機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書圓錐圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 圓錐-圓柱齒輪減速器機(jī)電及自動化學(xué)院 機(jī)械電子專業(yè)班級07電子2班學(xué)號設(shè)計(jì)人指導(dǎo)老師完成日期 2009年1月10日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 3二、傳動方案的擬訂及說明 3三、電動機(jī)的選擇 3四、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 5五、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算 7六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 22七、滾動軸承的選擇及計(jì)算 43八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 44九、聯(lián)軸器的選擇 45十、減速器附件的選擇45十一、潤滑與密封 45十二、設(shè)計(jì)小結(jié) 46十三、參考資料目錄 46設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)一用于鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的傳動裝置，已知鏈條總拉力F=2100N （牽引力），鏈條 速度v=0.3

2、m/s，兩條節(jié)距P=130mm ,鏈條齒數(shù)Z=7，開式齒輪傳動比i3 =5.5。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)動，有輕微振動，室內(nèi)工作，無灰塵；使用期限為二十年大修期 一年。（設(shè)每年工作300天），兩班制。、傳動方案的擬訂及說明計(jì)算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速=19.78r /minnw = 19.78r / min=60 1000V = 60 1000v冗DPZ選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動機(jī)作為原動機(jī)，因此傳動裝置總傳 動比約為70。根據(jù)總傳動比數(shù)值，可擬定以下傳動方案：三、選擇電動機(jī)1）電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件， 選用一般用途的 Y （IP44）系列三相異步電動機(jī)。它為臥

3、 式封閉結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明2) 電動機(jī)容量工作機(jī)的輸出功率PwFv 5700 0.31.71 kW 10001000(2)電動機(jī)輸出功率PwPd閉式圓柱齒輪傳動 n =0.98、圓錐齒輪傳動 n傳動裝置的總效率n =0.92、滾動軸承n? =0.99、一對開式齒輪傳動依次確定式中各效率：鏈傳動=0.96 on=0.95、連軸器 n=0.99、則252n 0.920.990.950.990.980.96 =70.51%故巳二 Pw = 1.71=2.425kWn 0.7051(3)電動機(jī)額定功率Rd由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中選取電動機(jī)額定功率Ped =3kW 。3) 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，

4、由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 表1中查得圓錐-圓柱 齒輪傳動比范圍i；=1025,開式圓柱齒輪圓柱傳動比范圍 i =5.5，則電動機(jī) 轉(zhuǎn)速可選范圍為：Pw =1.71kWn= 70.51%Pd =2.425kWnd 二 hi n = 1087.9 2719.75r/min設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊Y系列三相異步電動機(jī)，選定電機(jī)Y100L 2-4，額定功率Ped=3kW，滿載轉(zhuǎn)速 nm=1420r/min，同步轉(zhuǎn)速n =1500r / min。4）電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形，安裝尺寸由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得主要數(shù)據(jù)，并記錄備用。四、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1）傳動裝置總傳動比nm 1

5、420la = 71.79nw19.782）分配各級傳動比因?yàn)殚_式圓柱齒輪傳動比l3 =5.5所以減速器傳動比i JaJ.79 七.05i5.5圓錐齒輪傳動比h=0.25 =3.26i =13.05圓柱齒輪傳動比h =3.26ii2 =一 =4.0i1i2 =4.03）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖一）設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果m = nm =1420r / minnn435.6r/mi ni 3.26n435.6 ,n 皿108.8r/min12 4.0門皿108.8n iv19.78r/min13 5.54)各軸輸入功率按電動機(jī)所需功率 Pd計(jì)算各軸輸入功率，即=Pn oi =2.425 0.99=2.40k

6、WPn = Rn12 =2.40 匯 0.99 漢 0.96 = 2.31kWPin 1 = Pin23 = 2.31 0.99 0.98 = 2.24kWPm2 =Pnn34=2.24 0.99 0.99=2.19kWPv = Pn 2n 45 =2.19 0.99 0.95 = 2.10kW式中：n 01 =n 4； n 12 n 2 6 ； n 23 - n 2n 5 ； n 34 - n 2n 4 ； n 45 - n 2n 35）各軸轉(zhuǎn)矩FdTd =9550 dm則Ti Tdn 01 TnT n 1 Tn i 2n 23 T n 2 = T nn 34 =Tv -Tn2i3n45 -

7、項(xiàng)目軸1軸2軸3軸4軸5轉(zhuǎn)速(r/min)1420435.6108.8108.819.78功率（kw）2.402.312.242.192.10轉(zhuǎn)矩(N*m)16.1550.03194.15190.29984.30傳動比3.26415.51效率0.9900.9500.9700.98010.874m 二 1420r / min nn 二 435.6r/min n n = 108.8r / min nv 二 19.78r /minR 二 2.40kWPn 二 2.31kWPn 1 =2.24kWPn 2 =2.19kWPv 2.10kWTi = Tn 二 T n T n 2Tv 五、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算

8、圓錐直齒輪設(shè)計(jì)已知輸入功率 2.40kw，小齒輪轉(zhuǎn)速 1420r/min，齒數(shù)比u=3.26，由電動機(jī)驅(qū)動，工作壽命20年（設(shè)每年工作300天），二班制，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1） 圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）2） 材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1選擇小齒輪材料為 40Cr （調(diào)質(zhì)）， 硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。z1 -23z2 二 753） 選小齒輪齒數(shù) 乙=23，大齒輪齒數(shù)Z2 =23 3.26 =74.98，取整z 75。 貝U u = Z = 5 止 3.

9、26。z1232、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即d 仁 X 2.92 3/（ Z E）人 2 K-H IR （1 - 0.5 R ）A24 u（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt =1.3Kt =1.3© R = 0.332） 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩二16.15 1000 =1.615 104N.mm3）選齒寬系數(shù)©r = 0.334）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二H lim1 = 600MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二H lim 2二550MPa15）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-6查得材料的彈性影

10、響系數(shù) Ze =189.8MPa1.3 06150 0.33 (1 0.5 0.33)23.26 2）計(jì)算圓周速度v6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)M =60n2jLh=60 1420 1 (2 8 300 20)=8.18 109N28.18 1093.55= 2.3 109Ze =189.8MPaP528.18 1099N2 二 2.3 107）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 =°.82,KHN2 =°.95K hn1 = 0.82KhN2 = 0.958）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力khn 1 = 0.82Khn 2 二 0.95取失效概率為1%，安全系數(shù)S=

11、1，得= KHNQHlim1 =0.92><600 = 552MPaSJh =552MPa；H2 =522.5MPa二門2 = Khn1' Hlim1 =0.95 550 =522.5MPaS（2） 計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑 g ，代入L"H中較小的值d1t _ 45.045 mmd2.933(ZH)2KT1 3 I ,R(1 -0.5 R)2 =2叭豐）2=45.045 mm7d1tn60 1000二 45.045 142060 1000:3.35m /sv = 3.35m/s3）計(jì)算齒寬 b =©Rd1t =0.33 45.045 =15.015

12、mmb = 15.015mmmt 二 1.958mm4） 模數(shù) mt =叮 =45045 = 1.958mmZ1235）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=3.35m/s , 7級精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-8查得動載系數(shù) Kv =1.1直齒輪 Kh - Kf -1由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-2查得使用系數(shù) KA =1.25根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表得軸承系數(shù) Kh 3 be =1.1，貝y Khb = Kf1.5Kh Bbe =1.65接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) K = KaKvKh：.Kh =1.25 1.1 1 1.65 =2.2696）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直

13、徑，得7）計(jì)算模數(shù)m=d_ 54.235 = 2.358mmN 238）計(jì)算齒輪相關(guān)參數(shù)益U3.55 c 'll'=arccos arccos=15 4355Vu2 +1七.552 +12 = 90°=90。154355' =74165"d1 =54.235m 二 2.358mm、1 =15。4355" 74°165"3按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖20-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；FE1 =500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二FE2二380MPa由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命

14、系數(shù)Kfni = °8Kfn2 = 0.821）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力二 FE1 = 500MPa匚 FE2 = 380MPaKfn1 =0.8K fn 2 = 0.82Kfn1fe10.8 500=285.71 MPa rooc -7 仆/idS1.4crF h =285.71MPaKfnFE2 0.82 漢380o>2 =222.57MPa二f2222.57MPa F J2S612）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)9）3）1.4K =KaKvKf：.Kf，1.25 1.1 1 1.65 =2.269計(jì)算齒輪相關(guān)參數(shù)-u3.26二arccos arccos17 257 u2 1、3.262

15、 1= 90。-17°2'57" =72°57'3"匸 J =285.71MPa二 F2 =222.57MPaK = 2.269r =17°257"、2 = 72°573"計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv123 “=24.06cos® 17 2 57Z“ = 24.06Zv2 二 255.81Zv2=Z=75' “ = 255.81cos、272 57 34）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)Yf =2.65Yf 2.06a1a2應(yīng)力校正系數(shù)YS =1.58YS =1.97Sa1Sa2Y

16、y5）計(jì)算大、小齒輪的-F-Sa并加以比較。片取彎曲疲勞安全系數(shù) S1*4，得YFa1YSal匚F 12.65 1.58321.43= 0.01303YFa2Ysa2二 F 22.06 1.97247.00= 0.016436) 設(shè)計(jì)計(jì)算m4口弘乓m - 32 22=m - 1.793mmr(10.5r)2z2.,u2 1心I ”門31.793mm.0.33 (1 -0.5 0.33)2 232, 3.262 1結(jié)合之前算得的 m=2.358,取m=2.5。為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d=54.235mm, z1 =54.235 一：一 2.5=21.69，選齒數(shù)為 22，則z2

17、 =22 3.26 =71.72，取 z2 =72。9）計(jì)算相關(guān)參數(shù)di = mz(二 2.5 22 二 55mm d2 二 mz2 =2.5 72 = 180mmu3.27322.u3.273。'r =arccosarccos16 59 27、u2 13.2732 1、2 =90。=90。-16°5927" =73。33"R 二 d1，u212=55 <3.27- 94.1082b = r * R= 0.33 94.108 31.37圓整并確定齒寬b2 =0 =32z 22z2 =72d 55mmd2 = 180mmu =3.273=16°

18、;59'27、2 = 73°033"R =94.108b =31.37b? = d = 32圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)已知輸入功率 2.31kw，小齒輪轉(zhuǎn)速 435.6r/min，齒數(shù)比u=4，由電動機(jī)驅(qū)動,工作壽命20年（設(shè)每年工作300天），二班制，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）2） 材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1選擇大小齒輪材料均為 45鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪齒面硬度為 250HBS，大齒輪齒面硬度為 220HBS。3）選小齒輪齒數(shù)Z1 = 24，大齒輪齒數(shù)Z2

19、 = 24 4 = 964） 選取螺旋角。初選螺旋角2二142、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即嚴(yán)回（晉）2%答 u 叭Kt = 1.6（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt "62）計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 50.03 Nm3）選齒寬系數(shù)；=14）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh =24335） 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖10-26查得 ；=0.78， ：2 =0.9，則；廠 1.681Ze 二 189.8MPa2; :.2 -1.681由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze =189.8MPa27)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ni =60n2j

20、Lh =60 435.6 1 (2 8 300 20) = 2.5 109925 10 =7.7 1088)由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二H lim1 =600MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極:二 H lim 2 = 570MPa9）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1 =0.90, Khn2 =0.959N1 二 2.5 102 =7.7 108-h lm 1 二 600MPa二 h lm2 =570MPaKhn 1 = 0.90Khn 2 = 0.9510）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得G1HN1s

21、Hlim1"90 600 =540MPaL-h二 H】1 Fh22540 522.52= 531.25MPafH =531.25MPa吋2=| = 0.95®0=522.5MPad1t 244.94mm/ 16 500304 ”43318984mm1 1.684531252)計(jì)算圓周速度vd1tn: 44.94 435.6v =1.02m/ s60 1000 60 1000v = 1.02m/s（2）計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑 d1t，由計(jì)算公式得3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb = d d1t =1 47.82 = 44.94mmd1tcos ：44.94 cos14mn

22、t1.82mm乙24h = 2.25mnt = 2.25 1.82 = 4.095mmb _ 44.94h 4.095-10.97b = 44.94mm mnt 二 1.82mm h = 4.095mmK= 10.97h4）計(jì)算縱向重合度廠£ b = 1.903選=0.381幅 *d1tZ1 ta n= 0.381 匯 1漢 24 漢 ta n14 =1.9035）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v = 1.02m/s，7級精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-8查得動載系K =2.16數(shù) Kv =1.056）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得di = 49.20mm1）計(jì)算模數(shù)mnmnd1 c

23、os :Z149.20 cos1424=1.989mmmn 二 1.989mm3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-3 查得 K-K-1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-2查得使用系數(shù)Ka二1.25由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-13查得K< =1.34由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-4查得K =1.418接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) K =KaKvKh：Kh=1.25 1.05 1.4 1.418 >2.161)確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K = 2.462)根據(jù)重合度=1.903，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-28查得螺旋角影= KaKvKh-Kh "1.25 1.05 1.4 1.

24、34 =2.46響系數(shù)、二0.883）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1Zv2(cos：)3 (cos14 )396Z24）24=26.27Z八 26.27Zv2 =105.09(cosj3,cos14)3 = 105.09由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)丫卩=2.592Yf：2 =2.18應(yīng)力校正系數(shù)Ys-n = 1.596 丫S： 2 = 1.793）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖20-20c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、二fe2二380MPa，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K FN 2 = 0.91Kfn1 =0.97）計(jì)

25、算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得二F lS* 0.9 500 =321.43MPa1.4匸 Fh =321.43MPa；F2 = 247.00MPa匚F 2Sg 0.938=247.00MPa1.48)計(jì)算大、小齒輪的丫刊丫并加以比較，取較小值計(jì)算。 -FYFalYsal二 fi2.592 1.596321.43= 0.01287艱饑彳1879 =247.00二F 2按照彎曲強(qiáng)度來計(jì)算mn 二 1.493mm3 2KTcos YFaYsa、/ dZ2：£)1.493mm3 2 2.46 50300 0.88 (cos14 )2 0.015801x242 x1.68結(jié)

26、合之前求得的 mn =1.82，取mn = 1.5，為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑，所以重新修正下齒數(shù):d1 cos :Z1 =mn49.20 cos14= 31.83,取乙=33, Z2 =32 4 =132z<i = 33 z2 =132_(Z1 Z2)mna2 cos4幾何尺寸的計(jì)算(1)計(jì)算中心距=_=127.54mm，中心距圓整為 128mm.2cos14(2)螺旋角一arccos(Z1 Z2)m(33132)2 =14 48 212a2 140a = 128mm=14 48'21.乙mnd1 _RCOS27 251.20mm cos14 4821.Z2mnd

27、2 = R- cos -132 1.5'"=204.80mm cos14 4821（4）寬度b = d "1 =1 51.20 = 51.20 mm（3）分度圓直徑二 51.20mm d2 = 204.80mmBi = 55mmB2 = 60mm齒寬 Bi =55mm B2 =60mm開式齒輪傳動已知輸入功率 2.19kw，小齒輪轉(zhuǎn)速108.8r/min，齒數(shù)比u=5.5，由電動機(jī)驅(qū)動,工作壽命20年（設(shè)每年工作300天），二班制，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）

28、2） 材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-1選擇大小齒輪材料均為 45鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪齒面硬度為 250HBS，大齒輪齒面硬度為 220HBS。3） 選小齒輪齒數(shù) Z =18，大齒輪齒數(shù)z2 =18 5.5 =992、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即KtT3 U 1（ Ze ）2 u仁'（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值2)試選載荷系數(shù)Kt =1.3Kt = 1.33)計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩190.29 Nm4）選齒寬系數(shù) d =11Ze 二 189.8MPa"5）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze =189.8MPa27）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 =6

29、0nzjLh =60 108.8 1 (2 8 300 20) = 6.3 1089244 10 =1.1 1085.58）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 二 H lim 1 = 600MPa二 h lim 2 =570MPa機(jī)械設(shè)計(jì)（第八齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極10-19取接觸疲勞壽命系khn1 =0.94; Khn2 =°.979）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力8N1 二 6.3 10N2 =1.1 108:J H lim 1 二 600MPa二 H lim 2 = 570MPakhn 1 二 0.94khn 2 = 0.97取失效概率為1%，安全系數(shù)

30、S=1,得二 H】1KHN1fim1 =564MPaS二 H】2533.5MPa（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑 d1t，由計(jì)算公式得KtT3u 1 ze、2d1t 2.32（生）2 % u碼31.1902905.5 1 155x/898）2 = 7730982mm53352）計(jì)算圓周速度v:d1tn60 1000二 77.309 108.860 1000:0.44m/ sd1t 27730982mmv = 0.44m/s3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb = d *d1t =1 77.309 = 77.309mmmntd1tZ177.30918=4.295mmh =2.25mnt = 2.25

31、4.295 = 9.66mm77.3099.66二 8.00mm4）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v = 0.44m/s，7級精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖10-8查得動載系數(shù) Kv =1.03由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）10-3 查得 Kh，Kf：.二1由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）10-2查得使用系數(shù) 心二1.25由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）10-13 查得 K =1.33由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）10-4 查得 K 1.423接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) K =KaKvKh：K =1.25 1.03 1 1.42 1.8326）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得叫：7.309 需遊674b = 77.309mm mnt 二 4.295m

32、m h = 9.66mm-=8.00 mmhd1 = 86.674mm6）計(jì)算模數(shù)mnmndiZi86.67418二 4.82mmmn = 4.82mm2、按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn.（普1）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖20-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限TFEi =500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二FE2二380MPa，2）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn 1 二 0.94Kfn2 =0.954）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，得二F1 二匚 F 2KfnFfE10.94 500 =335.71MPa1.4KFN2；FE2 0.95 3802

33、57.85MPa 1.45）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K =KaKvKh：Kh，1.25 1.03 1 1.33=1.7126）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)Yf =2.91Yf2.18a1a2應(yīng)力校正系數(shù)YsQ.537）計(jì)算大、小齒輪的J并加以比較取較大值計(jì)算。-fe1 = 500MPafe2 = 380MPaK =1.7128)設(shè)計(jì)計(jì)算mnYFaiYsai = 2911.53 “。說二 Fh 335.71YF/18 仃9 “01513257.86二 F 2.dZ2二 f2 1712 190290 °.°1513= 3.122mm1 182圓整為 m=4mm,分度圓

34、直徑d86.674mmZ"i = = 21.67,取Z"i = 22, z2 = 22 5.5 = 121mn4幾何尺寸的計(jì)算(1)分度圓直徑di = Z|m =22 4 = 88mmd2 二 Z2m =121 4 = 484mm(2)計(jì)算中心距(z - Z2)mn2(22 121) 42=286mm(3)寬度 b 二 d h 88 =88mm齒寬 B1 =95mm B2 = 90mmmn _ 3.122mm乙=22z2 =121di = 88mm d2 二 484mma = 286mmB1 = 95mm六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸設(shè)計(jì)i求輸入軸上的功率 Pi、轉(zhuǎn)速m和轉(zhuǎn)矩P!

35、=2.4kw n1 =1420r/min =16.15N *m2、求作用在齒輪上的力已知高速級小圓錐齒輪的分度圓半徑為dmi =di（1-0.5 R）=55 （1 -0.5 0.33） =45.833mm而Ft =705NFr = 245Nl 2T12 16.48 103Ft = =掃 705Ndm1 45.833Fa = 75NFr = Ft «tan：cos “ =705 tan20 cos16 5927 = 245NFa 二 Ft *tan：sin =705 tan20 sin 16 5927" =75N圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖二所示 3、初步確定

36、軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取Ao =112，得dm宀恬皿屐=13.433mmdmin = 13.433mm取高速軸的輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑d12，為了使所選的軸直徑 d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca二KAT2，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變 化很小，故取Ka二1.3，則Tea hKaT =1.3 16141 =20983N *mmFwhFt圖由于該軸與連軸器相連的一端直徑要與電機(jī)相同，所以查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：選LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 560000

37、N *mm，半聯(lián)軸器的孔徑 d1 =28mm，故取d128mm，半聯(lián)軸器長度 L= 44mm，半聯(lián)軸器與軸配 合的轂孔長度為35mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（見圖三）（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度圖三1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑d2丄=35mm，為了滿端蓋密封，2-3軸段右端需制出一軸肩，故取3-4段的直徑d2s =40mm，2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d3/ =40mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表15-7中初步選取0基本游隙組，

38、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承 30308，其尺寸為 d D T =40mm 90mm 25.25mm，d3=d5_g =40mm。由于6截面右側(cè)必須設(shè)防塵槽，取槽深 3mm。3） 根據(jù)結(jié)構(gòu)上的要求，將軸設(shè)計(jì)成齒輪軸（如圖）6-7段為齒輪（1）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d6由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面b h = 6mm 6mm,鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為 45mm，同時 為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7；滾動軸k6承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。(2)確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為1 45載荷水平

39、面H垂直面V支反力FF NH1 = 364FNV1 = 1 26FNh2 =1069Fnv2 = 371彎矩MMH =33852N.mmM V1 =11718N.mmM V2 =1719N.mm總彎矩M =35822N.mm扭矩TT =16150N.m5、求軸上的載荷，確定截面6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度M =35822N.mmT =16150N.m(Tca = 22.46MPa_ ,M 2 (a T；)2358222 (0.6 16150)20.1283= 16.9MPa根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取'-0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力前已選定軸的材料為 45鋼

40、(調(diào)質(zhì))，由機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表15-1查得_1 “ =60MPa,；ca ：卜 _11，故安全。6、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1) 判斷危險截面 截面5右側(cè)受應(yīng)力最大(2) 截面5左側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d'=0.1 33 3594 mm3抗扭截面系數(shù)333Wt =0.2d3 =0.2 337188mm3截面5右側(cè)彎矩M為M =35822N.mm截面5上的扭矩T 2為= 16150N.mm截面上的彎曲應(yīng)力J =13.45MPaM 35822匚b -9.97 MPaW 3594b 二 2.25MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力-2= 2.25MPaWT7188軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15

41、-1查得二b =640MPa,二1 = 275MPa, 1 =155 MPa77o截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)r及-按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）r3 5D 40附表3-2查取。因0.106，1.212，經(jīng)插值后查得d 33d33 ；- -1.71, ：-1.31又由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為q；- 0.82, q .二 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k 一 = 1.58兒26=1 q；_（： ；_-1） =1 0.82 （1.71-1） = 1.58k =1 q （: ；_-1） =1 0.85 （1.31-1） 1.26由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 附圖3-2的尺寸系數(shù)-；-

42、0.71，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；.=0.87 o軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為上二 一 =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即：q二1，則綜合系數(shù)為J" 1 “CT CT581 亠 2.310.710.92K；,2.31K = 1.54K." J -1261 十 1.540.870.92又取碳鋼的特性系數(shù)；= 0.1, .=0.05275計(jì)算安全系數(shù)Sea值K；_；m 2.31 9.97 0.1 0 _11.94-1S； - = 8.85S 二 86.6Sca = 8.8 八 S = 1.5s；：.sI 22S-s11.94 86.611.94286.62

43、= 10.62 S=1.5故可知安全。中間軸設(shè)計(jì)1求輸入軸上的功率 P2、轉(zhuǎn)速山和轉(zhuǎn)矩丁2p2 = 2.31kwp2 =2.31kwn2 = 435.6r / minT2 = 50.03N *m2、求作用在齒輪上的力n2 二 435.6r / minT 50.03 N m已知圓柱斜齒輪分度圓直徑d1 = 51.2mmFti2T22 50.03 103d2 一 51.21954NF rl= 1954 怕n20, =735.6Ncos14 4821Fa1 =Ft1 tanE =1954><ta n14 4821" =516.5N已知圓錐齒輪的分度圓半徑為dm2 =d2(1-0

44、.5 r) =180 (1 -0.5 0.33) = 150mmFt2dm22 50.03 103150667NFr2 =Ft2 *tan：cos 2 =667 tan20 cos73033' -70.94N片=1954NF卄 735.6NFa產(chǎn)516.5N甩二 667NFr2 =70.94NFa2 二 232.17NFa2 二 Ft2tan：sin、2 = 667 tan20 sin73 033 = 232.17N圓周力Ft1、 Ft2，徑向力Fr1、Fr2及軸向力Fa1、Fa2的方向如圖四所示圖四3、初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。 選取軸的材料為40Cr （調(diào)質(zhì)），

45、根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第dmin =19.45八版）表 15-3，取 A°=108，得 dmin 二人3 B =108 3 2.31 =19.45，中：n?- 435.6間軸最小直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑d1 -2和d5 -64、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案（見下圖圖五）設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果百乩5了 也 一血5 ” 5&75圖五（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) di / =d5 _6 . 25.59mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表 15-7中初步選取0

46、基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為d D T = 30mm 72mm 20.75mm，。d1 =50mm, d5 =42mm這對軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度h = 3.5mm，因此取套筒直徑 40mm。2）取安裝齒輪的軸段，d2s =35mm錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位， 已知錐齒輪輪轂長 L =30mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略 短于輪轂長，故取 L23 =28mm，齒輪的右端采用軸肩定位 軸肩高度h - °.07d ,故取h =3.5mm ,則軸環(huán)處的直

47、徑為d3 j =42mm。取L3 j =10mm。1）已知圓柱斜輪齒寬 B60mm，由于結(jié)構(gòu)上的需要，將其設(shè)計(jì)為齒輪軸， 段應(yīng)略短于輪轂長，故取L心=60mm，在齒輪右端再設(shè)一軸肩，取d4 5 =42mm， L4衛(wèi)=6mm（3 ）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d2由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表6-1查得平鍵截面b h =10mm 10mm，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為22mm，同H7時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為m6（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2 45r載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1 "53NFnv1 = 35.7 NFnh2

48、=1468NFnv2 =629N彎矩MZM H2 =119194N *mmM V1 =1961N *mmM V2 =15452 N mmM V3 = 25147N *mmM V4 = 38369N *mm總彎矩Mmax =M4 = J383692 +1191942 =125217N mm扭矩TT =50030N mm求軸上的載荷6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度M =125217N *mmT =50030N mm根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取二=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力caM CT1)2W1252172 (0.6 50030)20.1 扌483= 11.6MPa；ca = 11.6MPa前已選定軸的材料為 40Cr (調(diào)質(zhì))，由機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表15-1查得cr = 70MPa,CTca £ fcr -1 故安全7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險截面 截面5左右側(cè)受應(yīng)力最大(2)截面5右側(cè) 抗彎截面系數(shù)333W=0.1d =0.1 354287.5mm抗扭截面系數(shù)WT =0.2d3 72 358575mm3截面5右側(cè)彎矩M為M =9154522135112 =20526N *mm截面5上的扭矩為T = 50030N *mm截面上的彎曲應(yīng)力M 二 20526W 4287.5= 4.79MPa二 b = 4.79MPa截面上的扭轉(zhuǎn)