機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)作業(yè)

目錄

一、設(shè)計(jì)任務(wù)...................................（2）

二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)...........................◎）

三、電動(dòng)機(jī)選擇.................................（3）

四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.................（4）

五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.........................（5）

六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、軸承的計(jì)算、鍵的選擇和計(jì)算、聯(lián)軸器的選

擇...............................（9）

七、潤滑方式、潤滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇......（27）

八、箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)....................（27）

九、設(shè)計(jì)總結(jié)..................................（28）

十、參考資料....................................（29）

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

1.已知條件：

1）設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置，工作條件：雙班制工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有

輕微震動(dòng)；

2.運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：

3.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=1500N

運(yùn)輸帶工作速度v=lm/s

卷筒直徑D=500mm

4.傳動(dòng)方案：斜齒圓柱齒輪單級(jí)減速器

5.設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1）按照給定的原始數(shù)據(jù)和傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)減速器裝置;

2）完成減速器裝配圖1張（A0或A1）；

3）從動(dòng)齒輪、從動(dòng)零件圖各一張；

4）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。

二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該傳送裝置通過V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)達(dá)到減小軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、增大轉(zhuǎn)矩的作

用。減速器內(nèi)部為齒輪嚙合，小齒輪安裝在高速軸上，大齒輪安裝在低速軸上；

高速軸通過V帶傳動(dòng)與電動(dòng)機(jī)相連，低速軸通過聯(lián)軸器與工作的轉(zhuǎn)筒相連；整

個(gè)減速器應(yīng)該結(jié)構(gòu)緊湊，盡量減少自身重量，符合安全條件的情況下，使用合適

的零部件，降低生產(chǎn)成本與維護(hù)成本，其設(shè)計(jì)應(yīng)該為生產(chǎn)和使用提供便利。

計(jì)算與說明主要結(jié)果

三、動(dòng)力機(jī)選擇

I選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)

可選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，它具有

國際互換性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。

II確定電動(dòng)機(jī)功率和型號(hào)

卷筒的轉(zhuǎn)速：

60xl000v60x1000x1.

凡，=---------=-----------=38.20〃/min

7tD500〃

卷筒軸的輸出功率功率：

尸卬=尸Xv+1000=1500x1+1000=L5&W

帶傳動(dòng)的效率為0.96

滾動(dòng)軸承的效率為0.99

圓柱齒輪嚙合的效率0.97

聯(lián)軸器的效率為0.99

滑動(dòng)軸承效率0.96

電機(jī)所需的功率為：P=Pw/(0.9^3x0.962x0.97)=1.72kw

dPd=1.72kw

電動(dòng)機(jī)的額定功率需要略大于取以=2.及W。

查表知，V帶的傳動(dòng)比范圍為2~4,單級(jí)圓柱齒輪的傳

動(dòng)比范圍為3~6；令V帶輪的傳動(dòng)比為卜圓柱齒輪傳動(dòng)比

為公電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：

=HH,XZ,XZ2

電動(dòng)機(jī)：

得到%=229~916.8r/min

Y132S-8

知同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電機(jī)符合要求。Ped=2.2kw

故選額定功率為2.2W的Y132S-8型電機(jī)。

四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

1,各傳動(dòng)比的計(jì)算

總傳動(dòng)比為i=710/38=18.68

取V帶的傳動(dòng)比為z；=3.5,則單級(jí)減速器的傳動(dòng)比

為G=18.68/3.5=5.33。知V帶和減速器的傳動(dòng)比均符

合各個(gè)裝置的傳動(dòng)范圍。

2,各軸的轉(zhuǎn)速可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和各相鄰軸間的傳動(dòng)

比進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)速(r/min)。

0軸n0=710

主動(dòng)軸n1=203

從動(dòng)軸n2=38

3,各軸的輸入功率(kw)

P0=Pd=1.72

Pl=1.72X0.96=1.65

P2=1.65X0.99X0.97=1.58

4,各軸輸入扭矩的計(jì)算(N?m)

T0=9550X1.72/71=23.14

Tl=9550X1.65/203=77.62

T2=9550X1.58/38=397.08

將以上算得的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表如下：

發(fā)

動(dòng)

0軸1軸2軸

機(jī)

71

轉(zhuǎn)速(r/min)71020338

0

輸入功率P(kw)1.721.651.58

輸入扭矩T

23.1477.62397.08

(N.m)

五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)功率

PC=KAXPd=1.2X1.72=2.064kw

KA為工作情況系數(shù)，取1.2(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8)

2.選擇V帶型號(hào)

根據(jù)Pc=2.064kw,nl=n0=710r/min；

普通V帶選型圖(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15),

應(yīng)該選擇A型V帶；

3.求出大小帶輪的基準(zhǔn)直徑d2,dl

知dl275mm

取小輪直徑dl=140mm

大輪直徑

d2=n0/nlXdl(1-e)=710X140X(1-0.02)

/203=480.2mm

(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-9)得,d2=500mm；d1=140mm

d2=500mm

4驗(yàn).算帶速

v=nXdlXn0/(60X1000)=五X140X

710/60000=5.2m/s

在5~25m/s之內(nèi)，合適。

5.求V帶基準(zhǔn)長度Ld和中心距a

初步選取中心距

a0=1.5(dl+d2)=1.5X(l40+500)=960mm

取a0=960mm

帶長L0=2a0+n/2(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0)=2959mm

(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-9)得，對(duì)A型帶，基準(zhǔn)長度

Ld=2800mmLd=2800mm

計(jì)算實(shí)際中心距a??aO+(Ld-LO)/2=88O.5mm

6.驗(yàn)算小帶輪包角

a=180°-(d2-dl)/aX57.3°=156.6°>120°合適

7.V帶根數(shù)

Z=Pc/((P0+△P0)KaKL

(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3)

單根普通V帶的基本額定功率P0取0.95kw

i=d2/(dlX(l-e)=500/(140X(1-0.02))=3.64>2.

iWl時(shí)的增量△P0=0.09kw

包角修正系數(shù)Ka取0.94(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-7)

帶長修正系數(shù)KL取1.11(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-2)

帶入上式，得到Z=L475

所以取2根帶z=2

8.求作用在帶輪上的壓力F。

由（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1）知,q=O.lkg/m,得到單根V單根V帶初拉力

F0=164.4N

帶初拉力F0=164.6N

作用在軸上的初壓

故，作用在軸上的初壓力F°=653.58N力Fy=653.58N

斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)：

1.材料的選擇，確定許用應(yīng)力：

因?yàn)闇p速器要求結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，故采用硬齒面組合。

小齒輪材料為45鋼（表面淬火），硬度為40-50HRC；大齒

輪材料為45鋼（表面淬火），硬度為40-50HRC,

o-wl,?=1120MPa,%m=680MPa；（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-1）

（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-4和表11-5）

取安全系數(shù)SF=1.6SH=1.25（表11-5）

取ZH=2.5ZE=189.8（表11-4）

貝I」[OH]=O■卬而/SF=896MPa

[oF]=crfljni/SF=425MPa

2.按照齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算

齒輪按照精度等級(jí)為9制造，取載荷系數(shù)K=L3（《機(jī)械設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)》表13-3）,取齒寬系數(shù)。d=0.8

初選螺旋角為14°

試選小齒輪齒數(shù)zl=22,大齒輪齒數(shù)z2=22Xzl=118；

實(shí)際傳動(dòng)比i=118/22=5.33;

齒形系數(shù)

T-為小齒輪的轉(zhuǎn)矩，

3-為使用系數(shù)，取為1.3；

齒形系數(shù)Zvl=22+（cos14）?22.7

3

Zrl=1184-（cosl4°）?121.6；

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-8和11-9

4-為齒形系數(shù)，取為=2.88=2.23；

Ys—齒根修正系數(shù)，取為LI=L57%2=L82;

知%a0.00665〉

42'兒引。]==08597

故而對(duì)小齒輪進(jìn)行齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算

按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：法向模數(shù)

>)K7y"s,“xcos”

|4,Z；crfI

根據(jù)(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表4-1)

取mn=3

中心距a=〃z“x(q+z2)+2+cos(14°)?216.4mm〃％=3

根據(jù)(《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2)

取a=220zwn

確定螺旋角。=arccos(m?x(22+118)+2+220)?17°20'29''

a=220mm

小齒輪分度圓直徑4=叫XZ]+cos￡?69.1mm

則齒寬為。=制x4=0.8x69.1?55.3mm

取仇=55mmbf=60mm

3.驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度

<yH=zEzHzpxJ2KTx(〃+l)+2+rJ+〃

?445.2A/Pa<M]=896MPa

故而齒輪的強(qiáng)度符合要求；

4.齒輪的圓周速度

齒輪的圓周速度丫="4%=o.73m/s

60*1000

查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-2可知選用9級(jí)制造精度是合適的。

5.斜齒圓柱齒輪的的各主要參數(shù)

模數(shù)m=3;小齒輪齒數(shù)22,大齒輪齒數(shù)z=118；

螺旋角夕=17°20'29''；

m=3;zl=22;z2=118

分度圓直徑di=69.1mm,d2=370.9mm尸=17°20、29、、

齒頂高％=mn=3mm

齒根高h(yuǎn)fl=i.25mn=3J5mm

齒頂圓直徑=61.6mmJf/2=363.4mm

齒根圓直徑df.=15Ammd口=3769m/n%=61.6mm

由此設(shè)計(jì)有

九二363.4mm

模數(shù)分度圓直壓力角齒寬

徑dn=75.1mm

小齒輪369.1mm20°60

大齒輪3370.9mm20°55

j/=376.9mm

六.軸的設(shè)計(jì)

A軸1（高速軸）的設(shè)計(jì)

1.軸材料的選擇初步選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。

由以上數(shù)據(jù)得高速軸的關(guān)鍵數(shù)據(jù)

功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速齒輪分度壓力角

圓直徑

1.65Kw77.62N?m203r/min69.1mm20°

2求作用在齒輪上的力

圓周力Ft=2T/d1=2X77620/69.1=2246.6N

徑向力Fr=FtXtanaXcos0=2246.6Xtan20°X圓周力

cosl7°20'29''=780.5NFt=2246.6N

徑向力Fr=780.5N

軸向力Fa=FtXtan0=7O1.5N

軸向力Fa=701.5N

3初步確定軸的尺寸

式中C（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-2）,取118；

Vn

p—軸傳遞的額定功率，取L65kw

n—軸的轉(zhuǎn)速，為203r7min

則計(jì)算得42G—=20.1mm

vn

因?yàn)殒I槽影響強(qiáng)度，故單鍵加3%到5%。

&>20.1X(1.03~1.05)根根二(20.7?21.11)加〃?

圓整后取dm-n=22mm；

此軸的最小直徑即為安裝皮帶輪處軸的直徑。

4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先擬定軸上零件的裝配方案。其中軸段5和7、齒輪的形

式為待定。

1.軸段1的設(shè)計(jì)

知軸段1用于安裝皮帶輪，根據(jù)軸的最小直徑確定軸的直徑

為dl=25mm,帶輪輪轂的寬度為（1.5-2.0）dl=（37.5-50）

mm,取為45mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2）0考慮到軸段的

長度也應(yīng)該略小于輪轂的長度，取ll=43mm；

d1=25mm

2軸段2的軸徑設(shè)計(jì)ll=43mm

考慮到皮帶輪的軸向定位和密封圈尺寸，帶輪右側(cè)為軸肩定

位，軸肩高度取670mm（P26,《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》），故

d2=31~35mm。

該處軸的圓周速度為v=-----——*0.37m/s<3m/s;

60*1000

故而可以采用氈圈油封。（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16-8和表16-9）,

知采用氈圈32FZ/T92010-91氈圈

同時(shí)可以確定d2=32mm；32FZ/T92010-91

d2=32mm

3軸段3和軸段6的設(shè)計(jì)

軸段3、6安裝軸承，該軸上的齒輪受到圓周力、軸向力和徑

向力的作用，考慮到徑向力和圓周力較大，固初步選用圓錐

滾子軸承。且由于軸2和軸3之間的軸肩不用于軸向定位，

僅為了零件拆裝方便和區(qū)別加工表面，故d3=d2+（1-5）

mm=33~37mm；

初步選用型號(hào)為30207的圓錐滾子軸承（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表

15-7）,其內(nèi)徑為35mm,B=17mm,外圈直徑為72mm,壓

30207的圓錐滾子

力作用中心位置為a=16mm,T=18.25mm,a=14°02'10''；初

軸承

步確定采用正安裝；

又知該減速器齒輪的圓周速度V=叫〃I=0.27m/s<2nVs,

60*1000

因此軸承采用脂潤滑，軸承內(nèi)側(cè)側(cè)采用擋油環(huán)定位，外側(cè)為

軸承端蓋定位。

取擋油環(huán)突出內(nèi)壁的距離Bl=2mm；由于采用脂潤滑，取

△3=12/n/n；故軸3的長度為

4=A2—g+A3—B]+B-10—+12—2+17——37—1^

15待定；故軸段的直徑d3=d6=35mm,13=16=37-15；d3=d6=35mm

13=16=37-15

4軸段2的長度設(shè)計(jì)

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-1和表4-1,取箱座壁厚6=8血加，

箱蓋壁厚不-8mm；

根據(jù)齒輪的中心距a=220mm,地腳螺釘直徑

df=0.036x220+12=19.92mm故勿=20mm

軸承旁連接螺栓直徑4=0.75xd/=15mm取《=16/?????

箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑4=。5~。6）X2=12機(jī)機(jī)取

d2=12mm

觀察孔蓋螺釘直徑取〃=。3~0.4）d/=8mm

d1至箱體外壁和邊緣距離距離Clmin=22mmC2min=20mm

dr至箱體外壁和邊緣距離距離Clmin=26mmC2min=24mm

d1至箱體外壁和邊緣距離距離Clmin=18mmC2niin=16mm

軸承旁凸臺(tái)半徑：R,=C2（針對(duì)軸承旁連接螺栓）

箱體內(nèi)壁至軸承座端面距離L[=b+C]+C2+（5~10）=55~60mm

取Ll=60mm；

軸承端蓋數(shù)據(jù)：

軸承蓋螺釘尺寸＜/3=8mm數(shù)目n=4e=1.2xd3=9.6mm

MXe=10mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2）

取軸承端蓋與軸承座之間調(diào)整墊片的厚度為\=2mm；

為了在不拆卸帶輪的情況下拆裝軸承端蓋連接螺釘，取帶輪

凸緣端面至軸承蓋表面的距離K=25mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表

11-2）

所以軸段2的長度

L2=68mm

12=Ll+e+△,+K-5-A3=60+l0+2+25-17-12=68，nm；

在不考慮皮帶輪的拉力時(shí)：

水平面的受力圖為

Fti

ABCD

F1HF2H

平衡方程為：FlH=F2H=l/2xF=ll23.3N

垂直面內(nèi)受力圖為

Frl

-------------------r————?

ABC-MiD

FivF2V1

平衡方程：

MF?mm

I、=a\2/2=701.5x69.1/2=24236.83^

"+名產(chǎn)舊=780.52V

F2?x(L2+L3)-M2-FrlxL2=0

F=14SN

由以上3式解得L"

6,,=635.5N

以上結(jié)果可以解出兩個(gè)軸承的徑向載荷

&'=JE/+"2=1132.6N

"2、=J居J+J2=129O.6N

考慮到皮帶輪的拉力時(shí)：

受力圖如下

B匚:

\/FQFIQJ■尸2(7

平衡方程為%JLf)

解得K0=864.8N80=211.3N

考慮最壞的情況，即兩個(gè)軸承同時(shí)達(dá)到最大的徑向動(dòng)載荷，

此時(shí)

工I=5'+%=1997.4N工2=%'省2=1079.3N

對(duì)圓錐滾子軸軸承

e=L5tana=1.5tan(14°2'10'')=0.375

區(qū)=221A=o.35i<e

Frl1997.4

F701.7ye

—al=--------=0.650>e

Fr21079.3

當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)X,=X2=0.4y,=r2=0.4cota=1.6

(Fa/Fr>e)

知內(nèi)部軸向力

f;=￡i=I997.4+3.2=624.2N

,I2Y

F,=^-=1079.3-3.2=337.3N

a2y

下圖即為該對(duì)軸承的受力情況

________________8—a1%'D

<RFatd

知Al+尸al>凡2

所以軸承2為壓緊端，軸承1為放松段；軸承的軸向力為

B尸耳尸624.2N

工2=R+RI=1325.7N

當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)XI=X2=l；K=Y2=0；(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表

16-11)：

[=X]工]=1997.4Ng=X1工2=3200.82N

故而對(duì)軸承1進(jìn)行壽命校核：

(《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-8、16-9,知(=%=1.2;)

對(duì)于滾子軸承，￡=10/3；

對(duì)于該對(duì)軸承的設(shè)計(jì)要求，雙班制工作十年，其工作時(shí)間小

時(shí)數(shù)為%=10x16x250=40000〃

該對(duì)軸承

2齡等六會(huì)/黑)『47。148冏。

知此處選用30207型號(hào)的圓錐滾子軸承符合要求。

10.軸的強(qiáng)度校核

軸的空間受力圖為:

在不考慮皮帶輪的初拉力時(shí)：

該軸的水平面內(nèi)受力圖和對(duì)應(yīng)的彎矩圖為:

根據(jù)軸承校核的數(shù)據(jù)知：平衡方程：

F\InH=F2，Htl=V2XtF，=1123.3N

此時(shí)c點(diǎn)的彎矩最大為

"cix4=1123.3x51=57288.3N?加加

垂直面內(nèi)受力圖和對(duì)應(yīng)的彎矩圖如下:

ABCD

FivF2V

知.凡="5N

?F2V=635.5N

hr.

ABCD

此時(shí)c點(diǎn)的彎矩最大，其值為：

Mc2=厚x&+M|=145X51+24236.83=31631.837V?mm

合成以后的彎矩圖為：

ABCD

此時(shí)明顯最大彎矩出現(xiàn)在C點(diǎn)處,即小齒輪的力的作用中心,

A/?=^M2+M2=65440.98N?mm

其值為:CC1C2

?

MDJ=ONmm

單獨(dú)考慮皮帶輪拉力FQ的作用時(shí):

軸1的受力圖為：

AD

%FQFIQ'

根據(jù)已知數(shù)據(jù)知：%=864.8N噎=21L3N

此時(shí)的彎矩圖為:

ABCI)

此時(shí)最大彎矩出現(xiàn)在B點(diǎn)，其值為:

MJ=FQxL,=864.8x106.75=92317.4N?mm

Mc'、=211.3x5l=10776.3N?〃〃笈

同時(shí)軸1的扭矩圖如下：

ABCD

TDR=TCr=T=77620?mm

將上述結(jié)果進(jìn)行整合，考一慮到最危險(xiǎn)的工作狀態(tài)，即皮帶輪

拉力引起的彎矩和原有的1合成彎矩方向一致。從而得到軸1

的空間彎矩合成圖：

ABCD

從圖中可知，最大的彎矩出現(xiàn)在B點(diǎn)或者C點(diǎn)；

MOfi=OM/'=92317.4^*wm

%=%'+MC''=65440.98+10776.3=76217.28N?mm

知最危險(xiǎn)出位于B點(diǎn)所在截面。

計(jì)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力：

由（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-1和14-3）知，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)得到

<yB=650MPa；[crih]=60MPa；

C截面的抗彎系數(shù)為（為計(jì)算方便，取軸段5的直徑計(jì)算，

因?yàn)辇X根圓直徑大于軸段5的直徑）

卬=叫3/32=4353/32=4209.24加加3

抗扭截面系數(shù)為：

WT=7rd//16=%353/16=8418.49〃?〃"

C截面最大彎曲應(yīng)力為：

%=%/叩=92317.4/4209.24=2\.93MPa

最大的剪應(yīng)力為：

r=Tc/Wr=77620/8418.49=9.22MPa

軸的切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a=0.6；

當(dāng)量應(yīng)力：5=而：+4(0)2=/856?+4(0.6x564)、故該軸

=19.64MPa<[aih]=6QMPa

的校核安全。

1L帶輪處鍵連接的設(shè)計(jì)和安全校核

鍵的材料采用45鋼，輪轂材料即齒輪的材料為45鋼，由（《機(jī)

械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-10）知在抵抗輕微沖擊的情況下，

[o>]=100~120MPa；

￡.律C8x36GB

該處鍵連接，輪轂長度為45mm,軸段長度為43mm,1096-79

根據(jù)（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1）,選擇鍵C8x36G61096-79

校核鍵的強(qiáng)度：

_444x77620

=55.44MPtz<[o-J=100~120MPa

p

~dth(L-b/2)25x7x(36-4)

故該鍵的強(qiáng)度符合要求。

B軸11（低速軸）的設(shè)計(jì)

1.軸材料的選擇初步選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。

由以上數(shù)據(jù)得高速軸的關(guān)鍵數(shù)據(jù)

功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速齒輪分度壓力角

圓直徑

1.58Kw397.08N?m38r/min370.9mm20°

2求作用在齒輪上的力

圓周力Ft=2T/d1=2X97080/370.9=2141.2N圓周力

徑向力Fr=FtXtanaXcos|3=2141.2Xtan20°XFt=2141.2

徑向力Fr=743.9N

cosl7°20'29''=743.9N

軸向力Fa=232.3N

軸向力Fa=FtXtanp=232.3N

3初步確定軸的尺寸

J>CJ/-,式中G（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-2）,取118；

Vn

p—軸傳遞的額定功率，取1.58

n—軸的轉(zhuǎn)速，為3r/min

則計(jì)算得42G心=38」

Vn

因?yàn)殒I槽影響強(qiáng)度，故單鍵加3%到5%。

4>38.1x（1.03?1.05）機(jī)m=（39.243?40.01）機(jī)機(jī)

圓整后取"min=41〃?〃?；

此軸的最小直徑是安裝皮帶輪處軸的最小直徑4訕,為了使所

選的軸的直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，固需同時(shí)選取聯(lián)軸

器的型號(hào)。

4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先擬定軸上零件的裝配方案。

1.軸段1的設(shè)計(jì)

知軸段1用于安裝聯(lián)軸器，根據(jù)軸的最小直徑為41m；為補(bǔ)

償安裝誤差、隔離震動(dòng)，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。根據(jù)（《機(jī)械

設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8）,取工作狀況系數(shù)K,=1.3；

計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=Ka*T=1.3*397.085N?m,按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tea

3聯(lián)軸器型號(hào)：

應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，，查標(biāo)準(zhǔn)選用彈性柱銷聯(lián)軸

HL-3聯(lián)軸器

器（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17-4）,GB5014-85中的HL3聯(lián)軸器,

45*84GB5014-85

其公稱轉(zhuǎn)矩為630,孔徑可取30~48小軸徑，取聯(lián)軸器轂孔

直徑為45,選取J1型軸孔，轂孔長度為84mm,考慮到軸段

的長度也應(yīng)該略小于輪轂的長度，取ll=82mm；

聯(lián)軸器主動(dòng)端代號(hào)為：HL4聯(lián)軸器48*84GB5014-85

故取軸的直徑dl=48mm,U=82mm；

2軸段2的軸徑設(shè)計(jì)

考慮到聯(lián)軸器的軸向定位和密封圈尺寸，聯(lián)軸器右側(cè)為軸肩

定位，軸肩高度取6~10mm（P26,《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》），故

d2=51?55mm。

該處軸的圓周速度為v=-----——?0.10m/s<3m/s;

60*1000

氈圈

故而可以采用氈圈油封。（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16-8和表16-9）,55FZ/T92010-91

知采用氈圈55FZ/T92010-91d2=55mm

同時(shí)可以確定d2=55mm；

3軸段3和軸段6的設(shè)計(jì)

軸段3、6安裝軸承，該軸上的齒輪受到圓周力、軸向力和徑

向力的作用，考慮到徑向力和圓周力較大，固初步選用圓錐30212的圓錐

滾子軸承。且由于軸2和軸3之間的軸肩不用于軸向定位，滾子軸承

僅為了零件拆裝方便和區(qū)別加工表面，故d3=d2+（1-5）

mm=56?60mm；

初步選用型號(hào)為30212的圓錐滾子軸承（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表

15-7）,其內(nèi)徑為60mm,B=22mm,外圈直徑為110mm,壓

力作用中心位置為a=22mm,T=23.75mm,a=15°06'34''；

初步確定采用正安裝；又知該減速器齒輪的圓周速度

rrAyj

v=四=1.06m/s<2m/s,因此軸承采用脂潤滑，軸承內(nèi)

60*1000

d3=d6=60mm

側(cè)側(cè)采用擋油環(huán)定位，外側(cè)為軸承端蓋定位。取擋油環(huán)突出13=16

內(nèi)壁的距離Bl=2mm；故軸段的直徑d3=d6=60mm,13=16；

4.軸段2的長度設(shè)計(jì)

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-1和表4-1,

軸承端蓋數(shù)據(jù)：

軸承蓋螺釘尺寸d3=10mm數(shù)目n=6e=1.2xd}=l2mm

e=12.5mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2）

取軸承端蓋與軸承座之間調(diào)整墊片的厚度為4=2〃"〃；

為了在不拆卸聯(lián)軸器的情況下拆裝軸承端蓋連接螺釘，取帶

輪凸緣端面至軸承蓋表面的距離K=30mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》

表11-2）

所以軸段2的長度12=70.5mm

12=Ll+e+A,+/f-B-A3=60+125+2+30-22-12=70.5mw；

5.軸段4的設(shè)計(jì)

軸段4用于安裝齒輪，（假設(shè)該軸不是齒輪軸，此時(shí)齒輪的兩

端采用擋油環(huán)和軸肩定位）考慮到軸段4和軸段3之間無需

軸肩定位，僅考慮拆裝方便，暫取d4=63mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手

冊(cè)》表11-2）；查表（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1）,此時(shí)齒輪所

需定位的平鍵的公稱尺寸為8x〃=18xll/wn此時(shí)，鍵槽深度

軸t=7.0mm,轂tl=4.4mm

該處齒輪到齒根圓到輪轂鍵槽的距離為

s=（dfl-d4）4-2港=（291.9-63）+2-3.8

=110.65〃?〃z>2.5〃?,=2.5x2/cos/?

故大齒輪處采用軸肩定位和套筒定位。因?yàn)樾↓X輪的齒寬為d4=63mm

14=53mm

55mm,所以14=53mm；

6.軸段5設(shè)計(jì)

因?yàn)檩S段4的直徑為63mm,考慮到軸段4和軸段5之間的

d5=71mm

軸肩用于定位，取d5=71mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-2）,

15=10.5mm

l5=A2-B,+0.5（b,-b2）=10.5mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P243）

7.軸段3和軸段6的設(shè)計(jì)

13=48.5mm

軸段3的長度：

16=36mm

l3=b2-l4+A2+A3+B+(%-4)/2=2+10+12+22+2.5=48.5機(jī)〃?

Z6=B)+A3+B=22+12+2=36/27/??；

8.求力的作用點(diǎn)之間的距離

如圖

L,=4=/I+2+L+B-(T-a)=0.5x84+70.5+22-1.75=132.75mm

L2=Z3-[B-(T-?)]+l/2xb2-2=48.5-20.25+28=56.25mm

4=0.5xb2+/5+/6-20.25=30+10.5+36-20.25=56.25〃?〃？

鍵

9.軸段1與軸段4鍵連接設(shè)計(jì)

C14x70GS1096-79

軸1處直徑為45mm,查表（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1）得：

鍵C14x70GB1096-79

鍵

軸4處直徑為63mm,查表（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1）得:

18x45GB1096-79

鍵18x45G51096-79

5.軸承的校核

對(duì)該軸進(jìn)行受力分析，求軸承上的載荷

水平面的受力圖為:

Ft2

ABCD

FlhF2H

平衡方程為：FtH=F2H=l/2xF=101lAN

垂直面內(nèi)受力圖為

平衡方程：

“2x4/2=679.8x296.9/2=43172.76N?mm

"+J=743.9N

F2l,x(L2+L3)-M2-Fh.X￡2=0

"T.8N

由以上3式解得

%=755.7N

以上結(jié)果可以解出兩個(gè)軸承的徑向載荷

%=J^J+/V=131O.85N

對(duì)圓錐滾子軸軸承30212：

e=].5tana=1.5tan(14°2'10'')=0.405

組=2211=o.217<e

Fri1071.2

&L=2323=o1772々

Fr21310.85

當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)X,=X2=0.47,=/2=0.4cota=1.48

（Fa/Fr>e）

知內(nèi)部軸向力

%=d=1071.2+2.96=362.23N

"2Y

產(chǎn)產(chǎn)區(qū)=1310.85+2.96=442.85N

$22y

下圖即為該對(duì)軸承的受力情況

NFS1FS20

/8、>Fa；<dD

c

知F、T+工1>F52

所以軸承2為壓緊端，軸承1為放松段；軸承的軸向力為

工廠F”=362.23N

&=R+EI=594.53N

當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)乂|=乂2=1;工=丫2=0;（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表

16-11）：

6=X1工1=1851.IN￡=X]￡2=2422.4N

故而對(duì)軸承2進(jìn)行壽命校核：

（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-8、16-9,知<=16=1.2;）

對(duì)于滾子軸承，￡=10/3；

對(duì)于該對(duì)軸承的設(shè)計(jì)要求，雙班制工作十年，其工作時(shí)間小

時(shí)數(shù)為%=10xl6x250=40000/?

該對(duì)軸承

51061x59800

)=486152886h>h0

60〃fpP60?1.2x1310.85

知此處選用3012型號(hào)的圓錐滾子軸承符合要求。

6.軸的強(qiáng)度校核

軸的空間受力圖為:

該軸的水平面內(nèi)受力圖和對(duì)應(yīng)的彎矩圖為:

Ft2

ABCD

FlhF2H

根據(jù)軸承校核的數(shù)據(jù)知：平衡方：FlH=F2H=\/2xF=\07\AN

ABCD

此時(shí)C點(diǎn)的彎矩最大為

MCI=FIWXL2=1071.1X56.25=60249.375?mm

垂直面內(nèi)受力圖和對(duì)應(yīng)的彎矩圖如下：

FivF2V

知:KZ

^rrnTrrnTlT

ABC

此時(shí)c點(diǎn)的彎矩最大，其值為：

MC2=F2VXL3=1577.5x56.25=88734.4A^*mm

軸2的空間合成彎矩圖如下所示：

■^rmTnrnTin

BC一歷

顯然最大彎矩位于C截面，

Mc=\lMn+MC2=13626.3N?mm

軸2的扭矩圖為

TB=TC=T=526650N?mm

將上述結(jié)果進(jìn)行整合，

從圖中可知，最大的彎矩出現(xiàn)在C點(diǎn)

又TB=TC=T=526650N?mm知最危險(xiǎn)出位于C點(diǎn)所在截面。

計(jì)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力：

由（《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-1和14-3）知，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)得到

crB=650MPa；[a_1b]=60MPa；

c截面的抗彎系數(shù)為：

2

W=7rd//32-/?r(d4-t)/(2xd4)

=^-633732-18x7(63-7)/126

=21412.3加加3

抗扭截面系數(shù)為：

W=7Td//16-初0-t)2/(2Xd4)

=^-633/16-18X7(63-7)/126

=45960.6加3

C截面最大彎曲應(yīng)力為：

o-4=MC/W=136262.3/21412.3=6.36MP?

最大的剪應(yīng)力為：

r=Tc/WT=526650/45960.6=11.46MPa

軸的切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a=0.6；

當(dāng)量應(yīng)力：=而：+4(。T)-="6.36~+4(0.6x11.46)2故該軸

=15A5MPa<[aih]=60MPa

的校核安全。

7.鍵連接的設(shè)計(jì)和安全校核

鍵的材料采用45鋼，輪轂材料即齒輪的材料為45鋼，由(《機(jī)

械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-10)知在抵抗輕微沖擊的情況下，

[bp]=100~120Mpa；

聯(lián)軸器處鍵連接，輪轂長度為84mm,軸段長度為82mm,

根據(jù)(《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1),選擇鍵C14x70G81096-79

4T—-------4-x-3-9-7-0-8-0--------

校核鍵的強(qiáng)度：Pd/(L-b/2)48x9x(70-7)故該鍵的強(qiáng)度

=58.36MP?<[o-/,]=100~120MPa

符合要求。

大齒輪處鍵連接，輪轂長度為55mm,軸段長度為53mm,

根據(jù)(《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1),選擇鍵18x45G81096-79

_47_4x397080

校核鍵的強(qiáng)度：°尸4〃(L-b)=63x11x(45-18)故該鍵的強(qiáng)度

=84.89MPa<?]=100~120MPa

符合要求。

七、潤滑方式、潤滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇

己知齒輪的圓周速度V=0.73m/s<2m/s

根據(jù)（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》）表16-2和表12-7,齒輪的材料為45

鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火，ah=600MPa；推薦運(yùn)動(dòng)粘度為500,查

表16-1,選用GB5903-86N460潤滑油，潤滑油深度為4cm,

箱體底面尺寸為

5.455cmX51.8cm,箱體內(nèi)所裝潤滑油總量為

=5.455x51.8x4=1.131

該減速器所傳遞功率P=L65kW。對(duì)于單級(jí)減速器，每傳遞

IkW的功率，需用油量為V0=35O~700cm3,則該減速器所需

油量為：

33

V1=PVo=1.65X（350-700）cm=577.5~l155cm

Vi=1155cn?<匕;潤滑油量滿足要求。

在軸的設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定軸承采用脂潤滑；確定軸承潤滑所需

的潤滑脂，根據(jù)表16-4（《課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》），圓錐滾子軸承選

用2號(hào)鈉基潤滑脂（GB492-89）o

八、箱體的結(jié)構(gòu)尺寸

箱體采用鑄造成型，成型材料選擇HT200；下表為箱體的主

要結(jié)構(gòu)尺寸（參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-1和表4-1）

名稱代號(hào)尺寸/mm

中心距a