課程設(shè)計(jì) 二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)者： 學(xué)號(hào)： 同組者： 學(xué)院： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二一四年六月二十一日目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書····································&

2、#183;··········································· 2二、總體設(shè)計(jì)計(jì)算····

3、83;·················································

4、83;······················41. 電機(jī)型號(hào)選擇2. 各級(jí)傳動(dòng)比分配3. 各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩）三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算··················

5、··················································

6、·61. 直齒圓柱傳動(dòng)2. 圓錐齒輪傳動(dòng)四、軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算············································&

7、#183;························101. 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2. 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3. 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算五、滾動(dòng)軸承的選擇與壽命校核計(jì)算················

8、3;····························20六、 鍵連接的強(qiáng)度校核計(jì)算···················&

9、#183;······································23七、潤(rùn)滑和密封方式的選擇·········

10、;··················································

11、;·24八、箱體的設(shè)計(jì)···············································&#

12、183;·······························25九、附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇················

13、············································25十、設(shè)計(jì)總結(jié)····

14、3;·················································

15、3;····························26參考文獻(xiàn)····················

16、3;·················································

17、3;····················27一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 二級(jí)圓錐-圓柱設(shè)計(jì)方案（1）已知條件： 輸送帶牽引力F=3500N帶速V=1.7m/s卷筒直徑D=200mm（2）整體方案如下：圖1-1 二級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器整體外觀參考圖圖1-2 二級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)參考圖圖1-3 二級(jí)圓錐-圓柱設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖二、總體設(shè)計(jì)計(jì)算1、電機(jī)型號(hào)選擇（1）電動(dòng)機(jī)類型選擇：Y系列三相異步

18、電動(dòng)機(jī)（2）電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算： 輸出功率： P輸出= F×V/1000=5.95KW 按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P7表2-4 取聯(lián)軸器=0.99 軸承的效率的確定： 圓錐齒輪處選用圓錐滾子軸承 直齒圓柱處選用圓錐滾子軸承按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P7表2-4 取軸承=0.98 圓錐齒輪效率的確定：按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P7表2-4 取錐齒=0.96直齒圓柱齒輪效率的確定：按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P7表2-4 取圓柱=0.97傳動(dòng)裝置的總效率：總=3軸承×2聯(lián)軸器×錐齒×圓柱=0.993×0.992×0.95×0.97=0.85電機(jī)所需的

19、工作功率：P工作= P輸出/總=7.02KW（2）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.7/（×200）=162.33r/min按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P4表2-1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍ia=36。取圓錐傳動(dòng)比i1=23，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為ia=618。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=ia×n2=（618）×162=9722916r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：因此有兩種傳動(dòng)比方案：

20、1000和1500r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合，所以選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 。（3）確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)按手冊(cè)P167表12-1，選用Y160M-6型三相異步電動(dòng)機(jī)。Ped=7.5KW，n1=970r/min，額定轉(zhuǎn)矩2 質(zhì)量119kg。2、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 （1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比：i總= n1/ n筒=6 （2）分配各級(jí)傳動(dòng)比：取低速級(jí)圓柱齒輪的傳動(dòng)比i2=3，則高速級(jí)圓錐齒輪的傳動(dòng)比i1=2。所得i1、i2值分別符合圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)比的傳動(dòng)范圍。3、各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 電

21、動(dòng)機(jī)為軸，減速器高速軸為軸，低速軸為軸（1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=970r/minnII=nI/i1=970/2=485(r/min)nIII=nII/i2=485/3=161.67(r/min)（2）計(jì)算各軸的輸入功率（KW）PI=Ped×聯(lián)=7.425KWPII=PI×軸承×錐齒=7.425×0.99×0.95=6.983KWPIII=PII×軸承×圓柱=6.983×0.99×0.97=6.706KW（3）計(jì)算各軸扭矩（N·mm）TI=9.55×106PI/nI=9.55

22、×106×7.425/970=73102N·mmTII=9.55×106PII/nII=9.55×106×6.983/485=137500N·mmTIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×6.706/162=396056N·mmP輸出=5.95KW聯(lián)軸器=0.99軸承=0.98錐齒=0.95圓柱=0.97總=0.85P工作=7.02KWn筒=162.33r/minn電機(jī)=1000r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y160M-6i總=6低速級(jí)圓柱齒輪i2=3高速級(jí)圓錐齒輪i1=2

23、nI=970r/minnII=485(r/min)nIII=161.67 (r/min)PI=7.425KWPII=6.983KWPIII=6.706KWTI=73102N·mmTII=137500N·mmTIII=396056N·mm三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)選定齒輪傳動(dòng)類型、材料、熱處理方式及精度等級(jí)根據(jù)所選傳動(dòng)方案，選用閉式齒輪傳動(dòng)。大、小齒輪均采用軟齒面。小齒輪材料選用40Cr，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為,280HBS。大齒輪選45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度250HBS；按手冊(cè)P129表10-4選8級(jí)精度。齒面精糙度Ra1.63.2m(2)按齒

24、面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i2=3取小齒輪齒數(shù)Z1=27。則大齒輪齒數(shù)：Z2= i2Z1=3×27=81實(shí)際傳動(dòng)比I0=81/27=3傳動(dòng)比誤差：i-i0/i=3-3/3=0%<2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=3取a=0.3,則：d=0.5(i2+1) a=0.6計(jì)算小輪分度圓直徑d12kTIII (u+1)/du(ZE ZH Z/ H )21/3確定各參數(shù)值（均按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)選取）：1）載荷系數(shù) P80表6-6，取K=1.2 2）小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 TII=9.55×106PII/nII =9.55×106×6.983/485 =13

25、7500N·mm3）材料彈性影響系數(shù) P81表6-8,取ZE=189.8 (MPa) 1/2 4）區(qū)域系數(shù) ZH=2.5 5）重合度系數(shù) t=1.88-3.2(1/ Z1+1/ Z2)=1.72 Z=(4-t)/3 1/2=0.87 6）許用應(yīng)力 按P80圖6-19，可知Hlim1=770MPa, Hlim2=610MPa P81表6-7，按一般可靠度要求取SH=1，則 H1 =Hlim1/SH=770MPa H2=Hlim2/SH =610MPa 取兩式中的較小者，即H=610MPa; 于是： d12kTII (u+1) (ZE ZH Z/ H )2/du1/3=69.51mm(3

26、)確定模數(shù) m= d1/ Z1=2.57mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 m=3mm(4)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算F=(2kT1/bm2Z1)YFSYF式中：1）小分度圓直徑 d1=mZ1=81mm 2）齒輪嚙合寬度 b=d d1=48.6mm 3）復(fù)合齒形系數(shù) 按P82圖621得，YFS1=4.16，YFS2=3.95 4）重合度系數(shù) Y=0.25+0.75/t=0.6855 5）許用應(yīng)力 按P83圖622(a) Flim1=310 Mpa Flim2=240 Mpa 按P81表6-7 取SF=1.25 則，F(xiàn)1=Flim1/SF=310/1.25Mpa=248MpaF2=Flim2/SF=240/1.25

27、Mpa=192Mpa 6）計(jì)算大小齒輪的YFS/F并進(jìn)行比較： YFS1/F1=0.01678<YFS2/F2=0.02057 于是， F2=(2kT1/bm2Z1)YFSY=67.25 Mpa<F2 故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。(5)幾何尺寸計(jì)算：d1=mZ1=81mmd2=mZ2=243mma=m/2(Z1+ Z2)=162mmb=48.2mm,取b 2=50mmb 1= b 2+(510)mm，取b 1=60mm(6)驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適齒輪圓周速度 V=d1n2/60×1000 m/s =2.06 m/s<6 m/s按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P77表6-5可知選擇8

28、級(jí)精度合適。2、圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)選擇齒輪材料及精度等級(jí)考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280HBS。大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度250HBS；初選7級(jí)精度。齒面粗糙度Ra1.63.2m(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 確定有關(guān)參數(shù)如下（均按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)選取）：1) 傳動(dòng)比i1=2取小齒輪齒數(shù)Z1=30。則,大齒輪齒數(shù)：Z2= i1Z1=2×30=60,取Z2=60實(shí)際傳動(dòng)比i0=68/30=2傳動(dòng)比誤差：i1- i 0/ i1=0<2.5%,所以可用。齒數(shù)比：u= i 2=22) 齒寬系數(shù)按P98可知，R一般為0.250

29、.35，取R=0.33) 轉(zhuǎn)矩TI TI=73102N·mm 4) 載荷系數(shù)k 按P80表6-6 取k=1.25）許用接觸應(yīng)力H H= Hlim/SH按P80圖6-19，可知Hlim1=770MPa, Hlim2=610MPa P81表6-7，按一般可靠度要求，取SH=1，則 H1 =Hlim1/SH=770MPa H2=Hlim2/SH =610MPa 取兩式中的較小者，即H=610MPa;6）材料彈性影響系數(shù) P81表6-8,取ZE=189.8 (MPa) 1/2故得：1=78.7 mmm d1/ Z1=2.62mm(3)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 確定參數(shù)1）載荷系數(shù) 按P80表6

30、-6 取k=1.22）轉(zhuǎn)矩TI TI=73102N·mm 3）齒寬系數(shù)按P98可知，R一般為0.250.35，取R=0.34）復(fù)合齒形系數(shù) 分度圓錐角 1=arccot(Z2/Z1)=26.6° 2=90°-1=63.4° 當(dāng)量齒數(shù) Zv1= Z1/cos1=33.54Zv2= Z2/cos2=134.00按P82圖621得，YFS1=4.07，YFS2=3.95 5）許用應(yīng)力 按P83圖622(a) Flim1=310 Mpa Flim2=240 Mpa P81表6-7 取SF=1.25 則，F(xiàn)1=Flim1/SF=310/1.25Mpa=248Mpa

31、 F2=Flim2/SF=240/1.25Mpa=192Mpa6）計(jì)算大小齒輪的YFS/F并進(jìn)行比較： YFS1/F1=0.01641<YFS2/F2=0.02057 于是， F2 故不滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。此時(shí)m >d1/ Z1=2.62mm按P97表6-12，取m=4mm重新計(jì)算F2=93.75<F2 故不滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。(4)幾何尺寸計(jì)算d1=mZ1=120mmd2=mZ2=240mma=m/2 x (Z1+ Z2)=180mmb=40mm,取b 2=40mmb 1= b 2，取b 1=40mm(5)驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適齒輪圓周速度 V=d1n1/60

32、×1000 m/s =6.09m/s<10m/s按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P77表6-5可知選擇7級(jí)精度合適。Z1=27Z2=81u=3m=3mmd1=81mmYFS1=4.16YFS2=3.95F1=248MpaF2=192MpaF2=67.25 Mpad1=81mmd2=243mma=162mmb 1=60mmb 2=50mmZ1=30Z2=60H1 =770MPaH2=610MPa1=22.62°2=67.38°Zv1=33.54Zv2=134.00F1=248MpaF2=192Mpam=2.25mmd1=120mmd2=240mma=180mmb 1=40mmb

33、 2=40mm四、軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算1、輸入軸（軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)已知條件nI=970r/minPI=Ped×聯(lián)=7.425KWTI=73102N·mm高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓直徑：d1=mZ1=120mm(2)作用在齒輪上的力高速級(jí)小圓錐齒輪分度圓錐的平均直徑： (3)確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P229表14-2，取C=103126。 因軸需要與電機(jī)相連接，Y160M-6輸出軸軸徑為42mm，故取=42mm(4)各軸段直徑的確定 1）軸段12應(yīng)與聯(lián)軸器相配合 確定聯(lián)軸器型號(hào) 其中KA為工況系數(shù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P241表15-1取KA

34、=1.4按手冊(cè)P99表8-7（GB/T 50142003），選用J型軸孔LX3彈性柱銷聯(lián)軸器；公稱轉(zhuǎn)矩500N·m許用轉(zhuǎn)速 6300r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.009Kg/m2，d2 =42mm， L=84mm。所以根據(jù)聯(lián)軸器d2 =42mm ，L=84mm，故取d12=42mm，L12=80mm 2）軸段23應(yīng)為聯(lián)軸器的定位軸肩，裝套筒根據(jù)軸段12直徑為d12=42mm，軸段23直徑d23=48mm，L23=60mm。 3）軸段34應(yīng)與軸承相配合 確定軸承型號(hào) 因?yàn)檩S承既承受軸向力又承受徑向力的作用，所以選用圓錐滾子軸承，根據(jù)軸段23直徑d23=48mm，故d34=25mm。 根據(jù)軸段

35、34直徑d34=50mm，按手冊(cè)P75表6-7，選用30210型軸承；B=20mm。 根據(jù)所選軸承，L34=20mm 4）軸段45應(yīng)為砂輪越程槽 按手冊(cè)P15表1-25 取d45=49mm， L45=2mm 5）軸段56應(yīng)為兩軸承定位軸肩 取d56=64mm， L56=80mm 6）軸段67應(yīng)為砂輪越程槽按手冊(cè)P15表1-25 取d67=49mm， L67=2mm7）軸段78應(yīng)與軸承相配合（直徑確定同軸段34相同）另為保證套筒與軸承貼緊，將該軸段減少2mm 故取 d78=50mm， L78=20mm 8）軸段89應(yīng)與高速級(jí)小圓錐齒輪配合 取d89=45mm， 按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P99L=(11.2

36、) ds其中，軸徑ds= d89=45mm，故得 ，L=(4554)mm 取L=56mm 因?yàn)檩S段89上應(yīng)有套筒將軸承和齒輪隔開并定位，取套筒長(zhǎng)l=20mm 綜上，L78=78mm(5)輸入軸（軸）的強(qiáng)度校核 1）軸承的徑向支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立如下圖所示的力學(xué)模型。 水平面的徑向支反力：FHB = (231.3*51.06-462.5*50)/100=-113.148NFHA= FHB (-113.148) =596.67N彎矩圖如下：BA在垂直面內(nèi) FVB=Ft1*50/100=-701.38NFVA= Ft1 FVB=2104.14N彎矩圖如下：

37、剖面B處的彎矩：水平面的彎矩：MHB=11.3 N·m垂直面的彎矩：MVB=70.14N·m合成彎矩：MB=(MHB2+MVB2)1/2=71.04 N·m2）軸所受扭矩T= Ft* d1/2=71.625 N·m71.625N·m N·m畫扭矩圖：3）計(jì)算剖面B處當(dāng)量彎矩因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6MeB=(MB2+(T)2)1/2=82.48 N·m4）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度剖面B處當(dāng)量彎矩最大而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面B為危險(xiǎn)截面，軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P224表14-1查得，

38、許用彎曲應(yīng)力-1=60Mpa。Se= Me/W= MeB/(0.1d3)=6.598Mpa -1=60Mpa故輸入軸確定的尺寸是安全的。2、中間軸（軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)已知條件nII=485(r/min)PII= 6.983KWTII=137500N·mm高速級(jí)大圓錐齒輪的分度圓直徑：d1= 240mm低速級(jí)小圓柱直齒圓柱齒輪的分度圓直徑d1 =81mm(2)作用在齒輪上的力高速級(jí)大圓錐齒輪受力：力的大小與高速級(jí)小齒輪力對(duì)應(yīng)相等 低速級(jí)小直齒圓柱齒輪受力：= (3)確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P229表14-2，取C=103126。 因軸上有兩

39、個(gè)鍵槽，故直徑增大23mm，暫取=28mm(4)各軸段直徑的確定 1）軸段12應(yīng)與軸承相配合，與套筒相聯(lián)接 確定軸承型號(hào) 因?yàn)檩S承既承受軸向力又承受徑向力的作用，所以選用圓錐滾子軸承，根據(jù)軸最小直徑dmin=28mm，故取d12=35mm。 按手冊(cè) P75表6-7，選用30307軸承；B=20mm， 套筒長(zhǎng)度一般選為l=10mm 所以L12= B +l+2=32mm。 2）軸段23應(yīng)與高速級(jí)圓錐大齒輪相配合 取d23=48mm， 按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P99L=(11.2) ds其中，軸徑ds= d23=40mm，故得，L=(4048)mm 取L23=50mm 3）軸段34應(yīng)為兩齒輪定位軸肩 取d34

40、=52mm， L34=25mm 4）軸段45 應(yīng)為小直齒圓柱齒輪軸段部分，為確保齒輪強(qiáng)度，將軸與齒輪作為一體取d45=81+3×2=87mm，L45=60mm。5）軸段56為過渡軸段，為軸承定位軸肩 d56=48mm，L56=15mm6）軸段67為砂輪越程槽 d67=34.2mm，L67=2mm7）軸段78為應(yīng)與軸承配合 d78=35mm，L78=18mm(5)中間軸（軸）的強(qiáng)度校核 1）軸承的徑向支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立下圖所示的力學(xué)模型水平面的徑向支反力：FHA=Fr3*55-Fr2*135- Fa*102.12/180=-35NFHB=

41、Fr3- FHB Fr2 =1052N彎矩圖如下： Ft3在垂直面內(nèi)：Ft2FVBFVAFVA=(Ft2*135+Ft3*55)/180=2047NFVB= Ft2+ Ft3-FVA=2694N彎矩圖如下：A B C D剖面D、C處的彎矩：水平面的彎矩：MHD1=1.58 N·m MHD2=-43.15 N·m MVc=-57.87 N·m垂直面的彎矩：MVD=92.12 N·m MVC=148.20 N·m合成彎矩：MD1=(MHD12+MVD2)1/2=92.13N·mMD2=(MHD22+MVD2)1/2=101.7N·

42、;mMC=(MHC2+MVC2)1/2=159.1N·m2）軸所受扭矩T= Ft2* d2/2=43.98N·m43.98N·m畫扭矩圖：3）計(jì)算剖面B、C當(dāng)量彎矩因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6MeD=(MD22+(T)2)1/2=110.82N·mMeC=(MC2+(T)2)1/2=165.03N·m4）判斷B、C截面并驗(yàn)算強(qiáng)度因?yàn)槲ｋU(xiǎn)截面在B或C截面上，軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P224表14-1查得，許用彎曲應(yīng)力-1=70Mpa。SeD= MeB/W= MeB/(0.1d3)=3.11Mpa -1=70Mpa

43、SeC= MeC/W= MeC/(0.1d3)=17.32Mpa -1=70Mpa故中間軸確定的尺寸是安全的。3、輸出軸（軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)已知條件nIII= 162r/minPIII= 6.706KWTIII=396056N·mm低速級(jí)大圓柱直齒圓柱齒輪的分度圓直徑d2=243mm(2)作用在齒輪上的力低速級(jí)大圓柱直齒齒輪受力：受力大小與低速級(jí)小齒輪受力對(duì)應(yīng)相等= (3)確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40Cr合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P229 表14-2，取C=103126。 因軸上有一個(gè)鍵槽，故直徑增大5%，暫取=40mm(4)各軸段直徑的確定 1）軸段12應(yīng)與聯(lián)軸器相

44、配合 確定聯(lián)軸器型號(hào) 其中KA為工況系數(shù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P241表15-1取KA =1.9按手冊(cè)P99表8-7（GB/T 50142003），選用J型軸 孔LX3彈性柱銷聯(lián)軸器；公稱轉(zhuǎn)矩500N·m許用轉(zhuǎn)速 6300 r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.009Kg/m2，d1 =42mm，L=84mm。所以根據(jù)聯(lián)軸器d1 =42mm ，L=84mm， 故取d12=42mm，L12=80mm 2）軸段23應(yīng)為聯(lián)軸器的定位軸肩 根據(jù)軸段12直徑為d12=42mm，軸段23直徑d23=48mm， L23=60mm。 3）軸段34應(yīng)與軸承相配合 確定軸承型號(hào) 因?yàn)檩S承只承受徑向力的作用，所以選用深溝球軸

45、承，根 據(jù)d23=33mm。 按手冊(cè) P65表6-1，選用6310型軸承；d=50mm，B=27mm， 所以d34=50mm，L34= 30mm。4）軸段45為過渡軸段 取d45=64mm，取L45=73mm 5）軸段56應(yīng)為齒輪定位軸肩 取d56=70mm， L56=12mm6）軸段67應(yīng)與低速級(jí)大直齒圓柱齒輪相配合 取d67=56mm， 因?yàn)?b 2=55mm lb 2，軸段67長(zhǎng)度應(yīng)比低速級(jí)直齒圓柱大齒輪輪轂長(zhǎng)略短，故取L67=52mm8）軸段78應(yīng)與軸承相配合（軸段長(zhǎng)度確定與軸段34相似） 故，d89=50mm，L89= 50mm(5)輸出軸（軸）的強(qiáng)度校核1）軸承的徑向支反力根據(jù)軸承

46、支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立如下圖所示的力學(xué)模型。水平面的徑向支反力：FtA C BFHAFHCFHB = Ft*126/(126+61)=2196.39NFHA= Ft FHC =1063.33N彎矩圖如下：在垂直面內(nèi)：Fr FVBFVAFVB= Fr*126/187=799.4NFVA=Fr FVB =387.1N彎矩圖如下：A C B48.76N·m剖面B處的彎矩：水平面的彎矩：MHB=132.98N·m垂直面的彎矩：MVB=48.76 N·m合成彎矩：MB=(MHB2+MVB2)1/2=142.58N·m2）軸所受扭矩T=

47、Ft* d1/2=396.1 N·m畫扭矩圖：396.1 N·m3）計(jì)算剖面B處當(dāng)量彎矩因軸是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6MeB=(MB2+(T)2)1/2=277.12N·m4）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度剖面C處當(dāng)量彎矩最大而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面，軸的材料為40Cr合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P224表14-1查得，許用彎曲應(yīng)力-1=70Mpa。Se1= Me/W= MeB/(0.1d3)=15.8 Mpa -1=70Mpa另外，軸段12截面最小，為危險(xiǎn)截面Se2= Me/W= MeB/(0.1d3)=37.4 Mpa -1=70M

48、pa故輸出軸確定的尺寸是安全的。(6)三根軸的實(shí)際尺寸圖(見圖4,5,6)：圖4-1輸入軸圖4-2中間軸圖4-3輸出軸五、滾動(dòng)軸承的選擇及壽命校核計(jì)算（1）已知條件： 減速器工作壽命10年，每年按365天計(jì)算，每天工作16小時(shí)（2）根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命16×365×8=58400小時(shí)（3） 計(jì)算輸入軸軸承因?yàn)檩S承既承受軸向力又承受徑向力的作用，所以選用圓錐滾子軸承，根據(jù)軸段23直徑d23=48mm，故d34=50mm。 根據(jù)軸段34直徑d34=50mm，按手冊(cè)P75表6-7，選用30210型軸承；B=20mm， e=0.419。Y=0a）已知n=970r/minFHB

49、 = 811.85NFHA= 349.35NFVB=2104.14NFVA=701.38NFa=231.3Nb）兩軸承采用反裝，即寬邊相對(duì)。c）計(jì)算徑向力FrA 、FrBFrA=( FHA 2+ FVA 2)1/2=783.57NFrB=( FHB2+ FVB 2)1/2=2255.33Nd）計(jì)算軸承A、B的軸向力FaA、FaB按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P204表12-9可知，無派生軸向力F A=0NF B=0N 因?yàn)镕 B+ Fa=213.3NF A所以軸承A端為壓緊端，軸承B端為放松端。即，F(xiàn)aA=F B+ Fa=213.3N FaB= F B=0Ne）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P FaA/ FrA=0.2

50、95<e FaB/ FrB=0.103e 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P203表12-8，查得： XA=1，YA=0; XB=1，YB=0。 PA= XA FrA+ YA FaA=783.57 N PB= XB FrB+ YB FaB=2255.33N f）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷Cr 因?yàn)镻B PA ，所以，應(yīng)以軸承B的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷PB為計(jì)算依據(jù)。 預(yù)期壽命 Lh=58400h 因常溫下工作，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P202表12-5，取溫度系數(shù)ft=1；受沖擊載荷較小，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P202表12-6 取沖擊載荷系數(shù)fd=1.5； 即， CrB=fd PB（60n Lh/106）1/3/ft

51、 =38788.42N 按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P201表12-4可知，Cr=72200N CrB Cr 所以選用的30210型軸承是安全的。（4） 計(jì)算中間軸軸承 因?yàn)檩S承既承受軸向力又承受徑向力的作用，所以選用圓錐滾子軸承，取d12=35mm。 按手冊(cè) P75表6-7，選用30307軸承；B=20mm， e=0.316。a）已知n=485r/minFHB=1052NFHA= 35NFVB =1694NFVA= 2047NFa=219Nb）兩軸承采用反裝，即寬邊相對(duì)。c）計(jì)算徑向力FrA 、FrBFrA=( FHA 2+ FVA 2)1/2=2047.3NFrB=( FHB2+ FVB 2)1/2=2

52、850.25Nd）計(jì)算軸承A、B的軸向力FaA、FaB按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P204表12-9可知，派生軸向力F=Fr/(2Y)F A=0NF B=0N 因?yàn)镕 B+ Fa=219NF A所以軸承A端為壓緊端，軸承B端為放松端。即，F(xiàn)aA=F B+ Fa=219N FaB= F B=0Ne）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P FaA/ FrA=0.214<e FaB/ FrB=0.153e 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P203表12-8，查得： XA=1，YA=0; XB=1，YB=0。 PA= XA FrA+ YA FaA=2047.3N PB= XB FrB+ YB FaB=2850.25N f）計(jì)算所

53、需的基本額定動(dòng)載荷Cr 因?yàn)镻A PB ，所以，應(yīng)以軸承B的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷PB為計(jì)算依據(jù)。 預(yù)期壽命 Lh=58400h 因常溫下工作，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P202表12-5，取溫度系數(shù)ft=1；受沖擊載荷較小，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P202表12-6 取沖擊載荷系數(shù)fd=1.5； 即， CrA=fd PB（60n Lh/106）3/10/ft =39.816KN 按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P201表12-4可知，Cr=71.2KN CrA Cr 所以選用的30307型軸承是安全的。（5） 計(jì)算輸出軸軸承 確定軸承型號(hào) 因?yàn)檩S承只承受徑向力的作用，可選用深溝球軸承，根 據(jù)d=50mm。 按手冊(cè) P65表6-1，選用30

54、310型軸承；d=50mm，B=27mm，a）已知n=162r/minFHB=2196.39NFHA=1063.33NFVB =799.44NFVA= 387NFa=0Nb）兩軸承采用正裝，即窄邊相對(duì)。c）計(jì)算徑向力FrA 、FrBFrA=( FHA 2+ FVA 2)1/2=1131.56NFrB=( FHB2+ FVB 2)1/2=2337.4Nd）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P PA=1131.56N PB=2237.4N f）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷Cr 因?yàn)镻A< PB ，所以，應(yīng)以軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷PA為計(jì)算依據(jù)。 預(yù)期壽命 Lh=58400h 因常溫下工作，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P20

55、2表12-5，取溫度系數(shù)ft=1；受沖擊載荷較小，按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P202表12-6 取沖擊載荷系數(shù)fd=1.5； 即， CrA=fd PA（60n Lh/106）3/10/ft =27.72KN 按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P201表12-4可知，Cr=122000N CrA Cr 所以選用的30310型軸承是安全的。六、鍵聯(lián)接的選擇及強(qiáng)度校核計(jì)算（1）輸入軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵聯(lián)接軸徑d=42mm L=80mm T=73102N·mm查手冊(cè)P53 GB/T 1096 選C型平鍵鍵12×8 L=65mm l=L-b=65-12=53mm h=8mm因?yàn)槁?lián)軸器材料為鋼制的，且承受輕微沖擊按

56、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P181表11-7取p=110Mpap=4T/dhl=4×73102/（53×8×42）=16.42Mpa<p=110Mpa（2）輸入軸與高速級(jí)小圓錐齒輪連接采用平鍵聯(lián)接軸徑d=45mm L=80mm T=73102N·mm查手冊(cè)P53 GB/T 1096 選A型平鍵鍵12×8 L=45mm l=L-b=45-12=33mm h=8mm因?yàn)辇X輪材料為40Cr，且承受輕微沖擊按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P181表11-7取p=110Mpap=4T/dhl=4×73102/（45×8×33）=24.61Mpa<

57、;p=110Mpa（3）中間軸與高速級(jí)大圓錐齒輪連接用平鍵聯(lián)接軸徑d=40mm L=48mm TII=137500N·mm查手冊(cè)P53 GB/T 1096 選A型平鍵鍵12×8 L=40mml=L-b=40-12=28mm h=8mm因?yàn)辇X輪材料為45#鋼，且承受輕微沖擊按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P181表11-7取p=110Mpap=4T/dhl=4×137500/(40×8×28)=61.38Mpa<p（4）輸出軸與低速級(jí)大直齒圓柱齒輪連接用平鍵聯(lián)接軸徑d=56mm L=52mm TIII=396056N·mm查手冊(cè)P53 GB/T 1096 選A型平鍵鍵16×10 L=46mml=L-b=46-16=30mm h=10mm因?yàn)辇X輪材料為45#鋼，且承受輕微沖擊按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P181表11-7取p=110Mpap=4T/dhl=4×396056/(5