帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、一、減速器設(shè)計(jì)任務(wù)及分析 21.1 零件的用途及基本原理 21.2 零件設(shè)計(jì)任務(wù) 31.3 零件的工藝分析 4二、項(xiàng)目組織與分工 2三、課程設(shè)計(jì) 23.1 總體設(shè)計(jì)方案 53.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 63.3計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 73.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 73.5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 83.51 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 83.62 中速軸的設(shè)計(jì) 103.63 低速軸的設(shè)計(jì) 103.64精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 103.7滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 103.71 高速軸的軸承 103.72 中速軸的軸承 103.73 低速軸的軸承 103.8鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 103 .9聯(lián)軸器的選擇 1

2、03.61 高速軸的設(shè)計(jì) 113.63 低速軸的設(shè)計(jì) 223.7滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 353.72 中速軸的軸承 353.73 低速軸的軸承 353.8 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 353.71 高速軸的軸承 353.72 中速軸的軸承 373.73 低速軸的軸承 393.8 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 413.9 聯(lián)軸器的選擇 41四、課設(shè)總結(jié) 2一、減速器設(shè)計(jì)任務(wù)及分析1.1零件的用途及基本原理帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)（belt conveyor）又稱膠帶輸送機(jī)，廣泛應(yīng)用于家電、電子、電器、機(jī)械、 煙草、注塑、郵電、印刷、食品等各行各業(yè)，物件的組裝、檢測(cè)、調(diào)試、包裝及運(yùn)輸 等。線體輸送可根據(jù)工藝要求選

3、用：普通連續(xù)運(yùn)行、節(jié)拍運(yùn)行、變速運(yùn)行等多種控制 方式；線體因地制宜選用：直線、彎道、斜坡等線體形式輸送設(shè)備包括：皮帶輸送機(jī)也叫帶式輸送機(jī)或膠帶輸送機(jī)等，是組成有節(jié)奏的流水作業(yè)線所不可缺少的經(jīng)濟(jì)型物 流輸送設(shè)備。皮帶機(jī)按其輸送能力可分為重型皮帶機(jī)如礦用皮帶輸送機(jī)，輕型皮帶機(jī) 如用在電子塑料，食品輕工，化工醫(yī)藥等行業(yè)。皮帶輸送機(jī)具有輸送能力強(qiáng)，輸送距 離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)，能方便地實(shí)行程序化控制和自動(dòng)化操作。運(yùn)用輸送帶的連 續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送 100KG以下的物品或粉狀、顆狀物品，其運(yùn)行高速、平穩(wěn)，噪音 低，并可以上下坡傳送。工作原理帶式輸送機(jī)主要由兩個(gè)端點(diǎn)滾筒及緊套其上的閉合輸送帶組成。帶動(dòng)輸

4、送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的 滾筒稱為驅(qū)動(dòng)滾筒（傳動(dòng)滾筒）；另一個(gè)僅在于改變輸送帶運(yùn)動(dòng)方向的滾筒稱為改向滾 筒。驅(qū)動(dòng)滾筒由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)，輸送帶依靠驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦力 拖動(dòng)。驅(qū)動(dòng)滾筒一般都裝在卸料端，以增大牽引力，有利于拖動(dòng)。物料由喂料端喂入， 落在轉(zhuǎn)動(dòng)的輸送帶上，依靠輸送帶摩擦帶動(dòng)運(yùn)送到卸料端卸出。聯(lián)軸器的作用：是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩， 部分聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián) 軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的連接部件。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián) 軸器，齒式聯(lián)軸器

5、，梅花聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬(wàn)向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。V帶傳送機(jī)理：該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于 V帶有緩沖吸振能力，采用 V帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)帶來(lái) 的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減 速，這是兩級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大 的剛度。高速級(jí)齒輪常布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載 荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。原動(dòng)機(jī)部分為Y系列三相交流？異步電動(dòng)機(jī)？總體來(lái)講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條

6、件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高同軸式二級(jí)減速器：同軸式減速器的輸入軸與輸出軸在同一軸線上，箱體較短，但箱體內(nèi)須設(shè)置軸承 支座，使箱體軸向尺寸增大，中間軸加長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。減速器軸向尺寸和重量較 大，高速級(jí)齒輪的承載能力難于充分利用。中間軸承潤(rùn)滑困難。中間軸較長(zhǎng)，剛性差， 載荷沿齒寬分布不均勻。由于兩伸出軸在同一軸線上，在很多場(chǎng)合能使設(shè)備更為方便。1.2零件設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器1. 總體布置簡(jiǎn)圖2. 工作情況 工作平穩(wěn)、單向運(yùn)轉(zhuǎn)3. 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸機(jī)卷筒 扭矩(N?m)運(yùn)輸帶 速 度(m/s)卷筒直徑(mr)帶速允許 偏差(%使用年限(

7、年)工作制度 (班 / 日)18001.230051024. 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 電動(dòng)機(jī)的選擇與參數(shù)計(jì)算(2) 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(3) 軸的設(shè)計(jì)(4) 滾動(dòng)軸承的選擇(5) 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核(6) 裝配圖、零件圖的繪制(7) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)1.3零件的工藝分析項(xiàng)目組織與分工我們是根據(jù)自己的特長(zhǎng)，結(jié)合彼此間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)而組成的，大家態(tài)度認(rèn)真，分工明確，互幫互助，相互探討，積極準(zhǔn)備，團(tuán)結(jié)一致，大家都積 極完成自己的分工，總之，整個(gè)過(guò)程中大家統(tǒng)籌兼顧，具體分工如下表:姓名學(xué)號(hào)職位職責(zé)楊洋6136206組長(zhǎng)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總體的安排與分工，主要承擔(dān)螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算部分，以及任務(wù)書(shū)的打印和遞交馮秀霞613

8、6232組員資料的搜集和繪制螺栓的工作圖湛小雪61361組員寫(xiě)零件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以及最后的排版及打印劉月洋6136207組員資料的搜集和繪制螺栓的工作圖6.38kW三、課程設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)方案0.8417當(dāng)速比分配適當(dāng)時(shí)，兩對(duì)齒輪浸入油中深度大致相同。減速器軸向尺寸和重量較大，高 速級(jí)齒輪的承載能力難于充分利用。中間軸承潤(rùn)滑困難。中間軸較長(zhǎng)，剛性差，載荷沿 齒寬分布不均勻。傳動(dòng)方案的確定要求：運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載起動(dòng)，輸送帶速度為1.2m/s，允Pd 7.58kW許誤差土 5%，每天兩班制工作，載荷平穩(wěn)，環(huán)境要求清潔，每年按360個(gè)工作日計(jì)算，使 用期限10年。如同任務(wù)

9、書(shū)布置簡(jiǎn)圖所示，傳動(dòng)方案采用V帶加同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速箱，采用V帶可以起到緩沖吸振和過(guò)載保護(hù)作用；同軸式可使減速器橫向尺寸較小。Ped 11kW齒輪相對(duì)于軸承位置不對(duì)稱，當(dāng)軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，在和在齒寬上分布不均勻，因此， 軸應(yīng)設(shè)計(jì)得具有較大的剛度，并盡量使高速級(jí)齒輪遠(yuǎn)離輸入端。高速級(jí)可制成斜齒，低 速級(jí)可制成直齒?？傮w設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)二級(jí)減速器步驟如下：1.由于該減速機(jī)為皮帶傳動(dòng)滾筒用的減速機(jī)故不需要設(shè)計(jì)為立式結(jié)構(gòu)，可采用臥式 減速器的型式進(jìn)行設(shè)計(jì)。2行星傳動(dòng)減速器結(jié)構(gòu)雖然緊湊，但成本也高，故在本次設(shè)計(jì)中不考慮采用，而錐 齒輪及蝸桿傳動(dòng)型式的輸入輸出軸垂直，這樣與傳動(dòng)滾筒配合起來(lái)布置不夠緊湊，而

10、且 加工起來(lái)也較困難，故擬采用圓柱齒輪傳動(dòng)。3.2電動(dòng)機(jī)的選擇由于本傳動(dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)速范圍寬。綜合考 慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，減小振動(dòng)和噪 聲，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，所以選用 丫系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。卷筒軸所需功率Pw通過(guò)查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得出 齒輪 30.97，聯(lián)軸器（彈性）FV100CTVD14.4kwV帶傳動(dòng)10.955，滾動(dòng)軸承20.9875,40.9925，卷筒軸滑動(dòng)軸承0.95523232123450.9925 0.98750.970.955 0.955 0.82014電動(dòng)機(jī)的輸出功率PdPw 17.56kw卷筒輸入軸的轉(zhuǎn)速nw60V

11、D60 1.276.43 r min3.14 0.3已知V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為h2-4，二級(jí)同軸式直齒圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比i27.1-50542.63821.5r/ min暫取值為1000所以，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍：ndnw i276.43 （7.1 50）選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y200L1-6,同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速970r/min，額定功率18.5Kw電動(dòng)機(jī)外形尺寸中 心 高H外形尺寸L1 (b> /2 b) h底腳安裝 尺寸A B底腳螺栓直徑K軸伸 尺寸DX E鍵聯(lián)接 部分尺寸FX CD200770 (420/2 305) 480318X 3051955 X 11016X 1

12、03.3計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比理論總傳動(dòng)比i總 76.43 12.69分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1 3，則二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比i2 i3i 總 12.6934.23而二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器內(nèi)部?jī)山M齒輪傳動(dòng)為同級(jí)傳動(dòng)，故i2 i32 i32.06所得i2和i3符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。3.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.41確定各軸轉(zhuǎn)速首先定義電動(dòng)機(jī)軸為 o軸，減速器高速軸為I軸，中速軸為n軸，低速軸為川軸根據(jù)公式ni 1n 可得ii (i 1)n0970n970r / min0n323.33r/minii3n-i323.33n21

13、56.96n2156.96r / minn376.19r / mini22.06i32.063.42確定各軸輸入功率po pd 17.56kw高速軸 RPd117.56 0.955 16.769Kw中間軸 P2P2316.769 0.9875 0.9716.063Kw低速軸 P3F22316.063 0.9875 0.9715.386Kw3.43確定各軸輸出轉(zhuǎn)矩由于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T。 Td 9.55 103 Pd 9.55 103 17.56 172.88N mnd970所以各軸的輸出轉(zhuǎn)矩T19.5510310316.769n19.55323.33495.296 Nm3P2316.063T29.

14、55109.5510977.329 Nmn2156.96P315.386T39.551039.551031928.550 Nm76.19帶式傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表所示軸名功率P/Kw轉(zhuǎn)矩T/Nm轉(zhuǎn)速n/r/min傳動(dòng)比i電機(jī)軸17.56172.8897012.69高速軸I16.769495.296323.33中速軸n16.063977.329156.962.06低速軸川15.3861928.55076.193.5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.51V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.511確定計(jì)算功率由于是帶式運(yùn)輸機(jī)，功率 <18.5kw，輕載啟動(dòng)，每天兩班工作，載荷變動(dòng)較小，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 31-7可

15、得，工作情況系數(shù) KA 1.1根據(jù)公式Pc KAP可知，計(jì)算載荷Pc KAP 1.1 18.5 20.35kw，其中P為所傳遞 的額定功率。3.522選擇V帶型號(hào)所以根據(jù)計(jì)算載荷 Pc和小輪的轉(zhuǎn)速n0在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 圖31-15中可以查得該 V帶為 普通帶B型。3.523確定帶輪直徑和帶速已知帶輪越小，帶的彎曲應(yīng)力越大，因此小帶輪的直徑不能太小，至少保證帶輪直徑dd1 ddmin，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表31-3，根據(jù)已知的帶型和小帶輪轉(zhuǎn)速，選擇根據(jù)公式dd2i1dd1可得大帶輪的基準(zhǔn)直徑為dd2 h dd13 200600mmdd1200 mm根據(jù)公式V1dd1n。驗(yàn)算601000V1dd1 n0

16、3.1420097010.153 m s60 100060000所得v值介于525m/s之間，因此帶速設(shè)計(jì)合理。3.524確定V帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)公式 0.5（dd1 dd2）a。 2（dd1 dd2），初定中心距 a。 600mm再根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，由公式Ld 2a° 一（ dd1 dd2） 他2求出基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 2680mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)24a°手冊(cè)表13-1-4，選取和L1d2680mm相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 2800mm由于 V帶傳動(dòng)的中心距一般是可以調(diào)整的，可以進(jìn)行近似計(jì)算，即LdLda a°26002800-2680660mm2考慮到安裝

17、調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變化范圍為amin a 0.015Ld 660 -0.015 2800618mmamax a 0.03Ld 6600.03 2800744mm3.525驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角一般小帶輪的包角應(yīng)該不小于 120° ，小帶輪的包角應(yīng)為dd2 dd157.31 180 -2 180 -a145.27 >90 °3.526確定帶的根數(shù)因?yàn)閱胃鵙帶的基本額定功率 P是在特定條件下由實(shí)驗(yàn)得到的，當(dāng)帶的實(shí)際工作情況與 特定的條件不同時(shí)，需要對(duì)P進(jìn)行修正，修正后的單根 V帶所能傳遞的額定功率P ( P。P。)kaki根據(jù)dd1 200mm和n0 970r/m

18、in，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 31-3可得P0 3.85kw再根據(jù)i=3，B型帶，n0 970r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 31-4可得 F0 0.28kw根據(jù)包角值，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-22可得包角系數(shù)k =0.91，根據(jù)基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 2800mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 13-1-23可得長(zhǎng)度系數(shù)kl =1.04所以P( p°P)kakl(3.85 0.28) 0.91 1.043.9086kw已知計(jì)算載荷巳20.35kwV帶的根數(shù)由公式Pcp20.355 20610，并且z值介于37之間，綜合可得3.9086'z=5。3.527確定帶的初拉力F0其中的單位長(zhǎng)度質(zhì)量丨由機(jī)械設(shè)計(jì)

19、手冊(cè)表 13-1-24可得丨0.17對(duì)于V帶傳動(dòng)，單根帶的初拉力為P 2 520 352 5F0 500 c ( 1)lv2 500( -1) 0.17 10.1532 367.73Nv1z k10.153 5 0.91由于新帶容易松弛，因此安裝新帶時(shí)的預(yù)緊力應(yīng)為上述的初拉力的1.5倍。3.528確定傳動(dòng)帶作用在軸上的壓軸力Fq145 27根據(jù)公式 Fq2zF°sin_ 2 5 367.73 sin '3509.7N2 23.62 中速軸的設(shè)計(jì)3.63 低速軸的設(shè)計(jì)3.64精確校核軸的疲勞強(qiáng)度3.7滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算3.71高速軸的軸承3.72中速軸的軸承3.73低速軸的軸

20、承3.8鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算3.9聯(lián)軸器的選擇結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明3.6軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.61 高速軸的設(shè)計(jì)（1）高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（r / min）高速軸功率（kw）轉(zhuǎn)矩T（ N m）486.6710.56207.22（2）作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為d =98.75 mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）式 （10-14），則Ft2TFrFa2 207.22d 113.28 10 3Ft 伽 n 3658.55cosFt tan3658.553658.55Ntg201371.37Ncos13 33 55tg20 907.51NFp 1936.4 NF

21、t 3658.55NFr 1371.37 NFa 907.51NFp 1936.4N（3）初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A。112,于是得° 10.54 一 一331.21mm.486.67軸上有一個(gè)鍵槽，所以增大5%因?yàn)?d 100mm，dmind（1 0.05） 31.21 1.05 32.77mm取 d 35mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖）dmin32.77mm2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足v帶輪的軸向定位，I -n軸段右端需制出一軸肩， 故取n -川段的直

22、徑d n-=37mm。帶輪與軸配合的長(zhǎng)度 Li=99mm ,為了保證軸端檔圈只壓在 V帶輪上而 不壓在軸的端面上，故I - n段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取 Li -n =95mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)dn-m =37mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30308，其尺寸為 d x DX T=40mm x 90mm x25.25mm，故 dm心=di皿=40mm ;而 Lm-w =24+24=48mm , Lv-可=15mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得30308

23、型軸承的定位軸肩高度h=5mm，因此，套筒左端高度為5mm , dv-可=50mm。 取安裝齒輪的軸段W - V的直徑dw- v =45mm，取Lw- v=115mm齒輪的左端與左端 軸承之間采用套筒定位。 軸承端蓋的總寬度為 36mm （由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定） 。根據(jù)軸承端 蓋的裝拆，取端蓋的外端面與 V帶輪右端面間的距離 L=24mm,故取Ln-m =60mm。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3）軸上零件的軸向定位V帶輪與軸的周向定位選用平鍵10mm x 8mm x 80mm , V帶輪與軸的配合為 Hr6 ;齒輪與軸的周向定位選用平鍵14mm x 9mm x 90mm

24、 ,為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7n6 ;滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角1.2 45，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明I -n9535與V帶輪鍵聯(lián)接配合n -m6037定位軸肩m -w4840與滾動(dòng)軸承30307配合，套筒定位w-V11545與小齒輪鍵聯(lián)接配合v -w1550定位軸環(huán)w-w2640與滾動(dòng)軸承30307配合總長(zhǎng)度359mm（1） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30307

25、型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得a=19.5mm。因此，軸的支撐跨距為 L1=129mm, L2+L3=83.5+76.5=160mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的M h、M v及M的值列于下表。結(jié)果129 t 83.51 -76.5-載荷水平面H垂直面V支反力FFNh1 1749N , FNh2 1909NFnv12964N , Fnv2 2398NC截面彎矩MM h Fnh 2 L314638 N mmM VFNV 2 L3 M a203865 N mm總彎矩Mmax JmH M； /p>

26、652250775N mm扭矩T 207220N mm（2）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取 算應(yīng)力0.6，軸的計(jì)M2( T)2W-25077520.6 2072200.1 453Mpa30.72Mpaca 30.72Mpa70MPa。因此安全已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為d1396.49mm，根據(jù)式(10-14)，則Ft12T2 688.493472.92 N3d 396.49 10F r1Ft tan n 3472.92tg201301 79N1301 .79 Ncoscos13 33 55Fa1Ft tan3472.92tg 201

27、264.04 N已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為d2113.28mm，根據(jù)式(10-14)，則（1）作用在軸上的力Ft1 3472.92NFr1 1301.79NFa1 1264.04N已選定軸的材料 為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由 表15-1查得ca -1 ，故安全。3.62中速軸的設(shè)計(jì)中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（r/min ）中速軸功率（kw ）轉(zhuǎn)矩T( N m)140.6510.14688.49Ft22 688.49113.28 1012155.54NFr2 卩® n 12155.54 tg204555.89Ncoscos13 33 55Fa2 Ft tan 12155.54 tg2

28、0 4424.25N(2)初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A。112,于是得JP10 14d Ao3112 346.61mmYn 140.65因?yàn)閐 100mm,軸上有一個(gè)鍵槽，所 以增大5%dmind（1 0.05） 46.61 1.05 48.94mm(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖)Ft2 12155.54NFr2 4555.89NFa2 4424.25Ndmin48.94mminmwv w2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故

29、選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) d I-n =d v一可=50mm ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精 度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310，其尺寸為 dx DX T=50mm x 110mm x 29.25mm ,故 Li-n=Lv-可=29+20=49mm。兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得30310型軸承的定位軸肩高度h=5mm，因此，左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)的高度為5mm。 取安裝大齒輪出的軸段n -川的直徑d n -rn =50mm ;齒輪的左端與左端軸承之間采用 套筒定位。 為了使大齒輪軸向定位，取dm-w =66mm，又由于考慮到與高、低速軸的配合，取Lm-w

30、=110mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3）軸上零件的軸向定位大小齒輪與軸的周向定位都選用平鍵 18mm x 11mm x 90mm ,為了保證齒輪與軸配 合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7n6;滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角1.2 45，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明I -n5450與滾動(dòng)軸承30309配合，套筒定位n -川11060與大齒輪鍵聯(lián)接配合川-W11065定位軸環(huán)IV-V11560與小齒輪鍵聯(lián)接配合V -W5450與滾動(dòng)軸承30309配合

31、總長(zhǎng)度433mm（5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30309型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得a=23mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=78.5mm ,1_2=217.5, L3=81mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面 C處的Mh、Mv及M的值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力FF nh 1790 NFnh 29065 NFnv1 2262NFnv2 3597NC截面彎矩MM h Fnh2 L3 734265 N mmM VFNV2L3M a2424084

32、 N mm總彎矩Mmax JmH M； J7342652 4240842 847934N mm扭矩T 688490N mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力ca =.M2( T)2W84793420.6 6884900.1 603Mpa46.38Mpaca=46.38Mpa已選定軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得70MPa。因此安全(1)轉(zhuǎn)速（r/min ）中速軸功率（kw ）轉(zhuǎn)矩T( N m)40.669.742288.24低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩d 367.24mm，根據(jù)式(1

33、0-14)，則作用在軸上的力已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為FtFr2T 2 2288.24 d 396.49 10 3Ft tan n- n 11542.4911542.49NFacosFt tan11542.49tg204326.12Ncos13 33 55tg20 4201.12NFt 11542.49NFr 4326.12 NFa 4201.12Nca -1 ，故安全。3.63 低速軸的設(shè)計(jì)初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取A。 112，于是得dmiminA0I P9 743112 3. 69.56mmn. 40.

34、66dmin73.03mm因?yàn)閐 100mm,軸上有一個(gè)鍵槽，所 以增大5%dmind (1 0.05) 69.56 1.05 73.03mm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 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，W-四軸段左端需制出一軸肩，故取V-W段的直徑d v-=75mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度Li=i07mm，為了保證軸端檔圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故W-四段的長(zhǎng)度應(yīng)比 Li略短一些，現(xiàn)取 Lw-1=105mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)dw-i =75m m,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取

35、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30317,其尺寸為 d x DX T=85mm x 180mm x 44.5mm，故di -n =dw-v=80mm ;而 Li-n =45mm , Lw-v =45+20=65mm。左端滾動(dòng)軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表15-7查得30317型軸承的定位高度h=6m m,因此，取得d n -m=97mm。右端軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，同理可得套筒 右端高度為6mm。 取安裝齒輪出的軸段川-W的直徑dm-w =95mm ;齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為115mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取Im-w=110

36、mm。 軸承端蓋的總寬度為 30mm （由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定） 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與聯(lián)軸器左端面間的距離L=30mm,故取Lv-w=60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3）軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為 20mm x 12mm x 85mm ,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7k6。齒輪與軸的聯(lián)接， 選用平鍵為25mm x 14mm x 95mm ,為了保證齒輪與軸配 合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7n6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角3.0 45，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明i

37、-n455與滾動(dòng)軸承30314配合n -m1597軸環(huán)m-w11090與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位w-V6585與滾動(dòng)軸承30314配合V -w6079與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位w-110574與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長(zhǎng)度400mmFtFr（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30314型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得 a=36mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng), L266.5 81.5 148mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面 B處的Mh、Mv及M的值列于下表

38、。載荷水平面H垂直面V支反力FFnh 16356 NFnh2 5186NFnv1 1105NFnv2 3221NB截面彎矩MM H Fnh 1 L1422674 N mmM V FnV2 L2262512N mm總彎矩Mmax JMH M； V4226742 2625122 497560N mm扭矩T 2288240N mm（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力2 2Mpa20.03Mpaca 20.03Mpa安全49756020.6 22882400.1 903已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得

39、-1 70MPa。因此 ca -1,故安全。3.64精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面截面只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過(guò)渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的 疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面無(wú) 需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面川和"處過(guò)盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán) 重；從受載情況來(lái)看，截面 B上的應(yīng)力最大。截面川的應(yīng)力集中影響和截面"的相 近，但截面川不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面B上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而這里軸的直徑也大，故截面 B不必校核。截面in顯然更不必校

40、核。由機(jī)械設(shè)計(jì)第 三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核截面"左 右兩側(cè)。2）截面W左側(cè)抗彎截面系數(shù) W 0.1d 30.1 903mm372900mm3抗扭截面系數(shù) WT 0.2d3 0.2 903mm3 145800mm3截面w左側(cè)的彎矩為90 52.5M 497560207316 N m90截面w上的扭矩為T 2288240N mm截面上的彎曲應(yīng)力b 207316 MPa 2 84 MPaW 72900截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T T 2288240 MPa 15.69MPa WT145800軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b 735MPa,1

41、355MPa, 1 200MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2r_2.0D 900.022, Dd90851.06經(jīng)插值后可查得2.3,1.32又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.82, q 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為11 0.822.3 12.0711 0.851.32 11.27由附圖3-2得尺寸系數(shù)0.65由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.80軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即Bq=1,則得綜合系數(shù)值為2.0710.650.923.27結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明1.671.27110.800.92又由§ 3-1和§

42、; 3-2查得碳鋼的特性系數(shù)0.1 0.2,取 0.15 ；0.05 0.1,取 0.075 ;于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按式(15-6)(15-8)則得3553.27 3.83 0.15 028.3520014.1116.2516.251.670.075Sca28.35 14.11214.1128.35212.63 S 1.5故可知其安全。3)截面W右側(cè)抗彎截面系數(shù)W0.1d30.1853mm361413mm3抗扭截面系數(shù)WT0.2d30.23385 mm3122825 mm截面w右側(cè)的彎矩為90 52 5M 49756090 590截面W上的扭矩為T207316 N m2288240N

43、mm截面上的彎曲應(yīng)力b207346 MPa614133.38MPaSca 12.63S 1.5安全截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力Wt2288240 MPa 18 63MPa122825軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b 735MPa,1 355MPa, 1 200MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2r2° 0.024, D90 1.06D85d85經(jīng)插值后可查得2.2,1.30又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.82, q 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k 1 q 11 0.822.2 11.98k 1 q 11 0.851.30 11.26由附圖3-2

44、得尺寸系數(shù)0.67由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.82軸按磨削加工，附圖 3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即Bq=1,則得綜合系數(shù)值為k1,1.981 ,K 1 13.040.670.92k1 1.261K1 11.620.820.92又由§ 3-1和§ 3-2查得碳鋼的特性系數(shù)0.1 0.2,取 0.15 ;0.05 0.1,取 0.075 ;于是，計(jì)算安全系數(shù)Sea值，按式(15-6)(15-8)則得3553.04 4.71 0.15 024.792001.62 口980.07519.98211.81S SS 2 S 224.79 11.8124.792

45、11.81210.66S 1.5故可知其安全Sea 10.66S 1.5安全3.7滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算Lh'5.84 104h3.72中速軸的軸承3.73低速軸的軸承3.8鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算3.9聯(lián)軸器的選擇軸承預(yù)期壽命Lh' 10 365 8 2 5.84 104h3.71高速軸的軸承選用30308型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計(jì)表15-7，得，Cr 90.8kNe 0.35 ，Y 1.7（1）求兩軸承所受到的徑向載荷 Fr1和Fr2由高速軸的校核過(guò)程中可知：Fnh1 1749N，F(xiàn)nh2 1909NF NV1 2964 N， Fnv2 2398NFr1 , Fnh12 Fnv

46、1217492（ 2964）.23442 NFr2 FNH22 FnV22. 19092 23982 3065N（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和Fa2由機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-7得FdFr2YF d1F d225122 1.719732 1.71012N901NFa1 1809 NFa 2901N因?yàn)?Fae 908N所以 FaeFd2 1809 N Fd 1Fa1 Fae F°21809NFa2Fd2 901N(3) 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P和P2設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果Fa1Fr1180934420.53 ea2Fr290130650.29 eR 4897NP23372 N106 C10610

47、90.8 飛Lh60n F60 486.674.897因?yàn)镕1P2，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿足壽命要求。55.78 10 h Lh'Lh 5.78 105hLh'滿足壽命要求由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取載荷系數(shù) fp 1.1Rfp 0.4Fr1 YFa11.1 (0.4 3442 1.7 1809) 4897 NP2fpFr2 1.1 3065 3372 N(4)驗(yàn)算軸承壽命3.72中速軸的軸承選用30310型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計(jì)表 15-7，得，Cr 130kNe 0.35 Y 1.7(1)求兩軸承所受到的徑向載荷Fr1和Fr2由中速軸的校核過(guò)程中可知：F NH

48、 1790N，F(xiàn)NH 29065NF NV12262N，F(xiàn)nV23597NFr1、f 2廠NH1F2廠NV1、7092226222396 NFr2' FNH 2F2NV2、90652359729753N(2)求兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和Fa2結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明Fr2YF d12396705N21.7F d297532869 N21.7因?yàn)镕aeFa2Fa1 442412643460 N所以F aeFd23160 2869N 6029 NFd1Fa1F aeFd2 6029NFa2Fd22869N由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-7得Fd(3)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P和P2Fa1 6029 NFa 22869NFa1F