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文檔簡介

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目:帶式輸送機傳動裝置學(xué)院:專業(yè):班級:設(shè)計者:學(xué)號:指導(dǎo)教師:完成日期:目錄一 機械設(shè)計任務(wù)書 .31.1設(shè)計題目 .31.2原始數(shù)據(jù) .31.3已知條件及設(shè)計內(nèi)容要求 .31.4設(shè)計工作量 .3二 傳動方案擬定 .5三 電動機地選擇 .53.1電動機類型地選擇 .53.2選擇電動機地容量 .53.3確定電動機轉(zhuǎn)速 .63.4確定電動機型號 .6四 運動、動力學(xué)參數(shù)計算 .74.1總傳動比 .74.2分配傳動比 .74.3計算各軸轉(zhuǎn)速 .74.4計算各軸地輸入功率 .74.5計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩 .84.6驗證帶速 .8五 傳動零件地設(shè)計計算 .85.1圓錐直齒輪

2、地設(shè)計計算 .85.1.1選定齒輪精度等級,材料和確定許用應(yīng)力.85.1.2按接觸疲勞強度進行設(shè)計計算 .95.1.3按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 .105.2圓柱斜齒輪地設(shè)計計算 .115.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù).115.2.2按齒面接觸強度進行設(shè)計計算 .115.2.3按齒根彎曲強度進行設(shè)計 .125.2.4幾何尺寸計算 .12六 軸地設(shè)計計算 .146.1輸入軸軸 I 地設(shè)計計算 .146.1.1求作用在齒輪上地力 .146.1.2初步確定軸地最小直徑并選擇聯(lián)軸器.146.1.3軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計 .156.1.4求軸上地載荷 .166.1.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸地強度 .206.

3、2中間軸軸 II 地設(shè)計計算 .20確定中間軸上各齒輪地力20初步確定軸地最小直徑206.2.3軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計 .176.2.4求軸上地載荷 .186.2.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸地強度 .206.3輸出軸軸地設(shè)計計算 .206.3.1確定輸出軸上作用在齒輪上地力.206.3.2初步確定軸地最小直徑 .206.3.3軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計 .206.3.4求軸上地載荷 .256.3.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸地強度 .276.3.6精確校核軸地疲勞強度 .27七 軸承地選擇與計算 .297.1輸入軸滾動軸承校核 .297.2中間軸滾動軸承校核 .257.3輸出軸滾動軸承校核 .26八 鍵連接地選擇及校核計算 .

4、278.1輸入軸上地鍵地校核 .278.1.1校核聯(lián)軸器處地鍵連接 .278.1.2校核圓錐齒輪處地鍵聯(lián)接 .278.2中間軸上地鍵地校核 .278.2.1校核圓錐齒輪處地鍵連接 .278.2.2校核圓柱齒輪處地鍵連接 .278.3輸出軸上地鍵地校核 .278.3.1校核聯(lián)軸器處地鍵連接 .278.3.2校核圓柱齒輪處地鍵連接 .28九 聯(lián)軸器地選擇 .28十 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 .28十一 減速器附件地選擇 .35十二 齒輪地密封與潤滑 .35十三 設(shè)計小結(jié) .35主要參考文獻 .36(重慶交通大學(xué))機械設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目帶式輸送機傳動裝置設(shè)計者學(xué)號一 (一)、設(shè)計題目:設(shè)計帶式輸送機傳動裝

5、置1-電動機;2-聯(lián)軸器;3-減速器;4-滾筒;5-輸送帶圖 1.1 傳動裝置方案(二)、原始數(shù)據(jù):輸送帶拉力輸送帶速度滾筒直徑折舊期滾筒效率F/ kNV/(m/s)D/mm(年)j j42.045080.96(三)、已知條件及設(shè)計內(nèi)容要表求1:.1 傳動原始數(shù)據(jù)1、輸送帶工作速度v 允許輸送帶速度誤差為+5% ,滾筒效率j j 包括滾筒與軸地效率損失。2、工作情況:兩班制,連續(xù)單項運轉(zhuǎn),載荷較平衡;3、工作環(huán)境:室內(nèi),灰塵較大,環(huán)境最高溫度35.C;4、動力來源:電力,三相交流,電壓380/220V ;5、檢修間隔期:四年一次大修,二年一次中修,半年一次小修;6、制造條件及生產(chǎn)批量:一般機械

6、廠制造,小批量生產(chǎn).(四)、設(shè)計工作量:1、減速器裝配圖1 張( A02、軸和齒輪地零件工作圖紙);2 張;3、設(shè)計說明書一份.計算過程及計算說明結(jié)果及注釋二 傳動方案擬定運動簡圖如下:圖 2.1 傳動裝置運動簡圖由圖可知,該設(shè)備原動機為電動機,傳動裝置為減速器,工作機為帶式輸送機 .減速器為水平圓錐 - 圓柱齒輪地二級傳動,錐齒輪布置在高速級,使其直徑不致過大,便于加工 .三 電動機地選擇1、電動機類型地選擇:按工作要求和工作條件,選用一般用途地Y 系列全封閉式自扇冷鼠籠型三相異步電動機,電壓為380/220V.2、選擇電動機地容量:工作機所需功率:Fv4000 2.0PW8kW100010

7、00從電動機到工作機輸送帶間地總效率: = 12 23 3 4 5式中, 1、 2、 3、 4、 5分別為聯(lián)軸器、軸承、錐齒輪傳動、斜齒輪傳動和滾筒地傳動效率 .若齒輪均選擇 8 級精度查機械設(shè)計課程設(shè)計(第五版)表 9.1 可知, 1=0.99, 2=0.98, 3=0.97, 4=0.97,另根據(jù)已知條件 5=0.96,則 =0.992 0.983 0.97 0.97 0.96=0.833電動機地輸出功率:F=4000NV=2.0m/sD=450mmPW =8.0kW =0.833PW8Pd=9.6kWPd0.8339.6kW3、確定電動機轉(zhuǎn)速:按表9.1 推薦地傳動比合理范圍,圓錐- 圓

8、柱齒輪減速器傳動比i =1025,而工作機卷筒軸地轉(zhuǎn)速為601000v6010002nwD45085 r/min故電動機轉(zhuǎn)速地可選范圍為nd=i (nw=1025) 85=8502125r/min符合這一范圍地同步轉(zhuǎn)速有 1000r/min 、 1500r/min 兩種 . 綜合考慮電動機和傳動裝置地尺寸、質(zhì)量及價格等因素,為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊,決定選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 地電動機 .4、確定電動機型號根據(jù)電動機地類型、容量和轉(zhuǎn)速,查機械設(shè)計課程設(shè)計(第五版)表 15.1 選定電動機型號為 Y160L-6, 其主要性能及電動機主要外形和安裝尺寸如下表所示 .電動機額定功率滿載轉(zhuǎn)速啟

9、動轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩型號/kWnm (r/min)額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y160L -6119702.02.0mm表 3.1電動機主要性能參數(shù)型HABCDEF GK b bb h A B H L號12ABA1GDY1221411313213732616550212752568010460 4 4805 55 54508L-6表 3.2 電動機安裝參數(shù)nw=85r/minnd=8502125r/min電動機型號Y160L-6四 運動、動力學(xué)參數(shù)計算1、總傳動比:i =nm/nw=970/85=11.412、分配傳動比:對于圓錐圓柱齒輪減速器,高速級錐齒輪嚙合地傳動比: i1 0.25i =2.,85則圓柱齒

10、輪嚙合地傳動比:i2=i/ i1=11.41/2.85=4.003、計算各軸轉(zhuǎn)速( r/min )I 軸nI=nm=970II 軸nII =nI/i1=970/2.85 340.4III 軸nIII=nII/i2=340.4/4.00=85.1滾筒軸nw=nIII=85.14、計算各軸地輸入功率(kW )I 軸PI =Pd 1=9.6 0.99=9.5II 軸PII=PI 2 3=9.5 0.98 0.97=9.03III 軸PIII=PII 2 4=9.03 0.98 0.97=8.58滾筒軸PIV= P 21=8.58 0.98 0.99=8.325、計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩(Nm )電動機地輸出

11、轉(zhuǎn)矩Td 為T d 9550 Pd95509.694.52nm970故 I 軸TI =Td 1=94.520.99=93.57II 軸TII=TI 2 3 i1=93.57 0.98 0.97 2.85=253.50III 軸TIII=TII 2 4 i2=253.50 0.98 0.97 4.0=963.91滾筒軸TW=TIII 2 1=935.19將上述結(jié)果匯總于下表,以備查用.參數(shù)軸名電機軸軸軸軸滾筒軸轉(zhuǎn)速 r/min970970340.485.185.1功率 P/kW9.69.59.038.588.32轉(zhuǎn)矩 /n*m94.5293.57253.50963.91935.19傳動比12.8

12、54.001效率0.990.950.950.99i =11.41i1=2.85i2=4.00nI =970r/minnII=340.4r/minnIII=85.1r/minnw=85.1r/minPI=9.5kWPII=9.03kWPIII=8.58kWPIV=8.32 kWTd=94.52 N m TI=93.57N m TII=253.50N m TIII=963.91N m TW=935.19 N m6、驗證帶速表 4.1 各軸主要參數(shù)VD4502.0051m / sn6085.16010001000誤差 2.0051 2.00.255%5% ,適合!V= 2.0051m/s2.0五 傳

13、動零件地設(shè)計計算1、圓錐直齒輪地設(shè)計計算已知輸入功率 P1=P=9.5kW, 小齒輪轉(zhuǎn)速為970r/min ,大齒輪轉(zhuǎn)速為340.4r/min ,齒數(shù)比為u=i1=2.85 ,由電動機驅(qū)動,工作壽命為10 年(每年工作 365 天),兩班制,輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷較平穩(wěn).( 1)選定齒輪精度等級,材料和確定許用應(yīng)力1)該減速器為通用減速器,選用7 級精度( GB10095-88 ),齒形角20 ,齒頂高系數(shù)ha*1,頂隙系數(shù)c*0.2 ,螺旋角m 0 ,不變位 .2)材料選擇 由機械設(shè)計(第八版)表10-1 選擇小齒輪材料為40Cr 鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS ,大齒輪材料為 45 鋼(

14、調(diào)質(zhì)),硬度為 240HBS ,二者材料硬度差為40HBS.3 )選小齒輪齒數(shù)z1=25, 大齒輪齒數(shù)z2=u z1=2.85 25=71.25 ,取z2=71.( 2)按接觸疲勞強度進行設(shè)計計算由設(shè)計公式進行計算,即32ZEKT1d12.92R (10.5 R ) 2 uF( 1)確定公式內(nèi)地各計算值1)由機械設(shè)計(第八版)表10-6 查得材料彈性影響系數(shù)1ZE189.8MPa 2 .2)由機械設(shè)計(第八版)圖10-21d 按齒面硬度查得小齒輪地接觸疲 勞 強 度 極 限H lim1600MPa , 大 齒 輪 地 接 觸 疲 勞 強 度 極 限H lim 2550MPa .3)計算應(yīng)力循環(huán)

15、次數(shù)小齒輪 :N1=60n2jLh=609701(2 83658)=2.719 109大齒輪: N 2N12.719109=9.54108u2.854)由機械設(shè)計(第八版)圖10-19 查得接觸批量壽命系數(shù)KHN1=0.94 。KHN2=0.955)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù) S=1,得H 1KHN 1 H lim 10.94600MPa564MPaSKHN2H lim 20.95550MPa522.5MPaH2S6)試選 Kv1.2 ,查得圓錐直齒輪設(shè)計N1=2.719 109N2=9.54 108 H1=564MPa H2=522.5MPaK a1.0,K1, K1.5

16、1.251.875所以, KK aKK vK1.01.211.8752.257)選齒寬系數(shù)R1;38)計算小齒輪地轉(zhuǎn)矩T195.51059.597093570Nmm(2) 計算1)試算小齒輪地分度圓直徑d1t ,帶入H中地較小值得32ZEKT1d1t 2.92R (10.5R ) 2 uF189.822.25935702.923101.59 mm522.50.33310.522.850.3332)計算圓周速度vvd 1tn101.59 9705.16m / s6010006010003)計算載荷系數(shù)10-2 查得使用系數(shù) KA1.0。由機械設(shè)計(第八版)表根據(jù) v=5.16m/s , 7 級精

17、度,由機械設(shè)計(第八版)圖10-8 查得動載系數(shù) KV=1.15 。直齒輪 KHKF1。根據(jù)大齒輪兩端支撐,小齒輪作懸臂布置,查機械設(shè)計(第八版)表得軸承系 數(shù)KHbe1.25, 則KHKF1.5KHbe1.51.251.875 .接觸強度載荷系數(shù) :KK AKvKH KH1.01.15 1 1.8752.15634)按實際地載荷系數(shù)校正所得地分度圓直徑:d1d1t3K101.5932.1563100.16mm5)計算大端模數(shù) m:Kt2.25md1100.164.006mmz125( 3)按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計34KT1YFaYSa公式: mR(10.5R) 2 z12u21F1)確定公式內(nèi)

18、地各計算值由機械設(shè)計(第八版)圖10-20c 查得小齒輪地彎曲疲勞強度極限FE1500MPa ,大齒輪地彎曲疲勞強度極限FE 2380MPa .7) 由機械設(shè)計(第八版)圖10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù):KFN1=0.91 ,KFN2=0.92 。3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力K=2.25T1=93570N mmd1t 101.59mmv=5.16m/sK=2.1563d1=100.16mmm=4.006mm取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,則,KFN1 FE10.91 500325MPaF 1SMPa1.4KFN 2FE 20.92380249.71MPaF 2MPaS1.44)確定彎曲強度載荷系數(shù)

19、:KKA KvKF K F1.01.15 1 1.8752.15635)計算節(jié)圓錐角:1arctan。=70.665 1u19.335; 2=90-19.3356)計算當(dāng)量齒數(shù):Zv1z12526cos1cos19.335ZV 2z271214cos2cos 70.6657)由機械設(shè)計(第八版)表10-5查得齒形系數(shù):YFa1=2.60,YFa2=2.06 。應(yīng)力校正系數(shù):YSa1=1.595,YSa2=1.97.8)計算大小齒輪地YFa YSa ,并加以比較 .FFa1 Sa12.60 1.595Y Y。0.01276F 1325YFa 2YSa22.06 1.970.01625F 2249

20、.71大齒輪地數(shù)值大 .(2)設(shè)計計算:3 F1=325MPa F2=249.71MP aK=2.15631=19.335 2=70.665 Zv1=26Zv2=214m4KT1YFa YSaR (10.5 R )2 z12 u2 1F42.15639.35710 40.01625 mm=2YFa1YSa1F 10.01276310.512522.8521133=3.11mmm 大于按齒根彎曲對比計算結(jié)果,齒面接觸疲勞強度計算地模數(shù)疲勞強度計算地模數(shù),由于齒輪模數(shù)m 地大小主要取決于彎曲強度所決定地承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定地承載能力僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)地乘積)有關(guān),可取由彎曲疲

21、勞強度算得地模數(shù)3.11mm 并就近圓整為標準值m=3.5mm ,按接觸強度算得地分度圓直徑d1=100.16mm ,算出小齒輪齒數(shù)d1100.16YFa 2YSa2F20.01625z1=28.62 29m3.5大齒輪齒數(shù)z2=u z1=2.85 29=82.65,取 z2=83.這樣設(shè)計出地齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根彎曲疲勞強度,并做到了結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費.( 3)幾何尺寸計算m 3.11mmd1mz3.529101.5mm,d2mz3.5 83 290.5mm12dd10.5101.5(10.5184.58mm1R)m13dm2d 2 10.5290.5(10.51

22、242.08mmR)z83322.86u=29z11arccosuarccos2.8619.272u 22.8621129019019.27270 .728Rd1u21101.52.8621153.76mm22圓整并確定齒寬b=RR=1/3153.76=51.25mm取 b1=b2=51mm.2、圓柱斜齒輪地設(shè)計計算已知: 輸入功率 9.03kW ,小齒 輪轉(zhuǎn)速為 340.4r/min , 齒數(shù) 比為 u=i2=4.00 ,電動機驅(qū)動,工作壽命為 8 年(每年工作 365 天)兩班制,帶式輸送機,連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷較平穩(wěn).( 1)選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)根據(jù)傳動方案圖,選用斜齒圓

23、柱齒輪傳動.2)運輸機為一般工作機器,速度不高,故選用7 級精度 (GB10095-88)3)材料選擇.由機械設(shè)計(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. 二者材料硬度差為40HBS.4)選小齒輪齒數(shù)z1=24,大齒輪齒數(shù)z2=u z1=4.00 24=96.5)選取螺旋角.初選螺旋角14( 2)按齒面接觸強度進行設(shè)計計算由設(shè)計計算公式進行試算,即:d1t3 2KtT3u 1 ( Z Z) 2HEduH( 1)確定公式內(nèi)地各計算數(shù)值1)試選 Kt=1.6.10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z2.4332)由機械設(shè)計(

24、第八版)圖H3)由機械設(shè)計(第八版)圖10-26 查得, 1=0.765, 2=0.880,則 = 1+ 2=0.765+0.880=1.6454 )由機械設(shè)計(第八版)表10-6 查得材料地彈性影響系數(shù)1ZE 189.8MPa 2 .5)計算小齒輪傳遞地轉(zhuǎn)矩:T 395.5 105 P95.5105 9.032.533 105 N mmn340.46)由機械設(shè)計(第八版)表10-7 選取齒寬系數(shù) d=1.7)由機械設(shè)計(第八版)圖10-21d 按齒面硬度查得小齒輪地接觸疲 勞 強 度 極 限 H lim1600MPa , 大 齒 輪 地 接 觸 疲 勞 強 度 極 限z1=29z2=83d1

25、=101.5mmd2=290.5mmdm1=84.58mmdm2=242.08mmu=2.861=19.272 2=70.728 R=153.76mmb=51.25mmb1=b2=51mm選 z1=24z2=9614 =1.645H lim 2550MPa .8)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):小齒輪 :N3=60nIIjLh=60 340.4 1( 283658)=9.542 108N 39.542108108大齒輪 : N42.386i II4.009)由機械設(shè)計(第八版)圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.95 , KHN2=0.96.10)計算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,安全系

26、數(shù)S=1,得KHN1lim 10.95600MPa570MPaH 1SKHN 2lim 20.96550MPa528MPaH 2S570 528 MPa 549 MPaH 1H 2故許用接觸應(yīng)力 H=22(2) 計算1)試算小齒輪分度圓直徑d1t ,由計算公式得d 1t 32KtT 3 u 1 ( ZH ZE )2duH21.62.533105412.433189.8275.81mm= 311.64545492)計算圓周速度 v.n75.81 340.4 m / s1.35m / svd1t6010006010003)計算齒寬 b 及模數(shù) mnt.b= dd1t=1 75.81mm=75.81

27、mmmnt=d 1t cos75.81cos14mm3.06mmz324h=2.25mnt=2.253.06mm=6.89mmb/h=75.81/6.89=11.0010) 計算縱向重合度. =0.318 dz1tan =0.318 1 24 tan14 =1.903 5)計算載荷系數(shù) .已知使用系數(shù)KA=1 ,根據(jù)v=1.35m/s , 7 級精度,由機械設(shè)計(第八版)圖10-8 查得動載系數(shù)KV=1.06 。由機械設(shè)計(第八版)表10-3 查得 KH =KF=1.2,表 10-4 查得 KH=1.426 ,圖 10-13查得 KF=1.37.故載荷系數(shù)K=KAKVKH KH =1 1.06

28、 1.2 1.426=1.8139 6)按實際地載荷系數(shù)校正所算得地分度圓直徑,得K75.811.813979.05mmd1 d1t 33mmKt1.67)計算模數(shù) mnt.d1 cos79.05cos143.1959mmmntmmz124( 3)按齒根彎曲強度進行設(shè)計ZE=189.8MPa?T3=2.533 105Nmmd=1N3=9.542 108N4=2.386 108KHN1=0.95KHN2=0.96 H1=570MPa H2=528MPa H=549MPad1t 75.81mmv=1.35m/sb=75.81mmmnt=3.06mmh=6.89mmb/h=11.00 =1.903由

29、設(shè)計公式進行試算K=1.81392KTYcos2mn31YFaYSaz 2Fd1( 1)確定計算參數(shù)1)計算載荷系數(shù) .K=KAKVKF KF =1.0 1.06 1.1 1.37=1.59742)根據(jù)重合度1.903 ,由機械設(shè)計(第八版)圖10-28 查得螺旋角影響系數(shù) Y0.88 .3)由機械設(shè)計(第八版)圖10-20c 查得小齒輪地彎曲疲勞強度極限FE1500MPa ,大齒輪地彎曲疲勞強度極限FE 2380MPa .4)由圖10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.92 , KFN2=0.94.5)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力:KFN 1FE 10.92500328.57MPaF 1SMPa

30、1.4KFN 2FE 20.94380255.14MPaF 2SMPa1.46)計算當(dāng)量齒數(shù):zv1z12426.27cos3(cos14 )3v2z296105.09zcos3(cos14 )37)由表 10-5 查得齒形系數(shù) YFa1=2.592,YFa2=2.176 。應(yīng)力校正系數(shù)YSa1=1.596,YSa2=1.795.8)計算大、小齒輪地YFaYSa 并加以比較 .FYFa 1YSa12.5921.5960.01259F 1328.57YFa 2YSa22.176 1.7950.01531F2255.14大齒輪地數(shù)值大 .( 2)設(shè)計計算2KTYcos2YFa YSa31mnd z

31、12F= 3 2 1.81392.5351050.88cos2 140.01531mm 2.31mm12421.645mn 大于由齒對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算地法面模數(shù)根彎曲疲勞強度計算地法面模數(shù),取mn=2.5mm, 已可滿足彎曲強度 .但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得地分度圓直徑d1t=79.05mmmnt=3.1959mmK=1.5974Y0.88KFN1=0.92KFN2=0.94F1328 .57MPaF2255.14 MPazv126.27zv2105.09YFa1YSa10.01259d1=79.05mm 來計算應(yīng)有地齒數(shù).于是由d1 cos79.05

32、cos14z130.68mn2.5取 z1=31, 則 z2=uz1=4.0031=124.( 4)幾何尺寸計算1)計算中心距 az1 z2 mn31124 2.5 mm 199.68mm2 cos2cos14F 1YFa 2YSa2F20.01531將中心距圓整為 200mm.2)按圓整后地中心距修正螺旋角arccos z1 z2mnarccos 31 124 2.514.362a2200因值改變不多,故參數(shù)、 ZH 等不必修正 .3)計算大小齒輪地分度圓直徑z1mn31 2.580.00mmd1mmcoscos14.36d2z2 mn1242.5 mm 320.00mmcoscos14.3

33、64)計算齒輪寬度 b= dd1=1 80.00mm=80.00mm 圓整后取 B2=80mm 。 B1=85mm.5)齒頂高ha=mn(han*+xn)=2.51=2.5mm6)齒根高hf=mn(han*+cn-xn)=2.5(1+0.25)=3.125mm7)齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=80.00+2 2.5=85.00mm da2=d2+2ha=320.00+2 2.5=325.00mm8)齒根圓直徑 df1=d1-2hf=80.00-2 3.125=73.75mm df2=d2-2hf=320.00-2 3.125=313.75mm六 軸地設(shè)計計算1、輸入軸軸 I 地設(shè)計計算已知

34、: PI=9.5kW, nI =970r/min,TI =93.57 Nm( 1)求作用在齒輪上地力高速級小圓錐齒輪地分度圓直徑為dm1d1 10.5 R101.5(1 0.5 1) 84.58mm3根據(jù)機械設(shè)計(第八版)式10-22 確定作用在錐齒輪上地圓周力、軸向力和徑向力 .圓周力Ft2TI2 93 .57103N2212.6Ndm184.58徑向力Fr=Ft tan cos1=2212.6tan20 cos19.272 =760.2N軸向力Fa=Ft tan sin 1=2212.6tan20 sin19.272 =265.8N(2)初步確定軸地最小直徑并選擇聯(lián)軸器先按式15-2初步估

35、算軸地最小直徑.選取軸地材料為45 鋼(調(diào)質(zhì)),根據(jù)表15-3,取A0 112,得dminA03 PI11239.523.96mm ,輸入軸地最小直徑為安裝n970I聯(lián)軸器處軸地直徑dI-II ,為了使所選地軸直徑dI-II與聯(lián)軸器地孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號 .聯(lián)軸器地計算轉(zhuǎn)矩Tca=KATI ,查表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 KA1.3,則 :Tca=KATI=1.393.57N m=121.64N m聯(lián)軸器與軸之間周向定位采用鍵連接,對直徑d 100mm地軸,有一個鍵槽時,軸徑增大3%4%,故mn 2.31mmz1=31z2=124a=199.68mm 20 0mm14.3

36、6d180.00mmd 2320.00mmb=80.00mmha=2.5mmhf=3.125mmda1=85.00mmda2=325.00mmdf1=73.75mmdf2=313.75mmFt2212.6NFr=760.2Ndmin=23.96(3%4%)=24.6924.92mm.根據(jù)電動機型號Y160L-6 ,由機械設(shè)計課程設(shè)計(第五版)表15.2 及標準 GB/T5014-2003 ,查得電動機軸徑應(yīng)取42mm,故選LT6 型彈性套柱銷聯(lián)軸器42112(GB/T4323-2002),其公稱轉(zhuǎn)矩Tn=250Nm.主動端: d1=48mm,Y型軸孔L1=112mm , A 型鍵槽;從動端:

37、d2=40mm,Y 型軸孔 L1=112mm , A 型鍵槽 .3)軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計1)擬定軸上零件地裝配方案(如圖所示)圖 6.1 輸入軸軸 I根據(jù)軸向定位地要求確定軸地各段直徑和長度1)為了滿足半聯(lián)軸器地軸向定位,-軸段右端需制出一軸肩,故取-段地直徑 d49mm .左端用軸端檔圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑 D=52mm. 半聯(lián)軸器與軸配合地轂孔長度L1=84mm ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸地端面上,故I II 段地長度應(yīng)比L1 略短些,現(xiàn)取 lI-II=82mm.2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力,選用單列圓錐滾子軸承 .參照工作要求并根據(jù)d49mm ,根據(jù)

38、 GB/T 297-1994,初步選圓錐滾子軸承30210,其 基 本尺寸dDT50 mm90mm21.75mm ,a20mm,則d d - 50mm ,而取 l 21.75mm .這對軸承均采用軸肩進行軸向定位,根據(jù) GB/T297-1994 , 30210型軸承地安裝尺寸da min57mm,因此取 d - 57mm .3)為了使軸具有較大剛度,兩軸承支點距離不宜過小,一般取L12.5d, d為軸頸直徑 ,故取 L12.5d2.550 125mm ,所以l-L1 T12521.75 103.25mm . 圓整,取l- 104mm . 小錐齒輪地懸臂長度 L20.5L1 0.512562.5

39、mm .右邊軸承右端面采用軸套定位,取 l-19mm.4)取安裝齒輪處VI-VII 軸段地直徑 d - 40mm,齒輪軸孔深度取60mm;為使套筒可靠地壓緊軸承,軸承與錐齒輪間隔一軸套,取l-65mm .5)軸承端蓋地總寬度為25mm. 根據(jù)軸承端蓋地裝拆及便于對軸承添加潤滑油地要求,取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間地距離10mm ,故l- 35mm .(3)軸上零件地周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸地周向定位均采用平鍵連接,按d- 由機械設(shè)計(第八版)表6-1 查得平鍵截面 b h 12mm 8mm ,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為56mm ,同時為保證齒輪與軸配合有良好地對中性,F(xiàn)a=265.8Nd m

40、in23.96mmTca=121.64N mdIIIII49mmd d - 50mml 21.75mm故選擇齒輪輪轂與軸地配合為H 7;半聯(lián)軸器與軸地連接,選用平鍵為d- 57mmn6H 7l-104mm8mm 7mm 100mm ,半聯(lián)軸器與軸地配合為. 滾動軸承與軸地周向k 6k6.l-19mm定位是由過渡配合來保證地,此處選軸地直徑尺寸公差為(4)確定軸上圓角和倒角尺寸 .d- 40mm參照機械設(shè)計(第八版)表15-2 取軸端倒角為 245 .l-65mm( 4)求軸上地載荷首先根據(jù)軸地結(jié)構(gòu)圖做出軸地計算簡圖.l - 35mm圖 6.2 輸入軸軸I 彎矩圖軸上載荷大小如下表:載荷水平面

41、H垂直面 VFNH1 =1440.8NFNV1 =390.4N支反力 FFNH2 =3653.4NFNV2 =1150.6NM H1=-154886NmmM V1 =-41968Nmm彎矩 MM H2=-4NmmM V2 =11246NmmM 11548862419682160471.1Nmm總彎矩M 24211246211246N mm扭矩 TT I=93570N mm(5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸地強度根據(jù)載荷圖及上表所示,可判斷出危險截面,因軸地單向旋轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力,取0.6 ,軸地計算應(yīng)力caM 12(T ) 2160471.12(0.6 93570) 213.6MPaW0.

42、1503前已選定軸地材料為45表鋼(6.1調(diào)輸質(zhì)入)軸,軸由I機載械荷設(shè)及計彎(矩第值八版表15-1 查160MPa,ca1得,故安全 .2、中間軸軸 II 地設(shè)計計算已知: PII=9.03kW, nII=340.4r/min,TII=253.50 Nm ( 1)確定中間軸上各齒輪地力2T 12253.506337.5NFt 10.08d1圓柱斜齒輪Ft 1 tan n6337.5tan 20Fr 12381.1Ncoscos14.36Fa 1 Ft 1 tan6337.5tan14.36 1622.5NFt2=Ft=2212.6N圓錐直齒輪Fr2=Fa=265.8NFa2=Fr=760.2

43、N(2)初步確定軸地最小直徑45鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 .根據(jù)先初步估算軸地最小直徑.選取軸地材料為機械設(shè)計(第八 版)表 15-3,取A0 112,得d min A03PII1123 9.0333.40mm ,中間軸最小直徑顯然是nII340.4安裝滾動軸承地直徑d-和 d - .( 3)軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 擬定軸地裝配方案(如下圖所示 )圖 6.3 中間軸軸 II根據(jù)軸向定位地要求確定軸地各段直徑和長度1)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受到徑向力和軸向力,故選用單列圓錐滾子軸承,參照工作要求并根據(jù)dI-II=dV-VI33.40mm,根據(jù)GB/T297-1994, 初選圓錐滾 子軸承30308, 其

44、尺 寸d D T40 mm90mm25.25mm-40mm,a=23mm, dd.這對軸承均采用套筒進行軸向定位,根據(jù)GB/T297-1994 , 30308 型軸承地安裝尺寸 da min47mm ,因此取套筒與軸承端面相接處外徑為47mm .安裝小圓柱斜齒輪地寬度B1=85mm ,為使其右端能用軸套定位,軸段lIV-V=82mm ,取軸徑 d-50mm ,則小圓柱齒輪地孔徑為 50mm,經(jīng)驗算其齒根圓與鍵槽底部地距離e2.5mn ,齒輪與軸可分開制造 .2)錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位,試取d - 43mm ,則輪轂 寬 度l (1.0 1.2)43(1.0 1.2)4343 51.

45、6mm, 取48mm ,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 l- 45mm ; 齒 輪 地 右 端 采 用 軸 肩 定 位 , 軸 肩 高 度h 0.07d,故取 h 5mm,則取軸環(huán)處地直徑為d - 60mm ,軸環(huán)寬度 b1.4h, l - 12mm .3)箱體以小圓錐齒輪中心線為對稱軸,則取l- 46.25mm,l- 46.25mm .(3)軸上地周向定位圓錐齒輪地周向定位采用平鍵連接,按d- 43mm 由機械設(shè)計(第八版)表 6-1 查得平鍵截面 b h 12mm 8mm ,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為 40mm,同時為保證齒輪與軸配合有良好地對中性,故選擇齒輪

46、輪轂與軸地配合為H 7 ;圓柱齒輪地周向定位采用平鍵連m6接,按 d VV50mm 由機械設(shè)計(第八版)表6-1 查得平鍵截面bh14mm9mm ,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為80mm ,同時為保證齒輪與軸配合有良好地對中性,故選擇齒輪輪轂與軸地配合為ca13.6MPaFt 16337.5NFr 12381.1NFa11622.5NFt2=2212.6NFr2=265.8NFa2=760.2Nd min33.40mmH 7m6;滾動軸承與軸地周向定位是由過渡配合來保證地,此處選軸地尺寸公差為m6.軸上圓角和倒角參照機械設(shè)計(第八版)表15-2 取軸端倒角為245 .( 4)求軸上地載荷首先根據(jù)軸地

47、結(jié)構(gòu)圖做出軸地計算簡圖.d- d - 40mmd- 43mmd- 60mml III46.25mml VVI46.25mml- 45mml - 12mmlIV-V=82mm圖 6.4 中間軸軸II 彎矩圖求軸上地載荷,各值列如下表:載荷水平面 H垂直面 VFNH1=-696.1NFNV1 =1151N支反力 FFNH2=-3428.8NFNV2 =1495.9NM V1 =68864.3N mm彎矩 MM H1=-41647.7N mmM V2 =-23150.3N mmM H2=-220300NmmM V3 =31218.7N mmM V4 =96118.7N mmM 141677 .7 2

48、68864.3280478.7N mm總彎矩M241647.7223150.3247649 .4N mmM 3220300 296118 .7 2240355.8NmmM 4220300 231218.7 2222501Nmm扭矩 TTII=253.50N m( 5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸地強度根據(jù)上表中地數(shù)據(jù)及軸地單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力,取0.6,軸地計算應(yīng)力caM 32(T)2240355.82(0.6253500)222.76MPaW0.1503前已選定軸地材料為45鋼 (調(diào)質(zhì)),160MPa,ca1 ,故安全合格 .3、輸出軸軸地設(shè)計計算已 知 : 輸 出 軸 功 率 為

49、PIII=8.58kW , 轉(zhuǎn) 速 為 nIII=85.1r/min, 轉(zhuǎn) 矩 TIII=963.91N m,大圓柱齒輪地直徑為 320 mm ,齒寬為 80mm.( 1)確定輸出軸上作用在齒輪上地力Ft 3Ft16337.5N圓柱斜齒輪(大)Fr 3Fr 12381.1NFa 3Fa11622.5N( 2)初步確定軸地最小直徑先初步估算軸地最小直徑.選取軸地材料為45 鋼(調(diào)質(zhì)),根據(jù)機械設(shè)計(第八版)表 15-3,取A0 112, 得d minA03 PIII11238.5852.13mm,輸出軸地最小直徑為安裝nIII85.1聯(lián)軸器地直徑表 6.2 中間軸軸 II 載荷及彎矩值d1-2,

50、為了使所選地軸直徑d1-2 與聯(lián)軸器地孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號 .聯(lián)軸器地計算轉(zhuǎn)矩Tca=KATIII,查機械設(shè)計(第八版)表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小,故取KA1.3, 則Tca=KATIII=1.3963910Nmm=1253083Nmm,根據(jù) GB/T 5843-2003,選GY7型凸緣聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為1600 Nm ,取半聯(lián)軸器地孔徑d 155mm , 故 取 d1255mm , 選Y型半聯(lián)軸器,長度L112mm .3)軸地結(jié)構(gòu)設(shè)計1)擬定軸上零件地裝配方案軸上零件地裝配方案(見下圖所示)ca22.76MPaFt 36337.5NFr 32381.1NFa 31622.5

51、N圖 6.5輸出軸(低速軸)軸III(2)根據(jù)軸向定位地要求確定軸地各段直徑和長度1)為了滿足半聯(lián)軸器地軸向定位,1-2 軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段地直徑 d 2365mm ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸地端面上,故1-2 段地長度應(yīng)比L1 略短些,現(xiàn)取 l1 2110mm .2)初步選擇滾動軸承 .因軸承同時受有徑向力和軸向力,可選用角接觸球軸承,參照工作要求并根據(jù)d 2 365mm ,根據(jù) GB/T292-1994 ,初選角接觸球軸承7214C,其尺寸為dD B70mm 125mm24mm , a=25.3,d 34d 7870mm,而 l 3 4 24mm.軸承右

52、端采用軸肩進行軸向定位,查得7214C 型軸承地定位軸肩軸徑da min 79mm,因此取 d 4 5 80mm ;齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位,已知齒輪輪轂地寬度為80mm,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l 6 777 mm ,取d6 7 80mm ,齒輪地左端采用軸肩定位,軸肩高度h0.07d ,故取h=6 , 則 軸 環(huán) 處 地 直 徑 為 d 5692mm . 軸 環(huán) 寬 度 b1.4h , 取l 569mm.3)軸承端蓋地總寬度為20mm,根據(jù)軸承端蓋地裝拆及便于對軸承添加潤滑油地要求,求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間地距離l 10mm ,故取 l 2

53、 352mm ;為保證圓柱斜齒輪能正對嚙合,取軸段 l 7 8 46mm.4)根據(jù)中間軸長度及箱體以小圓錐齒輪中心線為對稱軸,得l 4 - 571.5mm .(3)軸上地周向定位齒輪、半聯(lián)軸器地周向定位均采用平鍵連接.對齒輪地定位,按d6-7 由機械設(shè)計(第八版)表6-1 查得平鍵截面 b h 22mm 14mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為70mm,同時為保證齒輪與軸配合有良好地對中性,故選擇齒輪輪轂與軸地配合為H 7 ;同樣,半聯(lián)軸器與軸地連n6H 7 ,接,選用平鍵 16mm 10 mm 100mm,半聯(lián)軸器與軸地配合為k6滾動軸承與軸地周向定位是由過渡配合來保證地,此處選軸地尺寸公差為 m

54、6.(4)確定軸上圓角和倒角尺寸參照機械設(shè)計(第八版)表15-2 取軸端倒角 -為 245 .( 4)求軸上地載荷首先根據(jù)軸地結(jié)構(gòu)圖做出軸地計算簡圖.d 12d 23d 34d 78d 45d 56d67l 12l23l34l 45l 56l67l78圖 6.6 輸出軸彎矩圖求軸上地載荷,各值列如下表:55mm65mm70mm70mm80mm92mm80mmmm 52mm 24mm71. 5mmmm 77mm 46mm載荷水平面 H垂直面 VFNH1 =2021.4NFNV1 =2194.5N支反力 FFNH2 =4316.1NFNV2 =186.6N彎矩 MMH1M V1=270362.4N

55、 mm=-249036.5N mmM V2 =10762.4N mmM 12270362 .4 2367579 .9 Nmm249036.5總彎矩M 2249036.5 210762.42249268.9Nmm扭矩 TTIII =963.91N m( 5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸地強度根據(jù)上表中地數(shù)據(jù)及軸地單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力,取0.6 ,軸地計算應(yīng)力M 12(T)2367579.92(0.6 963910)213.38MPacaW0.1803軸地材料為160MPa, ca145 鋼(調(diào)質(zhì)),查得,故安全合格 .6)精確校核軸地疲勞強度判斷危險截面14 段間截面只受扭矩作用,雖然鍵

56、槽、軸肩及過渡配合所引起地應(yīng)力集中均將削弱軸地疲勞強度,但由于軸地最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕地確定地,所以這些截面無需校核.從應(yīng)力集中對軸地疲勞強度地影響來看,截面6 和 7 過盈配合引起地應(yīng)力集中最嚴重;從受載地情況來看,67 段中間處截面上應(yīng)力最大,但應(yīng)力集中不大且軸徑最大,故不需校核;截面6 地應(yīng)力集中地影響和截面 7 地相近,但截面 7 不受扭矩作用,同時軸徑也較大,故不必作強度校核 .因而該軸只需校核截面表 6.36 左輸右出兩軸側(cè)載即荷可及彎.矩值截面 6 左側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1 923=77868.8mm3抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=0.2923=155737

57、.6mm3截面 6左側(cè)彎矩 M 為M367579.9 7740176629.3N mm77截面 6 上地扭矩 TIII=963910Nmm截面上地彎曲應(yīng)力M176629.32.27 MPab77868 .8W截面上地扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T9639106.19MPaT155737.6WT軸地材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理 .由表 15-1 查得B640MPa ,1275MPa ,1155MPa.截面上由于軸肩而形成地理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機械設(shè)計(第八版)附表3-2查取 .因 r2.00.022 , D921.15,經(jīng)插d92d80值后查得2.02,1.50 .又由機械設(shè)計(第八版)附圖3-1 可得軸地材料敏感

58、系數(shù)為q 0.82, q0.85 .故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k1q110.822.0211.84k1q110.851.5011.43由機械設(shè)計(第八版)附圖3-2 及 3-3地尺寸系數(shù)0.63 ,扭13.38MPa轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.78.ca軸按磨削加工,由機械設(shè)計(第八版)附圖3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92 .軸未經(jīng)表面強化處理,即q1 ,則綜合系數(shù)為Kk111.84113.010.630.92Kk111.43111.920.780.92碳鋼地特性系數(shù)0.1 0.2,取0.10.05 0.1,取0.05計算安全系數(shù)Sca 值S127540.25Kam3.012.270.10S115525.42Ka

59、m6.196.191.9220.052ScaS S40.2525.4225.23S 1.5S 2S 240.25 225.422故可知其安全 .6)截面 6 右側(cè)抗彎截面系數(shù)W0.1d 30.1 80 3 mm351200mm3抗扭截面系數(shù)WT0.2 d 30.2803102400mm3截面 6右側(cè)彎矩 M 為 M7740176629.3Nmm367579.977截面 6 上地扭矩TIII=963910Nmm截面上地彎曲應(yīng)力bM176629.33.45MPaW51200截面上地扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力TT9639109.41MPaWT102400k過盈配合處地,由機械設(shè)計(第八版)附表3-8 用插值法求出,

60、并取 k0.8 k,于是得 k3.16 ,k0.83.162.53 .軸按磨削加工,由機械設(shè)計(第八版)附圖3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92 .軸未經(jīng)表面強化處理,即q1 ,則綜合系數(shù)為k113.1613.25K10.92k112.5312.62K10.92碳鋼地特性系數(shù)W=77868.8mm3WT=155737.6mm3M176629 .3 Nmm2.27 MPa6.19MPa1.84 k 1.430.1 0.2,取0.10.05 0.1,取0.050.10.05計算安全系數(shù)caS值S127524.53Kam3.25 3.45 0.1 0S11559.4112.34Kam9.412.620.

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