礦用回柱絞車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)-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)題目： 礦用回柱絞車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)姓名：學(xué)院：專業(yè)：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師:一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3(1)原始技術(shù)數(shù)據(jù)4(2 )設(shè)計(jì)要求4(3)總體布置簡(jiǎn)圖5二、機(jī)械裝置的總體方案設(shè)計(jì)5電動(dòng)機(jī)選擇6(2)分配傳動(dòng)比7(3 )運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算8三、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算10直齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算10(2 )蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算15(3 )內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算2 0四、蚓軸設(shè)itii算26(1 )電橢由的確定26(2 )輸入端聯(lián)軸器祖選擇2 6(3 )高速軸設(shè)tW算26(4 )蝸桿軸設(shè)計(jì)計(jì)算29(5)蝸輪軸設(shè)的算33五、鍵連接及軸承設(shè)計(jì)計(jì)算36(1)鍵連接的選擇及校核36(2

2、)軸承的校驗(yàn)37(3 )聯(lián)軸器的選擇41五、減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)選擇箱體結(jié)構(gòu)尺寸42(2)減速器附件選擇43六、參考文獻(xiàn)45設(shè)計(jì)題目F.礦用回柱絞車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)條件(I)機(jī)器功用 煤礦井下回收支柱用的慢速絞車(chē)；(2)工作情況 工作平穩(wěn)，間歇工作(工作于間歇時(shí)間比為1:2),繩筒轉(zhuǎn)向 定期變換；(3)運(yùn)動(dòng)要求絞車(chē)?yán)K筒轉(zhuǎn)速誤差不超過(guò)8%；(4 )工作能力 儲(chǔ)備余量10%;(5)使用壽命10年;每年3 50天;每天8小時(shí)；(6)檢修周期 一年小修，五年大修；(7)生產(chǎn)批量 小批生產(chǎn)；(8 )生產(chǎn)廠型中型機(jī)械廠。2 .原始數(shù)據(jù)題號(hào)鋼繩牽引力 (KN)鋼繩最大速 度(m/ s)繩筒直徑 (mm

3、)鋼繩直徑 (mm)最大纏繞層 數(shù)F3450. 2025 01563 .設(shè)計(jì)任務(wù)(1)設(shè)計(jì)內(nèi)容電動(dòng)機(jī)選型;閉式式齒輪設(shè)計(jì)；減速器設(shè)計(jì);聯(lián)軸器選型設(shè)計(jì);滾筒軸系設(shè)汁；其他。(2)設(shè)計(jì)工作量傳動(dòng)系統(tǒng)安裝圖1張；減速器裝配圖1張；零件圖2張：設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份。4 .設(shè)計(jì)要求(1)要求蝸桿減速器設(shè)計(jì)成：阿基米德蝸桿減速器;圓弧齒輪柱蝸桿減速器：設(shè)計(jì)者自定的型式(2)第一級(jí)齒輪與蝸桿傳動(dòng)合并設(shè)計(jì)成閉式齒輪一蝸桿減速器。計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程第一階段一、總體設(shè)計(jì)1 .分析傳動(dòng)裝置的組成和特點(diǎn)，確定傳動(dòng)方案1-絞車(chē)?yán)K筒：2-內(nèi)齒輪傳動(dòng)；3-蝸桿減速冊(cè)；4-齒輪傳動(dòng)；5-電動(dòng)機(jī)2 .電動(dòng)機(jī)選擇(1)電動(dòng)

4、機(jī)輸出功率計(jì)算若已知工作機(jī)上作用力”(N)和線速度u(m /s)時(shí)：A = Fv/1000z/(kW)若已知工作機(jī)上的阻力T(Nm)和轉(zhuǎn)速(r/min)時(shí):P /9550(kW)本設(shè)計(jì)中：已知滾筒上鋼繩的牽引力：F=45 KN鋼繩的最大線速度：V=0. 20m/s的計(jì)算：查表9-1得卷筒：7/1 = 0. 96滾動(dòng)軸承:72 = 0. 97(低速)梅花彈性聯(lián)軸器：小=0. 97(高速)撓性聯(lián)軸器：小=0. 99卷繩輪：小=0.95油池內(nèi)油的飛濺和密封摩擦：6 = 0. 978級(jí)精度油潤(rùn)滑的齒輪傳動(dòng)：力=0. 97油潤(rùn)滑的雙頭蝸桿：小= 0.82加工齒的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)(脂潤(rùn)滑)：小二0.95rji

5、 = 0. 96rjz = 0. 97rj3 = 0. 97rj = 0. 997/5 = 0. 956 = 0. 97z/7 = 0. 97Tjs = 0. 82z/9 = 0. 95J = 0. 534二 1小力3小5"67叼9=0. 534P =16. 85KWP = FV / （1000） = 16. 85KW（2）確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)：電動(dòng)機(jī)所需額定功率尸和電動(dòng)機(jī)輸出功率尸之間有以下關(guān) 系：P>KP根據(jù)工作情況取K = AP>/fA=l.1x16.85 = 18.53KWPN18.53KW，二 2 2KWn & 二 1 470 r /min triDm =41

6、5 mm查表I 62得：綜合選用電動(dòng)機(jī):Y1 8 0 L-4型額定功率% =22 KW,滿載轉(zhuǎn)速n .=1 4 70r/min3.傳動(dòng)比分配（I）總傳動(dòng)比滾筒最大直徑 Dnl =D+d 繩 xll = 25O+15xll = 415mm式中：D 一一繩筒直徑；d繩一-鋼繩直徑。滾筒的轉(zhuǎn)速n -60 x 1000 x v /=60 x 1000 x 0. 20 /（7F x 415）n =9. 2 Or/mini=15 9. 786=2=9. 20 r / mini = 襤/“=1470/9.20 = 159.78（2）傳動(dòng)比分配聯(lián)軸器：4=1外嚙合齒輪傳動(dòng)比：八=2蝸輪蝸桿：，3=2O（ZA閉

7、式）聯(lián)軸器：乙=1內(nèi)嚙合齒輪：«=4.0。4.傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算減速器傳動(dòng)裝置各軸從高速至低速依次編號(hào)為：1軸、H軸、II I 軸、IV 軸。（1） 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速兒泅=1470r / min第I軸轉(zhuǎn)速n1 =7/, =1470/1 = 1470 r/min第II軸轉(zhuǎn)速沏=%& =1470/2 = 735 17 min第I II軸轉(zhuǎn)速nm = nn / i3 = 735 / 20 = 36.75 r / min笫IV軸轉(zhuǎn)速iv =/ 乙=36.75 /1 = 36.75 r / min卷筒軸轉(zhuǎn)速%=nlv / i5 = 36.75 / 4.00 = 9.19 r

8、/min（2）各軸功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸功率 P = 18.53 kW第 I 軸功率 6 = Px4% =18.53x0.97x0.99 = 17.80KW第I I軸功率外=6 x % = 17.80 x 0.972 x 0.97 x 0.97 = 15.76KW第 I I I 軸功率 Pn = Pn X 772/78 = 15.76x0.97x0.82 = 2.54KW笫 IV 軸功率 %, = %= 12.54x0.97x0.97 = 11.80KWz3=204=1i5 = 4.00撇=1470r / minHj = 1470r / minnn = 735 r / minnm = 36.75

9、r / min“氏=36.75 r / min”廠=9.19 r / minP = 18.53 KW=17.80 KWPn =15.76 KW品=12.54 KWPy =11.80 KW卷筒軸功率 飛 =qv X% = 11.80x0.97x0.95 = 10.87KW各軸扭矩的計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸扭矩T = 95500"=9550 xl8.53/1470 = 120.38Nm第I軸扭矩Z = 9550/> / n = 9550x 17.80/1470 = 115.64N.m第I I軸扭矩7；, =9550,/ =9550xl5.76/735 = 204.77N.m第III軸扭矩7 =

10、 9550n / n1H = 9550x 12.54/ 36.75 = 3258.69N.m第IV軸扭矩Zv = 9550/>v / nlv = 9550x 11.80/36.75 = 3066.39N.m卷筒軸扭矩.=9550扁 /筒=9550xl0.87/9.19 = l 1295.8lNm4 =10.87 KW7 = 120.38 N.m7 = 115.64 Nm7； = 204.77 N.m7 =3258.69 N.mlv =3066.39 N.m7 =11295.81 N.m軸號(hào)轉(zhuǎn)速(r/ min)輸出功 率P(kW)輸出扭矩T(N m )傳動(dòng)比 I效率電機(jī)軸147018. 5

11、3120. 38I147017. 80115. 6410. 96II73515. 76204.7720. 89(4 )各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、傳動(dòng)比、效率列表III36. 7512. 513258. 69200. 80IV36. 7511.803066. 3910. 94卷筒軸9. 1910. 8711295. 814. 000. 92二、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算1.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算P = 17.80 kW已知：高速齒輪傳遞功率尸= 17.80 kW1=1470 r/min小齒輪轉(zhuǎn)速=1470*min,傳動(dòng)比i = 2i 二2(1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選小齒輪材料：4

12、OCr調(diào)質(zhì)，HBS, = 260 HBSHBSI = 260 HBS大齒輪材料：45鋼正火，HBS. =210HBS一HBS, =210 HBS 一許用接觸應(yīng)力歷由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12:應(yīng)=能/ 3 Hlnin接觸疲勞極限，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1 0 -21得51加1 =600Mpa,麗=600Mp4=400 MPab|Uim2 = 400M&接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Khn ,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-1 3/V, =2.47x109N】=60JL力=60x1470x1x(10x350x8) = 2.47x1()9M =L24xl()9K hni = 0 9。K*= 092Hmin = 1EJ

13、= 540MPaIct1I2 = 368MP«Himi = 500MPa5*2 = 320MP"Spmin = I，K fni = 0 85KFN2 =0.90際= 303.57MR/al：2 = 205.1 1MPaN2=Nl/i = 2.47 x109/2 = 1.24x109由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1019得Khni = 0.9° Kn2 = 0.92接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)與哂=1rII 600M|<th1| = x 0.90 = 540Mp。400,|<rI12 = x 0.92 = 368M4許用彎曲應(yīng)力%由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12彎曲疲勞極限由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1

14、0-204s =500MP"4間2 = 320Mpa彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)國(guó)mm =1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)圖I 0-1 8得Kvi = 0.85 K =0.90500J =x0.85 = 303.57 MPa1.4320."=x 0.90 = 205.7 IMP。L4(2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算小輪分度圓直徑4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10- 9得國(guó)飛。"匕齒寬系數(shù)匕由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7(按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置)=1.0匕=10小齒輪齒數(shù)q由推薦值2040內(nèi)取Z =30大齒輪齒數(shù)7=% =2x30 = 60齒數(shù)比 = Z2/Z1 =60/30 = 2傳動(dòng)比誤差/ = (2-2)/

15、2 = 0<0.05小輪轉(zhuǎn)矩7；=115.64(Nni)我荷系數(shù)長(zhǎng)=長(zhǎng)、僅”內(nèi)3使用系數(shù)Ka由機(jī)械設(shè)計(jì)表102取勺=1動(dòng)載系數(shù)K,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖I 0-8取代=1.2Ka=TKv=L2 9=11 !=1.1A： = 1.45ZE=189.8>/MPa齒間載荷分配系數(shù)段由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3取鼠=1.1齒間載荷分布系數(shù)K”由機(jī)械設(shè)計(jì)表104取Kr = L1 載荷系數(shù)：K = K.KVK =1x1.2x1.1x1.1 = 1.45 八、 1x 口材料彈性系數(shù)Ze由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6取Ze=189.8JKI再節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z“=2.5 （標(biāo)準(zhǔn)直齒a = 20。）故:189-8x2-5f 2xL

16、45xU564。(211) = 7296nm540齒輪模數(shù)加=4 / 4 = 72.96/30 = 2.43 mm由機(jī)械原理圓整加= 2.5芍=& /？ = 72.96 / 2.5 = 29.18430Z2 = % x = 30x2 = 60圓周速度v =次/四 / 60000 =乃X 75X1470/60000 = 5.77 nVs齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)式1 0-5a2KT % = -z齒形系數(shù)幾，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5小輪 = 2.52大輪/s =2.28應(yīng)力修正系數(shù)4Jh機(jī)械設(shè)計(jì)表1 0-5小輪Ka1=l625大輪小 = 1.73ZH = 2.5m =2.54=3。z,

17、 =60v = 5.77 nVsL = 2.52K ?=2.28 r a，L=L625匕戶=1.73IZ 2x1.45x115640 、八八r .故/ =-jx 2.52 x 1.625 = 97.66MPa<|crF1 1 x 2.5 x 302x1.45x2047701x2.53x6O24 = 75mmd2 =150mm4 = 68.75mm= 143.75mmI1(/, = 80mm a 1da2 = 155mm4 = 112.5mmb2 =75mmI% =82.5mmi = 20P = 15.76 Kwx 2.28 x 1.73 = 41 .64MPa<滿足校核要求（4 ）

18、齒輪其它主要尺寸計(jì)算小輪分度圓直徑4=2.5x30 = 75mm大輪分度圓直徑4= 2.5x60 = 150mm齒根圓直徑4% =(元 +c)m h： = Lc" = 0.2541 = 4 2/r =75 2x1.25 x 2.5 = 68.75mm4)= 2li. = 150 2 x 1.25 x 2.5 = 143.75mm I，NI齒頂圓直徑“aK = h；i= 4 + 2 兒=75 + 2xlx 2.5 = 80mm d J1acla2 =4 +2丸=150 + 2x1x2.5 = 155mm標(biāo)準(zhǔn)中心距 a = ?(Z + z?) / 2 = 2.5 x (30 + 60)

19、/ 2 = 112.5mm齒寬=匕4 =1x75 = 75 mm大齒輪齒寬外= = 75mm小齒輪齒寬 4 =% + (5 10) = 75 + 7,5 = 82.5mm2 .減速器蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算已知：選用ZA閉式，=20ri】=735 r / minn, = 36.75 r / min 蝸桿傳遞功率：P= 15.76 Kw,蝸桿轉(zhuǎn)速：n, = 735 r / min ,蝸輪轉(zhuǎn)速：n? = 36.75 r / min .(1)材料選擇：蝸桿：45號(hào)鋼表面淬火，表面硬度:45-5 5HRC蝸輪：Z CuS n 10P1 (金屬模鑄造)為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT

20、1OO制造(2)許用應(yīng)力：E =268 MPa蝸輪許用接觸應(yīng)力% 1-蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力，由機(jī)械設(shè)計(jì)表I 1-7查得% =268 MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N = 6.17xl07G = 0.7966% = 213.49 MPaN = 60山= 60x36.75x1x(10x350x8)= 6.17x10?接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)Khn = qiU/N = «/107/(6.17xl07) = 0.7966則蝸輪許用接觸應(yīng)力% J = 5坦"=0.7966x268 = 213.49MPa蝸輪的許用彎曲應(yīng)力：a,蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力,由機(jī)械設(shè)計(jì)表1 1-8查得/=56 MPa彎曲強(qiáng)

21、度的疲勞壽命系數(shù)Kiz = /106/(6.17x107) = 0.6325則蝸輪的許川彎曲應(yīng)力5； I = 0.6325x56 = 35.42MPa齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算III機(jī)械設(shè)計(jì)式11-10 :式中:蝸桿頭數(shù)：4=2蝸輪齒數(shù)：馬=% =20x2 = 40蝸輪轉(zhuǎn)矩：7；= 3258.69 Nem載荷系數(shù)：K = K,內(nèi),取使用系數(shù)：符=1動(dòng)載系數(shù)：Kv=l.l齒向載荷分布系數(shù)：31則有：AT = lxl.lxl = l.l材料彈性系數(shù)：鑄錫青銅ZE=160，MPa/=56 MPa右=0.6325|crr = 35.42MPa4=2Z2=407； = 3258.69 NmKa=1K、,=

22、ll"1K = l.lze = 16()Vmp,480?,m2dx >l.lx3258690x(尸=11325.13mm340x213.49查機(jī)械設(shè)計(jì)表lb2得模數(shù)：m = 12.5 mm蝸桿分度圓直徑：4 =112 mm蝸桿導(dǎo)程角：y = 12 34,59蝸輪分度圓直徑:4 = 12.5x40 = 500mm蝸輪圓周速度:v. = Ttd,n. / 60000 =乃 x 500 x 36.75 / 60000 = 0.962 InVs 4，(4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算蝸輪齒根彎曲應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)式11-11得蝸輪齒形系數(shù)_ q _40_蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)K=嬴三=cos3 12

23、34,59 = 4303蝸桿變位系數(shù)超二°查機(jī)械設(shè)計(jì)圖1 1 19YFa2 = 2.42777 = 12.5 mm4 = 112 mm7 = 12 34'59"d2 = 500 mmv2 =0.9621 m/sL = 2.42螺旋角影響系數(shù)%=1- =1-"“、9=091y =091°140140B "1.53x1,1x3258690112x500x12.5x 2.42 x 0.91 = 17.25 MPa <q=35.42MPa= 17.25MPa滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求(5 )熱平衡計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)式1 1 -22可得蝸桿傳動(dòng)保

24、持正常工作溫度所需散熱面積S(m?)為1000(1-7)*儲(chǔ)一、)傳動(dòng)效率： =1%小嚙合效率：/=tan(/ + v)由機(jī)械設(shè)計(jì)式11-20滑動(dòng)速度：/rx 112x735/ c ,匕=：_r = 4.42m/s60x1000 cos/ 60x1000 cos 1234 59vv = 4.42 m/s由匕查機(jī)械設(shè)計(jì)表lb 1 8當(dāng)量摩擦角色二門(mén)9tan 12 3459tan(12 3459 +1 19)= 0.90由于軸承摩擦及攪油時(shí)濺油耗損不大，故取月3 = 0.95則 H = 090x0.95 = 0.860V =197 = 0.90小小=0 95"大于原估計(jì)值0. 80,所以

25、不需重算散熱系數(shù)明按通風(fēng)良好，取&d = 17 W / mC油的工作溫度：t.=75C周?chē)諝鉁囟龋?2。CS>1000x15.76x(1-0.80)17x(75-20)=3.37m2（6）其它主要尺寸計(jì)算齒頂高系數(shù)父=17； = 0.86c(d =17 W/m2 ctQ = 7 5 CJ=20CS>3.37 m2d - = 137 mm 111/?fI = 1.2 m41 =82 mm4=167.5 mm通常取c*=0.2蝸桿：蝸桿齒頂圓直徑：4Al = & + Him = 112 + 2x1x12.5 = 137 mm d IId齒不艮高/% = 1.2m蝸桿齒

26、根圓直徑4 = 4 2.4m = 112 2.4 x 12.5 = 82mm蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度變位系數(shù)z=o4=(11 + 0.06z2)/H = (11 + 0.06 x40)xl2.5 = 167.5蝸輪：蝸輪喉圓直徑= d) + 2lim = 500 + 2x1x12.5 = 525mm蝸輪根圓直徑di2 = -2.4n? = 500 2.4x 12.5 = 470mm蝸輪頂圓直徑de2 <dal +1.5m = 525 + 1.5x12.5 = 543.75mm取 de2 = 542mm蝸輪寬度B<0.75J , =0.75x137 = 102.75mm ul3 .內(nèi)嚙合齒輪

27、傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(滾筒齒輪組)已知:高速齒輪傳遞功率P = 11.80kW小齒輪轉(zhuǎn)速ni = 36.75 r/min ,傳動(dòng)比i = 4.00小輪轉(zhuǎn)矩工=3066.39 N-m(1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)表1 0T選小齒輪材料：40C r調(diào)質(zhì)，HBS, = 260 HBS大齒輪材料：45鋼正火，HBS,=210HBS許用接觸應(yīng)力。h由機(jī)械設(shè)計(jì)式10 1 25=猙&巾dHmin九=525 mm4s = 470mmdcl = 542mm8 = 102 mmP=11.80kWni = 36.75 r / minf = 4.007；= 3066.39 NmHBSI = 260 HBS

28、HBS. =210 HBS接觸疲勞極限外Hm由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21得6ng = 600MP”%hm2 = 400MPa=6.17xl07?/2=1.54x107= L0°儲(chǔ)優(yōu)=0.97Sumin = 1<rH1 = 600MPa%2 = 388Mpa= 500MP"im2 = 320MaSpmin = 1 4= 600MP。=400MP“接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Km，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由機(jī)械設(shè)計(jì)式10 13知：M =60J4 = 60 x 36.75 x 1 x (10 x 350 x 8) = 6.17 x 10M = NJi = 6.17x 107 / 4.00 = 1.54

29、x 1 O,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19得Kni =L0°= 0.97接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SHmm=l則 I=早 X1.00 = 600MPa400|crII2 = xO.97 = 388MPa許用彎曲應(yīng)力【外由機(jī)械設(shè)計(jì)式I 0 12卬=削"小Fmin彎曲疲勞極限.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20=500Mp /1而2 = 320Mp4彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)Spmm =1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10- 1 8得K 2=0.95K FN、= 0.97r 八 l,< a > /則= x0.95 = 339.29MPa1.4320|crn = -x0.97 = 221.71MPa 1.4(2)

30、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪模數(shù)：載荷系數(shù)4=心冬內(nèi)3使用系數(shù)Ka由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2取必=1動(dòng)載系數(shù)Kv由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8取Kv=L2齒間載荷分配系數(shù)K"l|機(jī)械設(shè)計(jì)表I 0-3取Ka=l.l齒間載荷分布系數(shù)勺由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4取(=1.1載荷系數(shù)：K = 右除跖=lx 1.2x1.1x1.1 = 1.45小輪轉(zhuǎn)矩 7； = 3066.39(N.m)齒寬系數(shù)鞏由機(jī)械設(shè)計(jì)表10 7(按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置)%=1.0小齒輪齒數(shù)&由推薦值1720中取K fni = 095K 30.97o-1,1 = 339.29MPao-F2 = 221.71MPa=1心=1.2

31、63;=1.1Kp =1.1A： = 1.457 = 3066.39(N.m)匕=1.04=18z2=72 =4L=2.91L = 2.244=L53&=L75Zj=18大齒輪齒數(shù)Zz = = 4.00xl8 = 72.00 （圓整為7 2 ）齒數(shù)比 m = Z2/a=72/18 = 4傳動(dòng)比誤差 / = （4 一 4.00） / 4.00 = 0 < 0.05齒形系數(shù)L由機(jī)械設(shè)計(jì)表1。-5小輪i=2.91大輪/a2= 2.24應(yīng)力修正系數(shù)Ka由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5小輪產(chǎn)1.53大輪 , = 1.75'Fa，Sa計(jì)算大小齒輪的面并加以比較_2.91xl.53/ - 339.

32、29= 0.01312= 0.01768當(dāng)返= 0.01312 哂%a2% =0.0 1768 卬20.01768 =7. 86mmtn = 9mm大齒輪的數(shù)值大則齒輪模數(shù)、2K£ /乂 = 12x1.45x3066390儲(chǔ)- V 182xl.o開(kāi)式齒輪m擴(kuò)大10%20%圓整取m = 9mm（3）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算III機(jī)械設(shè)計(jì)式1 0-82KT 一1節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z“=2.5 （標(biāo)準(zhǔn)直齒。=20。）材料彈性系數(shù)Ze由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6取ZE=189.8VMP2x1.45x3066390 4-11.0xl62342.5x189.8 = 594.30 <<rz/IZH

33、= 2.5ZE=189.87MPa%2 =2x1.45x112958104-1 ；>2.5x189.81.0x648（1）齒輪其它主要尺寸計(jì)算小齒輪分度圓直徑dx = niz. =9x18 = 162mm大齒輪分度圓直徑d2 = mz.2 =9x72 = 648mm齒根圓直徑4九=(/1 +c )？h； = l,c" = 0.25"n =4 2/q = 162 2x1.25x9 = 139.5mm+ 2hf = 648 + 2x1.25 x9 = 670.5mm I，I齒頂圓直徑44 = 162 m md2 = 648mmt/fl = 139.5mm= 670.5mm

34、I，h = hjn d ild. =4 + 2h = 162 + 2x1x9 = 180mm d Iia"a2 = d2 2/7a = 648-2x1x9 = 630mm標(biāo)準(zhǔn)中心距a = m(z2 -z，/2 = 9x(72-18)/2 = 243mm齒寬b =匕 & =1.0x162 = 162mm大齒輪齒寬從=b = 162mm小齒輪齒寬 A = 4 + (5 10) = 162 + 7.5 = 169.5mm第二階段一、裝配圖設(shè)計(jì)二、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算da】=180mm4, = 630mma = 243mmb2 = 162 mmb = 169.5mm1、電機(jī)軸的確定電機(jī)型

35、號(hào)Y180L-4,按照此型號(hào)選取相應(yīng)軸。2、輸入端聯(lián)軸器選擇已知電機(jī)軸輸出扭矩為120. 3 8N.m,轉(zhuǎn)速為147 0 r/ min由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表14-6選用HL 3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速 n = 1 470 r/min轉(zhuǎn)矩 T=1 2 0. 38 N.m軸孔長(zhǎng)度L=8 2 mm,直徑d=40mm3、 高速軸設(shè)計(jì)已知：傳遞功率P = 17.80kW,轉(zhuǎn)速修=1470 r/min轉(zhuǎn)矩：7； =115.64N/m軸上齒輪分度圓直徑4 = 75mm使用壽命：10年，350天/年，8小時(shí)/天1、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表15 一3知選取A0 =

36、126,于是得"Ln 228.93(皿。"L 需=126 x= 28.93()考慮到軸上有一個(gè)鍵槽,按軸徑增大7%考慮"min 2 30.96(麗)3=2xU5640=3083.73N75£ =3083.73N故 Jnun > 28,93 x (1 +7%)=30.96() 2、作用在齒輪上的力£ = 1122.39N1)軸上零件的裝配方案Fr = /tana = 3083.73 x tan 20 = 1122.397V 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)I-II段、V-VI段軸安裝軸承601 2 O2 )為

37、使軸承便于安裝與拆卸,取I-II段軸長(zhǎng)為15mm、V-V I段軸 長(zhǎng)為1 5 nlm，軸徑為60mll1。3)為便于軸承拆卸與定位取I 1-1 I I、I V-V段軸長(zhǎng)為Umm,軸 徑為64mm o4)ni-iv段已知。5) V I -VI I段取軸徑54mm,軸長(zhǎng)5 0mmo6) VI I VIII段與聯(lián)軸器相連，山聯(lián)軸器型號(hào)可取軸長(zhǎng)7 0 nlm, 軸徑4 0 mm。4、求軸上載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。尸L561.20N= 154 L86 x 62.3 = 96057.88N”?Mv = 561.2x62.3 = 34962.76N 加M

38、 = ,96057.882+34962.762 = io2222.85(M/7)T, = l 15640N*mm5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面A是軸 的危險(xiǎn)截 面。所以只校核截面A的強(qiáng)度。由于軸受的載荷脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取。=0.6。軸的計(jì)算應(yīng)力2 + (aT )2 _ y02222.852 + (0.6 x 115640)20.1x68.83= 3.19MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，III機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查得 b_J = 60MPa。因此，故安全。痣"=£v"2=1541.86NFnvi = FNV2 = 561.2

39、07VMn =96O57.88M77Mv = 34962.76M=115640Nmm4、 蝸桿軸設(shè)計(jì)已知：傳遞功率P = 15.76kW,轉(zhuǎn)速 1=735 r/min轉(zhuǎn)矩：7>204.77N/m 軸上齒輪分度圓直徑4 = 112mm使用壽命：10年,35 0天/年,8小時(shí)/天 1、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表1 5-3"'min 2 35.00（皿2）選取A0=126,于是得min -= 126 X J 735 = 35.0°。，）考慮到軸上有一個(gè)鍵槽,按軸徑增大7%考慮"min 2 37.45（機(jī)7）故

40、dmn >35.00x(1 +7%)=37.45(/n/n)2、蝸輪作用在蝸桿上的力F,27；2x204770H2= 3656.61£ =3656.61N廠 2T,2x3258690一£ =13034.76NF. = = 13034.76Nd2 500Fr = 4744.267VFr = Fax tan a = 13034.76 x tan 20° = 4744.26N3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)軸上零件的裝配方案m>Au867ioc05OO30Hi2 )根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)I -11段軸用于安裝齒輪，軸徑60m軸長(zhǎng)1051nm。2 )

41、 II-I II段用于安裝套筒并壓住軸承，軸徑7 2mm，軸長(zhǎng)60m nic3 ) I I I I V段用于安裝軸承，軸徑8 0mm。軸長(zhǎng)19mm,軸承型 號(hào)為6 191 6 o4 ) I V-V段軸承定位,軸徑9 0mm。軸長(zhǎng)10mm。5)V-VI段用于軸的加長(zhǎng)，軸徑8 0mm°軸長(zhǎng)115mm。6) VI-VII段軸已知。7) VI I-VI I I段用于軸的加長(zhǎng),軸徑8 0mm,軸長(zhǎng)85mmo8) VIII-IX段用于軸承定位，軸徑9 0 mm，軸長(zhǎng)1 0mm。9) IXX段用于安裝軸承，軸徑80m m,軸長(zhǎng)53mm,軸承型號(hào)為一 對(duì)30216軸承。10)X-XI段用于安裝圓螺母

42、，螺紋內(nèi)徑68. 4mm,軸長(zhǎng)3 7mm。4、求軸上載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的 彎矩圖和扭矩圖。截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為=204770102400=2.00MP。7 = S = 1025VV = 51200(mm3)W,. =102400(mn?)M = 605660.14N77T2 =204770Neinmq=11.83MP“rT = 2.00MPa= 640Mpa,J】=275M&,t . =55MPa-1aa = 2.0ao = 2.0q0 = 0.82qT =0.85% =1.82kr = 1.26£a = 0.67=0.82Po=Pr=

43、 0.92由于軸受的載荷脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取0 = 0.6。軸的計(jì)算應(yīng)力=MlMPa河 +37；)? _ J971766.5()2 +(0.6x204770)2W =0.1X1123前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查得 b_J = 60MP。因此，%<<,故安全。6、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險(xiǎn)截面截面A上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑 較大，故不必校核。截面【應(yīng)力集中，且左側(cè)軸直徑較小。故對(duì)截面 H左側(cè)進(jìn)行較核即可。(2)截面H左側(cè)抗彎截面系數(shù) W =0.1/ =0.1x803 =51200(mm3)抗扭截面系數(shù) WT =0.2J3 =0

44、.2x803 =102400(mn?)截面H左側(cè)的彎矩M為979 3 75 "=971766.5 x - = 605660.222.3截面II左側(cè)的扭矩為 T2=204770N.mm截面上的彎曲應(yīng)力g, = 6°5660.14= 83MR, 51200軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表得 % = 640MP”，b =T15MPa, r . = 55MPa -17 Ir 3-=0.0375, d 80由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表，經(jīng)插值后查得，截面上由于軸肩而形成 的理論應(yīng)力集中系數(shù)為=2.0, g = 1.32,乂由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查得軸的材料敏感系數(shù)為qa = 0.82 ,

45、 % = 0.85 ,故有效應(yīng)力集中系數(shù)為ka = 1 + %(% -1) = 1 + 0.82x (2 1) = 1.82勺=1 + %(% - 1)= 1+ 0.85x(2 l) = 1.26由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查得尺寸系數(shù)為分 =0.67,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 sT = 0.82,軸采川磨削加工，查表得表面質(zhì)量系數(shù)為4=4=0.92,軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即4=1,按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)計(jì)算式得綜合 系數(shù)值為1.26082= 1.54乂由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)所學(xué)內(nèi)容得碳鋼的特性系數(shù)3=0.1 0.2,取% =0.1, (pT = 0.05 0.L 取外=0.05于是，計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為275Ka(ya + (pQ

46、m 2.72 xl 1.83 + 0.1x0= 8.55S 一 J _K.t +(prt i c 1 2.002.00a 匕"71.54x+ 0.05x22= 97.481 =&52>S = L5故軸的選用安全。5、蝸輪軸設(shè)計(jì)已知：傳遞功率P = 12.54kW,轉(zhuǎn)速=36.75 r/min轉(zhuǎn)矩：7；=3258.69N/mKa = 2.72K.=L54 I3=0.1(pr = 0.05、=8.55S=97.48d nun 2 88.05()4nmz 94.2£ =13O34.76N工=3656.61N£=4744.26N1)軸上零件的裝配方案160.

47、0- - - - 一才二0 -使用壽命：1 0年，3 5 0天/年，8小時(shí)/天 1、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表15-3選取A0=! 2 6,于是得心"r=126x 提金=88.05(mm)考慮到軸上有一個(gè)鍵槽,按軸徑增大7%考慮故4nm 2 88.05x(l+7%)=94.21(/w/02、作用在齒輪上的力耳=% =13034.764工=%=3656.61NF= 4744.26N 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度段、I VV段軸安裝軸承30224,內(nèi)徑120min。2)為使軸承便于安裝與拆卸，取I - I I段

48、軸長(zhǎng)為43mm、IV-V段軸 長(zhǎng)為5 4 mm為由徑均為120mm。Eg =月一 Evs = 4744.26 - 5954.86 = -1210.6NM” = 6453.11x128 = 825998.08NMv = 5954.86 xl28 = 762222.08NM =+= 0825998.082 +762222.08? = 1123946.32(N")T1=3258.69Nemm5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面A是軸 的危險(xiǎn)截 面。所以只校核截面A的強(qiáng)度。由于軸受的載荷脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取。=0.6。軸的計(jì)算應(yīng)力J"? +97； _ J1123946.32? +(0.6x3258.69)2W =0. lx 5(X)3=0.090MP6Z前已選定軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查得 b_J = 60MP。因此，%<<,故安全。三、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算X葛詢125150 鋼口一 7080鑄鐵1) I軸上與聯(lián)軸器相聯(lián)處鍵的校核公稱直徑d=