第組機(jī)械綜合實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、機(jī)械綜合實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)部分 機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 班 級(jí) 機(jī)電一體化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 費(fèi)冬青 上 海 電 視 大 學(xué) 日期 2011 年 月 日前 言設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、 減速器總體方案設(shè)計(jì)二、 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)三、 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)說(shuō)明四、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核五、 滾動(dòng)軸承的校核六、 鍵的選擇及校核七、 參考文獻(xiàn)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的一級(jí)圓柱齒輪減速器原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F（N）1200運(yùn)輸帶工作速度 v（m/s）1.70卷筒直徑D/mm270工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤

2、差為±5%。項(xiàng)目和內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果二、減速器總體方案設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)方案分析2電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇（2）電動(dòng)機(jī)功率的選擇（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇（4）確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)3傳動(dòng)比的分配4.運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算三、V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1確定設(shè)計(jì)計(jì)算功率Pd2.選擇帶的型號(hào)3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2（1）選擇小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1（2）驗(yàn)算帶速（3）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2（4）確定中心矩a及帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0（5）驗(yàn)算小帶輪包角1（6）確定V帶的根數(shù)（7）確定帶的初拉力F0（8）計(jì)算帶的軸壓力FQ四、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)說(shuō)明1.選擇齒輪材料2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算

3、小齒輪直徑d13.確定齒輪的主要參數(shù)和計(jì)算幾何尺寸4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度5.計(jì)算齒輪的圓周速度及確定精度等級(jí)五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核1輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核（1）根據(jù)工作要求選擇材料（2）按扭矩初算軸的最小直徑（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）軸的強(qiáng)度校核2.輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核(1) 根據(jù)工作要求選擇材料（2）按扭矩粗算軸的最小直徑（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）軸的強(qiáng)度校核六. 滾動(dòng)軸承的校核1.輸入軸滾動(dòng)軸承壽命校核(1) 輸入軸軸承的壽命校核2.輸出軸滾動(dòng)軸承壽命校核七. 鍵的選擇與校核1.輸入軸鍵的選擇與校核1. 輸入軸鍵的選擇與校核2.輸出軸鍵的選擇與校核(2) 輸出軸軸承的壽命校核(3)本設(shè)計(jì)中，

4、原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了1級(jí)傳動(dòng)，帶傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其它形式大，但有過(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可緩和沖擊和振動(dòng)，故布置在傳動(dòng)的高速級(jí)，以降低傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率與速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng)，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。所給定方案結(jié)構(gòu)尺寸大，傳動(dòng)效率較高，成本低，連續(xù)工作性好，在所要求的工作條件下滿足要求。根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。工作機(jī)所需要的有效功率為：Pw=Fv/1000=(1200×1.70)/1000=2.04KW為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率Pd，需確定傳動(dòng)裝置

5、總效率總。要求總效率，必須先確定各傳動(dòng)環(huán)節(jié)的效率。由教材第14頁(yè)表2-3查得：V帶=0.96，軸承=0.98，齒輪=0.97，聯(lián)軸器=0.99，滾筒=0.96；則傳動(dòng)裝置的總效率為：總=V帶×軸承2×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85電動(dòng)機(jī)所需功率為：Pd= Pw/總=2.04/0.85=2.4KW對(duì)于載荷比較穩(wěn)定，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped等于或稍大于電動(dòng)機(jī)所需的工作功率Pd，電動(dòng)機(jī)就能正常工作。由教材第203頁(yè)表17-1選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為

6、3KW。工作機(jī)轉(zhuǎn)速：nw=（60×1000×v）/（×D）=（60×1000×1.7）/（3.14×270）=120.31 r/min由教材第10頁(yè)表2-1，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用范圍為iv帶=24，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用范圍為i齒輪=35，則總傳動(dòng)比范圍為i總=620。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：n電機(jī)=i總×nw=（620）×120.31=721.862406.2r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min?，F(xiàn)將3種電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)列于下表進(jìn)行比較：方案電機(jī)

7、型號(hào)額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/（r/min）滿載轉(zhuǎn)速/ （r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量/KG總傳動(dòng)比1Y132M-83750710795.92Y132S-631000960637.983Y100L2-43150014303811.89注：總傳動(dòng)比=滿載轉(zhuǎn)速/工作機(jī)轉(zhuǎn)速可以發(fā)現(xiàn)以上三種電動(dòng)機(jī)都符合要求,都可選取, 若工作環(huán)境對(duì)傳動(dòng)裝置的外廓尺寸要求不大,則可選取方案3;若工作環(huán)境希望傳動(dòng)裝置越小越好,則選方案1;這里,我們折中選取方案2,即選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率與同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6其主要性能：額定功率 3KW，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min。i總=n滿/nw=96

8、0/120.31=7.98V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用范圍為iv帶=24，這里取iV帶=2則i齒輪= i總/iV帶=8/2=4(單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用范圍為i齒輪=35)電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為1軸，減速器低速軸為2軸，滾筒軸為3軸。相鄰兩軸間的傳動(dòng)比表示為i01、i12、i23；相臨兩軸間的傳動(dòng)效率為01、12、23；各軸的輸入功率為P0、P1、P2、P3；各軸的轉(zhuǎn)速為n0、n1、n2、n3；各軸的輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)0、T1、T2、T3。在設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)裝置時(shí)，通常用電動(dòng)機(jī)所需的工作功率Pd進(jìn)行計(jì)算，而不用電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped。只有當(dāng)有些通用設(shè)備為留有儲(chǔ)備能力以備發(fā)展，或?yàn)檫m應(yīng)不同工作的需要，

9、要求傳動(dòng)裝置具有較大的通用性和適應(yīng)性時(shí)，才按額定功率Ped來(lái)設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置的輸入轉(zhuǎn)速可按電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速,即滿載轉(zhuǎn)速nm計(jì)算，這一轉(zhuǎn)速與實(shí)際工作時(shí)的轉(zhuǎn)速相差不大。0軸（電機(jī)軸）P0=Pd=2.4KWn0=nm=960 r/minT0=9550×（P0/ n0）=9550×（2.4/960）=23.88N·m1軸（高速軸）P1=P0×01=2.4×V帶=2.4×0.96=2.3KWn1=n0/i01帶=960/2=480 r/minT1=9550×（P1/ n1）=9550×（2.3/ 480）=45.

10、76N·m2軸（低速軸）P2=P1×12=2.3×(軸承×齒輪)=2.3×(0.98×0.97)=2.19KWn2= n1/i12齒輪=480/4=120r/minT2=9550×（P2/ n2）=9550×（2.19/ 120）=174.29N·m3軸（滾筒軸）P3=P2×23=2.19×(軸承×聯(lián)軸器)=2.19×(0.98×0.99)=2.12KWn3= n2=120 r/minT3=9550×（P3/ n3）=9550×（2.1

11、2/ 120）=168.72N·m運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦卤恚狠S名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T（N·m）轉(zhuǎn)速n/（r/min）傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸1軸2軸滾筒軸2.32.192.122.445.76174.29168.7223.889604801201202410.960.950.97由工作條件，載荷平穩(wěn)，2班制工作，采用交流電動(dòng)機(jī)，參考機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第216頁(yè)，表14-8得：KA=1.2設(shè)計(jì)計(jì)算功率Pd=KAP=1.2×2.4=2.88KW (其中KA 為工作情況系數(shù)，P為所需傳遞功率)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n0，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第216頁(yè)，

12、圖14-8查得：帶的型號(hào)為A型。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第208頁(yè)，表14-2查得：A型帶的小帶輪最小直徑為75，在結(jié)構(gòu)允許的前提下盡可能選大一些，以減少?gòu)澢鷳?yīng)力，提高帶的壽命，所以放大一檔，由表14-2初選小帶輪直徑dd1=125mm。v=（×dd1×n0）/（60×1000）=（3.14×125×960）/ （60×1000）=6.28 m/s帶速v在525 m/s 之間，符合要求。取=0.02dd2=（n0/n1）×（1-）×dd1=（960/480）×（1-0.02）×125=245mm由機(jī)械技術(shù)

13、基礎(chǔ)第208頁(yè)，表14-2帶的基準(zhǔn)直徑系列圓整得：dd2=250mm實(shí)際大帶輪轉(zhuǎn)速n1=n0×（1-）×dd1/ dd2=960×(1-0.02) ×125/250=470.4(470.4-480)/480=0.02<0.03 所以轉(zhuǎn)速誤差符合要求.初定中心矩a0由于設(shè)計(jì)要求中未對(duì)中心距提出明確要求，先按下式初選中心距a0：0.7（dd1+dd2） a0 2（dd1+dd2）262.5 a0 750暫時(shí)取 a0=600mm初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0初選中心距a0后，按下式初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：Ld02a0+（/2）（dd1+dd2）+ （dd1+dd2）2

14、/（4×a0）= 2×600+（3.14/2）×（125+250）+（125+250）2/（4×600）=1847.34mm確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第208頁(yè)，表14-3將帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度圓整至相近的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度：Ld=1800mm確定中心距確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld后，按下式計(jì)算實(shí)際中心距aaa0+（Ld-Ld0）/2=600+（1800-1847.34）/2=576mm考慮到安裝、調(diào)整和松弛后張緊的需要，實(shí)際中心距允許有一定的調(diào)整范圍，其大小為：amin=a-0.015Ld=576-0.015×1800=549mmamax=a+0.03Ld

15、=576+0.03×1800=630mm1=180°-57.3°×（dd2-dd1）/a=180°-57.3°×（250-125）/576=167.65°> 120°1在允許的范圍內(nèi)，滿足要求。 由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第214頁(yè)，表14-5，查得P0=1.37KW由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第214頁(yè)，表14-6，查得P0=0.11KW由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第215頁(yè)，表14-7，查得K=0.97由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第208頁(yè)，表14-3，查得KL=1.01按下式計(jì)算V帶的根數(shù)：ZPd/P0=Pd/（P0+P0）KKL）=2.88/（

16、1.37+0.11）×0.97×1.01）=1.99將Z圓整為整數(shù)：Z=2由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第208頁(yè)，表14-1，查得q=0.10kg/m按下式計(jì)算單根V帶的初拉力：F0=500×（Pd/vz）×（2.5/K-1）+qv2=500×（2.88/（6.28×2）×（2.5/0.97-1）+ 0.10×6.282=185.64NFQ2zF0sin（1/2）=2×2×185.64×sin（167.65/2）=738.24NV帶傳動(dòng)的主要參數(shù)見(jiàn)下表：名稱結(jié)果名稱結(jié)果名稱結(jié)果帶型A傳動(dòng)比i=2根數(shù)

17、Z=2帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=125mmdd2=250mm基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm預(yù)緊力F0=185.64N中心距A=576mm壓軸力FQ=738.24N該齒輪傳動(dòng)無(wú)特殊要求，減速器是閉式傳動(dòng)，可以采用齒面硬度350HBS的軟齒面齒輪，根據(jù)機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第252頁(yè)表15-6，選小齒輪材料42SiMn，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度229286HBS；選大齒輪材料45鋼，正火處理，齒面硬度162217HBS。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第260頁(yè)圖16-29查得Hlim1=700MPa，Hlim2=540MPa；由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第258頁(yè)表16-9查得SHmin=1。計(jì)算大小齒輪齒面許用接觸應(yīng)力：H1= Hlim1/SHmin

18、=700/1=700 MPaH2= Hlim2/SHmin=540/1=540 MPa由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第256頁(yè)表16-8查得K=1.2；由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第259頁(yè)表16-10取d=1，i=4，T1=45760N·mm，H使用較小的H2= 540 MPa。按下式計(jì)算小齒輪直徑：d13（671/H）2×（KT1/d）×（i+1）/i） =3（671/540）2×（1.2×45760/1）×（4+1）/4）=47.32mm確定齒輪齒數(shù)：取小齒輪z1=25，則大齒輪z2=z1i=25×4=100確定齒輪模數(shù)：m=d1/z1=47.32

19、/25=1.89由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第241頁(yè)表16-2，取m=2。計(jì)算齒輪傳動(dòng)中心距：a=m（z1+z2）/2=2×（25+100）/2=125mm計(jì)算齒輪的幾何參數(shù)：分度圓直徑d1=mz1=2×25=50mmd2=mz2=2×100=200mm齒頂圓直徑da1=m（z1+2ha*）=2×（25+2×1）=54mmda2= m（z2+2ha*）=2×（100+2×1）=204mm齒根圓直徑df1=m（z1-2ha*-2c*）=2×（25-2×1-2×0.25）=45mmdf2= m（z2-2ha*-

20、2c*）=2×（100-2×1-2×0.25）=195mm齒寬b=dd1=1×50=50mm 取b1=55mm、b2=50mm。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第258頁(yè)圖16-26取Flim1=550MPa，F(xiàn)lim2=380MPa；由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第258頁(yè)表16-9取SFmin=1按下式計(jì)算齒輪輪齒許用彎曲應(yīng)力：F1= Flim1/SFmin=550/1=550 MPaF2= Flim2/SFmin=380/1=380 MPa由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第257頁(yè)圖16-25取標(biāo)準(zhǔn)齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)：YFS1=4.2YFS2=3.9F1=（2×K×T1×

21、;YFS1）/（d1×b×m）=（2×1.2×45760×4.2）/（50×50×2）=92.25MPa<F1F2=F1×（YFS2/ YFS1）=92.25×（3.9/ 4.2）=85.66 MPa<F2經(jīng)驗(yàn)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，故合格。v=（×d1×n1）/（60×1000）=（3.14×50×480）/（60×1000）=1.26m/s由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第255頁(yè)表16-7，根據(jù)圓周速度v=1.26m/s，取該齒輪傳動(dòng)為8級(jí)

22、精度。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第328頁(yè)表20-1選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度217255HBS，抗拉強(qiáng)度極限b=650MPa。dC3（P/n）=1153（2.3/480）=19.39mm由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第329頁(yè)表20-2 取C=115其中：P= P1=2.3KWn=n1=480 r/min考慮有鍵槽，將直徑增大3%5%，則d=19.39×(1+5%)=20.36mm輸入軸最小直徑處安裝大帶輪， 將20.36圓整為整數(shù)，所以選：d=22mm。b） 軸的結(jié)構(gòu)分析單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布。由于小齒輪尺寸很小，所以和軸一起做成齒輪軸。由于是直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)過(guò)程中只受徑向作用力

23、，不會(huì)有軸向力，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第303頁(yè)表19-2 選用深溝球軸承。根據(jù)上述需要初定軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)是階梯軸，階梯軸的各軸段為： 安裝大帶輪；軸段為軸段提供軸肩對(duì)帶輪定位和安裝密封圈。軸段用于安裝軸承；軸段是軸環(huán)，對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位；軸段是小齒輪；軸段是軸環(huán)，對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位；軸段用于安裝軸承。如下圖所示：c） 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 段：軸段的直徑為最小，已確定為d1=22mm。若將d1=22mm定為帶輪輪轂孔徑，則帶輪的大致寬度為：L=（1.52）d1=（1.52）×22=3344mm那么軸段的長(zhǎng)度L1=44mm. 段：根據(jù)h=（0.070.1）d1的計(jì)算方法，（h為軸肩單側(cè)高度）h=

24、（0.070.1）×22=1.542.2mm，考慮到裝帶輪放大一點(diǎn)，取軸段的直徑為d2=28mm考慮到軸承端蓋的厚度與拆卸緊固螺釘?shù)目臻g，取L2=45mm。 、段：根據(jù)教材P120表12-1選擇深溝球軸承，由于本設(shè)計(jì)載荷很小而且平穩(wěn)，參照軸徑要求按照經(jīng)驗(yàn)初步選擇型號(hào)6207，其內(nèi)徑為d3=35mm（d7=35mm）軸承的寬度為17mm，考慮到大齒輪圓周速度小于2m/s，所以可以采用脂潤(rùn)滑，擋油環(huán)的厚度為69，則取軸段、的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=L7=17+6=23mm。 、段：是軸環(huán)，考慮到軸承的定位與裝拆，由教材P120表12-1，取d4=42mm （d6=42mm）長(zhǎng)度為L(zhǎng)4= L60。7（

25、d4-d3）=0.7×（42-35）=4.9mm ，考慮到要保證箱體內(nèi)表面與齒輪端面之間的距離，取L4= L6=10mm 段：用于齒輪軸部分，根據(jù)小齒輪定尺寸，Z1=25，m=2，d1=50mm，da1=54mm，df1=45mm小齒輪的齒寬為：b1=55mm，則軸段的長(zhǎng)度為：L5=55mm。則輸入軸的基本尺寸如圖：d） 確定兩軸承之間的支承跨距l(xiāng)1（兩支反力作用點(diǎn)距離）由教材第120頁(yè)查出代號(hào)為6207的深溝球軸承的外形尺寸，D=72mm，B=17mm。將軸承裝到軸上，并取支承點(diǎn)為軸承寬度的中點(diǎn)，即可求l1。 l1=104mma） 繪制并計(jì)算軸上的作用力由于是直齒圓柱齒輪，齒輪所受

26、法向力可以分解為兩個(gè)相互垂直的分力，即圓周力Ft和徑向力Fr。此外，皮帶輪傳遞進(jìn)來(lái)扭矩T與軸壓力FQ。Ft=2T/d=（2×45760）/50=1830.4NFr= Fttan=1830.4×tan20°=666.21N其中:T為高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩 d為小齒輪的分度圓直徑 為分度圓壓力角以下求解FAY、FAZ、FBY、FBZ。由于空間平衡的力系，在任意平面上的投影力系也平衡，所以分別作出XY平面與XZ平面上的受力簡(jiǎn)圖，利用平面一般力系的平衡方程，即可解出FAY、FAZ、FBY、FBZ。XY面受力圖：列方程求解：MB（F）=0FAY×104+Fr×

27、52-FQ×197=0FAY×104+666.24×52-738.24×179.5=0FAY=941.05NFY=0FQ- FAY- FBY-Fr=0FBY= FQ- FAY-Fr=738.24-941.05-666.21= -869.02NXZ面受力圖：列方程求解：MB（F）=0-FAZ×104- Ft×52=0-FAZ×104-1830.4*52=0FAZ = -915.2NFZ=0FAZ + F t+ FBZ = 0-915.2+1830.4+ FBZ=0FBZ=915.2-1830.4= -915.2b） 作出XY面

28、彎矩圖與XZ面彎矩圖XY面彎矩圖MXY：XZ面彎矩圖MXZ：c ）作出合成彎矩圖 M=MXY2+MXZ2 d ）作出扭矩圖e ）作出當(dāng)量彎矩圖M=M2+（T）2 ，并判斷危險(xiǎn)截面因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，修正系數(shù)=0.6 由當(dāng)量彎矩圖可看到，小齒輪的中間位置承受彎矩最大，設(shè)定為號(hào)危險(xiǎn)截面，號(hào)軸段與號(hào)軸段的連接處也承受了較大的扭矩，而且此處也是軸的最細(xì)段，設(shè)頂定為號(hào)危險(xiǎn)截面. 號(hào)危險(xiǎn)截面處的彎矩保守取(62132+27456)/2=44794N.mm. f ) 對(duì)危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第335頁(yè)表20-3選-1b=55Mpa號(hào)危險(xiǎn)截面:1e=M1e/W=7114

29、1/(0.1×543)=4.52Mpa<-1b 號(hào)危險(xiǎn)截面:2e=M2e/W=44794/(0.1×223)= 42.07Mpa<-1b 故該軸強(qiáng)度滿足要求，合格。根據(jù)軸的使用要求，且考慮軸的制造成本，選擇45鋼，正火處理。dC3（P/n）=1153（2.19/120） =30.28mm由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第329頁(yè)表20-2 取C=115其中：P= P2=2.19KWn=n2=120 r/min考慮有鍵槽，將直徑增大3%5%，則d=30.28×(1+5%)=31.79mm輸出軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器， 故軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，即安裝聯(lián)軸器的軸頭直徑d=32mm。a

30、 ）軸的結(jié)構(gòu)分析考慮軸的裝拆順序，是軸從齒輪的左側(cè)安裝，軸向可以用軸環(huán)和套筒固定齒輪。因此，初定軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)是階梯軸。由于是直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)過(guò)程中只受徑向作用力，不會(huì)有軸向力，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第303頁(yè)表19-2 選用深溝球軸承。根據(jù)上述需要初定軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)是階梯軸，階梯軸的各軸段為： 安裝聯(lián)軸器；軸段為軸段提供軸肩對(duì)聯(lián)軸器定位和安裝密封圈。軸段用于安裝軸承與套筒；軸段用于安裝齒輪；軸段是軸環(huán)，對(duì)齒輪定位；軸段用于安裝軸承。如下圖所示：b ）確定各段直徑和長(zhǎng)度 段：軸段的直徑為最小，已確定為d1=32mm。查教材145頁(yè)表14-2聯(lián)軸器軸孔直徑為32mm，J1型聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為60mm，那么軸段的長(zhǎng)度

31、縮短2mm，取L1=58mm。 段：根據(jù)h=（0.070.1）d1的計(jì)算方法，（h為軸肩單側(cè)高度）h=（0.070.1）×30=2.243.2mm，考慮到裝聯(lián)軸器放大一點(diǎn)，取軸段的直徑為d2=38mm。聯(lián)軸器端面至軸承端蓋端面的距離為20mm，考慮到軸承端蓋的厚度，取L2=20+33=53mm。 段：根據(jù)教材P120表12-1選擇深溝球軸承，由于本設(shè)計(jì)載荷很小而且平穩(wěn)，參照軸徑要求按照經(jīng)驗(yàn)初步選擇型號(hào)6008，其內(nèi)徑為d3=40mm軸承的寬度為15mm，考慮到大齒輪圓周速度小于2m/s，所以可以采用脂潤(rùn)滑，擋油環(huán)的厚度為69，則取軸段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=15+8+12=35mm。其中8為擋

32、油環(huán)厚度，12為套筒厚度。套筒厚度按照將要將大小軸承與齒輪水平對(duì)正來(lái)取。 段：是安裝齒輪的軸段，一般將段的軸徑放大1-2mm，這里取d4=42mm，長(zhǎng)度為齒輪寬度減去2mm，L4= 50-2=48mm。 段：是軸環(huán)，考慮到對(duì)齒輪與軸承的定位與裝拆，由教材P120表12-1，取d5=46mm， 長(zhǎng)度為 L50。7（d5-d4）=0.7×（46-42）=2.8mm ，考慮到要保證箱體內(nèi)表面與齒輪端面之間的距離，并保證軸承與小齒輪軸的軸承安裝得平行，取L5=10mm 段：為安裝軸承的軸徑，d6=40m，采用脂潤(rùn)滑，擋油環(huán)的厚度為69，則取軸段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)6=15+8=23mm。其中8為擋油環(huán)

33、厚度。則輸出軸的基本尺寸如圖：c ）確定兩軸承之間的支承跨距l(xiāng)1（兩支反力作用點(diǎn)距離）由教材第120頁(yè)查出代號(hào)為6008的深溝球軸承的外形尺寸，D=68mm，B=15mm。將軸承裝到軸上，并取支承點(diǎn)為軸承寬度的中點(diǎn)，即可求l1。l1=102mma ）繪制并計(jì)算軸上的作用力由于是直齒圓柱齒輪，齒輪所受法向力可以分解為兩個(gè)相互垂直的分力，即圓周力Ft和徑向力Fr。此外，還有滾筒的負(fù)載扭矩。Ft=2T/d=（2×174290）/200=1742.9NFr= Fttan=1742.9×tan20°=634.36N其中:T為低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩 d為大齒輪的分度圓直徑 為分度圓

34、壓力角以下求解FAY、FAZ、FBY、FBZ。由于空間平衡的力系，在任意平面上的投影力系也平衡，所以分別作出XY平面與XZ平面上的受力簡(jiǎn)圖，利用平面一般力系的平衡方程，即可解出FAY、FAZ、FBY、FBZ。XY面受力圖：由于FAY與FBY對(duì)稱布置，所以FAY=FBY列方程求解：FY=0Fr+FAY+FBY = 0FAY =FBY= - Fr /2 = -317.18NXZ面受力圖：由于FAZ與FBZ對(duì)稱布置，所以FAZ=FBZ列方程求解：FZ=0Ft+FAZ+FBZ = 0FAZ =FBZ= - Ft /2 = -871.45Nb )作出XY面彎矩圖與XZ面彎矩圖XY面彎矩圖MXY：XZ面彎

35、矩圖MXZ：c ）作出合成彎矩圖 M=MXY2+MXZ2 d ）作出扭矩圖e ）作出當(dāng)量彎矩圖M=M2+（T）2 ，并判斷危險(xiǎn)截面因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，修正系數(shù)=0.6 由當(dāng)量彎矩圖可看到，安裝大齒輪的軸段的中間位置承受彎矩最大，設(shè)定為號(hào)危險(xiǎn)截面，號(hào)軸段為最細(xì)軸段，也承受了較大的扭矩，設(shè)定為號(hào)危險(xiǎn)截面 ) ，以下對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第335頁(yè)表20-3選-1b=55Mpa號(hào)危險(xiǎn)截面:1e=M1e/W=114772.19/(0.1×423)=15.49Mpa<-1b號(hào)危險(xiǎn)截面:2e=M2e/W=104574/(0.1×32

36、3)= 31.91Mpa<-1b故該軸強(qiáng)度滿足要求，合格。FAY= 941.05N FAZ =915.2N FA=941.052+915.22 =1312.69NFBY=-869.02N FBZ =915.2NFB=(-869.02)2+915.22 =1262.06N由于FA> FB，所以只需校核A處軸承。由于沒(méi)有軸向力，所以當(dāng)量動(dòng)載荷P=FA=1312.69N由于常溫下工作，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第308頁(yè)表19-6，查得ft=1；由于 載荷較平穩(wěn)，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第308頁(yè)表19-7，查得fp=1.1。所用軸承為深溝球軸承，代號(hào)6207，由教材120頁(yè)查得，Cr=25.5KN=2550

37、0N軸承的轉(zhuǎn)速就是輸入軸的轉(zhuǎn)速，n = 480r/min 軸承的預(yù)期壽命為 10（年）× 300 （天）× 16 （小時(shí)）= 48000 h。將以上數(shù)據(jù)帶入軸承壽命公式:Lh=106×（ft×Cr）/（fp×P）3/（60×n）= 106×（1×25500）/（1.1×1312.69）3/（60×480）=191233.28h > 48000 h軸承具有足夠壽命。FAY= FBY=317.18N FAZ = FBZ =871.45N FA= FB=317.182+871.452 =927.

38、38N由于FA= FB且沒(méi)有軸向力，所以當(dāng)量動(dòng)載荷P=FA=927.38N由于常溫下工作，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第308頁(yè)表19-6，查得ft=1；由于 載荷較平穩(wěn)，由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第308頁(yè)表19-7，查得fp=1.1。所用軸承為深溝球軸承，代號(hào)6008，由教材120頁(yè)查得，Cr=17.0KN=17000N軸承的轉(zhuǎn)速就是輸入軸的轉(zhuǎn)速，n = 120 r/min 軸承的預(yù)期壽命為 10（年）× 300 （天）× 16 （小時(shí)）= 48000 h。將以上數(shù)據(jù)帶入軸承壽命公式:Lh=106×（ft×Cr）/（fp×P）3/（60×n）= 106&#

39、215;（1×17000）/（1.1×927.38）3/（60×120）=642781h > 48000 h軸承具有足夠壽命。輸入軸上在最細(xì)端裝皮帶輪處使用平鍵連接，最細(xì)端軸的直徑為d=22mm。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第346頁(yè)表21-1，選擇b×h×L = 6×6×36的鍵。鍵的軸向工作長(zhǎng)度l = L-b=30mm。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第347頁(yè)表21-2，查得鍵的許用擠壓應(yīng)力為p=100Mpa。輸入軸的輸入扭矩為 T1=45760N·mm將以上數(shù)據(jù)代入鍵的擠壓應(yīng)力計(jì)算公式p=（4×T1）/（d×h×l）=（4×45760）/（22×6×30）=46.22Mpa < p所以鍵的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度足夠.輸出軸上在最細(xì)端裝聯(lián)軸器使用平鍵連接，最細(xì)端軸的直徑為d1=32mm。由機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)第346頁(yè)表21-1，選擇b1×h1×L 1= 10*8*50的鍵，鍵的軸向工作長(zhǎng)度l1= L1-b1=40mm。中間裝大齒輪的軸段也使用平鍵連接，該軸段