機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)：二級(jí)圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1傳動(dòng)方案示意圖圖一、傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖1.2原始數(shù)據(jù)傳送帶拉力f(n)傳送帶速度v(m/s)滾筒直徑d (mm)25001.62801.3工作條件三班制，使用年限為10年，連續(xù)單向于運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，小批量生產(chǎn)，運(yùn)輸 鏈速度允許誤差為鏈速度的±5%。1.4工作量1、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的分析；2、電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算;3、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算；4、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；5、軸承及其組合部件選擇和軸承壽命校核；6、鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇及校核；7、減速器箱體，潤(rùn)滑及附件的設(shè)計(jì)；8、裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)；9、設(shè)計(jì)小結(jié)；10、參考文獻(xiàn)；二、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的分析傳動(dòng)方案見(jiàn)圖一，其

2、擬定的依據(jù)是結(jié)構(gòu)緊湊且寬度尺寸較小，傳動(dòng)效率高, 適用在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期工作，雖然所用的錐齒輪比較貴，但此方案是最合理的。 其減速器的傳動(dòng)比為8-15,用于輸入軸于輸出軸相交而傳動(dòng)比較大的傳動(dòng)。三、電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果3. 1電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型選擇：選擇電動(dòng)機(jī)的類型為三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓交流380v。2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：f二2500nv=1.6m/s(1) 工作機(jī)所需功率化二fv/1000%f-工作機(jī)阻力v-工作機(jī)線速度 工作機(jī)效率可取0. 96(2) 電動(dòng)機(jī)輸出功率考慮傳動(dòng)裝置的功率損耗，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為p廣p”%為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)主動(dòng)軸z間的總效率，即

3、rfa 二0. 833m23加“5 二0 833廠滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率取0. 99“2 -圓錐齒輪傳動(dòng)效率取0. 953 -圓柱齒輪傳動(dòng)效率取0. 974 -聯(lián)軸器效率取0. 995-卷筒效率取0. 96pd =5kwped =5. 5kwpd = fv/1000 “ = 25oox%00xo.96xo.833 = 5kw(3) 確定電動(dòng)機(jī)的額定功率因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于巧即可。所以可以暫定電動(dòng)機(jī)的額 定功率為5. 5kwo3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速n =109. 2r/min億廣60x 1000v/ 兀 d=60x 1000x1. 6/3. 14x280=109. 2r/min由于

4、兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器一般傳動(dòng)比為8-15,故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選 范圍為n小 一 /?(/2 = (815) nw =873. 6一1638r/inino可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min , 1500r/min的電動(dòng)機(jī)都符合，這里初選同步轉(zhuǎn) 速為1000r/min , 1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較,而轉(zhuǎn)速越高總傳動(dòng)比越大 傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)會(huì)越大，成本越高。所以應(yīng)綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、 重量、價(jià)格及總傳動(dòng)比。表2電動(dòng)機(jī)方案比較表(指導(dǎo)書表19-1)方案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功率(kw)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī) 質(zhì) 量(kg)傳動(dòng)裝建 總傳動(dòng)日同步滿載1y132m2-65. 5

5、1000960738. 792y132s-45. 5150014404313. 19由表中數(shù)據(jù)可知，方案1的總傳動(dòng)比小，傳種裝置結(jié)構(gòu)尺寸小，因此可采用 方案1,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y132m2-6選 y132m2-6 型 電動(dòng)機(jī)3. 2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算和各級(jí)傳動(dòng)比的分配1、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比z=a2/n =960/109. 2=8. 79fn w2、分配各級(jí)傳動(dòng)比高速級(jí)為圓錐齒輪其傳動(dòng)比應(yīng)小些約zi = 0.25/ ,低速級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)其傳 動(dòng)比可大些。所以可取ii =2. 212 =43. 3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸的轉(zhuǎn)速(各軸的標(biāo)號(hào)均已在圖中標(biāo)出)刃=nm /z()=960r

6、/minnn =/ 人=960/202=436. 36r/minri = nn /i2 =436. 36/4=109. 2r/minniv = rijjj 二 109. 2r/min2、各軸輸入功率pl = ped “4 =4. 95kwpnpl' 7評(píng)2 =4. 655kw® =匕23=447kwplv =pju .38kwii=2.212 二45 =960力 =436. 365 = %=109. 2r/minpt =4.95 kwpu =4.65 kwpm =4.47 kwplv =4.38 kw3、各軸轉(zhuǎn)矩 7； =9550x±二49.24n.mptu =95

7、50x-=101.88n.m5 ptm =9550x-=390. 92n. mtlv =9550x=383. 04n.mniv將計(jì)算結(jié)果匯總列表如下表3軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速級(jí)軸i中間軸ii低速級(jí)軸iii工作機(jī)軸iv轉(zhuǎn)速(r/min)960960436. 36109.2109.2功率（kw）54. 954. 6554. 474. 382轉(zhuǎn)矩 （n”）49. 7649. 24101.88390. 92383. 04傳動(dòng)比12.24.01效率"0. 990. 940. 960. 98四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4. 1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（主要參照教材機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）小齒輪：4

8、0cr （調(diào)質(zhì)）280 iibs大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)）240 hbs7級(jí)精度已知輸入功率為耳=4.655kw、小齒輪轉(zhuǎn)速為巾二436. 36r7min、齒數(shù)比為4。 工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），三班制，帶式輸送，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。（gb10095-88）（2）材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1小齒輪材料為40cr （調(diào) 質(zhì)），硬度為280hbs,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs,二者材料硬 度相差40hbso結(jié)果（3）選小齒輪齒數(shù)zi = 22 ,則大齒輪齒數(shù)z2 = 4

9、zi = 88初選螺旋角 0 = 14。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算按下式設(shè)計(jì)計(jì)算2k t、 u ± 1z認(rèn)已、2xx （ h e）20,6 u q二（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)=1.62）查教材圖表（圖10-30）選取區(qū)域系數(shù)zr=2.435丄3）查教材表10-6選取彈性影響系數(shù)zg=189.8 mpc4）查教材圖表（圖 10-26）得 £ax =0. 765 £a2=0. 88+</2=l. 6455）由教材公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)n二60口門人=60x436. 36x1x （3x8x300x10） =1.885x109h n2=0.

10、471x10%6）查教材 10-19 圖得：khn1=0.9 khn2=0. 957） 查取齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限aninn = 650mpa6亦2 = 550mpa8）由教材表10-7查得齒寬系數(shù)二19）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 7；二95. 5 x 10 x 鬥 /勺二9550x4655/436. 36二 101. 88n. m10）齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：取失效概率為1%,安全系數(shù)s=l,應(yīng)用公式（10-12） 得： 川 皿凹皿_二0 9x650二585 mpas/ 2 二 k“n2；嘰2 二0 95x550二522. 5 mpa許用接觸應(yīng)力為oh = （g + 込?） / 2 = 553 hs

11、mpa(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算1) 按式計(jì)算小齒輪分度圓直徑d“2ktti “ +1 z,zf n xx( h e)2uh 1=1x1.6452x1.6x10.188x10-x 52.435x189.85kt=i. 6乙/ 二2. 435二 189. 8£“ = 1.645k hni 二。 9khn2=0. 95ollliml = 650mpa6iiim2 = 550mpa妒1t二 101.88n. m553.75 mpav= 1.27m/結(jié)果4553.752）計(jì)算圓周速度v二加1"=1.27m/s60x10003）計(jì)算齒寬b及模數(shù)加,”設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明b二© du=l.

12、5567二55. 67mmdf cos 655.67xcosl4°.mnt 二匕=2.45577?mz|224）計(jì)算齒寬與高之比如齒高 h二 2.25mnt=2. 25x2. 455=5. 24mm% =55'%24 =1°- 625）計(jì)算縱向重合度引£嚴(yán).318© z、tanp =0. 318xlx22tanl4°=l. 7446）計(jì)算載荷系數(shù)k系數(shù)ka=19根據(jù)v=1.27m/s,7級(jí)精度査圖表（圖10-8）得動(dòng)載系數(shù)k廣1.08查教材圖表（表10-3）得齒間載荷分布系數(shù)二1.4由教材圖表（表10-4）查得khfi =1. 420查

13、教材圖表（圖10-13）得k=1.32所以載荷系數(shù)k =心 kykk “ =2. 1477）按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑77 k '2.147 z1 ,d = d3 =55.67x . = 61.4mmlkfv 1.68）計(jì)算模數(shù)叫d. cosb 61.4xcosl4°m 二=2.7mm”z|223、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)mnt =2. 455少/ =10. 625=1.744=1.4k®廣 1.420k”二 1. 32d =61.4mm叫i =2.7 mm由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式® $2k7；% cos 0 1%阿設(shè)計(jì)v 0/z乜厲（1）確定公式內(nèi)各

14、計(jì)算數(shù)值1）計(jì)算載荷系數(shù) k = kakvkfgkffi =1. 992）根據(jù)縱向重合度=1.744查教材圖表（圖10-28）查得螺旋影響系數(shù)=0. 88zn =24.083）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zy 2 =96.33zvi = zi /cos ； =24. 08zv2 = z2 /cos3 / = 88/cos314° =96. 334)查取齒形系數(shù) 查教材圖表（表10-5） yfal =2. 6476 , yfa2=2. 18734% =2-64745)查取應(yīng)力校正系數(shù) 查教材圖表（表10-5）=1.5808 ,=1.78633氐 2=2.1876)查教材圖表（圖10-20c）查得小齒輪

15、彎曲疲勞強(qiáng)度極限（tfe =520mpa ,大齒"1.5808"1.78637)查教材圖表（圖10-18）取彎曲疲勞壽命系數(shù)kfjv1 =0. 85二0.88fn28)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。k 創(chuàng)=0.85取彎曲疲勞安全系數(shù)s二1.4,由式/訂二冬罟fnf得輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限（7fe2 =400mpa 心咕警斗忡“5.719)62 二計(jì)算大、心科2ff2 °.88x4°° 二 25 43 s l4-(7 心=251.4fe2小齒輪的礙年，并加以比較刁2.6476心眈"01326315.71251.43= 2'18734xl;7

16、8633 =0-01554大齒輪的數(shù)值大選用（2）設(shè)計(jì)計(jì)算1）計(jì)算模數(shù)j |2xl.99xl0.188xl04x0.88xcos214x0.01554, “mn > jmm =” v1x222x 1.645對(duì)比計(jì)算結(jié)果，市齒而接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m”大于市齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所承載的能力。 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決泄的承載能力，僅取決于齒輪直徑。按gb/t1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取mz;=2mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需耍按接觸疲勞強(qiáng)度z二302）計(jì)算齒數(shù)z二 61.4xcos1"二29. 78 取 z二30

17、叫設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明那么 z 2 =4x30二 120z ° =1204.(1)幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距算得的分度圓直徑d, =61. 4 777m來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).a=155mm(2)按圓幣后的中心距修正螺旋角gs 嚀皿。s空鵲3”0 二 14。35'33"護(hù)仝斗 <0 + 120)2十5呦2 cos p 2xcosl4因0值改變不多，故參數(shù)%、 z力等不必修正.(3)計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑zjnt) 30x2d 二=62 mmcos0 cosl4.5925°d =62 mmd 2 =248 mm(4)計(jì)算齒輪寬度$ =67乞=62分斗120x2如如

18、 cos0 cosl4.5925°b= £ = 1 x 62mm = 62mm(5)b2= 62b= 67結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪（齒輪1）齒頂圓直徑為66mm 采用實(shí)心結(jié)構(gòu)大齒輪（齒輪2）齒頂圓直徑為25加m采用腹板式結(jié)構(gòu)其零件圖如下u2?h10112qi u、6xa w 5=*)022g26«z120v2曠b網(wǎng)壯1nu.*i5* iris畑kmr<mnivmm51小 %em7$.g0t/1h9s-20o1、r155 卩 ih2z1加紬trhiftnn>?i帀ii11490ii ni5iii m2dll u21其占1 擾理朋，2 50-250hbs. 斛紳.3

19、趙嗽和2.c赭釧.h h2zapn«i?2a結(jié)果圖二、斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明4. 2直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（主要參照教材機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）已知輸入功率pi =4. 95kw小齒輪轉(zhuǎn)速為/?, =436. 36r/min齒數(shù)比為2.2 由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），三班制，帶式輸送，工作 平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）圓錐圓錐齒輪減速器為通用減速器，其速度不高，故選用7級(jí)精度（gb10095-88）zi = 25z2 = 55（2）材料選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表101小齒輪材料可選為40cr （調(diào)質(zhì)）, 硬度為280hbs,大齒輪材

20、料取45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs,二者材料硬度相差 40hbso（3）選小齒輪齒數(shù)zi = 25,則大齒輪齒數(shù)z2 = 2.2zi = 552、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式：kt、 如（1-0.50（1）、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1）試選載荷系數(shù)&1二1.8or = 0.352）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 7=95.5x 105 x =49. 24kn. mm3）取齒寬系數(shù)（dr = 0.354）查圖10-21齒面硬度得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限oiiiimi = 650mpa大齒輪的 接觸疲勞極限6亦2 = 550mpa丄5）查表10-6選収彈性影響系數(shù)z&二189.8 mpa1

21、6）由教材公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)n1=60nl二60x960x1 x （3x8x300x10=4. 1472x10%n2=0. 471x10%khz=0.89k hn2 97）查教材 10-19 圖得：khn1=0. 89khn2=0.98）齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：取失效概率為1%,安全系數(shù)s二1,應(yīng)用公式（10-12）得：1二=o. 89x650二578. 5 mpa設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明khn2°hum2s二0.9x550二 49557s.5 mpa結(jié)果qh 2 =495mpa（2）設(shè)計(jì)計(jì)算1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入巧中的較小值得>2.923189.8495丿1.8x4

22、9200.35x(1-0.5x0.35)2x2.2=85.22mm2）計(jì)算圓周速度vv=l=4-28m/sd/=85. 22mmv二4. 28m/s3）計(jì)算載荷系數(shù)系數(shù)ka =1,根據(jù)v=4. 28m/s, 7級(jí)精度查圖表（圖10-8）得動(dòng)載系數(shù)kv=l. 查圖表（表10-3）得齒間載荷分布系數(shù)kha = kfa=l根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪懸秤布置查表10-9得khp/ib =1. 25kh“ = k妙二 1.5x1. 25二 1.875得載荷系數(shù) k = kak,kllakflf =2. 1564）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得=85.22xk（d = d,= 90.5mm1.8

23、5)計(jì)算模數(shù)md. 90.50_ 宀m = = 3.62mmzi 253、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)汁設(shè)計(jì)公式：3 iy 如（1 0.5 如）2器71?+1 刁（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）計(jì)算載荷系數(shù) k = kakvkfakfp =1x1.15x1x1. 875=2. 1592）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)k=2.156mt =3. 62mmk 二 2. 159zvi = / o =27. 4/cos o 1設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明結(jié)果zv2 = z y 只=133. 5/cos o 2滄嚴(yán)2.5623）由教材表105查得齒形系數(shù)粘 2 = 2.1532席嚴(yán) 2.562=2.1532滄嚴(yán)1.604應(yīng)力校正系數(shù)ys(x =

24、 1.604 y9a2 =1.8168=1.81684）由教材圖20-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限ctf£1 = 520mpa，大齒輪的20mpa彎曲疲勞強(qiáng)度極限7私2 =400m£% = 400砒5）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)k?wl=0. 83kfaf2=0. 85k fni =0. 836）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s = 1.4,得k fn2 85心廣心屜=0.83x520 = 308 28m7，s14k口0.85x400(7f2=卜心遼二=242.86m鬥s1.4y f7）計(jì)算大小齒輪的 幾九，并加以比較厲牟點(diǎn) 1 _ 2.562x1

25、.604 _ 0 033巧308.28=2.15x1.8168 = 0.016107巧丄242.86大齒輪的數(shù)值大，選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算.（2）設(shè)計(jì)計(jì)算4x2.156x49240x0.016107m > /mm = z.ooxm/;?m=2. 75mmv 0.35x(1-0.5x0.35)2252v2.22 +1取 m二2. 75mm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)ni大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所承載的能力。而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，収決于齒輪直徑。按gb/t1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取m=2. 75mm但為了同

26、時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=90. 50mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明4、(1)(2)(3)(4)(5)(6)計(jì)算齒數(shù)zj=«m33 取 z,=33那么 z 2=2. 2x33=73計(jì)算幾何尺寸(x = zm = 2.75x33=90. 75d2 = z2m = 2.75x73=200. 758, = arccot =24. 325° = 24°19'30" d2=90-4 =65。40'30"=109.65 mmr =b 二 r> 二3& 37 圓整取 b?二36mm二41mm

27、（7）小錐齒輪（齒輪1）大端齒頂圓直徑為95. 76mm采用實(shí)心結(jié)構(gòu)其零件圖如下大錐齒輪（齒輪2）大端齒頂圓直徑為203mm采用腹板式結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1 輙氐 220-250hbs2彌恥粹r!tm"mu*h-2t52冊(cè)u(píng)2曠h：1tmxaii.$2他壯itmu嫦卵站1【曲1片p06i0k>oiiki1ii mis(1加am緯甘6嘆叭 65%wu74iiwiiii1261411( r比11札帕曲臥it賤幼07桃結(jié)果z 33z2=33山二90. 75d 2 =200. 75& =24。19'30"=65。40'30"r=109. 65mmb=

28、41mmb 2-36mmft二1315.35nfr=436.25nfa=197. 19n圓周力尺、徑向力尺及軸向力凡的方向如圖二所示f7nh1f.nx/lr znx/i圖三、直齒錐齒倫五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1輸入軸（i軸）的設(shè)計(jì)1、求輸入軸上的功率好、轉(zhuǎn)速®和轉(zhuǎn)矩7；pi =4. 95 kw n =960r/mintt 二49. 24n. m2、求作用在齒輪上的力已知高速級(jí)小圓錐齒輪的平均分度圓直徑為dmi = di（l - 0.5 飯）=74.87mm則刃fr = ft.tan20°cos5 = 436.25nfa = ft.tan20°sini = 197.19

29、n圖四、輸入軸載荷圖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45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3,取4 = 112,得pt 4.95dmin = ao寸=112計(jì)=19.35 mmv ni v 960輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑山2 ,為了使所選的軸直徑乩2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)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩% = kat2 ,查 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故収則九=kat2 =l 3x49. 24=64012n. mm查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-4,選lx3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250n.m,而電動(dòng)機(jī)軸的直徑為3

30、8価所以聯(lián)軸器的孔徑不能太小。取12=30mm,12=30mm半聯(lián)軸器長(zhǎng)度l=82mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為60mm。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)圖五）圖五、輸入軸軸上零件的裝配（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d23 =37mmli2=58mn)1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，12段軸右端需制出一軸肩，故取23段的直徑d23 = 37mm。左端用軸端擋圈定位，12段長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)小于l所以取li2=58mm2）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)兀“訕，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表3 d 4=40mm 中初步選

31、取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30308,其尺寸為dxdxt = 40mmx90mmx25. 25mm 所以 = 40mm 而 l34 =25. 25mmlm =25. 25mm結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表13-1查得30308 型軸承的定位軸肩高度=49mm,因此取d45 = 49mmd45 = 49mm3）取安裝齒輪處的軸段67的直徑d67 = 35mm:為使套筒可靠地壓緊軸承，56d67 =35mm段應(yīng)略短于軸承寬度，故取l56=24mm, d56 =40mm=24mm ,4）軸承端蓋的總寬度為20mmo根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于対軸

32、承添加潤(rùn)滑油的d56 = 40mm要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端而間的距離1 =,取l23=50mmol23 =50mm5）錐齒輪輪轂寬度為50mm,為使套筒端面可靠地壓緊齒輪取l67=61/m/7由于l67 =6mmlb = 2lq ,故取 l45 = 98加2（3）軸上的周向定位l45 = 98/hw圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d67 =35mm由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面bxh = 0mmxsmm，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為45mm,同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)屮性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為77 7 ；同樣，半 n 6聯(lián)軸器處平鍵截面為bxhxl = 0mmx8

33、mmx50mm與軸的配合為 7 ；滾動(dòng) k 6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k5。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸収軸端倒角為2x45。，軸肩處的倒角可按r1. 6-r2適當(dāng)選取。5、求軸上的載荷（30308型的a二19. 5mm。所以倆軸承間支點(diǎn)距離為109. 5mm右軸承與齒輪間的距離為54. 25mmo）（見(jiàn)圖四）載荷水平面h垂直面v支反力ffnh = 65 l65nfn = 26.3n屜2 = 1967nfw2 = 652.38n彎矩mmh = 71357.7n.加加mm = 71435.6n." 力mvi = 7789.2n.加加總彎矩m=a/71

34、357.72 + 71435.62 =100970. in. mm扭矩ttj =49. 24n. m結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)圖四可知右端軸承支點(diǎn)截面為危險(xiǎn)截面，市上表中的數(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0 = 0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力為m (tea 、2+(如)2 ,100970.12+(49240x0.6)2 _w0.1x40s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查得匕= 6ompg,6y0,故安企5.2輸出軸（/軸）的設(shè)計(jì)1、求輸出軸上的功率刁、轉(zhuǎn)速刃/和轉(zhuǎn)矩乃m=2. 0mmpnj =4.47 kw niu =109.

35、 2r/min tni =390. 92n. m0 = 14。35'33"ft二3152.58n2、求作用在齒輪上的力已知大斜齒輪的分度圓直徑為fr=1185. 69nfa二820. 74nd = mz = 248/77w而ft二2% = 2x39092%48 = 3152.58nfr = ft.tan20% = 1185.69nfa =二 ft.tan/? = 820.74n圓周力e、徑向力尺及軸向力f"的方向如圖六所示3、初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選収軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3,取心=112,得d min = 3

36、86"dmin=a(jpni =112447 = 38.6加加v nmv 109.2輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑也2 ,為了使所選的軸直徑叢2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)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩九=kat ,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 = .39則f'nvlm h m末； 1|fnv1fvgi fnv2m vim vam211 nrnrntmm2iiiii川川川iiii irrnv圖六、輸出軸的載荷圖=13x390. 92二508. 196n. m=40mm查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-4選lx3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250

37、n. m半聯(lián)軸器的孔徑d 1 = 4qmm ,所以取d1-2 =40ninb半聯(lián)軸器長(zhǎng)度l二112mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為84mmo4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖七）760圖七、輸出軸軸上零件的裝配(2) 根據(jù)軸向定位的要求確泄軸的各段直徑和長(zhǎng)度1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1段軸左端需制出一軸肩，故取2-3段的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明直徑d2-3 = 47mmf 1段右端用軸端擋圈定位，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度lx = 84mm ,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1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比厶|略短些，現(xiàn)取/i-2 = 82/77mo2) 初步選擇滾動(dòng)軸

38、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)2-3 = 47加加，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表13-1 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30310,其尺寸為 dxdxt = 50mmx 110mmx29.25mm , 3-4 = 7-8 = 50加加，因而可以 取厶-4=29.25刖幾 右端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程表 13-1查得30310型軸承的定位軸肩高度d“=60mm,因此«zd4_5 =60mmo3) 齒輪左端和左軸承之間采用套筒定位，己知齒輪輪轂的寬度為62mm,為了使 套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂

39、寬度，故取/6-7 = 58mm齒 輪的輪轂直徑取為55mm所以d6_7=55nin)o齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高 度力>0.07d,故取h = 4mm ,則軸環(huán)處的直徑為ds-6 = 63mmo軸環(huán)寬度 b>ahy 取/5-6 = 8m/w o4) 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心30加加故/2-3=50m?5) 齒輪距箱體內(nèi)比的距離為a=16nim,大錐齒輪于大斜齒輪的距離為c=20mm,在 確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s二8mm。可求得/7-8=57, 25mm人- 5 =8

40、6mm2-3 = 472/|-2 = 82/72?du4 = 50mmd7_8 =50mm h-4=292tr, d4_5 = 60mm/b-7 = 58mmd = 55mm5-6 = 63勸ls-6 = 8mm/2-3 = 507/77/7 - 8 =57. 25nimh-5 = 86mm(3) 軸上的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按"6-7由機(jī)械設(shè)汁（第八 版）表6-1查得平鍵截面bxh = 16mmxl0mmt鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為 50mm,同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)屮性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明佇；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵

41、nmmxsmmxlomm f半聯(lián)軸器與 n 6軸的配合為竺滾動(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 k6尺寸公差為m5o（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2x45。，軸肩處的倒角可按rl. 6-r2適當(dāng)選取。5、求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)吋查得30310型的支點(diǎn)距離 a=23mmo所以作為簡(jiǎn)支梁的軸承跨距分別為ll=61.25mm, l2=131.25mm。做出彎 矩和扭矩圖（見(jiàn)圖六）。市圖六可知齒輪支點(diǎn)處的截面為危險(xiǎn)截面，算出其彎矩和 扭矩值如下：載荷水平面ii垂直面v支反力ffnh = 249.49nrm = 1337. in加2 = 10(

42、)3.09nfnvi = -5an彎矩mmh = 131655n .mmmvi = 818977v./?ma/v2 = -19872n.加加總彎矩m=a/1316552 +818972 =155050n. mm扭矩ttin 二390. 92n. 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)循壞變應(yīng)力，取 g = 軸的計(jì)算應(yīng)力m+（如 ）2j15505（）2+（390920x0.6）2gca j二；=16- 9mpav w0.1x55s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 g = 60m%6xg,故安全。7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度

43、（1）判斷危險(xiǎn)截而設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果由彎矩和扭矩圖可以看出齒輪屮點(diǎn)處的應(yīng)力最大，從應(yīng)力集中對(duì)軸的影響來(lái)看，齒輪兩端處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，且影響程度相當(dāng)。但是左截面不受扭矩作用故不用校核。中點(diǎn)處雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑比較大，故也不要校核。其他截面顯然不要校核，鍵槽的應(yīng)力集屮系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核齒輪右端處的截面。（2）截面右側(cè)校核抗彎截面系數(shù) 0 = ().1/ =0.1x63 =25004.7/抗扭截面系數(shù) wt = 0.2' = 0.2 x 633 = 50009.4w?截面右側(cè)彎矩=102.713nm截面上的扭矩77 =390. 9

44、2n. m截面上的彎曲應(yīng)力m 102713(jh = = 4. il mpaw 25004.7截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力7m 390920it- -l.s2mpawt 5000.94軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 6 = 640mhz （j- = 275mpat-i = 55mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表3-2查取。因尸_2.0_0 031，z） 63經(jīng)插值后查得d 63d 55% = 2.19% = 1.545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(y - 0.82qv - 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為躺=1 + %(血1) =

45、 1 + 0.82><(2.11 1) = 1.91b = l + g 伽 1) = 1 + 0.85x(1.545 1) = 146由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2的尺寸系數(shù)弘= 0.69,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)& = 0.83。 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% =血=0.92設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即09 = 1,則綜合系數(shù)為11.911ker-+1-+1-2.86仏0.69 0.92kr11.461kr = +1 +1 1.85a0.83 0.92又取碳鋼的待性系數(shù)為0 = 0.10 = 0.05計(jì)算安全系數(shù)sc“值c(t-1275“

46、 sa =23.4kc6 +(p(r(y m2.86x4.11 + 0.1x0t-1155“st =-.-20.86krta + 皿 1.85x 2"+ 0.05 x l 782 2sasr23.4x20.86十 一c s s7v - skjcu>js 異 2 + s/2v23.4a 2 + 20.86 a 2故可知安全。（3）截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)w = 0ad卩=0.1x55 =16637.5加加彳抗扭截面系數(shù)jvt = 0.2d3= 0.2x553 =33275加加彳截面右側(cè)彎矩m=mh2+ m/ =102.713/7?截面上的扭矩tm =390. 92n. m截面上的彎曲

47、應(yīng)力m 102713 廠.w 16637.5截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力r.n 390920”入"tt = = 11.7 5 mpawt 33275設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果過(guò)盈配合處取- = 0.8-&8a = 3.14 m = 2.51£ast故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k _ 扁斗 11 _ o 1j +11 7 07/y (7 11 丄丄e(y bo0.92又取碳鋼的特性系數(shù)為，?，kt- r+1 2.51+1-2.6& 血0.92計(jì)算安全系數(shù)值c(t-1275 °sa = 13.8k ooa + 似63.23x6.17小t-i155小 c.sr =( ( “. f

48、 十9.96+1.85x2 + 0.05x122 2csost13.8x9.96一一 x ()7、尺一 1 5vsaa2 + sra2 v13.8a2 + 9.96a2 _故可知安全。5.3中間軸(ii軸)的設(shè)計(jì)1、求輸入軸上的功率p、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩t£ =4.655 kwnu =436. 36r/min 7 =101. 88n. m2、求作用在齒輪上的力d=mz=62nn已知小斜齒輪的分度圓直徑為0 = 14。35'33"d = mz = 62 mmf"=2t22x101880di62= 3286ntan antan 20°fr = fix= 3

49、286x= 1236;vcos0cos14°35'33”en = fn tan 0 = 3286xtan 14。35'33 ” = 855.67ve=3286.5n 用= 1236n fa=855.6n結(jié)果dm=65.5nvn尺= 1230.4n用= 184.5n甩=40&v圓周力已、f“,徑向力f“、f,2及軸向力凡、凡2的方向如圖八所示mh1liv4kv1mlc知圓錐直齒輪的平均分度圓直徑設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明dmi = 2(1 0.50/?)= 謳2(1 0.50/?) = 2.75x73x(1 0.5x0.35) = 165.6mm施經(jīng)=沁昱= 1230.4&

50、quot;dnn 0.1656fn = fh tana cos 52 = 1230.4xtan 20°x cos 65°40130m = 184.5nfai = ft2 tan asm 82 = 1230.4xtan 20°xsin 65°40 30" = 408nt圖八、中間軸受載荷圖3、初步確定軸的最小直徑dnin=2421/77結(jié)果先初步估算軸的最小直徑。選収軸的材料為40cr （調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè) 計(jì)（第八版）表 15-3,取皿=110,得dmin = aj 4,655 = 24.2mm ,中 436.36間計(jì)計(jì)算及說(shuō)明軸最小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑也- 2和- 64、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖九）di -2 = 30 加刃5-6=30mm“2-3=35沏d4-5=35rnm/?-3 = 38m/?7“3-4=43勸h-5 = 63mm圖九、中間軸上零件的裝配（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和反度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