帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)1姓名1 學(xué)號(hào)2姓名2目錄一、設(shè)計(jì)題目及要求3二、電動(dòng)機(jī)的選擇4三、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比5四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5五、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算61 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算62 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算8六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算131 高速軸的設(shè)計(jì)2 低速軸的設(shè)計(jì)3 屮速軸的設(shè)計(jì)25七、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算30八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算32九、聯(lián)軸器的選擇33十、減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)33十一、潤(rùn)滑與密封35十二、設(shè)計(jì)小結(jié)35十三、參考資料35一、設(shè)計(jì)題目及要求1、設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)條件

2、及要求1. 傳動(dòng)方案要求如圖所示2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：選擇合適的電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸型號(hào)，設(shè)計(jì)減速器。3. 工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵, 環(huán)境最高溫度35 度4. 使用年限：8年5. 生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)”3 F荼式輸送機(jī)卷簡(jiǎn) J"XTX»XX匚電動(dòng)機(jī)6. 原始數(shù)據(jù)已知條件運(yùn)輸帶工作拉力F(N)9500運(yùn)輸帶工作速度7 (m/s)1. 6卷筒直徑0(mm)550二、電動(dòng)機(jī)的選擇1. 電動(dòng)機(jī)類型選擇按工作要求和工作條件，按工作要求和工作條件，選用一般 用途的Y (IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動(dòng)機(jī)容量1. 工作機(jī)功率化P =ZL = 950

3、(Wx1.6s=5 2 陽H， 1000 10002. 電動(dòng)機(jī)的輸出功率幾傳動(dòng)裝置總效率% = i： X 打；護(hù)訕連器=0.95x0.994 xO.982 x 0.99 = 0.868式屮V帶傳動(dòng)傳遞效率. =0.95 ,滾動(dòng)軸承傳遞效率7厶丼=0.99 ,圓柱斜齒輪傳遞效率7 = 0.98 ,聯(lián)軸器傳遞效率皿器=0.99。故 p 15 2乙=匸=上二= 1751&W" 0.8683. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(1)、卷筒轉(zhuǎn)速60xl000xv60xl000xl.6/?/57Tx 550mm= 55.56/7 min(2)、由參考書I表17-9查得普通V帶傳動(dòng)比范圍抵=24,表2-1查得同

4、軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，齒輪= 60,故總傳動(dòng)比= (2 4)x(8 60) = 16 240(3) 、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為n電機(jī)=“EG x L 先=888.96 13334 Ar / niin由參考書I表27-1可知，符合這一要求的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有1 OOOr / min1500r / min3000 / min 考 慮30(XWmin的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太高，1000min的電動(dòng)機(jī)體積大而且貴，故考慮選擇同步轉(zhuǎn)速為1500min的電動(dòng)機(jī)。3. 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由參考書I表27-1選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180M-4,額定功率為Ped=S.5kW ,滿載轉(zhuǎn)速為1470,7mhl ,同步轉(zhuǎn)速為1500

5、min。三、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比L傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比：.= = _1470 =2646,2總筲 55.562. 各級(jí)平均傳動(dòng)比:3. 各級(jí)轉(zhuǎn)速若取則=- = 8.82,對(duì)同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器有= 2.97所得張，2齒符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。四、計(jì)算傳動(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I軸，屮速軸為II軸，低速軸為III軸，各軸轉(zhuǎn)速為5 ="電柳=1470r/minil = = "7° = 490.00r / minr 3山 490.00 1A.nn .zu = = 165.00/7

6、 nunn 張 2.97%165.00,Hrn = = 55.55廠 / nun%2.975 筒="in = 55.55/7 min2各軸功率按電動(dòng)機(jī)額定功率匕計(jì)算各軸輸入功率，即P() = Ped = S.5kW片=%7：i： =1 &5x0.95 = 17.575k WE = A心:池 T 7.575 x 0.99x0.98 = 17.50 lk W心=/>1；/?. z/.;= 17.501 x 0.99 x 0.98 = 16.543)1 WP卷柚=心“軸承聯(lián)紬器=l"43x 0.99x0.99 = 16.215k W3.各軸轉(zhuǎn)矩p17 5757； =

7、 9550=9550x = 342.5N m1®490.007； = 9550 = 9550x17Xbl = 986.9 - mn5165.00p16 543Tra =9550- = 9550x- = 28440N 加111 nm55.55轉(zhuǎn)速(r/min)490. 00165. 0055. 5555. 55功率(kW)17. 57517. 05116. 54316.214轉(zhuǎn)矩(N m )342. 5986.92844. 02787. 5五、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 確定計(jì)算功率由于是帶式輸送機(jī)，設(shè)每天工作12個(gè)小時(shí)，由參考書II (V帶設(shè)計(jì)部分未作說明皆查此書)

8、表8-7得，工作情況系 數(shù)心=12,則P<a = KAPcd =1.2x18.5 = 22.2k W(2) 選擇V帶的帶型由 Pca = 22.2kW, q輝= 1470r/min,查圖 8-11 知選用 B 型 V 帶。(3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速”d 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑你。由表8-6和表8-8,取小帶輪 的基準(zhǔn)直徑ddx = 150 mm o 驗(yàn)算帶速V。按式(8-13)驗(yàn)算帶的速度心 也"="50x1470 = 54心60x100060x1000因J5m/s < v < 30m/s,故帶速合適。 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式(8-15a),

9、計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2十=3x150 = 450 nun(4) 確定V帶的中心距&和基準(zhǔn)長(zhǎng)度厶由0.7(為+為)"/2(為+為),得210 <<1200 ,故 選 勺=500呦。所以n(心2 -心$ 1O27,由參考S 2% + - (dd + </2) += 1987”2 %書 II ,表 8-2,選 =2000,=0.98。由"min = " 一0.015 厶d，(仏=G + ° °3 厶d"min = 476.5mm, am.AX = 566.5mm。(5) 小帶輪上的包角57 3°a嚴(yán) 1

10、80。一 (心.一 d(二一=146.06 > 90° a(6) 確定帶的根數(shù) 計(jì)算單根V帶的額定功率由 Pco = KAPed = 1.2x 18.5A:VV = 22.2kW , 查 表 84a 得仇=3.248k W根據(jù)= 1470r/min，i = 3和B型帶，查表84b得帆=0.467冊(cè)。查表8-5得心=0.91,貝|J 耳=(E + A/J) 心 Kz = 3.31k W 計(jì)算V帶的根數(shù)z22.2331= 6.71取7根。（7）計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值（佗）min由表8-3得B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0. 18kg/m,所以（臥亠00竺嚴(yán)+亦= 500x-2 &g

11、t;°'91）x22'2+0.1x9.42520.91x7x11.54= 242.門 N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力仇 > （幾）罰。（8）計(jì)算壓軸力&（巧）mm = 2z（£）mm sin 彳=2 X 5 X 242.17 X sin 學(xué)=3242.72N（9）結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定人帶輪心2 =450""'300mm ,采用輪輻式帶輪。有參考 書 I 表 25-5, B = （Z l）e + 2/ = （7 1）x19 + 2x12.5 = 139"。2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù) 選用

12、斜齒圓柱齒輪 由參考書III,表14-3,選用7級(jí)精度 選擇小齒輪材料為400 （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪 材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,二者硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)石=24：大齒輪齒數(shù)z2=/-z, =3x24=72 初選取螺旋角0 = 14。（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式（10-21）試算,即d. >3lrS£.!LLl（£）2 gs “ Q） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值a）試選載荷系數(shù)=1.6b）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)z = 2.433C）由圖 10-26 查得=0.766,2=0.871, =+2 = 1.637d）小齒輪傳遞的傳矩

13、Tf = T2 =986.9/V-/»e）由表10-7選取齒寬系數(shù)d=lf）由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)Z£ =189.8yWP«5g）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極 o-/hml = 600MPa ;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限o-/lim2 = 550h）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：M =60® /厶=60x490x1x（8x365x12） = 1.03xl09xr N、 1.03xl09N、= 34x1（?-i、 2.97i）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)Khn = °92, K HNi = °95

14、j）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)S二1,由式（10-12）得b嚴(yán) K皿 6靈=552MPSb2 =,1皿 _ 570MPak）許用接觸應(yīng)力0 = 0叱刃匸=56 XMpa2 計(jì)算R試算小齒輪分度圓直徑尙，由計(jì)算公式得j2xl.6x986.9xl031x1.6372.97 + 1x2.972433xl898561mm = 120.44/?/?/b）計(jì)算圓周速度60x1000龍 X 120.44x165.0060x1000in/s = 1.0405/7/5c）齒寬b及模數(shù)b =d 嘰=1 .Ox 120.44mm = 120.44mmd. cos/7% _Zi120.44xco

15、sl4c. or=mm = 4.67 mm24h = （2h； +c*） mnt = 2.25 x 4.31mm = 1 Q.96mmb/力= 10.99e）計(jì)算縱向重合度勺00 =0.3180/ 可 tan0 = 0.318x1 x24xtan 14° =1.903f）計(jì)算載荷系數(shù)K由表10-2查得使用系數(shù)心=1根據(jù)21.0405 “$, 7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù). = 1.05；由表10-4查得K砂的值與直齒輪的相同，故 K° = 1.436;因 KAFt /? = 136.07 / nvn > 100 / nvn 表 10-3查得心廠©=1.

16、2;圖10T3查得K = 1.33,故載荷系數(shù)：K = KA.Kv.KHa.KH, = .g）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得Ji = 120.44 x 51mm = 125.49”"h）計(jì)算模數(shù)卑耳/=5.07訕©（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）w、嚴(yán)，_V 曲 a* 確定計(jì)算參數(shù)a）計(jì)算載荷系數(shù)K = «4心«肱心0 = lxl05 X l2xl33 = 1.676b）根據(jù)縱向重合度勺=1.903,從圖10-28查得螺旋角影響系 數(shù)仔= 0.88c）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)= 26.27S _72cos3 p cos314

17、c=7& 82d）查取齒形系數(shù)由表10-5查得爲(wèi)=2.592,匚2 =2.222e）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得£= 1.596,匕=1768f）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取疲勞系數(shù)S = 1.4由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限b陽=500MP°；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 bFE2 = 380MPa由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=08&K刖2 =0.92 由式(10-12)得“嚴(yán)仏嚴(yán)二駕型“9.7陰g）計(jì)算大、小齒輪的涪并加以比較如® 一乙2也2.“2=2,592x1,596-0.01316 314.292.185x1.768 c

18、ep”= 0.015732449.71故大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算叫N命燈砲規(guī)宀心丸怒仏町伽汕=3.58” "1x242x 1.637對(duì)比計(jì)算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)叫大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取九=4”，已可滿足彎曲 強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的 分度圓直徑4=125.49呦來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由石 cos0_ 125.49 cos 14。=3Q44* 叫4'取石=31,則乙2=叫=2.97x3192。（4）幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算屮心距"=（乙 +Z?賦= +92）x4州=253.53mm2cos02 x co

19、s 14°將中心距圓整為254mm 按圓整后的屮心距修正螺旋角c(Z.+ZAn(31 + 92)x4 心P = arc cos=L = arc cos= 14.422a2x254因0值改變不多，故參數(shù)Kq,Z等不必修正 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑= °= X-mm = 128.03“cos0 cos 14.42°Z, 叫 92x4= =mm = 3/9.9/mmcos0 cos!4.42° 計(jì)算齒輪寬度h = J, = 1 x 128.03mm = 128 03mm圓整后取 = 135mm,B、= 130mm 計(jì)算齒根圓直徑h 彳=mtj (/z； +

20、c ) = 5mmha =叫 h： = 4mrn/1 = d、_2hf = 11 & 03”df 2 = “2 一2肌=369.91mm 計(jì)算齒頂圓直徑daX =d+ 2ha = 136.03mm£2 =“2+2九=38797加加為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部 分，故高速級(jí)小齒輪采用左旋，大齒輪采用右旋，低速級(jí)小 齒輪右旋大齒輪左旋。各齒輪參數(shù)見下表:高速級(jí)低速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比2. 97模數(shù)(mm)4螺旋角14.42°中心距(mm)233齒數(shù)31923192齒寬(mm)135130135130直徑(mm)分度圓128. 03379.9

21、7128. 03379. 97齒根圓118. 03369. 97118.03369. 97齒頂圓136. 03387.97136.03387.97旋向左旋右旋右旋左旋六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 高速軸的設(shè)計(jì)（1）高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（r/min ）高速軸功率（M）轉(zhuǎn)矩T (N")490. 0017. 575342.5（2）作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為J=128. 03,根據(jù)參 考書II （軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式（10-14）, 則=5350.31N2T _2x342.5萬一 12&03x10"巧=斥 tan0 = 5350.31x20

22、° = 1375.72NFp = 3242.72/V（3）初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取4）=112,于是得= 112x3/17 575 =36.94mm490.00（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖）III III IVV VIVII2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 對(duì)于IV-V段：由于小齒輪的齒寬為135mm,為了使擋油盤 壓在齒輪上而不壓在軸上，故取厶心=133mm。取齒輪輪轂寬 度 為1 = 135""，由經(jīng) 驗(yàn)公式厶= （1.2 1.5） ,所以取

23、= L /1.5 = 90mm o 對(duì)于III-IV段和VI-VII段：這兩段安裝滾動(dòng)軸承， 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾 子軸承。III-IV段的軸徑應(yīng)該略小于IV-V段軸徑，并參照工 作要求，由軸承產(chǎn)品目錄屮初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精 度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30317,其尺寸為dXDXT=85mmX 180mmX 44. 5mm,故 diinv二如-皿二85mm, £VI.VII = 45mm。對(duì)于 III-IV 段的長(zhǎng)度，初步設(shè)定擋油盤的寬度為15. 5mm,則 = 44.5 +15.5 + 2 = 62inin o v-VI段：該段用于對(duì)滾子軸承進(jìn)行

24、軸向定位，由經(jīng)驗(yàn)公 式 h = 0. Id = 8.5mm 、 故 JV-vi = 85 + 2h = 85 + 17 = 102 mnLy .w = 10 nun。 II-III段：該段用于裝配透蓋，初步設(shè)定透蓋內(nèi)氈圈 油封為d = 80mm的氈圈油封，透蓋總寬度為39mm,透蓋的外端 面與V帶輪右端面間的距離L=21mm,故取訓(xùn)二60mm,= 80nm o I-II段：該段用于裝配V帶，V帶的寬度為L(zhǎng)尸139mm, I-II段的長(zhǎng)度應(yīng)比Li略短一些，現(xiàn)取Li二137mm。為了滿足 V帶輪的軸向定位，I-II軸段右端需制岀一軸肩，故取I【- III段的直徑 di-ni-75mnio4）確定軸

25、上圓角和倒角尺寸參考表15-2 ,取軸端倒角2mmx45° ,各圓角半徑取 r二 1. 5mm。各段長(zhǎng)度、直徑及配合說明軸段編號(hào)長(zhǎng)度（ZZZZZ7）直徑(mm)配合說明丨1113775與V帶輪鍵聯(lián)接配合II-III6080定位軸肩III-IV6285與滾動(dòng)軸承30317配合，擋油盤IV- V13390與小齒輪鍵聯(lián)接配合V-VI10102定位軸環(huán)VI-VII4585與滾動(dòng)軸承30317配合總長(zhǎng)度447mm5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作岀軸的受力簡(jiǎn)圖各受力點(diǎn)的確定：帶輪軸壓力取帶輪輪轂寬B=139mm的屮點(diǎn),查參考書I表21-3,對(duì)于30317型軸承，a二36mm，故竺+ 60+

26、36 = 165.5加加。2齒輪受力點(diǎn)去齒輪輪轂的屮點(diǎn)，故荒=冷一+ L擋油盤+T-a =+ 15.5 + 44.5 - 36 = 91.5”2R = + Lv.vl+T-. = _ + 10+44.5-36 = 86 受力分析：豎直方向:Fp-Rr 一 Ff-Rd =0Rb = 578&17N心一4556.15NFrx面 + Rp x頁+ FpxTD -M“ =0 解得 M=Fx""2受力圖及彎矩圖:RJ、671 mMhc=391. 83X-mMhf536. 67N<m解得Rb = 2592.267V 心=275&05N水平方向：心- Rp -巧=o

27、Fj x CD + Rr x BD = 0受力圖及彎矩圖:rb1lfiFt1Mvc=237. 19X m總彎矩：扭矩圖：T二342. 5N m T=342. 5N * mBCD從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出B截面是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面B處的mh、陸及M的值列于下表:載荷垂直面H水平面V支反力幾=5788.17N,他=4556.15NRb = 2592.26Rf) = 2758 .05FB截面=536.67N 加My = 0彎矩M總彎矩妙鈿嚴(yán)JM力=536.67N加扭矩T = 342.5/V m6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表屮的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切

28、應(yīng)力，取g = 06,軸的計(jì)算應(yīng)力jM2+(aT)2Mpa = 9.36M/M丁53667，+(0.6x342.5)20.1x853x103已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得a-J = 60MPa o 因此crt.a <<7.,故安全。2. 低速軸的設(shè)計(jì)低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（r/min ）中速軸功率（燉）轉(zhuǎn)矩T(Nm)55. 516. 5432844. 0作用在軸上的力已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為2 =379.97呦,根據(jù)式（10-14）,則2T2 x 2844.0;V. w379.97加 F= 1496960N-需皿9.亦器= 5625和Fa =F, t

29、anp = 14969.60xfgl4.42° = 3849.1 IN初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取A() =112 ,于是得 血宀礙隱= 74.79,”,"軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖)C、L£1 -I II IIIIV V VI2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度對(duì)于III-IV段：由于大齒輪的齒寬為130mm,為了使擋油 盤壓在齒輪上而不壓在軸上，故取=128nun。取齒輪輪轂 寬度為L(zhǎng) = 130mm,由經(jīng)驗(yàn)公式厶=(1.2 1.5) ,所以取口収=9

30、0/wn ° 對(duì)于I-II段和IV-V段：這兩段安裝滾動(dòng)軸承，因軸 承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。IV-V段的軸徑應(yīng)該略小于III-IV段軸徑，并參照工作要求，由軸承產(chǎn)品目錄屮初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30317,其尺寸為dXDXT=85mmX 180mmX 44. 5mm,故= 90/twi , L, n = 45nun o 對(duì)于 IVV 段的長(zhǎng)度，初步設(shè)定擋油盤的寬度為18mm,則 厶-v =44 5 +18+ 2 = 64.5mm。 II-III段：該段用于對(duì)滾子軸承進(jìn)行軸向定位，由經(jīng)驗(yàn) 公 式 = 0.1d= 8.5mm ,故

31、 口口 =85+2/? = 85 + 17 =102 min , 取 厶=。 V-VI段：該段用于裝配透蓋，初步設(shè)定透蓋內(nèi)氈圈油 圭寸為d = 80mm的氈圈油封，透蓋總寬度為39mm,透蓋的外端面 與V帶輪右端面間的距離L=21mm,故取厶=60訕，= 80 nun o VI-VII段：該段用于連接半聯(lián)軸器，根據(jù)整軸的直徑 和工要求，初步選定聯(lián)軸器為HL6聯(lián)軸器75X142GB/T5014-2003, 所以取 Jvl.vli = 75 nin °半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L二107mm,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VI-VII段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略小一些，現(xiàn)取

32、厶阿=105訕。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角2mmx45° ,各圓角半徑r=l. 5mm。各段長(zhǎng)度、直徑及配合說明軸段編長(zhǎng)度直徑配合說明號(hào)（ZZZZZ7）（ZZ7ZZ7）【114585與滾動(dòng)軸承30317配合II-IH10102軸環(huán)【IIIV12890與大齒輪以鍵聯(lián)接配合IV-V64.585與滾動(dòng)軸承30317配合，擋油盤V-VI6080與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位vi-vn10575與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長(zhǎng)度412. 5mm5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的受力簡(jiǎn)圖各受力點(diǎn)確定：齒輪受力點(diǎn)取齒輪輪轂的B二130mm的屮點(diǎn)，查參考書I表21-3,對(duì)于3

33、0317型軸承，滬36mm,故BAB = T -a + 厶.山 + = 44.5 -36 + 10 + 65 = S3.5 mm2BBC = T-a + 厶描汕律 + = 44.5-36 + 18 + 65 = 91.5mm 2 受力分析:解得:心=712015N< 倫1494.43NMd=73127Nm豎直方向：Fg + Fvc_F, =0< FvcxAC Fr xAB+Ma =0 x號(hào)受力圖及彎矩:水平方向：fha + F“c_F=O解得.F,a = 7826.96NFflcxAC-FIxAB = O* F/c = 7142.64/V受力圖及彎矩：ABc總彎矩：Mb 二 883

34、. 5 Um扭矩圖：T=2844. ON mT=2844. ON m從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出B截面是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面B處的頃及M的值列于下表:載荷水平面H垂直面V支反力Fha= 7826.96N, FHC = 7142.64N心=7120甩=1494.43NFB截面Mn =653.55N 加畋,=594.53 N加彎矩M總彎矩仏貯=883.51/V扭矩T = 2844.0N m6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表屮的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取a = 0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力_ 丫加+尸 _ 883.512+(0.6 X2844.0)2WO.lx

35、853 xlO3已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得cr.1 = 60MPa o 因此 trca < aA ,故安全。7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面:截面V, VI, VII只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集屮將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面v, vi, vn無 需校核。從應(yīng)力集屮對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面III和IV處過盈配合引起應(yīng)力集屮最嚴(yán)重；從受載情況來看，截面B上的應(yīng)力最大。截面III的應(yīng)力集屮影響和截面IV的相近，但截面iii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b上雖然應(yīng)力最大，

36、但應(yīng)力集屮不大（過盈配合及鍵槽 引起的應(yīng)力集屮均在兩端），而這里軸的直徑也大，故截面B 不必校核。截面11顯然更不必校核。由機(jī)械設(shè)計(jì)第三 章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集屮系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面IV左右兩側(cè)。截面IV右側(cè)：抗彎截面系數(shù):W = 0. d3 =0.1x853/w/m3 =61412.5'抗扭截面系數(shù):WT =0.2/ =0.2x85加F = 122825 fwn3截面IV右側(cè)的彎矩為:91.5M = 883.51 x 91以= 60&32N m截面IV上的扭矩為:T = 2844.0N m截面上的彎曲應(yīng)力:巴=60&32N =9"叭 b

37、 W 61412.5 也屛截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:匸=2844 .ON =235咖122825 加 r軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得:bB =640MPa、b=275MPa, j =155MPj截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查 ?。簉 16八心 D 85 t 2=0.02,=1.06d 80d 80經(jīng)插值后可查得：aa = 2.3.ar = 1.32又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為:qa = 1.95, qr = 1.30故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：© = 1 + 心(殮一1)= 1 + 0.83x(1.95 1)= 1.79鋒=1 + %(%-1)=

38、1+0.86x(1.30-1)=1.26由附圖3-2得尺寸系數(shù)：=0.64由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：6=0.78軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：pa = A = 0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即Q=l,則得綜合系數(shù)值為：Ka =- + -一1 = 1+ 一1 = 2.88£a pG 0.640.92丄+丄亠竺+丄sT0.780.92-1 = 1.70又由§ 3-1和§ 3-2查得碳鋼的特性系數(shù)% = 0 0.2,取 = 0.1 ;(pr = 0.05 0.1, 取© = 0.05 ;于是，計(jì)算安全系數(shù)兀值，按式(15-6)(15-8)則得27

39、52.88x9.91+0.1x0= 9.64s=155=7 651.70x23 15+0.05x23-152 2£-廠昭-"Js°2+s；=964x7.65 一 5.99 >>S-1.5V9.642+7.652故可知其安全。 截面IV左側(cè):抗彎截面系數(shù):IV = o. Id3 = 0. lx9O3/n/w3 = 7290Onm3抗扭截面系數(shù)：Wz = 0.2J3 = 0.2x90 j»/h3 = 145800 mm'截面IV左側(cè)的彎矩及應(yīng)力分布為:6。&32E咕滬 8.34MM截面IV上的扭矩及扭矩切應(yīng)力為:r = 28440

40、7VW- ”討 19.5 品過盈配合處的竺由附表3-8用插值法求出，并取£ = 0.8電,6 6于是得:乞= 3.97,0 = 0.8x3.97 =3.18軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：pa = pr = 0.92故得綜合系數(shù)值為:b Irz 亠 3.97+k 皿b I=7+a_1=319+o2_1=7'91275所以軸在IV左側(cè)的安全系數(shù)為:S =z* g |2Ka(ya + %4.06 x 8.34 + 0.1x0S 一 J 一= 4795 K 幾+0 幾 3.27x 凹+ 0.05x 竺 's S、b :=43>>S= 15JS,+S,

41、V8.122+4.7922 28.12x4.79故該軸在IV右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。3. 屮速軸的設(shè)計(jì)中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩|轉(zhuǎn)速（"min ） |中速軸功率（5,） 轉(zhuǎn)矩T（ N m ）165. 0017. 051986.9作用在軸上的力已知小齒輪的分度圓直徑為=12803叫根據(jù)式(1014),則匚 2T 2x986.9“心” &Fi =r = 15416.70N心128.03 xlO"3Fri =加m如= 15416.70x一=5793.74/Vcos0cosl4.42°巧i =巴 tan 0 = 15416.70 x tg 14.42° =

42、 3964.077V已知大齒輪的分度圓直徑為仏=37997皿,根據(jù)式(10-14),2x986.9=5i9462yv379.97 x 10-3=空呱=5194.62 x 尸 =1952.19N cos0cosl4.42°巧=£ tan0 = 5194.62x14.42° = 1890.697V初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取人)=112,于是得min= 112xn1?(bl =52.56mm 165.00軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬訂軸上零件的裝配方案(如圖):IIIIIIVVI2）根據(jù)軸向定位及

43、工作要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度： II-III段，安裝大齒輪，由低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，取 厶= 90/?/? o IV-V段，安裝小齒輪，由高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，取 厶、“ =133 mm、 JIV.V = 90nun o I-II段和v-VI段，安裝軸承和擋油盤，軸承選取30317 型圓錐滾子軸承，所以心=85訕，“=85曲。根據(jù)高速軸和低 速軸的設(shè)計(jì)及齒輪的配合要求，可以求得 厶Ji = 64.5/?/n,厶“=62mm。 III-IV段，用于齒輪的定位，故直徑應(yīng)稍大于裝配齒輪 的軸的直徑，取心、,=14如。按照整個(gè)減速器的裝配要求，高速軸和低速軸屮間 間隔取10mm,可以求得厶hv = 120&

44、quot;” o4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角2mmx45° ,各圓角半徑r二1. 5mm。各段長(zhǎng)度、直徑及配合說明軸段編號(hào)長(zhǎng)度（滋）直徑（ZZZOT）配合說明11164.585與軸承30317配合，擋油盤II-III12890與大齒輪鍵聯(lián)接配合III-IV120100定位軸環(huán)IV- V13390與小齒輪鍵聯(lián)接配合V-VI6285與軸承30317配合，擋油盤總長(zhǎng)度507. 5mm5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的受力簡(jiǎn)圖:各受力點(diǎn)確定:大小齒輪受力點(diǎn)都取齒輪輪轂的屮點(diǎn)，Bl=130mm, B2=135mm,查參考書I表21-3,對(duì)于30317型軸承，a二

45、36mm，故AB = T-a + LMl+ | = 44.5-36+18+65=91.54 = 65 + 120+67.5 = 252.5+ | = 44.5-36+15.5 + 67.5 = 91 受力分析:豎直方向：Fg + F” - 5-耳2=0FVDx AD - Fr2x AC + M ai - M a2 =0Mm=F臚牛M獷F/號(hào)解得:X：A= 3411.597VRd=4334.34NMaX= 359.20NtmMa2 = 253.75N加受力圖及彎矩:解得.卩如=-864.82NF；/d = 11086.19/V水平方向：Fha + Fhd + 你 _ 耳2 = 0<Fiid

46、x AD F(2 xAC+Ftl xAB = 0受力圖及彎矩:«i N6 *986=1 :園曲冊(cè)a39Vian j23-J i泊V丁二986. 9N mCDB從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出c截面是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的AA及M的值列于下表：載荷水平面H垂直面V支反力巧協(xié)864.82M 尬= 11086.19AFva = 3411 59M Fvc = 4334 MNFC截面M =1014.38" 加陸,=396.59Nm彎矩M總彎矩昭附嚴(yán)=1089.152加扭矩T = 986.9Nm6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表屮的數(shù)據(jù)，以及軸單

47、向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取67 = 0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力Mpa = 14.29M/"/_ Jm 2 + 0丁)2 _ J10 43* +(0.6X 396.59)，_ WO.lx9O3xlO3已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得o-J = 60MPa o 因此gvQj,故安全。七、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算1. 軸承預(yù)期壽命厶=12x365x8 = 3.5x104/?因?yàn)樵摐p速器六個(gè)軸承選的都是30317型圓錐滾子軸承, 由軸的設(shè)計(jì)計(jì)算知低速軸上的載荷最大。因此只需核算低速 軸軸承。由參考書I表21-3查得：0.35"min,6 = 2粼N。2. 求兩軸承所受到的徑向載

48、荷你和心由高速軸的校核過程屮可知：= 7826 .96/V , F,W2 = 7142 .(AN仇小=7120.152 ,W2 =-1494.43Frl = J Fnr： + Fn=a/7826.962 + 7 1 20.152 = 10581.0 INFrl = JFW22 + FW22 =、/7142.642+(-1494.43)2 = 7297.30/V3. 求兩軸承的計(jì)算軸向力®和巧2由參考書I表21-3查得30317型圓錐滾子軸承的計(jì)算 系數(shù)31.7。則耳嚴(yán)乞= 3112.06N2YF“ = 2146.26?/2Y由前面計(jì)算岀軸向力：® =巧=3849.11川所以

49、饑+弘=5995.37"為，則軸有向左竄的趨勢(shì)，相當(dāng) 于左邊的軸承1被壓緊，右邊的軸承2被放松，但實(shí)際上軸 必須處于平衡位置，所以被壓緊的軸承1所受總軸向力為必 須與Fae + Fdl平衡，即：巧產(chǎn)氏+巧2 =599537N 巧2=2=214626N4. 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷片和巴由參考書II表13-6,取載荷系數(shù)幾=1.2,則:乩沁l“.57>eFr 10581 .012146.267297.30=0.33 < e/> = /p(0.4Fn.rFni)=17309 44N£ =乙耳2 = 1.2 x 7297 .30 = 8756.76TV5. 驗(yàn)算軸承壽命

50、10288000 V17309 .44 >= 3.5x106/?>4'因?yàn)槠园摧S承1的受力大小驗(yàn)算_ 10丁(?丫_ 1()6；，" 60x55.5故所選軸承滿足壽命要求。八、鍵連接的選擇及校核計(jì)算由參考書 H 式 62 得 ap = 271(- < apaKiel由參考書II表6-2,因鍵、軸和輪轂的材料都是45鋼故取 b/,=110MPd由參考書II表6-1,選取普通圓頭平鍵的主要尺寸如下1.V帶輪處的鍵由d = 75?加選普通圓頭平鍵Z?x/? = 20xl2 ,鍵長(zhǎng)厶= 63鍵的工作長(zhǎng)度:/ =厶-方=63-20 = 43伽鍵與輪轂鍵槽的接觸高度

51、：=0.5/2 = 0.5x12 = 6/_2Txl03kid2x342.5x10'6 x 43 x 75=38.06 MP" < jp = WO MPa2.高速軸上小齒輪處的鍵由d = 90mm選普通圓頭平鍵Z?x/? = 25xl4 ,鍵長(zhǎng)厶= 63鍵的工作長(zhǎng)度：l = L-b = 63-25 = 3Smm鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：k= 0.5/? = 0.5x14 = 1mm2rxl03 _ 2x342.5xlO3 bp _ kid _7x38x90=28.61 MPa <= 110 MPa3. 屮速軸上大齒輪處的鍵由d = 90加選普通圓頭平鍵x/? = 2

52、5xl4,鍵長(zhǎng)厶= 90"鍵的工作長(zhǎng)度：l = L-b = 90-25 = 65mm鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 = 0.5/2 = 0.5x14 = 772rxl03 2x986.9x10“ / 1crn = 48.20A/P" < cr L = 1 0MPap kid 7 x 65 x 90L J/4. 屮速軸上小齒輪處的鍵由d = 90mm選普通圓頭平鍵Z?x/? = 25x14 ,鍵長(zhǎng)厶= 90"”鍵的工作長(zhǎng)度：l = L-b = 90-25 = 65mm鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：& = 0.5 = 0.5x14 = 7卵27xl032x986.9x10“1cn = 48.20MPa < cr I ? = 110 MPa卩 kid 7 x 65