二級斜齒齒輪圓柱減速器機械設計計算說明書

1、機械設計減速器設計說明書 系 別： 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱：目 錄第一部分 設計任務書.4第二部分 傳動裝置總體設計方案.5第三部分 電動機的選擇.5 3.1 電動機的選擇.5 3.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比.6第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù).7第五部分 V帶的設計.9 5.1 V帶的設計與計算.9 5.2 帶輪的結構設計.11第六部分 齒輪傳動的設計.13 6.1 高速級齒輪傳動的設計計算.13 6.2 低速級齒輪傳動的設計計算.20第七部分 傳動軸和傳動軸承及聯(lián)軸器的設計.28 7.1 輸入軸的設計.28 7.2 中間軸的設計.32 7.3

2、輸出軸的設計.38第八部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算.44 8.1 輸入軸鍵選擇與校核.44 8.2 中間軸鍵選擇與校核.44 8.3 輸出軸鍵選擇與校核.44第九部分 軸承的選擇及校核計算.45 9.1 輸入軸的軸承計算與校核.45 9.2 中間軸的軸承計算與校核.46 9.3 輸出軸的軸承計算與校核.46第十部分 聯(lián)軸器的選擇.47第十一部分 減速器的潤滑和密封.48 11.1 減速器的潤滑.48 11.2 減速器的密封.49第十二部分 減速器附件及箱體主要結構尺寸.50設計小結.52參考文獻.53第一部分 設計任務書一、初始數(shù)據 設計展開式二級斜齒圓柱齒輪減速器，初始數(shù)據T = 440Nm

3、，n = 32r/m，設計年限（壽命）：5年，每天工作班制（8小時/班）：1班制，每年工作天數(shù)：300天，三相交流電源,電壓380/220V。二. 設計步驟1. 傳動裝置總體設計方案2. 電動機的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5. 設計V帶和帶輪6. 齒輪的設計7. 滾動軸承和傳動軸的設計8. 鍵聯(lián)接設計9. 箱體結構設計10. 潤滑密封設計11. 聯(lián)軸器設計第二部分 傳動裝置總體設計方案一. 傳動方案特點1.組成：傳動裝置由電機、V帶、減速器、工作機組成。2.特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。3.確定傳

4、動方案：考慮到電機轉速高，V帶具有緩沖吸振能力，將V帶設置在高速級。選擇V帶傳動和展開式二級斜齒圓柱齒輪減速器。二. 計算傳動裝置總效率ha=h1h24h32h4h5=0.96×0.994×0.972×0.99×0.96=0.825h1為V帶的效率,h2為軸承的效率,h3為齒輪嚙合傳動的效率,h4為聯(lián)軸器的效率,h5為工作裝置的效率。第三部分 電動機的選擇1 電動機的選擇工作機的轉速n:n=32r/min工作機的功率pw:pw= 1.47 KW電動機所需工作功率為:pd= 1.78 KW工作機的轉速為:n = 32 r/min 經查表按推薦的傳動比合理范

5、圍，V帶傳動的傳動比i1=24，二級圓柱斜齒輪減速器傳動比i2=840，則總傳動比合理范圍為ia=16160，電動機轉速的可選范圍為nd = ia×n = (16160)×32 = 5125120r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為Y90L-2的三相異步電動機，額定功率為2.2KW,滿載轉速nm=2840r/min，同步轉速3000r/min。電動機主要外形尺寸：中心高外形尺寸地腳螺栓安裝尺寸地腳螺栓孔直徑電動機軸伸出段尺寸鍵尺寸HL×HDA×BKD×EF×G90mm335

6、5;190140×12510mm24×508×203.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比： 由選定的電動機滿載轉速n 和工作機主動軸轉速n，可得傳動裝置總傳動比為:ia=nm/n=2840/32=88.75（2）分配傳動裝置傳動比:ia=i0×i 式中i0,i1分別為帶傳動和減速器的傳動比。為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取i0=4.5，則減速器傳動比為:i=ia/i0=88.75/4.5=19.72取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為:i12 = 則低速級的傳動比為:i23 = 3.9第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸

7、轉速:輸入軸：nI = nm/i0 = 2840/4.5 = 631.11 r/min中間軸：nII = nI/i12 = 631.11/5.06 = 124.73 r/min輸出軸：nIII = nII/i23 = 124.73/3.9 = 31.98 r/min工作機軸：nIV = nIII = 31.98 r/min（2)各軸輸入功率:輸入軸：PI = Pd×h1 = 1.78×0.96 = 1.71 KW中間軸：PII = PI×h2×h3 = 1.71×0.99×0.97 = 1.64 KW輸出軸：PIII = PII

8、15;h2×h3 = 1.64×0.99×0.97 = 1.57 KW工作機軸：PIV = PIII×h2×h4 = 1.57×0.99×0.99 = 1.54 KW 則各軸的輸出功率：輸入軸：PI' = PI×0.99 = 1.69 KW中間軸：PII' = PII×0.99 = 1.62 KW中間軸：PIII' = PIII×0.99 = 1.55 KW工作機軸：PIV' = PIV×0.99 = 1.52 KW(3)各軸輸入轉矩:輸入軸：TI =

9、Td×i0×h1 電動機軸的輸出轉矩:Td = = 5.99 Nm 所以：輸入軸：TI = Td×i0×h1 = 5.99×4.5×0.96 = 25.88 Nm中間軸：TII = TI×i12×h2×h3 = 25.88×5.06×0.99×0.97 = 125.75 Nm輸出軸：TIII = TII×i23×h2×h3 = 125.75×3.9×0.99×0.97 = 470.96 Nm工作機軸：TIV = TI

10、II×h2×h4 = 470.96×0.99×0.99 = 461.59 Nm 輸出轉矩為：輸入軸：TI' = TI×0.99 = 25.62 Nm中間軸：TII' = TII×0.99 = 124.49 Nm輸出軸：TIII' = TIII×0.99 = 466.25 Nm工作機軸：TIV' = TIV×0.99 = 456.97 Nm第五部分 V帶的設計5.1 V帶的設計與計算1.確定計算功率Pca 由表查得工作情況系數(shù)KA = 1.1，故Pca = KAPd = 1.1

11、5;1.78 kW = 1.96 kW2.選擇V帶的帶型 根據Pca、nm由圖選用Z型。3.確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速v 1）初選小帶輪的基準直徑dd1。由表，取小帶輪的基準直徑dd1 = 56 mm。 2）驗算帶速v。按課本公式驗算帶的速度8.32 m/s 因為5 m/s < v < 30m/s，故帶速合適。 3）計算大帶輪的基準直徑。根據課本公式，計算大帶輪的基準直徑dd2 = i0dd1 = 4.5×56 = 252 mm 根據課本查表，取標準值為dd2 = 250 mm。4.確定V帶的中心距a和基準長度Ld 1）根據課本公式，初定中心距a0 = 500 mm

12、。 2）由課本公式計算帶所需的基準長度Ld0 1499 mm 由表選帶的基準長度Ld = 1540 mm。 3）按課本公式計算實際中心距a0。a a0 + (Ld - Ld0)/2 = 500 + (1540 - 1499)/2 mm 520 mm 按課本公式，中心距變化范圍為497 566 mm。5.驗算小帶輪上的包角a1a1 180°- (dd2 - dd1)×57.3°/a = 180°-（250 - 56)×57.3°/520 158.6°> 120°6.計算帶的根數(shù)z 1）計算單根V帶的額定功率Pr

13、。 由dd1 = 56 mm和nm = 2840 r/min，查表得P0 = 0.33 kW。 根據nm = 2840 r/min，i0 = 4.5和Z型帶，查表得DP0 = 0.04 kW。 查表得Ka = 0.94，查表得KL = 1.54，于是Pr = (P0 + DP0)KaKL = (0.33 + 0.04)×0.94×1.54 kW = 0.54 kW 2）計算V帶的根數(shù)zz = Pca/Pr = 1.96/0.54 = 3.63 取4根。7.計算單根V帶的初拉力F0 由表查得Z型帶的單位長度質量q = 0.06 kg/m，所以F0 = = = 53.02 N8

14、.計算壓軸力FPFP = 2zF0sin(a1/2) = 2×4×53.02×sin(158.6/2) = 416.73 N9.主要設計結論帶型Z型根數(shù)4根小帶輪基準直徑dd156mm大帶輪基準直徑dd2250mmV帶中心距a520mm帶基準長度Ld1540mm小帶輪包角1158.6°帶速8.32m/s單根V帶初拉力F053.02N壓軸力Fp416.73N5.2 帶輪結構設計1.小帶輪的結構設計 1）小帶輪的結構圖 2）小帶輪主要尺寸計算代號名稱計算公式代入數(shù)據尺寸取值內孔直徑d電動機軸直徑DD = 24mm24mm分度圓直徑dd156mmdadd1+2

15、ha56+2×260mmd1(1.82)d(1.82)×2448mmB(z-1)×e+2×f(4-1)×12+2×750mmL(1.52)d(1.52)×2448mm2.大帶輪的結構設計 1）大帶輪的結構圖 2）大帶輪主要尺寸計算代號名稱計算公式代入數(shù)據尺寸取值內孔直徑d輸入軸最小直徑D = 16mm16mm分度圓直徑dd1250mmdadd1+2ha250+2×2254mmd1(1.82)d(1.82)×1632mmB(z-1)×e+2×f(4-1)×12+2×7

16、50mmL(1.52)d(1.52)×1632mm第六部分 齒輪傳動的設計6.1 高速級齒輪傳動的設計計算1.選精度等級、材料及齒數(shù)（1）選擇小齒輪材料為40Cr（調質），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），齒面硬度為240HBS。（2）一般工作機器，選用8級精度。（3）選小齒輪齒數(shù)z1 = 24，大齒輪齒數(shù)z2 = 24×5.06 = 121.44，取z2= 121。（4）初選螺旋角b = 14°。（5）壓力角a = 20°。2.按齒面接觸疲勞強度設計（1）由式試算小齒輪分度圓直徑，即1）確定公式中的各參數(shù)值。試選載荷系數(shù)KHt = 1.

17、3。計算小齒輪傳遞的轉矩T1 = 25.88 N/m選取齒寬系數(shù)d = 1。由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.44。查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 MPa1/2。計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Z 。端面壓力角：at = arctan(tanan/cosb) = arctan(tan20°/cos14°) = 20.561°aat1 = arccosz1cosat/(z1+2han*cosb) = arccos24×cos20.561°/(24+2×1×cos14°) = 29.982°aat2 =

18、 arccosz2cosat/(z2+2han*cosb) = arccos121×cos20.561°/(121+2×1×cos14°) = 22.853°端面重合度：ea = z1(tanaat1-tanat)+z2(tanaat2-tanat)/2 = 24×(tan29.982°-tan20.561°)+121×(tan22.853°-tan20.561°)/2 = 1.663軸向重合度：eb = dz1tanb/ = 1×24×tan(14

19、76;)/ = 1.905重合度系數(shù)：Ze = = = 0.664由式可得螺旋角系數(shù)Zb = = = 0.985計算接觸疲勞許用應力sH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為sHlim1 = 600 MPa、sHlim2 = 550 MPa。計算應力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應力循環(huán)次數(shù)：N1 = 60nkth = 60×631.11×1×5×300×1×8 = 4.54×108大齒輪應力循環(huán)次數(shù)：N2 = 60nkth = N1/u = 4.54×108/5.06 = 8.98×107查取接觸疲勞壽命系數(shù):KHN

20、1 = 0.9、KHN2 = 0.93。取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:sH1 = = = 540 MPasH2 = = = 511.5 MPa取sH1和sH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即sH = sH2 = 511.5 MPa2）試算小齒輪分度圓直徑 = = 30.459 mm（2）調整小齒輪分度圓直徑1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據準備圓周速度vv = = = 1.01 m/s齒寬bb = = = 30.459 mm2）計算實際載荷系數(shù)KH由表查得使用系數(shù)KA = 1.25。根據v = 1.01 m/s、8級精度，由圖查得動載系數(shù)KV = 1.08。齒輪的圓周力Ft1 =

21、 2T1/d1t = 2×1000×25.88/30.459 = 1699.334 NKAFt1/b = 1.25×1699.334/30.459 = 69.74 N/mm < 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KHa = 1.4。由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHb = 1.339。則載荷系數(shù)為：KH = KAKVKHaKHb = 1.25×1.08×1.4×1.339 = 2.5313）可得按實際載荷系數(shù)算的的分度圓直徑d1 = = 30.459× = 38.033 mm及相應的齒輪模數(shù)

22、mn = d1cosb/z1 = 38.033×cos14°/24 = 1.538 mm模數(shù)取為標準值m = 2 mm。3.幾何尺寸計算（1）計算中心距a = = = 149.434 mm中心距圓整為a = 150 mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角b = = = 14.843°即：b = 14°5035（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑d1 = = = 49.655 mmd2 = = = 250.345 mm（4）計算齒輪寬度b = sd×d1 = 1×49.655 = 49.655 mm取b2 = 50 mm、b1 = 55 m

23、m。4.校核齒根彎曲疲勞強度（1）齒根彎曲疲勞強度條件sF = sF1）確定公式中各參數(shù)值計算當量齒數(shù)ZV1 = Z1/cos3b = 24/cos314.843° = 26.569ZV2 = Z2/cos3b = 121/cos314.843° = 133.955計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù)Ye基圓螺旋角：bb = arctan(tanbcosat) = arctan(tan14.843°×cos20.561°) = 13.936°當量齒輪重合度：eav = ea/cos2bb = 1.663/cos213.936°= 1

24、.765軸面重合度：eb = dz1tanb/ = 1×24×tan14.843°/ = 2.025重合度系數(shù)：Ye = 0.25+0.75/eav = 0.25+0.75/1.765 = 0.675計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù)YbYb = 1-eb = 1-2.025× = 0.75由當量齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)YFa1 = 2.58 YFa2 = 2.16YSa1 = 1.62 YSa2 = 1.83計算實際載荷系數(shù)KF由表查得齒間載荷分配系數(shù)KFa = 1.4根據KHb = 1.339，結合b/h = 11.11查圖得KFb = 1.30

25、9則載荷系數(shù)為KF = KAKvKFaKFb = 1.25×1.08×1.4×1.309 = 2.474計算齒根彎曲疲勞許用應力sF查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 500 MPa、sFlim2 = 380 MPa。由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.85、KFN2 = 0.89取安全系數(shù)S=1.4，得sF1 = = = 303.57 MPasF2 = = = 241.57 MPa2）齒根彎曲疲勞強度校核sF1 = = = 54.946 MPa sF1sF2 = = = 51.964 MPa sF2齒根彎曲疲勞強度滿足要求。5.主要設計

26、結論 齒數(shù)z1 = 24、z2 = 121，模數(shù)m = 2 mm，壓力角a = 20°，螺旋角b = 14.843°= 14°5035，中心距a = 150 mm，齒寬b1 = 55 mm、b2 = 50 mm。6.齒輪參數(shù)總結和計算代號名稱計算公式高速級小齒輪高速級大齒輪模數(shù)m2mm2mm齒數(shù)z24121螺旋角左14°5035右14°5035齒寬b55mm50mm分度圓直徑d49.655mm250.345mm齒頂高系數(shù)ha1.01.0頂隙系數(shù)c0.250.25齒頂高ham×ha2mm2mm齒根高hfm×(ha+c)2.5m

27、m2.5mm全齒高hha+hf4.5mm4.5mm齒頂圓直徑dad+2×ha53.655mm254.345mm齒根圓直徑dfd-2×hf44.655mm245.345mm6.2 低速級齒輪傳動的設計計算1.選精度等級、材料及齒數(shù)（1）選擇小齒輪材料為40Cr（調質），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），齒面硬度為240HBS。（2）一般工作機器，選用8級精度。（3）選小齒輪齒數(shù)z3 = 25，大齒輪齒數(shù)z4 = 25×3.9 = 97.5，取z4= 98。（4）初選螺旋角b = 13°。（5）壓力角a = 20°。2.按齒面接觸疲

28、勞強度設計（1）由式試算小齒輪分度圓直徑，即1）確定公式中的各參數(shù)值。試選載荷系數(shù)KHt = 1.3。計算小齒輪傳遞的轉矩T2 = 125.75 N/m選取齒寬系數(shù)d = 1。由圖查取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.45。查表得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 MPa1/2。計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Z 。端面壓力角：at = arctan(tanan/cosb) = arctan(tan20°/cos13°) = 20.482°aat1 = arccosz3cosat/(z3+2han*cosb) = arccos25×cos20.482°/(

29、25+2×1×cos13°) = 29.661°aat2 = arccosz4cosat/(z4+2han*cosb) = arccos98×cos20.482°/(98+2×1×cos13°) = 23.293°端面重合度：ea = z3(tanaat1-tanat)+z4(tanaat2-tanat)/2 = 25×(tan29.661°-tan20.482°)+98×(tan23.293°-tan20.482°)/2 = 1.66

30、8軸向重合度：eb = dz3tanb/ = 1×25×tan(13°)/ = 1.837重合度系數(shù)：Ze = = = 0.671由式可得螺旋角系數(shù)Zb = = = 0.987計算接觸疲勞許用應力sH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為sHlim1 = 600 MPa、sHlim2 = 550 MPa。計算應力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應力循環(huán)次數(shù)：N3 = 60nkth = 60×124.73×1×5×300×1×8 = 8.98×107大齒輪應力循環(huán)次數(shù)：N4 = 60nkth = N1/u = 8

31、.98×107/3.9 = 2.3×107查取接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.93、KHN2 = 0.95。取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:sH1 = = = 558 MPasH2 = = = 522.5 MPa取sH1和sH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即sH = sH2 = 522.5 MPa2）試算小齒輪分度圓直徑 = = 52.257 mm（2）調整小齒輪分度圓直徑1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據準備圓周速度vv = = = 0.34 m/s齒寬bb = = = 52.257 mm2）計算實際載荷系數(shù)KH由表查得使用系數(shù)KA = 1.25。根據v

32、 = 0.34 m/s、8級精度，由圖查得動載系數(shù)KV = 1.02。齒輪的圓周力Ft1 = 2T2/d1t = 2×1000×125.75/52.257 = 4812.752 NKAFt1/b = 1.25×4812.752/52.257 = 115.12 N/mm > 100 N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KHa = 1.4。由表用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHb = 1.454。則載荷系數(shù)為：KH = KAKVKHaKHb = 1.25×1.02×1.4×1.454 = 2.5953）可得按實際載荷系

33、數(shù)算的的分度圓直徑d1 = = 52.257× = 65.797 mm及相應的齒輪模數(shù)mn = d1cosb/z3 = 65.797×cos13°/25 = 2.564 mm模數(shù)取為標準值m = 3 mm。3.幾何尺寸計算（1）計算中心距a = = = 189.348 mm中心距圓整為a = 190 mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角b = = = 13.827°即：b = 13°4937（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑d1 = = = 77.236 mmd2 = = = 302.765 mm（4）計算齒輪寬度b = d×d1 =

34、 1×77.236 = 77.236 mm取b2 = 78 mm、b1 = 83 mm。4.校核齒根彎曲疲勞強度（1）齒根彎曲疲勞強度條件sF = sF1）確定公式中各參數(shù)值計算當量齒數(shù)ZV3 = Z3/cos3b = 25/cos313.827° = 27.303ZV4 = Z4/cos3b = 98/cos313.827° = 107.029計算彎曲疲勞強度的重合度系數(shù)Ye基圓螺旋角：bb = arctan(tanbcosat) = arctan(tan13.827°×cos20.482°) = 12.984°當量齒輪重

35、合度：eav = ea/cos2bb = 1.668/cos212.984°= 1.757軸面重合度：eb = dz3tanb/ = 1×25×tan13.827°/ = 1.959重合度系數(shù)：Ye = 0.25+0.75/eav = 0.25+0.75/1.757 = 0.677計算彎曲疲勞強度的螺旋角系數(shù)YbYb = 1-eb = 1-1.959× = 0.774由當量齒數(shù)，查圖得齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)YFa1 = 2.56 YFa2 = 2.17YSa1 = 1.62 YSa2 = 1.83計算實際載荷系數(shù)KF由表查得齒間載荷分配系數(shù)KF

36、a = 1.4根據KHb = 1.454，結合b/h = 11.56查圖得KFb = 1.424則載荷系數(shù)為KF = KAKvKFaKFb = 1.25×1.02×1.4×1.424 = 2.542計算齒根彎曲疲勞許用應力sF查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 500 MPa、sFlim2 = 380 MPa。由圖查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 = 0.89、KFN2 = 0.93取安全系數(shù)S=1.4，得sF1 = = = 317.86 MPasF2 = = = 252.43 MPa2）齒根彎曲疲勞強度校核sF1 = = = 77.632 MPa

37、 sF1sF2 = = = 74.335 MPa sF2齒根彎曲疲勞強度滿足要求。5.主要設計結論 齒數(shù)z3 = 25、z4 = 98，模數(shù)m = 3 mm，壓力角a = 20°，螺旋角b = 13.827°= 13°4937，中心距a = 190 mm，齒寬b3 = 83 mm、b4 = 78 mm。6.齒輪參數(shù)總結和計算代號名稱計算公式低速級小齒輪低速級大齒輪模數(shù)m3mm3mm齒數(shù)z2598螺旋角左13°4937右13°4937齒寬b83mm78mm分度圓直徑d77.236mm302.765mm齒頂高系數(shù)ha1.01.0頂隙系數(shù)c0.250

38、.25齒頂高ham×ha3mm3mm齒根高hfm×(ha+c)3.75mm3.75mm全齒高hha+hf6.75mm6.75mm齒頂圓直徑dad+2×ha83.236mm308.765mm齒根圓直徑dfd-2×hf69.736mm295.265mm第七部分 傳動軸和傳動軸承及聯(lián)軸器的設計7.1 輸入軸的設計1.輸入軸上的功率P1、轉速n1和轉矩T1P1 = 1.71 KW n1 = 631.11 r/min T1 = 25.88 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知高速級小齒輪的分度圓直徑為:d1 = 49.655 mm 則:Ft = = = 1042.4

39、NFr = Ft× = 1042.4× = 392.5 NFa = Fttanb = 1042.4×tan14.8430 = 276.1 N3.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45鋼，調質處理，根據表，取A0 = 112，得：dmin = A0× = 112× = 15.6 mm 輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大5%，故選取:d12 = 16 mm4.軸的結構設計圖5.根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足大帶輪的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II=III

40、段的直徑d23 = 21 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 26 mm。大帶輪寬度B = 50 mm，為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度應比大帶輪寬度B略短一些，現(xiàn)取l12 = 48 mm。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據d23 = 21 mm，由軸承產品目錄中選擇角接觸球軸承7205C，其尺寸為d×D×T = 25×52×15 mm，故d34 = d78 = 25 mm，取擋油環(huán)的寬度為15，則l34 = l78 = 15+15 =

41、30 mm。 軸承采用擋油環(huán)進行軸向定位。由手冊上查得7205C型軸承的定位軸肩高度h = 3 mm，因此，取d45 = d67 = 31 mm。 3）由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強度，應將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。所以l56 = B = 55 mm，d56 = d1 = 49.655 mm 4）根據軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與大帶輪右端面有一定距離，取l23 = 50 mm。 5）取齒輪距箱體內壁之距離 = 16 mm，低速小齒輪和高速小齒輪之間的距離c = 12 mm。考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取s = 8 mm，已知低速小

42、齒輪的寬度b3 = 83 mm，則l45 = b3+c+s-15 = 83+12+16+8-15 = 104 mml67 = +s-15 = 9 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據7205C軸承查手冊得a = 12.7 mm 帶輪中點距左支點距離L1 = (50/2+50+12.7)mm = 87.7 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = (55/2+30+104-12.7)mm = 148.8 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = (55/2+9+30-12.7)mm = 53.8 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：

43、FNH1 = = = 276.8 NFNH2 = = = 765.6 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = -459.1 NFNV2 = = = 434.8 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面C處的水平彎矩：MH = FNH1L2 = 276.8×148.8 Nmm = 41188 Nmm截面A處的垂直彎矩：MV0 = FpL1 = 416.73×87.7 Nmm = 36547 Nmm截面C處的垂直彎矩：MV1 = FNV1L2 = -459.1×148.8 Nmm = -68314 NmmMV2 = FNV2L3 = 434.8×53.8

44、 Nmm = 23392 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。截面C處的合成彎矩：M1 = = 79770 NmmM2 = = 47367 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強度條件校核軸的強度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉矩的截面（即危險截面C）的強度。必要時也對其他危險截面（轉矩較大且軸頸較小的截面）進行強度校核。根據公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 6.6 MPas-1 = 60 MPa 故設計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：7.2 中間軸

45、的設計1.求中間軸上的功率P2、轉速n2和轉矩T2P2 = 1.64 KW n2 = 124.73 r/min T2 = 125.75 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知高速級大齒輪的分度圓直徑為：d2 = 250.345 mm 則:Ft1 = = = 1004.6 NFr1 = Ft1× = 1004.6× = 378.3 NFa1 = Ft1tanb = 1004.6×tan14.8430 = 266.1 N 已知低速級小齒輪的分度圓直徑為：d3 = 77.236 mm 則:Ft2 = = = 3256.3 NFr2 = Ft2× = 3256.3&#

46、215; = 1220.5 NFa2 = Ft2tanb = 3256.3×tan13.8270 = 801 N3.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45鋼，調質處理，根據表，取：A0 = 107，得:dmin = A0× = 107× = 25.3 mm4.軸的結構設計圖5.根據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。中間軸最小直徑是安裝滾動軸承的直徑d12和d56,因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據dmin = 25.3 mm由軸承產品目錄中選取角接觸球軸承7206C，其尺寸

47、為d×D×T = 30×62×16 mm，故d12 = d56 = 30 mm。 2）取安裝大齒輪處的軸段V-VI的直徑d45 = 35 mm；齒輪的右端與右軸承之間采用擋油環(huán)定位。已知高速大齒輪齒輪輪轂的寬度B = 50 mm，為了可靠的壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取l45 = 48 mm。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度h = (23)R，由軸徑d45 = 35 mm查表，得R = 1.6 mm，故取h = 4 mm，則軸環(huán)處的直徑d34 = 43 mm。軸環(huán)寬度b1.4h，取l34 = 14.5 mm。 3）左端滾動軸承采用擋油環(huán)進行軸向定

48、位。由手冊上查得7206C型軸承的定位軸肩高度h = 3 mm，因此，取d23 = 35 mm。 4）考慮材料和加工的經濟性，應將低速小齒輪和軸分開設計與制造。已知低速小齒輪的輪轂寬度為B = 83 mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取l23 = 81 mm。 5）取齒輪距箱體內壁之距離 = 16 mm，高速小齒輪和低速小齒輪之間的距離c = 12 mm。考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取s = 8 mm，已知滾動軸承寬度T = 16 mm，則l12 = T+s+2 = 16+16+8+2 = 42 mml67 = T2T+s+2

49、.5+2 = 16+8+16+2.5+2 = 44.5 mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據7206C軸承查手冊得a = 14.2 mm 高速大齒輪齒寬中點距左支點距離L1 = (50/2-2+44.5-14.2)mm = 53.3 mm 中間軸兩齒輪齒寬中點距離L2 = (50/2+14.5+83/2)mm = 81 mm 低速小齒輪齒寬中點距右支點距離L3 = (83/2-2+42-14.2)mm = 67.3 mm2）計算軸的支反力：水平面支反力（見圖b）：FNH1 = = = 1826 NFNH2 = = = 2434.9

50、 N垂直面支反力（見圖d）：FNV1 = = = 189.5 NFNV2 = = = -1031.7 N3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖：截面B、C處的水平彎矩：MH1 = FNH1L1 = 1826×53.3 Nmm = 97326 NmmMH2 = FNH2L3 = 2434.9×67.3 Nmm = 163869 Nmm截面B、C處的垂直彎矩：MV1 = FNV1L1 = 189.5×53.3 Nmm = 10100 NmmMV2 = FNV2L3 = -1031.7×67.3 Nmm = -69433 Nmm分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（

51、圖e）。截面B、C處的合成彎矩：M1 = = 97849 NmmM2 = = 177972 Nmm作合成彎矩圖（圖f）。4）作轉矩圖（圖g）。5）按彎扭組合強度條件校核軸的強度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉矩的截面（即危險截面B）的強度。必要時也對其他危險截面（轉矩較大且軸頸較小的截面）進行強度校核。根據公式（14-4），取a = 0.6，則有：sca = = = MPa = 28.8 MPas-1 = 60 MPa 故設計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下：7.3 輸出軸的設計1.求輸出軸上的功率P3、轉速n3和轉矩T3P3 = 1.5

52、7 KW n3 = 31.98 r/min T3 = 470.96 Nm2.求作用在齒輪上的力 已知低速級大齒輪的分度圓直徑為:d4 = 302.765 mm 則:Ft = = = 3111.1 NFr = Ft× = 3111.1× = 1166.1 NFa = Fttanb = 3111.1×tan13.8270 = 765.3 N3.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45鋼，調質處理，根據表，取:A0 = 112，于是得dmin = A0× = 112× = 41 mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑

53、d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩Tca = KAT3，查表，考慮轉矩變化小，故取KA = 1.5，則:Tca = KAT3 = 1.5×470.96 = 706.4 Nm 按照計算轉矩Tca應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查標準GB/T 4323-2002或手冊，選用LT8型聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑為45 mm故取d12 = 45 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為84 mm。4.軸的結構設計圖5.根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑d23 = 50 mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D = 55 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L = 84 mm，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I-II段的長度應比L略短一些，現(xiàn)取l12 = 82 mm。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向