卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).docx

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目： 卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 余高鋒 學(xué) 號(hào)： 20100981 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng) 班 級(jí)： 農(nóng)機(jī)1001班 指導(dǎo)教師： 肖麗萍 職 稱： 副教授 2014 年 5 月摘 要卷?yè)P(yáng)機(jī)又稱絞車。是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由人力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。垂直提升、水平或傾斜曳引重物的簡(jiǎn)單起重機(jī)械。分手動(dòng)和電動(dòng)兩種?，F(xiàn)在以電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)為主。本次設(shè)計(jì)的10kN噸電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、連軸器、減速器、卷筒、排線器等組成。本次設(shè)計(jì)的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒、 卷筒心軸、電動(dòng)機(jī)、減速器齒輪、減速器軸、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)與選取。其中卷筒、卷筒軸、減速器的設(shè)計(jì)最為主要，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)做了介紹，其余部分有得只是略作分析。本次設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于冶金起重、 建筑、水利作業(yè)等方面，但是此次設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)主要運(yùn)用于用于10kN噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)。提升重物是卷?yè)P(yáng)機(jī)的一種主要功能，各類卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。關(guān)鍵詞：卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷筒，卷筒軸，減速器AbstractHoist and winch. Is an important part of vertical lifting transport machinery, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple traction weight lifting machinery. Manual and electric two. Now to the main electric hoist. The design of the 10kN ton electric hoist is composed of motor, coupling, reducer, drum, cable etc.The design procedure is to start from the wire rope, and then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, coupling design and selection. Design of the drum, the drum shaft, most major reducer, the design focus is introduced, the rest is just a brief analysis.The design of the drum machine because of its simple structure, flexible installation, convenient operation and carrying, simple maintenance, to adapt to the working environment ability is strong, can be applied to metallurgical crane, construction, operations and other water conservancy, but the design of the drum machine is mainly used for 10kN ton bridge crane hoisting mechanism. Lifting weights is a main function of hoist, design of various types of winches are according to the requirements for.Keywords: hoist, drum, drum shaft, gear reducer目錄摘 要ii目錄iv1.緒論51.1卷?yè)P(yáng)機(jī)的分類、特性及常見類型51.1.1 分類及特性51.1.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)的常見類型51.2 國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)發(fā)展概況51.2.1 國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)發(fā)展概況52.卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理62.1 基本結(jié)構(gòu)62.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作原理63.卷?yè)P(yáng)機(jī)零件設(shè)計(jì)63.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)63.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)63.1.2 電機(jī)的選擇73.2 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算73.2.1齒輪的設(shè)計(jì)83.2.2 軸的設(shè)計(jì)與校核143.3 排線器軸及軸上零件設(shè)計(jì)與校核192.3.1求作用在齒輪上的力193.3.2 確定軸的尺寸203.3.3 求軸上的載荷203.3.4 鍵的選擇與校核203.4滾筒軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核203.4.1 求作用在齒輪上的力203.4.2 確定軸的尺寸213.4.3 求軸上的載荷213.4.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度213.4.5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度213.4.6 鍵的選擇與校核224.卷?yè)P(yáng)機(jī)使用時(shí)的注意事項(xiàng)235.結(jié)論24參考文獻(xiàn)- 1 -致謝- 2 - 2 -1.緒論1.1卷?yè)P(yáng)機(jī)的分類、特性及常見類型1.1.1 分類及特性卷?yè)P(yáng)機(jī)分為手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)和電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)兩種?，F(xiàn)在以電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)為主。電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機(jī)架上。對(duì)于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能令空鉤快速下降。對(duì)安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。1.1.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)的常見類型常見的卷?yè)P(yáng)機(jī)噸位有：0.3T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 0.5T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 1T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 1.5T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 2T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 3T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 5T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 6T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 8T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 10T 卷?yè)P(yáng) 機(jī) 15T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 20T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 25T 卷?yè)P(yáng)機(jī) 30T 卷?yè)P(yáng)機(jī)。從是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的角度：卷?yè)P(yáng)機(jī)可分為國(guó)標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)、非標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)。液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：相比傳統(tǒng)的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)（電動(dòng)絞車），液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)（液壓絞車）有很多優(yōu)點(diǎn)：A. 過載保護(hù) B.沖擊防護(hù)C.防爆性能。國(guó)標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)指符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，非標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)是指廠家自己定義標(biāo)準(zhǔn)的卷?yè)P(yáng)機(jī),通常只有具有生產(chǎn)證的廠商才可以生產(chǎn)國(guó)標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)，價(jià)格也比非標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)貴一些。注意事項(xiàng)1.2 國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)發(fā)展概況1.2.1 國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)發(fā)展概況我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個(gè)五年計(jì)劃建筑的需要，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽(yáng)國(guó)泰機(jī)器廠等成批仿制了兩種卷?yè)P(yáng)機(jī)，一種為日本的 JIS8001 型動(dòng) 力卷?yè)P(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)形式是開式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷?yè)P(yáng)機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖 紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動(dòng)、電控慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力不高，卷?yè)P(yáng)機(jī)的需求量亦不多，故這段時(shí)間國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)主要是仿制。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷?yè)P(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷?yè)P(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廠、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠等）組成了卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)下。為了發(fā)展卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關(guān)廠家的人員對(duì)全國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計(jì)和制造新的卷?yè)P(yáng)機(jī)，先后試制了 0.5t、1t、3t 電 動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，但由于對(duì)當(dāng)時(shí)各廠家的生產(chǎn)能力估計(jì)不足，無法推廣。2.卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理2.1 基本結(jié)構(gòu)圖2.1上圖2.1是整個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)分為四個(gè)部分，電機(jī)是屬于驅(qū)動(dòng)部分，減速器是減速部分，再是排線器部分，最后是滾筒部分。這四個(gè)部分是通過齒輪或者聯(lián)軸器鏈接傳遞扭矩。減速器是使用了二級(jí)減速。排線器與齒輪同軸，與滾筒上的齒輪配合，一是減速，二是使排線器軸轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作原理動(dòng)力通過電機(jī)輸入，再通過聯(lián)軸器與減速器的輸入軸相連，將動(dòng)力輸入到減速器當(dāng)中，減速器通過兩級(jí)減速通過輸出軸，經(jīng)過聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞到排線器軸上，軸上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾筒軸上的零件的轉(zhuǎn)動(dòng)，使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)。排線器安裝在排線軸上，它能使得鋼繩均勻分布在滾筒上。3.卷?yè)P(yáng)機(jī)零件設(shè)計(jì)3.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)3.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)工作10年，300天每年，兩班制鋼絲繩的最大起重物料選擇：F0=10KN物料提升的速度：V0 =12m/min滾筒的直徑：D=200mm下圖3.1是卷?yè)P(yáng)機(jī)的基本的零件排布結(jié)構(gòu)圖3.13.1.2 電機(jī)的選擇提升物料的功率：P0=F0V0=10000*12/60=2KW輸出轉(zhuǎn)速：v0=Dn01000 所以 n0=19.1 r/min傳動(dòng)效率計(jì)算：h0=h12h25h33h 4=0.80h1 =0.99（齒形聯(lián)軸器）h 2 =0.98（滾子軸承）h3 =0.97（齒輪精度為 8 級(jí)）h 4 =0.99（滾筒）電機(jī)功率：p輸入=p0h0=2.50kw電機(jī)的選擇：型號(hào)Y132M-8， 功率3kW ，轉(zhuǎn)速710r/min3.2 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算按浸油潤(rùn)滑條件考慮取高速級(jí)傳動(dòng)比: i1=1.4i2So: i1=4,i2=2.8,i3=3.3各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算:n1=n0=710r/min;n2=n0i1=177.5r/min;n3=n2i2=63.4r/min;n4=n3=63.4r/min;n5=n4i3=19.2r/min;所以滾筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速為19.2r/min各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算：電機(jī)功率為3kwT1=9549p0h1n1=40NmT2=9549p0h1h2h3n2=151.88NmT3=9549p0h1h22h32n3=404.22NmT4=9549p0h12h22h32n4=400.2NmT5=9549p0h12h23h33n5=1256.2Nm軸編號(hào)功率（KW）轉(zhuǎn)速（r/min)轉(zhuǎn)矩（N.m)12.977104022.82177.5151.8832.6863.4404.2242.6663.4400.252.5319.21256.23.2.1齒輪的設(shè)計(jì)高速齒輪設(shè)計(jì)齒輪精度選擇8精度，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,兩者硬度差40HBS.計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩40Nm齒寬系數(shù)由資料【1】表10-7選取齒寬系數(shù)接觸疲勞極限由資料【1】圖10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=2.04109N2=5.11108接觸疲勞壽命系數(shù)查資料【1】圖10-19KHN1=0.89KHN2=0.93失效概率和安全系數(shù)S=1許用接觸應(yīng)力計(jì)算【rH】1=605.2Mpa【rH】2=697.5Mpa初選載荷系數(shù)Kt=1.4材料的彈性影響系數(shù)查資料【1】表10-6試算小齒輪的分度圓的直徑d1t=2.32 3KtT1fdi-1i(ZErH)244.14mm計(jì)算圓周速度V=d1tn1601000V=1.64m/s初步齒寬bb=44.14mm計(jì)算齒寬與齒高比取齒數(shù)=24模數(shù)齒高mt=1.84h=4.14mmbh=10.66z2=97計(jì)算載荷系數(shù)查資料【1】圖10-8取動(dòng)載荷系數(shù)查資料【1】表10-2使用系數(shù)查資料【1】表10-4齒向載荷分布系數(shù)查資料【1】圖10-13齒向載荷分布系數(shù) =1.12=1=1.5=1.45K=1.68校正分度圓直徑d1=46.91mm計(jì)算模數(shù)m=1.952.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式根據(jù)公式設(shè)計(jì)數(shù)值彎曲強(qiáng)度極限選擇查資料【1】圖10-20c大齒輪rFE1=620Mpa小齒輪rFE2=580Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)根據(jù)其循環(huán)次數(shù)，查資料【1】圖10-18取KFN1=0.83KFN2=0.86計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力安全系數(shù)取s=1.4sF1=368MpasF2=356Mpa計(jì)算載荷系數(shù)K=1.624齒形系數(shù)查資料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.20應(yīng)力校正系數(shù)查資料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.78計(jì)算大小齒輪的并加以比較YFa1YSa1sF1=0.01138YFa2YSa2sF2=0.011大齒輪的較大計(jì)算模數(shù)m選用較大的代入公式計(jì)算m1.385所以m取1.5確定齒數(shù)由齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面的接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅余于齒輪的直徑有關(guān)m=1.5d1=46.91mmz1=31z2=124計(jì)算分度圓直徑d1=46.5mmd2=186mm計(jì)算中心距=138.75mm計(jì)算齒輪寬度B1=52.5mmB2=57.5mm低速齒輪設(shè)計(jì)齒輪精度選擇8精度，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,兩者硬度差40HBS.計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩151.88Nm齒寬系數(shù)由資料【1】表10-7選取齒寬系數(shù)接觸疲勞極限由資料【1】圖10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=5.11108N2=1.83108接觸疲勞壽命系數(shù)查資料【1】圖10-19KHN1=0.93KHN2=0.94失效概率和安全系數(shù)S=1許用接觸應(yīng)力計(jì)算【sH】1=632.4Mpa【sH】2=705Mpa初選載荷系數(shù)Kt=1.4材料的彈性影響系數(shù)查資料【1】表10-6試算小齒輪的分度圓的直徑d1t=2.32 3KtT1fdi+1i(ZEsH)268.7mm計(jì)算圓周速度V=d1tn1601000V=0.638m/s初步齒寬bb=68.7mm計(jì)算齒寬與齒高比取齒數(shù)=24模數(shù)齒高mt=2.86h=6.44mmbh=10.67z2=69計(jì)算載荷系數(shù)查資料【1】圖10-8取動(dòng)載荷系數(shù)查資料【1】表10-2使用系數(shù)查資料【1】表10-4齒向載荷分布系數(shù)查資料【1】圖10-13齒向載荷分布系數(shù) =1.12=1=1.46=1.4K=1.64校正分度圓直徑d1=72.35mm計(jì)算模數(shù)m=3.012.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式根據(jù)公式設(shè)計(jì)數(shù)值彎曲強(qiáng)度極限選擇查資料【1】圖10-20c大齒輪rFE1=620Mpa小齒輪rFE2=580Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)根據(jù)其循環(huán)次數(shù)，查資料【1】圖10-18取KFN1=0.86KFN2=0.88計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力安全系數(shù)取s=1.4sF1=381MpasF2=365Mpa計(jì)算載荷系數(shù)K=1.568齒形系數(shù)查資料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.24應(yīng)力校正系數(shù)查資料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.75計(jì)算大小齒輪的并加以比較YFa1YSa1sF1=0.01099YFa2YSa2sF2=0.01074大齒輪的較大計(jì)算模數(shù)m選用較大的代入公式計(jì)算m2.20所以m取2.5確定齒數(shù)由齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面的接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅余于齒輪的直徑有關(guān)m=2.5d1=72.35mmz1=30z2=85計(jì)算分度圓直徑d1=75mmd2=212.5mm計(jì)算中心距=143.75mm計(jì)算齒輪寬度B1=75mmB2=80mm3 第三級(jí)減速齒輪齒輪精度選擇8精度，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,兩者硬度差40HBS.計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩400.2Nm齒寬系數(shù)由資料【1】表10-7選取齒寬系數(shù)接觸疲勞極限由資料【1】圖10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=1.83108N2=5.55107接觸疲勞壽命系數(shù)查資料【1】圖10-19KHN1=0.94KHN2=0.95失效概率和安全系數(shù)S=1許用接觸應(yīng)力計(jì)算【sH】1=639Mpa【sH】2=713Mpa初選載荷系數(shù)Kt=1.4材料的彈性影響系數(shù)查資料【1】表10-6試算小齒輪的分度圓的直徑d1t=2.32 3KtT1fdi+1i(ZEsH)293.0mm計(jì)算圓周速度V=d1tn1601000V=0.309m/s初步齒寬bb=93.0mm計(jì)算齒寬與齒高比取齒數(shù)=24模數(shù)齒高mt=3.88h=8.73mmbh=10.65z2=81計(jì)算載荷系數(shù)查資料【1】圖10-8取動(dòng)載荷系數(shù)查資料【1】表10-2使用系數(shù)查資料【1】表10-4齒向載荷分布系數(shù)查資料【1】圖10-13齒向載荷分布系數(shù) =1.12=1=2.562=2.2K=2.87校正分度圓直徑d1=118.1mm計(jì)算模數(shù)m=4.922.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式根據(jù)公式設(shè)計(jì)數(shù)值彎曲強(qiáng)度極限選擇查資料【1】圖10-20c大齒輪rFE1=620Mpa小齒輪rFE2=580Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)根據(jù)其循環(huán)次數(shù)，查資料【1】圖10-18取KFN1=0.88KFN2=0.92計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力安全系數(shù)取s=1.4sF1=340MpasF2=381Mpa計(jì)算載荷系數(shù)K=2.464齒形系數(shù)查資料【1】表10-5取在此處鍵入公式。YFa1=2.65YFa2=2.24應(yīng)力校正系數(shù)查資料【1】表10-5取YSa1=2.22YSa2=1.77計(jì)算大小齒輪的并加以比較YFa1YSa1sF1=0.0173YFa2YSa2sF2=0.0104大齒輪的較大計(jì)算模數(shù)m選用較大的代入公式計(jì)算m3.9所以m取4確定齒數(shù)由齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面的接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅余于齒輪的直徑有關(guān)m=4d1=118.1mmz1=30z2=99計(jì)算分度圓直徑d1=120mmd2=396mm計(jì)算中心距=258mm計(jì)算齒輪寬度B1=120mmB2=125mm3.2.2 軸的設(shè)計(jì)與校核初步估計(jì)軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)資料【1】表15-3，分別取105,110,115，120，125；根據(jù)公式求其最小直徑為：高速軸d1=20mm中間軸d2=28mm低速軸d3=41mm排線器軸d4=42mm滾筒軸d5=64mm由于機(jī)構(gòu)幾乎不承受軸向載荷，所以選用深溝球軸承1.中間軸設(shè)計(jì)圖3.2圖3.2是軸上零件的分布圖 1.求作用在輸出齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=4050N 徑向力：Fr1=Ft2tana=1834N2. 求作用在輸入齒輪上的力圓周力：Ft2=2Td=1633N徑向力：Fr2=Ft2tana=594N3.確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于軸上有兩個(gè)鍵槽，所以最小直徑取30mm，最小直徑安裝在軸承上，選擇軸承的內(nèi)徑為30mm，選擇6206型深溝球軸承，定位軸肩高度為3mm，此處軸徑為38mm，安裝齒輪處的軸徑為32mm，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm，箱體內(nèi)壁與齒輪的距離取20mm，肩的寬度取6mm，齒輪的寬度與相同內(nèi)徑軸的寬度相差3mm。套筒齒輪處的大徑與軸肩的高度相同，長(zhǎng)度可以計(jì)算出來。4.求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力FNH1=776N,FNH2=104NFNV1=2130N,FNV2=286N彎矩MV1=55872NmmMV2=6422NmmMH1=153360NmmMH2=17660Nmm總彎矩M1=163221NmmM2=18791Nmm扭矩T=151.88Nm5.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度sca=M12+(T)2W=33.97Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查其許用彎曲應(yīng)力為60Mpa，滿足要求。6.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度這里只需要校核輸入齒輪的右端階梯截面的左側(cè)就可以了。抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3=3276.8mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=6553.6mm3彎矩：M=163221Nmm扭矩：T=151.88Nm彎矩應(yīng)力：sb=MW=49.95Mpa扭矩應(yīng)力：T=TWT=23.18Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2mm，查應(yīng)力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=0.82查扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：=0.9軸按磨削加工，查的表面質(zhì)量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=2.01K=k+1-1=1.39查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計(jì)算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=2.74S=-1Ka+m=9.29Sca=SSS2+S2=2.63S=1.5所以安全7.鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用10863與10850，只需要校核較短的就可以滿足，鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強(qiáng)度為100到120Mpa，計(jì)算鍵的強(qiáng)度：p=2T103kld=59.33Mpa故符合2.低速軸設(shè)計(jì)圖3.3圖3.3是軸上零件的分布圖1.求作用在齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=3804 N 徑向力：Fr1=Ft2tana=1385N2.確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于軸上有兩個(gè)鍵槽，所以最小直徑取45mm，最小直徑安裝在連軸器上，根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)的工況系數(shù)，計(jì)算扭矩，選擇GY型聯(lián)軸器，孔徑選擇45mm，長(zhǎng)度選擇110，選擇軸承的內(nèi)徑為50mm，選擇6209型深溝球軸承，定位軸肩高度為3.5mm，齒輪定位軸肩60mm，安裝齒輪處的軸徑為52mm，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm，考慮到與中間軸齒輪的嚙合，算出齒輪與箱體內(nèi)壁的距離，軸肩的寬度取6mm，套筒齒輪處的大徑與軸肩的高度相同，長(zhǎng)度可以計(jì)算出來。3.求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=892NFNH2=492NFNV1=2454N,FNV2=1350N彎矩MV=66008NmmMH=181300Nmm總彎矩M=192942Nmm扭矩T=404.22Nm4.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度sca=M2+(T)2W=25.62Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查其許用彎曲應(yīng)力為60Mpa，滿足要求。5.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度這里只需要校核齒輪的右端階梯截面的左側(cè)就可以了?？箯澖孛嫦禂?shù)：W=0.1d3=12500mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=25000mm3彎矩：M=192942Nmm扭矩：T=404.22Nm彎矩應(yīng)力：sb=MW=15.44Mpa扭矩應(yīng)力：T=TWT=16.17Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2.5mm，查應(yīng)力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=0.64查扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：=0.73軸按磨削加工，查的表面質(zhì)量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=2.55K=k+1-1=1.69查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計(jì)算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=6.98S=-1Ka+m=11.02Sca=SSS2+S2=5.90S=1.5所以安全6.鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用149100與161063，鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強(qiáng)度為100到120Mpa，計(jì)算鍵的強(qiáng)度：p1=2T103k1l1d1=33.08Mpap2=2T103k2l2d2=23.48Mpa故符合3.高速軸設(shè)計(jì)圖3.4圖3.4是軸上零件的分布圖1.求作用在輸出齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=1720N 徑向力：Fr1=Ft2tana=626N2.確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于軸上有一個(gè)鍵槽，考慮到聯(lián)軸器的選擇，所以最小直徑取20mm，最小直徑安裝在聯(lián)軸器上，選擇GY系列聯(lián)軸器，孔徑為20mm，軸承選擇6205型深溝球軸承，考慮到齒輪較小，所以使用齒輪軸，考慮到齒輪與中間齒輪中間對(duì)其，確定齒輪與左右箱體壁的距離，兩處定位軸肩高度為3mm，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm。 3.求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=188NFNH2=438NFNV1=518NFNV2=1202N彎矩MV=26743NmmMH=73685.5Nmm總彎矩M1=78388Nmm扭矩T=40000Nmm4.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度sca=M12+(T)2W=28Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查其許用彎曲應(yīng)力為60Mpa，滿足要求。5.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度這里只需要校核輸入齒輪的右端截面的右側(cè)就可以了?？箯澖孛嫦禂?shù)：W=0.1d3=2979mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=5958mm3彎矩：M=78388Nmm扭矩：T=40Nm彎矩應(yīng)力：sb=MW=26.31Mpa扭矩應(yīng)力：T=TWT=6.71Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2mm，查應(yīng)力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=1.9查扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：=0.88軸按磨削加工，查的表面質(zhì)量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=0.92K=k+1-1=1.42查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計(jì)算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=11.36S=-1Ka+m=31.43Sca=SSS2+S2=10.68S=1.5所以安全6.鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用6632，鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強(qiáng)度為100到120Mpa，計(jì)算鍵的強(qiáng)度：p=2T103kld=41.67Mpa故符合3.3 排線器軸及軸上零件設(shè)計(jì)與校核圖3.5圖3.5是軸上零件的分布圖2.3.1求作用在齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=6670N 徑向力：Fr1=Ft2tana=2428N3.3.2 確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于軸上有兩個(gè)鍵槽，由聯(lián)軸器知道最小直徑取45mm，選擇軸承的內(nèi)徑為50mm，選擇6210型深溝球軸承，齒輪與機(jī)架內(nèi)壁的距離為20mm，光桿的長(zhǎng)度取350mm。3.3.3 求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=1999N,FNH2=429NFNV1=5491NFNV2=1179N彎矩MV1=2045NmmMH1=5616Nmm總彎矩M1=5977Nmm扭矩T=400.2Nm由于相對(duì)于彎矩與扭矩都比變速箱的低速軸小，直徑一樣，所以不用校核一定會(huì)在安全范圍內(nèi)3.3.4 鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用1610100鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強(qiáng)度為100到120Mpa，計(jì)算鍵的強(qiáng)度：p=2T103kld=73.3Mpa故符合3.4滾筒軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核圖3.6圖3.6是軸上零件的分布圖3.4.1 求作用在齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=6344 N 徑向力：Fr1=Ft2tana=2309N3.4.2 確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于軸上有兩個(gè)鍵槽，所以最小直徑取65mm，最小直徑處安裝軸承，選擇6213型深溝球軸承，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm，為了與主動(dòng)輪配合，算出齒輪與箱體內(nèi)壁的距離17.5mm，滾筒擋板處的厚度取10mm，最后計(jì)算出滾筒的長(zhǎng)度。3.4.3 求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=1897NFNH2=412NFNV1=5212NFNV2=1132N彎矩MV=510776NmmMH=185906Nmm總彎矩M=543556Nmm扭矩T=1256.2Nm3.4.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度sca=M2+(T)2W=33.84Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查其許用彎曲應(yīng)力為60Mpa，滿足要求。3.4.5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度這里只需要校核齒輪的右端階梯截面的左側(cè)就可以了?？箯澖孛嫦禂?shù)：W=0.1d3=27462.5mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=54925mm3彎矩：M=543556Nmm扭矩：T=1256.2Nm彎矩應(yīng)力：sb=MW=19.79Mpa扭矩應(yīng)力：T=TWT=22.87Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2.5mm，查應(yīng)力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=0.63查扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：=0.82軸按磨削加工，查的表面質(zhì)量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=2.59K=k+1-1=1.51查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計(jì)算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=5.37S=-1Ka+m=8.69Sca=SSS2+S2=4.59S=1.5所以安全3.4.6 鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用181182和1811300只需要校核較短的就可以鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用