二級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)題目：雙級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：學(xué)院：機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：目 錄一、傳動(dòng)方案選擇 2二、電動(dòng)機(jī)選擇 3三、總傳動(dòng)計(jì)算比及各級(jí)的傳動(dòng)比分配 4四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 55、 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)66、 斜齒圓柱傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核 87、 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 178、 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 299、 聯(lián)軸器的選擇及校核 35十、鍵的選擇及校核 3637十二、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 38十三、設(shè)計(jì)小結(jié) 40十四、參考文獻(xiàn) 41設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果帶的最大拉力F=5200 牛；帶的工作速度V=0.45 米/秒；傳動(dòng)比允許誤差i= 4%;rmin一、傳動(dòng)方案選擇機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)

2、裝置中的雙級(jí)圓柱齒 輪減速器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 帶的最大拉力F=5200牛；帶的工作速度V=0.45米/秒；滾筒直徑D=450毫米；傳動(dòng)比允許誤差i= 4%；生產(chǎn)規(guī)模：中小批量生產(chǎn)；工作環(huán)境：多塵；載荷特性：輕振；工作期限：8年,2班制.為了確定傳動(dòng)方案,根據(jù)條件計(jì)算出工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速為nw 60 1000v/( D) 60 1000 0.45/(450) r/m.n19.10假設(shè)選用轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動(dòng)機(jī),可估算出傳動(dòng) 裝置的總傳動(dòng)比為78.53或52.36.根據(jù)此傳動(dòng)比及工作機(jī)處于多塵 工作環(huán)境,擬定以下傳動(dòng)方案,如下列圖所示.減速器加鏈傳動(dòng)的 傳動(dòng)方案該方案尺寸緊湊

3、,而且鏈傳動(dòng)能適應(yīng)惡劣環(huán)境.結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明選擇電動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)類型選擇根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件,選用 Y型三相交流異步電動(dòng)機(jī).2、電動(dòng)機(jī)功率的選擇1、工作機(jī)所需功率5200 0.45 pw Fv/1000 kw 2.34kW10002、電動(dòng)機(jī)輸出功率為P dPd225傳動(dòng)裝置的總效率12345式中1、2、3、4、5分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動(dòng)設(shè)齒輪精度為8級(jí)、滾動(dòng)軸承、開始滾子鏈傳動(dòng)、滾筒的效率.查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)?表 2-2 得：1 =0.99, 2=0.97, 3=0.99, 4=0.92.5=0.96,那么傳動(dòng)總效率為2251234 5= 0.992 0.972 0.995 0.

4、92 0.96 0.7745p w 2 34_故 P d= kw 3.021kw0.7745根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd 3.021kW ,查表選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped 4kwPw 2.34W0.7745pd 3.021kWPed 4kw3、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min兩種.根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和同步轉(zhuǎn)速,查表可知,電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y1121M-4和Y132M1-6.兩種電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)和總傳動(dòng)比下表所示結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明方案號(hào)電動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動(dòng)比1Y1121M-44.01500144078.532

5、Y132M1-64.0100096052.36由上表可知,方案1中雖然電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、價(jià)格低,但總傳動(dòng) 比大.為了能合理分配傳動(dòng)比,使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊,決定選用方 案2,即電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M1-6 o查表知,該電動(dòng)機(jī)的中央高H=132mm,軸外伸軸徑為 38mm,軸外伸長度為80mm.三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i2、分配各級(jí)傳動(dòng)比取鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為ivi齒輪設(shè)兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比為i1,低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比為b ,那么：i1、,百 .1.3 17.45 4.763i2i/i13.664nm m 52.36nw3 ,那么兩級(jí)減速器的總傳動(dòng)比為52.36 ,

6、17.45設(shè)計(jì)計(jì)算及說明電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6H=132mmD=38mmE=80mmi 52.36i齒輪17.454.7633.6643結(jié)果Pzp1 2 3(2.9910.970.99)kw2.872kWp3p2 2 3(2.8720.970.99)kw2.758kWP4p3 3 1(2.7580.990.99)kw2.703kWp1pd 1 (3.021 0.99) kw 2.991kWP12.991T1955019550N m 29.754 N m960P22.872T2955029550一N m 136.083 N mn2201.55P32.758T3955039550N m 47

7、8.802 N mn355.01n 960/min6 201.55/min% 55.0r1/minq 55.01minp12.991kWp2 2.872kWp3 2.758kWp4 2.703kWT1 29.754 N mT2 136.083N mT3 478.802 N mT4 469.25N m結(jié)果四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸,減速器高速軸為1軸,中速軸為2軸,低速 軸為3軸,那么各軸轉(zhuǎn)速分別為：n1 nm 960r / minn1960n2 - r /min 201.55r/mini14.763n2201.55n3 - r / min 55.01r / mini

8、23.664n4 n3 55.01r / min2、各軸輸入功率3、各軸轉(zhuǎn)矩P2.703T49550-4- 9550 N m 469.254 N mn455.01設(shè)計(jì)計(jì)算及說明4、各軸輸入轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩如下表所示:軸號(hào)1234轉(zhuǎn)速r/min960201.5555.0155.01功率kW2.9912.8722.7582.703轉(zhuǎn)矩N m29.754136.083478.802469.254五、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)： 主動(dòng)輪的輸入功率為P=2.703kW,主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為 n1 55.01r / min ,傳動(dòng)比i=3 ,從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為n2 18.34r / min ,載 荷有稍微震動(dòng),鏈傳動(dòng)中央距不小于 50

9、0mm中央距可調(diào).(1)選擇鏈輪齒數(shù)傳動(dòng)比i= 3小鏈輪齒數(shù)z125大鏈輪齒數(shù)z2 75由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表5-14取小鏈輪齒數(shù)z1 25大鏈輪齒數(shù)z2 3乙75 120,適宜(2)確定計(jì)算功率取 Ka 1.3,那么 Pc KaP 1.3 2.703kw 3.514kw(3)初定中央距a0,取定鏈節(jié)數(shù)Lp pa0= (3050) p,取 a0 =40p2,2a0 4 Z2Z2 Zip故 p p 22%2 30P 25 75P 275 25 2 P( 2)30P112.11鏈節(jié)數(shù)為114取Lp=114節(jié)結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明(1)確定鏈節(jié)距p查表知,KZ 1.34;Kl 1.04選雙排鏈,Kp 1.7那

10、么所需傳遞的額定功率P0 Pc3.514 kwKzKlKp 1.34 1.04 1.7J J p1.48kw滾子鏈型號(hào)為16A,鏈節(jié)距25.4mm由圖5-15選滾子鏈型號(hào)為16A,鏈節(jié)距p=25.4mm.(2)確定鏈長和中央距鏈長 L=中央距Lpp/1000 114 25.4/1000 m 2.90m鏈長2.9mmlp4 Z22lpZ2Zi225.425 75114 42I 11421002275 252786.84mm中央距786.84mm中央距a>550mm符合設(shè)計(jì)要求.中央距的調(diào)整量一般應(yīng)大于 2p,即a 2 p 2 25.4mm 50.8mm那么實(shí)際中央距'實(shí)際中央距73

11、6.04mma a a (786.54 50.8)mm 736.04mm(3)靜強(qiáng)度校核n14 P 55.01*25*25.4鏈速 v e*m/s 0.582m/s6000060000因鏈速為v<0.6m/s的低速鏈傳動(dòng),其失效形式主要是鏈 條受靜力拉斷,故應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核.1000p 1000*2.703 20.582工作拉力FN 4644.3N查表知,單排鏈的極限拉伸載荷 Q=55600N 靜強(qiáng)度平安系數(shù)nQS KaF2*556001.3*4644.318 4 : 8故靜強(qiáng)度符合要求.(4)選擇潤滑方式根據(jù)鏈速v=0.582m/s ,鏈節(jié)距p=25.4mm查圖知,該鏈傳動(dòng) 應(yīng)該選擇滴

12、油潤滑.設(shè)計(jì)結(jié)果：滾子鏈型號(hào) 16A-2x114GB124.3-83 ,鏈輪齒數(shù)Zi=25,Z2=75,中央距 a =736.04mm六、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(一)高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1 .使用條件分析傳遞功率P, 2.991kW主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速ni 960r / min齒數(shù)比 u=4.4.763工作條件單向運(yùn)轉(zhuǎn),輕震,每天工作16小時(shí)轉(zhuǎn)矩P29911 9.55*106*9.55*106* N.mm 29754.2N.mmn960屬于中速、輕載,重要性和可靠性要求一般的齒輪傳動(dòng)2 .選擇齒輪材料及熱處理方式(1)選用軟齒面齒輪傳動(dòng)(2)小齒輪：鋼40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度為241286HBS;大齒輪：45號(hào)

13、鋼、調(diào)質(zhì)處理、硬度為230255HBS：結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明3.計(jì)算許用應(yīng)力(D確定極限應(yīng)力Hlim和Flim齒面硬度：小齒輪按260HBs大齒輪按230HBs根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)?圖3-16和3-17查得H 1ml 615MPa ,H1im2 580MPa ;F1ml 254MPa , F1im2 220MPa .(2)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)Zn,YnNi60an1t 60 1 960 (8 300 16)22.12 108N2N122.12*10u 4.7634.64 108查得 ZN1Zn21,YN1Yn21(3)計(jì)算許用應(yīng)力由表 3-4 取 SHmin 1, SFmin 1.4Hli

14、m1ZN1615*1那么有HP1 dMPa 615MPaSh min1H lim2 Zn2580*1 .HP22MPa 580MpHP2aaSH min1r qFlim1YSTYN1254*2*1 rFP1MPa 362.86MpaSF min1.4F lim2YstYN2220*2*1FP2 2MPa 314.29MPSFmin1.44.初定齒輪的根本參數(shù)選擇齒輪類型為余齒圓柱齒輪,8級(jí)精度；初選參數(shù)為12oZi 30z2 z1u 30*4.763142.9,圓整為 143邊位系數(shù)XiX20設(shè)計(jì)計(jì)算及說明Hiimi 615MPaHiim2 580MPaFlim1 254MPaFlm2 220

15、 MPa接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)：ZN1Zn2 1彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)：Yni Yn21HP1 615MPaHP2 580MPaFP1=362.9MPaFP2=314.3MPaz130z2 143結(jié)果齒寬系數(shù)d 0.9齒寬系數(shù)d 0.95.初算齒輪的主要尺寸由于是軟齒輪,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì).確定系數(shù)：因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),工作載荷有稍微沖擊,故取 KA 1;齒輪轉(zhuǎn)速不高,取Kv 1.05;因非對稱布置,軸的剛度較小,取K1.13, K1.2;故K=KAKvK K =1*1.05*1.13*1.2 1.780Zh 2.45;Ze 189.8 .MPa ;取 Z0.8；Z = . cos cos12o =

16、0.989齒輪的分度圓直徑22KTI u 1=37.076mmd1cos 37.076 cos12o( cc-mn mm 1.209mm模數(shù)Z130取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m 2mm中央距mn2",八 az1 z2o 30 143 mm 176.86mm2cos2cos12圓整后,取a 180mm模數(shù)mn 2mm中央距180mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果-10-修改螺旋角螺旋角0 442 30 143 oarccosarccos16.03132a2*180那么分度圓直徑d1 -mz 2-30mm 62.428mm cos cos16.0313d2 2a d1 (2-180 62.428)mm 297.57

17、2mm齒寬b dd10.9-62.428 mm 56.19 mm取 b258 mm貝Ubb2 (5 10)(58 6) mm 64 mm6.驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度條件當(dāng)量齒數(shù)乙3 cos303cos 16.031335.5又查表得Z23 cos143cos313.0313170.3YFa12.5;YFa12.2;Ysa11.65;Ysa21.97取 Y 0.7,Y0.9那么彎曲應(yīng)力F12KT1 v v w ,'Fa1 ' Sa1Y 'bd1mn2-1.78-29754.264-62.428-2-2.5-1.65-0.7-0.9MPa16.0313°分度圓直徑d1 =

18、62.428mmd2 =297.572mm齒寬b2 58mmb1 64mm-11 -=83.86MPa< FP1F2YFa 2YSa2 F1 YFalYSal83.86*2.2*1.972.5*1.65MPa88.11MPa FP2中央距a=180mm,模數(shù) m=2mm ,螺旋角0 =16.0313故彎曲強(qiáng)度滿足要求齒數(shù)分度圓 直徑 /mm/mm齒頂圓 直徑 /mm全齒 高 /mm齒根圓直徑/mm小齒 輪3062.4286466.5174.557.517大四 輪143297.57258301.9974.5292.997設(shè)計(jì)結(jié)果：二低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1.使用條件分析傳遞功率 P, 2.872k

19、W主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1 201.55r / min齒數(shù)比u=3.664工作條件 單向運(yùn)轉(zhuǎn),稍微震動(dòng),每天工作16小時(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明-12 -轉(zhuǎn)矩：6 P6 2.8721 9.55*106*9.55*106*N.mm 136083.4N.mmn201.55屬于中速、輕載,重要性和可靠性要求一般的齒輪傳動(dòng)2 .選擇齒輪材料及熱處理方式(1)選用軟齒面齒輪傳動(dòng)(2)小齒輪：鋼40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度為241 286HBS ；大齒輪：45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為230255HBS;3 .計(jì)算許用應(yīng)力(D確定極限應(yīng)力 Hlim和Flim齒面硬度：小齒輪按260HBs大齒輪按230HBs根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)?圖3-

20、16和3-17查得H 1ml 615MPa ,Hlim2 580MPa ; Flim1 254MPa , Flim2 220MPa .(2)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)Zn,Yn8N1 60an1t 60 1 201.55 (8 300 16) 4.64 10N2Niu4.64*103.6644.64 108查得 Zni Zn21,Yni Yn21(3)計(jì)算許用應(yīng)力由表 3-4 取 SHmin 1, SFmin 1.4H lim1 Z N1615*1那么有hpiMPa615MPaSH min1H lim2 ZN2580*1HP2MPa580MpaSH min1FP1F lim1 YSTYN

21、1SF min254*2*1 MPa1.4362.86MPa結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明-13 -FP2F lim2 YSTYN 2SFmin220*2*11.4MPa a314.29MP4 .初定齒輪的根本參數(shù)選擇齒輪類型為余齒圓柱齒輪,8級(jí)精度;初選參數(shù)為12oz, 26乙 26z2 z1u 26*3.66495.264,圓整為 96邊位系數(shù)Xi X2 0齒寬系數(shù)d 0.95.初算齒輪的主要尺寸由于是軟齒輪,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì).確定系數(shù)：因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),工作載荷有稍微沖擊,故取 Ka 1；齒輪轉(zhuǎn)速不高,取Kv 1.05;因非對稱布置,軸的剛度較小,Wk1.13, K 1.2;故K=KAKVK K

22、=1*1.05*1.13*1.21.78QZh 2.45;Ze 189.8 .MPa;取 Z0.8；Z =.cos、cos12o =0.989齒輪的分度圓直徑d 3； ZhZeZ Z 2 2KT1 u 1iHPdU62.592 mm模數(shù)d1cos62.592 cos12mn1mm 2.355mmZ126取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)n 3設(shè)計(jì)計(jì)算及說明z2 960.9mn 3結(jié)果-14 -中央距mna 2cosZ1Z23“ Mo 26 96 mm 187.088mm 2cos12中央距190mm圓整后,取190 mm修改螺旋角arccok 42a3 26 96 oarccos 15.60、2*19015.601&

23、#176;那么分度圓直徑d1mnZicos3*26 mm 80.984mm cos15.601分度圓直徑:齒寬d22a d1(2*180 62.428)mm 299.016mmd1 80.984mmdd10.9*80.984mm 72.89 mmd2取b2那么b174 mm299.016mmb2 (5 -10)(74 6) mm 80 mm6.驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度條件當(dāng)量齒數(shù)Zv126又查表得Zv2取 Y 0.7,Y3 cosZ23 cos3cos 15.60130.0396110.87cos 15.601YFa12.55;YFa12.2;YSa11.63;YSa21.80.9設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果-

24、15 -那么彎曲應(yīng)力F12KT1bd1mnYFalYsalY Y2*1.78*136083.468*80.984*3*2.55*1.63*0.7*0.9 MPa =92.1MPa<FP1F2F1YFa 2YSa2YFa1YSa12 2*1892.1*MPa2.55*1.6387.6MPa fp2故彎曲強(qiáng)度滿足要求設(shè)計(jì)結(jié)果：中央距a=190mm,模數(shù)m=3mm ,螺旋角0T5.6010齒數(shù)分度圓 直徑 /mm/mm齒頂圓 直徑 /mm全齒 高 /mm齒根圓直徑/mm小齒 輪2680.9848086.9846.7573.484大四 輪96299.01674305.0166.75291.516

25、結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明-16 -七、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核一高速軸的設(shè)計(jì)及校核1選擇軸的材料選擇軸的材料為45號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能查表軸的材料為45/日號(hào)鋼得 ：b 650MPa, s 360MPa, 1 300MPa,i 155MPa;查表得 ,i b=60MPa2） 初步計(jì)算軸徑P2.991選 c=110, dmin c3110 316.1mm n y 960考慮到軸端裝聯(lián)軸器需要開鍵槽,將其軸徑增加4% : 5%,故取軸的直徑應(yīng)大于20mm.3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按工作要求,軸上所支撐的零件主要有齒輪、聯(lián)軸器及滾 動(dòng)軸承.由于齒輪滿足x 2.5m故可以做成齒輪軸；軸端聯(lián)軸器選用彈性柱銷聯(lián)軸器

26、YA38 82_HL3GB5014 85;JA30 60根據(jù)軸的受力選用7209C角接觸球軸承,其尺寸d D B為45 85 19.根據(jù)軸上零件的定位、加工要求及不同零件的裝配方案, 參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本要求,可確定軸的各段尺寸,得到如下所示 的軸結(jié)構(gòu).該結(jié)構(gòu)形式,右端滾動(dòng)軸承、端蓋及聯(lián)軸器分別從軸的右 端裝入,擋油盤及左端滾動(dòng)軸承從軸的左端裝入.軸的直徑應(yīng)大于 20mm選用彈性柱銷 聯(lián)軸器YA38 82HL3JA30 607209C角接觸 球軸承,其尺寸d D B為 45*85*19設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果-17 -4)按彎扭合成校核規(guī)定：1.齒輪旋向：考慮到使中速軸的軸承所受的兩個(gè)軸向力相互

27、抵消,取高速級(jí)小齒輪為右旋,大齒輪為左旋；低速級(jí)小 齒輪為左旋,大齒輪為右旋.2.軸旋轉(zhuǎn)方向：規(guī)定高速軸的旋轉(zhuǎn)方向箭頭為從上到下.(1)畫受力簡圖如下圖38316N.Fr.fTiMh rrnrnTWirnwrTTr rT 4I 口WEWIIUIII 門I 山 1川1川11117771ITnrrrnTmTrZ管丸Ne Mu廠 11 H H I I H I H 11II1111i i i i i i i i i 1 口 111II11 H I LI(2)軸上受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩:-18 -TI 9.5510n i62.991(9.5510 6) N m9602.975410 4 N mm29.75

28、4 N m齒輪上的圓周力：Ft2TL 2* 29754. n 954 Nd162.428F F tanr tcos齒輪上的軸向力：an齒輪上的徑向力：tan 20 954*N 362 Ncos16.313FaFt tan 954*tan16.313 N 280 N(3)計(jì)算作用軸上的支反力 水平面內(nèi)支反力：lc145 5RHA Ft 2 =954*N=687Nl1 l256.5 145.5l156.5Rhb Ft -1 - =954* N=267N1i l256.5 145.5垂直面內(nèi)支反力:1Rva . (Fr*l2 Fa*d1/2)l1 l2156.5 145.5(362*145.5280

29、*62.428 /2)N261N設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果-19 -(F1i Fa*d2)2(5)56.5 145.558N(362*56.280*62.428 /2)N計(jì)算軸的彎矩,并畫彎轉(zhuǎn)矩圖按M ,. Mh2 M；進(jìn)行彎矩合成,并畫轉(zhuǎn)矩圖.(6)計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算,取0.6,那么T 0.6*29754 N.mm 17853N.mm按Mca ,M 2 ( T)2計(jì)算,并畫當(dāng)量彎矩圖.校核軸的強(qiáng)度取當(dāng)量彎矩最大的地方為危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核.由圖可知,該處的當(dāng)量彎矩為Wca48753N.mm抗彎截面系數(shù):0.1d30.1*57.5173mm3 19cm3所以,caMcaW48.753

30、MPa 2.57MPa19小于.i b =60MPa ,故平安.(4)按平安系數(shù)校核(D(2)a.判斷危險(xiǎn)截面此處仍對當(dāng)量彎矩最大的地方進(jìn)行校核.疲勞強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：M23.4832 38.8162a - MPa 2.4MPaW19扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅:T 29.754a MPa 1.7MPa2WT2*9.5-20 -軸的材料為45 號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處 理dmin35.6mm彎曲平均應(yīng)力：m 0扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：m a 1.7MPab.材料的疲勞極限：根據(jù)b 650MPa, s 360MPa ,查表得 a 0.2,0.1c.應(yīng)力集中系數(shù)：查表得ka 2,k2d.外表狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查表

31、得0.94,0.81,0.76e.分別考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的平安系數(shù)：_1_S 148.5kamS 163kamS SSca 238.4 s 1.4.S 2 s2故平安.二高速軸的設(shè)計(jì)及校核1選擇軸的材料選擇軸的材料為45號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能查表得 ：b 650MPa, s 360MPa, 1 300MPa,1 155MPa;查表得 -1 b =60MPa2初步計(jì)算軸徑選 c=110, dmin c/P 110 f 2.87235.6mm-21 -5 201.553)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按工作要求,軸上所支撐的零件主要有齒輪及滾動(dòng)軸承.由于低速級(jí)小齒輪滿足x 2.5m一故可以做成齒輪軸;根據(jù)軸

32、的受力選用7210c角接觸球軸承,其尺寸d D B為50 90 20.選用7210c角 接觸球軸承,其 尺寸d D B為 50*90*20根據(jù)軸上零件的定位、加工要求及不同零件的裝配方案, 參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本要求,可確定軸的各段尺寸,得到如下所示 的軸結(jié)構(gòu).該結(jié)構(gòu)形式,低速級(jí)大齒輪、套筒及左端軸承分別從軸的 坐端裝入,右端滾動(dòng)軸承從軸的右端裝入.高速級(jí)小齒輪 為右旋,大齒輪 為左旋；低速級(jí) 小齒輪為左旋, 大齒輪為右旋-22 -4)按彎扭合成校核規(guī)定：1.齒輪旋向：考慮到使中速軸的軸承所受的兩個(gè)軸向力相互 抵消,取高速級(jí)小齒輪為右旋,大齒輪為左旋；低速級(jí)小 齒輪為左旋,大齒輪為右旋.2.軸

33、旋轉(zhuǎn)方向：規(guī)定高速軸的旋轉(zhuǎn)方向箭頭為從上到下.(1)畫受力簡圖如下圖7Sl24NmTTTTTirrrn(2)軸上受力分析a.高速軸大齒輪處軸上受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：T 136.083N.m 136083N.mm一對相嚙合的齒輪,主動(dòng)輪與從動(dòng)輪上的各力均對應(yīng)等 值、反向.所以有,齒輪上的圓周力：Ft1 954 N齒輪上的徑向力：Fr1 362 N齒輪上的軸向力：Fa1 280Nb.低速軸小齒輪處軸上受力分析T 136083 N mm136.083 N m齒輪上的圓周力：-23 -Ft2 2T12*齒輪上的徑向力：136083 N 3361 N80.984F F tan anFr2Ftcos336

34、1*tan 20N 1271卜 cos15.601齒輪上的軸向力:Fa2Ft tan 3361*tan15.601 N 939N(3)計(jì)算作用軸上的支反力水平面內(nèi)支反力：1RHA '(l2 l3)Ft1 +l3Ft2l1 l2 l3I 一、一 一=(81 65)*954+65*3361N57 81 65=1763N1RHBl1Ft1+(l2l1)Ft2II l2l357 81 65=2553N垂直面內(nèi)支反力：57*954+(57 81)*3361N1Rva(Fr1*(l2 l3) Fa1*d"2 % * kF,2 * d? / 2)l1 l2 l3157 81 65(362*

35、(8165) 280*297.572/2 1271*65939*80.984/2) N246NB l1 l2 157 81 65(Fr1*l13(362*57Fa1*d"2 Fr2*(l1 I2)Fa2*d2/2)280*297.572 /2 1271*(57 81)939*80.984/2) N 1152N(8)計(jì)算軸的彎矩,并畫彎轉(zhuǎn)矩圖-24 -按M 42 M；進(jìn)行彎矩合成,并畫轉(zhuǎn)矩圖(9)計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算,取 0.6,那么T 0.6*136083N.mm 81650N.mm按McaM 2 ( T)2計(jì)算,并畫當(dāng)量彎矩圖.(10)校核軸的強(qiáng)度取當(dāng)量彎矩最大

36、的地方為危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核.由圖可知,該處的當(dāng)量彎矩為Wca 199621N.mm抗彎截面系數(shù):0.1d30.1*67.4843mm3 30.7cm3所以,ca小于Mca ca199.62130.7MPa6.6MPa-1 b =60MPa ,故平安.(5)按平安系數(shù)校核(3)判斷危險(xiǎn)截面此處仍對當(dāng)量彎矩最大的地方進(jìn)行校核.(4)疲勞強(qiáng)度校核a.危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：M . 75.1262 165.9452a MPa 6 MPaW30.7扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：T 136.083MPa 1.2MPa2Wt2*61.4彎曲平均應(yīng)力：m 0扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：m a 1.2MPab.材料的疲勞極限:根據(jù) b 6

37、50MPa, s 360MPa ,查表得a 0.2,0.1-25 -c.應(yīng)力集中系數(shù)：查表得ka 2,k2d.外表狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查表得0.94,0.81,0.76e.分別考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的平安系數(shù):18.286S,ca17.8 s 1.4軸的材料為45 號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處 理dmin 45mm考慮到軸端裝聯(lián)軸器需要開鍵槽,將其軸徑增加 4% : 5%,故取軸的直徑應(yīng)大于45mm.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按工作要求,軸上所支撐的零件主要有齒輪、聯(lián)軸器及滾 動(dòng)軸承.軸端聯(lián)軸器選用彈性柱銷聯(lián)軸器YA40 112 HL3GB5014 85,JA40 84彈性柱銷聯(lián)軸 器HL3YA40 112JA40 84

38、7210C角接觸 球軸承,其尺寸d D B為 50*故平安.三低速軸的設(shè)計(jì)及校核1選擇軸的材料選擇軸的材料為45號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能查表得 ：b 650MPa, s 360MPa, 1 300MPa,1 155MPa;查表得 -1 b =60MPa2) 初步計(jì)算軸徑選 c=110, dmin c3 P 110 3 2.785 40.6mm n ' 55.01根據(jù)軸的受力選用7210c角接觸球軸承,其尺寸90*20-26 -d D B為50 90 20.根據(jù)軸上零件的定位、加工要求及不同零件的裝配方案, 參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本要求,可確定軸的各段尺寸,得到如下所示 的軸結(jié)構(gòu).該結(jié)

39、構(gòu)形式,右端滾動(dòng)軸承、端蓋及聯(lián)軸器分別從軸的右 端裝入,套筒、左端滾動(dòng)軸承及端蓋從軸的左端裝入.4)按彎扭合成校核規(guī)定：1.齒輪旋向：考慮到使中速軸的軸承所受的兩個(gè)軸向力相互 抵消,取高速級(jí)小齒輪為右旋,大齒輪為左旋；低速級(jí)小 齒輪為左旋,大齒輪為右旋.2.軸旋轉(zhuǎn)方向：規(guī)定高速軸的旋轉(zhuǎn)方向箭頭為從上到下.(1)畫受力簡圖如下圖(2)軸上受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：TI 478702 N .mm一對相嚙合的齒輪,主動(dòng)輪與從動(dòng)輪上的各力均對應(yīng)等值、 反向.所以有,齒輪上的圓周力：Ft 3361 N齒輪上的徑向力：Fr 1271 N齒輪上的軸向力：Fa 939 N(3)計(jì)算作用軸上的支反力水平面內(nèi)支反力：

40、lc138RHA Ft 2 =3361*N=2285Nl1 l2138 65l165Rhb Ft1 =3361*N=1076N1i l265 138垂直面內(nèi)支反力：-27 -RvA . (Fr*l2 Fa*di/2)Il I21 (1271*138 65 138171N939*299.016 /2)N1Rvb I (Fl1 Fa*d1/2)l1 l21(1271*65 939*299.016 /2)N65 1381101N(4)計(jì)算軸的彎矩,并畫彎轉(zhuǎn)矩圖按M JMh2 M；進(jìn)行彎矩合成,并畫轉(zhuǎn)矩圖(5)計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算,取 0.6,那么T 0.6*478802 N .m

41、m 287282N .mm按Mca .M2 (T)2計(jì)算,并畫當(dāng)量彎矩圖.(6)校核軸的強(qiáng)度取當(dāng)量彎矩最大的地方為危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核.由圖可知,該處的當(dāng)量彎矩為Wca 357329 N.mm抗彎截面系數(shù)：W 18.3cm3所以,caMcaW357.32918.3MPa19.5MPa小于 -1 b =60MPa ,故平安.(7)按平安系數(shù)校核(1)判斷危險(xiǎn)截面此處仍對當(dāng)量彎矩最大的地方進(jìn)行校核.(2)疲勞強(qiáng)度校核a.危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：2 _ 2M 151.965148.525 ,a 一 MPa 11.7MPaW18.3-28 -扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅:T2WT287,2822*12.5MPa11.

42、52MPa彎曲平均應(yīng)力：m 0扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：m a 11.52MPab.材料的疲勞極限：根據(jù)b 650MPa, s 360MPa查表得a 0.2,0.1c,應(yīng)力集中系數(shù)：查表得ka 2,k2d,外表狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查表得0.94,0.81,0.76e,分別考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的平安系數(shù):10.7S,ca5.2 s 1.4故平安.八、滾動(dòng)軸承的選擇及校核(1)高速軸軸承的選用與校核高速軸軸承所受載荷有稍微震動(dòng),轉(zhuǎn)速n=960r/min ,受力情況如下列圖所示.軸頸直徑 d=45mm要求使用壽命8年,兩班-29 -制軸承7209C Cr=38500N C0r =28500N fp = 1.2由

43、于SiFa367 280 647 S2所以,Fa2SFa1§(3)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承I :Fa 647N367NFa1367a10.013C028500查表,用線性插值法可求得：0=0.38.根據(jù)工況,初選軸承7209c查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,得Cr=38500NC0r =28500N fp=1.2(1)計(jì)算派生軸向力S1, S2由高速軸的受力分析知,FriRvA2 Rha2 = 2612 6872 N=735NFr2 = RVB2 Rhb2= 582 2672N=273NFa=280N查表得7209c型軸承的派生軸向力為：S=0.5Fr,那么可 求得軸承的派生軸向力分別為S1 =0.5Fr

44、1 =0.5*735N=367.5NS2 =0.5Fr2 =0.5*273N=136.5N-30 -(2)計(jì)算軸承所受的軸向載荷FaiFri3677350.5 e由ei查表,并用線性插值法求得：Xi 0.44, Yi=1.47.由此得到,Fi=fp(XiFri +YiFai) =i.2* (0.44*735 +i.47*280 ) N=i049N軸承II :Fa2C.647285000.023查表,用線性插值法可求得：e2=0.39Fa26472.3 e2Fr2272由0查表,并用線性插值法求得：X2 0.44, Y2=i.43.由此得到,P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2) =i.2* (0

45、.44*272 +i.43*647 ) N=i280N(4)軸承壽命Lh計(jì)算由于P2 P ,故按軸承2計(jì)算軸承壽命:i0660ni0660*960鬻0°)3h=47242ih=82 年壽命82年顯然,軸承壽命符合設(shè)計(jì)要求.(2)中速軸軸承的選用與校核-3i -中速軸軸承所受載荷有稍微震動(dòng), 轉(zhuǎn)速n=20i.55r/min ,受 力情況如下列圖所示.軸頸直徑 d=50mm要求使用壽命8年,兩 班制.a、EiFaiS2f.F1I11專根據(jù)工況,初選軸承7210c查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,得Cr=42800NC0r =32000N fp = 1.2(1)計(jì)算派生軸向力S1, S2 由高速軸的受力分析

46、知,Fr產(chǎn)、Rva2 Rha2 = '. 2462 17632N=1780NFr2= , Rvb2 Rhb2= ,11522 25532N=2800NFa= 939 280 N=659N查表得7210c型軸承的派生軸向力為：S=0.5Fr,那么可 求得軸承的派生軸向力分別為Si =0.5Fr1=0.5*1780N=890NS2=0.5Fr2=0.5*2800N=1400N(2)計(jì)算軸承所受的軸向載荷所以,§ Fa 1549NS 890N軸承7210CCr=42800NC0r =32000N fp = 1.2由于S1 Fa 890 659 1549 5(3)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承I

47、 :Fa1C0890285000.0312查表,用線性插值法可求得：e,=0.40Fa18900.5 eFr11780由e1查表,并用線性插值法求得：Xi 0.44, Yi = 1.4.-32 -由此得到,P1=fp(X1Fr1 +Y1Fa1) =1.2* (0.44*1780 +1.4*890 ) N=2435N軸承II :口 3 0.054C028500查表,用線性插值法可求得：0=0.43.昆能0.553金%2800由e2查表,并用線性插值法求得：X2 0.44, 丫2=1.3.由此得到,B=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.2* (0.44*2800 +1.3*1549) N=3895N(4)軸承壽命Lh計(jì)算由于P2 P ,故按軸承2計(jì)算軸承壽命:軸承壽命19年106 c叱高咯10660*201.55鬻)3h=109717h=19年顯然,軸承壽命符合設(shè)計(jì)要求.(2)低速軸軸承的選用與校核中速軸軸承所受載荷有稍微震動(dòng),轉(zhuǎn)速 n=55.01r/min ,受 力情況如下列圖所示.軸頸直徑 d=50mm要求使用壽命8年,兩 班制.根據(jù)工況,初選軸承721