圓錐—圓柱齒輪減速器

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說明書 帶式運(yùn)輸機(jī)圓錐一一圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)教師： 2009年12月 一？設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 二？電機(jī)的選擇計(jì)算 2 三？運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 3 四？傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 .閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 2 .閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 五？軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 .減速器高速軸I的設(shè)計(jì) 12 2 .減速器低速軸II的設(shè)計(jì) 17 3.減速器低速軸III的設(shè)計(jì) 23 六？滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 1 .減速器高速I軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 28 2 .減速器低速II軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 29

2、 3 .減速器低速III軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 31 七？鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 32 八?聯(lián)軸器的校核 34 九?潤滑油的潤滑方式選擇 35 十?減速器箱體附件選擇設(shè)計(jì) 35 H^一？主要設(shè)計(jì)尺寸 37 十二?參考文獻(xiàn) 40 機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 帶式運(yùn)輸機(jī)圓錐一一圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及其要求： 運(yùn)輸帶拉力F=2100N; 運(yùn)輸帶速度：V=1.6M/S 滾筒直徑D=400mm 機(jī)器的年產(chǎn)量；500臺(tái)； 機(jī)器的工作環(huán)境：清潔，最高溫度 35 C 機(jī)器的載荷特性：平穩(wěn)； 機(jī)器的工作時(shí)間：10 （每年工作300天） 其他設(shè)計(jì)要求：1、允許帶運(yùn)輸速度誤差± 5

3、% ; 2 、小批量生產(chǎn) 設(shè)計(jì)注意： 1、設(shè)計(jì)由相當(dāng)A0圖紙2張及計(jì)算說明書1份組成。 2、設(shè)計(jì)必須根據(jù)進(jìn)度（由指導(dǎo)老師擬定）按期完成。 3、設(shè)計(jì)圖紙及計(jì)算說明書必須經(jīng)指導(dǎo)老師審查簽字后，方能參加設(shè)計(jì)答辯 完成期限 年 月 日 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果  ?電機(jī)的選擇計(jì)算： 1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型 按工作要求和工作條件選取 Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，具 結(jié)構(gòu)為全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V.O 2、選擇電動(dòng)機(jī)的容量 工作及的有效功率為： Pw =——= ——3.36 KW 帶傳動(dòng)的效率 41=0.96 聯(lián)軸器的效率 42=0.99 一對(duì)圓錐

4、滾子軸承的效率 43= 0.98 一對(duì)球軸承的效率 44= 0.99 閉式直齒圓錐齒傳動(dòng)效率45= 0.97 閉式直齒圓柱齒傳動(dòng)效率46= 0.98 b.總 效率刀二刀 1 刀 2刀 3 刀 4 4 5Tl 6=0.96X0.99 X 0.98 X 0.99 X 0.97 義 0.98=0.87707 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率 Pr=PwZ 4=3.36/0.87707=3.83kw 3、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 查表得二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比 i總=8~40,而工作機(jī)卷 筒的轉(zhuǎn)速為： =60 X 1000VZ d=60X 1000X 1.6/(3.14 X 400)=76.4

5、 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 4=0.87707 Pr=3.83kw =76.4 r/m (611.2-3056) i 總 X =76.4 X (8~40) = (611.2-3056) r/m 方案號(hào) 電機(jī)類型 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 1 Y112M-4 4 1500 1440 19.334 2 Y132M1-6 4 1000 960 12.565 4、選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 查參考文獻(xiàn)[1] 表15.1得 根據(jù)以上兩種可行同步轉(zhuǎn)速電機(jī)對(duì)比可見，方案2傳動(dòng)比小且質(zhì) r/m 選用三相異步電動(dòng) 機(jī) Y132S-6 p=3

6、kw n=960r/min i12=3 i34=4.18 i 實(shí)=12.54 n0=960r/min n1=960r/min n2=360r/min n3=76.56r/min n4=76.56r/min p0= 3.83 kw p1=3.7538 kw 量價(jià)格也比較合理，所以選擇 Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)。 三，動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 1 .分配傳動(dòng)比 (1) 總傳動(dòng)比i =12.565 (2)各級(jí)傳動(dòng)比：直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)比 i 12=3, 直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)比i34=4.18 (3) 實(shí)際總傳

7、動(dòng)比i實(shí)二門2 Xi34=3 X 4.18=12.54, V Ai=0.021 <0.05,故傳動(dòng)比滿足要求滿足要求。 2 .各軸的轉(zhuǎn)速(各軸的標(biāo)號(hào)均已在圖1.1中標(biāo)出) n0=960r/min , n1=n0=960r/min , n2=n1/ i12=360r/min , n3= n2/ i34=76.56r/min , n4=n3=76.56r/min 3 .各軸的功率 p0=pr=3.83 kw, p1= p0q 2=3.7538kw, p2= p1 4 44 3=3.6047 kw, p3=p2r1 54 3=3.4973 kw, p4=p3 “2” 3=3.3597

8、kw 3.各軸的轉(zhuǎn)矩，由式：T=9.55Pi/ni 可得 T0=38911N? mm, T1=38136.8 N mm, T2=956246.8 N mm, p2=3.6047 kw p3=3.4973 kw p4=3.3597 kw T0=38911N? mm T1=38136.8N? mm T2=95624.68N ? mm T3=435799N? mm T4=419085N? mm N1=27.648X N2=9.216X [(rH]1=546Mpa [(rH]2=511.5Mpa Z1=24 Z2=72 6 1=18.435° T3=435

9、799N? mm, T4=419085N - mm 四，傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.閉式直齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 a.選材： 選用七級(jí)精度 小齒輪材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217?255 (T Hlim1=600 Mpa,6 FE1 =500 Mpa 大齒輪材料選用45號(hào)鋼，正火處理，HB=162?217 (T lim2=550 Mpa,6 FE2 =380 Mpa b.計(jì)算小齒輪分度圓直徑 (1)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N: N1=60njL=60X 960X1 X2X8X 10X 300=27.648 義 N2=N1/i2 =27.648 乂 /3=9.216 X

10、 (2)查圖10-19得 解除疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.91 KHN2=0.93得， 取 SHmin=1.0, . ? [(rH]1=(rHlim XKHN1/SHmin=600 0.91=546Mpa, [(T H]2=(T Hlim x KHN1/SHmin =56(X 0.93=511.5 Mpa v[(rH]1> [(tH]2, . .計(jì)算取[(T H]1= [(T H]2=546 Mpa (3)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)(由于小齒輪更容易失效故 按小齒輪設(shè)計(jì))：取齒數(shù) Z1=24 ,則Z2=Z1 X i12=24 X3=72,取 Z2=72 ..實(shí)際傳動(dòng)比 u

11、=Z2/Z1=72/24=3,且 u=tan 6 2=cot 6 1=3, 6 2=71.565° , 8 1=18.435° , 則小圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù) zm1=z1/cos1=24/cos18.435=25.3 , m2=z2/cos 2=72/cos71.565 0 =227.68 (4)表 10-6 有 ZE=189.8,取 Kt=2.0 又.. T1=38136.8 , u= 3,6 R1=0.333 計(jì)算小齒輪分度圓直徑： d1t 2.92 — = 72.474mm c.齒輪參數(shù)計(jì)算： (1)計(jì)算圓周速度： v= d1n1/60000=3.14 X 72.4

12、74.960/60000=3.61409 m/s (2)計(jì)算齒輪的動(dòng)載系數(shù)K 根據(jù)v=3.614 ,齒輪七級(jí)精度由機(jī)械設(shè)計(jì)課本 10-8得 Kv=1.18 肩表10-2得使用系數(shù)KA=1.00 取動(dòng)載系數(shù)K =1 取由圖10-8得軸承系數(shù)KHbe=1.25則 KH KH bex 1.5=1.875. 齒輪的載荷系數(shù) K=KA KvX KH xKH =1X 1.18 乂 1X1.85=2.22125 (3)按齒輪的實(shí)際載荷系數(shù)所算得的分度圓宜徑由式(10-10a得) d1=d1tx =72.474 X =74.946mm m=d1/z1=74.946/24=3.123 6

13、 2=71.565° ZE=189.8 Mpa Kt=2.0 T1=38136.8 Mpa 力 R1=0.333 d1t= 72.474mm v=3.61409 m/s Kv=1.18 KA=1.00 K =1 KH be=1.25 KH =1.875 K=2.22125 d1=74.946mm m=3.123 (T FE1 =500 Mpa (T FE2=380 Mpa KFN1=0.865 KFN2=0.885 [ 240.214 K=2.2125 YFa1=2.65 YFa2=2.236 YSa1=1.58 YSa2=1.754

14、 d.齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) m (1) 由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(tFE1 =500 Mpa大 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(7 FE2=380 Mpa (2) 有圖10-8查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) KFN1=0.865,KFN2=0.885. (3) 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力，取安全系數(shù) S=1.4 [ (T FE1/S=0.865 X 500/1.4=308.9285 [ (T FE2/S=0.885 X 3800/1.4=240.214 (4) 計(jì)算載荷系數(shù) KH KF =1.875 K=KA XKV< KF XKF =1X1.18 X 1

15、 X 1.875=2.2125 (5) 查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 YFa1=2.65, YFa2=2.236 (6) 查得應(yīng)力校正系數(shù) YSa1=1.58 YSa2=1.754 (7) 計(jì)算小齒輪的 并加以比較 =2.65 X 1.58/308.9285=0.01355 =2.236 義 1.754/240.214=0.016327 所以使用 (8) m - =2.3555 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞計(jì)算的模 m大于由齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，又有齒輪模數(shù) m的大學(xué)主要有彎曲強(qiáng)度覺 定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒 輪直徑有關(guān)所以

16、將其圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。即 m=2.5 按接觸疲勞計(jì)算的分度圓直徑d1=74.946得 Z1=d1/m=74.946/2.5 30 則 Z2=90 f.計(jì)算大小錐齒的基本幾何尺寸 模數(shù)： m = 2.5 mm 分度圓直徑： d1=mz1=2.5X 30=75 mm, d2=mz2=2.5X 90=225mm 齒頂圓直徑： da1=d1+2mcosE)1=75+5cos18.44° =79.743 mm, da2=d2+2mco岔 2=225+5cos71.56° =226.582mm 齒根圓直徑： df1=d1-2.4mcos 6 1=75-6cos18.44 0 =69.3

17、08mm df2=d2-2.4mcos 5 2=225-6 X cos71.56 0 =223.102mm 齒輪錐距： R=0.5m =0.5 X2.5 =118.25 mm 將其圓整為R=120mm 大端圓周速度： m =2.5 Z1=30 Z2=90 m=2.5 d1=75 mm d2=225mm da1=79.743 mm da2=226.582mm df1=69.308mm df2=223.102mm R=120mm v= d1n1/60000=3.14 X 75X 960/60000=3.768m/s , 齒寬： b=R(J)R ==120/3

18、=40 mm 分度圓平均直徑： dm1=d^< (1-0.5 )=75 x 5/6=62.5mm dm2=d2< (1-0.5 )=225 義 5/6=187.5mm 2.閉式直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 a.選材: 選用七級(jí)精度； 小齒輪材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~255 (T Hlim1=600 Mpa,6 FE1 =500 Mpa 大齒輪材料選用45號(hào)鋼，正火處理，HB=162~217 (T lim2=550 Mpa,6 FE2 =380 Mpa b.計(jì)算小齒輪分度圓直徑 (1)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N: N1=60njL=60X 320X1X2X8X1

19、0X 300=9.216 X h N2= N1\4.18=2.2047 乂 h (2)查圖10-19得解除疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.96 KHN2=0.98得取 SHmin=1.0, . ? [(T H]1=(T Hlim x KHN1/SHmin=600 0.96=576Mpa, [(T H]2=(T Hlim x KHN1/SHmin =560< 0.98=539 Mpa v [(T H]1> [(tH]2, . .計(jì)算取[(tH]1= [(T H]2=576 Mpa (3) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪模數(shù)(由于小齒輪更容易失效故按小 v==3.768m/s b=40 m

20、m dm1=62.5mm dm2=187.5mm o- Hlim1=600 Mpa (T FE1 =500 Mpa o- lim2=550 Mpa (T FE2 =380 Mpa N1=9.216X h N2=2.205X h KHN1=0.96 KHN2=0.98 SHmin=1.0 [(rH]1=576Mpa [(T H]2=539 Mpa 齒輪設(shè)計(jì))： 取齒數(shù) Z1=24 , WJ Z2=Z1 X i12=24 X 4.18=100.32 ,取 Z2=100 ..實(shí)際傳動(dòng)比 u=Z2/Z1=100/24=4.167 , 由［2］表 11-5 有 ZE=

21、189.8 Mpa, 由［2］取 Kt=1.5 又= T1=38136.8 , u= 4.17 ,齒寬系數(shù) d1t 2.32 = a 2.32 —— =62.24 d.齒輪參數(shù)計(jì)算： (1) 計(jì)算圓周速度： v= d1n1/60000=3.14 X 62.24 X 320/60000=1.0423m/s (2)計(jì)算齒寬b b= x d1t=1 X 62.24=62.24mm (3)計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) mt=d1t/z1=62.24/24=2.677 H=2.25mt=6.023 b/h=62.24/6.023=10.333 (4)計(jì)算載荷系

22、數(shù)K 根據(jù)v=1.0423m/s，齒輪七級(jí)精度由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖10-8得Kv=1.05 有表10-2得使用系數(shù)KA=1.00 由表10-3取動(dòng)載系數(shù)K =1.1 由表10-4插值法得7級(jí)精度小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置 KH =1.42 由 b/h=10.67, KH =1.42,查得圖 10-13 得 KF =1.35 Z1=24 Z2=100 u=4.167 ZE=189.8 Mpa Kt=1.5 d1t=62.24mm v=1.04 m/s b=62.24mm b/h=10.33 Kv=1.05 KA=1.00 K =1.1 KH =1.42 KF =1

23、.35 齒輪的載荷系數(shù) K=1.64 (T FE1 =500 Mpa (T FE2 =380 Mp KFN1=0.885 KFN1=0.885 S=1.4 [ =316.07MPa [ =245.64 MPa K=1.55925 YFa1=2.65 YFa2=2.18 YSa1=1.58 YSa2=1.79 K=KA KvX KH x KH =1 X 1.05 X 1.1 X 1.42=1.64 按齒輪的實(shí)際載荷系數(shù)所算得的分度圓直徑由式(10-10a得) d1=d1t X 一 = 62.24 X ——=64.12mm m=d1/z1=64.12

24、/24=2.672 e.按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m (1) 由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(tFE1 =500 Mpa,大 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(tFE2 =380 Mpa ⑵ 有圖10-8查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) KFN1=0.885,KFN2=0.905. ⑶計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力，取安全系數(shù) S=1.4 [ (T FE1/S=0.885 X 500/1.4=316.07MPa [ (T FE2/S=0.885 X 3800/1.4=245.644 MPa (4)計(jì)算載荷系數(shù) KF =1.35 K=KA XKVX KF XKF =1X 1.05 X

25、1.1 X 1.35=1.55925 (5)查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 YFa1=2.65, YFa2=2.18 (6)查得應(yīng)力校正系數(shù) YSa1=1.58 YSa2=1.79 (7)計(jì)算小齒輪的 并加以比較 =2.65 X 1.58/316.07=0.013247 =2.236 X 1.754/240.214=0.0158858 所以使用 (8) m = =2.02 (9)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞計(jì)算的模 m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度的模數(shù)，又有齒輪模數(shù) m的大學(xué)主要有彎曲強(qiáng)度覺定的承載能力， 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有

26、關(guān)所以將其圓 整到標(biāo)準(zhǔn)值。即m=2.5 按接觸疲勞計(jì)算的分度圓宜徑 d1=64.12得 Z1=d1/m=64.12/2.5 25.68 則取 Z1=26 大齒輪 Z2=26X 4.167 108.31 取 Z2=108 f.計(jì)算大小齒輪的基本幾何尺寸 模數(shù)： m = 2.5 mm 分度圓直徑： d1=mz1=2.5X 26=65 mm, d2=mz2=2.5X 108=270 mm 齒頂圓直徑： da1=d1+2 x m=65+2< 2.5=70mm da2=d2+2 乂 m=270+2< 2.5=275mm 齒根圓直徑： df1=d1-2 + )m=65-2 +0

27、.25) X2.5=58.5mm df2=d2-2 + )m=270-2 +0.25) X2.5=263.5mm 齒輪錐距： a=(d1+d2)/2=167.5 mm m=2.5 Z1=26 Z2=108 d1=65 mm d2=270mm da1=70 mm da2=275mm df1=273.5mm df2=263.5mm a=167.5 mm 齒寬： b1=75mm b2=65mm b= 所以取小齒輪寬度為75mm大齒輪寬度為65mm 五，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 .減速器高速軸I的設(shè)計(jì) a.選擇材料：由于傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速不太高，故選用 45優(yōu)質(zhì)碳

28、素結(jié) 構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理， 按［2］表 8-3 查得(T B=637 Mpa,［b b］-1=59 Mp a b.由扭矩初算軸的最小直徑： 帶式運(yùn)輸機(jī)用的減速器高速軸通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)的軸相連接，已 選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6,其傳遞功率為4KW專速為960r/min ,其 軸伸直徑為d=38 mm 按扭矩強(qiáng)度初定該軸的最小直徑：取 A0= =(103 ——=16.57 mm 由于該軸有一個(gè)鍵槽，故軸的直徑應(yīng)加大 ， 故 c.考慮I軸與電機(jī)伸軸用聯(lián)軸器聯(lián)接。并考慮用柱銷聯(lián)軸器，因?yàn)殡? 機(jī)的軸伸直徑為d=38mm,查［1］表13.1選取聯(lián)軸器規(guī)格LX3 (Y38X 8

29、2, Y30X 60). 聯(lián)軸器的校核： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：Tc =KT K為工作情況系數(shù)，工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)時(shí)， K=1.25 1.5 o根據(jù)需 要取1.5 。 T為聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，即： T=9550-= 9550 X 一 =39.8 N.m Tc= KT =1.5 X 39.8=59.7 N.m 聯(lián)軸器的 許用轉(zhuǎn)矩 Tn=1250 N.m Tc=59.7 N.m, 許用轉(zhuǎn)速 [n]=4750 r/min n=960 r/min 所以聯(lián)軸器符合使用要求 d. 作用在小錐齒輪的受力： Ft1=847.48 N Fr1=292.63N Fa1=97.54N (1

30、)圓周力 Ft1=2T1/dm1=2X 38136.8/90=847.48 N , (2)徑向力 Fr1= Ft1 ? tan a ? cos 6 1 =847.48 X tan20 ° X cos18.435 ° =292.63N (3)軸向力 Fa1= Ft1 ? tan a ? sin 6 1 =847.48 x tan20 ° x sin18.435 ° =97.54N e.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和和長度 ， 1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I - R軸段右端需制出一軸 肩I n 故取H -m的直徑：n w=35mm,

31、左端用連接小 錐齒輪取直徑D=20mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 L1=60mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面 上，故I -II軸段應(yīng)比L1略短一些，取I n=58mm。 2)初步選定滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)承有徑向力和軸向力的作用， 故選單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) n w=35mm,,由課 程設(shè)計(jì)，表12.4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選用型號(hào)為 30208,其主要參數(shù)為：d=40mm, D=80mm, T=19.75mm,B=18mm,C=16mm, =47mmW以 皿 1V =40mm IV V V VI

32、 =40mm m v _18mm 3 )取安裝齒輪處的軸端VI 叩的直徑 用“二32mm齒輪的左端 通過軸端定位，右端和大錐齒嚙合定位。小錐齒的長度為55mm,由段 VI VD的長度，取為VI vn=55mm 4 ) 由軸承蓋端的總寬度為26mm套筒寬度10mm確定 n 皿=42.75mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (2)軸上零件的周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。為了保證齒輪 與軸具有良好的配合的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 一， 同樣半聯(lián)軸器與軸相連，配合也為 一。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是 有過渡配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為 m

33、6. (3)取軸端倒角為2X45° ,各軸肩處的圓角半徑為 R2. .求軸上的載荷。 L2=74mm L3=55mm RCy=1477.36 N RBy=-629.88 N MCy=109324.6N.mm RCz=468.934 N RBz=-175.764N Mcz=34701.1 N.mm M=114699.8N.mm ? ?L2= 1V v 2(T-a)=70+2 X(19.75-17.6)=74.3mm 根據(jù)實(shí)際情況取 L2=74mm估取L3=55mm v 2MB=0 .,.RCy=Ft1 (L2+L3) /L2=847.48 (74+55) /

34、74=1477.36 N ??.\Y=0, a RBy= Ft1-Rcy=847.48-1477.36=-629.88 N , MCy= 1477.36X 74=109324.64N.mm (2)水平面內(nèi)的支撐反力： v 2 MB=0 a RCz=[Fr1(L3+L2)-Fa1dm1/2]/L2 =[292.63 (74+55) -97.54 義 62.5/2]/74=468.934 N , v 2Z=0,RBz= Fr1- RCz =292.63-468.934=-175.764N , ..水平面內(nèi) C點(diǎn)彎矩，Mz=468.934 X 74=34701.116 N.mm (3

35、)合成彎矩： M = = =114699.8N.mm ⑷ 作軸的扭夕!圖如圖1.2c所示， 計(jì)算扭矩：T=T1=38136.8N- mm (5)校核高速軸I :根據(jù)參考文獻(xiàn)［3］第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核: 由圖1.2可知，D點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算D處的強(qiáng)度， ,. MD

36、b]-1=59 Mp a b.由扭矩初算軸的最小直徑： p2=3.6047 kw n2=360r/min 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3查得 ，所以 由于該軸有一個(gè)鍵槽，故軸的直徑應(yīng)加大 故 c.作用在大錐齒的受力： (1)圓周力 Ft2=Ft1=847.48 N , (2)徑向力 Fr2= Fa1=97.54N (3)軸向力 Fa2= Fr1=292.63N d.作用在小直齒的力: (1)圓周力 Ft3=2T2/d1=2 95624.68/65=2942.3N (2)徑向力 Fr3= Ft3 tan =2942.3 tan20 ° =1070.91N e.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

37、(1)擬定結(jié)構(gòu)方案如下圖: Ft2=847.48 N Fr2=97.54N Fa2=292.63N Ft3=2942.3N Fr3=1070.91N 根據(jù)軸各定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）初步選定滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)承有徑向力和軸向力的作用， 故選單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) 取I n=35mm,,由課程設(shè)計(jì)，表

38、12.4 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 子軸承選用型號(hào)為 30207,其主要參數(shù)為：d=35 mm, D=72 mm, T=18.75mm,B=17mm,C=15mm, =42mm所以取套筒的厚度為 8mm 因?yàn)闄C(jī)箱壁厚為 8m, nw =50mm, z n =43.25mm n m =50.2mm v iv 35mm v iv ° 2 ）因?yàn)榘惭b小直齒輪為齒輪軸，其齒寬為 75mm直彳全為70mm 所以， 皿 1V =70mm 皿 1V =75mm 3 ） 軸的VI - V段設(shè)置擋油環(huán)和套筒，其中擋油環(huán)的長度為12.75mm 套筒的長度為 14.5m

39、m,高度為10mm所以取 ，w "40mm a v =27.25mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度 (2)軸上零件的周向定位 大錐齒齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。為了保證齒輪與軸具 有良好的配合的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 一，滾動(dòng)軸 承與軸的周向定位是有過渡配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公 差為m6. (3)取軸端倒角為2X45° ,各軸肩處白圓角半徑為 R2. f.求垂直面內(nèi)的支撐反力: 該軸受力計(jì)算簡圖如圖，齒輪1受力 LJ1 Fte Ft3 c E E REy MBy ,?軸承的 T=18.25mm a 15.3mm

40、皿 1V =75mm w v =27.25mm L3=67.7 mm L3=皿/ +w v +(T-a)=37.5+27.25+(18.25-15.3)=67.7 mm 取圓錐齒受力點(diǎn)在軸上的長度 lm=26.25mm L2=lm 皿 1V =26.25+37.5=63.75mm L1=23+(18.25-15.3)+26.25mm=52.2mm . MBy=0 RAy=[Ft2 (L2+L3) + Ft3L3]/ (L1

41、+L2+L3) =[847.8 (63.75+67.7 ) +2942.3X67.7]/ (52.2+63.75+ 67.7 ) =1691.4 N v 2Y=0, ? . RBY=Ft2+Ft3-RAy=847.8+2942.3-1691.4=2098.7N ???垂直?內(nèi)C點(diǎn)一矩: MCy = RAy L1=1691.4 X 52.2=88291N.mm D點(diǎn)穹矩: MDy= RByL3=2098.7<67.7= 142082 N.mm, g.水平向內(nèi)的支撐反力： v MBz=0 RAz=[Fr2(L3+L2)+Fr3L3-Fa2dm2/2]/ ( L1+L2+L3) =

42、[97.54 乂 (52.2+63.75+ 67.7 ) + 1070.91 義 67.7-292.6 義 187.5/2]/ (52.2+63.75+ 67.7 ) = 342.95N v 2Z=0, RBz= Fr2+ Fr3- RAz=97.54+1070.91- 342.95=825.5N , C 點(diǎn)彎矩：MCz= RAz< L1- Fa2 義 dm2/2 =342.95 X 52.2-292.63 X 187.5/2=-9532.07 N.mm D 點(diǎn)彎矩：MDz = RBz L3=825.5X 67.7=55308.5 N.mm, h. 合成彎矩： MC= = =

43、88804.05N.mm L2=63.75mm L1=52.2mm RAy=1691.4 N RBY=2098.7N MCy =88291N.mm MDy=142082 N.mm RAz= 342.95N RBz=825.5N MCz=-9532.07 N.mm MDz =55308.5 N.mm MC=88804.05N.mm M 內(nèi)C mm MD= = =152467.5N.mm MD=152467.5N 作軸的扭矩圖如圖所，計(jì)算扭矩： A LI C L2 D L3 B T=T2=95624.68N? mm j.校核低速軸II強(qiáng)度，由參考文獻(xiàn)［

44、3］第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核： 1.由圖1.3可知，D點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算D處的強(qiáng)度， . MD >MC，.取 M= MD =152467.5N.mm 又;抗彎截面系數(shù)： 0- = = =4.75Pa w 6 b］-1= 59 Mp a 所以滿足強(qiáng)度要求。 k.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(所用的表來自《機(jī)械設(shè)計(jì)》) (1)判斷危險(xiǎn)面 雖然鍵槽對(duì)軸有削弱，但軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定的， 因此這個(gè)截面不是危險(xiǎn)面。只有在截面 C處有較大的應(yīng)力集中，因 此必須對(duì)其進(jìn)行精確校核。 (2)截面C右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面C右側(cè)的彎矩M為 mm m w N

45、.m 截面C上的扭矩 T=T2=95624.68N - mnmg面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由表15-1查得： ， ， ， 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按附表3-2查 取。因一一 ，一— ,用插值法可得 二 , 二 又由軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 由附圖3-2的尺寸系數(shù) ； 由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則得綜合系數(shù)為 又由3-1及3-2節(jié)得碳鋼的特性系數(shù) ,取 ,取 于是，計(jì)算安全系數(shù) 值，按15-6到15-8式得: 故知其安全。 (3)由

46、上面的計(jì)算，說明該軸的強(qiáng)度是足夠的。 3. 減速器高速軸m的設(shè)計(jì) a.選擇材料：由于傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速不太高，故選用 45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié) 構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理， 按[2]表 8-3 查得(T B=637 Mpa,[b b]-1=59 Mp a b.由扭矩初算軸的最小直徑： 機(jī)用的減速器低速軸通過聯(lián)軸器與滾筒的軸相連接， 其傳遞功率為3.4973kw,轉(zhuǎn)速為76.56r/min , 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3查得 ，所以 由于該軸有一個(gè)鍵槽，故軸的直徑應(yīng)加大 ， 故 c.考慮田軸與卷筒伸軸用聯(lián)軸器聯(lián)接。并考慮用柱銷聯(lián)軸器，，查[1] 表13.1出步選取聯(lián)軸器規(guī)格LX3 (Y42X

47、84). 聯(lián)軸器的校核： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：Tc =KT K 為工作情況系數(shù)，工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)時(shí)， K=1.25 1.5。根據(jù)需 要取1.5。 T 為聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，即： T=9550 - = 9550 X =436.24 N.m Tc= KT =1.5 X 436.24=654.4 N.m 聯(lián)軸器的 許用轉(zhuǎn)矩 Tn=1250 N.m Tc=654.4 N.m, 許用轉(zhuǎn)速 [n]=4750 r/min n=76.56 r/min 所以聯(lián)軸器符合使用要求 d.作用在小直齒的力： (1)圓周力 Ft4=Ft3=2942.3N (2)徑向力 Fr4=Fr3=1070.

48、91N T=436.24 N.m Tc=654.4 N.m Tn=1250 N.m [n]=4750 r/min Ft4=2942.3N Fr4=1070.91N e.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)擬定結(jié)構(gòu)方案如下圖: (1)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和和長度 1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I - R軸段右端需制出一軸 且在n - in段安裝軸承故取n -m的直徑: n皿=50mm,,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 L1=84mm,為了保 證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而

49、不壓在軸的端面上，故I - R軸段應(yīng) 比L1略短一些，取I n=82mm。 2)初步選定滾動(dòng)軸承，因軸承只承有軸向力的作用，故選深溝 球軸承。參照工作要求并根據(jù) n w=50mm,由課程設(shè)計(jì)，表12.4 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 子軸承選用型號(hào)為 60210,其主要參數(shù)為：d=50 mm, D=90 mm, B=20mm, =57mm, 所 以 m =60mm , 為大齒輪的右端定位制造處一軸肩取軸肩的高度為 ： ,寬度為 ，所以iv v =66mm v『10mm 3 )取安裝齒輪處的軸端VI 叩的直徑 用“二60mm齒輪的左端 通過套筒定，。大直

50、齒的齒的寬度為 65mm,由段VI即的長度，取 為用口 =62mm為保證大齒輪和小齒輪的嚙合，由小齒輪的 V IV 1V v =27.25mm得安裝大齒輪的軸的即-Vffl段的 為 “ 皿=w v v iv 6=18.75+27.25+6=52mm 為確保機(jī)箱的寬度，故為確保機(jī)箱的寬度，故II軸和田軸安裝軸承 的軸的長度應(yīng)相等故取L2=194.25mm 4 ) 由軸承蓋端的總寬度為25mm擋圈寬度8mm軸承寬度為20mm 預(yù)留18mm勺空間以便下螺母。所以取 n w=66mm 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (2)軸上零件的周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采

51、用平鍵連接。為了保證齒輪 與軸具有良好的配合的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 同樣半聯(lián)軸器與軸相連，配合也為 一。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是 有過渡配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為 m6. (3)取軸端倒角為2X45° ,各軸肩處的圓角半徑為 R2. f .求軸上的載荷。 該軸受力計(jì)算簡圖如圖1.2b , 齒輪1受力 L1=109.75mm L2=74.5mm RCy=1752.6 N RAy=1189.7N a.求垂直面內(nèi)的支撐反力： 「L1=B/2+ 皿 w+ w v +b2/2=10+57.25+10+32.5=109.75mm L2=

52、 b2/2+ 口 皿-B/2=32.5+52-10=74.5mm v 2 MA=0 RCy=Ft4 X L1/(L1+L2)= 2942.3 乂 109.75/(109.75+74.5)=1752.6 N ??.\Y=0, a RAy= Ft4-RCy=2942.3-1752.6=1189.7N , 垂直面內(nèi)D點(diǎn)彎矩 MAy =MCy =0 MBy= Ft4 X L1=2942.3 X 109.75=322917.5N.mm b.水平面內(nèi)的支撐反力： v 2 MA=0 RCz=Fr4X L1/(L1+L2) = 1070.91 乂 109.75/(109.75+74.5)=6

53、37.9N v 2Z=0, a RAz= Fr4- RCz =1070.91-637.9=433N , ??.水平面內(nèi)D點(diǎn)彎矩 MAz= MCz=0,MBz=1070.91109.75=117532.4N.mm c.合成彎矩： d.作軸的扭夕!圖如圖1.2c所示， MBy=322917.5N.mm RCz=637.9N RAz=433N MBz=117532.4N.mm MB=343641.6N.mm MB= = =343641.6N.mm T= 435799N - mm 計(jì)算扭矩：T= T3=435799 N - mm 6 .校核高速軸I :根據(jù)參

54、考文獻(xiàn)［3］第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核： 由圖1.2可知，D點(diǎn)彎矩最大，故先驗(yàn)算D處的強(qiáng)度， ,. MD

55、mm, Cr=63000 N, e =0.37 , Y=1.6, Y0=0.9, C0r=74000N 查［1］表 13-5 當(dāng) A/R< e 時(shí)，X=1, Y=0; 48000h d=40 mm Cr=63000 N 當(dāng) A/R>e 時(shí)，X=0.4, Y=1.6 RB=653.97N RC=1550N SB=204.36 N SC=484.4N Fa1=97.54 N (3)支反力 RB= = =653.97N RC= = =1550N (4)附加軸向力(對(duì)滾子軸承 S=Fr/2Y) SB=RB/2Y=653.97/3.2=20

56、4.36 N , SC=RC /2Y=1550/3.2=484.4N (5)軸向外載荷 F a=Fa1=97.54 N (6)各軸承的實(shí)際軸向力 AB=386.86 N AC=484.4N AB=max (SB, Fa -S C) = Fa -S C =386.86 N , AC= (SC, FA +SB) = SC=484.4N (7)計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載 由于受較小沖擊查［1］表13-6 fp=1.2，又軸I受較小力矩，取fm=1.5 v AB/RB=386.86/653.97=0.59 > e =0.37 , 取 X=0.4, Y=1.6, PB=1585N PC

57、= 2790N Lh=509222.2 PB= fpf m( X RB +YAB) =1.8 乂 (0.4 X 653.97+1.6 X 386.86) =1585N . AC/ R C =484.4/1550=0.31 < e =0.37 ,取 X=1, Y=0, PC= f dfm (X RC +YAC) =1.2 X1.5 X1X 1550= 2790N (8)計(jì)算軸承壽命 又PB 所以高速軸I的軸承滿足要求. 2. 減速器高速n軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 (D 高速軸的軸承既

58、承受一定徑向載荷，同時(shí)還承受軸向外載荷，選 用圓錐滾子軸承，初取d=35mm,由［2］表12.4選用型號(hào)為30207, d=35 mm Cr=54.2 KN 其主要參數(shù)為：d=35 mm, D=72mm, Cr=54.2 KN e =0.37 , Y=1.6, Y0=0.9, C0r=63.5KN 查［1］表 13-5 當(dāng) A/R< e 時(shí)，X=1, Y=0; 當(dāng) A/R>e 時(shí)，X=0.4, Y=1.6 (2)計(jì)算軸承2的受力(如圖) R￡y RC工 REy RDz RB=2255.2N (3) 支反力 RA= = =1725.8N RB= =2255.2N (4

59、)附加軸向力(對(duì)滾子軸承 S=Fr/2Y) SA=RA/2Y=1725.8/3.2=538.3N , SB=FB /2Y=2255.2/3.2=704.75N (5)軸向外載荷 F a=Fa2=292.63 N (6)各軸承的實(shí)際軸向力 AA=max (SA, Fa -SB) = SA=538.3 N, AB= (SB, Fa +SA) = Fa +SA =830.93N (7)計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載 由于受較小沖擊查［1］表13-6 fp=1.2，又軸I受較小力矩，取fm=1.5 v AA/RA=538.3/1725.8=0.312 < e =0.37 , 取 X=1, Y=0

60、, .?.PA= fpf m (X RA+YAk) =1.8 X (1 X1725.8) =3106.44N ?. AB/ R B =830.93/2255.2=0.368 < e =0.37 ,取 X=1, Y=0, . PB= fpf m (X RC +YAC) =1.2 X 1.5 X1 X2255.2= 5022N SA=538.3N SB=704.75N Fa2=292.63 N AA=538.3 N AB=830.93N PA=3106.44N PB=5022N

61、 (8)計(jì)算軸承壽命 又PA 所以高速軸n的軸承滿足要求 3.減速器高速田軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 (1)高速軸的軸承既只承受一定徑向載荷，選用深溝球軸承，初取d=50 mm,由［2］表12.1選用型號(hào)為6210,其主要參數(shù)為：d=50mm,D=90 mm, Cr=35100N e =0.37 , Y=1.6, Y0=0.

62、9 , C0r=23.2KN (2)計(jì)算軸承3的受力(如圖) RBz 支反力RA= =1266N RA=1266N (3) d=50 mm Cr=35100N RC=1865N RC= =1865N (4) 軸向外載荷 F a=0 N (5) 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載 PA=2278.8N PC= 3357N 由于受較小沖擊查［1］表13-6

63、 fp=1.2，又軸I受較小力矩，取fm=1.5 PA= fp XfmK RA=1.8X 1266=2278.8N Lh=251996h PC= fp Xf mx RC=1.2X 1.5 X 1865= 3357N (6)計(jì)算軸承壽命 又PA 所以高速軸田的軸承滿足要求. 七鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 bXh=8X 7 L=50 mm L1 =42 mm 11.83 Mpa I .聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接 采用圓頭普通平鍵(GB1095-79 , GB1096-79 ,由 d=30 mm,查

64、[2] II .28得b Xh=8X 7,因半聯(lián)軸器長為 60mm,故取鍵長L=50mm , 即 d=30nm, h=7 mm, L1 =L-b=42 mm, T1=38136.8 N - m, 由輕微沖擊，查[1]表6-2得[]=100 Mpa =4T/dhL 1 =4X38136.8/ (30X7X42) =11.83 <[ ]=100 Mpa 故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。 bXh=10X 8 L=42 mm L1 =32mm =18.62Mpa 2 .小圓錐齒輪與高速軸I的的鍵聯(lián)接 采用圓頭普通平鍵(GB1095-79 , GB1096-79 ,由 d=32 mm,查[2

65、] 3 1.28得b Xh=10X 8,因小圓錐齒輪寬為 55mm,故取鍵長L=42mm 即 d=32mm, h=8 mm, L1 =L-b=32 mm, T1=38136.8N ? m 由輕微沖擊，查[1]表6-2得[(tP]=100 Mpa =4T/dhL 1 =4X38136.8/ (32X8X32) =18.62<[ ]=100 Mpa 故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。 bXh=14X 9 L=44 mm L1=30 mm 3 .大圓錐齒輪與低速軸II的的鍵聯(lián)接 采用圓頭普通平鍵(GB1095-79 , GB1096-79 ,由 d=50 mm,查[2] 4 1.28得b

66、Xh=14X 9,因大圓錐齒輪寬為 50mm,故取鍵長 L=44mm 28.3Mpa 即 d=50mm, h=9 mm, L1 =L-b=30 mm, T2=95624.68 N - m, 由輕微沖擊，查[1]表6-2得[]=100 Mpa =4T/dhL 1 =4X95624.8/ (50X9X30) =28.3 <[ ]=100 Mpa 故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。 bxh=18x 11 L=54 mm L1 =36 mm =73.3 Mpa 4 .大圓柱齒輪與低速軸III的的鍵聯(lián)接 采用圓頭普通平鍵(GB1095-79 , GB1096-79 ,由 d=60 mm,查[2] 表11.28得bXh=18X 11,因大圓柱齒輪寬為65 nlm，故取鍵長L=54 mm , 即 d=60nm, h=11 mm, L1 =L-b=36 mm, T3=435799 N? m 由輕微沖擊，查[1]表6-2得[]=100 Mpa =4T/dhL 1 =4X 435799 / (60X 11 X 36) =73.3 <[ ]=100 Mpa 故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。 b