同軸式二級圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計題目同軸式二級圓柱齒輪減速器專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級：姓名：學(xué)號指導(dǎo)教師：2016年6月30日TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6一、設(shè)計任務(wù)書0 HYPERLINK l bookmark8二、傳動方案的擬定及說明0 HYPERLINK l bookmark38三、電動機(jī)的選擇1 HYPERLINK l bookmark48四、計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比2 HYPERLINK l bookmark58五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)3 HYPERLINK l bookmark60六、傳動件的設(shè)計計算4 H

2、YPERLINK l bookmark207七、軸的設(shè)計計算10 HYPERLINK l bookmark291八、滾動軸承的選擇及計算28 HYPERLINK l bookmark359九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算33 HYPERLINK l bookmark389十、聯(lián)軸器的選擇35 HYPERLINK l bookmark391十一、減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計35 HYPERLINK l bookmark397十二、潤滑與密封36十三、設(shè)計小結(jié)37十四、參考資料38設(shè)計計算及說明結(jié)果一、設(shè)計任務(wù)書題目：用于帶式輸送機(jī)傳動裝置的同軸式二級圓柱齒輪減速器。1基本數(shù)據(jù)：已知輸送帶的工作拉力F=

3、2800N,輸送帶速度v=1.2m/s,及卷筒直徑D=360mm；工作情況：兩班制工作，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)工作壽面：使用期限為10年，每年300個工作日，每日工作16小時；4制作條件及生產(chǎn)批量：中等規(guī)模機(jī)械廠制造，可加工7-8級齒輪，小批量生產(chǎn)：部件：（1）電動機(jī)（2）減速器（3）聯(lián)軸器（4）輸送帶（5）輸送帶鼓輪設(shè)計工作量：（1）繪制減速器裝配圖一張（A0或A1）。（2）繪制減速器零件圖2兩張。（3）編寫設(shè)計說明書1份。二、傳動方案的擬定及說明如圖一所示，傳動方案采用同軸式二級圓柱齒輪減速箱，減速器的軸向尺寸較大,中間軸較長，剛度較差。常用于輸入和輸出軸同軸線的場合。1r11111r生

4、2設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果圖一帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)簡圖1電動機(jī)；2，4聯(lián)軸器；3減速器；5滾筒；6輸送帶設(shè)計計算及說明結(jié)果三、電動機(jī)的選擇和計算電動機(jī)類型選擇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)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。電動機(jī)容量(1)卷筒軸的輸出功率PFv1000型涉3036kWP3.36kWw電動機(jī)的輸出功率Pd傳動裝置的總效率,2,2,21234式中，,，,，,，,為從電動機(jī)至卷筒軸之間的各傳動機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由機(jī)械1234設(shè)計課程設(shè)計(以下未作說明皆為此書中查得)表2-2查得：圓柱齒輪傳動,=0.98；彈性聯(lián)軸器,0.99；運輸機(jī)滾筒,0.96；滾

5、動軸承,0.98，貝y234,0.86P故PdVT0.863.681kW(3)電動機(jī)額定功率Ped由第16章表16-1選取電動機(jī)額定功率P,4kWoed3.電動機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速為60 x1000vn=59.68r/minwD經(jīng)考慮，選定電動機(jī)型號為Y132M1-6。,0.86P3.618kWdP4kWed設(shè)計計算及說明結(jié)果1.電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表16-1、表16-2查出Y132M1-6型電動機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸,并列表記錄備份。型號額定功率(kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M1-6410009602.

6、02.2HDEGKL13238803312515四、計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置總傳動比.nimnw如15.0763.69設(shè)計計算及說明結(jié)果i15.07i3.881i3.8822.分配各級傳動比因為減速器為同軸式減速器，所以兩級減速比相同i=15.07iii3.882五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速減速器高速軸為I軸，中速軸為II軸，低速軸為III軸，各軸轉(zhuǎn)速為nn960r/minmn土-960247.42r/minIi3.882n247.42/n亠63.76r/minhii3.883各軸輸入功率按電動機(jī)額定功率P計算各軸輸入功率，即edPP,4x0.983.960kW

7、TOC o 1-5 h zd1PP,3.960 x0.98x0.98=3.803kW114PP,3.803x0.98x0.98=3.652kW214PP3.652kW出hi各軸轉(zhuǎn)矩 HYPERLINK l bookmark22P4T9550亠9550 x=39.7渕-mdn960iTTx,39.79x0.99=39.39N-mid1TTxix,x,39.39x3.99x0.98x0.98=146.7&-mI124TTxix,x,146.78x3.88x0.98x0.98=546.95N-mII233TTX,X,546.95x0.99x0.98=530.65N-m卷III12電動機(jī)軸高速軸I中速

8、軸II低速軸III卷桶軸轉(zhuǎn)速(r/min)960960247.4263.7663.76功率（kW）43.963.8033.6523.436轉(zhuǎn)矩（N-m）39.7939.39146.78546.95530.62設(shè)計計算及說明結(jié)果斜齒圓柱齒輪7級精度z24114a）六、傳動件的設(shè)計計算1.斜齒輪傳動設(shè)計計算按低速級齒輪設(shè)計：小齒輪轉(zhuǎn)矩T=T=146.78Nm，小齒輪轉(zhuǎn)速1IIn=n=247.42r/min，傳動比i=i=3.88。1II2（1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用斜齒圓柱齒輪運輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選7級精度（GB10095-88）由機(jī)械設(shè)計（斜齒輪設(shè)計部分未作說明皆查

9、此書）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，二者硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)z=24:大齒輪齒數(shù)ziz3.88x24,93121初選取螺旋角14（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計按式（10-21）試算，即2KTu+1,ZZ確定公式內(nèi)各計算數(shù)值a）試選載荷系數(shù)K1.6b）由圖10-20選取區(qū)域系數(shù)Z2.433Hc）由圖10-26查得0.7&0.88，+0.78+0.881.66_a1a2aa1a2d）小齒輪傳遞的傳矩T146.78Nme）由表10-7選取齒寬系數(shù)1df）由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)Z189.8MPa2Eg）由

10、圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限G600MPa；Hlim1大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限g550MPaHlim2h）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：i）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)K0.90,K0.94HN1HN2j）計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)S=l,由式（10-12）得H1K0.90 x600_hn1hiim1MPa540MPa;S一K_HN2Hlim2Sk)許用接觸應(yīng)力,HH210.94x550MPa517MPa+H2H2540+517528.5MPa計算a)試算小齒輪分度圓直徑d，由計算公式得1tdit2x1.6x422.36x1033.713+

11、1(2.433x189.8)3xx33.7131x1.66528.5丿2mm92.40mmd92.40mm1160 x1000c)齒寬b及模數(shù)mntb二d1.0 x92.40mm=92.40mmd1tdcosP92.40 xcosl4。mm3.74mmz1mnt24v1.196m.sb）計算圓周速度兀dn兀x92.40 x155.13vn1m.s0.7505m：s60 x1000h2.25m2.25x3.74mm=8.41mmntb/h92.40/8.41=10.76計算縱向重合度卩0.318-z-tanP=0.318x1x24xtan14=1.903Pd1計算載荷系數(shù)K由表10-2查得使用系

12、數(shù)K1根據(jù)V二1.196m/s,7級精度，由圖10-8A查得動載系數(shù)K1.04；由表10-4查得K的值與直齒輪的相同，故vHpK1.321；因HPKF/b1x422.36/(92.4/2)/92.4二98.9N/mm100N/mm表10-3At查得KK1.4；圖10-13查得K1.28H“F“FP設(shè)計計算及說明結(jié)果故載荷系數(shù):KK，K，K，K1x1.04x1.4x1.321=1.92AVHH卩f)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得Ki192mm98.19mmdd390.40 x3：二1葉K：1.6g)計算模數(shù)mn設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果m3.97mm24

13、(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由式(10-17)2KTYcos2Pm3中n勺止2P3ez2丫d1確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)YYFa_Sa-Fa)d-cosP98.19xcosl4。_m二mm=3.97mmnz1設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果1x1.04x1.4x1.281.86設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果b)根據(jù)縱向重合度%1.903從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)丫卩0.88c)計算當(dāng)量齒數(shù)zZ1v1cos3P2426.27d)e)cos314Zv2cos3P查取齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1查取應(yīng)力校正系數(shù)93101.80cos3142.592,YFa22.185設(shè)計計算及說明結(jié)果

14、由表10-5查得YSa11.596,Y1.787Sa2設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果f)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力設(shè)計計算及說明結(jié)果由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限fe1500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限fe2380MPa設(shè)計計算及說明結(jié)果由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.84,K=0.88FN1FN2取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式(10-12)得F1F2K0.84x500=fn1fe1=300.0MPaS1.4K0.88x500cw”=fn2fe2=238.9MPaS1.4YYg)計算大、小齒輪的v即，并加以比較FY2.592x1.596v,Sa1=0.01379

15、F1YF2大齒輪的數(shù)值大設(shè)計計算300羋芾=0.01634i2x1.86x422.36x103x0.88xVos14。m31n1x242x1.66x0.01634mm=2.81mmm2.81mmn對比計算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)n度計算的法面模數(shù)，取m=3mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足接觸疲勞n強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑q=98.19mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由dcosP98.19cos14亠=31.76mn=32，則zuz=3.88x24m12n2aarccos(32+124)313。13,552233設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明

16、結(jié)果因P值改變不多，故參數(shù),K,Z等不必修正a卩H計算大、小齒輪的分度圓直徑dZ亠323mm98.75mmd98.75mm1d381.79mm2B=105mm1B=100mm21cospcos131355Z-m1243dn-mm381.79mmcospcos131355計算齒輪寬度b-d198.75mm98.75mmd1圓整后取B105mm,B100mm由于是同軸式二級齒輪減速器，因此兩對齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求，且根據(jù)低速級傳動計算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞強(qiáng)度一定能滿足高速級齒輪傳動的要求。為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故高速級小齒輪采用

17、左旋,大齒輪采用右旋，低速級小齒輪右旋大齒輪左旋。高速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動比3.88模數(shù)(mm)3螺旋角13。13,55中心距(mm)241齒數(shù)3212532125齒寬(mm)105100105100直徑(mm)分度圓98.75381.7998.75381.79齒根圓91.25375.0491.25375.04齒頂圓104.75388.54104.75388.54旋向左旋右旋右旋左旋七、軸的設(shè)計計算高速軸的設(shè)計高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速(r/min)高速軸功率(kw)轉(zhuǎn)矩T(Nm)9603.9639.39作用在軸上的力已知高速級齒輪的分度圓直徑為d=98.75mm，根據(jù)機(jī)械

18、設(shè)計(軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書)式(10-14),則F二_2T2x39.39二797.77Ntd-98.75x10-3-F:Ftanatg20，NTF:=797.77N二tn二797.77xs二298.53Nt=298.53NrCOSPcos13，1355F:rF:a二FttanP二797.77xtan20,二108.66NF:a=108.66N(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二112，于是得0P396d=17.96mmmindmin二A03n二112X3960=17.96mm(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計計

19、算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖)IIIIIIVWW設(shè)計計算及說明結(jié)果2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑d=32mm。聯(lián)軸器與軸配合的長度L=80mm。初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸軸承。參照工乍要求并根據(jù)咕=1伽，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的角接觸球軸承7204AC軸承，其尺寸為dXDXB=20mmX47mmX14mm，故d=d=20mm；而Liii-ivw-哪iii-iv=14+20=34mm，L=10mm。v-右

20、端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得7204AC軸承的定位軸肩高度h=3mm，因此，套筒左端高度為3mm，J（26mm。取安裝齒輪的軸段W-V的直徑d=45mm，取L”1102mm齒輪的左端iv-viv-v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)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，端蓋的外端面與聯(lián)軸器右端面間有一定距離，故取L=60mm。至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。3）軸上零件的軸向定位聯(lián)軸器與軸的周向定位選用平鍵6mmX6mmX63mm，聯(lián)軸器與軸的配合為H7/r6；齒輪與軸的周向定位選用平鍵6mmX6mmX70mm，為了保證齒輪與軸配合

21、有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，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1.2x45。，各圓角半徑見圖軸段編號長度（mm）直徑（mm）配合說明III7518與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合IIIII6019定位軸肩IIIv3520與7204AC軸承配合，套筒定位vV10245與小齒輪鍵聯(lián)接配合Vw1049定位軸環(huán)3020角接觸球軸承7204AC軸承總長度311mm（5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7204AC型角接觸球軸承，由手冊中查得a=

22、14.9mm。因此，軸的支撐跨距為Ll=118.5mm,L+L=67+57=124mm。23根據(jù)軸的計算簡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是軸的危險截面。先計算出截面C處的M、M及M的值列于下表。HV載荷水平面H垂直面V支反力F1143N,F1262NNH1NH2F-2237N,F=1516NNV1NV2C截面彎矩MMFXL85185NmmHNH23MFXL+MVNV23a145551N，mm總彎矩MM2M2=J8518521455512=168646N-mmmax%HV扭矩T118750N-mm設(shè)計計算及說明結(jié)果(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度軸的根據(jù)式(

23、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a=0.6,計算應(yīng)力caM2+(aT)2=回!衛(wèi)1刃更Mpa=28.61Mpa0.1403設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果因此已選定軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得Q=70MPa。-10,故安全。ca-1中速軸的設(shè)計轉(zhuǎn)速(r/min)中速軸功率(kw)轉(zhuǎn)矩T(N-m)247.423.83146.78(1)中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩Gca28.61Mpa安全設(shè)計計算及說明結(jié)果(2)作用在軸上的力已知高速級齒輪的分度圓直徑為d=381.79mm，根據(jù)式(10-14),則Ft1Fr1Fa12TdFttanan=768.90ta

24、n筆=288.42Ncoscos14Ftan=768.90tan14=191.70Nt=2146.78=768.90N381.7910-3設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果已知低速級齒輪的分度圓直徑為J=9875mm，根據(jù)式(10-14),則設(shè)計計算及說明結(jié)果選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取Ao112，于是得dA3min0P112,n3.8033247.4227.85mmd27.85mmminX72970.76Nt298.75,10-3Ftantan20Ftn2970.76,1115.12Nr2coscos154FFtan2970.76,tan14=741.19Na2t(3

25、)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。設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（如圖）1）擬訂軸上零件的裝配方案設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果IIIIIIWVW02）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)di-n=dv-w=30mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的7206AC型角接觸球軸承，其尺寸為dXDXB=30mmX62mmX16mm,故L=L=16+20=36mm。i-Iv-vi兩端滾動軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得7206AC型角接觸球軸承的

26、定位軸肩高度h=3mm，因此，左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)的高度為3mm。取安裝大齒輪出的軸段IITII的直徑dn-m=45mm；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d卜W=50mm,又由于考慮到與高、低速軸的配合，取L嘶=100mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。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10mmX8mmX70mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6o確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角1.2x45。，各圓角半徑見圖

27、軸段編號長度(mm)直徑(mm)配合說明III3630與7209AC型角接觸球軸承配合，套筒定位IIIII9845與大齒輪鍵聯(lián)接配合IIIW9050定位軸環(huán)WV10345與小齒輪鍵聯(lián)接配合VW3630與7209AC型角接觸球軸承配合總長度363mm求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7206AC型角接觸球軸承，由手冊中查得a=18.7mm。因此，軸的支撐跨距為L=65.3mm，L=190.5，L=65.8mm。123根據(jù)軸的計算簡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是軸的危險截面。先計算出截面C處的M、M及

28、M的值列于下表。HV載荷水平面H垂直面V支反力F，68NNH1F，1382NNV1FF，6186NNH2F，2682NNV2C截面彎矩MM，F(xiàn)xL，460875NmmHNH23M，F(xiàn)xLMVNV23a2，353536Nmm設(shè)計計算及說明結(jié)果總彎矩M=JM2,M2二J4608752,3535362二580856NmmmaxHV扭矩T=422360NmmFnlFrUFrZ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a=0.6，軸的計算應(yīng)力o=caM2+(aT)2W5808562+(0.64223600.1503Mpa=50.70Mpao=50.70Mp

29、aca已選定軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得Q=70MPa。因此-1oo,故安全。ca-13.低速軸的設(shè)計安全(1)低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速(r/min)中速軸功率(kw)轉(zhuǎn)矩T(N-m)63.763.652546.95(2)作用在軸上的力已知低速級齒輪的分度圓直徑為d=381.79mm，根據(jù)式(10-14),則2Td=2546-95=2865.19N381.7910-3tana19tg20coscos14Ftan=2865.19tan14=t=1074.771N714.37N(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。

30、根據(jù)表15-3，取A=112，于是得d=A30min0=43.17mmd=43.17mmmin(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖)IIIIIIWVWW設(shè)計計算及說明結(jié)果2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，“-W軸段左端需制出一軸肩，故取V-W段的直徑dv_=50mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度Li=107mm，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-W段的長度應(yīng)比.略短一些，現(xiàn)取L旺迎=105mm。初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用7210AC型角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)d=45mm，由軸承產(chǎn)

31、品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的7210AC型角接觸球軸承，其尺寸為dXDXB=50mmX90mmX20mm，故d=d=50mm；而L=20mm，L=20+20=40mm。I-IIw-vi-iiw-v左端滾動軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表15-7查得7210AC型角接觸球軸承的定位高度h=3.5mm,因此，取得dn-m=52mm。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3.5mm。取安裝齒輪出的軸段III-W的直徑d肝w=50mm；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100mm，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，故取打冷=98mm。軸承端蓋的總

32、寬度為30mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。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刑=60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。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14mmX9mmX80mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為16mmX10mmX80mm,為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角2.0 x45。，各圓角半徑見圖軸段編號長度（mm）直徑（mm）配合說明III2050與7214AC型角接觸球軸承配合IIII

33、I1054軸環(huán)IIIw4052與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位wv4450與7214AC型角接觸球軸承配合vw6047與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位10545與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合Fr設(shè)計計算及說明結(jié)果(5)求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7210AC型角接觸球軸承，由手冊中查得a=26.3mm。因此，軸的支撐跨距為L+L47.9+62=109.9mm12根據(jù)軸的計算簡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是軸的危險截面。先計算出截面B處的M、M及M的值列于下表。Q=22.21MpacaHV載荷水平面H垂直面V

34、支反力FF=3943.35NNH1F=3522.72NNH2F=2039.50NNV1F=4831.04NNV2B截面彎矩MM=FL=264204NmmHNH11M=FxLVNV22=362325Nmm總彎矩M=JM2+M2=J2642042+3623252=448423NmmmaxHV扭矩T=1370920Nmm(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a=0.6，軸的計算應(yīng)力ca0.1753安全!MT=.4484232+(.6137092吵Mpa=22.21Mpa已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得Q=70MPa。因此Q

35、Q，-1ca-1故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1)判斷危險截面截面VWW只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應(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VWW無需校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面III和W處過盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載情況來看，截面B上的應(yīng)力最大。截面III的應(yīng)力集中影響和截面W的相近，但截面III不受扭矩作用，同時軸徑也較大，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III顯然更不必校核。由機(jī)械設(shè)計第三章附錄可知，鍵槽

36、的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面W左右兩側(cè)。2）截面W左側(cè)抗彎截面系數(shù)wo.1d30.1x503mm3=12500mm3抗扭截面系數(shù)W0.2d30.2x503mm3=25000mm3截面W左側(cè)的彎矩為50一48M448423x=17936.92Nm50截面W上的扭矩為T1370920N，mmM1793692截面上的彎曲應(yīng)力b-1793蔦2MPa1.43MPabW12500設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果T截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力-TWT1370920MPa5.48MPa25000設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得735MPa,355

37、MPa,=200MPaTOC o 1-5 h zb11截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2r2.0D750.027,1.07D75d70經(jīng)插值后可查得a2.3,a1.32軸的材料的敏性系數(shù)為q0.82,q=0.85a故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k1+q(a1L1+0.82x(2.3-1)=2.07k1+qW1)1+0.85xG.32-1)1.27尺寸系數(shù)0.65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)為卩0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即B=1,則得綜合系數(shù)值為q“k1|2.071K+1=+13.27卩0.650.92設(shè)計計算及說明結(jié)果-1凹，丄-11.670.800.92

38、vk1K+-T卩TT又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù)p0.10.2,取p0.15；oop0.050.1,取p0.075；T于是,計算安全系數(shù)S值，按式（15-6）（15-8）則得cao-1Ko,pooaom3553.27x1.43,0.15x0一7.485T-1KT+申Ttatm2004.785.485.4867x,0.075x22ScaSSoT/S2+S2oT7.485x4788.88S1.5v;7.4852+4.782ScaS8.88二1.5故可知其安全。3）截面W右側(cè)抗彎截面系數(shù)W0.1d30.1x503mm3=12500mm3安全抗扭截面系數(shù)wt0.2d30.2x503mm3=25

39、000mm3截面W右側(cè)的彎矩為M448423x罟17936.92Nm設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果截面W上的扭矩為T1370920N-mmM1793692截面上的彎曲應(yīng)力obW-MPa1.43MPa設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果T截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力Tt-TWT彩54.83MPa設(shè)計計算及說明結(jié)果軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得o735MPa,o=355MPa,t=200MPab-1-1截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果經(jīng)插值后可查得a2.2,a=1.30,T又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q0.82，q=0.8

40、5at故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k1+qa-1）=1+0.82x（2.2-1）=1.98k=1+（a-1）1+0.85x（1.30-1）=1.26TTT由附圖3-2得尺寸系數(shù)0.67由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.82Tk111.981K+-1=+13.04,P0.670.92,k111.261K+一1_+一-11.62TPTT0.820.92軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為卩卩0.92,T軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即B=1,則得綜合系數(shù)值為q又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù)0.10.2,取0.15；,0.050.1,取0.075；TT于是，計算安全系數(shù)S值，按式(15-6)(15-8)則得ca

41、355ScaT-1KT+4.2S1.5安全設(shè)計計算及說明結(jié)果八、滾動軸承的選擇及計算L=5.84x104hh軸承預(yù)期壽命L=1036582=5.84x104hh1.高速軸的軸承選用7204AC型角接觸球軸承,查表135,得e二0.68求兩軸承所受到的徑向載荷F和Fr1r2由高速軸的校核過程中可知：F二1143N,F二1262NNH1NH2F二一2237N,F二1516NTOC o 1-5 h zNV1NV2F=JF2+F2=-11432+(-2237).2=2512Nr1：NH1NV1F=：F2+F2*12622+15162=1973Nr2NH2NV2求兩軸承的計算軸向力F和Fa1a2F由機(jī)械

42、設(shè)計表13-7得Fd=u2YFd1Fd225122x0.4ctg115135=659N19732x0.4ctg115135=518N設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果因為F=875NaeF+F=1393NFTOC o 1-5 h z所以aed2d1F=F+F=1393Na1aed2F=1393Na1F=518Na2F=F=518Na2d2求軸承當(dāng)量動載荷P和P12設(shè)計計算及說明結(jié)果a1Fr11393=0.5545e2512Fa2518=0.2625,eF1973設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果P=4024N1P=2170N2106Cs1062960nIPJ60730P，12L=h3=4.

43、18105hLhL=4.18x105hhLh滿足壽命要求機(jī)械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù)f二1.1pP1二4024N=f（0.4Fr1+YFa1=1.1（0.42512+0.4ctgll。5135x1393）pr+aP=fF=1.11973=2170N2驗算軸承壽命中速軸的軸承選用7206AC角接觸球軸承，查課程設(shè)計表13-5，得e=0.68,（1）求兩軸承所受到的徑向載荷F和Fr1r2由中速軸的校核過程中可知：F=68N，F(xiàn)=6186NNH1NH2F=1382N，F(xiàn)=2682NTOC o 1-5 h zNV1NV2F=JF2+F2=682+1382.2=1384Nr1NH1NV1F=、F2+F

44、261862+26822=6742Nr2NH2NV2（2）求兩軸承的計算軸向力F和Fa1a2由機(jī)械設(shè)計表13-7得FdFr-2Y13842,0.4ctgl2。5710398N67422,0.4ctgl2。57101938N因為FF-F3113-8372276Naea2a1F+F4214NF所以aed2d1FF+F4214Na1aed2FF1938Na2d2d2(3)求軸承當(dāng)量動載荷P和P12F4214Na1F1938Na2-a!r1a242141384193867423.045e0.2875e由機(jī)械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù)f1.1pPf(0.4FYF)1.1,(0.4,1384+0.4ctg

45、12。5710 x4214)1pr1+a1P8671N18671NPfF1.1,67427416NP7416N22pr2驗算軸承壽命因為PP，所以按軸承1的受力大小驗算12106(C、60nJP丿106(10260 x153.6J8.671丿1034.02,105hLhL4.02,105hhLh設(shè)計計算及說明結(jié)果設(shè)計計算及說明結(jié)果滿足壽命要求故所選軸承滿足壽命要求。設(shè)計計算及說明結(jié)果低速軸的軸承選用7210AC角接觸球軸承，查課程設(shè)計表13-5，得e=0.68(1)求兩軸承所受到的徑向載荷F和Fr1r2由低速軸的校核過程中可知:F3943N，F(xiàn)=3522NNH1NH2F-2039N，F(xiàn)4831NTOC o 1-5 h zNV1NV2F：F2+F2.39432+(2039).2=4439Nr1NH1NV1V；F2+F235232+48312=5979NNH2NV2(2)求兩軸承的計算軸向力F和Fala2F機(jī)械設(shè)計表得Fd2Y443920.4ctg12。571059791276N20.4ctg12。57101719N因為Fae2717NF所以ae,F3993NFd1d2F1276Nd1Fa1FF+F3993Na2aed1(3)求軸承當(dāng)量動載荷P和P12FalFrl12760.2875e4439F1276Na1F3993Na2Fa2Fr23993