機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)運(yùn)輸機(jī)的蝸桿圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目 ： 蝸桿圓柱齒輪減速器 院 系 ： 工學(xué)院專 業(yè) ： 機(jī)制班 級 ： 0801 設(shè) 計(jì) 者 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 2011 年 1 月 16 日 目 錄一、電動(dòng)機(jī)選擇 42、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 6（一）齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 1高速級蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 2低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10（二）減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 15（三）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 1 高速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 162中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 213低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 28三、其他附件的選擇 32四、密封與潤滑 33五、總 結(jié) 33六、參考文獻(xiàn) 351. 設(shè)計(jì)目的：（1）通過課程設(shè)計(jì)

2、的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和步驟。（2）通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí)，起到鞏固深化，融會(huì)貫通及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的運(yùn)用，樹立正確的設(shè)計(jì)思想；（3）通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。2. 設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)運(yùn)輸機(jī)的蝸桿圓柱齒輪減速器；（1） 已知條件：運(yùn)輸帶工作拉力f=5500n，運(yùn)輸帶工作速度v=0.40m/s，卷筒直徑d=350mm.（2） 傳動(dòng)裝置簡圖，如下：（3） 相關(guān)情況說明工作條件：單班制，傳動(dòng)平穩(wěn)；使用壽命：8

3、年；生產(chǎn)條件：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)力；動(dòng)力來源：電力，三相交流，電壓380v；輸送帶速度允許誤差： 5%。3. 設(shè)計(jì)要求：1） 減速器裝配圖1張；2） 零件圖2張（低速級齒輪，低速級軸）；3） 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。一、電動(dòng)機(jī)的選擇1. 總體傳動(dòng)方案初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案蝸桿圓柱齒輪減速器傳動(dòng)裝置的總效率a0.992×0.983×0.97×0.96×0.800.687；=0.99為彈性聯(lián)軸器的效率，=0.98為滾動(dòng)軸承的效率，=0.97為齒輪傳動(dòng)的效率，=0.96為卷筒傳動(dòng)效率，0.8為蝸輪的效率。2. 電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求和工作條件選用y系列三

4、相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380v工作機(jī)有效功率為： 2.2kw工作機(jī)所需工作功率為：3.2kw工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：22r/min所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：（6090)×22=13201980r/min因此選擇y112m-4電機(jī)其主要性能如表1所示，安裝尺寸如表2所示。表1 y112m-4型電動(dòng)機(jī)的主要性能電動(dòng)機(jī)型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）y112m414402.22.2表2 y112m-4電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸型號極數(shù)abcdefghk abacadhdly112m-421901407028608241221222452401902654003.傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和傳動(dòng)

5、比分配（1）總傳動(dòng)比=65.45（2） 分配傳動(dòng)比=(0.030.06)×65.45=1.9643.927取=3.194.傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（1）各軸轉(zhuǎn)速   軸 n=1440r/min   軸 nn/ i170.244 r/min   軸 nn/ i222r/min 卷筒軸 n =n=22（2）各軸輸入功率   軸 pp0×3.2×0.993.169 kw   軸 pp×3.169×0.82.54kw &

6、#160; 軸 pp××2.54×0.98×0.972.41 kw 卷筒軸 p卷= p××=2.41×0.99×0.982=2.29 kw（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 =21.22kn·  軸  t×=21.01kn·  軸   tt×i1×=344.564kn· 軸  tt×i2××=1044.861kn·卷筒軸 t卷= t×&

7、#215;=993.449n·表3 蝸桿圓柱齒輪傳動(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/（kn·mm）轉(zhuǎn)速n/（rmin-1） 傳動(dòng)比效率電機(jī)軸3.221.22144010.99軸3.16921.01144020.50.80軸2.54344.56470.2443.20.882軸2.411044.8612210.95卷筒軸2.29993.44922二、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)1.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）高速級蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)gb/t100851988推薦，采用漸開線蝸桿（zi）2.齒輪材料，熱處理及精度蝸桿：45鋼淬火，螺旋齒面要求淬火，淬火后硬度為4

8、555hrc蝸輪：鑄錫磷青銅zcusn10pl,金屬模制造，齒芯用灰鑄鐵ht100 3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，傳動(dòng)中心距 (1) 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩t按z=2, 估取效率渦輪=0.8，則=435055.56n·（2）確定載荷系數(shù)k取載荷分布不均系數(shù)k =1，選取選用系數(shù)k=1，取動(dòng)載系數(shù)k=1.05，則k= kkk=1.05（3）確定彈性影響系數(shù)z=160mpa(4)確定彈性系數(shù)設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳動(dòng)中心距a的比值d/a=0.395，因此=2.73(5)確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為zcnsn

9、10pl，金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度>45hrc，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=60j nl=60×1×70.244×19200=8.092×10壽命系數(shù)=0.77則，=×=0.77×268=206.361mpa（6）計(jì)算中心距=117.47mm取中心距a125mm,i=20.5,因此，取m=5，蝸桿分度圓直徑d=50mm。這時(shí)d/a=0.0.4， 查圖1118可查得接觸系數(shù)=2.70因?yàn)? < 因此，以上計(jì)算結(jié)果可用4.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及尺寸（1） 蝸桿：軸向齒距p=m=3.14×5

10、=15.7；直徑系數(shù)q=d/m=10；齒頂圓直徑d= d+2×m=50+2×1×5=60；齒根圓直徑= d2m(h+)=502×5(1+0.2)=37.5；分度圓導(dǎo)程角=11°18´36"；蝸桿軸向齒厚s=m/2=7.85。(2) 蝸輪：蝸輪齒數(shù)z=41;變位系數(shù)x=-0.5;驗(yàn)算傳動(dòng)比i= z/z=41/2=20.5蝸輪分度圓直徑d=mz=5×41=205蝸輪喉圓直徑 d= d+2h=205+2×5(10.5)=210蝸桿齒根圓直徑 = d2h=187.5mm蝸輪咽喉母圓半徑 r=ad/2=21.55.

11、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度蝸輪齒根的彎曲應(yīng)力：式中：蝸輪齒形系數(shù)，可有蝸輪的齒形系數(shù)= 及渦輪的變位系數(shù)從圖11-19查出；蝸輪的許用彎曲應(yīng)力，單位為mpa.=k,為計(jì)入齒根應(yīng)力校正系數(shù)后蝸輪的基本許用應(yīng)力，由表11-8?。?，其中n為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。當(dāng)量齒數(shù)z= z/(cos)=41/(cos11.31°）³43.48根據(jù)x=-0.5, z=43.48 ,因此，=2.855螺旋角影響系數(shù)y=1=111.31°/140°=0.9192許用彎曲應(yīng)力=´·由zcusn10pl制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力´=56mpa壽命系數(shù)0.615=56

12、×0.61534.42mpa=28.34mpa<彎曲強(qiáng)度滿足。6.蝸桿的剛度計(jì)算蝸桿的剛度條件：l y式中： f蝸桿所受的圓周力.n； f蝸桿所受的徑向力.n； e蝸桿材料的彈性模量.mpa； i蝸桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，i=.mm.其中d為蝸桿齒根圓直徑，mm； l蝸桿兩端支承間的跨距，mm，取l=0.9d，d為蝸輪分度圓直徑； y 許用最大繞度，y=，d為蝸桿分度圓直徑，mmf=840.4n f= ftan=°=1223.52n蝸桿材料為45鋼經(jīng)淬火，彈性模量e=210gpai=97023mml=0.9d=0.9205=184.5mm l=y=>y ，所以蝸桿可

13、用。7.驗(yàn)算效率=（0.950.96）tan/tan(+)已知11°18´36"11.31°；=arctanf用插值法得f=0.00246、=1.403°代入得=0.84，大于原估計(jì)值，因此不用計(jì)算蝸桿速度：選用蝸桿下置蝸桿8.熱平衡計(jì)算m取t=20°c 從 =8.15-17.45 w/（m²·c） 取=17.45w/（m²·c） 由式（8-14） =79.5°c 85°c 式中： 箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，當(dāng)周圍空氣流通良好時(shí)可取較大值； s內(nèi)表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可

14、為周圍空氣冷卻的箱體表面面積，m²； 油的工作溫度； t周圍空氣的溫度，常溫下取20。9.蝸桿精度7級精度（二）低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）斜齒圓柱齒輪與直齒輪傳動(dòng)比較，具有以下特點(diǎn)：嚙合性好，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；重合度大，使用壽命長；可使機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊。故選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級精度（gb 1009588）。（3）材料選擇。由表101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，二者材料硬度差為40hbs。（4）選小齒輪齒數(shù)=24,大齒輪齒數(shù)3.

15、2×2477，初選螺旋角14°。2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式（1021）試算，即 式中：小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。； 齒面接觸許用疲勞強(qiáng)度。mpa；齒寬系數(shù)；彈性影響系數(shù)，；標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)的端面重合度；區(qū)域系數(shù)；齒數(shù)比。（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選kt1.62）由圖1030選取區(qū)域系數(shù)2.4333）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=21.01n·4）由表107選取尺寬系數(shù)15）由圖1026查得0.78，0.87，則1.656）由表106查得材料的彈性影響系數(shù)189.87）由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限。8）由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次

16、數(shù)60×70.244×1×192008.092× 2.54×9）由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)0.95；0.9710）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)s1，由式（1012）得=570mpa =533.5mpa=551.75mpa（2） 計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算器公式得=86.942）計(jì)算圓周速度v=0.32m/s3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)b86.94=3.515h=2.25=2.25×3.515mm=7.909b/h=85.94/7.909=10.994） 計(jì)算縱向重合度=0.318×1×24&

17、#215;tan14°=1.9035）計(jì)算載荷系數(shù)k已知載荷平穩(wěn)，所以取使用系數(shù)=1根據(jù)v=0.32m/s,7級精度，由表108查得動(dòng)載系數(shù)=1.01；由表104查得=1.43，由圖1013查得=1.36,由表103查得=1.4。故載荷系數(shù)=1×1.01×1.4×1.43=2.0226）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得=947）計(jì)算模數(shù)=3.83.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(1017)（1） 確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)=1×1.01×1.4×1.36=1.9232） 根據(jù)縱向重合度1.903，從圖10

18、28查得螺旋角影響系數(shù)=0.883） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)26.2784.294）查取齒型系數(shù)由表105查得=1.596；=1.7745）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得=1.596；=1.76766）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500 mpa,；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380mpa7）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.94，=0.988）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s1.4，由式（1012）得=328.57mpa=255.149）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較=0.0126=0.0111大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算=2.44<3.80mm對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲

19、勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=3，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸強(qiáng)度算分度圓直徑=94mm來計(jì)算=37取=u×=118.4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a=199.68=200mm將中心距圓整為200（2）按圓整后的中心距修正螺旋角14.36°因值改變不多，故參數(shù)等不必修正，（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑=95.48=95mm=304.52=305mm（4）計(jì)算齒輪寬度1×9494圓整后取5.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪齒頂圓直徑小于160mm，做成實(shí)心結(jié)構(gòu)；大齒輪齒頂圓直徑大于160mm，小于500mm，故選用腹

20、板式結(jié)構(gòu)。2. 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，其結(jié)果列于表4：表 4名稱代號尺寸計(jì)算結(jié)果（）機(jī)座壁厚004a+3810機(jī)蓋壁厚0.85810機(jī)座凸緣厚度b1.515機(jī)蓋凸緣厚度1.515機(jī)座底凸緣厚度p2.525地腳螺釘直徑0.036a+1220地腳螺釘數(shù)目n44軸承旁連接螺栓直徑0.7516機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑(0.50.6)12連接螺栓的間距l(xiāng)150200133軸承端蓋螺釘直徑查表12窺視孔蓋螺釘直徑(0.30.4)6定位銷直徑d(0.70.8)8、至外機(jī)壁距離見表3.2、至凸緣距離見表3.2軸承旁凸臺(tái)半徑22凸臺(tái)高度h47外機(jī)壁至軸承座端面距離56內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離+

21、66大齒輪頂圓(蝸輪外圓)與內(nèi)機(jī)壁距離>1.214齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離12機(jī)蓋肋厚8.5機(jī)座肋厚m8.5軸承端蓋外徑97，170，185軸承端蓋凸緣厚度e12，15軸承旁連接螺栓距離s179，197 表5 連接螺栓扳手空間、值和沉頭直徑表 螺栓直徑m8m10m12m16m20m24m301316182226344011141620242834沉頭座直徑202426324048603.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）i軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸i上的功率=3.169kw, 轉(zhuǎn)速=1440r/min,轉(zhuǎn)矩=21.01×n·，軸ii上的轉(zhuǎn)距344.564×n·2.求作用在蝸

22、桿蝸輪上的力已知蝸桿的分度圓直徑=50，蝸輪分度圓直徑205而3初步確定軸的最小直徑，取=112，于是得計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，取=1.5n·選用lt4彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63000n·。半聯(lián)軸器的孔徑20，故取=20,半聯(lián)軸器長度l52，半聯(lián)軸器與配合的轂孔長度384.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示的裝配方案（2）根據(jù)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，軸段右端需制定一軸肩，軸肩高度h=2.5mm,=25mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑=30mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長度=38mm,為了保證軸端擋圈只

23、壓在半聯(lián)軸器而不壓在軸的端面上，故段的長度略短一些，現(xiàn)取=36mm2）初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，并根據(jù)25mm,選取32306，其尺寸，故30,而=50mm,軸肩高度h=3mm,因此=363）取蝸桿軸軸段直徑,蝸桿齒寬=53,經(jīng)磨削后53+25=78,即1024）軸承端蓋的總寬度為25mm，由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑要求，取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm，故=40mm5）為保證蝸桿與蝸輪嚙合，取=65至此已初步確定軸的各段直徑和長度。（3）軸上零件的周向定位為了保證半聯(lián)軸器與軸的連接

24、，選用平鍵按直徑查表查得平鍵截面，長為，半聯(lián)軸器與軸的配合為；滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來保證的（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2取軸端倒角1×45。各軸肩處的圓角半徑取r1。5. 軸的強(qiáng)度計(jì)算（1） 求兩軸承受到的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系：則，（2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和對于圓錐滾子軸承，按表13-7，軸承的派生軸向力,其中，y是對應(yīng)表13-5中的y值，其值由軸承手冊查出。手冊上查的32306的基本額定載荷c=81500n, =96500n。e=0.31，y=1.9。因此可得 =281.7n=127.2n按式（1311）得 =34

25、88.8n =127.2n因?yàn)?gt;，故x=0.40, y=1.9;<, 故x=1, y=0;因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷較平穩(wěn)，按表136，=1.1。則=7762.4n=531.6n（3） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的的受力大小驗(yàn)算 故所選選軸承滿足壽命要求。首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊中查取a值。對于30313型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a=18.9mm。因此，根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及彎矩和扭矩圖中載荷垂直面v水平面h支反力f984.7n,238.8n,彎矩m總彎矩=157486.5n.mm=.71095.6mm

26、扭矩t6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取，軸的計(jì)算應(yīng)力為=9.28mpa已知選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=60mpa。因此，故安全。（2） ii軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸ii上的功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩344.564×軸iii上的功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩1044.861×2.求作用在齒輪上的力蝸輪：小齒輪：已知大齒輪的分度圓直徑3053.初步確定軸的最小直徑，取=1124軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示的裝配方案2

27、）根據(jù)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(dòng)軸承，因軸承同時(shí)承受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(jù)=50mm,選取7310b，其尺寸故 =50,（2）取安裝齒輪處的軸段直徑=55mm,齒輪的又端與軸承之間采用套筒定位，加擋油環(huán)，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，蝸輪寬度，取其寬度為45，故取=40mm,小齒輪=100,故取=96mm,齒輪的采用軸肩定位，軸肩高度h=5mm,=65mm,=40（3）為了保證蝸輪蝸桿的嚙合，取為了保證斜齒的嚙合，取蝸輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離；為了保證斜齒的嚙合，取小齒輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離；考慮到箱體的鑄造誤差

28、，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm，已知滾動(dòng)軸承寬度，則=b+(4540)=64mm, =b+(10096)=50mm至此已初步確定軸的各段直徑和長度。（4）軸上零件的周向定位按由表查得平鍵截面，長為，按由表查得平鍵截面，長為，同時(shí)為了保證齒輪和軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來保證的（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2取軸端倒角2×45°。各軸肩處的圓角半徑取r2。6. 軸的強(qiáng)度計(jì)算（1） 求兩軸承受到的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系：則，4730n5302.6n（

29、2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和及軸上軸向力對于角接觸球軸承7310b，按表13-7，軸承的派生軸向力,其中，y是對應(yīng)表13-5中的y值，其值由軸承手冊查出。手冊上查的7310b的基本額定載荷c=68200n, =48000n；e1.14。913.68n因此可得 =5392.2n=6045n按式（1312）得 =5392.2n=4126.5n因?yàn)?，故x=1, y=0；, 故x=1,y=0；因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷較平穩(wěn)，按表136，=1.1。則=5203n=5832.2n（3） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的的受力大小驗(yàn)算故所選選軸承滿足壽命要求。首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)

30、位置時(shí)，應(yīng)從手冊中查取a值。對于角接觸球軸承7310b，由手冊中查得a=47.5mm。因此，根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及彎矩和扭矩圖中載荷垂直面v水平面h支反力f4073n,375.3n，彎矩m總彎矩=266561n.mm=242133.7n.mm59777.5n.mm98273.8n.mm扭矩t6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取，軸的計(jì)算應(yīng)力為已知選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得=60mpa。因此，故

31、安全。7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1判斷截面左右兩側(cè)為危險(xiǎn)截面2、截面左側(cè) 抗彎截面系數(shù)w=0.1d=0.1×50=12500mm 抗扭截面系數(shù)w=0.2 d=0.2×50=25000 mm 截面ii左側(cè)的彎矩m為m=169029.5×24/52=78013.6n·mm 截面ii上的扭矩t=344564n·mm 截面上的彎曲應(yīng)力=m/w=6.24mpa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力= t/ w=344564/25000=13.78mpa 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640mpa,=275mpa,=155mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中

32、系數(shù)及按表查取，因r/d=2.0/50=0.04,d/d=55/50=1.1,經(jīng)插值后可查得=2.0，=1.36軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82 q=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+ q(-1)=1.82 k=1+ q(-1)=1.306由尺寸系數(shù)=0.63.扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.78軸按磨削加工，可得表面質(zhì)量系數(shù)=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1，則得綜合系數(shù)為 k= k/+1/-1=2.99 k= k/+1/-1=1.76 碳鋼的特性系數(shù)=0.10.2，取=0.1 =0.050.1，取=0.05計(jì)算安全系數(shù)s值，則得： s=/（k+）=6.62 s=/（k+）=14.93 s=（ss）/

33、（s+ s）=6.05>>s=1.5故可知其安全截面右端 抗彎截面系數(shù)w=0.1d=0.1*55=16638mm 抗扭截面系數(shù)w=0.2 d=0.2*55=33275mm彎矩m及彎曲應(yīng)力為： m=78013.6n·mm =m/w=4.69mpa扭矩t及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：t=344564n·mm = t/ w=10.36mpa過盈配合處的k/，用插值法求出，并取k/=0.8 k/ ，得 k/=3.16 k/=0.8 k/=2.53軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92故得綜合系數(shù)為：k= k/+1/-1=3.25 k= k/+1/-1=2.62因此，軸在截面右側(cè)的安

34、全系數(shù)為： s=/（k+）=6.09 s=/（k+）=15.3 s=（ss）/（s+ s）=5.66>>s=1.5故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也足夠（3） iii軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1軸iii上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩10448612求作用在齒輪上的力已知大齒輪的分度圓直徑3053初步確定軸的最小直徑，取=112計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，取=1.3n·選用hl5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2000000n·。半聯(lián)軸器的孔徑60，故取=60,半聯(lián)軸器長度l142，半聯(lián)軸器與配合的轂孔長度1074軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直

35、徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-軸段左端需制定一軸肩，軸肩高度h=3mm,d=66mm; 右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑=68mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長度=107mm,故-段的長度略短一些，現(xiàn)取=104mm2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，根據(jù)=66,選取7214ac軸承，其尺寸故703）取安裝大齒輪處的軸段直徑=55mm,齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，加擋油環(huán)，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，其寬度為100，故取=96mm,齒輪的采用軸環(huán)定位，軸環(huán)高度h=6mm,=87mm,=94）軸承端蓋的總寬度為

36、47mm，由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑要求，取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm，故=62mm5）為了保證斜齒的嚙合，取齒輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離；考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm，已知滾動(dòng)軸承寬度，則=b+=46mm, =b+(10096)=50mm至此已初步確定軸的各段直徑和長度。至此已初步確定軸的各段直徑和長度。6）軸上零件的周向定位為了保證半聯(lián)軸器與軸的連接，按由表查得平鍵截面，長為，半聯(lián)軸器與軸的配合為；按由表查得平鍵截面，長為，同時(shí)為了保證齒輪和軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配

37、合為；滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來保證的7）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2取軸端倒角2×45。各軸肩處的圓角半徑取r2。5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1判斷截面左右兩側(cè)為危險(xiǎn)截面2、截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù)w=0.1d=0.1×70=34300mm 抗扭截面系數(shù)w=0.2 d=0.2×50=68600 mm 截面右側(cè)的彎矩m為m=510009.7×(86-48)/86=225353.13n·mm 截面上的扭矩t=1044861n·mm 截面上的彎曲應(yīng)力=m/w=6.57mpa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力= t/ w=15.23mpa軸的材料為45

38、鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640mpa,=275mpa,=155mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表查取，因r/d=2.0/70=0.03,d/d=75/70=1.07,經(jīng)插值后可查得=2.0，=1.32軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82 q=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+ q(-1)=1.82 k=1+ q(-1)=1.272由尺寸系數(shù)=0.68,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.81軸按磨削加工，可得表面質(zhì)量系數(shù)=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1，則得綜合系數(shù)為 k= k/+1/-1=2.76 k= k/+1/-1=1.66 碳鋼的特性系數(shù)=0.10.2，取=0.1 =0.050.1，取=0.05計(jì)算安全系數(shù)s值，則得： s=/（k+）=14.42 s=/（k+）=9.79 s=（ss）/（s+ s）=8.1>>s=1.5故可知其安全截面左端 抗彎截面系數(shù)w=0.1d=0.1×75=42188mm 抗扭截面系數(shù)w=0.2 d=0.2×75=84375mm彎矩m及彎曲應(yīng)力為：m=225353.1n·mm =m/w=5.34mpa扭矩t及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：t=1044861n·mm = t/ w=12.4mpa過盈配合處的k/，用插值法求出，并取k/=0.8 k/ ，得 k/=3.16 k/=