同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、目錄1 .題目及總體分析22 .各主要部件選擇 23 . 選擇電動(dòng)機(jī) 34 .分配傳動(dòng)比 35 .傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 46 .設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪 57 .設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪 108 .減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 141軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 152軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 213軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 279 .潤滑與密封 3210 .箱體結(jié)構(gòu)尺寸 3211 .設(shè)計(jì)總結(jié) 3312 .參考文獻(xiàn) 33一.題目及總體分析題目：設(shè)計(jì)一個(gè)帶式輸送機(jī)的減速器給定條件：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸帶工作拉力為4000N,運(yùn)輸帶速度為1.6m/s,運(yùn)輸機(jī)滾筒直 徑為400mm。自定

2、條件：工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），三年一大修,連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi) 工作，有粉塵生產(chǎn)批量：10臺(tái)減速器類型選擇：選用同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器。整體布置如下：圖示：1為電動(dòng)機(jī)，2及6為聯(lián)軸器，3為減速器，4為高速級(jí)齒輪傳動(dòng)，5為低速級(jí)齒輪傳動(dòng)，7為輸送機(jī)滾筒。輔助件有：觀察孔蓋，油標(biāo)和油尺，放油螺塞，通氣孔，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，定位銷, 啟蓋螺釘,軸承套，密封圈等.。二.各主要部件選擇目的過程分析結(jié)論動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)齒輪斜齒傳動(dòng)平穩(wěn)高速級(jí)做成斜 齒，低速級(jí)做成 直齒軸承此減速器軸承所受軸向力不大球軸承聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器三.選擇電動(dòng)機(jī)目的過程分析結(jié)論根據(jù)一般帶式輸送機(jī)選用的電動(dòng)機(jī)選擇

3、選用Y系列 （IP44）封閉式 三相異步電動(dòng)機(jī)功率工作機(jī)所需有效功率為 Pw = FX V= 2000NX 1.1m/s圓柱齒輪傳動(dòng)（7級(jí)精度）效率（兩對(duì)）為41 = 0.972球軸承傳動(dòng)效率（四對(duì)）為42=0.99 4彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率（兩個(gè)）取“3=0.9932輸送機(jī)滾筒效率為"4=0.96電動(dòng)機(jī)輸出后效功率為Pw4000 1.6Pr w 242 7.4KW12340.970.990.9930.96要求電動(dòng)機(jī)輸出 功率為Pr7.4kW型號(hào)查得型號(hào)Y160M-6封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下額定功率kW=7.5渦我轉(zhuǎn)速r/min=970滿載時(shí)效率%=86滿載時(shí)輸出功率為 PrPe75

4、00 0.86 6450WPr略小于Pd在允許范圍內(nèi)選用型號(hào)Y160M-6封 閉式三相異步電 動(dòng)機(jī)四.分配傳動(dòng)比目的過程分析結(jié)論傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比i其中inw是傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，多級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的i13.6總傳動(dòng)等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積；nm是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min ; nw為工作機(jī)i23.6輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min 。分4 省書口 T n60V60 1600”一.計(jì)算如下 nm 970r/min nW 76.4r/mind 3.14 400配 傳i18 50（兩級(jí)圓柱齒輪)動(dòng)n' (8 50) 76.4 611 3820比970i 衛(wèi)也 12.69 1376.4i1 i24i

5、3.6五.傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算目的過程分析結(jié)論設(shè)：從電動(dòng)機(jī)到輸送機(jī)滾筒軸分別為0軸、1軸、2軸、3軸、4軸；對(duì)應(yīng)于各傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)軸的轉(zhuǎn)速分別為、動(dòng)和動(dòng)力參以計(jì)管、第3頁共44頁第5頁共44頁;對(duì)應(yīng)于0軸的輸出功率和其余各軸的輸入功率分別為、第7頁共44頁0軸的輸出轉(zhuǎn)矩和其余名軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別為、第9頁共44頁第10頁共44頁第13頁共44頁;相鄰兩軸間的傳動(dòng)比分別為、第12頁共44頁;相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率分別為、第14頁共44頁軸號(hào)電動(dòng)機(jī)兩級(jí)圓柱減速器工作機(jī)O軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速n(r/min)no=970ni=970n2=269.44n3=74.84n4=74.84功率P(kw)P

6、o=6.45P1=6.4P2=6.15P3=5.9P4=5.57轉(zhuǎn)矩t(n m»T0=63.5T1=63T2=217.98T3=752.87T4=710.76兩軸聯(lián)接聯(lián)軸器齒輪齒輪聯(lián)軸器傳動(dòng)比iioi=1i12=3.6i23=3.6i34 = 1傳動(dòng)效率刀 01=0.993r 12=0.96Y 23=0.96打 34=0.944六.設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪目的過程分析結(jié)論選 精 度 等 級(jí)、 材 料 和 齒 數(shù)1）選用斜齒圓柱齒輪傳2）選用7級(jí)精度3 ）材料選擇。小齒輪材料為4 0 C r （調(diào)質(zhì)），硬度為2 8 0 H B S ,大齒輪材料為4 5鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為2 4 0 HBS,二者材

7、料硬度差為4 0 HBS。4）選小齒輪齒數(shù)Z 1=24,大齒輪齒數(shù)Z 2= i 1 - Z 1 = 3.6X24=85,取Z2=85。選取螺旋角。初選螺旋角14目的過程分析結(jié)論按式(1021)試算，即z312ktTtu 1,dit 3i( duZ H Ze )2 h1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1)試選 Kt 1.6(2)由圖1 0 3 0 ,選取區(qū)域系數(shù)Z h2.433(3)由圖 1 0 2 6 查得10.7820.88121.66(4)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T163N m 6.3 104 N mm按(5 )由表1 0 7選取齒寬系數(shù)d 1齒 面(6)由表1 0 6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze 1

8、89.8MPa1/2接(7)由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限觸 強(qiáng)H lim 1 600MPa ,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 2550MPa度(8)由式1 0 1 3計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)設(shè)計(jì)N1 60njLh 60 970 1 (8300 10) 1.4 10999N21.4 109/3.6 0.39 109(9)由圖1 0 1 9查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KHN1 0.90Khn2 0.95(10)計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1 % ,安全系數(shù)為S=1,由式1 0 1 2得r K HN1 h lim 1 q q onn |/|Pah 10.9 600 MPa 5

9、40MPaSKriHN 2 H lim 2 八 八二 二二cl/IDaCOO ul/IDah 20.95 550MPa 522.5MPaSh( hi H2)/2(540522.5)/2MPa531.25MPa目的過程分析結(jié)論2)計(jì)算(1 )試算小齒輪分度圓直徑d1t ,由計(jì)算公式得42,。2 1.6 6.3 104.62.433 189.8° 八d1t3i 48.94mm1 1.663.6531.25(2)計(jì)算圓周速度一d1/13.14 48.94 970 G / Qe / cv -60r10002.48m/s60 1000(3 )計(jì)算齒寬b及模數(shù) mntbdd1t1 48.94 4

10、8.94mmdt cos 48.94 cos14 ( 50 11 1.98mmZ124h 2.25mnt 2.25 1.98 4.46mmb/h 48.94/4.46 11(4)計(jì)算縱向重合度按0.318 dZ1tan0.318 1 24 tan14 1.903齒 面(5 )計(jì)算載荷系數(shù) K接已知使用系數(shù)KA 1觸強(qiáng)根據(jù)v 2.48m/s, 7級(jí)精度，由圖1 0 8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV 1.1度 設(shè)由表1 04查得計(jì)223Kh 1.12 0.18(1 0.6 d) d 0.23 10 b1.12 0.18(1 0.6 12) 12 0.23 10 3 48.94 1.42由圖1 0 1 3查得

11、KF 1.35假定 A t 100N/mm,由表 10 3 查得 Kh KF 1.4d1故載荷系數(shù) KKAKvKh Kh 1 1.1 1.4 1.42 2.19(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式1 0 1 0 a得目的過程分析結(jié)論按 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì)d1d1t 3 K / Kt48.943219/1.6 54.34mm(7 )計(jì)算模數(shù)mndi cos 54.34 cos14mn 2.2 mmZ124d154.34mmmn 2.2mm按 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì)12KT1Y cos2YF YS由式0_17mn 3iF一S-ddZ12 F1)確定計(jì)算參數(shù) (i)

12、計(jì)算載荷系數(shù)K KAKVKF KF 1 1.1 1.4 1.35 2.08 A V FF(2 )根據(jù)縱向重合度1.903，從圖1 0 2 8查得螺旋角影響系數(shù)Y 0.88(3 )計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)ZZ1242A 07ZV13326.27cos3cos314Z285ZV22393.05cos3cos314(4)查取齒形系數(shù)由表 10 5 查得 YFa1 2.592 YFa2 2.194(5 )查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10 5 查得 YSa1 1.596 YSa2 1.783(6)由圖1 0 2 0 c查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1 500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2 380MPa(7)由圖

13、1 0 1 8查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)K FN1 0.85 KFN 20.88目的過程分析結(jié)論按 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì)(8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安至系數(shù)S-1.4,由式1 0 1 2得Kfni FE1 0.85 500 RO"7Mpa bi 303.57MPaF 1S1.4K fn 2 FE 20.88 380.F 2 FN2FE2 238.86MPaS1.4(9 )計(jì)算大小齒輪的 YFaYSa fYFa 1YS.12.592 1.596Fa1 Sa1 0.01363F 1303.57YFa2YSa22.194 1.783a2 Sa2 0.01638F 2238.

14、86大齒輪的數(shù)據(jù)大2)設(shè)計(jì)計(jì)算齒數(shù)乙 26Z294J2 2.08 6.3 104 0.88 cos214八mn 3 0.01638 1.56mm1 242 1.66對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn = 2.0mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1 54.34mm來計(jì)算應(yīng)有的止特工曰事一d1cos 54.34 cos14 cc , 的齒數(shù)。于是由 Z1 26.4mn2取 Zi 26,貝UZ2，Zi 3.6 26 93.6取Z294幾 何 尺 寸 計(jì) 算)計(jì)算中心距 a e-Z2

15、4;(26 94) 2 123.7mm2 cos2 cos14將中心距圓整為124mm2)按圓整后的中心距修正螺旋角(Zi Z2)mn(26 94) 2arccosarccos14.592a2 124因值改義小多，故參數(shù)、K 、Zh等不必修正。中心距a =124mm螺旋角14.590目的分析過程結(jié)論3 ）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑分度圓直徑diZimn26 253.7mmd153.7mmcos cos14.59d2194.3mmd24 ）計(jì)算）dfiZ2 m294 2194.3mm2.5 2 48.7mm齒根圜1=T徉幾 何cos cos14.59;、小齒輪的齒根圓直徑di 2.5mn 53.

16、7df1d f 248.7 mm189.3mm尺d f 2d2 2.5mn 194.32.5 2 189.3mm齒輪寬度寸 計(jì)5 ）計(jì)算齒輪寬度B160mm算bdd1 1 53.7 53.7mmB255mm圓整后取B2 55mm； B1 60mmFt2Td 1- 2 63000 2346N合適2346 N53.7驗(yàn)算Ka b1 2346 43.7N /mm 100N /mm53.7合適七.設(shè)計(jì)低速級(jí)圓柱直齒傳動(dòng)目的設(shè)計(jì)過程結(jié)論選 定 齒 輪 精 度 等 級(jí)、材 料 及 齒 數(shù)1 ）選用7級(jí)精度2）由表1 0 1選擇小齒輪材料為4 0 C r （調(diào)質(zhì)），硬度為2 8 0 H B S ,大齒輪材料

17、為4 5鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為2 4 0 HBS。3 ）選小齒輪齒數(shù) Z124 ,大齒輪齒數(shù)Z2 i2Z13.6 24 86.4取 Z2 85目的過程分析結(jié)論由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10 9 a進(jìn)行試算，即按 齒dlt2.3231 上(丁冬)2面d d u h接1)確定公式各計(jì)算數(shù)值觸 疲(1 )試選載荷系數(shù)Kt 1.3勞(2 )計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩強(qiáng) 度_5_5_T1 95.5 105Pl/n195.5 105 6.15/269.44設(shè)21.798 104 N mm計(jì)(3 )由表1 0 7選取齒寬系數(shù)d 1(4 )由表10 6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE 198.8MPa1/2(5 )由圖1 0 2 1 d

18、按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1 600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 2 550MPa(6)由式1 0 1 3計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 60nl jLh 60 269.44 1 (8 300 10) 3.88 108N23.88 108 /3.6 1.08 108(7)由圖1 0 1 9查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Khni 0.90 Khn2 0.95(8)計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1 % ,安全系數(shù)為 S=1 ,由式1 0 1 2得K,_r1HN 1 H lim 1CO onn |/| Do G/1A l/l Poh 1 0.9 600MPa 540MPaSK,

19、，一riHN 2 H lim 2 八 八二 二二C l/IDa coo 二 l/lPoh 20.95 550MPa 522.5MPaS2)計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑 d1t，代入H 中的較小值,.,11.3 21.798 104 4.6 189.8 23003d1t2.32ii()84.18mm13.6 522.5目的過程分析結(jié)論(2) 計(jì)算圓周速度v分度圓直徑按 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì)vd1tn13磊44 1.19m/s60 1000(3 ) 計(jì)算齒寬bbdd1t 1 84.18 84.18mm(4) 計(jì)算齒寬與齒高之比b/hd1t 84.18模數(shù) mnt1- 3.51

20、mmZ124止吉 h 2.25mnt 2.25 3.51 7.9mm齒局ntb/h 84.18/7.9 10.66(5 )計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)v 1.19m/s, 7級(jí)精度，由圖1 o 8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV 1.03假設(shè)KAFt /b 100N / mm ,由表1 o 3查得KHKf 1.2由表10 2查得使用系數(shù)K A 1A.由表1 04查得223KH 1.12 0.18(1 0.6 J d 0.23 10 b1.12 0.18(1 0.6 12) 12 0.23 10 3 84.18 1.427由圖1 0 23查得Kf 1.35故載荷系數(shù) K KAKvKh KH 1 1.03 1.2 1.4

21、27 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1 0 1 0 a得d1d1tV'K/Kt 84.183,11.76/1.3 93.12mm(7)計(jì)算模數(shù)mm d1/Z193.12/24 3.88d193.12mm模數(shù) m 3.51按齒 根彎 曲強(qiáng) 度設(shè) 計(jì)由式1 0 5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為12KTi Yf Ys mn 319 rd dZ12 F目的分析過程結(jié)論1 ）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值按 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì)(1) 由圖1 0 2 0 C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1 500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2 380MPa(2)由圖1 0 1 8查得

22、彎曲疲勞壽命系數(shù)K FN1 0.85 KFN 2 0.88(3 ) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1 %,安全系數(shù)為S-1.4,由式1 0 1 2得K FN1 FE1 0.85500 ncc.F1MPa 303.57MPaS1.4f2 KFN2 FE20.88 380 MPa 238.86MPaS1.4(4)計(jì)算載荷系數(shù)K KAKVKF KF 1 1.03 1.2 1.35 1.67(5 )查取齒形系數(shù)由表 10 5 查得 YFa1 2.65 YFa2 2.21(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10 5 查得 YSa1 1.58 YSa2 1.775(7 )計(jì)算大小齒輪的 YFaYSa ,并比較F

23、YFa1YSa12.65 1.580.01379 F1303.57YF 22175 0.01642F2238.86大齒輪的數(shù)據(jù)大2)設(shè)計(jì)計(jì)算3h 1.67 21.798 104 八m 3|0.01642 2.74mm1 242對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.74,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m = 3.0m m。目的分析過程結(jié)論按齒數(shù)按接觸強(qiáng)度算得白分度圓直徑d1 93.12mm齒乙31根算出小齒輪齒數(shù)Z1d1/m 93.12/3 31.04 取乙 31Z2 112號(hào)曲 強(qiáng)大齒輪齒數(shù) Z2 i2Z1 3.6 31 111.6 取

24、 Z2 112度設(shè)計(jì)1）計(jì)算分度圓直徑分度圓直徑d1 乙m 31 3 93mmd1 93mmd2 Z2m 112 3 336mmd2 336mm2）計(jì)算齒根圓直徑齒根圓直徑df1 m(Z1 2.5) 3 (31 2.5) 85.5mmdf1 85.5mmdf2 m(Z2 2.5) 3 (112 2.5) 328.5mmdf2 328.5mm幾 何3）計(jì)算中心距中心距a 215mm尺a (d1 d2)/2 (93 336)/2 215mm寸計(jì)4）計(jì)算齒寬B1100mm算bdd1 1 93 93mmB2 95mm取 B2 95mm B1100mm驗(yàn)算合適l2T12 217980“一Ft14687.

25、74Nd193驗(yàn)算KAFt 1 4687.74t50.4N /mm 100N /mmb93合適八.減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)乒, 4工一-輸入軸|* “ 一（中間軸）輸出軸f、<J1、ir1. 1軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)目的過程分析結(jié)論輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè)1 .輸入軸上的功率 P1 6.4kw,轉(zhuǎn)速 n1 970r/min Ti 6.3 104 N mm2 .求作用在車輪上的力2T12 6.3 104Ft- 2346Nd153.7tanantan20FrFt 2346 882Ncoscos14.59Fa Ft tan23460 t

26、an14.59610.65N3 .初定軸的最小直徑選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表1 5 3 ,取A112于是由式1 52 初步估算軸的最小直徑dmin A3'l，P/n1 1123/6.4/970 21mm這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑d1 2 ,由于此處開鍵槽，校正值選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理計(jì)d1 2 21 (1 5%) 22.05mm,聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TcaKAT1查表14-1取 KA 1.3,則 TcaKAT1 1.3 6.3 10481900N mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版)，選用GB5014-1985中的HL 1型彈性柱銷聯(lián)軸 器，其公稱轉(zhuǎn)矩為16000N- mm。半

27、聯(lián)軸器的孔徑24mm,軸孔長(zhǎng)度L=32mm,J型軸孔，C型鍵，聯(lián)軸器主動(dòng)端的代號(hào)為HL1 24*32 GB5014-1985,相應(yīng)地，軸段1的直徑d1 24mm,軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長(zhǎng)度略短，故取l130 mm目的過程分析結(jié)論輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)4 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 )擬定軸上零件的裝配方案(見前圖)2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度(1 )為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1 2軸段右端需制處一軸肩，軸肩圖度h 0.070.1d,故取2段的直徑d2 27mm(2)初選型號(hào)6 0 0 6的深溝球軸承參數(shù)如下d D B 30 55 1

28、3 da 36mm Da 49mm 基本額定動(dòng)載荷Cr 19.5KN 基本額定靜載荷 Cr 8.3KN故d3 d7 30mm 軸段7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同，故取卜13mm(3 ) 軸段4上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大與d3，可取d4 36mm.齒輪左端用套筒固定 ，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠緊，軸段4的長(zhǎng)度l4應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，若轂長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬b 60mm,故取 l4 58mm(4 )齒輪右端用肩固定，由此可確定軸段5的直徑，軸肩高度h 0.070.1d ,取 d5 40mmJ5 1.4h,故取 I 6mm為減小應(yīng)力集中，笄考慮右軸承的拆卸，軸段6的直徑應(yīng)根據(jù)6006

29、深溝球軸承的定位軸肩直徑 da確定，即d6 da 36mm(5 )取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距H,取H 12mm，取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁見的距離S=8mm取軸承寬度C=50mm由機(jī)械設(shè)選用HL 1型彈性 柱銷聯(lián)軸器軸的尺寸（mm）:d124d2 27d330d436d540d636d73011 3012 5913 3514 5815 616 1417 13計(jì)手冊(cè)可查得軸承蓋凸緣厚度e=10mm取聯(lián)軸器輪轂端離 K=20mm.l2 (C s B) e K 59mm故 l3 B s H (b l4) 35mml6 (H s) l5 14mm取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，則可得L1

30、78mm,L2L3 56.5mm目的過程分析結(jié)論第37頁共44頁(6)鍵連接。聯(lián)軸器：選單圓頭平鍵 鍵C 8*28 GB1095-1979 t=4mm h=7mm齒輪：選普通平鍵 鍵 10*56GB1095-1979 t=5mm h=8mm5.軸的受力分析1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置鍵的設(shè)計(jì)Fp F t匚F主F+rrrTTW11RrFmJIMsnltf m 帽TRirrrrrnTrTnrhTFU*i-nilIrin miIII 1：MuMvMF vs目的 過程分析 結(jié)論2)計(jì)算支承反力在水平面上輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置、鍵

31、的 設(shè) 計(jì)Ft2346F1H F2H t1173N22在垂直面上FrL3FadQM20,Fiv2L2 L3故 F2v Fr總支承反力F1882 56.5 610.65 53.7256.556.5F1v 882 586.1295.9NF1HF12. 11732 586.121311.28NF2、,F22HF2'11732 295.921209.75N3 ）畫彎矩圖M 1H M 2HF1H L21173 56.5 66274.5N.mm586.1NM 1vF1v L2586.1 56.5 33114.65N.mmM 2v F1v L2 Fad 2 16719N.mm故 M1 . M12HM

32、1j 、66274.52 33114.652 74087N mmM2M 2H M；v 66274.52 167192 68351N mm4)畫轉(zhuǎn)矩圖6校核軸的強(qiáng)度C剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故 側(cè)為危險(xiǎn)剖面c剖面左_3W 0.1d3bt(d t)2 0.1 362d310 5 (36 5)22 3633998mm33WT0.2dbt(d t)230.2 362d10 5 (36 5)238663.8mm2 36目的過程分析結(jié)論輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)M 74087 ab18.5mpam 0W 3998TTcct 7.27m

33、paa m _ 3.6mpaWt2軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理.由表15-1查得 b 640mpa1 275mpa , 1 155mpa .截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及按附表3-2查取.因工 0.03 ,竺 1.2，經(jīng)插值后可 d 30d 30查得2.091.66又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.74q 0.77故有應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為k 1 q (1) 1 0.74(2.09 1) 1.81k 1 q (1) 1 0.77(1.66 1) 1.51由附圖3-2得尺寸系數(shù)0.77;由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.88由附圖3-4得0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q

34、 1,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為 qk11.811K11 2.440.770.92k11.511K 11 1.810.880.92由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)0.10.2,取0.10.05 0.1,取0.05目的過程分析結(jié)論鍵校核安全輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 軸 承 裝 置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)S12756.09Kam 2.44 18.5 0.1 0S115523.15Kam 1.81 3.6 0.05 3.6于是,計(jì)算安全系數(shù)Sca值,按式(15-6)(15-8)則得故安全Sca5.89S 1.31.57按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸ca，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)

35、處理，故取折合系數(shù).、M2( T)2W20.45mpa查表15-1得1=60mpa,因此ca 1，故安全.聯(lián)軸器：4T1463000Ion AmnGpd1hl247(2862.5mpa82)查表得p120 150mpa. pp故強(qiáng)度足夠.齒輪：4T14630004 QmnGp d1M 368(56I9mipa10)8校核鍵連接強(qiáng)度0.6，則查表得 p120150mpa. pp故強(qiáng)度足夠p pp9.校核軸承壽命軸承載荷軸承1徑向：Fr1F1 1311.28N軸向：Fa1Fa 610.65N軸承 2 徑向：Fr2 F2 1209.75N軸向：Fa2 0因此，軸承1為受載較大的軸承，按軸承1計(jì)算輸入

36、 軸的 設(shè)計(jì) 及其 軸承裝置、 鍵的 設(shè)計(jì)FaiFri610.65 0.47 e1311.28按表 13-6, f°1.01.2，取pf014.7，則相對(duì)軸向載荷為fp 1.0按表13-5注1,對(duì)深溝球軸承取 pfo14.7 610.658300 1.080/ 8300在表13-5中介于1.031.38之間，對(duì)應(yīng)的e值為0.280.3,Y值為1.551.45線性(1.55 1.45) (1.380 1.08)插值法求 Y 值 Y 1 45 -1 1.541.380 1.03故 Pfp(XFr YFa) 1.0(0.56 1311.28 1.54 610.65) 1674N軸校核安全軸

37、承選用6006深 溝球軸承，校核安 全壽命（h ）為L(zhǎng)h 27159Lh (C)3 -0 (19500)3 27159h60n P 60 9701674, ' '查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命Lh 1200 Lh2. 2軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)目的過程分析結(jié)論中 間1 .中間軸上的功率 P26.15kw,轉(zhuǎn)速n2269.44r/min轉(zhuǎn)矢1T2 21.798 104 N mm2 .求作用在車輪上的力高速大齒輪：選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理軸 的2T22 21798 104Ft1 - 2243.7 Nd2194.3設(shè)計(jì)tan antan 20Fr1Ft1 2243.7 84

38、3.6N及coscos14.59苴軸Fa1F1t tan2243.7 tan14.59584N低速小齒輪：承 裝l2T2 2 21.798 104Ft24687Nd193置、鍵Fr2 Ft2 tanan 4687 tan20 1705.9N的設(shè)3 .初定軸的最小直徑選軸的材料為4 5鋼，調(diào)質(zhì)處理。計(jì)根據(jù)表15 3,取 A 112于是由式1 5 2初步估算軸的最小直徑目的過程分析結(jié)論中 間 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)dmin A 3 P27n； 1123 6.15/269.44 31.8mm這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑d1 2，取軸段1的直徑d1 32mm4 .

39、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬定軸上零件的裝配方案(見前圖)2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度(1 )初選型號(hào)6307的深溝球軸承 參數(shù)如下d D B 35 80 21 da 44mm Da 71mm 基本額定動(dòng)載荷Cr 33.2KN基本額定靜載荷 Cr 19.2KN故d2 d6 35mm軸段7的長(zhǎng)度與軸承寬度相同，故取l6 17mm(2 ) 軸段3上安裝齒輪，為便于齒輪的安裝，d3應(yīng)略大與d2，可取選用HL 1型彈性柱銷聯(lián)軸器軸的尺寸(mm)d132d 235d344d442d544d635d344mm.齒輪左端用套筒固定 ，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即靠1i 51I2 43緊,軸段3的長(zhǎng)

40、度13應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，右較長(zhǎng)與齒寬相同，已知齒寬I3 171b155mm, b2 100mm，兩齒輪間的間隙 l 20mm, d 47mm取故取I46l 3(b1 2) l(b2 2) 53 20 98 171mml5 1416 17(3 )齒輪右端用肩固定，由此可確定軸段4的直徑，軸肩高度h 0.070.1d,取 d4 42mm,14 1.4h,故取 I4 6mm為減小應(yīng)力集中，笄考慮右軸承的拆卸，軸段5的直徑應(yīng)根據(jù)6307深溝球軸承的定位軸肩直徑 da確定，即d5 da 44mm(4 )取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距H,取H 12mm ,取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁見的距離S

41、=8mm取軸承寬度C=50mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得軸承蓋凸緣厚度e=10mm取聯(lián)軸器輪轂端面與軸承蓋間的距1i (C s B) e K 51mm 離 K=20mm.故 l2 B s H 出 l3) 43mml5 (H s) l4 14mm取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，則可得L1 58mm, L2 97.5, L3 80.5mm ,目的過程分析結(jié)論(5 )鍵連接。高速齒輪：選普通平鍵鍵12*50 GB1095-1979 t=5mm h=8mm低速齒輪：選普通平鍵鍵12*90 GB1095-1979 t=5mm h=8mm5 .軸的受力分析1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖目的過程分析結(jié)論第41頁共44頁中 間 軸

42、的 設(shè) 計(jì) 及 苴 軸 承 裝置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)中 間 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝置、 鍵 的 設(shè) 計(jì)2)計(jì)算支承反力在水平面上F1H F21一L3F1一(L2一L3) 3291NL1L2L3F2H F1t F2t F1H 3639.7N 在垂直面上F/3Fa/、 Fir 3L3)M2 0,F1v )1458.57NLiL2 L3故 F2v Fr1F2rF” 1091N總支承反力F1F1HF12. 32912 1458.572 3599.7 NF2產(chǎn)22HF2j3639.72 10912 3799.7N3)畫彎矩圖M1H M ,1H F1H L13291 58 190878N.

43、mmM1v F1v L1 1458.57 58 84597N.mmM ,1v F1v L1F1a d2 27861N.mmM M 2H F L3 3639.7 80.5 292995.9N.mm 2 H2 H 2 H 3M 2V M 2V F2V L3 1091 80.5 87825.5N.mm故M1 J(M1H )2(M1V)2192900.6N mmM2 M 2H M2v 305875.7 N mm4 ）畫轉(zhuǎn)矩圖6校核軸的強(qiáng)度低速小齒輪剖面，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故低速小 齒輪剖面為危險(xiǎn)剖面3 bt(d t)2312 5 (44 5)23W 0.1d30.1 443 8

44、518.4mm32d2 443 bt(d t)2 c c312 5 (44 5)2/ C C3R RmmW, 0 2d 3''0 2 443'11703中 間 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承”“1y. JJ.J2d2 44M 305875.7 ” 八cab35.9mpam 0W 8518.4Ttt 12.8mpaa m 6.4mpaWt2軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理.由 表 15-1查得b 640mpa 1 275mpa , 1 155mpa.截面上由于軸肩而形成的一、. 、.一、.，r 1.6理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按附表3-2查取.因 0.046 ,d 35D 4

45、4 1.26，經(jīng)插值后可查得 d 352.091.66又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.78q 0.83故有應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為k 1 q (1) 1 0.78(2.09 1) 1.85k 1 q (1) 1 0.83(1.66 1) 1.55裝置、鍵 的 設(shè) 計(jì)由附圖3-2得尺寸系數(shù)0.72;由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)由附圖3-4得0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q 1,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為k11.811K11 2.440.770.92k11.511K11 1.810.880.92由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)0.1 0.2 ,取0.10.05 0.

46、1,取0.050.85目的過程分析結(jié)論中 間 軸 的 設(shè) 計(jì) 及 苴 /、 軸 承 裝 置、鍵 的 設(shè) 計(jì)于是，計(jì)算安全系數(shù) Sca值，按式(15-6卜(15-8)則得S 1 275 6.09K am 2.44 18.5 0.1 0S 1 - 23.15K am 1.81 3.6 0.05 3.6S SSca5.89 S 1.31.5故安全gs27按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)0.6，則VM 2 ( T)2 ca w 39mpa查表15-1得1 =60mpa,因此ca 1,故安全.8校核鍵連接強(qiáng)度,、擊止以4T24 217980”局O輪:0 - 65mpap d3M 44 8 (50 12)查表得 p120150mpa. pp故強(qiáng)度足夠