廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目:帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置學(xué)院：土木工程學(xué)院班級(jí)：建備設(shè)計(jì)者： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師： 目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、選擇電動(dòng)機(jī)二、傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算四、校檢實(shí)際轉(zhuǎn)速五、軸的計(jì)算六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算七、連接的選擇和計(jì)算八、聯(lián)軸器的選擇九、潤(rùn)滑方式、滑潤(rùn)油牌號(hào)及密封裝置的選擇十、箱體尺寸的設(shè)計(jì)十一、參考資料一、選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，是已經(jīng)系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制簡(jiǎn)便和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。在接卸設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中，主要根據(jù)需電動(dòng)機(jī)的輸出功率，工作條件及經(jīng)濟(jì)性要求，從產(chǎn)品目錄中選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速、確定具

2、體型號(hào)。（1） 選擇電動(dòng)機(jī)的類型：按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。（2） 選擇電動(dòng)機(jī)的容量：工作機(jī)所需的功率： Pw = F*V/1000=2500x1.1 / 1000=2.75（kW）由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)的效率）為= 1*2*2*3*4*5機(jī)械傳動(dòng)及摩擦副的效率概略表得各部分效率為：帶傳動(dòng)傳動(dòng)效率1 = 0.98；滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)）2= 0.99、；閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率3=0.97；彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率4=0.99；卷筒軸的軸承及卷筒的傳動(dòng)效率5=0.96.= 0.98×0.99×0.99×0.97

3、×0.99×0.96 =0.885所以： Pd = Pw/= 2.75/ 0.885 kW = 3.10 kW使 Pm = (11.3)Pd = 3.10 4.04kW根據(jù)Pm選取電動(dòng)機(jī)的額定功率Pw，因?yàn)檩d荷較平穩(wěn)，由查表選得Y系列電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pd = 4 kWP%=（Pm - Pd）/ Pm =（4.04-4）/ 4.04 =0.99% 可以選用該功率的電動(dòng)機(jī)（3） 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：運(yùn)輸機(jī)卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nw = 60×1000V/D = 60×1000×1.1/(3.14×400) =52.54r/min按推薦傳動(dòng)比

4、范圍，取V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i1 = 2 4，單級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)比i2 = 3 5，則合理總傳動(dòng)比的范圍為: i = 6 20故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：nd = i*nw = (620)×52.54r/min = 315.24 1050.8 r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min 、1000 r/min，1500 r/min.再根據(jù)計(jì)算出的容量，挑選出電機(jī)做比較選擇，取1000 r/min的電動(dòng)機(jī)。所選電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如表-2和表-3所示。表-1，待選電動(dòng)機(jī)參數(shù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)同步轉(zhuǎn)速（r/min）額定功率(KW)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量(kg)總

5、傳動(dòng)比額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M1-61000，6極49602.02.07318.27表-2外形尺寸（mm）：機(jī)座號(hào)極數(shù)ABCDEFGHKABACADHDBBL132M62161788942+0.01880103313212280270210315238515表-3安裝尺寸（mm）：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑 K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸 F×G132515*(270/2+210)*315216×1781242.018×8010*33二、傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比電動(dòng)

6、機(jī)確定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。（1） 計(jì)算總傳動(dòng)比：由前面計(jì)算的輸送機(jī)卷軸筒的轉(zhuǎn)速為nw=52.54 r/min總傳動(dòng)比i = nm/nw = 960 / 52.54 =18.27（2） 分配各級(jí)傳動(dòng)比：按推薦傳動(dòng)比范圍， V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i1 = 2 4，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i2 = 3 5，為使傳動(dòng)裝置外廊尺寸盡可能緊湊，滿足i1<i2 ,按推薦i21.3i1可取i1 =3.73，則齒輪傳動(dòng)比：i2 = i / i1=18.27/3.73 = 4.89（3） 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)：各軸的輸入功率電動(dòng)機(jī)軸: P0 = 3.10 kW

7、主動(dòng)軸 : P1 = Pd1= 3.10 * 0.98=3.04kW從動(dòng)軸 : P2= P123 = 3.04* 0.99 * 0.97=2.92 kW卷筒軸 : P3= P224 =2.92 * 0.99 * 0.99 =2.86kW各軸輸出功率 主動(dòng)軸 : P1 = P* 2=3.04*0.99=3.01kw從動(dòng)軸 : P2= P2* 2=2.92*0.99=2.89kw卷筒軸 : P3= P3* 5=2.86*0.95=2.72kw各軸的轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸 : n。=960 r/min 主動(dòng)軸: n1 = n。/ i1 =960 / 3.73= 257.37 r/min 從動(dòng)軸: n2 =

8、n1 / i2=257.37/ 4.89 = 52.63r/min卷筒軸: n3 = n2 = 52.63r/min各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸(輸出): T0 = 9550 * P0 / n。= 9550 * 3.10 / 960 = 30.83 N·m主動(dòng)軸: T1= 9550 * P1 / n1 = 9550 * 3.04/257.37=112.80 N·m 從動(dòng)軸: T2= 9550 * P2 / n2= 9550 * 2.92 / 52.63 = 529.85 N·m 卷筒軸: T3= 9550 * P3 / n3 = 9550 *2.86 / 52.63=5

9、18.96 N·m 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩主動(dòng)軸: T1= 9550 * P1 / n1 =9550 * 3.01 /257.37=111.69N.m從動(dòng)軸: T2= 9550 * P2 / n2=9550 * 2.89 / 52.63=524.41N.m卷筒軸: T3=9550 * P3/ n3=9550 * 2.72 / 52.63=493.56N.m計(jì)算結(jié)果如下表：軸名功率P (kW)轉(zhuǎn)矩T (N·m)轉(zhuǎn)速nr/min輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸3.1030.83960主動(dòng)軸3.043.01112.80111.69257.37從動(dòng)軸2.922.89529.85524.4152.6

10、3卷筒軸2.862.72518.96493.5652.63三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明1）確定計(jì)算功率：考慮到載荷性質(zhì)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素影響，按輕型輸送機(jī)，載荷變動(dòng)微小，每天工作小時(shí)數(shù)為1016h，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-4，取工作系數(shù)kA=1.2,則計(jì)算功率 Pd=Ka*P0=1.2x3.10=3.72 kw2）選定帶型：根據(jù)計(jì)算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-9初選定帶的型號(hào)為A型、3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d1和d2：根據(jù)V帶截型參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-5選取小帶輪基準(zhǔn)直徑，要求d1dmin，并取為標(biāo)準(zhǔn)值。初取d1=100mm； 驗(yàn)算帶的速度v。根據(jù)v=d1*n

11、1 / 60x1000 =3.14*100*960/（60*1000）=5.024(m/s)因?yàn)関=5.024(m/s) 5,20 m/s 符合實(shí)際的需要。確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑d2。根據(jù)d2= i1*d1=3.73*100=373mm）。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-5，取d2=375（mm）驗(yàn)算傳動(dòng)比i帶=d2/ d1=375/100=3.75i%= (i帶i1)/i1 =(3.753.73)/3.75=0.53% < 5% 符合要求4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。初定中心距為0.7(d1+d2)< a0 <2(d1+d2),則：332.5< a0 <950取定a0

12、=600 mm根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld為：Ld2 a0+（d1+d2）/ 2+（d2-d1）2 / 4 a0 =2x600+3.14x(100+375) / 2 + (375-100) 2 / (4x600) =1977.26mm根據(jù)Ld 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-6選取與之接近的V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，選取Ld=2000mm根據(jù)Ld計(jì)算實(shí)際中心距為aa0 +（Ld - Ld）/ 2 =600+(2000-1977.26) / 2 =611.37 mm圓整至a=610 mm為便于安裝和調(diào)整中心距，需留出一定的中心距調(diào)整余量。中心距的變動(dòng)范圍為：amin= a - 0.015 Ld

13、 =610- 0.015 x2000 = 580mmamax= a + 0.03 Ld = 610+ 0.03 x 2000 = 670mm5)驗(yàn)算小帶輪的包角11180°-（d2-d1）x57.5°/ a =180°- (375-100)x57.5°/ 610=154.08°>120°6）確定帶的根數(shù)Z根據(jù)包角1154.08°，帶長(zhǎng)Ld=2000mm，以及傳動(dòng)比為i1 =3.73，小帶輪轉(zhuǎn)速n。=960r/min；分別查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-3，表8-6，表8-7得到：包角系數(shù)Ka=0.93； 長(zhǎng)度系數(shù)KL=1.03；

14、單根V帶的基本額定功率P0=0.95kw； P0=0.11kw；計(jì)算帶的根數(shù)：Z=Pd/( P0+P0) KaKL=3.72/(0.95+0.11)x0.93 x 1.03 = 3.71 因此取 Z=47）確定帶的初拉力F0初拉力的大小是保證帶傳動(dòng)正常工作的重要因素，保證傳動(dòng)正常工作單餓單根V帶合適的初拉力為：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-1得，A截型V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量為q=0.10kg/m,則：F0 =500 Pd（2.5/Ka 1）/ Zv + qv2 =500 x 3.72 x (2.5 / 0.93 -1) / (4x5.024) + 0.10 x 5.0242 =158.77N8)計(jì)算帶作用在

15、軸上的力Q壓軸力Q=2Z F0sin（1/2）=2x4x158.77x sin(154.08 / 2)=1244.76N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明由之前計(jì)算得到數(shù)據(jù)有低速級(jí)齒輪的動(dòng)力參數(shù)有：P1= 3.04kw; n1=257.37r/min; T1=112800N·mm; i2 = 4.891)選擇齒輪材料和確定許用應(yīng)力齒輪材料查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二章材料的參數(shù)，于表2-7 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，選擇45號(hào)鋼材料，再參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9-4齒輪常用材料及許用應(yīng)力，為使大小齒輪的壽命相近，選擇：小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=240；大齒輪選用45鋼，正火，HBS2=200

16、；HBS1-HBS2=220-180=40 合適許用應(yīng)力根據(jù)大小齒輪的HBS,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9-4得：小齒輪許用接觸應(yīng)力h1 =380+0.7HBS1=380+0.7x240=548 MPa許用彎曲應(yīng)力F1=140+0.2HBS1=140+0.2x200=188 MPa大齒輪許用接觸應(yīng)力h2 =380+0.7HBS2=380+0.7x180=520MPa許用彎曲應(yīng)力F2=140+0.2HBS2=140+0.2x180=180 MPa2）設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)對(duì)于HBS<350的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，可以先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 在本例中，鋼制齒輪的彈性模量E=2.0

17、6x105 MPa； 壓力角=20°； 工作系數(shù)K=1.31.6，因?yàn)辇X輪對(duì)稱布置，所以取K=1.3；對(duì)于閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，齒輪對(duì)稱靠近軸承，齒寬系數(shù)d=0.81.4，選擇d=1。按照設(shè)計(jì)公式可得：mm對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，應(yīng)去較多的齒數(shù)Z1和較小的模數(shù)，這樣可以增大重合數(shù)，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)度，還可以節(jié)省制造費(fèi)用，一般Z1=2040。在本例中選?。盒↓X輪的齒數(shù)Z1=35；大齒輪齒數(shù)Z2=i2*Z2=4.89 x 35 =171.15；為使齒輪磨損均勻，應(yīng)使兩輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，因此Z2=172驗(yàn)算傳動(dòng)比i%= |Z2/ Z1i2|/i2 =|172 / 35-4.8

18、9| / 4.89=0.49% 滿足條件主要尺寸計(jì)算齒輪模數(shù)m= d1/ Z1=66.43 / 35=1.89 取標(biāo)準(zhǔn)值m=2中心距a2=m(Z1+ Z2) / 2=2x(35+172) / 2=207m大齒輪齒寬b2=d*m* Z1=1x2x35=70mm, 為了便裝配，齒寬一般取小齒輪比大齒輪寬510mm，因此：小齒輪齒寬b1= b2+5=70 +6 = 76mm3)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由之前的數(shù)據(jù)得：小齒輪許用彎曲屈服應(yīng)力F1=188MPa；大齒輪許用彎曲屈服應(yīng)力F2= 180 MPa； 載荷系數(shù)K=1.3；又由Z1=35；Z2=172查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9-8得到正常齒制標(biāo)準(zhǔn)外齒合齒輪的齒

19、形系數(shù)為：YF1=2.46； YF2=2.06應(yīng)用公式得：F1=2KT1YF/b2Z1m=2x1.3x112800x2.46/ (70x35x2)=73.62MPa < F1=188MPa F2=F1* YF2/ YF1=73.62x2.06 / 2.46 =61.65MPa<F2= 180 MPa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。4）齒輪的精度等級(jí)根據(jù)V=dn/(60x1000)=3.14x66.43x960/(60x1000)=3.3m/s參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9-5各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，及表9-6直齒圓柱齒輪精度等級(jí)與圓周速度的關(guān)系，HBS<350，選擇齒輪精度為等級(jí)9。

20、5)將齒輪的主要尺寸和幾何參數(shù)匯總成下表：名稱代號(hào)及公式小齒輪大齒輪齒數(shù)Z35172分度圓直徑D=mz70344齒頂高h(yuǎn)a=ha*m2齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)1.25全齒高h(yuǎn)=(2ha*+c*)2.25齒頂圓直徑da=(z+2ha*)m74348齒根圓直徑df=(z-2ha*-2c*)m65339基圓直徑db=Dcos 65.78323.25齒距P=m6.28齒厚S=p/23.14齒槽寬E=p/23.14中心距a=(d1+d2)/2207傳動(dòng)比i=z2 / z14.91注：對(duì)正常齒ha*=1.0；c*=0.25；壓力角=20°.6)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)樾↓X輪的齒頂圓直徑da1=74

21、 mm < 160mm，因此暫定采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。因?yàn)榇簖X輪的齒頂圓直徑da2=348mm< 500mm，為減輕重量，節(jié)約材料和便于搬運(yùn)和裝拆，采用腹板式結(jié)構(gòu)。7)選定帶輪結(jié)構(gòu)由帶輪基準(zhǔn)直徑d1=100mm；d2= 375mm，以及電動(dòng)機(jī)軸直徑為D=42.018mm為依據(jù)，確定小帶輪為實(shí)心式結(jié)構(gòu)，大帶輪為輪輻式結(jié)構(gòu)。四、校檢實(shí)際轉(zhuǎn)速各級(jí)傳動(dòng)零件的參數(shù)確定后，應(yīng)計(jì)算執(zhí)行裝置的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并驗(yàn)算實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速偏差是構(gòu)在許用范圍。本例帶式輸送機(jī)起傳動(dòng)滾筒軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速為nw=nd/i帶 x i齒= 960/(3.75x4.91) = 52.13r/min實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速偏差n

22、%=|nw-nw|/nwx100% = |52.54-52.13|/52.24x100%=0.21 % < 5%因此該傳動(dòng)裝置可用。五、軸的計(jì)算主動(dòng)軸的計(jì)算和設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明1）選擇軸的材料從經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)之前的小齒輪所選的材料考慮，參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二章材料的參數(shù)，選擇45號(hào)剛為高速軸材料，調(diào)質(zhì)處理，HBS=220，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-1得到許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa并由之前的計(jì)算結(jié)果有：P1= 3.01kw; n1=257.37r/min; T1=111690N·mm;2）按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-2軸常用材料的許用切應(yīng)力T及A值，對(duì)軸上彎矩較小，

23、的載荷較平穩(wěn)，無(wú)軸向載荷，軸只做單向運(yùn)轉(zhuǎn)，A取較小值，反之A取大值。對(duì)于45鋼有A 103,126.按公式軸端直徑查標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)得：d1=25mm 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，考慮到圓柱齒輪傳動(dòng)，選用深溝球軸承，采用凸緣式軸承蓋，依靠普通平鍵聯(lián)接實(shí)現(xiàn)周向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸與軸承的軸向固定?？紤]到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案。軸與其它零部件相配合的具體情況見(jiàn)后裝配。軸的結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)圖如下圖所示，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；其它尺寸（如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等）的確定。各軸段徑向尺寸的確

24、定如草圖所示，從軸段=25開(kāi)始，逐段選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，考慮V帶大輪的內(nèi)孔倒角，定位軸肩高度取h=2.5，故= +2h=30 mm,取=30mm ，該尺寸應(yīng)滿足密封件的直徑系列要求。與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=35 mm，初選定軸承代號(hào)為6207。d4即為小齒輪部分，將d4作為分度圓的直徑，即d4=70 mm。根據(jù)對(duì)稱性d3=d5=35mm; 軸向尺寸的確定從L1段開(kāi)始，L1段與V帶的大輪配合，由之前的計(jì)算的大帶輪的輪緣寬為B=65±3mm，考慮大帶輪的軸向固定要求，L1 應(yīng)略小于大帶輪的寬度2-3mm，取L1=60mm

25、。L2段，該段上要安裝密封部件，方便在不拆下帶輪的情況下打開(kāi)箱蓋，估算可得， L2=35mmL3安裝軸承段，L3=40mmL4因采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，L4即為小齒輪的齒寬L4=b1=76mm根據(jù)對(duì)稱性，有L3= L5=40mm；兩軸承中心距L=2L3+ L4 17（軸承厚度）=139mm其他尺寸大帶輪與軸的周向固定采用A型普通平鍵，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第53頁(yè)關(guān)于鍵連接，由d1=25mm，L1=60mm選GB/T 1096鍵A 6x 6 x 504)按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強(qiáng)度對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算齒輪的受力計(jì)算由T1=111.69N·m=111690N·mm圓周力Ft=2 T1/d1=2x

26、111690/70=3222.86N徑向力Fr=Ft tan =3222.86 x tan20°=1173.03N因?yàn)檫x用的是直齒齒輪，因此不存在軸向力。 根據(jù)之前的計(jì)算該軸還將受到V帶大輪所帶來(lái)的壓力Fq= Q=1244.76N。根據(jù)之前的計(jì)算，得到大帶輪和相近軸承的中心距為L(zhǎng)=L1/2+L2+B(軸承寬)/2=60/ 2+ 35+ 14 / 2 = 72mm求水平面支反力和彎矩支反力：FB1=FQ(L+L)+ FrL/2 / L=1244.76x(72+135)+1173.03 x 135/ 2 / 135=2495.15NFA1=Fq+Fr- FB1 =1244.76+1173

27、.03-2495.15=-77.36NMc1= FA1L/2=-77.36x135/2 =-5221.8N·mmMB1= Fq L=1244.76 x 72=89622.72N·mm求豎直面支反力和彎矩支反力：FA2=FB2=Ft/ 2=3222.86 / 2=1611.43N彎矩：Mc2= FA2L/2=1611.43x135/ 2=108771.53 N·mm合成彎矩：MB合= MB1=89622.72 N·mm由之前的計(jì)算得到該軸的扭矩為T1=111690N·mm計(jì)算當(dāng)量彎矩由于扭矩不變，應(yīng)力校正系數(shù)0.3，根據(jù)當(dāng)量彎矩公式校檢軸的強(qiáng)度由

28、當(dāng)量彎矩圖知道，B軸承處的直徑較小，彎矩最大，該剖面存在危險(xiǎn)，應(yīng)該進(jìn)行校核驗(yàn)算，根據(jù)軸的材料可得許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa，代入公式：因?yàn)閷?shí)際的d3=35mm>25.17mm,因此該軸滿足強(qiáng)度要求從動(dòng)軸的計(jì)算和設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明1）選擇軸的材料基于和主動(dòng)軸處相同的考慮，選擇45號(hào)鋼為從動(dòng)軸材料，調(diào)質(zhì)處理，HBS=220，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-1得到許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa并由之前的計(jì)算結(jié)果有：P2= 2.89kw； n2=52.63r/min ； T2=524410N·mm；2）按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-2軸常用材料的許用切應(yīng)力T及A值，對(duì)軸上彎矩較小，的載

29、荷較平穩(wěn)，無(wú)軸向載荷，軸只做單向運(yùn)轉(zhuǎn)，A取較小值，反之A取大值。對(duì)于45鋼有A 103,126.按公式因?yàn)檩S端要安裝聯(lián)軸器，各軸端直徑查聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)得：d1=40mm 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，考慮到圓柱齒輪傳動(dòng)，選用深溝球軸承，采用凸緣式軸承蓋，依靠普通平鍵聯(lián)接實(shí)現(xiàn)周向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸與軸承的軸向固定。如上圖示。軸與其它零部件相配合的具體情況見(jiàn)后裝配。軸的結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)圖如圖所示，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；其它尺寸（如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等）的確定。 軸段徑向尺寸的確定如草圖所示，從軸段=40開(kāi)始，逐段

30、選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，定位軸肩高度取h=2.5，故= +2h=45 mm,，該尺寸應(yīng)滿足密封件的直徑系列要求。與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=50 mm，初選定軸承代號(hào)為6010。d4與大齒輪配合，由于大齒輪為腹板式結(jié)構(gòu)，考慮到齒輪裝拆的方便，將d4應(yīng)比d3略大，并按標(biāo)準(zhǔn)直徑選取， d4=55mm。d5采用軸環(huán)定位取軸肩高4mm做定位面，選取最小過(guò)渡圓角半徑，r=1.5mm，取d5=62mm根據(jù)對(duì)稱性，安裝軸承的位置上d6=d3=50mm; 軸向尺寸的確定從L1段開(kāi)始，L1段與聯(lián)軸器配合，根據(jù)該軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，初步選取型號(hào)為L(zhǎng)X3彈性柱

31、銷聯(lián)軸器， 查標(biāo)準(zhǔn)其Y型的軸孔長(zhǎng)度為82mm，取L1=70mm。L2段，該段上要安裝密封部件，聯(lián)軸器內(nèi)側(cè)端面至軸承蓋連接螺釘頭頂面的距離應(yīng)滿足聯(lián)軸器的裝拆要求，按標(biāo)準(zhǔn)系列圓整為L(zhǎng)2=35mmL3安裝軸承段，齒輪兩側(cè)對(duì)稱安裝一對(duì)軸承，選擇6010寬度為19mm，左軸承用軸套定位，根據(jù)軸承對(duì)安裝尺寸的要求，軸承定位直徑62mm，軸承采用脂潤(rùn)滑，為使軸承和箱體內(nèi)潤(rùn)滑油隔絕，應(yīng)設(shè)置擔(dān)油環(huán)（兼做定位套筒），綜合考慮L3和L4段的關(guān)系，取L3=41mm。L4該長(zhǎng)度應(yīng)小于大齒輪輪殻寬度，取L4=74mm。L5 為軸環(huán)定位作用，取L5=8mm；L6段，為了使齒輪箱對(duì)殼題對(duì)稱布置，基于和軸段3同樣的考慮，并考慮

32、軸端的倒角大小，取L6=35mm兩軸承中心距L=L3+L4+L5 +L6-18（軸承厚度）-2（倒角）=138mm其他尺寸聯(lián)軸器與軸的周向固定采用A型普通平鍵，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第53頁(yè)關(guān)于鍵連接，由d1=40mm，L1=70mm選GB/T 1096鍵A 10x8x56由d4=55mm，L4=74mm選GB/T 1096鍵A 14x9x454)按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強(qiáng)度對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算齒輪的受力計(jì)算由T2=524410N·mm得圓周力Ft=2 T2/d2=2x524410 / 344=3048.89N徑向力Fr=Ft tan =3048.89 x tan20°=1109.71

33、N因?yàn)檫x用的是直齒齒輪，因此不存在軸向力。求水平面支反力和彎矩支反力：由于軸承是對(duì)稱安裝，所以FB1=FA1=Ft/2 = 1524.45N彎矩：Mc1= FA1L/2=1524.45x132 /2 =100613.7N·mm求豎直面支反力和彎矩支反力：FA2=FB2=Fr/ 2=1109.71/ 2=554.86N彎矩：Mc2= FA2L/2=554.86x132 / 2=36620.76 N·mm合成彎矩：由之前的計(jì)算得到該軸的扭矩為T2=524410N·mm 計(jì)算當(dāng)量彎矩由于扭矩不變，應(yīng)力校正系數(shù)0.3，根據(jù)當(dāng)量彎矩公式校檢軸的強(qiáng)度由當(dāng)量彎矩圖知道，B軸承處

34、的直徑較小，彎矩最大，該剖面存在危險(xiǎn)，應(yīng)該進(jìn)行校核驗(yàn)算，根據(jù)軸的材料可得許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa，代入公式：因?yàn)閷?shí)際的d4=55mm>32.21mm,因此該軸滿足強(qiáng)度要求六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明1） 主動(dòng)軸上的軸承為滿足對(duì)稱要求，該軸上的一對(duì)軸承選用同一型號(hào)，由于軸上使用的是直齒齒輪傳動(dòng)，軸承載荷僅受徑向力，軸承載荷較小，選用球軸承，對(duì)主動(dòng)軸，根據(jù)軸徑初選型號(hào)為6207的軸承，查標(biāo)準(zhǔn)表得：基本額定動(dòng)載荷C=25500N。對(duì)于只承受徑向載荷Fr的軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷為故PB2100.29N已知該軸的轉(zhuǎn)速為n1=257.37r/min，根據(jù)該軸承的工作環(huán)境，取溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)

35、fp為：ft = 1.0；fp=1.5，對(duì)于球軸承，壽命指數(shù)=3，代入壽命計(jì)算公式：Lh=16667(ft C/ fp P) /n=16667x(1x25500/1.5x2100.29)3 / 257.3734340.6h 按照每天兩班制的工作時(shí)間，每年工作360天，4年一大修折算：L=16x360x4=23040h < Lh=34340.6h 該軸承滿足壽命要求2）從動(dòng)軸上的軸承基于和高速軸上軸承選擇同樣的考慮，根據(jù)軸徑初選型號(hào)為6010的軸承，查標(biāo)準(zhǔn)表得：基本額定動(dòng)載荷C=22000N。對(duì)于只承受徑向載荷Fr的軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷為則軸承的當(dāng)量載荷大約為P=1147.13N已知該軸的轉(zhuǎn)速

36、為n2=52.63r/min，根據(jù)該軸承的工作環(huán)境，取溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)fp為：ft = 1.0；fp=1.5，對(duì)于球軸承，壽命指數(shù)=3，代入壽命計(jì)算公式：Lh=16667(ft C/ fp P) /n=16667x(1x22000/1.5x1147.13)3 /52.63661881.76h 按照每天兩班制的工作時(shí)間，每年工作360天，按四年一大修折算：L=16x360x4=23040h < Lh=661881.76h 該軸承滿足壽命要求七、連接的選擇和計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明1） 選擇鍵的類型，材料和確定鍵的尺寸選擇鍵的材料為鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-8得，按靜載荷連接選?。烘I的許用擠壓應(yīng)力

37、為p=120150MPa。在之前的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)軸直徑和軸長(zhǎng)，保證穩(wěn)定性，初選鍵列出如下表GB/T 1096：序鍵的位置型號(hào)（b x h x L）傳遞的轉(zhuǎn)矩所在的軸徑mm主動(dòng)軸帶輪平鍵鍵A 6x6x50111690N·mm25從動(dòng)軸聯(lián)軸器平鍵鍵A 10x8x56524410N·mm40從動(dòng)軸齒輪平鍵鍵A 14x9x45552）對(duì)靜連接校檢擠壓強(qiáng)度對(duì)于A型鍵p=2T/dkl=4T/dh(L-b)，分別代入公式校檢：p=4T/dh(L-b)=4x11690/ 25x6x(50-6)=7.08MPa<p 符合強(qiáng)度要求p=4T/dh(L-b)=4x524410/ 40x8x

38、(56-10) =142.5MPa <p 符合強(qiáng)度要求p=4T/dh(L-b)=4x524410 / 55 x 9 x (45-14) =136.69 MPa<p 符合強(qiáng)度要求3)由計(jì)算結(jié)果確定，可以對(duì)應(yīng)使用以上三個(gè)型號(hào)的平鍵。八、聯(lián)軸器的選擇計(jì)算及說(shuō)明在從動(dòng)軸和卷筒軸的連接中，將要使用聯(lián)軸器進(jìn)行連接，由于工作條件為連續(xù)單向工作，載荷較平穩(wěn)，且工作最高溫度為35.根據(jù)該軸工作時(shí)的名義轉(zhuǎn)矩T2=524.41N·m，轉(zhuǎn)速n2=52.63r/min,取工作系數(shù)K=1.1時(shí)，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為T=kT2= 576.85N·m查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7彈性柱銷聯(lián)軸器（GB

39、/T5843-2003摘錄）,選用型號(hào)為GYH6 GY型凸緣聯(lián)軸器九、潤(rùn)滑方式、滑潤(rùn)油牌號(hào)及密封裝置的選擇計(jì)算及說(shuō)明在本設(shè)計(jì)中，有需要使用潤(rùn)滑的部分為兩對(duì)軸承和一對(duì)齒輪。對(duì)相應(yīng)位置的軸承參數(shù)匯集如下：轉(zhuǎn)速n內(nèi)徑dnd (mm·r/min)滑潤(rùn)方式主動(dòng)軸軸承257.37r/min35mm9007.9 <2x105脂滑潤(rùn)從動(dòng)軸軸承52.63r/min50mm2631.5 <2x105脂滑潤(rùn)由于工作環(huán)境有粉塵，環(huán)境最高溫度為35，為了保證有較好的耐熱性能，選用鋰基滑潤(rùn)脂，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-2，參考起主要用途，確定選用通用鋰基滑潤(rùn)脂，代號(hào)ZL-2（GB 7324-1994）。對(duì)于齒輪傳動(dòng)部分，根據(jù)之前的計(jì)算數(shù)據(jù)可得齒輪分度圓上的圓周速度為：Vnd/60x1000=3.14 x52.63 x 344 / 60000 0.95m/s,選用浸油潤(rùn)滑，浸油潤(rùn)滑適用于齒輪圓周速度V12m/s的減速器。為了減小齒輪的阻力和油的升溫，齒輪浸入油中的深度以12個(gè)齒高為宜，但至少要有10mm。且齒輪的載荷較小，參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表