課程設(shè)計成功板

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 圓錐-圓柱齒輪減速器機(jī)電學(xué)院 機(jī)械工程與自動化專業(yè)班級學(xué)號設(shè)計人指導(dǎo)老師完成日期2011年1月16日目錄一、設(shè)計任務(wù)書 3二、傳動方案的擬訂與說明 3三、電動機(jī)的選擇 3四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 5五、傳動件的設(shè)計計算 7六、軸的設(shè)計計算22七、滾動軸承的選擇與計算 43八、鍵聯(lián)接的選擇與校核計算44九、聯(lián)軸器的選擇45十、減速器附件的選擇 45十一、潤滑與密封 45十二、設(shè)計小結(jié)46十三、參考資料目錄 46結(jié)果設(shè)計計算與說明設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一礦用耙斗裝巖傳動裝置，已知主套筒總拉力F=9.5KN （牽引力），住套筒速度v=1.3m/s，運輸機(jī)連續(xù)單向運動，

2、有輕微振 動，室外工作，無灰塵；使用期限為8年。（設(shè)每年工作300天），單班制圖一、傳動方案的擬訂與說明1）采用臥式減速器。nw 82.8r / min2）行星的傳動結(jié)構(gòu)緊湊，但是成本高，故不考慮，錐齒輪與蝸桿傳動的形式的輸入與輸出垂直，與卷筒配合起來較為緊湊，故采用 圓錐一圓柱齒輪。3）據(jù)工作機(jī)構(gòu)主動滾筒的直徑以與速度計算卷筒的轉(zhuǎn)速為60 1000v冗D60 1000 1.33.14 30082.8r / min9500 1-312.35kW1000Pw 1.71kWn 82.48%Pd 14.97kW選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/mi n 的電動機(jī)作為原動機(jī)，因此傳動裝置 總傳動比約為。按表5

3、-1選定二級圓錐一圓柱齒輪減速器！4）加工方式采用水平刨方式。5）由于既有軸向力又有徑向力，初步選用圓錐滾子軸承。6 ）電動機(jī)與輸入軸之間采用彈性套柱銷聯(lián)軸器，工作機(jī)構(gòu)和輸出 軸之間牙嵌離合器。三、選擇電動機(jī)1 ）電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的三相異步電動機(jī)。它為臥 式封閉結(jié)構(gòu)。2）電動機(jī)容量（1）工作機(jī)的輸出功率PPwFV1000（2）電動機(jī)輸出功率Pw傳動裝置的總效率n依次確定式中各效率：聯(lián)軸器n =0.99、滾動軸承球軸承n=0.99、滾動軸承球軸承 n=0.98、圓柱齒輪傳動 n=0.97、離 合器 咋=0.99、圓錐齒輪傳動 n=0.96。n 0.99 0.

4、992 0.98 0.97 0.992 0.9682.48%+件PW12.35故Pd 14.97kWn 0.8248（3）電動機(jī)額定功率Ped由機(jī)械設(shè)計課程上給與設(shè)計中選取電動機(jī)額定功率Ped 18.5kW。3）電動機(jī)的轉(zhuǎn)速推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，由機(jī)械設(shè)計課程上給與設(shè)計中查得圓錐-圓柱齒輪傳動比范圍ii 8 22，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：nd i nw 662.41821.6r / min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計課程上給與設(shè)計Y系列三相異步電動機(jī)，選定電機(jī) 丫180M -4，額定功率Ped 18.5kW，滿載轉(zhuǎn)速nm 1470r/min，同步轉(zhuǎn)速 n 1500r/ min。4）電動機(jī)的技術(shù)

5、數(shù)據(jù)和外形，安裝尺寸由機(jī)械設(shè)計課程上給與設(shè)計查得主要數(shù)據(jù)，并記錄備用。四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）傳動裝置總傳動比11 4.22）分配各級傳動比12 4.23圓錐齒輪傳動比i10.25a 4.44又ii 3 4但考慮到后面設(shè)計大齒輪的直徑相差不多,因此取ii 4.2圓柱齒輪傳動比3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖一）n nm 1470r / minni 1470. 350r / min11 4.2nn 350n 皿一82.74 r / min12 4.23niv 82.74r / min4）各軸輸入功率按電動機(jī)所需功率Pd計算各軸輸入功率，即PiPdn 0114.790.9914.82kWPnFi

6、n i214.820.980.96 0.9913.80kWPmPnn 2313.800.970.9913.26kWPvPmg13.260.990.9912.99kW式中：noi ni；ni2 耳2耳3耳6；耳23耳2耳4；耳34耳5耳5 ；5）各軸轉(zhuǎn)矩Td 9550 Pd m則Ti Tdn 0i Tn Tiiini2 T 皿Tn i2n 23 Tv T 皿 n34項目軸1軸2軸3軸4轉(zhuǎn)速(r/mi n)147035082.7482.74功率(kw)14.8213.802.242.191529.81499.4轉(zhuǎn)矩(N*m)96.28376.695傳動比13.551效率0.9900.9310.96

7、00.980Kt 2.31©r 0.55五、傳動件的設(shè)計計算圓錐直齒輪設(shè)計 已知輸入功率14.97kw ,小齒輪轉(zhuǎn)速1470r/min ,齒數(shù)比u=4.2 , 由電動機(jī)驅(qū)動，工作壽命 8年(設(shè)每年工作300天)，單班制，工 作載荷不均勻有中等沖擊，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級、材料與齒數(shù)2)度(GB10095-88)材料選擇 由機(jī)械設(shè)計表6-2選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，H lim 1H lim 2700MPa550MPa1)圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精硬度為260HBS，大齒輪材料為45正火，硬度為210HBS 。3)z297。則。1Ze 189.8

8、MPa2選小齒輪齒數(shù)乙23，大齒輪齒數(shù)Z223 4.2 96.6，取整2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即（1 ）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt 2.312）計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩9.55 106 14.97Ti 97254N.mm1470查機(jī)械設(shè)計表6-14選齒寬系數(shù)©r 0.654 ）由機(jī)械設(shè)計圖6-4按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 極限Hiim1 700MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim2 550MPad 1t89.95 mm5）由機(jī)械設(shè)計表6.4查得材料的彈性影響系數(shù)1ZE 189.8MPa26）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1N260n2jLh1

9、.7 1094.260 147b r1 (8 300Z8) z1e7)k/kt 1 Ju 214.051 Y “ RU7）由機(jī)械設(shè)計圖6-5取接觸疲勞壽命系數(shù)。8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得H1 Khn1 Hlim1 700 700MPaS1K HN1 Hlim1匸05 550H2577MPaS1dm179.96則取(2)計算1)試算小齒輪分度圓直徑dit，代入H中較小的值vm 6.15m/ sb 52 mmm 4mm2)計算圓周速度V小輪大端分度圓直徑:di mz 4 23 92Kv1.2Ka 1.75K 1.1K 2.31小輪平均分度圓直徑:d mi92Vmd

10、m1n60 1000dit0.65.4.22 179.96mm79.96 14706.15m/s3)d計算齒寬b、|Rdm60 1000 "0 R3 ( Z H Z E ) 2 2 KT 1u 210.6$( 79.96 51.97的取圓整 b 52 mm4)模數(shù),°.654.2189.85772.5)22.31972544.2210.654.25)計算載荷系數(shù)KKaKvKh Khm 4mmF lim1 540 N mm2Flim2 420 N mm2按表6-6圓整m 4根據(jù)V 6.15m/s , 8級精度，由機(jī)械設(shè)計查得YN2動載系數(shù)Kv由推薦值1.051.4Kv 直齒輪

11、KhKf 1使用系數(shù)KA查機(jī)械設(shè)計可知Ka 1.75Yx1齒向載荷分布系數(shù)K由推薦數(shù)1.01.2 取K 1.12.31接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)K KaKvK1.75 1.1 1.26）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,S 1.489.952.31 89.95取 d1927）計算模數(shù)K 2.318）計算齒輪相關(guān)參數(shù)4.2uarccos -U4.22 1132324Y f1 2.64Y F 2 2.08 廠a2Y 鶴 1.578Y S 1.92Sa290。1 90° 13 2324" 86°36363.按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計許用彎曲應(yīng)力 F由式子6-12彎曲疲勞極限F

12、lim 查圖6-7彎曲疲勞壽命系數(shù)Yn查圖6-8彎曲疲勞壽命系數(shù)Yx查圖6-9（設(shè)模數(shù)m小于5 mm1）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S 1.4，得F1F lim1 y YNV XS540 1 1370 N mm2F2F Hm 2、 丫 N2 'XS1.4420 1 1300 N mm21.42)確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K KaKvK1.751.1 1.2 2.313)計算齒輪相關(guān)參數(shù)u1 arccos、.u2 190 132324"86。3636"arcco 4.2132324"4)5)2901m 4乙 23z297計算當(dāng)量齒數(shù)23v1Zv2cos

13、1cos 2cos13 2324"23.6475cos863636"417.06由機(jī)械設(shè)計表6.5查得齒形系數(shù)YFa1 2.64YFa22.08應(yīng)力校正系數(shù)查表6.552YSa1 1.578Sa21.92計算大、小齒輪的并加以比較。YFa1Ysa1F1嚎型01109YFa 2YSa2F22°8-920.013313006)設(shè)計計算Ru22KTYFaYsa1 'I rZ： f1 0.664.22 12 231 97254 255 佃82.7950.65 232 3 70HBS=260HBSHBS2=210HBSZ123z29797234.24.2uarcco

14、s J4.22 113 2324"Kt 2.54結(jié)合之前算得的 m=4可知模數(shù)正確。為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 di 92mm,w=924=23，選齒數(shù)為23，則23 4.2 96.6，取 z,97。9）計算相關(guān)參數(shù)d1 mz 4 23 92mmd2 mz>4 97 388mm90。 i 90 1659'27"863636"2.922 3882199.37Z0.87Ze1189.8MPa2Rd 0.65 79.96 51.974圓整并確定齒寬b2 b1 52圓柱斜齒輪設(shè)計已知輸入功率13.8kw，小齒輪轉(zhuǎn)速 350r/min ，齒數(shù)比u

15、=4.23，h lim1700 N mm2H lim 2550N/ mm2由電動機(jī)驅(qū)動，工作壽命 8年（設(shè)每年工作300天），單班制，工 作有中等沖擊，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級、材料與齒數(shù)1）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用 8級精 度材料選擇 由機(jī)械設(shè)計表6.2選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)大齒輪材料為45 正火選小齒輪齒數(shù)乙23，大齒輪齒數(shù)Z224 4.23 97選取螺旋角。初選螺旋角12按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即dit3；2心乙 u 1（ZhzeZ）2U( h確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值h632.5N mm2d 91.3nmv 1.73m/s試選載荷系數(shù)Kt

16、 2.54計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩69.55 10P,69.55 1013.82376542 N mm350選齒寬系數(shù)d 1由機(jī)械設(shè)計圖6-3選取區(qū)域系數(shù)Zh2.45由機(jī)械設(shè)計知重合度系數(shù) Z推薦值0.850.921由機(jī)械設(shè)計表6-4查得材料的彈性系數(shù)Ze 189.8MPa2計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160n2jLh 60 350 1 (8 8 300) 4.03 108N24.03 1084.239.53 107mn 4mma 245.4mm由機(jī)械設(shè)計圖6-4按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度2)3)4)2、1)2)3)4)5)6)7)8)極限H Iim1 700 N mm2 ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H

17、lim 2550 N/mm29）由機(jī)械設(shè)計圖6-5取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1 1.05, Khn 21.1510 ）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得H1 H2KHN1 H lim1SKHN2 H lim 2700 1.52735 N mm1550 1.152632.5 N mm12h H1632.5N mm124048"d194.30mm（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，由計算公式得b 94.30mm2K“2 u 1/ZhZeZ、2d1t曠rrJ22.54376542 4.231(189.82.450.780.")291.3mm4.23 (3

18、2.5%1.9032）計算圓周速度Vv 60 100091.3 3501.73m/ s60 10003）計算法面模數(shù)mnt1.68mntd1t cosZ191.3 cos12233.88mm按表6.6圓整取mn 4mm4）計算中心距a(Z1 Z2)mn2cos(2397)_4245.4mm2cos125)計算螺旋角arccos(J勺皿(2397)22a2 24612 40'48"6)計算小齒輪分度圓直徑直徑 d1d1 cosm Z1-生"94.3012 4048K 2.547)計算小齒輪的速度8)計算齒寬bK 2.54bdd1 1 94.3094.30mm計算端面嚙

19、合角t和端面模數(shù)mn20.46arctan(tan20 . tan 12 4048 )mtmncos1240'48"4.09mm10)計算縱向重合度z1 tan2at1tan tz2 tan at2 tan t其中經(jīng)計算t1 29.96t222.781乙 tan at1 tan t21一 23 tan29.96 tan20.4697 tan22.78 tan20.4621.68Z2tan at2 tan t11)計算載荷系數(shù)根據(jù)v 1.73m/s，8級精度,由機(jī)械設(shè)計)推薦值1.051.4得動載系數(shù)Kv 1.2由機(jī)械設(shè)計推薦值1.01.2得齒間載荷分配系數(shù)Kh1.1由機(jī)械設(shè)計

20、推薦值1.01.2得齒向載荷分配系數(shù)Kh1.1由機(jī)械設(shè)計表6.3查得使用系數(shù)Ka 1.75接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)K KaKvKh Kh1.75 1.2 1.1 1.1 2.543、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1）確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K KaKvKh Kh1.75 1.2 1.1 1.1 2.542）計算當(dāng)量齒數(shù)乙1Zv23 ）由機(jī)械設(shè)計7應(yīng)力校正系數(shù)4 ）由機(jī)械設(shè)計丨(cos )3(cos )323薩 24.77 (cos12.68 )397 104.46 (cos12.68 )36.5查得齒形系數(shù)7-7查得Y 0.696Y 0.89mn 2.887因此mn 4符合d2397.70mm小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極

21、限Fiim1 540MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Fiim2 420MPa，由機(jī)械設(shè)計圖6-8取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 11KFN2 15）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S 1.4，得FlKFN 1 FlimlS1 5401.4370.00 MPaF2KFN2 Flim2S_1 4201.4300.00 MPap114.82kwn11470r / minT197254N?mm8)計算大、小齒輪的并加以比較，取較小值計算。丫Fa 1YSa1F1丫Fa 2YSa2F22.63 1.5890.01129 3702.18 1.790.01300300按照彎曲強(qiáng)度來計算重合度系數(shù) Y =0.2

22、5+也5 =0.25+幻5 =0.6961.68螺旋角系數(shù)丫由推薦值0.850.92mn2KT1COS2 YY YFaYa、”dZ2 f)2.887mm3 2 2.54 376542 (cos124048")2 0.696 0.89 0.01129 V1 232dmin24.195mm4)幾何尺寸的計算(1 )大輪分度圓直徑mnz24 97d2 1n397.70mmcoscos12 4048(2)根圓直徑dfd f1d1 2hf94.30 21.25 4 84.30mmd f 2d2 2hf397.702 1.25 4 387.70mm(3)頂圓直徑dada1d1 2ha94.30

23、24 102.30mmda2d2 2ha397.702 4 405.70mm六、軸的設(shè)計計算輸入軸設(shè)計1、求輸入軸上的功率pi、轉(zhuǎn)速山和轉(zhuǎn)矩Tip, 14.82kw n 1470r/minT1 97254N2、求作用在齒輪上的力已知高速級小圓錐齒輪的齒寬中點直徑d midi980.651 -2=4.2179.96mmFt2 9725479.962432 NFr Ft tan cos 12432 tan20 cos13 2324861NFaFt tan sin 1 861 tan20 sin 13 2324205 N圓周力Ft、徑向力Fr與軸向力Fa的方向如圖二所示3、初步確定軸的最小直徑先初步

24、估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計表8.6，取A。112，得dmin A0 J-"1 11214.82 24.195mm取高速軸的輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩a KAT2，查機(jī)械設(shè)計表11.2，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA3，則軸器長度L 60mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1 ）擬定軸上零件的裝配方案（見圖三）（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度輕5630 匚血®M 175807N.mmT 97254N.m圖三1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2

25、軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑d2 3 40mm，為了滿端蓋密封，2-3軸段右端（rca 43.2MPa需制出一軸肩，故取3-4段的直徑d3 4 40mm ,2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d3 4 40mm，由機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計表13-2中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30309 ，其尺寸為d D T 45mm 100mm 27.25mm， d3 4 d5 6 45mm。由于 6 截面右側(cè)必須設(shè)防塵槽，取槽深 3mm3）根據(jù)結(jié)構(gòu)上的要求，將軸設(shè)計成齒輪軸（如圖）6-7段為齒輪（1）軸上的周向定位圓

26、錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按2由機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計表11-1查得平鍵截面 b h 10mm 8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為30mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合H 7為芮；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。b 40.99MPa（2） 確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為1 455、求軸上的載荷，確定截面載荷水平面HF NH11881支反力F4313彎矩MMh 170240N.mm垂直面VFNV1 481FNV2 1346M V1 43892N.mmM V2 16391N.mm11.34MPa5.67MPa總彎矩扭矩T

27、M 175807N.mmT 97254N.m6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度k 1.43k 1.13根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)與軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 °.6,軸的計算應(yīng)力0.1 353兀a M 仏 T1)21758072 ©I 97254)2 43.2MPa前已選定軸的材料為 45鋼(調(diào)質(zhì))，由機(jī)械設(shè)計表 8.9查得1 60MPa, ca 1，故安全。6、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險截面截面5左側(cè)受應(yīng)力最大(2) 截面5左側(cè)抗彎截面系數(shù)0.1d3330.1 354288mm抗扭截面系數(shù)WT0.2d30.2 3538575mm3截面5右側(cè)彎矩175807 N

28、.mm截面5上的扭矩T2為97254N.mm截面上的彎曲應(yīng)力17580740.99MPa4288彎曲應(yīng)力幅 b40.99MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力Tib W9725411.34MPa8575P213.80kw350r / min扭切應(yīng)力T2376630N ? m軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b 640MPa,1275MPa,1155MPa。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)k與k按機(jī)械設(shè)計表8.9查取。因，經(jīng)插值后查得k1.43, k 1.13配合處綜合影響系數(shù)k以與k根據(jù)d, b，配合H7/r6 由表 8.11差值計算得K 1.39 K0.4 0.6K1.074鍵槽處的綜合影

29、響系數(shù)k以與k根據(jù)b由表8.10插值計算得k 1.29 k 1.05由機(jī)械設(shè)計表8.12的尺寸系數(shù)0.88，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.81。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計查圖8-12得表面質(zhì)量系數(shù)為0.88則軸肩綜合系數(shù)為K A1.431.850.88 0.88Kk1.131.590.81 0.88鍵槽處綜合影響系數(shù)1.290.88 0.88 1.671.050.81 0.88 1.47又取碳鋼的特性系數(shù)0.1,0.05計算安全系數(shù)Sca值-1275故可知安全。中間軸設(shè)計-11.85 40.99 0.1 01551.59 5.67 0.05 5.673.6217.19S S.S2S23.62 17.19x 3

30、.62217.1923.54S 1.5dmin36.081、求輸入軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速匕和轉(zhuǎn)矩T2p2 13.80kwn2 350r / minT2376630N ?mm2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪分度圓直徑4 90.3mm2T2 2 376630d294.307988NFr1tan n7988costan 20cos12 40482979 NFa1Ft1 tan7988 tan12 4048”1783 N已知圓錐齒輪的分度圓半徑為圖四3、初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。 選取軸的材料為40Cr （調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)4、(1)軸表 8.6，取 A。1徑顯然是安裝滾dmin AZ

31、?1。6 詈 36.08n2350承的直徑d1 2和d5 6 V1圖五(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用 單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)di 2 d5 6 36.08mm，由機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計表 13-2中初步選取0基本游隙組， 標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承 30309 ，其尺寸為 d D T 45mm 10027.25mm 20.75mm，。d1 2 45mm, d5 6 45mm這對軸承均米用套筒進(jìn)行軸向定位，由機(jī) 械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計表 13-2查得30309型軸承的定位軸肩 高度h 4.5mm，因此取套筒

32、直徑 54mm 。2) 取安裝齒輪的軸段，d2 3 50mm錐齒輪左端與左軸承之間米用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長L 56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長， 故取L23 54mm，齒輪的右端 采用軸肩定位軸肩高度h 0.07d ，故取h 4mm，則軸環(huán)處的直徑為d3 4 58mm。取L3 4 18mm o1)已知圓柱斜輪齒寬B1 100mm，由于結(jié)構(gòu)上的需要，將其設(shè)計為齒輪軸，段應(yīng)略短于輪轂長，故取 L4 5 96mm,在齒輪右端再設(shè)一軸肩，取d4 5 50mm， L4 5 96mmM max 580968N ?mmT 376630N ?mmca49.9MPa(3 )軸上

33、的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d2 3由機(jī)械設(shè)計表11.1查得平鍵截面 b h 16mm 10mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 45mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7 ；m6（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2 45b 25.0MPa40.99MPab 5.8MPa10.0MPa求軸上的載荷載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1 4424NF nv130.6NFnh2 5520NFnv2 2780N彎矩MMh2 314104N?mmM H2 518880N ?mm總彎矩Mmax M4 V26132025188802580968N ?mm扭

34、矩TT 376630N ?mm6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)與軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 0.6，軸的計算應(yīng)力caJM 2( TA J5809682 (0.6 376630)2 49.駙羽0.1 503前已選定軸的材料為40Cr (調(diào)質(zhì))，由機(jī)械設(shè)計表8.7查得1 70MPa，Ca 1，故安全。7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險截面 截面5左右側(cè)受應(yīng)力最大(2)截面5右側(cè)抗彎截面系數(shù)0.1d30.1 4539112.5mm3抗扭截面系數(shù)WT0.2d30.2 453 18225mm3截面5右側(cè)彎矩Mmax31227975N ?mm79截面5上的扭矩為3766

35、30N ?mm截面上的彎曲應(yīng)力22797525.0MPa9112.5彎曲應(yīng)力幅 b40.99MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T2376630b 20.0MPaWT18825扭切應(yīng)力軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表8.2查得b 735MPa, i 355 MPa, 1200 MPao截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)k與k按機(jī)械設(shè)計表8.9查取。因，經(jīng)插值后查得b 28.24MPa28.24MPab 15.07MPa7.54MPak1.42, k 1.15配合處綜合影響系數(shù)k以與k根據(jù)d, b，配合H7/r6由表8.11差值計算得 K 3.26 K 0.4 0.6K2.35鍵槽處的綜合影響系數(shù)k以

36、與k根據(jù)b由表8.10插值計算得k 1.802 k 1.609由機(jī)械設(shè)計表8.12的尺寸系數(shù)071，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.74軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計圖 8-2得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92，則軸肩處綜合系數(shù)為p313.26kwn382.74r / minT11529890N ?mmKk1.422.170.71 0.92Kk1.151.690.74 0.92鍵槽處的綜合系數(shù)為Kk1.8021.850.71 0.92Kk1.6092.630.74 0.92又取合金鋼的特性系數(shù)0.1,0.05計算安全系數(shù)Sca值-13554.36.26 25.0 0.1 0-i2008.332.35 10.0 0.05 10

37、.0S,ca436 &333.86 S 1.5、4.362 8.332(3)截面5左側(cè)抗彎截面系數(shù)0.1d30.1 50312500mm3抗扭截面系數(shù)WT0.2d30.2 50325000mm3截面5右側(cè)彎矩Mmax7931352993N ?mm79截面5上的扭矩為T 376630N截面上的彎曲應(yīng)力M 352993W 1250028.24MPa彎曲應(yīng)力幅b a 28.24MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T2376630Wt2500015.07MPadmin56.8mm扭切應(yīng)力綜合系數(shù)仍取計算安全系數(shù)Sca值S-13553.86Km 3.2628.240.1 0S-120011.05Km 2.3

38、57.54 0.05 7.54ScaS S3.8611.053.79S 1.52 2 S23862211.05故可知安全。輸出軸設(shè)計1、 求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3P3 13.26kwn3 82.74r/minTi 1529890N?mm2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑d2397.70mmFt2T32Nd3397.70FrF tan nt cosFaFt tantan 20心：,2869N7694 cos12 40 48'，j H7694 tan 12 40481717N力Ft、徑向力Fr與軸向力Fa的方向如圖六所示圖六3、初步確

39、定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計表 8.6 ， 取 A0 112 ， 得 dmin人3円108 3 13.26 56.8mm，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸- n2； 82.74器的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故 需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca KaT2，由機(jī)械設(shè)計，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka門，則Tea KaT2 1.3 15298901988857 N ?mm查機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計，選離合，半離合器的孔徑M 449864N ?mm d1 60mm，故取d1 2 60mm，離合器長度L 82mm，半聯(lián)軸

40、器與軸T 1529890N ?mm 配合的轂孔長度為60mm。1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案（見圖六）圖六ca37.2MPa（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半離合器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩， 故取2-3段的直徑d2 3 66mm,長度50mm，半離合器與軸配合的轂孔長度J 142mm，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1-2段的長度應(yīng)比L1略短些，現(xiàn)取l1 2130mm初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力， 故選用單列圓錐滾b 10.0MPa子軸承，參照工作要求并根據(jù) d2 3 66m m,由機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與

41、設(shè)計表13-2中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓10.0MPa錐滾子軸承 32914，其尺寸為d D T 70mm 150mm 38mm，算b 22.3MPa11.15MPa上擋油環(huán)長度，取d3 4 70mm, d7 8 70mm。左端軸承米用擋油環(huán)進(jìn) 行軸向定位。齒輪左端以與軸承的定位采用擋油環(huán)，已知齒輪輪轂 的寬度為100mm ,為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng) 略短于輪轂寬度，故取d6 7 96mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸 肩高度h 0.07d，故取h 4mm，貝V軸環(huán)處的直徑為ds 6 80mm。軸 環(huán)寬度 b 1.4h，取 l5 6 18mm。(3 )軸上的周向定

42、位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按d6 7由機(jī)械設(shè)計表11-1查得平鍵截面b h 20mm 12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工， 長為90mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇H7齒輪輪轂與軸的配合為 m6 ;同樣，半離合器與軸的連接，選用平H7鍵18mm 11mm 60mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 m6，滾動軸承與軸 的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。(4)確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2 455、求軸上的載荷載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1 2916NFnv1 287NFnh2 4778NFnv2 3156N彎矩MM H 338184N.mmM

43、 V1 44198N.mmM V1 296664N.mm總彎矩MJ3381842 2966642 449864N ?mm扭矩TT 1529890N ?mm6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)與軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取0.6，軸的計算應(yīng)力caM2 ( TJ2W.'4498642 (0.6 1529890)20.1 65337.2MPa前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計查得1 60MPa, ca，故安全。7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險截面截面4左側(cè)受應(yīng)力最大（2）截面4左側(cè)抗彎截面系數(shù)W 0.1d30.1 70334300mm3抗扭截面系數(shù)W

44、T o.2d3 0.2 503 68600mm3截面7右側(cè)彎矩M為97M 449864 =343597N127截面7上的扭矩T2為T 1529890N截面上的彎曲應(yīng)力M 343597b W 3430010.0MPa彎曲應(yīng)力幅 b a 10.0MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力bT 1529890WT6860022.3MPaPr1 2143.7NPr2 4518NLh 6.69 105h符合條件扭切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b 640MPa,1275MPa,1 155MPao截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)k與k按機(jī)械設(shè)計表8.9查取。因，經(jīng)插值后查得k 1.41, k 1.1

45、2配合處綜合影響系數(shù)k以與k根據(jù)d, b，配合H7/r6由表8.11 差值計算得 K 3.36 K 0.4 0.6K2.42鍵槽處的綜合影響系數(shù)k以與k根據(jù)b由表8.10插值計算得k 1.76 k 1.54由機(jī)械設(shè)計表8.12的尺寸系數(shù)0.88，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.81。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計查圖8-12得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸肩處則綜合系數(shù)為KK鍵槽處綜合影響系數(shù)KK1.410.78 0.921.120.74 0.921.961.65k1.712.450.78 0.92k1.542.260.74 0.92Pr1 2907NPr2 6180NLh 6.69 105h又取碳鋼的特性系數(shù)0.1,0

46、.05計算安全系數(shù)Sca值-1275-18.18m 3.36 10.0 0.1 01555.462.42 11.5 0.05 11.52.42 11.5ScaPr1 12195NPr2 5726N6Lh 1.84 10 h符合條件 4.54 S 1.5.2.422 11.52故可知安全。七、滾動軸承的選擇與計算輸入軸滾動軸承計算初步選擇滾動軸承，由機(jī)械設(shè)計課程上機(jī)與設(shè)計表 13-7中初 步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30308，其 尺寸為 d D T 45mm 100mm 27.25mm, Fa 229N，e=0.35, Y=1.7,10&N載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1 1881NFnv1 481NFnh2 4313NFnv2 1346N則Fr1，