機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文2級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器

1、湖南工貿(mào)技師學(xué)院湖南工貿(mào)技師學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)（2 2 級(jí)展開(kāi)式減速器）級(jí)展開(kāi)式減速器） ( (任務(wù)分配：王幸主要負(fù)責(zé)說(shuō)明書(shū)，袁丹主要負(fù)責(zé)裝配任務(wù)分配：王幸主要負(fù)責(zé)說(shuō)明書(shū)，袁丹主要負(fù)責(zé)裝配 圖，最后共同修改圖，最后共同修改) ) 主創(chuàng)：王幸主創(chuàng)：王幸. . 袁丹袁丹 目錄目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：.3 一 電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算.4 11 電動(dòng)機(jī)的選擇.4 12 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比.5 13 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù).5 二 直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì).6 2. 1 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì).6 2. 2 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì).10 三 軸的設(shè)計(jì)各軸軸徑計(jì)算.14 3. 1 高速軸 i 的

2、設(shè)計(jì).13 32 中間軸 ii 的設(shè)計(jì).16 32 低速軸 iii 的設(shè)計(jì)及計(jì)算.18 四 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算.25 4. 1 低速軸 iii 上軸承的計(jì)算.25 五 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.27 51 低速軸 iii 上鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算.27 52 中間軸 ii 上鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算.27 53 高速軸 i 上鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算.27 六 減速器潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑劑及密封方式的選擇.27 6. 1 齒輪的潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑的選擇.29 6. 2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑的選擇.29 6. 3 密封方式的選擇.29 七 減速器箱體及附件的設(shè)計(jì).29 7. 1 箱體設(shè)計(jì).31 72 減速器附件設(shè)計(jì).3

3、2 八 減速器技術(shù)要求.33 結(jié)束語(yǔ).34 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目: :二級(jí)展開(kāi)式直齒圓柱齒輪減速器二級(jí)展開(kāi)式直齒圓柱齒輪減速器 工作條件：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，單班制工作條件：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，單班制 工作，使用期限工作，使用期限 5 5 年，輸送帶速度容許誤差為年，輸送帶速度容許誤差為5%5%。 減速器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 輸送帶工作拉力f（n） 2.6103 輸送帶速度 v(m/s) 1.0 卷筒直徑 d(mm) 300 系統(tǒng)簡(jiǎn)圖系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖參見(jiàn)圖帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖參見(jiàn)圖 5 5。 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

4、。電動(dòng)機(jī)通過(guò)連軸器將動(dòng)力傳入減速器,再經(jīng)連 軸器將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒,帶動(dòng)輸送帶工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)展開(kāi)式圓柱 齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)軸承位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的 剛度，高速級(jí)和低速級(jí)都采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng). 一一 電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 1.11.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）選擇電動(dòng)機(jī)類型 按已知工作要求和條件選用 y 系列一般用途的全封閉自扇冷鼠三相異步 電動(dòng)機(jī)。 （2）確定電動(dòng)機(jī)功率 工作裝置所需功率按式計(jì)算 w p w w vf p 1000 式中，,，工作裝置的效率本例考慮膠帶滾筒及其軸承的效2600fsmv/0 . 1

5、 率。代入上式得：96 . 0 w 聯(lián)軸器 電動(dòng)機(jī) 減速器 聯(lián)軸器 滾筒 v 輸送帶 7 . 2 96. 01000 1.06002 1000 w w vf p 電動(dòng)機(jī)的輸入功率按式計(jì)算 0 p w p p 0 式中，為電動(dòng)機(jī)軸至滾筒軸的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置總效率。 由式；取齒輪傳動(dòng)軸承效率，8 級(jí)精度齒輪傳動(dòng)（稀油 54 2 3 3 2 2 1 995 . 0 1 潤(rùn)滑）效率，滑塊聯(lián)軸器效率，滾筒軸的軸承效率,97. 0 2 98 . 0 3 98 . 0 4 滾筒的的效率,則96 . 0 5 84 . 0 96. 098 . 0 98 . 0 97 . 0 995 . 0 223 故21 . 3 84

6、. 0 7 . 2 0 w p p 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，按 y 系列中電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù) m p 0 p 據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為 4.0kw. m p （3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 滾筒軸作為工作軸，其轉(zhuǎn)速為： min/66.63 300 1106 106 4 4 r d v nw 按推薦的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比范圍：?jiǎn)螛O圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍， 53 g i 則總傳動(dòng)比范圍應(yīng)為，可見(jiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：2595533 i min/ 5 . 159194.57266.63)259(rnin w 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min，1000r/min 和 1500r/min 三種，為

7、 減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格，由表 8-184 選常用的同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的 y 系 列電動(dòng)機(jī) y132m1-6，其滿載轉(zhuǎn)速 。電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)型式以及 min/960rnm 其中心高、外形尺寸. 1.21.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 （1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 08.15 66.63 960 w m n n i （2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 由式，取， 21 iii4 1 i77 . 3 2 i 1.31.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （1）各軸的轉(zhuǎn)速由式 i軸min/960 1 rn ii軸min/

8、240 4 960 1 1 2 r i n n iii軸min/66.63 77 . 3 240 2 2 3 r i n n 工作軸min/66.63 3 rnnw （2）各軸輸入功率由式 i軸kwpp15. 398 . 0 21 . 3 301 ii軸kwpp04. 397 . 0 995. 015. 3 2112 iii軸kwpp93 . 2 97. 0995 . 0 04 . 3 2123 工作軸kwpp83 . 2 97 . 0 995. 093 . 2 2123 （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩由式 i軸mn n p t33.31 960 15. 3 95509550 1 1 1 ii軸mn n

9、p t97.120 240 04. 3 95509550 2 2 2 iii軸mn n p t55.439 66.63 93 . 2 95509550 3 3 3 工作軸mn n p t w w w 04.405 66.63 7 . 2 95509550 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩mn n p t m 93.31 960 21. 3 95509550 0 0 將以上算的的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表如下： 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī) 軸 i 軸 ii 軸 iii 軸工作軸 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 96096024063.6663.66 功率 p(kw) 2.73.153.042.932.83 轉(zhuǎn)矩 t(nm) 31.93

10、31.33120.97439.55405.04 傳動(dòng)比 i 143.771 效率0.970.960.960.98 二、二、 直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 2.12.1 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 2.1.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2）選用 8 級(jí)精度 3）材料選擇，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）試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)為。24 1 z96244 2 z 2.1.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，

11、即 2.32 1 d 3 2 1 1 h e z u u d kt （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù) kt1.3 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 mmnmmn n 4 5 1 1 5 1 10133 . 3 960 15 . 3 1095.5p1095.5 t 選取尺寬系數(shù) 1 d . 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 a8 .189 mpze 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限mpa；大齒輪的解600 1lim h 除疲勞強(qiáng)度極限mpa；550 2lim h 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60njlh60 960 1 （8 300 5）6.912 1 n 8 10 8 8 2 10728 . 1 4

12、 10912 . 6 n 接觸疲勞壽命系數(shù):0.93；1.04 1nt z 2nt z 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1，安全系數(shù) s1，由式得 mpampa s z h hnt h 55860093 . 0 1lim1 1 mpampa s z h hnt h 57255004. 1 1lim1 2 （2）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 d1，代入中較小的值。 h 1 d 3 2 1 1 32 . 2 h e d z u ukt =42.164mm 3 2 4 558 8 . 189 4 14 1 10193 . 3 3 . 1 32 . 2 計(jì)算圓周速度 v v=2.11m/s 1000

13、60 11 nd 100060 960164.42 計(jì)算齒寬 b b=d=142.164mm=42.164mm 1 d 計(jì)算齒寬與齒高之比 h b 模數(shù) m=1.756mm 1 1 z d 24 42.164 齒高 =2.251.756mm=3.952mm2.25mh b/h=42.164/3.952=10.669 計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù) v=2.11m/s,8 級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)=1.13； v k 直齒輪=1 fh kk 查得使用系數(shù) ka=1 查得 8 級(jí)精度小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí), =1.450 h k 由 b/h=10.669，=1.450,查得 =1.40；故載荷系數(shù) h k

14、f k k=kakvkhkh=11.1311.450=1.639 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 =mm=45.549mm 1 d 3 1 / tt kkd 3 3 . 1/639. 1164.42 計(jì)算模數(shù) m m=mm=1.89mm 1 1 z d 24 42.549 2.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m 3 2 1 1 2 f sf d yy z kt （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500mpa；大齒輪的彎曲疲勞極限強(qiáng) 1flim 度=380mpa 2flim 取彎曲壽命系數(shù)=0.87 , =0.91 1nt y 1nt

15、y 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.4 見(jiàn)表（10-12）得 =（）/s=310.7mpa 1 f 11flimnt y 4 . 1 50087 . 0 = （）/s=247mpa 2 f 11flimnt y 4 . 1 38091 . 0 計(jì)算載荷系數(shù) k k=kakvkfkf=11.1311.40=1.582 查取應(yīng)力校正系數(shù) =1.58；=1.80 1s y 2s y 查取齒形系數(shù) 查得 =2.1765 . 2 1f y 2f y 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 f safay y =0.01348 1 11 f sf yy 71.310 58 . 1 65 . 2 =0

16、.01581 2 22 f sf yy 247 80 . 1 17. 2 大齒輪的數(shù)值大。 (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 m=1.36mm 3 2 4 01581.0 241 10915.2582.12 對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理取 mn=1.5mm 小齒輪齒數(shù) =/m=43.858/1.530 1 z 1 d 大齒輪齒數(shù) =4.5 30=135 2 z 11z i 2.1.4 幾何尺寸計(jì)算 (1)計(jì)算中心距 a=(+)/2=(45+202.5)/2=123.75mm， 1 d 2 d (2)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 =mn=30 1.5=45mm =mn=135 1.5 =202.5mm 1 d 1 z 2 d 2

17、 z (3)計(jì)算齒輪寬度 145 d bdmm b1=50mm，b2=45mm 備注齒寬一般是小齒輪得比大齒輪得多 5-10mm 2.1.5 小結(jié) 由此設(shè)計(jì)有 模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù) 小齒輪 1.5455030 大齒輪 1.5202.545135 2.22.2 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 2.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2）選用 8 級(jí)精度 3）材料選擇，由表 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）試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)

18、為，取24 1 z48.902477. 3 2 z48.90 2 z 2.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a）進(jìn)行試算，即 2.32 t d1 3 2 1 1 h e d z u ukt （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù) kt1.3 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 mmnmmn n 5 5 1 2 5 1 10209 . 1 240 04 . 3 1095.5p1095.5 t 選取尺寬系數(shù) d1 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 a8 .189 mpze 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限mpa；大齒輪的解600 1lim h 除疲勞強(qiáng)度極限mpa；550 2lim h

19、 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60njlh60 240 1 （8 300 5）1.728 1 n 8 10 7 8 2 10584. 4 77. 3 10728. 1 n 查得接觸疲勞壽命系數(shù):1.04；1.11 1hn k 2hn k 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1，安全系數(shù) s1，由式得 mpampa s nkh h 62460004 . 1 1lim1 mpampa s nkh h 5 . 61055011. 1 2lim2 （2）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 d1，代入中較小的值。 h 1 d 3 2 2 1 32 . 2 h e d t z u utk =62.145mm 3 2 5 5

20、 . 610 8 . 189 77 . 3 177. 3 1 10209 . 1 3 . 1 32 . 2 計(jì)算圓周速度 v v=0.78m/s 100060 11 nd 100060 24062.145 計(jì)算齒寬 b b= 1dd =162.145mm=62.145mm 計(jì)算齒寬與齒高之比 h b 模數(shù) =2.589mm t m 1 1 z d 24 62.145 齒高 =2.252.589mm=5.826mm t 2.25mh b/h=62.145/5.82=10.67 計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù) v=0.71m/s,8 級(jí)精度，由圖 108 查得動(dòng)載系數(shù)=1.05； v k 直齒輪=1 fh

21、kk 查得使用系數(shù) ka=1 查得 8 級(jí)精度小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí), =1.459 h k 由 b/h=10.67，=1.459.查圖 1013 查得 =1.42；故載荷系數(shù) h k f k k=kakvkhkh=11.0511.459=1.532 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式得 =mm=65.64mm 1 d 3 1 / t kkd 3 3 . 1/532 . 1 145.62 計(jì)算模數(shù) m m=mm=2.735mm 1 1 z d 24 65.64 2.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m 3 2 1 1 2 f sf d yy z kt （1）確

22、定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500mpa；大齒輪的彎曲疲勞極限強(qiáng) 1flim 度=380mpa 1flim 取彎曲壽命系數(shù)=0.91 =0.95 1nt y 2nt y 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.4 得 =（）/s=325mpa 1 f 11flimnt y 4 . 1 50091 . 0 = （）/s=257.86mpa 2 f 22flimnt y 4 . 1 38095 . 0 計(jì)算載荷系數(shù) k k=kakvkfkf=11.0511.42=1.491 查取應(yīng)力校正系數(shù) 查得 =1.58；=1.77 1s y 2s y 查取齒形系數(shù) 查得 =

23、2.2265 . 2 1f y 2f y 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 f safay y =0.01288 1 11 f sf yy 325 58 . 1 65 . 2 =0.01524 2 22 f sf yy 86.257 77 . 1 22. 2 大齒輪的數(shù)值大。 (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 m=2.12mm 3 2 5 01524.0 241 10267.1491.12 對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理取 m=2.5mm 小齒輪齒數(shù) =/m=67.25/2.527 1 z 1 d 大齒輪齒數(shù) =3.35 27=90.45，取=91 2 z 11z i 2 z 2.2.4 幾何尺寸計(jì)算 (1)計(jì)算中心距 a=(+)/

24、2=(67.5+227.5)/2=147.5mm， 1 d 2 d (2)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 =m=27 2.5=67.5mm =m=91 2.5 =227.5mm 1 d 1 z 2 d 2 z (3)計(jì)算齒輪寬度 b= 1dd =67.5mm b1=73.5mm，b2=67.5mm 備注齒寬一般是小齒輪得比大齒輪得多 5-10mm 2.2.5 小結(jié) 實(shí)際傳動(dòng)比為：37 . 3 27 91 1 i 誤差為： %5%59 . 0 37 . 3 35 . 3 37 . 3 由此設(shè)計(jì)有 模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù) 小齒輪 2.567.57327 大齒輪 2.5227.567.591 三三 軸的

25、設(shè)計(jì)各軸軸徑計(jì)算軸的設(shè)計(jì)各軸軸徑計(jì)算 3.13.1 高速軸高速軸的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 1.總結(jié)以上的數(shù)據(jù)。 功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速齒輪分度 圓直徑 壓力角 3.15kw 29.15 nm 960r/min45mm 20 2.初步確定軸的直徑 先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 號(hào)鋼。根據(jù)表選取 a0=112。于是有: 1 3 3 1 3.15 min11216.6 960 p dao n 此軸的最小直徑分明是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑 d1-2為了使所選的軸的直徑 d1-2與聯(lián) 軸器的孔徑相適應(yīng)，固需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 3.聯(lián)軸器的型號(hào)的選取 取=1.3 則；按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 tca 應(yīng)小 于聯(lián)軸器

26、的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) gb/t5014-2003，選用 lx3 型彈性柱銷聯(lián)軸器， 其公稱轉(zhuǎn)矩 1250(nm)。半聯(lián)軸器的孔徑 d1=30(mm) ，故取 d1-2=30(mm)。半聯(lián)軸器 長(zhǎng)度 l=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 l1=60mm。 4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1): 擬定軸上零件的裝配方案 (2): 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 : 軸向定位要求 1-2 軸段右端要求制出一軸肩，取 ， 且 : 考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少，在高 速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受純的軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量（8-16）大量生產(chǎn)價(jià) 格最低，固選用深

27、溝球軸，又根據(jù)，選 6007。查手冊(cè)可知 =35（mm） ，b=14（mm)，3-4 段安裝軸承，左端用軸端擋圈定位，右端用軸肩 定位，按軸端直徑取擋圈直徑 d=38（mm） 。3-4 段的直徑 ， 。因?yàn)?7-8 段軸也要安裝一個(gè)相同軸承，故=35（mm） ，)(14 43 mml =21(mm) 。與 7-8 段軸相配合的軸承其左端需要軸肩來(lái)軸向定位。 : 6-7 段軸沒(méi)有什么與之相配合的零件，但是其右端要有一個(gè)軸肩以使軸承能左端 軸向定位，=37（mm） ；又因?yàn)楦鶕?jù)減減速器的整體方案，此段軸設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)度應(yīng) 該長(zhǎng)一些，故取=110（mm） 。 : 4-5 段軸沒(méi)有什么與之相配合的零件，但是

28、其左端要有一個(gè)軸肩以使軸承能右端 軸向定位，=37（mm） ，由于 5-6 段軸的直徑較大，所以做成連軸齒，分度圓 d=45(mm) 已知齒輪的輪轂的寬度為 50（mm） ，所以=50（mm） 。 ：軸承端蓋的總寬度為 30mm（有減速器和軸承端蓋的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)而定） 根據(jù)軸承的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器的,距離為 20mm。至此已初步確定軸得長(zhǎng)度。所以=50(mm) （3）：軸上零件得周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵聯(lián)接。按 =30（mm） ， b*h=8*7 ，l=46（mm） 。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合得有良好得對(duì)中性，半聯(lián)軸器與軸得配合 選 h7

29、/k6。滾動(dòng)軸承與軸得周向定位，是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為 m6。 （4）：確定軸的的倒角和圓角 取軸端倒角為 1.2*45，各軸肩處的圓角為 1.6。 l 3.23.2 中間軸中間軸的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 1. 總結(jié)以上的數(shù)據(jù)。 功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速齒輪分度圓直 徑 壓力角 3.04 kw 126.71n m 240r/min202.5mm 20 2. 初步確定軸的直徑 先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 號(hào)鋼。 選取 a0=112。于是有: 1 3 3 1 3.04 min11226.1 240 p dao n 3. 選軸承 初步選擇滾動(dòng)軸承。選 6307 深溝球軸承；通過(guò)查手

30、冊(cè)可知 6007 深溝球軸承 d=35(mm) ，b=14（mm） ，所以 。 4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）：擬定軸上零件的裝配方案 （2）：根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 由高速軸的設(shè)計(jì)知 ，軸的總長(zhǎng)度為： l= （此為高速軸在箱體中的軸長(zhǎng)） 1-2 段軸我們?nèi)?， 。與 1-2 段軸相配合的深溝球 軸承，左端用軸端擋圈進(jìn)行軸向定位，右端采用套筒進(jìn)行軸向定位。 ：2-3 段軸要與齒輪配合，故要有一個(gè)軸肩，這里我們?nèi)?h=5(mm) ，所以 ； 又由于大齒輪齒寬 b=45(mm) ，根據(jù)與齒輪相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度 短 2 ，所以取 ； ：為了實(shí)現(xiàn)齒輪的右端的軸向定位，

31、應(yīng)將 3-4 段軸的直徑比 2-3 段稍微大一些， h0.07d 這里取其直徑為 ；由于 3-4 段軸主要是起軸肩的作用，沒(méi)有與 之相配合的零件，且根據(jù)設(shè)計(jì)方案，這里取 。 ：4-5 段軸要與小齒輪相配合，且為能利用 3-4 段軸的軸肩，所以此段軸的直徑要比 4-5 段軸要小一些，這里我們?nèi)?；由于小齒輪的齒寬為 b=73（mm） ， 根據(jù)與齒輪相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短 2 ，所以取 ：5-6 段軸與之相配合的零件是軸承，所以其直徑和長(zhǎng)度與軸最右端的軸承一樣， 故 ， 。 （3）：軸上零件得周向定位 齒輪，軸的周向定位都采用平鍵聯(lián)接。按 ，由手冊(cè)查得平鍵的截面 b*h=14*9(

32、mm)見(jiàn)2表 4-1,l=61（mm） ；按 ，由手冊(cè)查得平鍵的截面 b*h=14*9(mm)見(jiàn)2表 4-1,l=33（mm） 。 同時(shí)為了保證齒輪與軸配合得有良好得對(duì)中性，固選擇齒輪輪轂與軸得配合選 h7/n6。 滾動(dòng)軸承與軸得周向定位，是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為 m6。 （4）：確定軸的的倒角和圓角 取軸端倒角為 1.2*45，各軸肩處的圓角為 1.6。 3.33.3 低速軸低速軸的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 1. 總結(jié)以上的數(shù)據(jù)。 功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速齒輪分度圓直 徑 壓力角 2.93k w 409.41n m 63.66r/mi n 227.5mm 20 2 初步確定軸的直徑 初步估算軸的最小

33、直徑，選取軸的材料為 45 號(hào)鋼。 選取 a0=112。于是有: 1 3 3 1 2.93 min11240.1 63.66 p dao n 此軸的最小直徑分明是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑 d7-8為了使所選的軸的直徑 d7-8與聯(lián) 軸器的孔徑相適應(yīng)，固需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 3 . 聯(lián)軸器的型號(hào)的選取 取=1.3 則； 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 tca 應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) gb/t5014-2003，選用 lx3 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250(nm)。半聯(lián)軸器的孔徑 d1=42(mm) ，固取 d7- 8=42(mm)。 4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）：擬定軸上零件的裝配方案

34、（2）：根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 由高速軸的設(shè)計(jì)知 ，軸的總長(zhǎng)度為： ：l=215(mm)（此為高速軸在箱體中的軸長(zhǎng)） 7-8 段軸由于與聯(lián)軸器相連，且已經(jīng)選定聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250(nm)。半聯(lián)軸器 的孔徑 d1=42(mm) ，故取 d7-8=42 (mm)。半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 l=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合 的轂孔長(zhǎng)度 l1=84mm。7-8 段軸的長(zhǎng)度我們?nèi)?： 6-7 段軸相對(duì)于 7-8 段軸要做一個(gè)軸肩，這里我們?nèi)?， ，同時(shí)取 d=54（mm） 。 5-6 段軸要與滾動(dòng)軸承相配合，考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載 荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少，在高速轉(zhuǎn)時(shí)

35、也可承受純的軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈 軸線偏斜量（8-16）大量生產(chǎn)價(jià)格最低，故選用深溝球軸；通過(guò)查手冊(cè)可知 6210 深溝球軸承 d=50(mm) ，b=20（mm） ，所以，)(25.48 65 mml 。6210 深溝球軸承的右端用軸承端蓋進(jìn)行軸向定位，左端用套筒)(50 65 mmd 進(jìn)行軸向定位。 2-3 段軸沒(méi)有什么零件與之相配合，且根據(jù)整體設(shè)計(jì)方案，此段軸的軸長(zhǎng)要長(zhǎng)一些， 且還要對(duì) 6210 深溝球軸承的右端進(jìn)行軸向定位，所以直徑取為，)(53 32 mmd 。)(25.73 32 mml : 齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度?。ㄝS直徑的 0.070.1 倍） ，這里取軸肩高

36、度 h=5(mm)，所以；軸的寬度去 b=1.4h,取軸的寬度為)(63 43 mmd 。)(8 43 mml : 4-5 段軸要與齒輪相配合，由前面設(shè)計(jì)可知齒輪的齒寬為 b=67.5（mm） ， ，根據(jù)與 齒輪相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短 2 ，所以取 4-5 段軸的直徑 為 ； （3）：軸上零件得周向定位 齒輪，軸的周向定位都采用平鍵聯(lián)接。按 ，由手冊(cè)查得平鍵的截面 b*h=16*10(mm) l=55.5（mm） ；按 ，由手冊(cè)查得平鍵的截面 b*h=12*8(mm) l=72（mm） 。 同時(shí)為了保證齒輪與軸配合得有良好得對(duì)中性，固選擇齒輪輪轂與軸得配合選 h7/n6。 滾動(dòng)

37、軸承與軸得周向定位，是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為 m6。 （4）：確定軸的的倒角和圓角 取軸端倒角為 1.2*45，各軸肩處的圓角半徑為 1.6。 5.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查出 a 值 參照。對(duì)于 6210 深溝球軸承，通過(guò)查取手冊(cè)我們可知作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距為 195mm。l1=125mm,l2=70mm 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。計(jì)算出： =0 所以： 故： = = 6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩核最大扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 c 的強(qiáng)度）根據(jù) 式及表取值，且0.6

38、（式中的彎曲應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)取 0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取0.6） ：計(jì)算軸的應(yīng)力 前已選定軸的材料為 45 號(hào)鋼，由軸常用材料性能表查得-1=60mpa 因此-1， 故安全。 7.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1） 判斷危險(xiǎn)截面 截面 a，ii，iii，b 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將 消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭矩強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面 a，ii，iii，b 均為無(wú)需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面 iv 和 v 處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán) 重；從受載的情況來(lái)看，截面 c 上的應(yīng)力最大。

39、截面 v 的應(yīng)力集中的影響和截面 iv 的相 近，但截面 v 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)力較 大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端） ，而且這里軸的直徑最大， 故截面 c 也不必校核。截面 vi 和 vii 顯然更不必校核。鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合 的小，因而該軸只需校核截面 iv 左右兩端即可。 （2） 截面 iv 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3333 12500501 . 01 . 0mmmmdw 抗扭截面系數(shù) 3333 25000502 . 02 . 0mmmmdw 截面 iv 左側(cè)的彎矩 m 為 mmnmmnm.19.93913.

40、 70 25.38 27.171867 截面 iv 上的的扭矩為 3 t mmnt.409410 3 截面上的彎曲應(yīng)力 mpampa w m 5 . 7 12500 19.93913 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 mpampa w t t t 38.16 25000 409410 3 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查得,.mpa b 640mpa275 1 mpa155 1 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及查取。因, 032 . 0 50 6 . 1 d r ,經(jīng)插值法后可查得,1 . 1 50 55 d d 0 . 2 33 . 1 由可得軸的材料的敏感系數(shù)為,82 . 0 q85 . 0

41、r q 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為 82 . 1 ) 10 . 2(82 . 0 1) 1(1 qk 28 . 1 ) 133. 1 (85. 01) 1(1 rrr qk 尺寸系數(shù)；由附圖 3-3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。72 . 0 84 . 0 軸按磨削加工，由表面質(zhì)量系數(shù)為92. 0 軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，得綜合系數(shù)為1 q 61. 21 92. 0 1 72 . 0 82. 1 1 1 k k 61 . 1 1 92 . 0 1 84 . 0 28. 1 1 1 rr r r k k 又由3-1 及3-2 得碳鋼的特性系數(shù) ，取2 . 01 . 0 1 . 0 ，取1 . 005 . 0

42、r 05 . 0 r 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式則得 ca s 05.14 01 . 05 . 761 . 2 275 1 ma k s 4 .11 2 38.16 05 . 0 2 38.16 61 . 1 155 1 ma k s 8.85s=1.5 22 r ca ss ss s 故可知其安全。 （3）截面 iv 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) w 按表 15-4 中的公式計(jì)算。 3333 5 . 16637551 . 01 . 0mmmmdw 抗扭截面系數(shù) 3333 33275552 . 02 . 0mmmmdwr 彎矩 m 及彎曲應(yīng)力為 mmnmmnm.19.93913. 70 25.38 27

43、.171867 mpa w m 64. 5 5 .16637 19.93913 b 扭矩及扭矩切應(yīng)力為 3 t mmnt.409410 3 mpampa w t t t 3 . 12 33275 409410 3 過(guò)盈配合處的，由插值法求出，并取，于是得 k kk 8 . 0 16 . 3 k 53. 216. 38 . 0 k 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為 92 . 0 故得綜合系數(shù)為 25. 31 92 . 0 1 16 . 3 1 1 k k 62 . 2 1 92 . 0 1 53. 21 1 rr r r k k 所以軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為 15 01 . 064 . 5 25

44、. 3 275 1 ma k s 44 . 9 2 3 . 12 05 . 0 2 3 .12 62 . 2 155 1 ma k s 7.99s=1.5 22 r ca ss ss s 故該軸截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的，本題因無(wú)大的瞬間過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性， 故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算即可結(jié)束。 四滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算四滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 4.14.1 低速軸低速軸上的軸承計(jì)算上的軸承計(jì)算 在前面計(jì)算軸時(shí)采用 6210 號(hào)深溝球軸承，其主要參數(shù)如下： 基本額定靜載荷： 基本額定動(dòng)載荷： ) fnh2=2307.19(n) fnv2=839.74(n) 由上可知右端軸承所受

45、的載荷遠(yuǎn)大于左端軸承，所以只需對(duì)右端軸承進(jìn)行校核，如果左 端軸承滿足要求，左端軸承必滿足要求。 （1）：求比值 軸承所受徑向力 (2)按照1表 13-5，x=1，y=0,按照1表 13-6，取。則2 . 10 . 1 p f1 . 1 p f p=1.1 （3）：驗(yàn)算軸承的壽命 按要求軸承的最短壽命為 lh=2*8*300*10=48000（工作時(shí)間） 根據(jù)1式（13-5） （對(duì)于球軸承?。?所以所選的軸承滿足要求。 五鍵連接的選擇和計(jì)算五鍵連接的選擇和計(jì)算 5.15.1 低速軸低速軸上鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算上鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 對(duì)連接齒輪與軸的鍵的計(jì)算 （1）：選擇鍵連接的類型和尺寸

46、一般 7 級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，故 選用圓頭普通平鍵（a）型。 根據(jù) d=55（mm）中查的鍵的截面尺寸為：寬度 b=16（mm） ，高度=10(mm)，由輪轂 寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) l=55.5（mm） （比輪轂寬度小些） （2）：校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查得許用擠壓用力=100 ，取中間值， =110mpa 。鍵的工作長(zhǎng)度 l=l-b=55.5-16=39.5（mm） ，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5 。由式可得： =110mpa 所選的鍵滿足強(qiáng)度要求。 2. 對(duì)聯(lián)軸器及其鍵的計(jì)算 b*h=12*8 d

47、1=42 l=72 所以 l=l-b=72-12=60 k=0.5h=4 81.232 ,齒輪采用油潤(rùn)滑。 12，齒輪采用浸油潤(rùn)滑。 即將齒輪浸于減速器油池內(nèi)，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將潤(rùn)滑油帶到嚙合處，同時(shí)也將油甩直 箱壁上用以散熱。 6.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式選擇滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式選擇 高速軸深溝球軸承速度： 中間軸深溝球軸承速度： 3 22 35 2408.4 10 (. / min)vdnmmr 低速軸深溝球軸承速度： 3 33 35 63.662.673 10 (. / min)vdnmmr 因?yàn)槎嫉陀谥瑵?rùn)滑速度，所以它們都選擇脂潤(rùn)滑。 6.3 密封方式的選擇密封方式的選擇 滾動(dòng)軸承密封選擇 滾動(dòng)軸承采用氈圈密封。 箱體密封選擇： 箱體剖分面上應(yīng)該用水玻璃密封或者密封膠密封。 七七. . 減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)減速器箱體及附件的設(shè)計(jì) 7.17.1 箱體設(shè)計(jì)箱體設(shè)計(jì)： 低速級(jí)中心距：a=