一級(jí)圓柱齒輪減速器說(shuō)明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì) 課題名稱：一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì) 算 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 12 級(jí)機(jī)電 班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 年 月 日 目錄目錄 摘要摘要 .1 第一章第一章 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案 .2 1.11.1 擬定傳動(dòng)方案擬定傳動(dòng)方案.2 1.21.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用及傳動(dòng)方案的特點(diǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用及傳動(dòng)方案的特點(diǎn).2 1.31.3 方案分析方案分析.3 第二章第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 .3 2.12.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式.3 2.22.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇電動(dòng)機(jī)容量的選擇.4 2.32

2、.3 各級(jí)傳動(dòng)比的分配各級(jí)傳動(dòng)比的分配.6 第三章第三章 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .6 第四章第四章 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .7 4.14.1 選擇鏈輪齒數(shù)選擇鏈輪齒數(shù).7 4.24.2 確定計(jì)算功率確定計(jì)算功率.7 4.34.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距.7 4.44.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距.8 4.54.5 計(jì)算鏈速計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式，確定潤(rùn)滑方式.8 4.64.6 計(jì)算壓軸力計(jì)算壓軸力 f fp p.8 4.74.7 確定鏈輪輪轂孔的最大許用直徑確定鏈輪輪轂孔的最大許用直徑.8 4.84.8 確定鏈輪主要結(jié)構(gòu)尺寸確定鏈

3、輪主要結(jié)構(gòu)尺寸.9 4.94.9 鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu).10 4.104.10 鏈輪的材料鏈輪的材料.10 第五章第五章 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .10 5.15.1 齒輪參數(shù)計(jì)算齒輪參數(shù)計(jì)算.10 第六章第六章 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì) .16 6.16.1 軸的概述軸的概述.16 6.1.16.1.1 軸的分類軸的分類.16 6.26.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).17 6.2.16.2.1 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案.17 6.2.26.2.2 周向定位和固定周向定位和固定.18 6.2.36.2.3 制造和裝配工藝性制造和裝配工藝性.18 6.36.3 軸的

4、設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .19 6.3.16.3.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算.19 6.3.26.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算.19 6.3.36.3.3 軸的剛度校核計(jì)算軸的剛度校核計(jì)算.20 6.4.46.4.4 軸的設(shè)計(jì)步驟軸的設(shè)計(jì)步驟.20 6.46.4 高速軸的設(shè)計(jì)高速軸的設(shè)計(jì) .21 6.56.5 低速軸的校核低速軸的校核.28 第七章第七章 軸承的設(shè)計(jì)與校核軸承的設(shè)計(jì)與校核 .32 7.17.1 主動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì)與校核主動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì)與校核.32 7.27.2 從動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì)與校核從動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì)與校核.35 第八章第八章 鍵連接的選擇和校核鍵連接的選擇和校

5、核 .36 8.18.1 輸入軸連接帶輪處鍵輸入軸連接帶輪處鍵.36 8.28.2 輸出軸外伸端鍵輸出軸外伸端鍵.36 8.38.3 安裝低速齒輪處的鍵安裝低速齒輪處的鍵.37 第九章第九章 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器的選用 .37 第十章第十章 箱體設(shè)計(jì)箱體設(shè)計(jì) .38 第十一章第十一章 減速器潤(rùn)滑密封減速器潤(rùn)滑密封 .39 第十二章第十二章參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .41 摘要摘要 減速器作為一種傳動(dòng)裝置廣泛用于各種機(jī)械產(chǎn)品和裝備中，因此，提高其 承載能力，延長(zhǎng)使用壽命，減小其體積和質(zhì)量等，都是很有意義的，而目前在 單級(jí)傳動(dòng)齒輪減速器的設(shè)計(jì)方面，許多企業(yè)和研究所都是應(yīng)用手工設(shè)計(jì)計(jì)算的 方法，設(shè)計(jì)過程瑣碎而

6、且在好多方面都是通過先估計(jì)出參數(shù)然后再校核計(jì)算的 過程。這對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是枯燥無(wú)味的，進(jìn)行的是重復(fù)性工作，基本沒有創(chuàng)造 性；對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)增加了產(chǎn)品的成本且不易控制產(chǎn)品質(zhì)量。這些對(duì)提高生產(chǎn)力， 提高經(jīng)濟(jì)效益都是不利的。 齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用極為廣泛和特別重要的一種機(jī)械傳動(dòng)形式，它可以用來(lái)在 空間的任意軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 目前齒輪傳動(dòng)裝置正逐步向小型化，高速化，低噪聲，高可靠性和硬齒面 技術(shù)方向發(fā)展，齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，傳動(dòng)效率高（一般可以達(dá)到 94% 以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達(dá)到 99%） ，傳遞功率范圍廣（可以從儀表 中齒輪微小功率的傳動(dòng)到大型動(dòng)力機(jī)械幾萬(wàn)千瓦功率的傳動(dòng)）速度范圍廣（

7、齒 輪的圓周速度可以從 0.1m/s 到 200m/s 或更高，轉(zhuǎn)速可以從 1r/min 到 20000r/min 或更高） ，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 因此，它在各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中被廣泛使用。本文設(shè)計(jì)的就是一種 典型的一級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)裝置。其中小齒輪材料為 40cr（調(diào)質(zhì)） ，硬 度約為 217286hbs，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度約為 197286hbs， 齒輪精度等級(jí)為 8 級(jí)。軸、軸承、鍵均選用鋼質(zhì)材料。 本次課程設(shè)計(jì)就是針對(duì)單級(jí)圓柱齒輪減速器的體積進(jìn)行設(shè)計(jì)，其意義在于 利用已學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，熟悉工程設(shè)計(jì)的一般過程，同時(shí)把先進(jìn)的設(shè) 計(jì)方法、理念應(yīng)用

8、于設(shè)計(jì)中，為新技術(shù)時(shí)代的到來(lái)打下基礎(chǔ)。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：減速器齒輪傳動(dòng)鏈輪軸承 第一章第一章 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案 1.11.1 擬定傳動(dòng)方案擬定傳動(dòng)方案 設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和鏈傳動(dòng)，總體布置簡(jiǎn)圖如下： 圖圖 1-1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 原始數(shù)據(jù)： 帶送帶最大有效拉力 f=2200n； 傳送帶帶速 v=1.80m/s； 滾筒直徑 d=450mm； 工作條件：帶式輸送機(jī)在常溫下連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的 1.25 倍，工作時(shí)有中等沖擊；每日工作 24 小時(shí)，要求減速器使用期限 5 年，大 修期為 2-3 年，大批量生產(chǎn)；輸送帶工作速度 v 允許誤差為5，三相交流電 源電壓為

9、 380/220v。 1.21.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用及傳動(dòng)方案的特點(diǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用及傳動(dòng)方案的特點(diǎn) 機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來(lái)傳遞原 動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組 成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的 傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、 傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。 本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了兩級(jí)級(jí) 傳動(dòng)，第一級(jí)傳動(dòng)為單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，第二級(jí)傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)。 鏈傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有 過

10、載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可緩和沖擊和振動(dòng)，故布置在傳動(dòng)的低速級(jí)，以降低傳遞 的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸。 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng)，是現(xiàn) 代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)斜齒輪傳動(dòng)。 減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用 ht200 灰鑄鐵鑄造而成。 1.31.3 方案分析方案分析 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)的目的是確定傳動(dòng)方案、選定電機(jī)型號(hào)、合理分配傳動(dòng) 比以及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)件準(zhǔn)備條件。 設(shè)計(jì)這種減速器時(shí)應(yīng)注意： 1)軸的剛度宜取大些； 2)轉(zhuǎn)矩應(yīng)從離齒輪遠(yuǎn)的軸端輸入，以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻； 3)采用斜齒輪布置，而且受載

11、大的低速級(jí)又正好位于兩軸承中間，所以載 荷沿齒寬的分布情況顯然比展開好。這種減速器的高速級(jí)齒輪常采用斜齒，一 側(cè)為左旋，另一側(cè)為右旋，軸向力能互相抵消。為了使左右兩對(duì)斜齒輪能自動(dòng) 調(diào)整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應(yīng)能作小量游動(dòng)。同軸式 減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長(zhǎng)度較短。但這種減速器的軸 向尺寸較大。 第二章第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 合理的選擇電動(dòng)機(jī)是正確使用的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動(dòng)機(jī)就能安全、 經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行；選擇得不合適，輕者造成浪費(fèi)，重者燒毀電動(dòng)機(jī)。 2.12.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)很多，如無(wú)特

12、殊要求通常選用 y 系列異步電動(dòng)機(jī)。與單相異 步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用。 y 系列電動(dòng)機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì) 的基本系列，它同時(shí)是符合 jb/t9616-1999 和 iec34-1 標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，具有 國(guó)際互換的特點(diǎn)。y 系列電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng) 小、可靠性高、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。 y 系列電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和特殊 要求的機(jī)械設(shè)備上，

13、如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)食品機(jī)械 等。 使用條件： 環(huán)境溫度：-1540 額定電壓：380v，可選 220-760v 之間任何電壓值 連接方式：3kw 及以下 y 接法、4kw 及以上為接法 2.22.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇電動(dòng)機(jī)容量的選擇 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 電動(dòng)機(jī)功率的選擇對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。電動(dòng)機(jī)的功率不能選 擇過小，否則難于啟動(dòng)或者勉強(qiáng)啟動(dòng)，使運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過電動(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo) 致電動(dòng)機(jī)過熱以致燒損。電動(dòng)機(jī)的功率也不能選擇太大，否則不但浪費(fèi)投資， 而且電動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費(fèi)。 （1）傳動(dòng)裝置的總功率： 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)書表

14、10-2 選取 cy：輸送機(jī)滾筒效率 cy=0.96 b：一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率 b=0.99 g：閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率 g=0.97 c：聯(lián)軸器效率 c=0.99 4w：傳動(dòng)卷筒效率 4w=0.96 h：為滾子鏈傳動(dòng)效率（閉式） h=0.96 則： 01=c=0.99 23=gb=0.970.99=0.9603 12=b=0.99 34=h=0.96 4w=0.96 （2）電機(jī)所需的工作功率： 應(yīng)使電動(dòng)機(jī)額定功率 pe 稍大于所需功率 pd；即 pepd 工作機(jī)所需功率： pw=fv/(1000)=3.96kw1.80/10002200 電動(dòng)機(jī)的輸出功率： 總 d w p p = 估算總效率為

15、=011223344w =0.990.990.96030.960.96 =0.8674 則 pd=pw/=3.96/0.8674=4.565kw 由設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 12-1 可知，滿足 pepd 條件的系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)額 定功率 pe 應(yīng)取 5.5kw。 (3)確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 一般機(jī)械中，用得最多的是同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)。 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw=601000v/d=6010001.8/450=76.39r/min 初步選定同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)。 從設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 12-2 和表 12-1 可選出兩種

16、方案做出對(duì)比。 表表 21 兩種方案比較兩種方案比較 方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 kw同步轉(zhuǎn)速 r/min滿載轉(zhuǎn)速 r/min 1y132s-45.515001440 2y132m2-65.51000960 電動(dòng)機(jī)型號(hào)總傳動(dòng)比外伸軸徑 d/mm軸外伸長(zhǎng)度 e/mm y132s-416.753880 y132m2-611.163880 圖圖 2-2 電動(dòng)機(jī)的有關(guān)參數(shù)電動(dòng)機(jī)的有關(guān)參數(shù) 比較后可以看出：方案 2 選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、價(jià)格低，總傳動(dòng) 比為 11.16，故選方案 2 較為合理。 y132m2-6 型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率 pe=5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速 nm=960r/min。由表 1

17、2-2 查出電動(dòng)機(jī)中心高 h=132mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸 器，軸段的直徑和長(zhǎng)度分別為 d=38mm，e=80mm。 2.32.3 各級(jí)傳動(dòng)比的分配各級(jí)傳動(dòng)比的分配 由傳動(dòng)系統(tǒng)方案知：i01=1 i45=1 查表 3-4 得鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i34=3.5 總傳動(dòng)比 i=i01i23i34i45=11.16 則閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i23=i/i34=11.16/3.5=3.2 符合推薦值 35 所以傳動(dòng)系統(tǒng)的各級(jí)傳動(dòng)比分別為： i01=1 i23=3.2 i34=3.5 i45=1 第三章第三章 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 0 軸(電動(dòng)機(jī)軸)： n0=nm=960/m

18、in p0=pd=5.395kw t0=9550p0/n0=95505.395/960=53.67 nm 1 軸(減速器高速軸)： n1=n0/i01=960r/min p1=p001=5.3950.99=5.34kw t1=9550p1/n1=95505.34/960=53.12 nm 3 軸(減速器低速軸)： =n1/i23=960/3.2=300r/min 3 n p3=p11223=5.340.990.9603=5.08kw t3=9550p3/n3=95505.08/300=161.71 nm 4 軸(輸送機(jī)滾筒軸): =n3/i34=300/3.5=85.71r/min 4 n p

19、4=p334=5.080.96=4.88kw t4=95504.88/85.71=543.74 nm 將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表： 表表 3-1 帶式傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)帶式傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸 名功率 p/kw轉(zhuǎn)矩 t/n.m轉(zhuǎn)速 n/（r/min）效率 0 軸5.39553.67960 1 1 軸5.3453.12960 0.9507 3 軸5.08161.71300 4 軸4.88543.7485.71 0.96 第四章第四章 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.14.1 選擇鏈輪齒數(shù)選擇鏈輪齒數(shù) 根據(jù)傳動(dòng)比為 i34=3.5 初步選定小鏈輪的齒數(shù) z3=2

20、1，則大連輪的齒數(shù) z4=i34z3=213.5=73.5，取整數(shù)為 74。 4.24.2 確定計(jì)算功率確定計(jì)算功率 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 9-6 可知鏈傳動(dòng)屬于平穩(wěn)沖擊，故取工況系數(shù) ka=1.0。由機(jī) 械設(shè)計(jì)書圖 9-13 查得主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)為 k2=1.23，這里設(shè)計(jì)的為單排鏈。 則計(jì)算功率為： pca=kakzp3=1.01.325.08=6.71kw 4.34.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù) pca=6.71kw 及 n3=300r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 9-11 可知選 16a 合適， 查表 9-1 可選鏈條節(jié)距為 p=25.4mm。 4.44.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距計(jì)

21、算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距: a0=(3050)p=762mm1270mm 選 a0=1000mm 相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為： lp0=2a0/p0+(z3+z4)/2+(z4-z3/2)2p/a0 =21000/25.4+(21+74)/2+(74-21/2)225.4/1000 127.1 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) lp=128 節(jié)（取圓整成整數(shù)，并宜取偶數(shù)） 查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 9-8 得到中心距計(jì)算系數(shù) f1=0.24467 則鏈傳動(dòng)的最大中心距為： a=f1p2lp-(z3+z4) =0.2446725.42128-(21+74) =1000mm 4.54.5 計(jì)算鏈速計(jì)算鏈速 v，確定潤(rùn)滑方式，確定潤(rùn)滑方

22、式 v=(n3z3p)/601000 =3002125.4/(601000) =6.7m/s 由 v=6.7m/s 和鏈號(hào) 20a，查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 9-14 可知采用壓力供油潤(rùn)滑。 4.64.6 計(jì)算壓軸力計(jì)算壓軸力 f fp p 有效圓周力為： fe=1000p3/v=10005.08/6.7758n 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù) kfp=1.15 則壓軸力為： fp=kfpfe=1.15758=872n 4.74.7 確定鏈輪輪轂孔的最大許用直徑確定鏈輪輪轂孔的最大許用直徑 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) p500表 13-6 得： dkmax=95mm 4.84.8 確定鏈輪主要結(jié)構(gòu)尺寸確定鏈輪主要結(jié)構(gòu)尺

23、寸 鏈輪齒形 齒形按 3r gb1243-1997 規(guī)定制造 三圓弧一直線齒形（或凹齒形）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 13-14，p585 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸（機(jī)械設(shè)計(jì)書 表 9-3） 鏈條節(jié)距 p=25.4mm 齒數(shù) z3=21 z4=74 套筒的最大外徑 d1=15.88mm 小鏈輪： 分度圓直徑 d3=p/sin(180。/z3)=170.47mm 齒頂圓直徑 da3min=d3+p(1-1.6/z3)-d1=178.05mm da3max=d3+1.25p-d1=186.34mm 齒根圓直徑 df3=d3-d1=154.59mm 齒高 ha3min=0.5(p-d1)=4.76mm ha3

24、max=0.625p-0.5d1+0.8p/z3=8.90mm 最大軸凸緣直徑 dg3=pcot(180。/z3)-1.04h2-0.76=142.69mm h2為內(nèi)鏈板高度，h2=24.13mm 大鏈輪： 分度圓直徑 d4=p/sin(180。/z4)=306.74mm 齒頂圓直徑 da4min=d4+p(1-1.6/z4)-d1=314.86mm da4max=d4+1.25p-d1=320.65mm 齒根圓直徑 df4=d4-d1=290.86mm 齒高 ha4min=0.5(p-d1)=4.76mm ha4max=0.625p-0.5d1+0.89/z4=7.95mm 最大凸緣直徑 d

25、g4=pcot(180。/z4)-1.04h2-0.76=572.08mm 滾子鏈輪軸向齒廓尺寸 由機(jī)械設(shè)計(jì)書 p170 表 9-4 所給的公式計(jì)算得： 齒寬（單排） bf1=0.95b1=0.9515.75=14.96mm 齒側(cè)倒角 ba 公稱=0.13p=0.1325.4=3.302 齒側(cè)半徑 rx 公稱=p=25.4mm 齒全寬 bfm=(n-1)pt+bf1=bf1=14.96mm 4.94.9 鏈輪的結(jié)構(gòu)鏈輪的結(jié)構(gòu) 小鏈輪制成整體式（圖 9-6a） ，大連輪將齒圈用螺栓連接或焊接在輪轂上 （圖 9-6c） 4.104.10 鏈輪的材料鏈輪的材料 選用材料為：35simn、40cr、3

26、5crmo,熱處理為：淬火、回火，熱處理后 硬度為 4050hrc 的鏈輪。 第五章第五章 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)的適用范圍很廣，傳遞功率可高達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá) 150ms(最高 300ms)，直徑能做到 10m 以上，單級(jí)傳動(dòng)比可達(dá) 8 或更大，因 此在機(jī)器中應(yīng)用很廣。 5.15.1 齒輪參數(shù)計(jì)算齒輪參數(shù)計(jì)算 1、選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（gb10095-88） 。 2由表 10-1 選擇小齒輪 40c r（調(diào)質(zhì)熱處理）硬度 241286hbs ，大齒 輪 45#鋼（調(diào)質(zhì)熱處理）硬度 217255hbs；

27、3選擇初選螺旋角 =14 度，取 z2=24，z3=z2i23=243.2=77。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式（10-21）試算，即 d2t) ( 1 d 2 2 3 h 1eht zz u utk （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) kt=1.6。 2)查閱圖 10-30 查得，選取區(qū)域系數(shù) zh=2.433。 3)查閱圖 10-26 查得，=0.78, =0.87,則： 1 2 =+=1.65 1 1 4)查閱圖 10-19 可得，接觸疲勞壽命系數(shù) khn1=0.9，khn2=0.95 5)查閱圖 10-21d 可得，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =600mpa，大

28、齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550mpa 11mh 21mh 6)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機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) =0.9600540 mpa 1h s k hhn1lim1 =0.95550522.5 mpa 2h s k hhn2lim2 =(540+522.5)/2=531.25mpa h 7)查閱 p205 表 10-7 可得，選取持寬系數(shù)=1 d 8)查閱 p201 表 10-6 可得，材料的彈性影響系數(shù) ze=189.8 齒輪材料為 2 1 mpa 鍛鋼 9)查閱 p206 式 10-13 可得，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) n=60njlh j 為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一

29、齒面嚙合的次數(shù)；n 為齒輪轉(zhuǎn)速；lh為齒輪的工 作壽命。 9 11 10318. 383008319606060=）（ h jlnn 9 3 10037 . 1 830083130060=n 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 t1=(95.5 105p2)/n2=5.31 104 nmm （2）計(jì)算 1)試算小齒輪分度圓直徑 d1t，由計(jì)算公式 d2t得 2 3 2 )( 12 h eht zz u utk d2t=61.46mm 3 2 25.531 433 . 2 8 . 181 2 . 3 12 . 3 65 . 1 1 531006 . 12 ）（ + 2)計(jì)算圓周速度 v=3.09m/s 10006

30、0 2 nd t 100060 96046.6114. 3 3)計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mnt. b=dd2t=161.46=61.46mm mnt=2.5mm 2 t2 cosd z24 41cos46. 16 0 h=2.25mnt=2.252.5=5.625mm =21/5.625=3.73 h b 4)計(jì)算縱向重合度 =0.318124=1.903tan318 . 0 2 z d = 14tan 5)計(jì)算載荷系數(shù) k 查閱資料可得使用系數(shù) ka=1，根據(jù) v=1.06m/s，7 級(jí)精度， 查閱圖 10-8 可得動(dòng)載荷系數(shù) kv=1.12， 查閱表 10-4 可得， =1.417， h k

31、 查閱圖 10-13 可得，35 . 1 = f k 查閱表 10-3 可得，1.2k k fh = 6)計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù) 9 . 1417 . 1 2 . 112. 11 = hhva kkkkk 7)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由試（10-10a）得， d2=d2t=61.46=65 mm3 t k k 3 6 . 1 9 . 1 8)計(jì)算模數(shù) mn mn= 2 2 z cosd mm63 . 2 24 415cos6 0 = 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-17） mn3 2 1 2 1 cos2 f safa d yy z ykt （1）確定計(jì)算參數(shù) 1)由圖 10-20

32、c 查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度=565mpa，大齒輪的彎曲疲勞 2 fe 極限=535mpa 3 fe 2)由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)，kfn2=0.83，kfn3=0.85 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) s1.3，由式 10-12 得： f2=360.73 mpa s k fefn22 3 . 1 56583 . 0 f3=349.81mpa s k fefn33 3 . 1 53585 . 0 4)計(jì)算載荷系數(shù) k。 81 . 1 35 . 1 2 . 112. 11 = fhva kkkkk 5)根據(jù)縱向重合度 1.903，查閱圖 10-28 可得，螺旋角影響系數(shù)

33、 y=0.88。 6)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。 =26.27 cos 3 2 2 z zv= 14cos 24 3 =84.29 cos 3 3 3 z zv= 14cos 77 3 7)查取齒形系數(shù)。 由表 10-5 可得：yfa2=2.592，yfa3=2.211 8)查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由表 10-5 可得：ysa2=1.596，ysa3=1.74 9)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 f safay y yfa2ysa2/f20114679 . 0 73.360 596 . 1 592 . 2 = = yfa2ysa2/f301121269 . 0 81.349 774 . 1 211 . 2 = =

34、 比較后得小齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 mn=3.23mm 3 2 2 01147 . 0 65 . 1 241 14cos88. 0531009 . 12 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大于齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，則取 mn3mm，已滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。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 d2=22.24 mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有 的齒數(shù)。于是由 z2=21.02mm n m dcos 2 3 14cos65 取 z2=21，則 z3=uz2=3.221=67。 5.幾何尺寸計(jì)算 中心矩 a=134.87mm cos2 )( 32n mz

35、z + 14cos2 3)6721( + 圓整中心矩 a=135mm 按圓整中心矩修正螺旋角 =arccos= arccos=11.84 a mzz n 2 )( 32+ 1352 3)6721( + 因 值改變不多，故參數(shù)、zh等不必修正。 k 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d2=64.37mm cos 2n mz 84.11cos 321 d3=205.37mm 84.11cos 367 計(jì)算齒輪寬度 b=164.37=64.37mm 2 d d 圓整后取 b2=70mm，b3=65mm 斜齒輪傳動(dòng)各參數(shù)見表 5-1。 名稱符號(hào)計(jì)算公式高速齒輪數(shù)值低速齒輪數(shù)值 螺旋角14 法面模數(shù) n m3

36、 端面模數(shù)t m cos m m n t 3.19 法面壓力角 n 20 端面壓力角t cos tan atan n t 20.6 法面壓力角 n p= n p n m9.42 端面齒距t p= t p t m10.02 法面基圓齒距bn p nnbn cospp= 8.85 法面頂高系數(shù) * an h 1 法面頂系數(shù) * n c 0.25 分度圓直徑d cos nz m d 64.37205.37 基圓直徑b d tb cosdd= 57.86192.24 齒頂高a h= a h n m * an h33 齒跟高 f h =（+） f h n m * an h * n c3.753.75 表

37、表 5-15-1 斜齒輪參數(shù)表斜齒輪參數(shù)表 齒頂圓直徑a d a h2 dda70.37211.37 齒根圓直徑 f d f h2 ddf 56.87203.87 標(biāo)準(zhǔn)中心距a =135 cos2 )( 2 )( 2 dd a 212121 zzmnzzmt 第六章第六章 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用 軸來(lái)支承，才能正常工作，因此軸是機(jī)械中不可缺少的重要零件。本章將討論 軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點(diǎn)是軸的設(shè)計(jì)問題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和強(qiáng)度計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強(qiáng)度和剛 度外，還要考慮使用、加工和裝配等

38、方面的許多因素。 6.16.1 軸的概述軸的概述 6.1.16.1.1 軸的分類軸的分類 按軸受的載荷和功用可分為： 1.心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如.車輛軸 和滑輪軸。 2.傳動(dòng)軸：只承受扭矩不承受彎矩或承受很小的彎矩的軸,主要用于傳遞轉(zhuǎn) 矩。如汽車的傳動(dòng)軸。 3.轉(zhuǎn)軸：同時(shí)承受彎矩和扭矩的軸，既支承零件又傳遞轉(zhuǎn)矩。如減速器軸。 6.1.2 軸的材料 主要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌 性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。?1. 碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機(jī)械性能，對(duì)應(yīng)力集中敏感性較低，價(jià)格便宜，應(yīng) 用廣泛。例如：35、45、50 等

39、優(yōu)質(zhì)碳素鋼。一般軸采用 45 鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正 火處理；有耐磨性要求的軸段，應(yīng)進(jìn)行表面淬火及低溫回火處理 。輕載或不重 要的軸，使用普通碳素鋼 q235、q275 等。 2. 合金鋼 合金鋼具有較高的機(jī)械性能，對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理 變形小，價(jià)格較貴。多使用于要求重量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽輪發(fā)電 機(jī)軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用 27cr2mo1v、38crmoala 等?；?動(dòng)軸承的高速軸，采用 20cr、20crmnti 等。 3. 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感低，價(jià)格低廉，使用鑄造制 成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機(jī)中的曲軸。 6.26.2

40、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.2.16.2.1 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形 式，例如圖 6-1。 圖圖 6-1 軸軸的的基基本本形形式式 如圖 6-1 所示為一齒輪減速器中的的低速軸。軸上與軸承配合的部份稱為 軸頸，與傳動(dòng)零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸 身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為軸肩。 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求有： 1.便于軸上零件的裝配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置 和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階

41、梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強(qiáng)度軸。 2.保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定 軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸 端擋圈定位和軸承端蓋定位。 1）軸向定位的固定 軸肩或軸環(huán)：軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用軸肩定位會(huì)使 軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸 向力較大的場(chǎng)合。 套筒和圓螺母： 定位套筒用于軸上兩零件的距離較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定 位可靠。圓螺母用于軸上兩零件距離較大，需要在軸上切制螺紋，對(duì)軸的強(qiáng)度 影響較大。 性擋圈和緊定螺釘： 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場(chǎng)合。 軸端擋圈圓錐面： 軸端擋圈與

42、軸肩、圓錐面與軸端擋圈聯(lián)合使用， 常用于軸端起到雙向固定。裝拆方便，多用于承受劇烈振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)合。 6.2.26.2.2 周向定位和固定周向定位和固定 軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的固定方式 有：a.鍵聯(lián)接、b.過盈配合聯(lián)接、c.圓錐銷聯(lián)接 、d.成型聯(lián)接、e.銷聯(lián)接、f.過 盈聯(lián)接。過盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過盈量來(lái)聯(lián)接，能同時(shí)實(shí) 現(xiàn)周向和軸向固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，對(duì)軸削弱小，裝拆不便。成型聯(lián)接 是利用非圓柱面與相同的輪轂孔配合，對(duì)中性好，工作可靠，制造困難應(yīng)用少。 6.2.36.2.3 制造和裝配工藝性制造和裝配工藝性 1）. 軸為階梯軸便于裝拆

43、。軸上磨削和車螺紋的軸段應(yīng)分別設(shè)有砂輪越程 槽和螺紋退刀槽。 2）. 軸上沿長(zhǎng)度方向開有幾個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。 同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀 次數(shù)。為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有 45的倒角。為便于 加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。 3）. 減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況 軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強(qiáng) 度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會(huì)造成應(yīng)力集中，所以對(duì)階梯軸，相鄰兩段 軸徑變化不宜過大，在軸徑變化處的過渡圓角半徑不宜過小。盡量不在軸面上 切制螺紋和凹槽以免引起應(yīng)力集中。盡量使用圓

44、盤銑刀。此外，提高軸的表面 質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用表面碾 壓、噴丸和滲碳淬火等表面強(qiáng)化方法，均 可提高軸的疲勞強(qiáng)度。 6.36.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.3.16.3.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度。如果還受不大的彎矩時(shí)， 則采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。并且應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力 情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸， 也可作為最后計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 強(qiáng)度條件： mpa 2 . 0 1055 . 9 3 6 d n p w t p 設(shè)

45、計(jì)公式： （mm） n p c n p d 3 6 3 1055 . 9 5 軸上有鍵槽： 放大：35%一個(gè)鍵槽；710%二個(gè)鍵槽，并且取標(biāo)準(zhǔn)值。 式中：許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（n/mm2） ， c 為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。 6.3.26.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置以及外載荷和支 反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按 彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 對(duì)于鋼制的軸，按第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為： b e e d tm d tm w m 1 . 0 )( 32 1 )( 1 3 22 3

46、22 設(shè)計(jì)公式： （mm） b e m d 1.0 1 3 式中、：為當(dāng)量應(yīng)力，mpa。 d 為軸的直徑，mm; 為當(dāng) e 22 )( tmme 量彎矩；m 為危險(xiǎn)截面的合成彎矩； mh為水平面上的彎矩； 22 vh mmm mv為垂直面上的彎矩；w 為軸危險(xiǎn)截面抗彎截面系數(shù)；為將扭矩折算為 等效彎矩的折算系數(shù) 彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 往往為非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 與扭矩變化情況有關(guān) 扭矩對(duì)稱循環(huán)變化1 1 1 b b = 扭矩脈動(dòng)循環(huán)變化6 . 0 1 0 b b 不變的扭矩3 . 0 1 1 b b ，分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用 b 1

47、b 0 b 1 彎曲應(yīng)力。 對(duì)于重要的軸，還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的一些因素而作精確驗(yàn)算。 6.3.36.3.3 軸的剛度校核計(jì)算軸的剛度校核計(jì)算 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就 會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。軸的彎曲剛度 是以撓度 y 或偏轉(zhuǎn)角 以及扭轉(zhuǎn)角 來(lái)度量，其校核公式為： yy; ; 式中：y、 、 分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。 6.4.46.4.4 軸的設(shè)計(jì)步驟軸的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)軸的一般步驟為： （1）選擇軸的材料 根據(jù)軸的工作要求，加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性，選擇合 適的材料和熱處理工藝。 （2）初步確定軸的直徑 按扭

48、轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算出軸的最細(xì)部分的 直徑。 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： 軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置； 軸上零件裝拆、調(diào)整方便； 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等； 盡量避免應(yīng)力集中； 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序 和相互關(guān)系，它是軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個(gè)方案， 進(jìn)行分析比較后再選優(yōu)。 原則：1）軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理； 2）裝配越簡(jiǎn)單越合理。 6.46.4 高速軸的設(shè)計(jì)高速軸的設(shè)計(jì) 參照機(jī)械設(shè)計(jì)書 p378 例題進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 1、求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 表表 6-4 輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)

49、矩斜齒輪參數(shù)節(jié)圓直徑 p2=5.34kwn1=960r/mint1=5312nmm齒輪螺旋角 0 14 =d2=64.37mm p3=5.08kwn2=300r/mint2=16171nmm法相壓力角 0 n 20 =d3=205.37mm 2、作用在齒輪上的力 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 =53122 2 2 3 2 109550 n p tmmn 圓周力： n d t f4726 2 2 2 t = 徑向力： nff25.1772 cos tan n tr = 橫向力： =1178.32ntan t =ff 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。根據(jù)工作條件選軸的材料 4

50、5 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-3 查得 a0=110，由公式可得 mm p a84.19 n d3 2 2 0min = 2 軸最小值徑為安裝聯(lián)軸器處 d-。 同時(shí)選取聯(lián)軸器： 轉(zhuǎn)矩：tca=kat2 由表 14-1 取 ka=1.3 tca=1.3 53122 =69058.6n mm tca1.4h 取 l-=8mm。 -段：定位軸肩處 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，從機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 7006c 型 軸承的定位軸肩高度為 h=6mm，則 d-=42mm。l-=14mm。 -段：右端軸承安裝處 由前面查得的 7006c 型軸承的尺寸可取 d-=30mm，l-=14mm。 2）軸上

51、零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按安裝齒輪處軸段的直徑 d-=45mm，由表 6-1 查得平鍵截面 b h=14mm 9mm，鍵長(zhǎng)為 50mm，半聯(lián) 軸器與軸連接，選平鍵為 6mm 6mm 28mm。 確定軸上圓角和倒角尺寸，查表 15-2，取軸端處倒角為 2 45 度，各軸肩 處的圓角見零件圖上。 5、確定軸上的載荷 對(duì)于 7007c 型軸承，查得 a=13.5mm， 簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距 l2+l3=105mm 則 l2=31-13.5+32+7=56.5mm， l3=105-56.5=48.5mm 由圖 6.4 可看出 c 截面為危險(xiǎn)截面，接下來(lái)分析 c 截面的

52、受力。 由水平方向力矩平衡可列出： mb=0 fnh2 (l2+l3)-ft l2=0 md=0 fnh1 (l2+l3)-ft l3=0 ft=2t1/d1=2 53122/22.48=4726n fnh1=2773n fnh2=1953n 所以 mh=fnh1 l2=122012n mm 由垂直方向力矩平衡可列出： md=0 fr l3-fnh1 (l2+l3)=0 mb=0 fnv2 (l2+l3)-fr l2=0 fr=ft tann/cos=1772.25n fnv1=723.53n fnv2=1039.72n mv1=fnv1 l2=32231n mm mv2=-1/2 fnv2

53、l3 =-16115.66n mm 2 1 2 1vh mmm =126197n mm 2 2 2 2vh mmm n mm123071- t=53122 n mm 6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 取 =0.6 w=d2/32=0.1 453mm3 ca=mpa5 . 9/ )( 2 2 1 =+wtm 由表 15-1 查得 45 號(hào)鋼-1=60mpa 因?yàn)?ca= + =s ss ss sca 故安全。 3) 截面 c 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 5 . 9112451 . 01 . 0mmdw= 抗扭截面系數(shù) 333 18225452 . 02 . 0mmdwt= 彎矩及彎曲應(yīng)力為 n mm

54、65967= c m 截面 c 上的扭矩 t mmnt53122= 截面上的彎曲應(yīng)力 mpa w m b 3 . 10= 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 mpa w t t t 15 . 4 = 過盈配合處的,由附表 3-8 用插值法求出，并取 k kk 8 . 0 16. 3 = k 53 . 2 8 . 0 = kk 軸按磨削加工，由附圖 3-4 查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 95. 0 = 故可得綜合系數(shù)： 213 . 3 1- 95 . 0 1 16 . 3 1- 1 =+=+= k k 583 . 2 1- 95 . 0 1 53 . 2 1- 1 =+=+= k k 所以安全系數(shù)為： 33 . 8 3

55、.10213 . 3 275 1 - = = + = ma k s 39.28 2 15. 4 05. 0 2 15. 4 583 . 2 155 1 = + = + = ma k s 5 . 164 . 6 2 2 = + =s ss ss sca 故該軸是安全的。 繪制軸的受力分析圖，如圖 6-4 所示 圖圖 6-4 軸的受力分析圖軸的受力分析圖 6.56.5 低速軸的校核低速軸的校核 1、齒輪上的作用力 1大齒輪分度圓直徑： d3=205.37mm 2作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為： t3=9550103p3/n3=16173nmm 3求圓周力：ft n t f85.1574 d 2 3 3 t

56、= 4求徑向力 fr fr=fttan=5732.11n 5求橫向力 fa =3926.63n tan t ff 2、確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 圖圖 6-5-1 軸的結(jié)構(gòu)與裝配軸的結(jié)構(gòu)與裝配 1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段自己與長(zhǎng)度 -段： 由于鏈輪與軸通過鍵連，則軸應(yīng)該增加 5%，故取 d-=28mm。在該段裝 置的是小鏈輪，則此段長(zhǎng)度由小鏈輪輪轂寬度所決定。則取 l-=25mm。 -段： 取 d-=32mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體 的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為 40mm，則取第二段的長(zhǎng) 度 l-=52mm -段： 初選滾動(dòng)軸承。一般運(yùn)輸機(jī)傳遞載

57、荷不是很大，由斜齒產(chǎn)生的軸向力也不 是很大，再根據(jù)這段軸的尺寸，可選擇 33007 型圓錐滾子軸承,查機(jī)械零件設(shè) 計(jì)手冊(cè)p406 得，33007 的基本尺寸：d=35mm、d=62mm、b=21mm。要求在 這此處的定位套筒的長(zhǎng)度為 10mm，因此取 d-=35mm,l-=21mm。 -段： 為套筒的定位軸肩，取 d-=38mm，由于齒輪距箱體的內(nèi)壁有一段距離， 長(zhǎng)度取 l-= 12mm。 -段： 5 為齒輪軸段，該段的直徑取 d-=65mm，軸環(huán)的寬度取 l-=60mm。 -段： 軸環(huán)處齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度 h0.07d，故取 h=5mm，則軸環(huán)的直徑取 d-=75mm，軸環(huán)的

58、寬度取 l-=26mm。取 d- =38mm，l-=26mm。 -段： 為滾動(dòng)軸承安裝處，取 d-=35，l-=16mm。 2）零件的周向定位 帶與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。齒輪按安裝大齒輪處軸的直徑為 65mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)書表 6-1 查得平鍵 bh=16mm11mm，健槽用鍵槽銑刀加工， 長(zhǎng)為 50mm，同時(shí)為了保證帶與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇聯(lián)軸器與軸的 配合為 h7/n6； 3）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2.取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見軸的零件圖。 0 452 3、計(jì)算各點(diǎn)支反力及彎矩 對(duì) 33007 型軸承查得 a=13.5mm 作為簡(jiǎn)支梁的支撐跨距： l2+l

59、3=96mm l2=21-13.5+12+30=49.5mm l3=96-49.5=46.5mm 由受力圖可分析出 c 截面為危險(xiǎn)截面 對(duì)于 c 截面的水平方向列出平衡方程： mb=0 : fnh2(l2+l3)-ftl2=0 md=0 fnh1(l2+l3)-ftl3=0 ft=2t/d=2161713/71.52=2261n fnh1=824n fnh2=1437n 則： mh=fnh1l2=17716nmm 對(duì)于 c 截面的垂直方向列出平衡方程： md=0 frl3-fnv1(l2+l3)=0 mb=0 fnv2(l2+l3)-frl2=0 fv=823n fnv1=523n fnv2=

60、300n 由此可算出： mv1=fnv1l2=11244.5nmm mv2=1/2fnv2l3 =5625nmm 2 1 2 1vh mmm nmm20983 2 2 2 2vh mmm nmm18587 受力圖與彎矩圖如圖 6-5-2 所示： 圖 6-5-2 軸的載荷分析圖 4、按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 由軸做單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取。 6 . 0 w=0.1d3=0.1653mm3 軸的計(jì)算應(yīng)力： mpa w tm ca 5 . 15 )( 1 2 2 1 = + = 由軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-1 查得。因此mpa60 1 - = ，故安全。 ca