一級(jí)齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目: 一級(jí)圓柱齒輪減速器院 系: 機(jī)械與材料工程學(xué)院專 業(yè): 汽車(chē)服務(wù)工程班 級(jí): A1561 學(xué) 號(hào): 15 設(shè)計(jì)者: 張忠 指導(dǎo)老師: 李海洲成 績(jī): 2017年12月目錄緒論6一、初步設(shè)計(jì)71.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)71.2原始數(shù)據(jù)71.3傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定7二、電動(dòng)機(jī)的選擇92.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇92.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇92.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速102.4確定電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸11三、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算123.1計(jì)算總傳動(dòng)比123.2合理分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比123.3計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩123.3.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速133

2、.3.2計(jì)算各軸的輸入功率133.3.3計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩133.3.4計(jì)算各軸的輸出功率143.3.5計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩14四、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算164.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)164.1.1 計(jì)算功率164.1.2 帶型選擇164.1.3驗(yàn)算帶速164.1.4確定中心距a和普通V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld174.1.5包角及其驗(yàn)算174.1.6帶根數(shù)174.1.7預(yù)緊力計(jì)算184.1.8壓軸力計(jì)算184.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)184.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)184.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)194.2.3確定幾何尺寸204.2.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度204.2.5齒輪的圓周速度214.2.6齒輪傳動(dòng)的

3、幾何尺寸計(jì)算21五、軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算235.1高速軸（軸）的設(shè)計(jì)235.1.1選擇軸的材料235.1.2初步估算軸的最小直徑235.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸235.2低速軸設(shè)計(jì)245.2.1選擇軸的材料245.2.2初步估算軸的最小直徑245.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸245.3校核軸的強(qiáng)度255.3.1按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度255.3.2 按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度27六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算306.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)306.2低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)31七、鍵連接的選擇和計(jì)算337.1高速軸V帶輪用鍵連接337.1.1選用鍵類型337.1.2鍵的強(qiáng)度校核33

4、7.2低速軸齒輪用鍵連接337.2.1選用鍵類型337.2.2鍵的強(qiáng)度校核347.3低速軸聯(lián)軸器用鍵連接347.3.1選用鍵類型347.3.2鍵的強(qiáng)度校核34八、聯(lián)軸器的選擇358.1聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算358.2許用轉(zhuǎn)速358.3配合軸徑358.4配合長(zhǎng)度35九、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇369.1潤(rùn)滑方式369.2潤(rùn)滑油牌號(hào)及用量369.3密封裝置36十、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸37總結(jié)38參考文獻(xiàn)：39緒論本論文主要內(nèi)容是進(jìn)行一級(jí)圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)計(jì)算中運(yùn)用到了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 、 機(jī)械制圖 、 工程力學(xué) 、 公差與互換性 等多門(mén)課程知識(shí)，并運(yùn)用 AUTOCAD 軟件進(jìn)行

5、繪圖，因此是一個(gè)非常重要的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié),也是一次全面的、 規(guī)范的實(shí)踐訓(xùn)練。通過(guò)這次訓(xùn)練，使我們?cè)诒姸喾矫娴玫搅隋憻捄团囵B(yǎng)。主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，通過(guò)傳動(dòng)方案的擬定，設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)等各個(gè)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和方法，并在設(shè)計(jì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。（2）通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使我們掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹(shù)立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。（3）另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)

6、算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的能力。（4）加強(qiáng)了我們Office軟件中Word功能的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用。計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果一、初步設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)課題：帶式輸送機(jī)上的一級(jí)圓柱齒輪減速器。設(shè)計(jì)說(shuō)明：1) 運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。2) 起動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍。 3) 傳動(dòng)工作年限5年，每日工作24小時(shí)。 4) 輸送帶速度允許誤差為±5%。1.2原始數(shù)據(jù)參數(shù)編號(hào)1輸送帶工作拉力F（N）2300輸送帶工作速度V（m/s）1.5滾筒直徑D/mm400每日工作時(shí)數(shù)T/h24傳動(dòng)工作年限/a51.3傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定根據(jù)本課程設(shè)計(jì)要求，采用單級(jí)圓柱齒輪(斜齒)減速器傳動(dòng)

7、方案，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下： 計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果圖1 一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)示意圖1.V帶傳動(dòng) 2.電動(dòng)機(jī) 3.圓柱齒輪減速器 4.聯(lián)軸器 5.輸送帶 6.滾筒 計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果二、電動(dòng)機(jī)的選擇2.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇選擇Y型全封閉籠型三相異步電機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為工作機(jī)所需工作功率為因此 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為式中：分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和滾筒的傳動(dòng)效率。取=0.96，0.99(滾子軸承)，(齒

8、輪精度8級(jí)，不包括軸承效率)，(齒輪聯(lián)軸器)，則 選擇Y型全封閉籠型三相異步電機(jī)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果總=0.96×0.992×0.97×0.99×0.96=0.87所以 電機(jī)所需的工作功率： =(2300×1.5)/(1000×0.87)=3.97(kw)2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為=(60×1000×1.5)/（400·） =71.62 r/min根據(jù)推薦的傳動(dòng)比合理范圍：取圓柱齒輪一級(jí)減速器傳動(dòng)比為3。取帶的傳動(dòng)比為 。則總傳動(dòng)比理論范圍為。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為：=(624)×71.62

9、r/min =429.721718.87 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 Pd=3.97kwn卷筒=71.62(r/min)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果表1.電動(dòng)機(jī)選擇方案及參數(shù)方案電機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)質(zhì)量Kg傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1Y132S-45.5150014406820.113.366.002Y132M2-65.510009608413.403.354.003Y160M2-85.575072011910.052.23

10、4.50表2.電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y160M2-85.57507202.22.32.4確定電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸圖2 電動(dòng)機(jī)形狀及尺寸表3 電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)中心高外形尺寸L´（AC/2+AD）´HD底腳安裝尺寸A´B地腳螺栓直徑K軸伸尺寸D´E鍵公稱尺寸F´h132520×345×315216×1781228×8010×41選用Y160M2-8型號(hào)的電機(jī)，額定功率5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速720r/min計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果三、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力

11、參數(shù)計(jì)算3.1計(jì)算總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：=720/71.62=10.05總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積（式中i0、i1分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比） 3.2合理分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 齒輪的傳動(dòng)比范圍約為36，取i1=4.5因?yàn)椋?所以： i1=10.05/4.5=2.233.3計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸，.以及i0 , i1， .為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比01，12， .為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率P，P， .為各軸的輸入功率 （kw） ia=10.05i0=2.23計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果T，T， .為各軸的輸入

12、轉(zhuǎn)矩 （N·m）n , n, .為各軸的輸入轉(zhuǎn)速 （r/min）可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.3.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速 軸：n=nm/ i0= 720/ 2.23= 322.29（r/min） 軸：n= n/ i1 =322.29/4.5=71.62 (r/min)卷筒軸：n= n3.3.2計(jì)算各軸的輸入功率軸： P=Pd×01 =Pd×1=3.97×0.96=3.81（kw）軸： P= P×12= P×2×3 =3.81×0.99×0.97=3.66（kw）卷筒軸： P=

13、P·23 = P·2·4 =3.66×0.99×0.97=3.58（kw）3.3.3計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩n1=332.29r/minn=71.62r/min P=3.81(kw)P=3.66(kw)P=3.58(kw)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果電動(dòng)機(jī)：Td=9550·Pd/nm=9550×3.97/720=52.60N·m軸：T= Td·i0·01= Td·i0·1=52.60×2.23×0.96=112.81N·m 軸：T= T·i1·1

14、2= T·i1·2·4 =112.81×4.5×0.99×0.97=497.52N·m 3.3.4計(jì)算各軸的輸出功率由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率,故： 軸：P=P×軸承=3.81×0.99 =3.77kw軸：P= P×軸承=3.66×0.99=3.62kw3.3.5計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩由于軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率，則：軸：T= T×軸承=112.81×0.99=111.68 N·m Td=52.6 NmT=112.81NmT=49

15、7.52NmP1=3.77kwP=3.62kwT=111.68 N·m計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果軸：T = T×軸承=497.52×0.99=492.55N·m表4 各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩參數(shù)輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（r/min）輸入轉(zhuǎn)矩T（N×m）傳動(dòng)比i效率h電動(dòng)機(jī)軸3.9772052.602.230.96軸I3.81322.29112.814.500.96軸II3.6671.62497.52 T =492.55N·m計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果四、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1.1 計(jì)算功率 平穩(wěn)載荷，查表8.4,可得工況系數(shù) 計(jì)算功率4.1

16、.2 帶型選擇根據(jù),由圖8.6初選A型，由表8.1取小帶輪基準(zhǔn)直徑則大帶輪基準(zhǔn)直徑 由表8.1取(雖使n2略有減少，但其誤差小于5%，故允許)4.1.3驗(yàn)算帶速帶速: 介于525m/s范圍內(nèi)，故合適 KA=1.1PC=6.05Kwd1=150mmd2=400mmV=5.65m/s計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果4.1.4確定中心距a和普通V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld確定帶長(zhǎng)和中心距a 0.7·（d1+d2） a02·（d1+d2） 0.7×（150+400）a02×（150+400） 385a01100初定中心距，則帶長(zhǎng)為 由表8.5選取A型V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1900mm實(shí)際中心距

17、 4.1.5 包角及其驗(yàn)算驗(yàn)算小帶輪上的包角1： ,合適4.1.6帶根數(shù)由n1=720r/min,d1=150mm,查表8.3得P0=3.08Kw;查表8.5得KL=1.00，查 表8.3得P0=0.5Kw;查表8.7得K=0.95Ld=1900mma=502.63mm1=159o計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果確定帶的根數(shù)： =6.05/（3.08+0.30）×1.00×0.95） = 2.68 故取3根A型V帶4.1.7預(yù)緊力計(jì)算 A型V帶線密度q=0.11kg/m預(yù)緊力： =500×6.05×（2.5/0.95-1）/（3×5.65）+0.11×

18、5.652 =294.59 N4.1.8壓軸力計(jì)算 壓軸力： =2×3×294.59×sin(159/2) =1740.67NV帶輪采用HT200制造，允許最大圓周速度為25m/s。4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù) Z=3F0=294.9NFQ=1740.67N計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果由于傳遞功率較小，轉(zhuǎn)速較低，有輕微載荷，小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS，大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為200HBS，齒輪精度初選8級(jí)。4.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1）許用接觸應(yīng)力極限應(yīng)力取安全系數(shù)許用接

19、觸應(yīng)力取兩者中的較小者作為帶入計(jì)算（2）計(jì)算小齒輪分度圓直徑小齒輪轉(zhuǎn)矩3.81/322.29=112805.24N.mm單級(jí)齒輪傳動(dòng)軸承相對(duì)齒輪對(duì)稱分布，取齒寬系數(shù)d=1取微小沖擊取載荷系數(shù)K=1.1標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.4由表9.5，取彈性系數(shù)ZE=189.8 =572.73MPaT1=112.805Nm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果小齒輪計(jì)算直徑 59.27mm4.2.3確定幾何尺寸取小齒輪齒數(shù)z1=20大齒輪齒數(shù)4.5×20=90模數(shù)59.27/20=2.96查表9.1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3小齒輪分度圓直徑3×20=60mm大齒輪分度圓直徑3×90=27

20、0mm中心距(60+270)/2=165mm齒寬1×60=60mm取大齒輪齒寬60mm則小齒輪齒寬60+5=65mm4.2.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1）許用齒根應(yīng)力極限應(yīng)力 m=3d1=60mmd2=270mma=165mmb=60mmb2=bb1=65mm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果取安全系數(shù)許用齒根應(yīng)力(2)驗(yàn)算齒根應(yīng)力由表9.8，經(jīng)線性插值取復(fù)合齒形系數(shù)齒根應(yīng)力85.91MPa20.37MPa 結(jié)論：，滿足設(shè)計(jì)要求4.2.5齒輪的圓周速度=1.01m/s對(duì)照表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的4.2.6齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 F1=414.29MPaF2=385.71MPaF1=85.91MP

21、aF2=20.37MPaV=1.01m/s計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果名稱代號(hào)計(jì)算公式與結(jié)果模數(shù)m3壓力角20齒頂高系數(shù)h*1頂隙系數(shù)c*0.25小齒輪齒數(shù)z120大齒輪齒數(shù)z290小齒輪分度圓直徑d1d1=m.z1=60mm大齒輪分度圓直徑d2d2=m.z2=270mm中心距aa=(d1+d2)/2=165mm齒頂圓直徑da1、da2da=m(z+2ha*);da1=66mm;da2=276mm齒根圓直徑df1、df2df=m(z-2ha*-2c*);df1=52.5mm;df2=262.5mm齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=3mm齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=3.75mm齒高h(yuǎn)h=(2ha*+c*)m=

22、6.75mm齒距pp=m=9.42mm齒厚ss=m/2=4.71mm齒槽寬ee=m/2=4.71mm基圓齒距pdpb=mcos=8.85mm螺旋方向右旋表6 齒輪幾何尺寸 m=3=200h=1c=0.25Z1=20Z2=90d1=60d2=270a=165da1=66da2=276df1=52.5df2=262.5hf=3.75h=6.75p=9.42s=4.71e=4.71pd=8.85計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果五、軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1高速軸（軸）的設(shè)計(jì)5.1.1選擇軸的材料選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS5.1.2初步估算軸的最小直徑 軸的輸入功率為P=3.81KW 轉(zhuǎn)速為n=322.29r/m

23、in根據(jù)課本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=1155.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸從大帶輪開(kāi)始右起第一段，由于帶輪與軸通過(guò)鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取D1=30mm，又帶輪的寬度 B=（m-1）·e+2·f =（3-1）×18+2×8=52 mm 則第一段長(zhǎng)度L1=60mm。右起第二段直徑取D2=38mm,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30mm，則取第二段的長(zhǎng)度L2=70mm。右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型

24、軸承，其尺寸為d×D×B=40×80×18，那么該段的直徑為D3=40mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=20mm。 d=26.19mmL1=60mmL2=70MmL3=20mm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取D4=48mm，長(zhǎng)度取L4= 10mm。右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為66mm，分度圓直徑為60mm，齒輪的寬度為65mm，則，此段的直徑為D5=66mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=65mm。右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取D6=48mm,長(zhǎng)度取L6= 10mm。右起第七段，

25、該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D7=40mm，長(zhǎng)度L7=18mm。5.2低速軸設(shè)計(jì)5.2.1選擇軸的材料選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS5.2.2初步估算軸的最小直徑軸的輸入功率為P=3.66KW 轉(zhuǎn)速為n=71.62 r/min5.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸從聯(lián)軸器開(kāi)始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過(guò)鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取45mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KA×T=1.1×497.52=547.27N.mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50142003，選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為l1=84mm, L4=10mmL5=65mmL6=10mmL7=18m

26、md=42.66mm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果軸段長(zhǎng)L1=82mm。右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取52mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm，故取該段長(zhǎng)為L(zhǎng)2=74mm。右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6211型軸承，其尺寸為d×D×B=55×100×21，那么該段的直徑為55mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=36mm。右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，大齒輪的分度圓直徑為270mm，則第四段的直徑取60mm,齒輪寬為b=6

27、0mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=58mm。右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取軸肩的直徑為D5=66mm ,長(zhǎng)度取L5=10mm。右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D6=55mm，長(zhǎng)度L6=21mm。5.3校核軸的強(qiáng)度5.3.1按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度(1)求齒輪上作用力的大小、方向小齒輪分度圓直徑：d1=60mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =112805.24 N·mm 求圓周力：FtFt=2T1/d1=2×112805.24/60=3760.17N 求徑向力FrFr=Ft·tan=3760.17×tan200=13

28、68.70NL1=82mmL2=74mmL3=36mmL4=58mmL5=10mmL6=21mmFt=3760.17NFr=1368.7N計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（2）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1880.09N 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0那么RA=RB =Fr×62/124=684.35N（3）畫(huà)彎矩圖 右起第四段剖面C處的彎矩： 水平面的彎矩：MC=RA×62/1000=116.57N.m 垂直面的彎矩：MC1= MC2=RA×62/1000=42.43N.m

29、合成彎矩：（4）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft×d1/2/1000=112.805Nm（5）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： （6）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知Me=141.31N.m ,-1=60Mpa 則：e= Me/W= Me/(0.1·D43)=141.31×1000/(0.1×483)=12.78N.m<-1右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： RA=RB=684.35NMC1=MC2=12

30、4.05NmT=112.805NmMe=141.31Nme=12.78Nm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果 e= MD/W= MD/(0.1·D13) =67.68×1000/(0.1×303)=25.07Nm<-1，安全。 (7)繪制彎矩、扭矩圖圖4 高速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖5.3.2 按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度(1) 求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d1=270mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2=497521.88N·mm 求圓周力：FtFt=2T2/d2=2×497521.88/270=3685.35N e=25.07

31、NmFt=3685.35N計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果求徑向力FrFr=Ft·tan=3685.35×tan200=1341.47N (2）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 1842.67N 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0那么RA=RB =Fr×62/124= 670.73N(3) 畫(huà)彎矩圖 右起第四段剖面C處的彎矩： 水平面的彎矩：MC=RA×62/1000= 114.25Nm 垂直面的彎矩：MC1= MC2=RA×62/1000=41.59Nm 合成彎矩

32、： (4) 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft×d2/2=497.522 Nm(5) 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩：(6) 判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知Me=322.32Nm ,-1=60Mpa 則：e= Me/W= Me/(0.1·D43)=322.32×1000/(0.1×603)=14.92Nm<-1 Fr=1341.47NRA=670.3NMC1=121.58NmT=497.522NmMe=322.32Nme=14.

33、92Nm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= MD/W= MD/(0.1·D13)=298.51×1000/(0.1×453)=32.76Nm<-1 所以確定的尺寸是安全的 。(7)繪制彎矩、扭矩圖圖5 低速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖 e=32.76Nm計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算6.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)根據(jù)條件，24小時(shí)制，五年，軸承預(yù)計(jì)壽命5×365×24=43800小時(shí)（1）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷P深

34、溝球軸承查表16-13取靜載荷系數(shù)X0=0.6當(dāng)量動(dòng)載荷P=X0.Fr=0.6×1368.70=821.22N即軸承在Fr=1368.70N和Fa=0N作用下的使用壽命，相當(dāng)于在純徑向載荷為821.22N作用下的使用壽命。（2）求軸承所需的徑向基本額定載荷值 輕微載荷查表16-9取載荷系數(shù)fp=1.2, 因工作溫度不高查表16-8取溫度系數(shù)ft=1=9323.92KN（3）選擇軸承型號(hào)查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇6208軸承，其Cr=29.5KN>9.32KN（4）軸承壽命校核6208軸承的壽命： P=821.22NC=9323.92Kn選擇6208軸承計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果=1387215>

35、;>43800預(yù)期壽命足夠此軸承合格6.2低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)（1）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷P深溝球軸承查表16-13取靜載荷系數(shù)X0=0.6當(dāng)量動(dòng)載荷P=X0.Fr=0.6×1341.47=804.88N（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 輕微載荷查表16-9取載荷系數(shù)fp=1.2, 因工作溫度不高查表16-8取溫度系數(shù)ft=1 =5535.18KN（3）軸承選型查課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇6211軸承 Cr=43.2KN（4）軸承壽命校核6211軸承壽命:=6630484>>46720 P=804.88NC=

36、5535.18kN選擇6211軸承計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果預(yù)期壽命足夠此軸承合格表8 滾動(dòng)軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號(hào)基本額定動(dòng)載荷（N）高速軸軸承62089323.92低速軸軸承62115535.18 計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果七、鍵的選擇和計(jì)算7.1高速軸V帶輪用鍵連接7.1.1選用鍵類型此段軸徑d1=30mm,L1=60mm根據(jù)軸徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)或GB/T 1096-2003，選用A型平鍵，鍵規(guī)格為： GB/T 1096 鍵 8X7X45 ，即鍵寬b=8mm;鍵深h=7mm;鍵長(zhǎng)L=45mm,軸上轉(zhuǎn)矩T=112.81N·m 7.1.2鍵的強(qiáng)度校核p=4 ·T/(d·h·

37、L)=4×112.81×1000/（30×7×45） =23.87Mpa < P (110Mpa)7.2低速軸齒輪用鍵連接7.2.1選用鍵類型輸出軸與齒輪連接用平鍵連接軸徑d3=60mm L3=58mm T=497.52Nm根據(jù)軸徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)或GB/T 1096-2003，選用A型平鍵，鍵規(guī)格為： GB/T 1096 鍵 18X11X50 ，即鍵寬b=18mm;鍵深h=11mm;鍵長(zhǎng)L=50mm p=23.87MPa計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果7.2.2鍵的強(qiáng)度校核p=4·T/（d·h·l）=4×497.52&

38、#215;1000/（60×11×50）=30.15Mpa < p (110Mpa)7.3低速軸聯(lián)軸器用鍵連接7.3.1選用鍵類型軸徑d2=45mm L2=63mm T2=497.52N·m根據(jù)軸徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)或GB/T 1096-2003，選用A型平鍵，鍵規(guī)格為： GB/T 1096 鍵 14X9X60 ，即鍵寬b=14mm;鍵深h=9mm;鍵長(zhǎng)L=60mm7.3.2鍵的強(qiáng)度校核p=4 ·T/（d·h·l）=4×497.52×1000/（45×9×60） = 40.95Mpa

39、< p (110Mpa)表10 各鍵參數(shù)參數(shù)型號(hào)鍵長(zhǎng)鍵高高速軸帶輪鍵A鍵8x7457低速軸齒輪鍵A鍵18x115011低速軸聯(lián)軸器鍵B鍵14x9609 p=30.15MPap=40.95MPa計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果八、聯(lián)軸器的選擇8.1聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算由于兩軸相對(duì)位移很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KA×T=1.1×497.52=547.27N.m，其中KA為工況系數(shù)，輕微載荷取KA=1.18.2 許用轉(zhuǎn)速根據(jù)TC,軸徑d,軸的轉(zhuǎn)速n,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50142003,選用LX3型彈性柱銷聯(lián)，其額定轉(zhuǎn)矩T=1250N.m, 許用轉(zhuǎn)速n=4700r/min,故符合要求。8.3配合軸徑根據(jù)四章軸的設(shè)計(jì)及機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T 5014-2003）中LX3型聯(lián)軸器軸孔直徑，選定配合軸徑d=45mm。8.4配合長(zhǎng)度由選定聯(lián)軸器的類型及型號(hào)查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7軸孔長(zhǎng)度，選擇Y型軸孔，則軸孔長(zhǎng)度L=82mm。聯(lián)軸器相關(guān)參數(shù)如表8所示表8 聯(lián)軸器參數(shù)聯(lián)軸器型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速配合軸徑配合長(zhǎng)度LX3547.27Nm4700r/min45mm82mm TC=547