機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易臥式銑床的傳動(dòng)裝置的課程設(shè)計(jì)(蝸桿減速器).

1、緒論設(shè)計(jì)任務(wù)書 1第一章傳動(dòng)方案的分析和擬定 21.1采用帶傳動(dòng)一一蝸桿傳動(dòng) 21.2采用二級(jí)圓錐一一圓柱齒輪傳動(dòng) 21.3采用二級(jí)蝸桿一一圓柱齒輪傳動(dòng) 31.4確定傳動(dòng)方案 3第二章傳動(dòng)裝置總設(shè)計(jì) 42.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 42.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 42.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 42.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 52.5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5第三章蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 63.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型 63.2選擇材料 63.3蝸桿傳動(dòng)計(jì)算 6第四章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 104.1蝸桿軸的計(jì)算 104.2渦輪軸的計(jì)算 19第五章鍵的選擇和計(jì)算 285.1蝸輪軸上鍵的選擇計(jì)算 285.

2、2蝸桿軸上鍵的選擇計(jì)算 285.3蝸桿軸的聯(lián)軸器上鍵的選擇計(jì)算 29第六章軸承和聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算 316.1軸承和聯(lián)軸器的選擇 316.2軸承的校核計(jì)算 31第七章箱體的設(shè)計(jì) 337.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 337.2減速器附件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34設(shè)計(jì)心得體會(huì) 37主要結(jié)果計(jì)算與說明簡(jiǎn)易臥式銃床的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)用于簡(jiǎn)易臥式銃床的傳動(dòng)裝置(如下圖)1 銑刀2 動(dòng)力頭3 導(dǎo)軌4 傳動(dòng)裝置5 絲杠6 電動(dòng)機(jī)(1)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)編號(hào)絲杠直徑/mm50絲杠轉(zhuǎn)矩/Nm：500轉(zhuǎn)速/ r/min20絲杠直徑？50mm絲杠轉(zhuǎn)矩 T=500Nm 轉(zhuǎn)速n=20r/min ,(2) 工作條件室內(nèi)工作，動(dòng)力源為三

3、相交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較 平穩(wěn)，間歇工作。(3) 使用期限設(shè)計(jì)壽命為12000h,每年工作300天；檢修期間隔為三年。(4) 生產(chǎn)批量及加工條件中等規(guī)模的機(jī)械廠，可加工7、8級(jí)精度的齒輪、蝸輪。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)1) 確定傳動(dòng)方案，完成總體方案論證報(bào)告；2) 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)；3) 設(shè)計(jì)減速傳動(dòng)裝置。3. 具體作業(yè)1) 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖一份；2）減速器裝配圖一張；3） 零件工作圖二張（輸出軸及輸出軸上的傳動(dòng)零件）；4）設(shè)計(jì)說明書一份。第一章傳動(dòng)方案的分析和擬定對(duì)本題目進(jìn)行分析：首先，臥式銑床的刀具的行程有工作行程和返回行程，進(jìn)行往 返運(yùn)動(dòng)，這就決定著所設(shè)計(jì)的方案中電機(jī)是正反轉(zhuǎn)工作的，在這種 情況

4、下，需要將頻繁起動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的要素考慮到設(shè)計(jì)方案中。其次，臥式銑床作為一種加工工具，是用來滿足一定的使用要 求，需要將其精度考慮到設(shè)計(jì)方案中。最后，要滿足臥式銑床的功能要求，例如傳遞功率的大小，轉(zhuǎn) 速和運(yùn)動(dòng)形式。此外還要適應(yīng)工作條件（工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制 度等），滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維 護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)性合理等要求。要同時(shí)滿足這些要求是困難 的，在進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，保證重點(diǎn)。根據(jù)機(jī)器 的功能要求以及傳動(dòng)比大小，擬定以下三種傳動(dòng)方案1.1采用帶傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)圖1-11.2采用二級(jí)圓錐一一圓柱齒輪傳動(dòng)萬案二1圖1-21.3米用二級(jí)蝸桿圓柱齒輪傳動(dòng)

5、圖1-31.4確定傳動(dòng)方案帶傳動(dòng)承載能力較小，傳動(dòng)相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸要比其他 傳動(dòng)形式的結(jié)構(gòu)尺寸大，傳動(dòng)效率中等，傳動(dòng)精度低，但傳動(dòng)平穩(wěn), 能緩沖吸振。因此宜布置在高速級(jí)。蝸桿傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)。頭數(shù)較 少時(shí)，效率較低，頭數(shù)多或環(huán)面蝸桿效率高，但加工困難，成本高。 其承載能力較齒輪的低，當(dāng)與齒輪傳動(dòng)同時(shí)應(yīng)用時(shí)，宜布置在高速 級(jí)，以減少蝸桿尺寸，節(jié)省有色金屬；另外，由于在高速下，渦輪 和蝸桿有較大的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，易于形成動(dòng)力潤(rùn)滑油膜，有利 于提高承載能力和效率，延長(zhǎng)壽命。圓錐齒輪（特別時(shí)大直徑，大模數(shù)的圓錐齒輪）加工困難，所 以一般只在需要改變軸的分布方向時(shí)采用，

6、并盡量放在高速級(jí)和限 制傳動(dòng)比，以減小大錐齒輪的直徑和模數(shù)。斜齒輪的傳動(dòng)平穩(wěn)性較直齒輪的好，常用于高速級(jí)或要求傳動(dòng) 平穩(wěn)的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)易臥式銑床的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，首先傳動(dòng)精確，不易 用帶傳動(dòng)；其次，錐齒輪加工困難，且對(duì)軸承的要求較高，也不宜 采用。故選擇方案一，即采用蝸桿傳動(dòng)。第二章傳動(dòng)裝置總設(shè)計(jì)2.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式。電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式要根據(jù)電源、工作條件（溫度、環(huán)境、 空間尺寸等）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過載情況）來 選擇。根據(jù)工作條件和載荷特點(diǎn)應(yīng)選用 丫系列全封閉自扇冷式籠型三相異 步交流電動(dòng)機(jī)，電壓380V。2.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量.由機(jī)器的工作要求可知：工作機(jī)所需

7、功率Pw 應(yīng)由機(jī)器工作轉(zhuǎn)矩Pw=1.05kW和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得，Pwn= 500 20 =1.05kW95509550電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率，總效率按下式計(jì)算:-12 2 3其中 聯(lián)軸器的效率 1=0.99 ;2頭蝸桿傳動(dòng)的效率2=0.79 （已 包括一對(duì)軸承的效率）；滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率4二0.99。把各效率代入上式得二 f 2 3 4 =0.992 0.77 0.992 =74.4 %則所需電動(dòng)機(jī)的功率巳上二場(chǎng)九4吶P«=1.41kW因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于 pd即可。查設(shè)計(jì)手冊(cè)表12 1,該電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)選擇為1.5kW。2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速絲杠工作轉(zhuǎn)速為

8、nw=20r min，蝸桿傳動(dòng)比范圍為 "850。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為nd =i nw =160-1000r min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750，1000，1500，3000.由于750 的轉(zhuǎn)速不符合功率要求，可排除。轉(zhuǎn)速越高，重量約輕，價(jià)格越便宜，但減速器的傳動(dòng)比越大， 外廓尺寸越大，制造成本越高，結(jié)構(gòu)不緊湊。所以，選擇型號(hào)為Y100L-6的電動(dòng)機(jī),其轉(zhuǎn)速為1000r/min，異步轉(zhuǎn)速為940r/min，重量為33Kg。2.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比i = nm _940-47I=47nw202.5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)0軸（電動(dòng)機(jī)）巳=Pd =1

9、.41kWn0 = nm =940r/mi nTo = 9550P°- 9550漢 1.41 二= 14.3N mn。940渦桿軸R = P0n01 = R/yi2 =1.410.99x0.79 = 1.1kW門0=94°=60伽"i01i115.7=9550 已= 9550 x二= 175N mn160絲杠P3-P2>103 -= 1.07 漢 0.9A 0.96 =1.06kW=20r/mint3= 9550旦=9550x106 = 506N *mr320將各軸的參數(shù)列入表中表一軸名功率（KW轉(zhuǎn)矩（N m）轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比輸入輸出輸入輸出r/mi n電動(dòng)機(jī)1.

10、4113.2940蝸桿軸1.41.11771756015.7絲杠1.06506500201主要結(jié)果計(jì)算與說明第三章蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T 10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿(ZI)3. 2選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 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 渦輪用鑄錫磷青銅ZCuS n10P,1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 HT100制造。3.1.3蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1.蝸桿副的滑動(dòng)速度Vs =5.2 10*njT2 =5.2 10°

11、940 3511 = 2.734m s因?yàn)?vs ： 4 5 m s所以，蝸桿下置初選d_, a值由vs =2.734m s，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 9-8，得uv =0.065,匚=13.67°查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖9-6，的d1 a=0.43，(z=2) 2.中心距計(jì)算由T2=511Nm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表9-9，得使用系數(shù)KA 二1"1世18查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表9-1，1Ze =147MPa2轉(zhuǎn)速系數(shù)彈性系數(shù)-4 8二 0.71壽命系數(shù)25000 嚴(yán)000 =1.13U6'、12000查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表9-7，得接觸系數(shù) Zp =2.4接觸疲勞極限-Hlim =256MR接觸疲勞

12、最小安全系數(shù)SH lim - 1.3ZZpl ZnZhH lim 丿=120.6mm取 a = 125mm3.傳動(dòng)基本尺寸a = 3 KaT2SH lim1.1 176000147 2.41.310.71x1.13 265 丿a = 125mm蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)Z2 = iZ = 47模數(shù)工am 二 1.4 1.74.56.8mm乙m =6.3mm蝸桿分度圓直徑di-d1 aa =0.43 125 =53.2mm蝸輪分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角tandid2二 53mm二 197mm-mZ1 4=0.2 得蝸輪寬度b2 =2m 0.5+蟲+1 = 55mmI 齢丿1. 蝸桿：分度圓直徑d1 = 53mm

13、齒頂圓直徑da1 = d2ha d1 2h2*m = 53 2 1 6.3 二 65.6mm齒根圓直徑2.蝸輪：分度圓直徑齒頂圓直徑df1 = d! 2hf1 = d! 2(h c )m= 53-2 (1 0.2) 6.3=37.88mmd2 二 mZ2 =6.3 31 = 197mmda2 - d2 +2ha2 =d2 +2(ha +X2)m= 197 2 (1-0.6587) 6.3 = 201mm根圓直df2 =d2 -2hf2 =d2 -2(hac -x2)m= 197-2 (1 0.2 0.6587) 6.3= 173.5mm齒寬b2 = 55mmdf1=37.88mmb2=55mm

14、4.齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 許用丘H =ZnZh |護(hù)_SH lim 一265-0.71 1.13163MPa1.3最大接觸應(yīng)力H = ZEZp兮=154.8MPa合格5.輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 輪齒彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表9-1 ,- Flim - 115MPa彎曲疲勞最小安全系數(shù)SFlim = 1.4許用彎曲疲勞應(yīng)力=lFlimSFlim115 =82 MPa1.42KAL 2勺.1"75000Fmb2d25 38 163= 12.4MPa6. 溫度計(jì)算傳動(dòng)嚙合效率二 ta n tanv =0.81軸承效率攪油效率總效率散熱面積箱體工作溫度2 =0.993 =0.992 3 = 0.

15、793A = 9 10上 a1 = 0.51m2ti10°XRg )+2。 awA1000 1.411 -0.79320 = 5815951t=58（中等通風(fēng)，取aw =15）合格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)時(shí)動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T10089-1988圓柱蝸桿、渦輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f,標(biāo)注為 8f GB/T10089-1988。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得蝸桿齒面粗造度R.乞3.2 m蝸輪齒面粗造度&2豈3.2m8. 潤(rùn)滑油粘度和潤(rùn)滑方式由 vs -2.734m s，查表得粘度 v=620mm2 s潤(rùn)滑方式為浸油潤(rùn)滑 參數(shù)

16、 a = 100mm渦輪 Z2 =31;d2 =150mm;p = 38mm圖如下R =1.41kW m =940r min =14.3N *m渦輪數(shù)據(jù)為F2 =1.1kW n2 =60r min圖3-1第四章軸的設(shè)計(jì)本章中的設(shè)計(jì)包括軸的尺寸和形狀設(shè)計(jì)，軸的校核以及與軸配合的聯(lián)軸器、鍵和軸承的選擇。4.1渦桿軸的計(jì)算4.1.1軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由第二章相關(guān)數(shù)據(jù)得蝸桿數(shù)據(jù)為T2 =175N *m已二 Fa2= 2J 2*1430°=572n d150Fa1 二耳2T2d22*175000 =2333N150Fr1 = Fr2 -2 2Fa1 tan: n =874N4.1.2初步確

17、定軸的最小直徑根據(jù)課本表15-3，取A =110,于是有dmin=12.6mm=餌£ “1。*=12£亦T=18590N.mm聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，取人=1.3二=1.3*14300 =18590N mm再結(jié)合電動(dòng)機(jī)的軸 d =28mm ,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用LX2 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為560000Nmm。半聯(lián)軸器的孔徑為 d 28mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng) =62mm。4.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖所示廠1 1圖4-11. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了使軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑d2相適應(yīng)，所以取12段的軸 徑drdi =28mm；為了滿

18、足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1 2軸段 左端需制出一軸肩，故取 23段的直徑為d2 =35mm ;半聯(lián)軸器 與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1 =44mm,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)比略短一些，現(xiàn)取l1J2 =42mm。2. 初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)工作要求，并根據(jù)d2； =35mm，查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表 6 7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 30208,其 尺寸為 d D T = 40mm 80mm 19.75mm， 故 取d34 二du =40mm ;而 l3 = l11 J2 =19.75

19、mm3. 滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位由表67還可以查出：df1 = 47.88mm，所以取 d5_ =d9447mm因此：軸段45與軸段56成為一個(gè)軸段；軸段910與軸段1011成為一個(gè)軸段。4. 計(jì)算蝸桿齒寬b|由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表114可查得：當(dāng) 乙=1 ，X2=-0.6587時(shí)，d的計(jì)算公式為：b, _(8 0.06Z2)m 和 b_(105 乙)m 中值較大者。通過計(jì)算分別得：d _ (8 0.06Z2)m = 9.86 0.63 = 62.118mm ；b仁 75mmb|_(10.5 ZJm=11.5 6.3 = 72.45mm。所以應(yīng)選 b| H 72.45mm ， 現(xiàn)取 p =75

20、mm即 b_9 二b =75mm5. 初步設(shè)計(jì)箱體尺寸由課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表11 1可得箱座壁厚；，箱蓋壁厚，蝸 輪外圓與內(nèi)箱壁距離冷；它們分別為：0.04a 30.04 125 3 =8mm ；由于圓周速度小于 4m/s，所以蝸桿在下，于是：廠 0.85 -8= 8mm ；*1.2 =1.2 8mm = 9.6mm ，r =10mm故取 冷=10mm 。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，軸承端蓋應(yīng)選用凸緣式軸承蓋。查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1110可得：螺釘直徑 d8mm，螺釘數(shù)為：4；e=1.2d3=1.2 8mm = 9.6mm根據(jù)軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，先取m =10mm由圖可看出，箱體總長(zhǎng)度為：I3 J 14 與 “ J J

21、。2m 二 da2 2 1 2、代入數(shù)據(jù)得:19.75 l43 75 l8衛(wèi) 19.75 2 10 =199.6 2 10 2 8從而可得：b主二阮=51mm 。6. 由上一步可知，軸承端蓋的總寬度為：e m=19.6mm 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋 的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離l二30mml4_58_s =5Hnm2 = 50mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。圖4-2故取l2： =50mm確定軸上圓角和倒角尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15 2,可得各軸間處的圓角半徑以及軸 端倒角。（如圖42）軸左端倒角為1.6軸右端倒角為1.02、3截面處的圓角為1.24、

22、9截面處的圓角為1.6計(jì)算與說明主要結(jié)果4.1.4求軸上的載荷233233Fnhi =齊丘幾円2325325F NV1 *Fnv2 = Fr；Fr 漢 9 = Fa + Fnv 2 漢 3252M h = Fnh i 漢 92;MV1 = FNV1 92；M V2 = FNV2 況 233 Mi =JMh2 十 Mvi2 m2 =Jmh2 + mV22根據(jù)上圖和有關(guān)數(shù)據(jù)，可求得各支反力和各面的力矩以及合成 后的力矩，列表如下)0N *mm載荷水平面H垂直面V支 反力FNH 1 = Fnh 2 = 300NFnv1=1515N;Fnv2=42N彎 矩MMh =27500N mmMV1 = 138

23、500N mg MV 2 = -375總 彎矩M = Jm H 2 + MV12 =138450 N *mm M2 = Jmh2 + Mv22 = 36 6 75N *mm扭矩T =19000 N4.1.5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彎矩和扭矩的截面的強(qiáng) 度。根據(jù)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，取。=06，軸的計(jì)算應(yīng)力jMi2+(aT$1384502 +1050002 一 一一% 3 24.15 MPaW0仆 503因?yàn)榍稹?60MPa，坊cak，故 安全。4.1.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1.判斷危險(xiǎn)截面。截面D、2、3、B只受扭矩作用

24、，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合 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)度較為寬裕地確定的，所以截面 D、2、3、B均無需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面4和9處軸肩及過度配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載情況來看，截面上的應(yīng)力最大。 截面9的應(yīng)力集中影響和截面4的相近，但截面9不受扭矩作用， 故不必做強(qiáng)度校核。截面上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且 這里軸的直徑最大，故截面也不必校核。截面6和7顯然更不必校核。因此該軸只需校核截面4左右兩側(cè)既可。2. 截面4左側(cè)?？箯澖孛嫦禂?shù) W =0.1d =0.1 473mm3 =10382.3mm3抗扭截面系數(shù)州

25、=0.2d3 =0.2 473mm3 = 20764.6mm3截面4左側(cè)的彎矩M為：91.3588.5M=4403.3N.mmM =141136.2N mm=4403.3N *mm91.353. 截面4上的扭矩T為：T = 18900N *mm于是得截面上的彎曲應(yīng)力為:M 4403.3 b 一 W 一10382.3截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：MPa =0.424MPaT _ 18900WT " 20764.6MPa =0.91MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15 1可查得；b =640MPa=275皿巳.=155皿巳。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)：v及按教材附表

26、r 16D 4732 查取。因0.04 ，1.175 ；d 405 d 40'經(jīng)插值后可查得：7=2.07-1.58又由附圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)為：q_=0.80 ， q = 0.83；故有效應(yīng)力集中系數(shù)按機(jī)械設(shè)計(jì)教材式（附34）為k.：； = 1 q；(：上 一1) = 1 0.80 (2.071)=1.856k. =1 q .C . T) =1 0.83 (1.58-1)=1.48由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖32得尺寸系數(shù).-0.73;由附圖33得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；=0.84 o軸按精車加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖34得表面質(zhì)量系數(shù)為聯(lián) = 0.87軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即則按教材中式（3 12

27、）及（312a）可得綜合系數(shù)值為:C 1 -1scr1.8560.7311=2.690.87邛.1十X8叫 0.840.871 -仁1.91又由機(jī)械設(shè)計(jì)教材3 1及32得碳鋼=0.1口 0.2取'= 0.1=0.05口0.1取-=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按教材式（15 6）（ 158）則得故知其安全。275241.1K產(chǎn)a r；vm 2.69 0.424 0.1 0155S；:.S"1.91 0.910.05 0 一89.2241.1 89.2S；2 S2241.12 -89.22-83.6 “ S =1.54.截面4右側(cè)。 抗彎截面系數(shù)為:3333W =0.1d

28、=0.1 403mm= 6400 mm3抗扭截面系數(shù)為:WT =0.2d3 =0.2 403 mm3 = 12800mm3彎矩M及彎曲應(yīng)力為:Q A Q C _QO CM =141136.2NLmm =4403.3 N_mm91.35Z>a"688MPa扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為:T 寸=18900NLmmT 18900一 :MPa =1.477MPaWT 12800由教材表32查得，：上=2.07，: =1.58又由附圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)為：q；-_ = 0.8， q = 0.83于是，有效應(yīng)力集中系數(shù)與4左側(cè)相同。即：k廠 1.856，k =1.48由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖32

29、得尺寸系數(shù) =二0.76 由附圖3 3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；二0.87由附圖3 4得表面質(zhì)量系數(shù)為二二二0.87軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即川=1，則按教材中式（312）及（3 12a）得綜合系數(shù)值為:a. 1十隔.1 備忙 0.760.87一1 =2.59k1 -1 J"81 -1=1.85叫 PT 0.87 0.87所以軸在截面4右側(cè)的安全系數(shù)為:275Sca 二154.3 56.7.154.3256.72SS2-：53.2 S =1.5155K子a Im 2.59 0.688 0.1 0 _ 154.3S K am1.85 1.477 0.05 056.7故該軸在截面4右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的

30、4.2渦輪軸的計(jì)算4.2.1軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由第二章相關(guān)數(shù)據(jù)得P =1.06kW大齒輪數(shù)據(jù)為n = 20r minT =506N2T 2 x 506000Ft5441Nd1186Fa =Ftta nl： =5441 tan 13.6 =1357NFFttan：n = 5441 tan20 = 2041NcosPcos13.6422初步確定軸的最小直徑根據(jù)課本表15-3，取A =110,于是有dm'=A)p=11126= 41.3mm聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，取人=1.3Tea =宀飛=1.3 506000 = 657800N mm再結(jié)合電動(dòng)機(jī)的軸 d =50mm，查機(jī)械

31、設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用LX4 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000 Nmm。半聯(lián)軸器的孔 徑為d1 =50mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng) =112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度J =84mm。4.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定 著軸的基本形式。所為裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配 方向、順序和相互關(guān)系。該裝配方案是：右端軸承、軸承端蓋、半 聯(lián)軸器依次從軸的右端向左安裝，左端只裝軸承及其端蓋。（軸的結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖43所示）圖4-3424軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1. 為了使軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑d2相適應(yīng)，所以取1 2段的軸徑二d

32、i =50mm;為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1 2軸段左 端需制出一軸肩，故取 23段的直徑為d2=56mm;半聯(lián)軸器與 軸配合的轂孔長(zhǎng)度L 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)比略短一些，現(xiàn)取1心=82mm。2. 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力作用，故選 用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)工作要求，并根據(jù) d2； =56mm，查課 程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6 7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30212,其尺寸為d D T =60mm 110mm 23.75mm故取d34 =d6 =60mm；而 l6 -23.75mm滾動(dòng)軸承采

33、用軸肩進(jìn)行軸向定位，由表 67還可以查出：d5_ =70mm3. 計(jì)算蝸輪齒寬鳥。由公式 <0.75da1，可得b2 - 0.75da1 =0.75 75.6 = 56.7mm因此取 p =50mm4. 為了使蝸輪不發(fā)生軸向上的移動(dòng)，應(yīng)使軸段4-5的長(zhǎng)度略小于蝸輪齒寬b2。因此取 l4s =48mm ；根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，取軸肩I=10mm。為使蝸輪兩側(cè)面距箱體內(nèi)壁的距離相等，l3/ = l5（+J+2 = 10+23.752 = 35.7mm由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，軸承端蓋的總寬度取為：e + m=20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外 端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離

34、l = 30 mm故取l2J3 =50mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。5. 確定軸上圓角和倒角尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表152,可得各軸間處的圓角半徑以及軸端倒 角。（如圖4-3）軸左端倒角為 2.0軸右端倒角為1.62、3、4、5、6截面處的圓角都為 2.04.2.5求軸上的載何I TndLL1LIi6F MHLA''u>1-r n iF吋rlP -FIj/PF閱<F z主要結(jié)果計(jì)算與說明F NH1233233325325DFNV1 FNV2 = Fr ；Fr 94 二 FaFNV2 3252Mh = Fnhi 92;Mvi = F nvi 92;Mv2 =

35、F nv2 233M1 壬 jMM 2 =、MH2 Mvi2載荷水平面H垂直面V支反力FNH1 =FNH2 =2140NFnv 1 = 1590N; Fnv 2 = -25 N彎矩MM h = 77900N mmMv1 =57650N mmsMv2 =總彎矩M1 = Jmh2 +MV12 =96950N *mmM2 = Jmh2 + MV22 =77950N扭矩T =420000N根據(jù)上圖和有關(guān)數(shù)據(jù)，可求得各支反力和各面的力矩以及合成 后的力矩，列表如下950N «mm425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彎矩和扭矩的截面的強(qiáng) 度。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸

36、單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循 環(huán)變應(yīng)力，取二=06，軸的計(jì)算應(yīng)力；'Mi2： T $ 969502 3036002-ca30.1 65317.1MPaca因?yàn)椴?l-60MPa，二ca ”：4 1,故安全。4.2.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1.判斷危險(xiǎn)截面。截面D、2、3、B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合 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)度較為寬裕地確定的，所以截面 D、2、3、B均無需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看， 截面6處軸肩及過度配 合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載情況來看，截面c上的應(yīng)力最大。 截面c上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不

37、大， 而且這里軸的直徑最大， 故截面也不必校核。因此該軸只需校核截面 6左右兩側(cè)既可。2.截面6左側(cè)?？箯澖孛嫦禂?shù) W=0.1d'=0.1 603mm3 = 21600 mm3抗扭截面系數(shù)WT =0.2d 3 = 0.2 603mm3 = 43200mm3截面6左側(cè)的彎矩M為:2x1 45M =96950.7N_mm = 3856.7 N_mm72.9一截面6上的扭矩T為:T =T2 =417600N|_mm于是得截面上的彎曲應(yīng)力為：M 3856.7MPa =0.179MPaW 21600截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：TWTT417600 MPa =9.67MPa43200軸的材料為45鋼，調(diào)

38、質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15 1可查得；B =640MPa . J = 275MR .=155MR。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)：上及按教材附表32 查取。因r -16 - 0.027， = =1.167；d 60d 60a =2 25經(jīng)插值后可查得.二.1.85又由附圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)為:q；：- = 0.80 ， q - 0.83；故有效應(yīng)力集中系數(shù)按機(jī)械設(shè)計(jì)教材式（附34）為k；=11) = 1 0.80 (2.25-1) = 2.0k =1 q (： . -11 0.83 (1.85-1) =1.71由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖32得尺寸系數(shù).-0.73;由附圖33 得扭轉(zhuǎn)尺

39、寸系數(shù)；=0.84。軸按精車加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖34得表面質(zhì)量系數(shù)為L(zhǎng) 1=0.87軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即'q=1，則按教材中式(3 12)及(3 12a)可得綜合系數(shù)值為:Ver er2.0 一 1 一1=2.890.870.731.71亠1 一1=2.190.840.87又由機(jī)械設(shè)計(jì)教材3 1及32得碳鋼的特性系數(shù)'十 0.1 U 0.2取上= 0.1=0.05口0.1取-=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按教材式(15 6)1275(158)則得二K子a '- ；£m 2.89 0.179 0.1 0 一531.6故知其安全。S.Sca3.截面6

40、右側(cè)。 抗彎截面系數(shù)為:155K a . m 2.19 9.670.05 0 -"32s；：s531.6 7.32x St S2531.62 7.322:7.32 S=1.53333W =0.1d =0.1 70 mm = 34300mm抗扭截面系數(shù)為:3333WT 二 0.2d 二 0.2 70 mm 二 68600mm彎矩M及彎曲應(yīng)力為:=96950.7-b-145 N Lmm =3856.75 NLmm 72.93856.75MPa =0.112MPa34300扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為:T 二T2 = 417600N|_mmT 417600TMPa=6.09MPaWT68600由教

41、材表32查得，：上=2.25，：=1.85又由附圖31可得軸的材料的敏性系數(shù)為：q；-_ = 0.8 ， q = 0.83于是，有效應(yīng)力集中系數(shù)與6左側(cè)相同。即：k；=2.0， k =1.71由機(jī)械設(shè)計(jì)教材附圖32得尺寸系數(shù) =二0.76由附圖3 3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；二0.87由附圖3 4得表面質(zhì)量系數(shù)為二二二0.87軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即川=1，則按教材中式（312）及（3 12a）得綜合系數(shù)值為:CT CT嚴(yán) 1十2.780.760.871.711：1 =2.110.870.87275所以軸在截面6右側(cè)的安全系數(shù)為:= 552.6155K；=a 宀產(chǎn)m 2.78 0.179 0.1 0S K

42、 a m 2.11 9.670.05 0 一7.60S；:.一 s7 s2552.6 7.60552.627.602:7.6 S = 1.5故該軸在截面6右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的第五章鍵的選擇和計(jì)算5.1蝸輪軸上鍵的選擇計(jì)算選B性普通平鍵。由前面的計(jì)算制知，軸段直徑 d=64mm,蝸輪齒寬為b2=50mm。所 以鍵長(zhǎng) L = L-(510) =50- 510 = 40 45mmL _ 1.6 1.8 d = 1.61.863 = 100.8113.4mm， 故取 L=40mm。查 機(jī)械設(shè)計(jì)教材，初選鍵B 18 40GB1096-79 :b =18,h =11丄=40。鍵的工作長(zhǎng)度為：丨二L二40m

43、m。應(yīng)用機(jī)械 設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容，鍵的擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為 lc )-110MPaA J-90MPa。1驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度條件:由前面的計(jì)算知:Pdhi»T =417.6N m， h = 11mm ，d = 64mm ，l = 40mm ；代入上式中得:：59.3MPa 十h10MPa4000 417.6“-FMPa64 11 402.驗(yàn)算鍵的剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度條件：= 2000T < It dhl將以知數(shù)據(jù)代入上式中可得：2000 417.6,MPa=29.66MPa 一亠 90MPa 64"仆40于是知鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均滿足要求，因此該鍵符合

44、要求。5.2蝸桿軸上鍵的選擇計(jì)算選A性普通平鍵。由前面的計(jì)算制知，軸段直徑 d=28mm. 輪轂的長(zhǎng)度 J =44mm，取=44mm。所以鍵長(zhǎng) L =L 一(510) =44一 510 = 34 39mmL < 1.6T.8 d = 1.6T.828 =44.8 50.4mm,因此取 L=36mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)可查得 b h =8 7。鍵的工作長(zhǎng)度為：I =L b =36 8 =28mm。應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè) 計(jì)的有關(guān)內(nèi)容，鍵的擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為lc l-110MPaA )-90MPa。1. 驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度條件：Qp = 4000丁蘭_o-pp dhI - p-由前面的計(jì)

45、算知：T1 =18.9N m,d = 28mm,h = 7mm,l = 36mm，代入上式中得：4000 18.9 MPa =10.71MPa ： j I - 110MPa 287X362. 驗(yàn)算鍵的剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度條件： = 2000T < I- 1dhl由前面的計(jì)算知：T = 18.9N mm,d = 28mm,h = 7mm,l = 36mm代入上式中得：t /幀心昵皿卩玄=5.36MPa £ b = 90MPa28 江 7><36于是鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均滿足要求，因此該鍵符合要求。5.3蝸輪軸的聯(lián)軸器上的鍵選擇選A性普通平鍵。由前面的計(jì)算制知，軸段直徑

46、d=50mm.輪轂的長(zhǎng)度Lj =84mm，取L L 84mm。所以鍵長(zhǎng) L 二 L-(510) =84- 515 = 69 79mmL< 1.61.8 d = 1.61.850 =80.0 90.0mm，因此取 L=70mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)，可選擇鍵的尺寸為：b=14,h=9, L =70。鍵的工作長(zhǎng)度為：I=L-b=70-14 =56mm。應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的有 關(guān)內(nèi)容，鍵的擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為I - l-110MPaA !-90MPa。1.驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度條件：-空匹蘭葉1p dhl- P-由前面的計(jì)算知：,T =417.6N m, d =50mm,h =9mm, l

47、=56mm代入上式中得：4000 漢 417.6 i p =66.3MPa £ fQ=110MPaP50漢9匯562.驗(yàn)算鍵的剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度條件：“ 2000T <fcdhl由前面的計(jì)算知：T =417.6N mm,d =50mm,h =9mm,l =56mm代入上式中得：2000 漢 417.6r it = 33.14MPa v k = 90MPa50x956因此鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均滿足要求，因此該鍵符合要求。第六章軸承和聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算6.1軸承和聯(lián)軸器的選擇由前面的計(jì)算已經(jīng)初步選擇了聯(lián)軸器和軸承的型號(hào)。聯(lián)軸器的型號(hào) 為HL4和HL2。軸承的型號(hào)為30208和302

48、12。所以下面只進(jìn)行它 們的校核計(jì)算即可。6.2軸承的校核計(jì)算選用的軸承型號(hào)30208,查出Cr=41.4KN,C0r=33.4KN1.徑向載荷A處軸承，F(xiàn)r1 = F：z F：y 二.'3192 2830 =2857NB處軸承,Fr2F2bz F2by 二 15862 35442 = 3883N2軸向載荷外部軸向力 Fa 二 Fa3-Fa2 = 1323 - 524 = 799N，從最不利受力情況考慮F指向B處2軸承，軸承內(nèi)部軸向力Fd =eFr1 =0.4 2857-1143N （對(duì)角接觸角為15度的角接觸軸承取e=0.4）Fd2 =0.4 Fr2 =0.4 3883=1553N,

49、Fa Fd1 =799 1143 =1942 1553 二 Fd2軸承 2 被壓緊為緊端，F(xiàn)a1 =Fd廣 1143N,Fa2 二 FA Fd1 =1942N計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)載，軸承1:Ca1 =114333400 =0.034，e = °.4O5=1143z2857C0r= 0.4 : e載荷系數(shù)f P=1.1,當(dāng)量動(dòng)載荷R = fd/Fn +YFai戶3143Ne=0.43F%2 =194%883 = O' > e = 0.43E = fd ( X2 巳 +Y2Fa2 )=1.1 匯(0.44漢3883+1.3匯 1942 )=4656N驗(yàn)算軸承壽命因P1 P2，故只需驗(yàn)證2軸承L, =10丁 ffc(P "> = 360n 1 fpP /1061x41400$“eg=1= 41900h > 12000h ,60 漢 282.351