同軸式二級圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì)說明書

1、3、設(shè)計(jì)任務(wù)1.題目2 （ 3）2.設(shè)計(jì)一用于帶式輸送機(jī)上的同軸式二級圓柱齒輪減速器。 總體布置簡圖圖13. 工作情況工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)4. 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸機(jī)卷筒 扭矩（N?m）運(yùn)輸帶 速度（m/s）卷筒直徑（mm帶速允許 偏差（%使用年限（年）工作制度（班/ 日）14000.7535051025.設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算(2)斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(3)軸的設(shè)計(jì)(4)滾動(dòng)軸承的選擇(5)鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核(6)裝配圖、零件圖的繪制(7)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫6.設(shè)計(jì)任務(wù)（1）減速器總裝配圖1張（0號或1號圖紙）（2）齒輪、軸零件圖各一張（2號或3號圖紙）（3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份二

2、、傳動(dòng)方案的擬定及說明傳動(dòng)方案如總體布置簡圖（圖1）所示，中間傳動(dòng)采用 V帶傳動(dòng)和同軸式二級減速箱進(jìn)行降速。V帶傳動(dòng)適用于中高速級，具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；同軸式減 速箱橫向尺寸小，兩大齒輪浸油深度大致相同。減速箱輸出軸（低速軸）與輸送機(jī)卷筒軸采用聯(lián)軸器連接。三、電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果1. 電動(dòng)機(jī)類型的選擇根據(jù)電源及工作條件，選用臥式封閉型Y (IP44)系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。、2. 電動(dòng)機(jī)功率的選擇1) 帶速v(m/s)，卷筒直徑D(mm)，卷筒轉(zhuǎn)速rw(r/min)有如下關(guān)專乂 Dnw系v =60 0000ntt60 0000v60x1000x0.75“ “.則

3、nw = 40.93r / minn D兀漢3502) 由工作機(jī)主軸輸出扭矩 T(N m)和轉(zhuǎn)速nw(r/min)，計(jì)算工作機(jī) 主軸所需功率為pw =衛(wèi) = 140°x 40.93 = 6.00kW955095503) 電動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算考慮傳動(dòng)裝置的功率損耗，電動(dòng)機(jī)輸出功率為P占式中，H為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率，即其中，叫，1,，*分別為傳動(dòng)系統(tǒng)中個(gè)傳動(dòng)副、聯(lián)軸器及各對軸承的效率。根據(jù)課程設(shè)計(jì)(此段計(jì)算均查自此書)表2-4，V帶傳動(dòng)3 =0.955，圓柱齒輪傳動(dòng) 2 = 0.97，滾動(dòng)軸承口 3 =0.9875，聯(lián)軸器匕=0.99，滾筒滑動(dòng)軸承口5 =0.955。所以

4、PPwd 一叮叫3叫叫6.00 “ ， -23- 7.33kW0.955 漢 0.97 漢 0.9875 漢 0.99 漢 0.955電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng) P大于計(jì)算所得的輸出功率P，根據(jù)表20-1，選擇電動(dòng)機(jī)額定功率為 Ped =7.5kW4) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇nw = 40.93r / min巳=6.00kWPd =7.33kW巳=7.5kW7設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果根據(jù)表2-1和表2-2, V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 =2 4，同軸式二級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比為i/ = 8 60， 所以可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為n d =（h i2） nw =（16 240） 40.93 = 654.88 9823.2r /

5、 min 表20-1提供的4種轉(zhuǎn)速均可以。電動(dòng)機(jī)Y132M-4一般常用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和1500r/min的電動(dòng)機(jī)，故從這兩種電動(dòng)機(jī)中進(jìn)行選擇。萬案12電動(dòng)機(jī)Y160M-6Y132M-4同步轉(zhuǎn)速（r/min）10001500滿載轉(zhuǎn)速（r/min）9701440總傳動(dòng)比23.7035.18各級傳動(dòng)比V帶2.52.5減速器9.4814.07減速器每一級3.083.75質(zhì)量11981參考比價(jià)53.52通過比較方案1和2,兩者傳動(dòng)比配置方面相差不大，所以根據(jù)電動(dòng)機(jī)質(zhì)量以及價(jià)格，選擇方案2，即選擇電動(dòng)機(jī) Y132M-4。電動(dòng)機(jī)重要參數(shù)記錄如下表型號132M-4同步轉(zhuǎn)速1500r/mi n滿載

6、轉(zhuǎn)速1440r/mi n堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2.2最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2.3電動(dòng)機(jī)外伸軸長度80mm直徑38mm四、傳動(dòng)比配置和傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果1.傳動(dòng)比配置1）總傳動(dòng)比nd 1440“ i -35.18i = 35.18nw40.932）分配各級傳動(dòng)比取帶輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 h = 2.5ii = 2.5則減速箱每傳動(dòng)傳動(dòng)比為23= 14.07ii減速箱每一級傳動(dòng)比為傳動(dòng)比計(jì)算結(jié)果在常用傳動(dòng)比范圍內(nèi)。2.傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸為0號軸，減速箱高速軸為 1號軸，中速軸為 2號軸，低速 軸為3號軸。1）各軸轉(zhuǎn)速n0 =1440r / minnin0 1440 h

7、 一 2.5=576r / minn1576n2153.6r / mini23.75n253.6i33.75=40.96r / minn0 = 1440r / min m 二 576r / minn2 = 153.6r / min 代二 40.96r /minF0 = 7.5kWR = 7.16kWF2 = 6.86kWF3 二 6.57kW3）= 9550 u-9550=40.74N mn01440-9550 R=9550 7.16 =118.71N mn1576F26.86= 9550-2-9550 -426.52N mn2153.6-9550 P-95506.57=1531.82N mn

8、340.96各軸轉(zhuǎn)矩T。T0 = 40.74N m T 118.71N mT2 -426.52N mT3 =1531.82N m2）各軸功率P0 = Rd 二 7.5kWR =P0 叫=7.5xo.955 = 7.16kWP2=r n2 m3=7.16x0.97x0.9875 = 6.86kWP3 =P2 2 3 =6.86 0.97 0.9875 = 6.57kW整理記錄如下電動(dòng)機(jī)軸高速軸1中速軸2低速軸3轉(zhuǎn)速（r/min ）1440576153.640.96功率（kW7.57.166.866.57轉(zhuǎn)矩（N m）40.74118.71426.521531.8215五、各級傳動(dòng)主體設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)

9、計(jì)算及說明結(jié)果1. V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率Ped =7.5kW ,傳動(dòng)比h =2.5 ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=1440r/min1）確定計(jì)算功率FCa根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（此段計(jì)算均查自此書）表8-7查得工作情況系數(shù)Ka =1.2,故巳=5 =1Q7.5=9kW2）選擇V帶的帶型根據(jù)FCa、no由圖8-11選用A型。3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd并驗(yàn)算帶速va.初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1。由表8-6和表8-8以及圖8-11，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 = 125mm。 b .驗(yàn)算帶速v按式（8-13 ）驗(yàn)算帶速兀dd1 n0兀勺25匯1440v =9.42m/s60X00060 0000因?yàn)?m/s cv

10、v30m/s，故帶速合適。c.計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式（8-15a）,計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2dd2 =hdd1 =2.5沃125 = 312.5mm根據(jù)表8-8,圓整為dd2=315mm。4）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度Lda.根據(jù)式（8-20）,初定中心距a。= 650mm。b .由式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度Ld。"st + 4+dd2）+（）24a022 漢650+（125+315）+（315_125） _ 2005mm24 漢 650FCa = 9kWdd1 = 125mmv = 9.42 m/ sdd2 = 315mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度

11、Ld = 2000mmc.按式(8-23)計(jì)算實(shí)際中心距 a。LdLdo2000 2005 一。a 畑逐 += 650 +& 648mm2 2amin = a-0.015Ld =648-0.015漢2000 = 618mmamax = a+0.03Ld =648 +0.03x2000= 708mm中心距變化范圍為 618 708mm。5) 驗(yàn)算小帶輪上的包角 o(1a57.3=% 吒 180(dd2ddi)ao457344= 180 (315 125)疋"63 >906486) 計(jì)算帶的根數(shù)za. 計(jì)算單根V帶的額定功率P-。由 dd1 = 125mm 和 n0 =14

12、40r / min，查表 8-4a 得 P0 =1.910kW。根據(jù)n0 =1440r/min , h =2.5和 A 型帶，查表8-4b得 心 P0 =0.17kW。查表 8-5 得 G = 0.956，表 8-2 得 Kl = 1.03，于是FT =(R +AR)KL =(1.910 + 0.17)x0.956"/03= 2.05kWb. 計(jì)算V帶的根數(shù)zFCa9z = 4=4.39P 2.05取z = 5根7) 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值(F0)min由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量 q 0.1 kg / m，所以(2.5-KJP2(F°) min =500 + q

13、vKqZV(2.5 0.956)72= 500 江+0.1 沃9.422 =163.2N0.95659.42應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 F0 a (F0 )min。Ld = 2000mma = 648mm163'P =2.05kWz =5(F°)min=163.2N設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果8)計(jì)算壓軸力Fp壓軸力的最小值為O(Fp)min 2z(F0)min si n 8 2x5x163.2 XS in 163 1614.1N 2 2(Fp)min=1614.1N9)帶輪主要尺寸根據(jù)表8-10,取相鄰兩輪槽中心距 e = 15mm，兩側(cè)輪槽中心線到帶 輪邊緣距離f =11mm，所以帶輪的寬

14、度為B=4e+2f =4x15+2x11 = 82mm2.斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算減速箱低速級承受載荷大，按照低速級進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。小齒輪轉(zhuǎn)矩T； =426.52N m，轉(zhuǎn)速m=153.6r/min ,傳動(dòng)比u =3.751) 選精度等級、材料及齒數(shù)a. 輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88 )。b. 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。c. 選小齒輪齒數(shù)Z1 =24，大齒輪齒數(shù)Z2 =3.75江24 = 90。d. 選取螺旋角。初選螺旋角B

15、 =14 :。2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式(10-21)試算，即d >j2KtT1ZHZE仇U E丿a.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1) 試取 Kt =1.6(2) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù) ZH =2.433(3) 由圖 10-26 查得 =0.78，耳羽=0.88，貝U呂a = %十呂02 =匸66(4) 小齒輪傳遞的扭矩為 T1 =426.52N m(5) 由表10-7選取齒寬系數(shù) 電=0.95B = 82mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果1(6) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze =189.8MPa2(7) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hiimi =600MP

16、a ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限bHiim2 =550MPa。(8) 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。8N1 =60n)jLh =60153.6匯1x(2x8x365x10) = 5.38>d0N15.38"088N2 = 1 =1.44x10u3.75(9) 由圖10-19取接觸疲勞壽叩系數(shù) KHN1=1.°5 ； KHn2=1.13(10) 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=1，由式(10-12)得時(shí)=KHN1Wm1 J.°5>(6°0 =630MPaS1r” KHN2°lim2 13 兀 550 6 5MPa

17、crH 2 621.5MPaS1crH h +0h 2630 +621.5qh J " l H2 = 627.25MPa2 2b.計(jì)算(1)試算小齒輪分度圓直徑 d1t，由計(jì)算公式得oH=627.25MPad1t = 84.2mmv= 0.68m/ s邛= 1.808、訂2 匯1.6漢462.52><103 3.75 +1 2.433X189.8 fd1t 蘭 31=84.2 mm0.95X.663.75 1627.75 丿(2) 計(jì)算圓周速度。剛牡山兀漢84.2汽153.6 ccc ,v 一- 0.68m / s60匯100060匯1000(3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt

18、。b=%d1t =0.95;< 84.2= 79.99mmdcos卩84.2<cos14' omnt 3.40mmz124h =2.25mht = 7.65mm79.99 b/h-10.467.65(4) 計(jì)算縱向重合度邙。sp = 0.31dz1ta nB =0.318 漢 0.95 漢 24 漢 ta n14”=1.808(5) 計(jì)算載荷系數(shù)K。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果已知使用系數(shù)Ka=1，根據(jù)V = 0.68m/s, 7級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) KV=1.05 ；查表10-4查得 ©0 = 1.394 ；由圖10-13查得K fKF”一 1.35 ;由表

19、10-3 查得 KhKf 1.2 ( - 126.7 > 100)。故載荷系數(shù)K =KAKVKHQKHp=1 漢 1.05疋1.21.394 = 1.76K =1.76(6)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Ik,1.76d1 = 86.86mm4 = d1t 3一 = 84.2 x 3= 86.86mmV KtV 1.6(7)計(jì)算模數(shù)mv。dtCOsE86.86漢 cos14g = 3.51mmg = 3.51mmz1243)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-17)口 嚴(yán)？嚴(yán) YFaYsaV*dZ1 %sa.確疋計(jì)算參數(shù)(1)計(jì)算載荷系數(shù)。K = KaKvKF

20、cxKf0=1 匯 1.05X.2 漢 1.35 = 1.70K =1.70(2)根據(jù)縱向重合度= 1.808，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Yp=0.88。(3)計(jì)算當(dāng)里齒數(shù)。z24乙Z3 r 一 "3-26.27coss P cos314Z290“ LCZv2 -3 R 一 a O - 98.52cos3 pcos314(4)查取齒形系數(shù)。由表 10-5 查得 YFa1= 2.592 ； YFa2 =2.183(5)查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表 10-5 查得 YSa1 =1.596 ；綣邊=1.789設(shè)計(jì)計(jì)算及說明1結(jié)果（6） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限<J

21、fE1 =500MPa ,大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 <iFE2 = 380MPa。（7）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.87, KfN2 =0.89。（8）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，由式（10-12）得K fnFE1O.87500-7I/idcrj = 310.7MPaS1.4r KFN2°FE20.89 匯380oi/|DocrF2 一- 241.6MPaS1.4（9）計(jì)算大小齒輪的 YFaYSa并加以比較。町YFa1YSa12.592 ".596 = 0.01331Eh310.7滄匕 /183電789 “.01616譏241

22、.6大齒輪的數(shù)值大。b.設(shè)計(jì)計(jì)算.2匯 1.70漢426.52漢 103 匯0.88漢cos214： co “mn 況27.01616= 2.77mm0.9241.66對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲力強(qiáng)度計(jì)算的發(fā)面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的發(fā)面模數(shù)，取mn =3mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了冋時(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 = 86.86mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由acosP86.86cos14 cc 心乙一一28.09mn3取 z1 = 28，則 z2 = 3 = 28 漢 3.75 = 105。4）幾何尺寸計(jì)算a. 計(jì)算中心距（Z1+Z2）mn（28 +105

23、）3 補(bǔ)"a p_ - 205.6mm2cos P2K cos14將中心距圓整為 a = 206mm。b. 按圓整后的中心距修正螺旋角g = 2.77mm乙=28Z2 =105a = 206mm19設(shè)計(jì)計(jì)算及說明口(Zi+Z2)mn(28 +105)x3 一弘“P =arccos=arccos=14 25 532a2x206因"直改變不多，故參數(shù)；.,K-.,Zh等不必修正。c.計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑28 3cos142553 "6.74mmd.d2Z2mn 二cos：cos1425 53105 3=325.26mm計(jì)算齒輪寬度b= dd 0.95 86.74

24、= 82.40mm圓整后取 D =85mm ； Bi =90mm。由于同軸式二級減速箱的兩對齒輪的傳動(dòng)比相同，低速級齒輪承載大，所以高速級齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、齒寬按以上低速級齒輪設(shè)計(jì)取值。結(jié)果:=14 25 53di = 86.74mmd2 = 325.26mmB =90mmB2 = 85mme.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為使中速軸上兩個(gè)齒輪的軸向力可以相互抵消一部分，所以各個(gè)齒輪 的旋向?yàn)椋焊咚偌壭↓X輪，左旋；高速級大齒輪，右旋；低速級小齒輪，右旋； 低速級大齒輪，左旋。齒輪數(shù)據(jù)列表如下咼速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比3.75模數(shù)(mm)3螺旋角14 25*53'*中心距(mm)206齒數(shù)28

25、10528105齒寬(mm)90859085直徑(mm)分度圓79.24317.7679.24317.76齒根圓92.74331.2692.74331.26齒頂圓86.74325.2686.74325.26旋向左旋右旋右旋左旋小齒輪齒頂圓直徑 da1 = 92.74mm玄160mm,故采用實(shí)心式；大齒輪齒頂圓直徑da2 =331.26mm二500mm，故采用腹板式。六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸上零件的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算及說明1 .高速軸設(shè)計(jì)1）基本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)矩 T918.71N m，轉(zhuǎn)速 m=576r/min，功率 R = 7.16kW2）計(jì)算作用在軸上的力高速軸小齒輪分度圓直徑 a = 86.74mm周向力:

26、212 118.71 103-86.74= 2737.11Ntan、丄 ntan 20徑向力：FTt 礙=2737仆 cosT4=1028.7N軸向力：Fae 二 Fttan l =2737.11 tan 14 25 53 = 704.4N受力分析見圖6-1-2 （各力已經(jīng)向中心作等效變換）3）初步確定軸的最小直徑先按機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2）（此段未作說明均查自此書）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 代=112，得Ft =2737.11NFr =1028.7NFae 二 704.4N高速軸的最小直徑為安裝帶輪的軸段直徑d刑-皿。此段開有鍵槽，軸直徑增加 6

27、%，得 dmin = 27.50mm。dmin=28mm查手冊取帶輪孔徑為 28mm，故dmin = 28mm4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a. 擬定軸上零件的裝配方案 選用圖6-1-1所示的裝配方案。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果b.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度(1) w-%段安裝帶輪，根據(jù)前計(jì)算取.町=28mm,又帶輪寬度為B 82mm，此軸段應(yīng)略短于帶輪寬度，取Lw-% = 80mm。(2) 為滿足帶輪軸向定位要求，V -w制出一軸肩，取軸肩h=2mm ,故 dV 一 w = 32mm。(3) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) dv一w

28、= 32mm,由產(chǎn)品目錄選用單列圓錐滾子軸承 30207，其尺寸為d 漢 D ：<T = 35mm 匯 72mm >d8.25mm，故 dw. v = di _ 口 = 35mm。根據(jù)軸承dn值，根據(jù)表13-10選用脂潤滑，軸承內(nèi)圈采用套筒和擋油盤小 端定位，定位高度 h= 3.5mm。(4) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸以及齒輪尺寸，取安裝齒輪軸段川-"的直徑為dm一即=40mm；齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒。擋油盤定位。已知小齒輪寬度為 B =90mm，為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短 于輪轂寬度，故取 L皿_ 一 87mm。齒輪左端采用軸肩定位，取h4mm ,則軸環(huán)處的

29、直徑 dn 一皿=48mm。軸環(huán)寬度b畠1.4h，取Ln 一皿=10mm。(5) 取小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=15mm，軸承端面距箱體內(nèi)壁距離s=10mm，軸承寬度T =18.25mm，貝ULi - = T +s =18.25+10 = 28.25mmL- v =T + s * a * (Bi L 皿-即)= 18.25+10+15+(90-87) = 46.25mm(6) 根據(jù)軸承蓋寬度和軸承蓋螺釘長度，由結(jié)構(gòu)取Lv - w = 75mm各軸段直徑、長度見下表。dw - % = 28mmLw - % = 80mmdv - w = 32mm軸承30207dv - v = 35mm di - n

30、 = 35mmdm- v = 40mmL皿-v = 87mm dn -皿=48mmLn -皿=10mmLi - n = 28.25mmLv - v = 46.25mmLv - w = 75mm軸段i -nn -川川-V直徑(mm)354840長度(mm)28.251087備注軸承30207齒輪軸段IV-VV - ww -%直徑(mm)353228長度(mm)46.257580備注軸承30207帶輪總長(mm)326.521結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說明C.軸上零件的周向定位小齒輪、帶輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d %皿由表6-1查得平鍵尺寸為b h L =8mm 7mm 70mm；同理，小齒輪與軸的

31、連接， 選用平鍵為b h L -12mm 8mm 70mm。軸承定位采用過渡配合保 證。d. 導(dǎo)圓和導(dǎo)角查手冊取w -四段軸端導(dǎo)角為C =1mm , I - n段軸端導(dǎo)角為C = 1.2mm，角度均為45。各軸肩處導(dǎo)圓為 R = 1.2mm。（有定位要求 的除外）e. 軸上的載荷軸上的受力分析如下圖所示，各力已向中心轉(zhuǎn)換圖 6-1-2作為簡支梁的跨距為L）二68.25 73.25 = 141.5mm ,梁總長為L2 =68.25 - 73.25 13 272.5mm。根據(jù)受力分析及扭矩圖和彎矩圖,確定危險(xiǎn)截面，計(jì)算列于下表中23設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1 =2528

32、.2N ,Fnh2 =2242.8NFnv1 =1320.2N ,Fnv2 =14169N彎矩MM H1 = 153.1N mM H2 =211.4N mMV =96.7N m總彎 矩M1 = JM 為 +M； = J153.12 +96.72 =181.1N mM2 = MH2 = 211.4N m扭矩J =118.71N mf .按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表數(shù)據(jù)，以及軸單向扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循 環(huán)應(yīng)力，取 0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力JM2乍云)2ca 二W,'(211.4 103)2 (0.6 118.71 103)230.1 35= 52.0MPa軸為45鋼調(diào)

33、質(zhì)，由表15-1查得f=60MPa，因此二ca珂匚/， 故安全。2.低速軸設(shè)計(jì)1)基本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)矩 T3 =1531.82N m ,轉(zhuǎn)速 n3 = 40.96r / min，功率 P = 6.57kW2）計(jì)算作用在軸上的力低速軸大齒輪分度圓直徑 d2 = 325.26mm2T32 1531.82 103周向力： 斤=9419.0Nd2325.26徑向力：& =FttaI=9419.0 漢=3540.0NcosEcos1425 53'軸向力：Fa- Ft tan 1： -9419.0 tan 14 2553 =2423.9N aet受力分析見圖6-2-2 （各力已經(jīng)向中心作等效變換）

34、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。二 ca 二 52.0MPaFt =9419.0NFr 二 3540.0NFae 二 2423.9N29設(shè)計(jì)計(jì)算及說明選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表15-3，取Ao =112，得低速軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的軸段直徑一皿。此段開有鍵槽,軸直徑增加6%，得dmin = 64.5mm。根據(jù)聯(lián)軸器確定此段直徑。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tea =KaT3，查表14-1，取Ka =1.5，貝UTea =KaT3 =1.5 1531.82 103 =2297730N mm聯(lián)軸器HL6計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩，查手冊選用HL6型彈性柱銷聯(lián)

35、軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 Tn =3150000N mm。半聯(lián)軸器孔徑d =65mm，長度L =142mm，與軸配合的轂孔長度 L1 = 107mm。dmin 二 65mm根據(jù)半聯(lián)軸器孔徑，取dmin =65mm4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a. 擬定軸上零件的裝配方案 選用圖6-2-1所示的裝配方案圖 6-2-1b. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度di - n = 65mm-一 n = 105mm(1)1 - n段安裝半聯(lián)軸器，根據(jù)前計(jì)算取di 一口 = 65mm，又半聯(lián)軸器轂孔長度L1 = 107mm,此軸段應(yīng)略短于轂孔長度，取 U-n = 105mm。(2) 為滿足半聯(lián)軸器軸向定位要求，n-川制出

36、一軸肩，取軸肩dn -皿二 75mmh 二 5mm，故 dn 一 皿=75mm。(3) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) dn一皿二75mm,由產(chǎn)品目錄選用單列圓錐滾子軸承30216，其尺寸為軸承30216設(shè)計(jì)計(jì)算及說明d D T =80mm 140mm 28.25mm ,故 d皿一即=一呱=80mm。根據(jù)軸承dn值，根據(jù)表13-10選用脂潤滑，軸承內(nèi)圈采用套筒和擋油盤小 端定位，定位高度 h = 5mm。（4） 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸以及齒輪尺寸，取安裝齒輪軸段W- V的直徑為一 V =85mm ;齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒、擋油

37、盤定位。已知大齒輪寬度為B2 = 85mm，為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短 于輪轂寬度，故取 Ly-V = 82mm。齒輪右端采用軸肩定位，取 h = 6mm , 則軸環(huán)處的直徑 dy - V = 97mm。軸環(huán)寬度b啟1.4h，取LV-刑=10mm。（5）取大齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a =15mm，軸承端面距箱體內(nèi)壁距離s =10mm，軸承寬度T = 28.25mm，貝yL% 町=T s =18.25 10 = 38.25mmL皿-y = T s a （B2 - Ly - V ）=28.25 10 15 （85 -82） = 56.25mm（6） 根據(jù)軸承蓋寬度和軸承蓋螺釘長度，由結(jié)

38、構(gòu)取Ln-皿二75mm結(jié)果dm - y = 80mmd -町二 80mmdy - v = 85mmLy - v = 82mmdy - V = 97mmLv -可=10mmL-町二 38.25mmL皿-y 二 56.25mmLn -皿二 75mm各軸段直徑、長度見下表。軸段I -nn -川川-y直徑（mm）657580長度（mm）1057556.25備注聯(lián)軸器HL6軸承30216軸段y-VV - ww -W直徑（mm）859780長度（mm）821038.25備注齒輪軸承30216總長（mm）366.5c. 軸上零件的周向定位大齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d - 由表6-1查得

39、平鍵尺寸為 b h L =18mm 11mm 100mm ；同理，大齒輪與軸的 連接，選用平鍵為 b h L = 22mm 14mm 70mm。軸承定位采用過渡 配合保證。d. 導(dǎo)圓和導(dǎo)角查手冊取I -n段和w -%段軸端導(dǎo)角為 C =2mm , 45 。各軸肩處導(dǎo) 圓為R=2mm。（有定位要求的除外）設(shè)計(jì)計(jì)算及說明e. 軸上的載荷軸上的受力分析如下圖所示，各力已向中心轉(zhuǎn)換至5717SAR 75pp耳E軸器申T1承 備 : ?輪IEFt；mm F q11承/VFr丿J/MAHFNV1f吹VMH1MVZ圖 6-2-2作為簡支梁的跨距為L廠73.75 68.75 = 142.5mm，梁總長為L2

40、=68.75 - 73.75 150. 293mm。根據(jù)受力分析及扭矩圖和彎矩圖,確定危險(xiǎn)截面，計(jì)算列于下表中載荷水平面H垂直面V支反Fnhi =4598.4N，F(xiàn)nv1 =4874.7N，力FFnh2 =1058.4NFnv2 =4544.3N彎矩MMH1 =316.1N mM H2 = 78.1 N mM V = 335.1N m33設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果載荷水平面H垂直面V總彎 矩M =JM H1 +M； = J316.12 +335.12 = 460.7N m扭矩T3 =1531.82N mf .按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度-caM (T3)W根據(jù)式（15-5）及上表數(shù)據(jù)，以及軸單向扭轉(zhuǎn)，扭

41、轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循 環(huán)應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力二 ca =16.7MPa；(46°.7 103)2 (OS1531*82 103)2 =16.7MPa0.1 85軸為45鋼調(diào)質(zhì)，由表15-1查得二=60MPa，因此匚ca ：；， 故安全。3.中速軸設(shè)計(jì)1）基本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)矩T2 =426.52N m，轉(zhuǎn)速 n> =1536/min，功率 F2 =6.86kW2）計(jì)算作用在軸上的力中速軸大齒輪分度圓直徑 d2 = 325.26mm周向力:Ft1汀霊1jN徑向力:Fr1卡2622.6 c°；an；053S7N軸向力:Fae1 =Ft1tan ： = 2622.6 tan 1

42、4 25 53 =674.9N中速軸小齒輪分度圓直徑 a = 86.74mm周向力:Ft2= 2T 2 42652 103 =9834.4N d186.74徑向力:Fr2tana譏 cos '9834" cos；42553 =3696.1Ntan 20軸向力:Fae2二 Ft2tan ： =9834.4 tan 14 2553 = 2530.8N= 2622.6NFr1 =985.7NFae1 = 674.9NF2 二 9834.4N£ =3696.1NFae2 二 2530.8N受力分析見圖6-2-2 （各力已經(jīng)向中心作等效變換）3) 初步確定軸的最小直徑 先按式

43、(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，得dmin=39.74mm中速軸的最小直徑為安裝軸承的軸段直徑di 一口和dv 一刑，按軸承內(nèi)徑選取合適值。4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.擬定軸上零件的裝配方案 選用圖6-3-1所示的裝配方案irhiIV圖 6-3-1VIb. 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(dòng)軸承。 因軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用，故選擇單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)最小直徑的要求，由產(chǎn)品目 錄選用單列圓錐滾子軸承30209，其尺寸為軸承30209d 漢 D T = 45mm 漢 85mm 72.75mm

44、，故 di 一口 = dv -刑=45mm。di - 口 = 45mm(2) m -w軸段同時(shí)為兩個(gè)齒輪的定位軸肩，故使dn_皿=dw-v。小 dv一刑=45mm齒輪分度圓直徑為 86.74mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸取 dn-皿二dw- v = 50mm, 計(jì)算小齒輪齒根圓到鍵槽底部距離，采取小齒輪和軸分離。根據(jù)齒輪寬度 取Ln-m = 87mm, Lw-v = 82mm。齒輪與軸承之間采用套筒和擋油盤定 位。(3 ) m -"軸段為兩個(gè)齒輪的定位軸肩，取h二5mm ,故 dm - w =60mm。dn - m 二 50mm dw - v = 50mm Ln - m = 87mmLw -

45、v 二 82mm dm 一 w = 60mm(4)根據(jù)齒輪嚙合，小齒輪到箱體內(nèi)壁的距離a 12.5m m,大齒輪到箱體內(nèi)壁的距離 a2 = 17.5mm ；軸承到箱體內(nèi)壁的距離為s = 10mm ,軸承的寬度為T = 20.75mm，所以Li -T s a1 (B - Ln - m )Li - n 二 46.25mm= 20.75 10 12.5 (90 -87) = 46.25mm35設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果=T s a2 (B2 - L_ v )（5）根據(jù)整體結(jié)構(gòu)，取 L皿-即=102mm結(jié)果LV -刑=51.25mmL皿-即二 102mm=20.75 10 17.5 (85 -82) = 51

46、.25mm各段直徑、長度見下表軸段I -nn -川川-V直徑（mm）455060長度（mm）46.2587102備注軸承30209齒輪軸段IV - VV - w直徑（mm）5045長度（mm）8251.25備注齒輪軸承30209總長（mm）368.5c. 軸上零件的周向定位大、小齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按dn -皿工V = 50mm由表6-1查得平鍵尺寸為 b h L =14mm 9mm 70mm。軸承定位采用過渡配合保證d. 導(dǎo)圓和導(dǎo)角查手冊取I -n段和V -w段軸端導(dǎo)角為 C = 1.6mm , 45。各軸肩處 導(dǎo)圓為R = 1.6mm。（有定位要求的除外）e. 軸上的載荷軸上

47、的受力分析如圖 6-3-2所示，各力已向中心轉(zhuǎn)換作為簡支梁的跨距為 L =72.25 74.75 189. 336.5mm。根據(jù)受力分析及扭矩圖和彎矩圖，確定危險(xiǎn)截面，計(jì)算列于下表中載荷水平面H垂直面V支反Fnh1 =1560.3N ,Fnv1 = 71.5N ,力FFnh2 =3121.5NFnv2 =714Q3N彎矩MM H =225.5N mMV =515.9N m總彎 矩M =M H +M：=J225.52 +515.92 =563.0N m扭矩T2 = 426.52N m圖 6-3-2f .按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式（15-5）及上表數(shù)據(jù)，以及軸單向扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循 環(huán)

48、應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力ca,M2(D2W=49.5MPa二 ca = 49.5MPa47七、鍵和軸承的校核設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果1.鍵的校核鍵、軸和輪轂材料均為鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)（此段未作說明均查自此書）表6-2查得許用擠壓應(yīng)力tip =100120MPa，取其平均值葉=110MPa。<ip = 110MPa1）高速軸上鍵的校核高速軸轉(zhuǎn)矩T, =118.71N ma.帶輪處的鍵校核鍵尺寸為bhxL= 8mm x 7 mm x 70mm ,鍵的工作長度為1 =L -b =70 8 =62mm ,鍵與輪轂鍵槽的接觸長度為k =0.5h = 0.5 漢 7 =3.5mm，由式（6-1）可得2T

49、 X1032叮18.71 如03%=39.1MPa cQp =110MPapkld3.5x62 78po' p = 39.1MPa故合適。b.小齒輪處鍵的校核鍵尺寸為bxhxL=12 mm x 8mm x 70mm ,鍵 的工作 長度為1 = L -b =70 12 =58mm ,鍵與輪轂鍵槽的接觸長度為k =0.5h =0.5 漢8 =4mm ，由式（6-1）可得332T"02018.71X10% = 25.6MPa cS =110MPakld4 漢 58 漢 40J =25.6MPa故合適。2）中速軸上鍵的校核中速軸轉(zhuǎn)矩乙=426.52N m大、小齒輪處的鍵校核鍵尺寸為b

50、hL = 14mm漢9mm漢70mm ,鍵 的工作長度為1 = L -b =70 -14 =56mm ,鍵與輪轂鍵槽的接觸長度為k -0.5h -0.5 9 - 4.5mm，由式（6-1）可得2T X1032漢426.52 勺03% 一一67.7MPa <% -110MPapkld4.5 江56 漢50p p = 67.7MPa故合適。3）低速軸上鍵的校核低速軸轉(zhuǎn)矩T3 =1531.82N ma.聯(lián)軸器處的鍵校核鍵尺寸為bh漢L = 18mm漢11mm。口口，鍵的工作長度為設(shè)計(jì)計(jì)算及說明I二L-0.5b =100-0.5 18 =91mm ,鍵與輪轂鍵槽的接觸長度為 k =0.5h =0.5 11 = 5.5mm，由式（6-1）可得2T 1032 1531.82 103-'p94.2 MPa= 110MPap kid5.5 91 65p故合適。b.大齒輪處鍵的校核結(jié)果二 p = 94.2MPa332T 103 _ 2 1531.82 103kid 一 7 48 85=107MPa : ；p =110MPa-p = 107MPa故合適。2.軸承的校核軸承預(yù)期壽命為 Lh丄2 8 365 10 =58400hLh 二 58400h1）高速軸上軸承的校核