用于帶式運(yùn)輸機(jī)的同軸式二級圓柱齒輪減速器剖析

1、目錄1) 前言 12) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 23) 傳動(dòng)方案的擬定及說明 34) 電動(dòng)機(jī)的選擇 35) 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 56) 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 67) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 138) 滾動(dòng)軸承的選擇和壽命計(jì)算 259) 鍵的選擇和校核 2710) 聯(lián)軸器的選擇 2811) 箱體的結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì) 2812) 潤滑和密封的設(shè)計(jì) 2913) 設(shè)計(jì)小結(jié) 3014) 參考資料 30一 前言機(jī)械課程設(shè)計(jì)是考察學(xué)生全面掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識的主要環(huán)節(jié)，將“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”和“機(jī)械 設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”的內(nèi)容體系有機(jī)整合為一個(gè)新的綜合課程設(shè)計(jì)體系，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)尺寸 設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)

2、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用等內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械系統(tǒng)設(shè) 計(jì)意識、現(xiàn)代設(shè)計(jì)意識和創(chuàng)新意識以及提高學(xué)生在設(shè)計(jì)、繪圖等的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。本次 課題為設(shè)計(jì)一單級圓錐齒輪減速器，減速器是用于電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。課程設(shè)計(jì)的 主要內(nèi)容包括 :設(shè)計(jì)題目，傳動(dòng)效率的計(jì)算，電機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算，軸和軸承的 選擇及相關(guān)計(jì)算，鍵的選擇與校核，聯(lián)軸器的選擇，箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，潤滑和密封的設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)的目 的：1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課的知識，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使已學(xué)知識得以鞏固、加深和擴(kuò)展；2、學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、部件、機(jī)械傳動(dòng)及一

3、般機(jī)械的基本設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì) 能力、分析問題及解決問題的能力；3、提高學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊、圖冊）進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算及考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能和機(jī)械 CAD 技術(shù)。具體任務(wù)：1、傳動(dòng)方案的分析和擬定；2、電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；3、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)（齒輪傳動(dòng)、錐齒傳動(dòng)） ；4、軸的設(shè)計(jì)（所有軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，低速軸的彎、扭組合強(qiáng)度校核及安全系數(shù)校核）；5、軸承的設(shè)計(jì)（所有軸承的組合設(shè)計(jì)，低速軸上軸承的壽命計(jì)算）；6、鍵的選擇及強(qiáng)度校核；7、減速器的潤滑與密封；8、減速器裝配圖設(shè)計(jì)（箱體、箱蓋、附件設(shè)計(jì)等）9、零件工作圖設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)任務(wù)書【設(shè)計(jì)一

4、用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的同軸式二級圓柱齒輪減速器?！?總體布置簡圖2工作情況工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)3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）14000.7535051024設(shè)計(jì)內(nèi)容1）電動(dòng)機(jī)的選擇與參數(shù)計(jì)算2）傳動(dòng)部分設(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5設(shè)計(jì)任務(wù)1）減速器裝配圖一張（1號圖幅）2）零件工作圖2張（3號圖幅2張繪制輸出軸及其上齒輪工作圖各一張）3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份三. 傳動(dòng)方案的擬定及說明1. 傳動(dòng)方案：V帶加同軸式二級圓柱齒

5、輪減速箱2. 特點(diǎn)：采用V帶可起到過載保護(hù)作用；減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。3. 說明如下：為了估計(jì)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比范圍，以便選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和擬定傳動(dòng)方案可先由已知條件計(jì)算一般常選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r；min或1500r,min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。四. 電動(dòng)機(jī)的選擇1. 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇Y132S-4系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，它為臥室封閉結(jié)構(gòu)。2.電動(dòng)機(jī)容量的選擇1）卷筒軸的輸出功率Pw2T21400 門”FvPw=v0.75D二 .35O=6kW100010001000按工作要求和工作條件，選用一

6、般用途的2）電動(dòng)機(jī)輸出功率PdPd代傳動(dòng)裝置的總效率式中1 =0.955 V帶傳動(dòng)效率;2 =0.9875軸承傳動(dòng)效率（球軸承）；3 =0.97 齒輪的傳動(dòng)效率，齒輪精度8級；4 =0.9925 彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率5 =0.955 卷筒軸滑動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率；則 = 0.955 0.98753 0.9720.9925 0.955 0.82015P6故 Pdw7.3157kW0.820153）電動(dòng)機(jī)額定功率Ped查表，選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped =7.5kW3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇查表得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍24 ；兩級同軸式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍i2 = 860則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 nd二nw i1

7、 i26559827r/min可見同步轉(zhuǎn)速為 750r/min、1000r/min、1500r/min和3000r/min的電動(dòng)機(jī)均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表所示：方案電動(dòng)機(jī) 型號額定 功率（kW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min ）電動(dòng)機(jī) 質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)兩級減速器1Y132M-47.5150014408134.4682.513.7872Y160M-67.5100097011923.2182.210.554由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，但方案1的電動(dòng)機(jī)質(zhì)量較小，且比價(jià)低。因此，采用方案1，選定電動(dòng)機(jī)

8、型號為 Y132M-4。3.電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸查表得出出Y132M-4型電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備份。型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩(kw)(r/mi n)(r/mi n)額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M-47.5150014402.22.3HDEGKLFX GD質(zhì)量（kg）1323880331251510X 881五. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比inmi1440 =35.168nw 40.94632分配各級傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比h =2.5，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為:135= 14.0672.5iii2 = i3 =

9、 3.75所得i2 13符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍 3各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為I軸，中速軸為n軸，低速軸為川軸，各軸轉(zhuǎn)速為n0 =nm =1440r/minno1440 _c / .ni576r/m inh 2.5n 576.nn153.6r / mini23.75nn 153.6n 皿-40.96r / mini33.754各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率，即P0 = Ped 二 7.5kWR 二 P 1 = 7.5 0.955 二 7.1625kWP- = R 2 3= 7.1625 0.9875 0.97 = 6.8608kW

10、P十 P- 2 3 = 6.8608 0.9875 0.97 = 6.5718kW5各軸轉(zhuǎn)矩P75To =9550- =955049.74 N mn01440p7 1625T = 9550 丄工 9550118.75N mn576Th = 9550 邑=95506.8608 = 426.57 N mnn153.6Pm6.5718T 皿=9550 = 95501532.24 N mn 皿40.96總結(jié)：電動(dòng)機(jī)軸高速軸I中速軸H低速軸川轉(zhuǎn)速（r/min ）1440576153.640.96功率（kW）7.507.16256.86086.5718轉(zhuǎn)矩（N m）49.74118.75426.57153

11、2.24六. 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Ka = 1.2由于是帶式輸送機(jī)，每天工作兩班，查機(jī)械設(shè)計(jì)中表得：工作情況系數(shù)則計(jì)算功率為：Pca = 5廠1.2 7.5 = 9kW2）選擇V帶的帶型由Pea、n。查圖，選用a型3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd并驗(yàn)算帶速v初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1:由表取得小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd 125mm驗(yàn)算帶速v:60 1000二 125 144060 1000二 9.425m/s因?yàn)?m/s ：v ： 30m/s,故帶速合適。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd2: dd2二iiddi = 2.5 125 = 312.5mm 根據(jù)表得圓整為dd2

12、 = 315mm4）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度Ld初定中心距a0 = 500mm。2 (dd2 - dd1)- 2a0(dd1 dd2)24a計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度(dd2 - ddi)Ld0 2a0(dd1 dd2)24a2兀(315125)-2 500(125 315)1709.2mm24 漢 500由表選得的基準(zhǔn)長度 Ld -1750mm計(jì)算實(shí)際中心距aLd Ld1a ： a 2= 5001750 -1709.22二 520.4mm中心距變化范圍為 494.15572.9mm。5）驗(yàn)算小帶輪上的包角57 357 3r ：180 -（dd2 -dd1）180 -（315 -125）160

13、- 120a545.46）確定帶的根數(shù) 計(jì)算單根V帶的額定功率由 dd1 = 125mm和 n0 =1440r/min，查表得 P0 =1.91kW根據(jù) n0 =1440r/min , i=2.5 和 A型帶，查表得 厶P0 =0.03kW查表得 K 一. =0.95, KL 二 0.99。于是:Pr =(P0R) K. Kl =1.91kW =1.8246kW 計(jì)算V帶的根數(shù)zPz =4.93Pr1.8246取5根。7 )計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值(Fo)min由表得A型帶的單位長度質(zhì)量 q=O.1kg/m，所以(Fo)min =500空qv2(2.5-0.95) 92訃|= 5000.1

14、 9.425 N0.95x5x9.425= 165N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 F0 ,F0)min8)計(jì)算壓軸力Fp152(Fp)min =2z(F)min sin -二 2 5 165 sin1622N2 2總結(jié):帶基準(zhǔn)長度Ld (mm)小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1 (mm)大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2 (mm)中心距范圍a (mm)單根帶初拉力F0 (N)V帶/輪槽數(shù)Z1750125312.5494.15 572.916552. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算按低速級齒輪設(shè)計(jì)：小齒輪轉(zhuǎn)矩T)=% = 426.57 N m，小齒輪轉(zhuǎn)速 m = n = 153.6r/min ,傳動(dòng)比 i = i3 =3.75。(1) 選定齒輪

15、類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用斜齒圓柱齒輪 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選7級精度(GB10095-88) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表選擇小齒輪材料為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,二者硬度差為40HBS 選小齒輪齒數(shù)z 24 :大齒輪齒數(shù)z2二i z 3.75 24二90初選取螺旋角=14(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)2KHtT1公式：d1t寸u 1 / ZH ZEZ Z I )2 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值a）試選載荷系數(shù) K Ht =1.6b）選取區(qū)域系數(shù)ZH =2.433c）由圖查得；“ =0.7& ； .2 =0.88,； . - I ； .2

16、 = 0.78 0.88 = 1.66d）小齒輪傳遞的傳矩Ti =426.57N me）由表選取齒寬系數(shù):/d =1樣（i呵+鬻g）0.665h）.- -1i）由表查得材料彈性影響系數(shù)Ze =189.8MPaj）由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二h訕1二600MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限-H lim 2= 550MPak）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1 =60 m j Lh =60 153.6 1 （2 8 365 10） = 538214400 5.38 108 K1N1538214400 一“cccc “廠 “8N21143523840 1.435 10i13.75I）由圖查得接觸

17、疲勞壽命系數(shù)Khn 1 = 0.90, Khn2 = 0.94m）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得珂1KHN1 ；-Hlim1 0.90600MPa = 540 MPa; S1ItKHN2 ；Hlim2 0.94550MPa =517MPa Sn）許用接觸應(yīng)力540 517= 528.5MPa 計(jì)算2 1.6 426.57 1013.75 13.75廣2.433 x 189.8 x 0.665 x 0.985、528.5mm = 82.737 mmb）計(jì)算圓周速度i心牡n60 1000二 82.737 153.660 1000m. s 二 0.665m sc）齒寬bb

18、-：d d1t =1.0 82.737mm = 82.737mmd）計(jì)算載荷系數(shù)Kh由表查得使用系數(shù)KA =1根據(jù)v =0.665m. s，7級精度，查得動(dòng)載系數(shù) K v =1.05 ；由表查得 心一：的值與直齒輪的相同，故Kh，1.321;因 KAFt/b =1 426.57心09.7/2）/109.7 二 70.9N /mm： 100N /mm查表得 Kh 二 Kf - =1.4 ； Kf ：=1.18故載荷系數(shù)：Kh 二 Ka Kv S Kh ： =1 1.05 1.4 1.321 =1.94e）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1 =d1t3 Kh =82.737 3 1.94m

19、m = 88.225mmKt1.6及其相應(yīng)的齒輪模數(shù) mnd1 co88.225漢cos14mn -mm = 3.57mm乙24（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mnt 一32KfTYY :cos2： YFaYsafdZ12確定計(jì)算參數(shù)a）試選載荷系數(shù)KFt =1.6= arrtanftanPcosc) = arctan(tanl4ocos20.526o) = 13140E站=q/co瑰=1.66/cos: 13.140= 175Y = 0.2S + 0.75/e = 0.25 + 0.75/1.7S = 0.679gwC）螺旋角系數(shù)匸-=：_ ；d）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)ZviZi3COS2426.27cos3

20、14Zv2Z23COS90辺嚴(yán) 98.52cos 14e）查取齒形系數(shù)查表得 YFa1 = 2.592,YFa2 =2.185f）查取應(yīng)力校正系數(shù)查表得 YSa1 = 1.596,Ysa2 =1.787g）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限匚FE1 =500MPa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；FE2 =380MPah）由圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K fn 1 = 0.84, K fn 2二0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4得K FN 17- FE1S0.84 5001.4= 300.0MPa-F2KFN2 -FE2S0.88 5001.4= 238.9MPa0計(jì)算篙，并加以比較

21、Y 嚴(yán)丿592 侮6 =0 01379 上 F13002.185 1.787238.9-0.01634設(shè)計(jì)計(jì)算mnt32“6“26.57“03277“679 伽slQ.omm-1 2422.68mm調(diào)整齒輪模數(shù)a）圓周速度-.b）齒寬t0-10D0TTX 6酣 9X153.660X1C0Cm/s = 0.533b=01x0=Wc）齒高h(yuǎn)及寬高比b/hh 二（Zhan+cmnt = （2 x 1 + 025） x 2.63rr 6.03b/h = 66.29/6.03 = 1d）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf 二 Ka Kv Kf： Kf ： =1 1.05 1.4 1.18=1.73e）得出按實(shí)際載荷系

22、數(shù)算得的齒輪模數(shù)對比計(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) mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)。 從滿足彎疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取 mn=3mm。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認(rèn)、-鑿夏諭頃來計(jì)算小齒輪應(yīng)有的齒數(shù)。于是 ：Z1d1 cos :88225cos14 =28.53，取乙=29；則 Z2 =3.75 29 =108.75,取z? = 109。mn（4）幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距mn2cos :二 29 1093mm= 213.34mm2 cos14考慮到模數(shù)從2.75mm增大整圓至3mm，為此將中心距減小圓整為213mm。按圓整后的中心距修

23、正螺旋角2a希cd2；豐 3= 13 3748因0值改變不多，故參數(shù) 答,K p, ZH等不必修正 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 計(jì)算齒輪寬度b =：d d| =1 89.52mm = 89.52mm圓整后取 g =95mm,b2 = 90mm由于是同軸式二級齒輪減速器，因此兩對齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求, 且根據(jù)低速級傳動(dòng)計(jì)算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞強(qiáng)度一定能滿足高速級齒輪傳動(dòng)的要 求。為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故采用高速級小齒輪左旋，大齒輪右旋,低速級小齒輪右旋，大齒輪左旋的方案?？偨Y(jié):咼速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比3.75

24、法向模數(shù)(mm)3螺旋角13378中心距(mm)213齒數(shù)2910929109齒寬(mm)95909590分度圓8732787327直徑:齒根圓79.5319.579.5319.5(mm)齒頂圓9333393333旋向左旋右旋右旋左旋七. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(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 n( r / min )高速軸功率R( kw)轉(zhuǎn)矩T1 ( N m)5767.1625118.75(2) 作用在軸上的力已知高速級齒輪的分度圓直徑為di=87mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中公式得:Ft= 2729.89N2T12 118.75FrFt ta n ： ncosPd1 =

25、87 10J=2729.89tan20 1022.39Ncos13.63Fa = Ft tan ： =2729.89 tan13.63 -661.94N(3) 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(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表得 Ao=1O3126取代=112,于是得 dm. =A0jL=11JZ_25.95mmn1576軸與帶輪連接，有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大3%5%，軸端最細(xì)處直徑應(yīng)為山 2535mmi (0.030.05) x 25.95mm = 26.73w27.75nmi(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)Inmwv w2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各

26、段直徑和長度a)軸段I -n的設(shè)計(jì)。I -n軸段上安裝帶輪，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與帶輪輪轂孔的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。初定I-n段軸徑d1=30mm,帶輪輪轂的寬度為(1.52.0) d1= (1.52.0) x30mm=4560mm，結(jié)合帶輪 結(jié)構(gòu)取L帶輪=60mm。為了保證軸端檔圈只壓在 V帶輪上而不壓在軸的端面上， 故I - n軸段長度 略小于輪轂寬度，取 L1=58mm。b) 密封圈與軸段n -m的設(shè)計(jì)。為了滿足v帶輪的軸向定位，i -n軸段右端需制出一軸肩，軸肩高度 h= (0.070.1) d1= (0.070.1) x30mm=2.13mm。軸段n -m的軸徑 d2=d1+2x (2.13) mm=

27、34.136mm，其最終由密封圈確定。查表選取氈圈35JB/ZQ4606-1997，故取n -m段的直徑d2=35mm。c) 初步選擇滾動(dòng)軸承與軸段m- W和W -W的設(shè)計(jì)。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。參照工作要求并根據(jù)d2=35mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30208，其尺寸為 d x DX T=40mm x 80mm x 19.75mm ,B=18mm ;為補(bǔ)償箱體鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，靠近箱體內(nèi)壁的軸承端面距箱體內(nèi)壁距離取d)齒輪與軸段W -V的設(shè)計(jì)。為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大于d3，課初定d4=42mm ,齒輪

28、分度圓直徑比較小，采用實(shí)心式。齒輪寬度為bi=95mm，齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位，為保證套筒能夠頂?shù)烬X輪左端面，該處軸徑長度應(yīng)比齒輪寬度略短，取S=93mm。e)軸段V -W的設(shè)計(jì)。齒輪右側(cè)采用軸肩定位，定位軸肩的高度h= (0.070.1) d4= (0.070.1)x42mm=2.944.2mm，取h=3mm，則軸肩直徑 d5=48mm，取 = i=10mm。該軸段也可提供右 側(cè)軸承的軸向定位。齒輪左端面與箱體內(nèi)壁距離以及齒輪右端面與右軸承左端面的距離均取為 i,則箱體內(nèi)壁與高速軸右側(cè)軸承座端面的距離Bxi=2A什bi=(2x10+95)mm=115mm。f)軸段n -川和川-

29、w的設(shè)計(jì)。 軸段n -川的長度除了與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承 端蓋等零件有關(guān)。軸承座的厚度_ -一 - . -二 查表得下箱座壁厚=上-二一二 H二二-二二:U ，取 一-，a=213mm2.5m n=2.5X 3mm=7.5mm，故取 d4=55mm , L4應(yīng)略短于 b3=95mm，故 L4=93mm。齒輪2右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定，其輪轂寬度范圍為(1.21.5) d2=6682.5mm，取其輪轂寬度與齒輪寬度相等。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段n -川的長度應(yīng)比相應(yīng)齒輪的輪轂略短，因 b2=90mm，故取 L2=88mm。 軸段川-W的設(shè)計(jì)。該段為齒輪2提供

30、定位，其軸肩高度范圍為(0.070.1) d2=3.855.5mm ,取其高度為 h=4mm。故 d3=63mm。齒輪3右端面距離箱體內(nèi)壁距離取1,齒輪2的左端面距離箱體內(nèi)壁的距離為A2=ii+ (bt-bj) /2 = 10mm4-95 - 90/2mm = 125mm高速軸右側(cè)的軸承與低速軸左側(cè)的軸承共用一個(gè)軸承座，其寬度為b=53.5mm，則箱體內(nèi)壁寬度為Bx = Bxi + Bx： + lg = 105+ 111.5 + 53.5)mm = 270mm則軸段川-w的長度為La = Bx -b2(270 - 90 - 95 -10 12.5)nini = 62.5mm 軸段i -n和v

31、-w長度。由于軸承采用脂潤滑，故軸承內(nèi)端面距箱體內(nèi)壁的距離取為，則軸段i - n的長度為一一 .：.一.一軸段v -w的長度為:- ? 一 - 二-二亠:-至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。3）軸上零件的軸向定位大小齒輪與軸的周向定位都選用A型普通平鍵連接，查表選其型號為16X70GB/T 1096-1990，尺寸為16mm x 10mm x 70mm ,為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為Hn6 ;滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角1.245，各圓角半徑見圖總結(jié)：軸段編號長度（mm）直徑（

32、mm）配合說明I - n46.550與滾動(dòng)軸承30210配合，套筒定位n -川8855與大齒輪鍵聯(lián)接配合川-W62.563定位軸環(huán)IV-V9355與小齒輪鍵聯(lián)接配合V-W4250與滾動(dòng)軸承30210配合總長度332mm（5）求軸上的載荷軸上力作用點(diǎn)間距。軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大斷面距離a3=20mm，則可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為：k=? + 屮+T p=目+125+12+2口5 一 30）mm = 7L25mm1訐屮呼=（&,5+竽）mm=155mmb= 地+a +T - Sg=+10+12+2U5 20 j mni=JlJSnmi根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖:FrlM 2(

33、: T)2WFt42T4H2|4=9371.5Nd4327 10Fr4Fa4tan20-=9371.53509.79Ncos -cos13.63=Ft4 tan： =9371.5 tan20 =3410.95NFt4tan： n從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的Mh、Mv及M的值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力Fnh1 = 68NFnv1 =1382NFFnh2 =6186NFnv2 =2682NC截面 彎矩MM h = Fnh2 L3 = 460875N mmMv = FNV2 漢 L3 + M a2=353536 N m m總彎矩Mmax =

34、JmH +MV =J4608752 +3535362 =580856N mm扭矩T =422360 N mm(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取:-=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力Mpa =50.70Mpa58085620.6 42236020.仆 503已選定軸的材料為 45Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 60,85+60.85 X (0.030.05)nni = (62.6863.89)mni(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 擬訂軸上零件的裝配方案Inmwvw2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 聯(lián)軸器及軸段I -n的設(shè)計(jì)。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩周

35、的安裝誤差、隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表取Ka=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KaT3=1.5x1532240N mm=2298360N mm。查表得 GB/T5014-2003中的LX4型聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為2500N mm ,許用轉(zhuǎn)速為 3870r/min，軸孔范圍為4075mm?？紤] d ( 62.6863.89) mm，取聯(lián)軸器轂孔直徑為63mm，軸孔長度 107mm , J型軸孔，A型鍵。相應(yīng)軸段I - n的直徑d1=63mm，其長度略小于轂孔寬度，取L1=105mm 密封圈與軸段n -m的設(shè)計(jì)。聯(lián)軸器用軸肩定位，軸肩高度h= ( 0.070.1) d1= (0.070.1)

36、x63mm=4.416.3mm。軸段n -m的軸徑d2=d1+2xh= (71.8275.6) mm，最終由密封圈確定。查表選 取氈圈 70JB/2Q4606-1997，則取 d2=70mm 軸承與軸段m -w和w -w的設(shè)計(jì)。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?，F(xiàn)暫取軸承為 30215，由表得其尺寸為 dx DX T=75mm x 130mm x 27.25mm , B=25mm，通 常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號，故d3=d6=75mm。該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s，故左端軸承采用脂潤滑，需要擋油環(huán)。為補(bǔ)償箱體鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面與箱

37、體內(nèi)壁距離取厶=12mm。因?yàn)槭峭S式減速器，該軸上右端軸承的軸承座完全處于箱體內(nèi)部，該處軸承采用油潤滑，潤滑油由低速級大齒輪輪緣上刮取，可使軸承內(nèi)圈端面與軸承座端面共面，故可取L6=B=25mm。該處軸承與高速軸右端軸承共用一個(gè)軸承座，兩軸承相鄰端面間距離取為 6.5mm ,滿足安防拆卸軸承工具的空間要求，則軸承座寬度等于兩軸承的總寬度與其端面間距的和，即l5=(19.75+27.75+6.5)mm=53.5mm 齒輪與軸段W -V的設(shè)計(jì)。為便于齒輪的安裝，d4應(yīng)略大于d3,可初定d4=77mm。齒輪4輪轂的寬度范圍為取其輪轂寬度為 b=91.5mm,其左端面與齒輪左側(cè)輪緣處于同一平面內(nèi)，采

38、用軸肩定位，有段采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段W -V的長度應(yīng)比齒輪 4的輪轂寬度略短，故取 L4=88mm 軸段V -W的設(shè)計(jì)。齒輪左側(cè)采用軸肩定位， 定位軸肩高度為h=(0.070.1) d4=(0.070.1)x76mm=(5.327.6) mm，取h=5.5mm，則軸肩直徑d5=87mm，齒輪左端面與輪轂右端面距箱體內(nèi)壁距離 均取為 i=iomm，則箱體內(nèi)壁與低速軸左側(cè)軸承座端面的距離二二二 - 一 1 m 二亠L(fēng) 二二.-，取“= i=10mm，該軸段也可提供軸承的軸向定位。 軸段n -川與川-w的長度。軸段n -川的長度除了與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承

39、端蓋等零件有關(guān)。為在不拆聯(lián)軸器的條件下可以裝拆軸承端蓋帶連接螺栓，取聯(lián)軸器轂端面與軸承端蓋表面距離K=35mm，則有La 二 L + Bd + K +Atd _B = (50 +10 + 35+ 212 -= 60mmL3 =a+B+a1+14-L4= (12+25 +10 + 91J - 88)mm = 50.5mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。3) 軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用A型普通平鍵連接，查表選其型號為18X100GB/T 1096-1990,尺寸為18mm x 11mm x 100mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用A型普通平鍵連接，查表

40、選其型號為22X80GB/T 1096-1990，尺寸20x80GB/T1096-1990，尺寸為22mm x 14mm x 80mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選 齒輪輪轂與軸的配合為 Hn6。4) 確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角2.0 45，各圓角半徑見圖總結(jié):軸段編號長度(mm)直徑(mm)配合說明I -n10563與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合n -川6070與端蓋配合，做滾動(dòng)軸承的軸向定位川-w50.575與滾動(dòng)軸承30215配合w-V8877與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位v-w1087軸環(huán)w-w2575與滾動(dòng)軸承30215配合總長度338.5mm(5) 求軸上的載荷軸上力作用點(diǎn)間

41、距。軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大斷面距離a3=27.4mm，則可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為：l1 = +L5 + T-a3 = (- + 10 + 27.25-27.4)mm 二 5185mmI： = T+a+切=(27.25+ 12+ 1d+915-f - 27,4)mm 二 35nun13 =+L2+a3T+B = (53.5+60+27.4 -27.25+25)mm = 138.65mm根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖:FaFtFrFnV2GDMhMvB是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面B處的Mh、Mv及從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面M的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力FNH1 =3943.35NFNV1 = -2039.50 NFFNH2 =3522.72NFNv2 =4831.04NB截面 彎矩MM H = FNH1264204N mmM V = FNV2 漢 L2=362325N mm總彎矩M 吋=VM H + M V = P2642042 + 362325?= 448423N .mm扭矩T