàn)【3】表15

47、-1查得巧=640mpa,(r j= 60mpd,= 355mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)q”及按文獻(xiàn)【3】附表3-2r = 2 0 = 0.031, ° = 70 = 1.08d 65d 65(xa 2.0, ocr = 1.31又由文獻(xiàn)【3】附圖3-1可知軸的材料敏性系數(shù)務(wù)=0.82, qt = 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)k(j = 1 + 乞(a” 1) = 1.82& =1 + 務(wù)(-1) = 1.2635文獻(xiàn)【3】附圖3-2尺寸系數(shù)色=0.67,6=0.82文獻(xiàn)【3】附圖3-40”=禹=092軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 丘_ k。七11 _ ? o0。-k備廠(chǎng)

48、2w = 27462.5/nm3% =54925 加oh = 0.95 mpart= 14.477mpa又rfl文獻(xiàn)【3】3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)% = 00.2 取(pa =0.1； (pt 0.05 0，(pt 0.05計(jì)算安全系數(shù)sc =103. 38s + %久sr =12. 8a z =12. 7 >s=1. 5+ s故該軸在截面左側(cè)強(qiáng)度是足夠的(3)截面v右側(cè)抗截面系數(shù)按文獻(xiàn)【3】表15-4中的公式計(jì)算w = 0.w3 =0.1x 703 = 34300加抗扭截面系數(shù)% =0.26p =0.2x70 =68600彎矩7；及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為m = 68485 .97 x 77

49、 一 43 = 30240.5581 爼 n mm 皿77t79517t3 795門(mén)on nunk過(guò)盈配合處亠由文獻(xiàn)【3】附表3-8用插值法求出并取二3. 736,故 = 0.8x3.736 = 2.9888= 12. 7 w = 34300 mm3wt = 68600 mzw3"=0.01159mpd7； =795170"nm(yh=0.ss6mpa文獻(xiàn)【3】附圖3-4表面質(zhì)量系數(shù)13.= 0.92文獻(xiàn)【3】附圖3-2尺寸系數(shù)，故得綜合系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 疋_爲(wèi)+')_ 3 4632 s 0。一 '又由文獻(xiàn)【3】表3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)代=0

50、.1 0.2取卩=0.1；©=0.05 0.1,取©=005計(jì)算安全系數(shù)cq casa = d=90.08心+sr= °】=8611kr +嘰s“= , ”=901»s=15js*故該軸在界面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。第五章標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及校核計(jì)算蝸輪蝸桿減速器標(biāo)準(zhǔn)件主要有軸承、聯(lián)軸器及鍵，所以選擇后的校核就極其重要。本章主要就是對(duì)這兒個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行校核計(jì)算。5. 1蝸桿軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算s/90.1巧=1316.5nf=43339nfr = 866.787vp2 = 866.782vlh 二 218092.065"fd = 2408.34247

51、vfae = 866.78n根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：lh=2x8x300x10x 15%=7200 小時(shí)(1)軸承的選擇角接觸球軸承，根據(jù)軸徑d=45mm,選擇角接觸球軸承型號(hào)為7209ac,由文獻(xiàn)1 表15-4主要參數(shù)如下：d=85mm b=19mm a二25. 4mm額定動(dòng)載荷cr=29. 82kn 額定靜載荷co二23. 15kn極限轉(zhuǎn)速 vmax=7600r/min(2) 計(jì)算軸承壽命lhfa =巧亡=13165n該軸承所受徑向力約為巴二*£.2 =433.39/7式(5-1)對(duì)于7000ac型軸承，按表13-7軸承派生軸向力巧=0.68巴 式(5-2) fa/fr=1316

52、. 5/433. 39=3. 04>0. 68所以 x二0.41 y二0.87當(dāng)量動(dòng)載荷 p|x/； + t；=13230449n式(5-3) 1角接觸球軸承約為你=巴2 =866.7877式(5-4)2當(dāng)量動(dòng)載荷p2 = f =866.78nr所以p1>p2,應(yīng)用pl核算軸承壽命因?yàn)槭乔蜉S承，所以取指數(shù)£ = 3106 c軸承壽命計(jì)算 lh=-(-)e = 218092.065/?式(5-5)60/2 p所以lh>lh，=7200h滿(mǎn)足壽命要求5. 2蝸輪軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算(1) 軸承的選擇角接觸球軸承，根據(jù)軸徑d=65mm,選擇角接觸球軸承型號(hào)為7213