二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器

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1、1 .設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)2 .已知條件：(1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高 溫度35C；(2) 使用折舊期：8年；(3) 檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；(4) 動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓 380/220V ;(5) 運(yùn)輸帶速度允許誤差：土 5%;(6) 制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。3 .設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力 F: 2600N;運(yùn)輸帶工作速度 v ： 1.1m/s ;卷筒直徑D： 220mm:、方案及主要零部件選擇1.設(shè)計(jì)方案:二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器在筒聯(lián)軸器4二級(jí)圓柱齒輪減速罌電

2、動(dòng)機(jī)輔助件：觀察孔蓋，油標(biāo)和油尺，放油螺塞，通氣孔，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，定位銷, 啟蓋螺釘，軸承套，密封圈等。2.各主要部件選擇目的分析結(jié)論動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)齒輪斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)兩對(duì)斜齒輪軸承軸承所受軸向力不大球軸承聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器二、電動(dòng)機(jī)的選擇,fFv26001. 10，工作機(jī)所需有效功率匕-F 2. 86kW10001000傳動(dòng)裝置總效率12424查義獻(xiàn)【1】P141表二得各部分傳動(dòng)效率聯(lián)軸器傳動(dòng)效率10. 99 （兩個(gè)彈性聯(lián)軸器）；滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率20. 99 （四對(duì)滾動(dòng)軸承）；，圓柱斜齒輪傳動(dòng)效率30. 98 （兩對(duì)7級(jí)精度齒輪傳動(dòng)）；輸送機(jī)卷筒傳動(dòng)效率40. 96 ；所以電動(dòng)機(jī)所需工作效

3、率為：Pd巳 3. 3kW工作機(jī)卷筒軸轉(zhuǎn)速為：60V-, .nw 95.5r / minWd查文獻(xiàn)【1】P413兩級(jí)式同軸式齒輪傳動(dòng)比范圍i860ndnw i7645730r / min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000r/min、1500r/min、3000r/min 二種，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，決定選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，有文獻(xiàn)【2】P173查得，選用Y112M-4,力殺 號(hào)電動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功 率/kw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)矩質(zhì)量/kg1Y112M-4414402.22.343四、傳

4、動(dòng)比及各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算nm1440總傳動(dòng)比：I15. 08n,95.5?1 = ?2 = v1508 = 3.88各軸的轉(zhuǎn)速nin2n3nm1440r / mlnn11440I 13. 88371. 13r / mlnn2371.13-3. 8895. 69r / mlnn4n395. 69r / mln各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率，即軸1RPd123. 23kW軸2P2P1233. 13kW軸 3P3P2233. 04kW33工作機(jī) P4P3 1 22. 98kW各軸轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸輸出 Td9.55 106Pd2. 19 104N mmnm軸 11Td 1 22. 15

5、104N mm軸2T2 T1 3 2I 18. 09104N mm3軸3T3 T2 3 2I 23. 05105N mm工作機(jī) T4 T3 1 22. 99105 N mm五、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)選用斜齒圓柱齒輪(2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選 7級(jí)精度(GB10095-88)(3)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(4)選小齒輪齒數(shù)Zi 30：大齒輪齒數(shù)Z2i Zi 3.88 30116(5)初選取螺旋角142.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)文獻(xiàn)【1】 機(jī)械設(shè)計(jì)第八

6、版 高速級(jí)名稱符號(hào)小齒輪大兇輕螺旋角14傳動(dòng)比i3.88齒數(shù)Z26101基圓螺旋角b14法面模數(shù)叫1.5端面模數(shù)m1.55法面壓力角n20端面壓力角t20.5法面齒距Pn6.28mm端面齒距Pt6.50mm法面基圓齒距Pbn5.90mm法面齒頂圖系數(shù)h*n1法面頂隙系數(shù)*Cn0.25分度圓直徑d40.54157.46基圓直徑db52.40mm260.07mm齒頂局ha2mm齒根高h(yuǎn)f2.5mm齒頂圓直徑da43.5354160.4646齒根圓直徑df36.7854153.7146標(biāo)準(zhǔn)中心距a99b4540低速級(jí)名稱符號(hào)小齒輪大兇輕螺旋角14傳動(dòng)比i3.88齒數(shù)z2099基圓螺旋角b14法面模數(shù)

7、n2端面模數(shù)m1.55法面壓力角n20端面壓力角t20.5法面齒距Pn6.28mm端面齒距Pt6.50mm法面基圓齒距Pbn5.90mm法面齒頂圖系數(shù)h*n1法面頂隙系數(shù)*Cn0.25分度圓直徑d40.41157.59基圓直徑db52.40mm260.07mm齒頂局ha2mm齒根高h(yuǎn)f2.5mm齒頂圓直徑da44.4082161.5918齒根圓直徑df35.4082152.5918標(biāo)準(zhǔn)中心距a99b4540八.減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)（中間軸）輸出軸)1j1. 1軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)目的過程分析結(jié)論輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)1 . 輸入軸

8、上的功率 R3.23kw,轉(zhuǎn)速n11440r / minT12. 15104N mm2 .求作用在車輪上的匚2T122. 15104ciFt 1071. 5Nd140. 13FrFj 也凱 1071.5 tan 20401.2Ncoscos 13 36FaFt tan1071.5 tan 13 36259. 2N按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，根據(jù)文獻(xiàn)【2】中表8-7查得，選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為560000N?mm半聯(lián)軸器的孔徑？?1 = 20?,故??？1-2 = 20?,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 ? = 58?.半聯(lián)軸器 與軸配合的轂孔長(zhǎng)度？?1 = 38?。4、軸的結(jié)構(gòu)

9、設(shè)計(jì)（1）低速軸的裝配方案如下圖所示：選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理(2)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，2-3軸段的左端需要一個(gè)定位軸肩，根據(jù)文獻(xiàn)【3】(P379)可知軸肩高度h=(0.07-0.1)d ,所以取直徑？?2-3 = 23?;聯(lián)軸器左端用軸端擋圈固定，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而 不壓在軸的端面上，所以應(yīng)取1-2段的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器轂孔稍短一些，取？?1-2 =35?。(3)初步選擇滾動(dòng)軸承。因滾動(dòng)軸承同時(shí)受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)？?2-3= 23?,由文獻(xiàn)【2】中表6-7 (P80)中初步選用圓錐滾子軸承30305型，其尺寸為內(nèi)徑d

10、= 25mm,夕卜徑 D= 62mm ,軸承寬度 T= 18.25mm a = 13mm 所以？?3-4 = 25?, ?7- 8 = 25? ?7- 8 = 18.25?。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，根據(jù)文獻(xiàn)【2】表6-7 (P80)查得? = 32?,所以??？& 7 = 32?。(4)由于高速小齒輪的齒根圓直徑？?？= 41.53?,所以安裝齒輪處的軸段4-5的直徑？?4- 5= 28?;齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為B=50mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)稍短于齒輪輪轂寬度，故?。?4- 5 = 46?;齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07

11、d ,故取h=3mm貝U軸環(huán)處的直徑？?5-6 = 34?。由文獻(xiàn)【3】(P379) 軸環(huán)寬度b1.4h,所以取?5- 6 = 10?。(5)軸承端蓋的總寬度為20mm根據(jù)軸承端蓋的裝卸及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離？ = 30mm,故取？?2- 3 = 50?。(6)取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)。應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s ,取s=8mm,已知滾動(dòng)軸承寬度T=18.25mm 則?3- 4 = T+ s + a + (50 - 46) = 18.25+ 8+ 16+ 2 = 44.25mm ?6- 7 = s +

12、 a - ?5- 6 = 8 + 16 - 10 = 14mm 至此，已初步確定了高速軸的各段直徑和長(zhǎng)度。軸段直徑(mm長(zhǎng)度(mm1-220352-323503-42546.254-528465-634106-732147-82518.25總長(zhǎng)度249.5目的過程分析1、鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)文獻(xiàn)【2】中表4-1 (P56)按？?4-5= 28?,查得齒輪輪轂與軸連 接的平鍵截面b Xh XI =8X7 X28,配合為 H7/n6;鍵的型號(hào)為 GB/T1096 鍵 A8X7X28。聯(lián)軸器與軸連接的平鍵截面bXhXI =6X6X18,配合為H7/k6;鍵的型號(hào)為 GB/T1096 鍵 A6X 6 X 18

13、。2、輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)軸的受力分析-1_邕ilTnTnrrmffiniirniiTrHlTrnT根據(jù)軸的尺寸確定？?1、？?2、？?3的長(zhǎng)度?1 = L1- 2+ ?2- 3 + ?= 35+ 50+ 13= 98?F tnF 5FfTrnnTnTnTI TrnTrnTrnm?2 = -3- 4 -?+1?4- 5 - 2?1 = 46.25- 13 +146- 2 x50= 54.25?3 = 1-5- 6 -?+1?6- 7 + 2 ?1 + ?7- 8 = 10 -113+ 14+ 2X50+ 18.2554.25?(1)在水平面上F

14、1H845一422. 5N hht2(2)在垂直面上FrL3Fa d2320 54. 25 244 45. 282L2L354.25 54.25210. 9N所以 F2VFrFiv(3)求彎矩M1hM2HFiH320210. 9109. 1NL2422. 5 54. 2522920. 63N.mmM1vF1VL2210.954. 2511441.33N.mmd45. 28M2vF1vL2Fa 2210.954. 25 - 24425917. 17N.mm所以合成后的彎矩Mi、M12HM1V22920. 63211441.33225617. 56NmmM2 MhM2V22920. 6325917

15、. 17223672. 10Nmm（4）計(jì)算扭矩T= 19130?3、軸的強(qiáng)度校核由文獻(xiàn)【3】（P380）可知進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩 和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度。因?yàn)閱蜗蛐D(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈 動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a =0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力由文獻(xiàn)【3】式15-5?=V?2+( ?T) 2?它5211.062+( 0.6 X5524.16)20.1x283=11.58?已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)【3】中表15-1查得-160MPa因此ca 1,故安全。4、軸強(qiáng)度的精確校核截面A, 2, 3, B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過度配合所引起 的應(yīng)力集中均將削弱軸的

16、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 A, 2, 3, B均無(wú)需校核。應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面4和5處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載荷的情況來(lái)看，截面C上的應(yīng)力最大。截面 5的應(yīng)力集中的影響和截面 4的相近，但截面5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C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 ），而且軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。截面6和7顯然更不必校核。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知， 鍵槽的 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4左右兩側(cè)即可。（1） 分析截面4左側(cè) .333抗彎 aw

17、系數(shù)： W 0.1d 0.1 251562.5mm抗扭截面系數(shù)：W0. 2d30.2 2533125mm截面4左側(cè)的彎矩：L T54 2518 25M M J25617.56 16999.67NmmL254. 25截面4上的扭矩：T= 19130?截面4上的彎曲應(yīng)力：bM/W16999. 67 1562. 510. 88MPa截面4上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：TQWT1913031256. 12MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)文獻(xiàn)【3】中表15-1查得B 640MPa1 275MPa 1 155MPa敝面上由于軸肩而形成的埋論應(yīng)力集中系數(shù)及 ，由文獻(xiàn)【3】附表3-2查取，因r/d2 250.08,

18、Dd 28251.12,經(jīng)插值后可查得，1.74,1.28又由文獻(xiàn)【3】附圖3-1 (P41)可得軸材料的敏性系數(shù)為q0.82, q 0.85所以有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)【3】附表3-4可得?= 1+?(?-1) = 1 +0.82 X(1.74- 1) =1.61?= 1+?(?-1)= 1 +0.85 x(1.28- 1) =1.238由義獻(xiàn)【3】附圖3-2取尺寸系數(shù)為？?？ = 0.9,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為0.92軸按磨削加工，由文獻(xiàn)【3】附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即表面高頻淬火強(qiáng)化系數(shù)a 1 ,按照文獻(xiàn)【3】q中式3-12和式3-12a可得綜合系數(shù)為：Kk /1

19、/1.61/0.91/0.922.876K k !1 /1.238/0.921/0.922.433又由義獻(xiàn)【3】3-1 (P25)取碳鋼的0.1 ,0.05計(jì)算安全系數(shù)？?，由式15-6,15-7和15-8得到目的過程分析結(jié)論2）計(jì)算支承反力在水平面上F1HF2H483N在垂直向上FJM 0 F.3Fa d 2401.247. 5259. 2 40.嗎280Nlv2i 1vL2L33947. 5故 F 2vFrF1v401. 2280121. 3N總支承反力F1.常F1248322802651N輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置鍵的設(shè)計(jì)F2qF2HF-J4832 151. 5

20、2506Na) 畫彎矩圖MhEhL2483 3922932N.mmM2H F2H L3483 47.522943N .mmMvF1vL2280 3910920.mmg Fiv L2 Fad25719N.mm故 M1Mi2HM1V25399N mmM2. M2HM2V23645N mm4)畫轉(zhuǎn)矩圖6校核軸的強(qiáng)度按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)caM2( T)2W12. 98mpa查表15-1彳#1 =60mpa,因此ca 1,故安全.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度C剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故C剖面左側(cè)為危險(xiǎn)剖面 .333抗彎 a

21、w 系數(shù)：W 0.1d 0.1 251562.5mm抗扭截面系數(shù)：W 0. 2d30.22533125mm截面4左側(cè)的彎矩：L T54 2518 25M M 25617.56 16999.67NmmL254. 25目的過程分析結(jié)論輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 軸 承 裝 置、鍵 的 設(shè) 計(jì)M16999八ab 司 -7T77T10. 88mpam 0W1562T一一T一T -2.48mpaam_1.24mpaWam2軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理.由 表15-1查得 B 640mpa1 275mpa ,1 155mpa.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.因工 0.03

22、, 竺 1.2,經(jīng)插值 d30d30后可查得2.091.66又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.74q0.77故后應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為k 1 q (1) 1 0.74(2.09 1) 1.81k 1 q (1) 1 0.77(1.66 1) 1.51由附圖3-2得尺寸系數(shù)0.77;由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.88由附圖3-4得0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q 1,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為K 11 181，1 2.44 0.770.92k11.5116K 1 1 1.810.880.92由 3-1及 3-2得碳鋼的特性系數(shù)0.10.2,取0.10.050.1

23、,取0.05目的過程分析結(jié)論輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)于是，計(jì)算安全系數(shù) Sca值，按式(15-6卜(15-8) 則得S 1空 6.09K am 2.44 18.5 0.1 0c1155S 67.2K am 1. 811.240.05 1.24一S SSca3.94 S 1. 3 - 1.5故安ca0.07d , 故取h=5mm則軸環(huán)處的直徑？?5 = 60?。由機(jī)械設(shè)計(jì)(P379)軸環(huán)寬度 b1.4h ,所以??？?5 = 10?。(5)軸承端蓋的總寬度為20mm根據(jù)軸承端蓋的裝卸及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離？

24、 = 30mm,故??？?2 = 50?。614727o25(6)取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離=16mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)。應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=8mm,已知滾動(dòng)軸承寬度 T=27.25mm,貝U?3 = T+ s+ ? + (45- 41) = 27.25 + 8+ 16+ 4 = 55.25mm?6 = s + ? - ?5- 6 = 8 + 16 - 10 = 14mm5、鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)中表 4-1 ( P56)按？?4 = 50?,查得齒輪輪轂 與軸連接的平鍵截面b Xh Xl = 14 X 9 X32,配合為 H7/n6 ;鍵的型號(hào)為 GB/T10

25、96 鍵 C14X 9X 32。聯(lián)軸器與軸連接的平鍵截面bXhxl = 10X8X45,配合為；鍵的型號(hào)為 GB/T1096 鍵 C10X 8X45。6、軸的受力分析一 77IrnTTrnrrnW1fnnnirnmTri1E oFviFrrinniTfin 寸3niTmiTrTrMbninTTTm根據(jù)軸的尺寸確定？?1、？?2、？?3的長(zhǎng)度?1 = L1 + ?2+ ? = 58+ 50+ 21.3= 129.3?11?2 = L3 - ?+ ?4- 2?1= 55.25 - 21.3+ 41- - X45= 52.45?3 = L5 -?+ ?6+ ；?1+ ?7 = 10- 21.3+ 1

26、4+；x45+ 27.25=52.45?(1)在水平面上F1HF2HFt238751937. 5N(2)在垂直面上Fa1454 52.45966 157.42L352. 4552. 451452N所以F2vFrFiv145414522N(3)求彎矩MihFih1937. 5 52.45101621N.mmFivL2145252.4576157N.mmFivL2Fa157 . 4145252. 45 - 9662133. 2N.mm所以合成后的彎矩_ 22,10162176157126991N mmM221016212133. 2101621N mm (4)計(jì)算扭矩?157.4T = ? x 2

27、 = 966 x 2=76024?7、軸的強(qiáng)度校核由文獻(xiàn)【3】(P380)可知進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩 和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面 C)的強(qiáng)度。因?yàn)閱蜗蛐D(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈 動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a =0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力由文獻(xiàn)【3】式15-5?=V?2+( ?T) 21262+( 0.6 X305000)?0.1 X5032=14.67?已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)【3】中表15-1查得-160MPa 因此ca 1,故安全。8、軸強(qiáng)度的精確校核截面A, 2, 3,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過度配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為

28、寬裕確定的，所以截面 A, 2, 3, B均無(wú)需校核。應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面4和5處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載荷的情況來(lái)看，截面C上的應(yīng)力最大。截面 5的應(yīng)力集中的影響和截面 4的相近，但截面5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C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)，而且軸的直徑最大，故截面C也不必校核。截面6和7顯然更不必校核。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面4左右兩側(cè)即可。(2)分析截面4左側(cè)抗彎截面系數(shù)： W 0.1d30.1 4539112.5mm抗扭截面系數(shù)：W

29、0. 2d30.2 45318225mm截面4左側(cè)的彎矩：L T52 4527 25M 左M 二101621.48825NmmL252.45截面4上的扭矩：T33.05105 N mm截面4上的彎曲應(yīng)力：bM.W48825 9112.55.36MPa截面4上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：TT3fW3.05 105/1822516. 7MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)文獻(xiàn)【3】中表15-1查得B 640MPa1 275MPa 1 155MPa， ，敝面上由于軸肩而形成的埋論應(yīng)力集中系數(shù)及 ，由文獻(xiàn)【3】附表3-2查取，因 r/d2 450. 044, Dd 28 251. 111,經(jīng)插值后可查得，1.98

30、,1.30】又由文獻(xiàn)【3】附圖3-1 (P41)可得軸材料的敏性系數(shù)為q0.82, q 0.85所以有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)【3】附表3-4可得?= 1+?(?- 1) = 1 + 0.82 x(1.96- 1) = 1.7872 ?= 1 + ?(?- 1) = 1 + 0.85 x(1.30- 1) = 1.255 由義獻(xiàn)【3】附圖3-2取尺寸系數(shù)為？?？ = 0.75, 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為0.86軸按磨削加工，由文獻(xiàn)【3】附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92Scaca7. 20 S1. 5軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即表面高頻淬火強(qiáng)化系數(shù)q 1 ,按照文獻(xiàn)【3】中式3-12和式3-12a可得綜合系數(shù)為

31、：KKk1/k1 /1.7872 0.751.255.0.861/0.921/0.922.1362.546又由文獻(xiàn)【3】3-1 (P25)取碳鋼的0.1 ,0.05計(jì)算安全系數(shù)?,由工1 15-6,15-7和15-8得到?-1275?” =22 R7?+ ?2.136X 5.68 +0.1 X022.6 7?=?-1155=7.60? + ?15.7115.71 =2.546 * 2 + 0.05 X 2(3) 分析截面4右側(cè)抗彎截面系數(shù)：W 0.1d30.1 50312500mm抗扭截面系數(shù)：W 0. 2d30.2 50325000mrn截面4右側(cè)的彎矩：L T52 4527 25M M 2

32、101621 一一48825NmmL52. 45截面4上的扭矩：T= 76024?截面4上的彎曲應(yīng)力：b MW 48825 12500 3. 9MPa截面4上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：?TT3 w 305000 2500012MPa由文獻(xiàn)【3】(P383)和附表3-8利用插值法可以求出過盈配合處的?_ _?_ _ _ _2.60,取不募=0.8 550?= ?1,所以軸承 1 被壓緊， 軸承2被放松。于是有?1 = ?2 + ? = 1085?2 = ?2 = 482?所以 且 10850.45 e0.35,由文獻(xiàn)【3】表13-5查得Fr12421X=0.4;由義獻(xiàn)【2】表6-7查得丫=1.7。F2d82

33、0. 25V e0.35,有文獻(xiàn)【3】表13-5查彳導(dǎo)X=1Fr 21937Y=0。(4)計(jì)算當(dāng)量載荷按義獻(xiàn)【3】表13-6, fp 1.01.2，取fp 1.0，所以按照式13-8a得F2fp(XF2丫嚏)1.0 (0.4 1937 0482)775N(4),軸承壽命的校核因?yàn)檩S承1的當(dāng)量載荷比軸承 2的當(dāng)量載荷大，所以按軸承 1來(lái)進(jìn)行壽 命校核?！?】表6-7得30309型軸承？?？= 108?,【3】(P319)一， 10 .可知對(duì)于圓錐滾子軸承= 3，所以3 6-V610,106 Cr106108000 -T,Lh(-H ()31134285h60n P6095. 69775根據(jù)工作要

34、求可知軸承的預(yù)期壽命L= 2X8X365 X8 = 46720h ? ?,所以高速級(jí)選擇30309型軸承合適，滿足壽命要求。中 速 軸 的 設(shè) 計(jì)1.中間軸上的功率P23. 13kw,轉(zhuǎn)速電 371. 13r / min轉(zhuǎn)矩上 8.094 ,10 N mm2、求作用在齒輪上的力高速級(jí)大齒輪：2T2 d2274020155. 871038NFr2Ft2tan an cos1038tan 20cos 13 36388NFa2低速小齒輪Ft2tan1038tan 13 36251NFt32T2d37402040.63646NFr3Fa3a 3Ft 3 tanFt 3 tanan / cos36463

35、646 tan 20 /cos 13 361364N1、初定軸的軸的材料為4 5鋼,tan 13 36882N調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)文獻(xiàn)【3】表15-3 ,取A112于是由式15-2初步估算軸的最小直徑dminA 3 P2 / n2112 3 3. 13/ 371.1322.8mm所以軸的最小直徑d123mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）初選型號(hào)30305型圓錐滾子軸承，由文獻(xiàn)【2】表6-7查得其參數(shù):D B 25 6217,基本額定動(dòng)載荷Cr46. 8KN ,基本額定靜載荷C r48KN，故dd625mm）軸段2加工成低速級(jí)小齒輪，已知齒寬B150

36、mm,所以2軸段的長(zhǎng)度？2= 48?。3 ）大齒輪裝在 4段，取齒輪的安裝孔直徑為30mm則軸段4的直徑?4 = 30?,因?yàn)樽?B240mm為保證齒輪的右端白可靠定位，軸 5的長(zhǎng)度應(yīng)該略短與大齒輪齒寬,所以？?4 = 38?。大齒輪的左端用軸肩固定，由文獻(xiàn)【3】軸肩高度h0.070.1d,所以取d436mm為了減小應(yīng)力集中，取軸段 3-4的直徑d330mm4 ）取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距,取16mm,取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁見的距離S=8mm由文獻(xiàn)【2】表6-7查得軸 承B=18.25mm所以軸段1-2的長(zhǎng)度為?1- 2 = ? + s + B+ （45- 41） = 1

37、6 + 8+ 17+ 4 = 45mm 同理軸段6-7的長(zhǎng)度?6- 7 = 45?。5 ）輸入軸和輸出軸的跨距之和為197.25mm,所以中間軸的跨距必須大于197.25mm,為了保證中間軸上兩齒輪之間不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，取兩齒 輪之間的距離為140mm.軸段直徑mm長(zhǎng)度mm125452294833814043038525456）為了保證小齒輪一端軸承的可靠定位，其右端使用軸套定位，由文獻(xiàn)【2】表6-7查得da32mm所以軸套的外徑？?外=32mm軸套裝在軸段1上，所以其內(nèi)徑？外=25mm=左端靠軸承端蓋定位，由文獻(xiàn)【2】表6-7查Da54mm,所以軸承端蓋凸緣的內(nèi)徑為54mm凸緣厚度趣味10mm

38、7）為了保證大齒輪的右端面的可靠定位和軸承左端面的可靠定位，此處使用一個(gè)階梯軸套，取外徑？?外小=32mm, ?外大=36mm,軸套裝在軸段5上，所以其內(nèi)徑？外=25mni5、軸的受力分析根據(jù)軸的基本尺寸，取兩齒輪的中點(diǎn)為力的作用點(diǎn)，得到?1 =?1:?1- 2 - ? + 2 =50: 41- 13+ 2=53mm?2 =?1?2二?3 + -2 + 22 =5045140+ 2 + -2 =187.5mm?3 =二?6- 7- ?+ ?5-6- -21= 45-4513+ 38- 2 = 47.5mmFirrrnTrnT計(jì)算支承反力在水平面上FihFit(L2L2L3rTTT3415. 1

39、847. 5810. 5 (187. 547. 5)53187. 547. 51225NF2H匕F2tF1H810.53415. 18 12253000N在垂直面上M Fa1d1F1vL 2L1119447.5234 155.87 / 2307 (87.5147.5)87. 5147. 553333NF2VFr1F2 rF1V30711943331168N總支承反力F1同F(xiàn)；1225234621486NF2 F22F2230002116823219N22 2H2V3 )畫彎矩圖 M1HM 1hF1HL11225 5364925N.mm5317649N.mmd22737. 1250. 51382

40、24. 56N.mmMFvL1333(M 2VF1VL1Fa24404N.mm(M2HM2HF 2H L3M2vM2VF2vL3851.6 50. 543005.8N.mm故 M ( Mih)2 ( M1v)279331.62N mmM2. M2HM2V144760. 24N mm4）計(jì)算扭矩T=80900N.mm1、按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度由文獻(xiàn)【3】（P380）可知進(jìn)行校核時(shí)， 通常只校核軸上承受最大彎 矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。因?yàn)閱蜗蛐D(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力， 取& =0.6 ,軸的計(jì)算應(yīng)力由文獻(xiàn)【3】式15-5?=v?2+ (?T)2?V14476Q242 + (0.6 x 8090

41、0)20.1 X303=53.61?已選定軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)【3】中表15-1查彳凱-1 60MPa因此ca 1,故安全。2、軸強(qiáng)度的精確校核低速小齒輪左端面，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，為危險(xiǎn)剖面抗彎截面系數(shù)： W 0.1d30. 1 2531562.5mm抗扭截面系數(shù)：W 0.2d30.2 2533125mm左端面的彎矩：M M2576476. 98NmmLi截面4上的扭矩：T= 80900?截面4上的彎曲應(yīng)力：b M W 76476. 98 1562. 548. 95MPa截面4上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:T3 WT74020 312523. 69MPa由文獻(xiàn)【3】(P383)和附表3-8

42、利用插值法可以求出過盈配合處的?QQ ? = 2.10,取?55= 0.8 行=2.10X0.8= 1.68。 ?軸按磨削加工，由文獻(xiàn)【3】附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 即表面高頻淬火強(qiáng)化系數(shù)q 1,按照文獻(xiàn)【3】中式3-12和式3-12a可得綜合系數(shù)為:2. 101 / 0. 923. 19計(jì)算截面4右側(cè)安全系數(shù)?=?-1?=Scaca1. 68?,1 / 0. 922. 767由式15-6,15-7 和15-8得到275?+ ? = 3.19X48.95+ 0.1 X0=1.76?-1? + ?15523.6923.69= 4.652.767 X2 + 0.05

43、 X2S S 1.65S2 S2S 1.5所以軸是安全的。3、鍵的選擇及校核鍵連接強(qiáng)度根據(jù)小齒輪安裝處的軸徑 ？?2 = 查得齒輪輪轂與軸連接的平鍵截面b29?,據(jù)文獻(xiàn)2中表 4-1 (P56),xhxi = 8X7X36,配合為 H7/n6;鍵的型號(hào)為 GB/T1096鍵C10X 8X 36。4T2 p d hl4 80900 35 M36 832由文獻(xiàn)【3】表6-2得 p 120 - 150MPT p p ,強(qiáng)度足夠根據(jù)大齒輪安裝處的軸徑 ？?4= 36?,據(jù)文獻(xiàn)【2】中表4-1 (P56), 查得齒輪輪轂與軸連接的平鍵截面bXhXl = 10X8X32,配合為H7/n6;鍵的型號(hào)為 GB/T1096鍵C10X 8X 32。行2d hl4 8090036 8 3235M由文獻(xiàn)【3】表6-2得6、校核軸承壽命(1)計(jì)算支反力120 -150MFa. p pp ,強(qiáng)度足夠。F2. F22HF2V1269N3219N(2)計(jì)算徑向力Fr1F11269NFr2F23219N(3)計(jì)算軸向力由文獻(xiàn)【2】表6-7