廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計-計算說明書

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目:帶式運輸機(jī)傳動裝置學(xué)院：土木工程學(xué)院班級：建備設(shè)計者： 學(xué)號：指導(dǎo)老師： 目錄設(shè)計任務(wù)書一、選擇電動機(jī)二、傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比三、傳動零件的設(shè)計計算四、校檢實際轉(zhuǎn)速五、軸的計算六、滾動軸承的選擇和計算七、連接的選擇和計算八、聯(lián)軸器的選擇九、潤滑方式、滑潤油牌號及密封裝置的選擇十、箱體尺寸的設(shè)計十一、參考資料一、選擇電動機(jī)電動機(jī)是常用的原動機(jī)，是已經(jīng)系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制簡便和維護(hù)容易等優(yōu)點。在接卸設(shè)計課程設(shè)計中，主要根據(jù)需電動機(jī)的輸出功率，工作條件及經(jīng)濟(jì)性要求，從產(chǎn)品目錄中選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速、確定具

2、體型號。（1） 選擇電動機(jī)的類型：按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)。（2） 選擇電動機(jī)的容量：工作機(jī)所需的功率： Pw = F*V/1000=2500x1.1 / 1000=2.75（kW）由電動機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)的效率）為= 1*2*2*3*4*5機(jī)械傳動及摩擦副的效率概略表得各部分效率為：帶傳動傳動效率1 = 0.98；滾動軸承傳動效率（一對）2= 0.99、；閉式圓柱齒輪傳動效率3=0.97；彈性聯(lián)軸器傳動效率4=0.99；卷筒軸的軸承及卷筒的傳動效率5=0.96.= 0.98×0.99×0.99×0.97

3、×0.99×0.96 =0.885所以： Pd = Pw/= 2.75/ 0.885 kW = 3.10 kW使 Pm = (11.3)Pd = 3.10 4.04kW根據(jù)Pm選取電動機(jī)的額定功率Pw，因為載荷較平穩(wěn)，由查表選得Y系列電動機(jī)的額定功率 Pd = 4 kWP%=（Pm - Pd）/ Pm =（4.04-4）/ 4.04 =0.99% 可以選用該功率的電動機(jī)（3） 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：運輸機(jī)卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nw = 60×1000V/D = 60×1000×1.1/(3.14×400) =52.54r/min按推薦傳動比

4、范圍，取V帶傳動傳動比i1 = 2 4，單級直齒圓柱齒輪傳動比i2 = 3 5，則合理總傳動比的范圍為: i = 6 20故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：nd = i*nw = (620)×52.54r/min = 315.24 1050.8 r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min 、1000 r/min，1500 r/min.再根據(jù)計算出的容量，挑選出電機(jī)做比較選擇，取1000 r/min的電動機(jī)。所選電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如表-2和表-3所示。表-1，待選電動機(jī)參數(shù)：電動機(jī)型號同步轉(zhuǎn)速（r/min）額定功率(KW)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量(kg)總

5、傳動比額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M1-61000，6極49602.02.07318.27表-2外形尺寸（mm）：機(jī)座號極數(shù)ABCDEFGHKABACADHDBBL132M62161788942+0.01880103313212280270210315238515表-3安裝尺寸（mm）：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑 K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸 F×G132515*(270/2+210)*315216×1781242.018×8010*33二、傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比電動

6、機(jī)確定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計算傳動裝置的總傳動比。（1） 計算總傳動比：由前面計算的輸送機(jī)卷軸筒的轉(zhuǎn)速為nw=52.54 r/min總傳動比i = nm/nw = 960 / 52.54 =18.27（2） 分配各級傳動比：按推薦傳動比范圍， V帶傳動傳動比i1 = 2 4，單級圓柱齒輪傳動比i2 = 3 5，為使傳動裝置外廊尺寸盡可能緊湊，滿足i1<i2 ,按推薦i21.3i1可取i1 =3.73，則齒輪傳動比：i2 = i / i1=18.27/3.73 = 4.89（3） 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)：各軸的輸入功率電動機(jī)軸: P0 = 3.10 kW

7、主動軸 : P1 = Pd1= 3.10 * 0.98=3.04kW從動軸 : P2= P123 = 3.04* 0.99 * 0.97=2.92 kW卷筒軸 : P3= P224 =2.92 * 0.99 * 0.99 =2.86kW各軸輸出功率 主動軸 : P1 = P* 2=3.04*0.99=3.01kw從動軸 : P2= P2* 2=2.92*0.99=2.89kw卷筒軸 : P3= P3* 5=2.86*0.95=2.72kw各軸的轉(zhuǎn)速 電動機(jī)軸 : n。=960 r/min 主動軸: n1 = n。/ i1 =960 / 3.73= 257.37 r/min 從動軸: n2 =

8、n1 / i2=257.37/ 4.89 = 52.63r/min卷筒軸: n3 = n2 = 52.63r/min各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸(輸出): T0 = 9550 * P0 / n。= 9550 * 3.10 / 960 = 30.83 N·m主動軸: T1= 9550 * P1 / n1 = 9550 * 3.04/257.37=112.80 N·m 從動軸: T2= 9550 * P2 / n2= 9550 * 2.92 / 52.63 = 529.85 N·m 卷筒軸: T3= 9550 * P3 / n3 = 9550 *2.86 / 52.63=5

9、18.96 N·m 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩主動軸: T1= 9550 * P1 / n1 =9550 * 3.01 /257.37=111.69N.m從動軸: T2= 9550 * P2 / n2=9550 * 2.89 / 52.63=524.41N.m卷筒軸: T3=9550 * P3/ n3=9550 * 2.72 / 52.63=493.56N.m計算結(jié)果如下表：軸名功率P (kW)轉(zhuǎn)矩T (N·m)轉(zhuǎn)速nr/min輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸3.1030.83960主動軸3.043.01112.80111.69257.37從動軸2.922.89529.85524.4152.6

10、3卷筒軸2.862.72518.96493.5652.63三、傳動零件的設(shè)計計算1、V帶傳動設(shè)計計算及說明1）確定計算功率：考慮到載荷性質(zhì)和運轉(zhuǎn)時間長短等因素影響，按輕型輸送機(jī)，載荷變動微小，每天工作小時數(shù)為1016h，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-4，取工作系數(shù)kA=1.2,則計算功率 Pd=Ka*P0=1.2x3.10=3.72 kw2）選定帶型：根據(jù)計算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-9初選定帶的型號為A型、3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d1和d2：根據(jù)V帶截型參考機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-5選取小帶輪基準(zhǔn)直徑，要求d1dmin，并取為標(biāo)準(zhǔn)值。初取d1=100mm； 驗算帶的速度v。根據(jù)v=d1*n

11、1 / 60x1000 =3.14*100*960/（60*1000）=5.024(m/s)因為v=5.024(m/s) 5,20 m/s 符合實際的需要。確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑d2。根據(jù)d2= i1*d1=3.73*100=373mm）。查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-5，取d2=375（mm）驗算傳動比i帶=d2/ d1=375/100=3.75i%= (i帶i1)/i1 =(3.753.73)/3.75=0.53% < 5% 符合要求4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld。初定中心距為0.7(d1+d2)< a0 <2(d1+d2),則：332.5< a0 <950取定a0

12、=600 mm根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系，按下式計算所需的基準(zhǔn)長度Ld為：Ld2 a0+（d1+d2）/ 2+（d2-d1）2 / 4 a0 =2x600+3.14x(100+375) / 2 + (375-100) 2 / (4x600) =1977.26mm根據(jù)Ld 查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-6選取與之接近的V帶基準(zhǔn)長度Ld，選取Ld=2000mm根據(jù)Ld計算實際中心距為aa0 +（Ld - Ld）/ 2 =600+(2000-1977.26) / 2 =611.37 mm圓整至a=610 mm為便于安裝和調(diào)整中心距，需留出一定的中心距調(diào)整余量。中心距的變動范圍為：amin= a - 0.015 Ld

13、 =610- 0.015 x2000 = 580mmamax= a + 0.03 Ld = 610+ 0.03 x 2000 = 670mm5)驗算小帶輪的包角11180°-（d2-d1）x57.5°/ a =180°- (375-100)x57.5°/ 610=154.08°>120°6）確定帶的根數(shù)Z根據(jù)包角1154.08°，帶長Ld=2000mm，以及傳動比為i1 =3.73，小帶輪轉(zhuǎn)速n。=960r/min；分別查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-3，表8-6，表8-7得到：包角系數(shù)Ka=0.93； 長度系數(shù)KL=1.03；

14、單根V帶的基本額定功率P0=0.95kw； P0=0.11kw；計算帶的根數(shù)：Z=Pd/( P0+P0) KaKL=3.72/(0.95+0.11)x0.93 x 1.03 = 3.71 因此取 Z=47）確定帶的初拉力F0初拉力的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素，保證傳動正常工作單餓單根V帶合適的初拉力為：查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表8-1得，A截型V帶的單位長度質(zhì)量為q=0.10kg/m,則：F0 =500 Pd（2.5/Ka 1）/ Zv + qv2 =500 x 3.72 x (2.5 / 0.93 -1) / (4x5.024) + 0.10 x 5.0242 =158.77N8)計算帶作用在

15、軸上的力Q壓軸力Q=2Z F0sin（1/2）=2x4x158.77x sin(154.08 / 2)=1244.76N2、齒輪傳動的設(shè)計與計算計算及說明由之前計算得到數(shù)據(jù)有低速級齒輪的動力參數(shù)有：P1= 3.04kw; n1=257.37r/min; T1=112800N·mm; i2 = 4.891)選擇齒輪材料和確定許用應(yīng)力齒輪材料查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二章材料的參數(shù)，于表2-7 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，選擇45號鋼材料，再參考機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表9-4齒輪常用材料及許用應(yīng)力，為使大小齒輪的壽命相近，選擇：小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=240；大齒輪選用45鋼，正火，HBS2=200

16、；HBS1-HBS2=220-180=40 合適許用應(yīng)力根據(jù)大小齒輪的HBS,查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表9-4得：小齒輪許用接觸應(yīng)力h1 =380+0.7HBS1=380+0.7x240=548 MPa許用彎曲應(yīng)力F1=140+0.2HBS1=140+0.2x200=188 MPa大齒輪許用接觸應(yīng)力h2 =380+0.7HBS2=380+0.7x180=520MPa許用彎曲應(yīng)力F2=140+0.2HBS2=140+0.2x180=180 MPa2）設(shè)計齒輪參數(shù)對于HBS<350的閉式軟齒面齒輪傳動，可以先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，然后校核齒根彎曲疲勞強度。 在本例中，鋼制齒輪的彈性模量E=2.0

17、6x105 MPa； 壓力角=20°； 工作系數(shù)K=1.31.6，因為齒輪對稱布置，所以取K=1.3；對于閉式軟齒面?zhèn)鲃樱X輪對稱靠近軸承，齒寬系數(shù)d=0.81.4，選擇d=1。按照設(shè)計公式可得：mm對于閉式軟齒面齒輪傳動，在滿足彎曲強度的條件下，應(yīng)去較多的齒數(shù)Z1和較小的模數(shù)，這樣可以增大重合數(shù)，提高傳動的平穩(wěn)度，還可以節(jié)省制造費用，一般Z1=2040。在本例中選取：小齒輪的齒數(shù)Z1=35；大齒輪齒數(shù)Z2=i2*Z2=4.89 x 35 =171.15；為使齒輪磨損均勻，應(yīng)使兩輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，因此Z2=172驗算傳動比i%= |Z2/ Z1i2|/i2 =|172 / 35-4.8

18、9| / 4.89=0.49% 滿足條件主要尺寸計算齒輪模數(shù)m= d1/ Z1=66.43 / 35=1.89 取標(biāo)準(zhǔn)值m=2中心距a2=m(Z1+ Z2) / 2=2x(35+172) / 2=207m大齒輪齒寬b2=d*m* Z1=1x2x35=70mm, 為了便裝配，齒寬一般取小齒輪比大齒輪寬510mm，因此：小齒輪齒寬b1= b2+5=70 +6 = 76mm3)驗算齒根彎曲疲勞強度由之前的數(shù)據(jù)得：小齒輪許用彎曲屈服應(yīng)力F1=188MPa；大齒輪許用彎曲屈服應(yīng)力F2= 180 MPa； 載荷系數(shù)K=1.3；又由Z1=35；Z2=172查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表9-8得到正常齒制標(biāo)準(zhǔn)外齒合齒輪的齒

19、形系數(shù)為：YF1=2.46； YF2=2.06應(yīng)用公式得：F1=2KT1YF/b2Z1m=2x1.3x112800x2.46/ (70x35x2)=73.62MPa < F1=188MPa F2=F1* YF2/ YF1=73.62x2.06 / 2.46 =61.65MPa<F2= 180 MPa齒根彎曲疲勞強度足夠。4）齒輪的精度等級根據(jù)V=dn/(60x1000)=3.14x66.43x960/(60x1000)=3.3m/s參考機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表9-5各類機(jī)器所用齒輪傳動的精度等級范圍，及表9-6直齒圓柱齒輪精度等級與圓周速度的關(guān)系，HBS<350，選擇齒輪精度為等級9。

20、5)將齒輪的主要尺寸和幾何參數(shù)匯總成下表：名稱代號及公式小齒輪大齒輪齒數(shù)Z35172分度圓直徑D=mz70344齒頂高h(yuǎn)a=ha*m2齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)1.25全齒高h(yuǎn)=(2ha*+c*)2.25齒頂圓直徑da=(z+2ha*)m74348齒根圓直徑df=(z-2ha*-2c*)m65339基圓直徑db=Dcos 65.78323.25齒距P=m6.28齒厚S=p/23.14齒槽寬E=p/23.14中心距a=(d1+d2)/2207傳動比i=z2 / z14.91注：對正常齒ha*=1.0；c*=0.25；壓力角=20°.6)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計因為小齒輪的齒頂圓直徑da1=74

21、 mm < 160mm，因此暫定采用實心式結(jié)構(gòu)。因為大齒輪的齒頂圓直徑da2=348mm< 500mm，為減輕重量，節(jié)約材料和便于搬運和裝拆，采用腹板式結(jié)構(gòu)。7)選定帶輪結(jié)構(gòu)由帶輪基準(zhǔn)直徑d1=100mm；d2= 375mm，以及電動機(jī)軸直徑為D=42.018mm為依據(jù)，確定小帶輪為實心式結(jié)構(gòu)，大帶輪為輪輻式結(jié)構(gòu)。四、校檢實際轉(zhuǎn)速各級傳動零件的參數(shù)確定后，應(yīng)計算執(zhí)行裝置的實際轉(zhuǎn)速，并驗算實際轉(zhuǎn)速與設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速偏差是構(gòu)在許用范圍。本例帶式輸送機(jī)起傳動滾筒軸的實際轉(zhuǎn)速為nw=nd/i帶 x i齒= 960/(3.75x4.91) = 52.13r/min實際轉(zhuǎn)速與設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速偏差n

22、%=|nw-nw|/nwx100% = |52.54-52.13|/52.24x100%=0.21 % < 5%因此該傳動裝置可用。五、軸的計算主動軸的計算和設(shè)計計算及說明1）選擇軸的材料從經(jīng)濟(jì)性以及對之前的小齒輪所選的材料考慮，參考機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二章材料的參數(shù)，選擇45號剛為高速軸材料，調(diào)質(zhì)處理，HBS=220，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-1得到許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa并由之前的計算結(jié)果有：P1= 3.01kw; n1=257.37r/min; T1=111690N·mm;2）按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-2軸常用材料的許用切應(yīng)力T及A值，對軸上彎矩較小，

23、的載荷較平穩(wěn)，無軸向載荷，軸只做單向運轉(zhuǎn)，A取較小值，反之A取大值。對于45鋼有A 103,126.按公式軸端直徑查標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)得：d1=25mm 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸確定，考慮到圓柱齒輪傳動，選用深溝球軸承，采用凸緣式軸承蓋，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定?？紤]到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案。軸與其它零部件相配合的具體情況見后裝配。軸的結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計圖如下圖所示，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有三項內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長度的確定；其它尺寸（如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等）的確定。各軸段徑向尺寸的確

24、定如草圖所示，從軸段=25開始，逐段選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，考慮V帶大輪的內(nèi)孔倒角，定位軸肩高度取h=2.5，故= +2h=30 mm,取=30mm ，該尺寸應(yīng)滿足密封件的直徑系列要求。與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=35 mm，初選定軸承代號為6207。d4即為小齒輪部分，將d4作為分度圓的直徑，即d4=70 mm。根據(jù)對稱性d3=d5=35mm; 軸向尺寸的確定從L1段開始，L1段與V帶的大輪配合，由之前的計算的大帶輪的輪緣寬為B=65±3mm，考慮大帶輪的軸向固定要求，L1 應(yīng)略小于大帶輪的寬度2-3mm，取L1=60mm

25、。L2段，該段上要安裝密封部件，方便在不拆下帶輪的情況下打開箱蓋，估算可得， L2=35mmL3安裝軸承段，L3=40mmL4因采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，L4即為小齒輪的齒寬L4=b1=76mm根據(jù)對稱性，有L3= L5=40mm；兩軸承中心距L=2L3+ L4 17（軸承厚度）=139mm其他尺寸大帶輪與軸的周向固定采用A型普通平鍵，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第53頁關(guān)于鍵連接，由d1=25mm，L1=60mm選GB/T 1096鍵A 6x 6 x 504)按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強度對軸進(jìn)行強度計算齒輪的受力計算由T1=111.69N·m=111690N·mm圓周力Ft=2 T1/d1=2x

26、111690/70=3222.86N徑向力Fr=Ft tan =3222.86 x tan20°=1173.03N因為選用的是直齒齒輪，因此不存在軸向力。 根據(jù)之前的計算該軸還將受到V帶大輪所帶來的壓力Fq= Q=1244.76N。根據(jù)之前的計算，得到大帶輪和相近軸承的中心距為L=L1/2+L2+B(軸承寬)/2=60/ 2+ 35+ 14 / 2 = 72mm求水平面支反力和彎矩支反力：FB1=FQ(L+L)+ FrL/2 / L=1244.76x(72+135)+1173.03 x 135/ 2 / 135=2495.15NFA1=Fq+Fr- FB1 =1244.76+1173

27、.03-2495.15=-77.36NMc1= FA1L/2=-77.36x135/2 =-5221.8N·mmMB1= Fq L=1244.76 x 72=89622.72N·mm求豎直面支反力和彎矩支反力：FA2=FB2=Ft/ 2=3222.86 / 2=1611.43N彎矩：Mc2= FA2L/2=1611.43x135/ 2=108771.53 N·mm合成彎矩：MB合= MB1=89622.72 N·mm由之前的計算得到該軸的扭矩為T1=111690N·mm計算當(dāng)量彎矩由于扭矩不變，應(yīng)力校正系數(shù)0.3，根據(jù)當(dāng)量彎矩公式校檢軸的強度由

28、當(dāng)量彎矩圖知道，B軸承處的直徑較小，彎矩最大，該剖面存在危險，應(yīng)該進(jìn)行校核驗算，根據(jù)軸的材料可得許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa，代入公式：因為實際的d3=35mm>25.17mm,因此該軸滿足強度要求從動軸的計算和設(shè)計計算及說明1）選擇軸的材料基于和主動軸處相同的考慮，選擇45號鋼為從動軸材料，調(diào)質(zhì)處理，HBS=220，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-1得到許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa并由之前的計算結(jié)果有：P2= 2.89kw； n2=52.63r/min ； T2=524410N·mm；2）按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-2軸常用材料的許用切應(yīng)力T及A值，對軸上彎矩較小，的載

29、荷較平穩(wěn)，無軸向載荷，軸只做單向運轉(zhuǎn)，A取較小值，反之A取大值。對于45鋼有A 103,126.按公式因為軸端要安裝聯(lián)軸器，各軸端直徑查聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)得：d1=40mm 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸確定，考慮到圓柱齒輪傳動，選用深溝球軸承，采用凸緣式軸承蓋，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定。如上圖示。軸與其它零部件相配合的具體情況見后裝配。軸的結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計圖如圖所示，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有三項內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長度的確定；其它尺寸（如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等）的確定。 軸段徑向尺寸的確定如草圖所示，從軸段=40開始，逐段

30、選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，定位軸肩高度取h=2.5，故= +2h=45 mm,，該尺寸應(yīng)滿足密封件的直徑系列要求。與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=50 mm，初選定軸承代號為6010。d4與大齒輪配合，由于大齒輪為腹板式結(jié)構(gòu)，考慮到齒輪裝拆的方便，將d4應(yīng)比d3略大，并按標(biāo)準(zhǔn)直徑選取， d4=55mm。d5采用軸環(huán)定位取軸肩高4mm做定位面，選取最小過渡圓角半徑，r=1.5mm，取d5=62mm根據(jù)對稱性，安裝軸承的位置上d6=d3=50mm; 軸向尺寸的確定從L1段開始，L1段與聯(lián)軸器配合，根據(jù)該軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，初步選取型號為LX3彈性柱

31、銷聯(lián)軸器， 查標(biāo)準(zhǔn)其Y型的軸孔長度為82mm，取L1=70mm。L2段，該段上要安裝密封部件，聯(lián)軸器內(nèi)側(cè)端面至軸承蓋連接螺釘頭頂面的距離應(yīng)滿足聯(lián)軸器的裝拆要求，按標(biāo)準(zhǔn)系列圓整為L2=35mmL3安裝軸承段，齒輪兩側(cè)對稱安裝一對軸承，選擇6010寬度為19mm，左軸承用軸套定位，根據(jù)軸承對安裝尺寸的要求，軸承定位直徑62mm，軸承采用脂潤滑，為使軸承和箱體內(nèi)潤滑油隔絕，應(yīng)設(shè)置擔(dān)油環(huán)（兼做定位套筒），綜合考慮L3和L4段的關(guān)系，取L3=41mm。L4該長度應(yīng)小于大齒輪輪殻寬度，取L4=74mm。L5 為軸環(huán)定位作用，取L5=8mm；L6段，為了使齒輪箱對殼題對稱布置，基于和軸段3同樣的考慮，并考慮

32、軸端的倒角大小，取L6=35mm兩軸承中心距L=L3+L4+L5 +L6-18（軸承厚度）-2（倒角）=138mm其他尺寸聯(lián)軸器與軸的周向固定采用A型普通平鍵，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第53頁關(guān)于鍵連接，由d1=40mm，L1=70mm選GB/T 1096鍵A 10x8x56由d4=55mm，L4=74mm選GB/T 1096鍵A 14x9x454)按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強度對軸進(jìn)行強度計算齒輪的受力計算由T2=524410N·mm得圓周力Ft=2 T2/d2=2x524410 / 344=3048.89N徑向力Fr=Ft tan =3048.89 x tan20°=1109.71

33、N因為選用的是直齒齒輪，因此不存在軸向力。求水平面支反力和彎矩支反力：由于軸承是對稱安裝，所以FB1=FA1=Ft/2 = 1524.45N彎矩：Mc1= FA1L/2=1524.45x132 /2 =100613.7N·mm求豎直面支反力和彎矩支反力：FA2=FB2=Fr/ 2=1109.71/ 2=554.86N彎矩：Mc2= FA2L/2=554.86x132 / 2=36620.76 N·mm合成彎矩：由之前的計算得到該軸的扭矩為T2=524410N·mm 計算當(dāng)量彎矩由于扭矩不變，應(yīng)力校正系數(shù)0.3，根據(jù)當(dāng)量彎矩公式校檢軸的強度由當(dāng)量彎矩圖知道，B軸承處

34、的直徑較小，彎矩最大，該剖面存在危險，應(yīng)該進(jìn)行校核驗算，根據(jù)軸的材料可得許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa，代入公式：因為實際的d4=55mm>32.21mm,因此該軸滿足強度要求六、滾動軸承的選擇和計算計算及說明1） 主動軸上的軸承為滿足對稱要求，該軸上的一對軸承選用同一型號，由于軸上使用的是直齒齒輪傳動，軸承載荷僅受徑向力，軸承載荷較小，選用球軸承，對主動軸，根據(jù)軸徑初選型號為6207的軸承，查標(biāo)準(zhǔn)表得：基本額定動載荷C=25500N。對于只承受徑向載荷Fr的軸承，當(dāng)量動載荷為故PB2100.29N已知該軸的轉(zhuǎn)速為n1=257.37r/min，根據(jù)該軸承的工作環(huán)境，取溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)

35、fp為：ft = 1.0；fp=1.5，對于球軸承，壽命指數(shù)=3，代入壽命計算公式：Lh=16667(ft C/ fp P) /n=16667x(1x25500/1.5x2100.29)3 / 257.3734340.6h 按照每天兩班制的工作時間，每年工作360天，4年一大修折算：L=16x360x4=23040h < Lh=34340.6h 該軸承滿足壽命要求2）從動軸上的軸承基于和高速軸上軸承選擇同樣的考慮，根據(jù)軸徑初選型號為6010的軸承，查標(biāo)準(zhǔn)表得：基本額定動載荷C=22000N。對于只承受徑向載荷Fr的軸承，當(dāng)量動載荷為則軸承的當(dāng)量載荷大約為P=1147.13N已知該軸的轉(zhuǎn)速

36、為n2=52.63r/min，根據(jù)該軸承的工作環(huán)境，取溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)fp為：ft = 1.0；fp=1.5，對于球軸承，壽命指數(shù)=3，代入壽命計算公式：Lh=16667(ft C/ fp P) /n=16667x(1x22000/1.5x1147.13)3 /52.63661881.76h 按照每天兩班制的工作時間，每年工作360天，按四年一大修折算：L=16x360x4=23040h < Lh=661881.76h 該軸承滿足壽命要求七、連接的選擇和計算計算及說明1） 選擇鍵的類型，材料和確定鍵的尺寸選擇鍵的材料為鋼，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表7-8得，按靜載荷連接選?。烘I的許用擠壓應(yīng)力

37、為p=120150MPa。在之前的設(shè)計過程中，根據(jù)軸直徑和軸長，保證穩(wěn)定性，初選鍵列出如下表GB/T 1096：序鍵的位置型號（b x h x L）傳遞的轉(zhuǎn)矩所在的軸徑mm主動軸帶輪平鍵鍵A 6x6x50111690N·mm25從動軸聯(lián)軸器平鍵鍵A 10x8x56524410N·mm40從動軸齒輪平鍵鍵A 14x9x45552）對靜連接校檢擠壓強度對于A型鍵p=2T/dkl=4T/dh(L-b)，分別代入公式校檢：p=4T/dh(L-b)=4x11690/ 25x6x(50-6)=7.08MPa<p 符合強度要求p=4T/dh(L-b)=4x524410/ 40x8x

38、(56-10) =142.5MPa <p 符合強度要求p=4T/dh(L-b)=4x524410 / 55 x 9 x (45-14) =136.69 MPa<p 符合強度要求3)由計算結(jié)果確定，可以對應(yīng)使用以上三個型號的平鍵。八、聯(lián)軸器的選擇計算及說明在從動軸和卷筒軸的連接中，將要使用聯(lián)軸器進(jìn)行連接，由于工作條件為連續(xù)單向工作，載荷較平穩(wěn)，且工作最高溫度為35.根據(jù)該軸工作時的名義轉(zhuǎn)矩T2=524.41N·m，轉(zhuǎn)速n2=52.63r/min,取工作系數(shù)K=1.1時，軸的計算轉(zhuǎn)矩為T=kT2= 576.85N·m查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表8-7彈性柱銷聯(lián)軸器（GB

39、/T5843-2003摘錄）,選用型號為GYH6 GY型凸緣聯(lián)軸器九、潤滑方式、滑潤油牌號及密封裝置的選擇計算及說明在本設(shè)計中，有需要使用潤滑的部分為兩對軸承和一對齒輪。對相應(yīng)位置的軸承參數(shù)匯集如下：轉(zhuǎn)速n內(nèi)徑dnd (mm·r/min)滑潤方式主動軸軸承257.37r/min35mm9007.9 <2x105脂滑潤從動軸軸承52.63r/min50mm2631.5 <2x105脂滑潤由于工作環(huán)境有粉塵，環(huán)境最高溫度為35，為了保證有較好的耐熱性能，選用鋰基滑潤脂，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表7-2，參考起主要用途，確定選用通用鋰基滑潤脂，代號ZL-2（GB 7324-1994）。對于齒輪傳動部分，根據(jù)之前的計算數(shù)據(jù)可得齒輪分度圓上的圓周速度為：Vnd/60x1000=3.14 x52.63 x 344 / 60000 0.95m/s,選用浸油潤滑，浸油潤滑適用于齒輪圓周速度V12m/s的減速器。為了減小齒輪的阻力和油的升溫，齒輪浸入油中的深度以12個齒高為宜，但至少要有10mm。且齒輪的載荷較小，參考機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)和機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表