機(jī)械設(shè)計(jì)系列——華中科技大學(xué)——二級(jí)展開(kāi)式斜齒圓柱齒輪減速器

1、目錄1. 題目及總體分析32. 各主要部件選擇43. 電動(dòng)機(jī)選擇 44. 分配傳動(dòng)比 55. 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 66. 設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪 77. 設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪 128. 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 169. 減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 181軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 182軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 243軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 2910. 潤(rùn)滑與密封 3411. 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 3512. 設(shè)計(jì)總結(jié) 363613. 參考文獻(xiàn)一 題目及總體分析題目：設(shè)計(jì)一個(gè)帶式輸送機(jī)的減速器給定條件：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸送帶的牽引力F =7000N，運(yùn)輸帶速度v=0.5m/s，運(yùn)輸機(jī)滾

2、筒直徑為D =290mm。單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵。工作壽命為八年，每年300個(gè)工作日每天工作16小時(shí)，具有加工精度 7級(jí)（齒輪）。減速器類型選擇：選用展開(kāi)式 兩級(jí)圓柱齒輪減速器。特點(diǎn)及應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級(jí)齒輪布置 在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵 消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。高速級(jí)一般做成斜齒，低速級(jí)可做成直齒。整體布置如下：IV圖示：5為電動(dòng)機(jī)，4為聯(lián)軸器，3為減速器，2為鏈傳動(dòng)，1為輸送機(jī)滾筒，6為低速級(jí)齒輪傳動(dòng)，7為高速級(jí)齒輪傳動(dòng)，。輔助件有：觀

3、察孔蓋，油標(biāo)和油尺，放油螺塞，通氣孔，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，定位銷，啟蓋螺釘，軸 承套，密封圈等.。二各主要部件選擇部件因素選擇動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)齒輪斜齒傳動(dòng)平穩(wěn)高速級(jí)做成斜齒，低速 級(jí)做成直齒軸承此減速器軸承所受軸向力不大球軸承聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐久性好彈性聯(lián)軸器鏈傳動(dòng)工作可靠，傳動(dòng)效率咼單排滾子鏈三電動(dòng)機(jī)的選擇目的過(guò)程分析結(jié)論類型根據(jù)一般帶式輸送機(jī)選用的電動(dòng)機(jī)選擇選用Y系列封閉式 三相異步電動(dòng)機(jī)工作機(jī)所需有效功率為Pw= FX V= 7000NX o.5m/s電動(dòng)機(jī)輸出功率為功率圓柱齒輪傳動(dòng)（8級(jí)精度）效率（兩對(duì)）為n 1= 0.97 2 滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（四對(duì)）為n 2= 0.98 4 彈性聯(lián)軸

4、器傳動(dòng)效率n 3= 0.99輸送機(jī)滾筒效率為n 4= 0.97鏈傳動(dòng)的效率n 5= 0.96 電動(dòng)機(jī)輸出有效功率為P = 4374.6W巳70000.5p 1 W157 ”74 PMP 2443/4.6VV3 宀2 小3 小4 小50.972 咒0.98如0.99咒0.97咒0.96查得型號(hào)Y132S-4封閉式二相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下選用額定功率p=5.5 kW型號(hào)Y132S-4封閉型號(hào)滿載轉(zhuǎn)速1440 r/mi n 同步轉(zhuǎn)速1500 r/mi n式二相異步電動(dòng)機(jī)四分配傳動(dòng)比目的過(guò)程分析結(jié)論傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比i - nm其中i是傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，多級(jí)串聯(lián)傳h = 3nwi2 =14.6動(dòng)系統(tǒng)的

5、總傳動(dòng)等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積；nm是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min ； nw為工作機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min。ih =4.2計(jì)算如下 nm=1440r/min, nw =60v60 7.532 95 r / mino厶.mi / 111111nd3.14 漢 0.29ii = 3.5.nm 1440i =43.7nw 32.95取h = 3i 43.7i2 =14.6ii3iiih取i| =3.5,ih =4.2i：總傳動(dòng)比 i1:鏈傳動(dòng)比 i| ：低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比ih:高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比五傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算過(guò)程分析設(shè)：從電動(dòng)機(jī)到輸送機(jī)滾筒軸分別為1軸、2軸、3軸、4軸；對(duì)應(yīng)于各軸的轉(zhuǎn)速

6、分別為1、11T ;對(duì)應(yīng)各軸的輸入功率分別為 U1、二、X ;對(duì)應(yīng)名軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別為-1、二、-1、-1 ；相鄰兩軸間的傳動(dòng)比分別為二、結(jié)論傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算二、11 ;相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率分別為、。軸號(hào)電動(dòng)機(jī)兩級(jí)圓柱減速器工作機(jī)1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速n(r/mi n)no=1440ni=1440n2=342.86n 3=97.96n 4=32.65功率P(kw)P=5.5Pi=4.244P2=4.034P3=3.834P4=3.607轉(zhuǎn)矩t(n mTi=28.146T2=112.390T3=373.869T4=1055.326兩軸聯(lián)接聯(lián)軸器齒輪齒輪鏈輪傳動(dòng)比iioi=1ii2=4.

7、2i23=3.5i34=3傳動(dòng)效率nn 0i=O.99n 12=0.97n 23=0.97n 34=0.96六設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪1選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型1) 確定齒輪類型兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)圓柱斜齒輪2) 材料選擇.小齒輪材料為4 OCf (調(diào)質(zhì))，硬度為2 8 0 HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為2 4 0 HBS二者材料硬度差為40 HBS3) 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4) 選小齒輪齒數(shù)Z 1=2 4，大齒輪齒數(shù)Z 2=i i Z 1 = 4.2X 24=100.8,取 Z2=101。5) 選取螺旋角。初選螺旋角匕-142 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式(10-21)

8、試算，即 d1t -3 2ktTt U T(ZhZe)2計(jì) d% u Jh1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1) 試選 Kt -1.6(2) 由圖10 30，選取區(qū)域系數(shù)Zh二2.433(3) 由圖10 26 查得=0.78,2=0.87=1 ：2 = 1.65(4) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩久=95.5 1p95.5 1 0 4. 244# 1 440 xz2N8mi46 1 0(5) 由表10 7選取齒寬系數(shù) Gd =1(6) 由表10 6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE =189.8MPa1/2(7) 由圖1 0 2 1d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二Hlim1 =600MPa，大齒輪的接觸

9、疲勞強(qiáng)度極限 二Hlim2 = 550MPa(8) 由式10 13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)汕=60嘰=60 1440 1 (16 300 8) = 3.32 109N2 =3.32 109/4.2 =0.790 109(9) 由圖10 19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) KHN1 =0.90 KhN2 =0.95(10) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1，由式10 12得；H1 = Khn1H lim1 =0.9 600MPa =540MPaSK HN 2 -，H lim 2卜h 2 0.95 550M P a 522.5M P aS匸h=(二 hi匸 h2)/2 = (540 5

10、22.5)/2MPa = 531.25MPa2) 計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t ,由計(jì)算公式得dit21 . 62 . 8 1 4 6vy1X1.651 05 . 2531.25?37偏18 9.8(2) 計(jì)算圓周速度am60 1000二 37.10 144060 1000=2.8m/s(3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù) mntb = ： dd1t -1 37.10 = 37.10mmd1t c o s3 7.10coe 1mt _乙24h =2.-2.251 .mn0b/h =：3 7 . 10 3 . 3 7510.99(4) 計(jì)算縱向重合度書(shū)L =0.31 ?d Z1 tan ： = 0

11、.318 1 24 tan14 = 1.903(5) 計(jì)算載荷系數(shù) K已知使用系數(shù)KA =1根據(jù)v=1.2m/s ,7級(jí)精度，由圖10 8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV =1.11由表10 4查得KH =1.12 0.18(1 0.6乂)聽(tīng) 0.23 10b -1.120.18(10.6 I2) I20.23 10 37.10=1.417由圖10 13 查得 Kf 1 =1.34K f假疋：:100 N / mm，由表10 3 查得 K h = K f =1.4b故載荷系數(shù) K =KaKvKh-Kh=1 1.11 1.4 1.42=2.21(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10 10a得

12、d1 =d1t3 K/Kt =37.103 2.21/1.6 = 41.32mm(7) 計(jì)算模數(shù)mnd1 c o%4叫 7Z13.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10 17mn3 2KTYcos2 一： YYs：V dZ；電升1) 確定計(jì)算參數(shù)(1) 計(jì)算載荷系數(shù)K 二KAKVKF-.KF嚴(yán) 1 1.11 1.4 1.34 = 2.08(2) 根據(jù)縱向重合度；=1.903，從圖10 28查得螺旋角影響系數(shù)Y =0.88(3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)ZV2乙 =24cos3 ：cos314c= 26.27乙cos3 :101cos314= 110.56(4) 查取齒形系數(shù)由表10 $查得 YFa1 =2.592 Y

13、Fa2 =2.172(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10 $查得 YSa1 =1.596 YSa2 = 1.798(6) 由圖10 20c查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二FE1 =500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 -fe2二380MPa(7) 由圖10 18查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KFN1 = 85 KFN2 =88(8) 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，由式10 12得二 F 1KFN1 二 FE1 _ S0.85 5001.4= 303.57M P a二 F 2Kfn 2二 FE2 _ S0.88 3801.4= 238.86M P a(9)計(jì)算大小齒輪的YFaYsa

14、2fYf31Ysoi 2.592 1.596 0.01363二f1303.57丫Fa2YSa2 = 2.172 1.798 =0.01635二 f2238.86大齒輪的數(shù)據(jù)大2) 設(shè)計(jì)計(jì)算3 2 2.08 2.8146 104 0.88 cos2141 242 1.650.01635 二 1.186mm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)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 mn = 1.5mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d 41.32mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有-26.71.5dosP 41.3cos14 乙二mn取乙=2

15、7，則 乙 * 乙=4.2 27 = 113.4 1144 幾何尺寸計(jì)算1)計(jì)算中心距(Z1 Z2)mn2cos :(27 114) 1.52 cos14c=108.99mm將中心距圓整為109mm2)按圓整后的中心距修正螺旋角r(Z1 +Z2)mn(27+114)X1.5 一“arccosarccos14.032a2 勺09因值改變不多，故參數(shù)：、K 、ZH等不必修正。3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d2Zg27 1.5cos ：cos14.03=41.75mmZ2m2cos :114 1.5cos14.03=176.25mm4）計(jì)算大、小齒輪的齒根圓直徑df1 R -2.5mn =41.75

16、2.5 1.5 = 38mmdf2 二d2-2.5mn =176.252.5 1.5=172.5mm5）計(jì)算齒輪寬度b - dd1 =1 41.75 = 41.75mm圓整后取 B2 =45mm ； B| =50mm5驗(yàn)算2T12 28146Ft 11348.3 Nd141.75= 32.3N / mm : 100N / mmKAFt1 1348.3b 41.75合適七設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪1選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型1) 確定齒輪類型兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒輪2) 材料選擇.小齒輪材料為4 OCf (調(diào)質(zhì))，硬度為2 8 0 HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為2 4 0 HBS二者材料硬度差

17、為40 HBS3) 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4) 選小齒輪齒數(shù)Z 1=2 4，大齒輪齒數(shù)Z 2=i i Z 1 = 3.5X 24=84。2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10 9a進(jìn)行試算，即d1t 色2.323出衛(wèi).吐!(_)2：du 匚 h1)確定公式各計(jì)算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù)Kt =1.3(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩久=95.5 105P2 /n2 =95.5 105 4.034/342.86= 11.239 104N mm(3) 由表10 7選取齒寬系數(shù)d =1(4) 由表10 6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze =198.8MPa1/2(5) 由圖10

18、21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 二H|im1 =600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 二H |im2二550MPa(6) 由式10 13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 =60nJLh =60 342.86 1 (2 8 300 15)=1.481 109N2 =1.481 109/3.5 =0.423 109(7) 由圖10 19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KHN1 =0.96 KHN2 =1.05(8) 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1，由式10 12得tH1 =Khn1 h lim1 =0.96 600MPa =576MPaS二H2 hKHN2 H lim 2 =

19、1.05 550MPa =577.5MPa2)計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑 d1t，代入匚H中的較小值(2)(3)d1 2.3231.3 11.239 104-5-189-843.5( 576)6339mm計(jì)算圓周速度心 drt n?v 二60 1000計(jì)算齒寬b6603910042.86 “14m/sb=ddit =1 63.39 = 63.39mm(4)計(jì)算齒寬與齒高之比b/hnt d1t63.392.641mmZ124齒高 2-25mnt=2-25 2-641 =5-94mm b/h =63.39/5.94 =10.67(5)計(jì)算載荷系數(shù)k根據(jù)v=1.14m/s ,7級(jí)精度，由圖10 8查得

20、動(dòng)載荷系數(shù)-1.07假設(shè) K AFt / b ： 100N / mm，由表10 3 查得Kh ：二 Kf ： =1由表10 2查得使用系數(shù)kA =1由表10 4查得Kh，1.12 0.18(1 06：d)：d 0.23 10b2 2_21.120.18(1 0.6 1 ) 10.23 1063.39 =1.422由圖10 2 3 查得 KF 1 =1.35故載荷系數(shù) K 二 KAKVKH：.KH 1 1.07 1 1.422 = 1.522(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10 10a得d d1t 3 K / Kt =63.393 1.522/1.3 = 66.81mm(7)

21、 計(jì)算模數(shù)mm = di / Zi = 66.81/24 = 2.783. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10 5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m 2KT1 YYs：mn _3,2、 dZjJF1)確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值(1)min 3由圖10 20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 cFE500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限fe 2 = 380MPa(2)由圖10 18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K fn 1 - 0.85 Kfn2 =0.88(3)(4)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1.4，由式10 12得KFNFE1 0.85500訂 FN1 FE1MPa =303.57 MPaS1.4Kfnf

22、E20.88 漢380 fn2 fe2MPa =238.86MPaS1.4計(jì)算載荷系數(shù)K =KaKvKf-Kf ?T 1.07 1 1.35 = 1.4445(5)查取齒形系數(shù)由表10 5查得 YFa1 =2.65 YFa2 =2.212(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10 5查得 YSal =1.58YSa2 =1.774(7)計(jì)算大小齒輪的 丫FaYSa，并比較升込=51=0.01379Lf1303.57YFa2Ysa2J2遠(yuǎn)邊=0.01643238.86大齒輪的數(shù)據(jù)大2）設(shè)計(jì)計(jì)算0.01643 二2.11mm3 2 1.4445 11.239 104V1漢242對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度

23、計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)， 可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.11,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.2mm。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d 66.81mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有 乙=d/m =66.81/2.2 =30.4取乙=31大齒輪齒數(shù)Zi2Z3.5 31 =108.5 取乙=1094 幾何尺寸計(jì)算1) 計(jì)算分度圓直徑d =Z1 = 31 2.2 = 68.2mmd2=Z2m=109 2.2 =239.8mm2) 計(jì)算齒根圓直徑df1 =m(Z1 -2.5) =2.2 (31 -2.5) = 62.7mmdf2 二 m(Z2 -2.5) =2.2

24、 (109 2.5) = 234.3mm3) 計(jì)算中心距a =(dd2)/2 =(68.2 239.8)/2 = 154mm4) 計(jì)算齒寬b 二 dd| =1 68.2 =68.2mm取 B?二 70mm二 75mm5驗(yàn)算2T1d12 11239068.2-3295.9N=48.33N / mm ： 100N / mmKaR 1 3295.9 b 68.2合適八.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1. 選擇鏈輪齒數(shù)和材料取小齒輪齒數(shù) 乙=19，大齒輪的齒數(shù)為 Zi乙=3 19 = 57材料選擇40鋼，熱處理：淬火、回火2. 確定計(jì)算功率由表9- 6查得Ka =1.0，由圖9 13查得Kz =1.35，單排鏈，則計(jì)算

25、功率為:Ra 二 KaKzP=1.0 1.35 3.834 = 5.18kW3. 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù) PCa =5.18kW 及 n = rt = 97.96r / min 查圖 9 11,可選 24A-1。查表 9 1,鏈條 節(jié)距為p = 38.1mm。4. 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距 a0 = (30 50)p = (30 50) 38.1 = 11431905mm。取 = 1200mm。a z + ZZ 7 p相應(yīng)得鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為L(zhǎng)P0=2，-(21)102.1諏鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)P 22 兀a0Lp =102節(jié)。查表9 8得到中心距計(jì)算系數(shù) 人=0.24521，則鏈傳動(dòng)的最大中心中心距為：a

26、= ff l2LP -(Z1 Z2)1196mm5. 計(jì)算鏈速v,確定潤(rùn)滑方式=1.18m/sn1Z1P97.96 沃 19 沃 38.1v =60 1000 60 1000由v =1.18m /s和鏈號(hào)24A 1,查圖9 14可知應(yīng)采用油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑。6. 計(jì)算壓軸力p3 834有效圓周力為：FP =100010003249 Nv1.18鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)Kfp=1.15,則壓軸力為Fp :Kf pF1e.1 532 49N7.鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果分度圓直徑dd= p 0 1800 sin （亍）小鏈輪：dz1=231.5mm大鏈輪：dz2=6945m

27、m齒頂圓直徑da1.6damin =d + p（1 -牙）一4damax =d +1.25p di小鏈輪：daz1min =244.2mmdaz1max=256.9mm大鏈輪：daz2min =7326mmdaz2max =7707mm齒根圓直徑dfdf =d _a小鏈輪：dfz1=2093mm 大鏈輪：dfz2 =6723mm齒高h(yuǎn)aham in = 05（p d1）hamax=0.625p-。耳嚴(yán)號(hào)小鏈輪：hmin = 7.9mmhaz1max = 143mm大鏈輪：haz2min =238mmhaz2max =429mm確定的 最大軸 凸緣直 徑dg1800dg - pcot z j04

28、h2-0.76小鏈輪：dgz1=191.4mm 大鏈輪：dgz2 =5742mm2TiA112（以下軸均取此值），于是由式1 5初步估算軸的最小直徑九.減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1.1軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1輸入軸上的功率 R =4.244kw,轉(zhuǎn)速=1440r/min轉(zhuǎn)矩 =2.8146 104N mm求作用在齒輪上的力42T12 2. 8 1 46 aFt-1 3 4 8.N3d14 1.75Fr = Ft=1 3 4 8. 3 tan 勺5(N5. 8co Sc os 1 4. 0 3Fa=Ftta n1 34 8. 3 ta 14. 0 3N 337.初定軸的最小直徑選軸

29、的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表153，取dm i = A? 一Ri 一n1 132 4.244 / 144 0 m1n6.0 5輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d1.為了使所選的軸直徑 d1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 Tca=KA,查表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩的變化很小，故取Ka=1.3,則，Tea 二 KaT1 =1.3 2.8146 104 =36589.8N mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用HL 1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000Nmm。半聯(lián)軸器的孔徑 d18mm，故取d1 =18mm半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L= 42mm,半聯(lián)軸器 與軸配合的轂孔長(zhǎng)

30、度 L =30mm。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)下圖）2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1軸段右端需制處一軸肩，軸肩高度h =0.070.1d,故取2段的直徑d2 =20mm l2 =21mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1 =30mm.，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h的長(zhǎng)度應(yīng)該比 J略短一點(diǎn)，現(xiàn)取h =28mm(2) 初步選擇滾動(dòng)軸承 參照工作要求并根據(jù) d2 =20mm，初選型號(hào)6205軸承，其尺 寸為d D B=25 52 15，基本額定動(dòng)載荷 Cr=14.0KN 基本額定靜載荷C：r 二 7.

31、88KN， da 二 31mm Da 二 46mm，故 d3 二 d8 二 25mm,軸段 7 的長(zhǎng) 度與軸承寬度相同，故取l3 =18 = 15mm(3) 取齒輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取l4 =94mm。為減小應(yīng)力集中，并考慮右軸承的拆卸，軸段4的直徑應(yīng)根據(jù)6 0 0 5的深溝球軸承的定位軸肩直徑da確定 d4 二 da 二 31mm(4) 軸段5上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝，d5應(yīng)略大與d4,可取d5二35mm.齒輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠緊，軸段5的長(zhǎng)度l5應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬b二50mm,故取l5 =48mm。齒輪右端用肩固定

32、，由此可確定軸段6的直徑，軸肩高度h二0.07 0.1d ,取d6 =40mm, l6 =1.4h,故取 l6 =5mm為減小應(yīng)力集中，并考慮右軸承的拆卸，軸段7的直徑應(yīng)根據(jù)6 0 0 5的深溝球軸 承的定位軸肩直徑 da確定，即d7 = da = 31mm, l7 =12mm(5)取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn) ，則可得= 55.5mm,125.5mm,= 48.5mm(6)參考表15- 2,取軸端為1 450，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)CAD圖。輸入軸的結(jié)構(gòu)布置5 受力分析、彎距的計(jì)算(1)計(jì)算支承反力 在水平面上F AXFt L3 =375.8NL2 L3FBX = Ft- F AX 7 2.爪Fa

33、y = Fa = 337.0N(2)在垂直面上F+Fa二 M b = 0, Faz215.3NL2 + L3故 Fbz 二 Fr Faz =505.8 215.3= 290.5N總支承反力Fa = FAX FAY ET h ：；375.82 337.02 - 215.3 548.8N.f；fBZ二,972.52290.52 =1015.0N2)計(jì)算彎矩并作彎矩圖(1)水平面彎矩圖二Fax L2 二 Max = 47162.9N .mm(2)垂直面彎矩圖Maz = Faz L2 =215.3 1252.5 = 27020.2N mmMbz =Fbz L3 =290.5 48.5 = 14089.

34、3N mm(3)合成彎矩圖Ma=MAx MAz47162.92 27020.22 =54354.6 N mmMbBX M bz.47126.92 14089.32 49184.2 N mm3) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩并作轉(zhuǎn)矩圖6作受力、彎距和扭距圖Maz7.選用鍵校核鍵連接：聯(lián)軸器：選單圓頭平鍵（齒輪：選普通平鍵C 型)b h =6mm 6mm L = 25mm(A 型)b h = 8mm 7mm L = 45mm聯(lián)軸器：由式6 1,4T14 28.1466=47.4MPaP d1hl 18 漢 6 漢(253)漢 10查表6 2，得二 p =100120MPa 二 p ：二 p，鍵校核安全齒輪:CJp4T

35、1d4hl4江 28.14630 7 (45 -8) 10 勻= 14.5MPa-p訂二p，鍵校核安全杳表 6 2,得二=100 120MPap&按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，C處左側(cè)承受最大彎矩和扭矩，并且有較多的應(yīng)力集中，故c截面為危險(xiǎn)截面。根據(jù)式15 5，并取-0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力匚ca =，/MAG?T1)2 /W =14.7MPa由表15 1查得；= 60MPa，二ca譏匚_1 ，故安全9.校核軸承和計(jì)算壽命(1)校核軸承A和計(jì)算壽命徑向載荷 FA二.FAz F；二.215.32 375.82 =433.1 N軸向載荷FAa =Fa =337N由FAa/FAr =

36、0.778 e,在表13 5取X = 0.56。相對(duì)軸向載荷為C。337.07880= 0.0427，在表中介于0.040 0.070之間，對(duì)應(yīng)的e值為0.24 0.27之間，對(duì)應(yīng)Y值為1.8 1.6,于是，用插值法求得-1.782 ,故 X =0.56, Y =1.782。丫 十 + (1.8-1.6) 0.07 -0.0427)一 由表13 6取fp =1.2貝打A軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷Pa 二 fp(XF& YFAa) =1011.7N :：Cr，校核安全106 c10614000該軸承壽命該軸承壽命 LAh(匚)3()3 = 30670h60口 PA60X440 1011.7(2)校核軸承B

37、和計(jì)算壽命徑向載荷 FBr = Fb； F；二 290.52 972.52 = 1015.0 N當(dāng)量動(dòng)載荷 FB 二 fpFBr =1.2 1015.0 = 1218.0N : Cr，校核安全該軸承壽命該軸承壽命106 ,Cr、3( )60n/ PB10660 144014000 )3 =17576h1218.02.2軸(中間軸)及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1.中間軸上的功率 P2 =4.034kw,轉(zhuǎn)速n2 = 342.86r/min轉(zhuǎn)矩 T2 =11.239 104N mm2 求作用在齒輪上的力 高速大齒輪：=矢=2 心9 1 04 =1275”d2176.25Fr1二尺/“* =1275.4

38、tan20 478.5Ncos ：cos14.03Fa1低速小齒輪：二 Ft1tan 一： =1275.4 tan 14.03 =318.7N4西 J 仆39 10 =3295.9nd168.2Fr2=Ft2 tanan =3295.9 tan201199.6 N3 .初定軸的最小直徑 選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表l$ 3，取 A =112，于是由式152初步估算軸的最小直徑dmin 二 A3 B/n2 = 1123 4.034/ 342.86 二 25.5mm這是安裝軸承處軸的最小直徑a4.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度(1 )初選型號(hào)6206的深溝球軸承參數(shù)如下d D

39、B =30 62 16 da =36mmDa =56mm 基本額定動(dòng)載荷 Cr =19.5KN基本額定靜載荷 C；r =11.5KN 故di =d7 =30mm。軸段1和7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同，故取 l1 =l7 =16mm, d2 = d6 = da = 36mm, l2 =l6 =20mm(2 )軸段3上安裝低速級(jí)小齒輪，為便于齒輪的安裝，d3應(yīng)略大與d2,可取d3二40mm。齒輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠緊，軸段3的長(zhǎng)度13應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬b| = 75mm，取13二70mm。小齒輪右端用軸 肩固定，由此可確定軸段4的直徑，軸肩高度h二

40、0.07 0.1d ,取 d4 =44mm, l4 =1.4h,故取 l4 =6mm(3)軸段5上安裝高速級(jí)大齒輪，為便于齒輪的安裝，d5應(yīng)略大與d6,可取d 40mm。齒輪右端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪右端面上 ，即靠緊，軸段5的長(zhǎng)度15應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短,若轂長(zhǎng)與齒寬相同,已知齒寬b =45mm，取|5二41mm。大齒輪左端用軸 肩固定,由此可確定軸段4的直徑,軸肩高度h二0.07 0.1d ,取d4 =44mm, l4 =1.4h,故取 l4 =6mm。取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，則可得L| =63mm, L2 = 62mm， L3 = 51mm(4)參考表15-2,取軸端為1.2 4

41、50，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn) CAD圖。中間軸的結(jié)構(gòu)布置o劃L5.軸的受力分析、彎距的計(jì)算1）計(jì)算支承反力：在水平面上=Ft1 L3 Ft 2 (L 2 L ) 3= 2514.3 NFAy =Fa1 =318.7NFbx = Ft 1 Ft? - Fax - 257.N在垂直面上:1 M B - 0, FAZF3Fa1d22Fr2 心L3)L1L2L3= 1080.7N故 Fbz = Fr1 Fr2 - Faz = 597.4N總支承反力：Fa fFAXFAY fAz=2514.32 318.72 1080.722755.2NFb h*FBXFbz 2057.02 597.42 =2142.0

42、N2) 計(jì)算彎矩在水平面上：M1BX 二Fbx L3 =2057.0 51 =104907N.mmM2Ax 二FaxM1X = M 1BX =104907N.mmM 2X = M 2AX = 158372.9N .mm在垂直面上：M1BZ 二 Fbz L3 二 30467.4N .mmM 1BZ=58552.8N .mmM 2AZ = Faz L| M 1z = M1BZ = 30467.4N mmM 1z = M 1BZ =58552.8N mmM 2Z = M 2AZ =66922.1N mmMi =、. M； M；z 二104907230467.42 =109340.0 N mmM ；

43、*M 廠M 存=;；104907258552.8120196.7 N mmM2 =JM； + M 22 =寸1 53372知3 6692. 1116 7n3n5 3. 43）計(jì)算轉(zhuǎn)矩并作轉(zhuǎn)矩圖T =T2 T12390N mm6作受力、彎距和扭距圖FSy LIL27.選用校核鍵1）低速級(jí)小齒輪的鍵由表6 1選用圓頭平鍵（A型）b h =12 8 L=56mmk =0.5h =4mm 丨二 L b =44mm由式6 1,2Tg =32.0MPakdl查表6 2，得卩=100 120MPa ；_- p : - p，鍵校核安全2）高速級(jí)大齒輪的鍵由表6 1選用圓頭平鍵（A型） b h=12 8 L =

44、36mmk =0.5h =4mm 丨二 L -b =24mm2T2由式 6 1,二p =2 =58.5MPap kdl查表6 2，得匚卩=100 120MPa c p : - p，鍵校核安全 &按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，2處當(dāng)量彎矩最大，并且有較多的應(yīng)力集中，為危險(xiǎn)截面根據(jù)式15 5，并取0.66aM 2 （ T2）2 /W 二 28.2MPa由表15 1查得二=：60MPa，二2a :：: - ，校核安全。9.校核軸承和計(jì)算壽命1）校核軸承 A和計(jì)算壽命徑向載荷 Fa=TFAX F： =2736.7 N軸向載荷 FAa =FAy =318.7NFa/ FA=r. 1

45、2 查表 13-5 得 X=1,Y=0,按表 13-6, f p =1.0 1.2,取 fp=1.0,故Pa 二 fp（XF YFAa）=2736.7N因?yàn)镻 . C ，校核安全。r106 c該軸承壽命該軸承壽命LAh乩（W）3 = 17715h60n2 Pa2）校核軸承B和計(jì)算壽命徑向載荷 FBr 二，F(xiàn)BX FBZz =2142.0N當(dāng)量動(dòng)載荷PB二fpFBr =2142N : Cr，校核安全106 c該軸承壽命該軸承壽命LBh（J）3二33850h60n2 PB查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命 Lh =12000 ： LBh，故安全。33軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)1.輸入功率 巳=3.

46、834KW 轉(zhuǎn)速 g =97.96r/min轉(zhuǎn)矩 T3 -373.869N m2. 第三軸上齒輪受力= 3118.2N仝 _ 2 373869t 一 d2 一 239.8Fr 二 Fttana 3118.2 tan201135.0N3. 初定軸的直徑軸的材料同上。由式15 2，初步估算軸的最小直徑dmin 二 A3Pjn? =11233.834/ 97.96 = 38.1mm這是安裝鏈輪處軸的最小直徑dk，取a =dk =40mm,查機(jī)械手冊(cè)可得到安裝在鏈輪孔的軸的長(zhǎng)度：h =4 （丄 0.01dz1 9.5mm 74.0mm，為保證鏈輪與箱體的距離，取80mm6 14. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定

47、軸的結(jié)構(gòu)和尺寸（見(jiàn)下圖）2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）軸段2和軸段7用來(lái)安裝軸承，根據(jù) a =40mm,初選型號(hào)6309的深溝球軸承，參數(shù)基本：d D B =45 100 25 d 54mm Da=91mm 基本額定動(dòng)載荷Cr -52.8KN 基本額定靜載荷 C-r=31.8KN。由此可以確定：d2 =d7 =45mm l2 =l7 = 25mm（2）為減小應(yīng)力集中，并考慮左右軸承的拆卸，軸段3和6的直徑應(yīng)根據(jù)6309的深溝球軸承的定位軸肩直徑 da確定，即d3 = d6 = da = 54mm，取l 18mm（3）軸段5上安裝低速級(jí)大齒輪，為便于齒輪的安裝，d5應(yīng)略大與d

48、6,可取d5 =58mm。齒輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪右端面上 ，即靠緊，軸段5的長(zhǎng)度l5應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬b =70mm ,取|5 =65mm。大齒輪右端 用軸肩固定，由此可確定軸段4的直徑，軸肩高度h二0.07 0.1d ,取 d4 =68mm, l4 =1.4h,故取 l4 =7mm。(4) 取齒輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取I3 =58mm(5) 取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn) ，則可得Li=63mm, L 110mm， L3 = 55.5mm(6) 參考表15-2,取軸端為1.2 450，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)CAD圖。輸出軸的結(jié)構(gòu)布置5. 軸的受

49、力分析、彎距的計(jì)算（1）計(jì)算支承反力在水平面上R x J +Fp+L3 ） MAx=O Fbx丨 1 p 12- = 5426.8NLi L2Fax = Ft - Fbx = 94.4N在垂直面上Mbz =0,FazFrL = 721.7 NL| + L2故 Fbz = Fr - Faz =1135-721.7 = 413.3N（2 ）計(jì)算彎矩1）水平面彎矩在 C 處，M ex = FAC J = 940.4 63 = 59425.2N mm在 B 處，Mbx =-FpL3 =-3249 55.5=-180319.5N mm2）垂直面彎矩在 C 處 Mcz 二 Faz J =721.7 63 = 45467.1N