機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、1、設(shè)計(jì)題目：傳送帶的初始拉力為2500N,傳送帶卷筒的直徑為400mm,滾筒線速度為1.30m/s,減速器為中批量生產(chǎn)，應(yīng)用于礦山廢料的運(yùn)送，受中等沖擊，機(jī)器要求最短使用時(shí)間為8年（每年按300天計(jì)算），每天兩班制，試設(shè)計(jì)該減速器.傳動(dòng)方案可參考下圖2、設(shè)計(jì)參數(shù)：傳動(dòng)帶初始拉力F=2500N滾筒線速度V=1.3m/s傳送帶卷筒直徑：D=400mm3、設(shè)計(jì)內(nèi)容：一）設(shè)計(jì)計(jì)算1 .電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；2 .傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)；3 .軸的設(shè)計(jì)；4 .軸承及其組合的選擇及校核；5 .箱體、潤(rùn)滑及附件的設(shè)計(jì)；二）圖紙的繪制減速器裝配圖繪制，高速級(jí)齒輪零件圖。三）編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一

2、、電動(dòng)機(jī)的選擇1、類(lèi)型選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。2、功率選擇（1）確定電動(dòng)機(jī)效率Pw按下試計(jì)算FVPW二1000w式中Fw=2500NV=1.3m/s工作裝置的效率考慮帶卷筒器及其軸承的效率，還有數(shù)據(jù)選擇和其他誤差的情況，因此取w=1帶入上式得FV1000w25001.310001=3.25kw（2）選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率功率Pw式中“總為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的傳動(dòng)裝置總效率由式“總=，%a3由表2-4可查得：聯(lián)軸器傳動(dòng)效率,=0.99；齒輪傳動(dòng)效率“2=0.97（8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)）滾動(dòng)軸承效率刈3=0.99；3則”總=0.9（考慮到誤

3、差關(guān)系和計(jì)算方便問(wèn)題）所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為Pw3.25Pd=3.61kwd總0.9考慮到誤差關(guān)系P-pd=3.61kw按工作要求和工作條件查找【2】表2.1中選用Y132M1-6型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)，其數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)額定功率P=4kw;同步轉(zhuǎn)速為1000rmin;滿載轉(zhuǎn)速nm=960rmin；電動(dòng)機(jī)軸伸出端安裝長(zhǎng)度為80mm;電動(dòng)機(jī)軸伸出端直徑為38mm;二、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、總傳動(dòng)比i總為其中：ih為高速級(jí)傳動(dòng)比;il為低速級(jí)傳動(dòng)比。運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速:nw601000V60二D10001.3cccrr./min=62.07二400總傳動(dòng)比:|總nmnw960,15.4762.07

4、2.分配傳動(dòng)比ih=1.25i口=(1.21.3)i"i總ih*ilii=3.52ih=4.43 .確定齒輪齒數(shù)高速級(jí)齒輪組：小齒輪：Z1=24(估)大齒輪：Z2Vziu244.4-105.6整圓Z2=106低速級(jí)齒輪組:小齒輪：Z3=28(估)大齒輪：Z4=Z3=283.52=98.563整圓Z4=99校核數(shù)據(jù)：ih實(shí)106=4.412499Z3=99=3.53628i總實(shí)=ih實(shí)小實(shí)=4.41,3.536=15.594運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)速:"黑=61.5624 .計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)(1)各軸的轉(zhuǎn)速高速軸轉(zhuǎn)速：n=nm=960rmin中間軸轉(zhuǎn)速：nnQ二960ih實(shí)一4

5、.41-217.687r.min低速軸轉(zhuǎn)速nmI總實(shí)960=61.562rmin15.594卷筒轉(zhuǎn)速：n卷筒nn摟=ni|=61.562r/min(2)各軸的輸出功率：高速軸I的輸入功率：P|=P=4x0.99=3.96kw中間軸II的輸入功率：Pii=P*i2=40.990.97=3.84kw低速軸III的輸入功率：%二P1；=40.990.972=3.73kw卷筒的輸入功率：隹筒=P；3=40.9920.9720.99=3.61kw(3)各軸轉(zhuǎn)矩：高速軸輸入轉(zhuǎn)矩：R3.96T=9550，=9550-39.394NmnI960中間軸輸入轉(zhuǎn)矩：Pi3.84一T=9550=9550168.462

6、Nmnn217.687低速軸輸入轉(zhuǎn)矩：P,3.73Tm=9550上=9550-578.628Nmnm61.562卷筒輸入轉(zhuǎn)矩：Ph筒361一T卷筒=9550*=9550560.013Nmn卷筒61.562c-Pc-4ccT電動(dòng)機(jī)=9550一=955039.792Nmnm960由以上數(shù)據(jù)得各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)表：軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T(Nm)轉(zhuǎn)速n：'(rmin)電機(jī)軸439.7929601軸3.9639.3949602軸3.84168.462217.6873軸3.73578.62861.562卷筒軸3.61560.01361.562三、高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1、選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒

7、數(shù)(1)按簡(jiǎn)圖所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，軟齒輪面閉式傳動(dòng)。(2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度。(3)材料選擇。由【1】表10-1選擇齒輪材料：小齒輪材料為40Gr(調(diào)質(zhì))，硬度為260HBS;大齒輪為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為220HBS二者材料硬度差為40HBS(4)根據(jù)上一步的設(shè)計(jì)計(jì)算中得到高速級(jí)齒輪組齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)乙=24(彳t)大齒輪齒數(shù)Z2=1062、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即dtKT:U一1(ZeU二h(3)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=1.4(估)計(jì)算

8、小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩(PI=3.96kwnI=960r/min)丁9.55106PTi二n：二9.551063.96一960=3.94104Nmm按軟齒面齒輪非對(duì)稱(chēng)安裝，由【1】表10-7選取齒寬系數(shù)d=1由【1】表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)1Ze1=189.8MPa2D由1】圖10-21d按齒面硬度查得:小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:二Hliml=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2=550MPa(4)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(nI=960rminj=1ih實(shí)=4.208)N1=60nIjLh=609601(830016)=2.212109Ni*實(shí)2.2121098=5.016104.41(5

9、)由【1】圖10-19取接觸疲勞壽系數(shù)命"1=0.93Khn2=096(6)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，取安全系數(shù)S=1二HiKHN1-Hlim1s=0.93600MPa=558MPaKhN2"-Hl1m2=0.96550MPa=528MPaS(7)試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入仃H中較小的值:d1t-2.323KT1u1(ZE)2du二H=2.3231.4x3.94父104乂5.208父八89.8'j4.208528=47.934mm3、試計(jì)算小齒輪模數(shù)m1(1)計(jì)算圓周速度V1Vi二d1t601000二47.9349606010002.408m.s(

10、2)計(jì)算齒寬b1b1=Rd1t=147.934=47.934mm(3)計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)：bi.hi齒高:mtiditZ47-934=1.997324n=2.25加1=2.251.9973=4.49mmbihi47.9344.49=i0.676(4)計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)Vi=2.408m/s8級(jí)精度，查【i】圖i0-8得動(dòng)載系數(shù)KV=i.i5因?yàn)樵擙X輪傳動(dòng)為直齒輪，所以齒間載荷分配系數(shù):Khe：Kf：.=1由【i】表10-2查得使用系數(shù)Ka=1由【1】表10-4用插值法查8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí):Kh-1.45380-47.93447.934-40=1.463-KhiKH=1.4

11、50bi由=10.676KHpV.450隹【1】圖10-13得Kf-：=1.41故載荷系數(shù)：K=KaKvKh：Kh；.=11.151.4531=1.67(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑did1=d1t3k/Kt1.67=41.23343.73mm,1.4(6)計(jì)算模數(shù)mim1d143.73"Zi-24=1.8224、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)<tfe1=500MPa；(1)由【1】圖10-20c查得：小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限aFE2=450MPa；(2)由【1】圖10-18根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=2.212109N2=5.016108取彎曲疲勞壽命系數(shù)

12、：KFN1=0.9,KfN2=0.95(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力;取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3,得(4)二F1KFNT-FE1KFN2；-FE2計(jì)算載荷系數(shù)K0.9500=346.154MPa1.30.95450328.846MPa1.3K=KAKVKF：KF：=11.1511.41=1.6215(5)查取齒形系數(shù)YFa1>YFa2和應(yīng)力修正系數(shù)ra1、YSa2由【1】表10-5查得：YFa1=2.65Ysa1=1.58YFa2=2.179YSa2=1.7542Sa2150-101101-1002.14-YFa2-YFa22.18150-101_101-1001.83Ysa2-Ysa21

13、.79YFaYsa(6)計(jì)算大、小齒輪的產(chǎn)F并加以比較;小齒輪:YFaYsa12.651.58二F1346.154=0.0121大齒輪:2.1791.7542328.846=0.0116將數(shù)值較大的一個(gè)代人公式計(jì)算:321.62153.941040.0121Z1=d143.73m.1.5-301242=1.39對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m1大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.21并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m1=1.5接觸強(qiáng)度算得

14、的分度圓直徑d1=43.73mm,算出大小齒輪齒數(shù)：Z2=iZ=4.41x30=132.3這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5、幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算分圓周直徑d1、d2d1=z1ml=301.5=45mmd2=z2ml=1331.5=199.5mm(2)計(jì)算中心距d1d2a1=-=(45199.5)/2122.25mm2(3)計(jì)算齒輪寬度b=4；dd二145=45mm取B2=45mm.B1=50mm6、其他參數(shù)計(jì)算,*.一、一.*ha為齒頂圖系數(shù)ha=1*一一c=0.25*.一一c為頂隙系數(shù)模數(shù)m1=1.5中心距a1=117.

15、75mm兇頂同ha=ha*rrii=11.5=1.5齒根高h(yuǎn)f=(h；c*)m=(10.25)1.5=1.875齒頂圓直徑：da1=d12h3ml=45211.5=48mm*da2=d22ham1=133211.5=136mm齒根圓直徑：df1=d1-2hf=45-21.875=41.25mmdf2=d2-2hf=133-21.875=129.25mm7、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸歸于下表:名稱(chēng)符號(hào)結(jié)果（mm模數(shù)m11.5分度圓直徑d1d245199.5齒頂圓直徑da1da248136齒根圓直徑df1df241.25129.25中心距a1122.25B1B250458、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪1由于

16、直徑較小，采用齒輪軸；大齒輪2的結(jié)構(gòu)尺寸按【2】表3.11和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表：由于da2=237mmE500mm選擇鍛造齒輪代號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式結(jié)果（mm輪轂處直徑D1D1=1.6ds68.8輪轂軸向長(zhǎng)度LL=(1.21.5)ds664.5倒角尺寸nn=0.5m10.75齒根圓處厚度仃0仃0=(2.54)門(mén)4.5腹板最大直徑D0D0df2-2仃°114.25板孔分布圓直d2D2=0.5(D0+D1)91.525板孔直徑d1d1=0.25(D0-D1)11.36腹板厚度CC=0.3B213.5四.低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1、齒輪強(qiáng)度計(jì)算（1）選擇材料確定極限應(yīng)力I10-1選擇小齒

17、220HBs二者材因?yàn)樵摐p速器可以由一般規(guī)模廠生產(chǎn)，選擇8級(jí)精度傳動(dòng)。由【1】輪材料為40Gr（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBs大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為料硬度差為40HBS（2）在前一步設(shè)計(jì)計(jì)算中得到低速級(jí)齒輪組的齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)z3=28；大齒輪齒數(shù)z4=99。2、按齒輪面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即d3t-2.323KT2'd(ZHE)2（2）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=1.4（估）。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55106Pi12=n_9.551063.84一217.687=1.684105Nmm

18、按軟齒面齒輪非對(duì)稱(chēng)安裝，由【11】表10-7選取齒寬系數(shù)d1o由【1】表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)1Ze2=189.8MPa2由【1】圖10-21d按齒面硬度查得:小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限仃Hlim3=600Mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限0Hlim4=550MPa。(3)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(nII=217.687r/minj=1成=3.393)N3=60n-jLh=60217.6871(830016)=5.016108N485.016104.41=1.13710(4)由【1】圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn3=0.96Khn4=0.98(5)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，取安全

19、系數(shù)S=1UH3=KHN3sHiim3=0.96600MPa=576MPaK入4=Hlim4=0.98550MPa=539MPaS(6)試算小齒輪分度圓直徑d3t，代入2H中較小的值。d3t=2.323KT2u1.Ze-(：,Jdu二H1.4M1.607M105J.393/189.8'2.X.XII3.393539=76.69mm3、計(jì)算小齒輪的模數(shù)m33(1)計(jì)算圓周速度V3V3=二d3tn601000二二76.69228.137一601000=0.92m,s(2)計(jì)算齒寬b3b35dd3t=1父76.69=76.69mm(3)計(jì)算齒寬與齒高之比b3h3模數(shù):mt3d3tZ376.6

20、9二28=2.74齒高:電=2.25mts=2.252.74=6.16mmb376.69h?=6.16=12.449(4)計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)73=0.92m/s,8級(jí)精度傳動(dòng)，由【1】第194頁(yè)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù):KV=1.10因?yàn)樵擙X輪傳動(dòng)組為直齒輪，所以齒間載荷分配系數(shù):KKf：=1由【1】表10-2查得使用系數(shù)Ka=1由【1】表10-4用插值法得8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí):=Kh=1.46280-76.69_76.69-40由b3=12.449h31.463-KH一："KH；-1.450KhP=1.462查1第198頁(yè)圖10-13得Kf：=1.42故載荷系數(shù)K=K

21、aKvKhKh：.=11.11.4621=1.608(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d3d3=d3t3K=70.2731.608=73.56mmKt'1.4(6)計(jì)算模數(shù)m3m373.5628=2.6274、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由【1】圖10-20C查得：小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限<rFE3=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限<jFE4=450MPa；(2)由11】第206頁(yè)圖10-18根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N3=2.63108N4=7.75107取彎曲疲勞壽命系數(shù)：Kfn3=0.95,Kfn40.97(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力；取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3,得

22、-F3_KfN3；=FE3一S=09詈2"85Mpa二F4KFN4；-FE4S0.97450335.769MPa1.3(4)計(jì)算載荷系數(shù)KK=KaKvKf：,K一=11.111.42=1.562(5)查取齒形系數(shù)*a3、YFa4和應(yīng)力修正系數(shù)Y$a3、Y$a4由【1】表10-5查得：YFa3=2.55100-95_95-902.18-YFa4、Fa4一2.20100-95_95-901.79-YSa4-Ys34-1.78YSa3=1.61=YFa4=2.19=%=1.785(6)計(jì)算大、小齒輪的°F并加以比較;小齒輪:YFa3YSa32.551.61Fa3Sa3=0.011

23、2二F3365.385大齒輪：YFa4Y$a4二F42.191.785335.769=0.0116將數(shù)值較大的一個(gè)代人公式計(jì)算:0.0116321.5621.607105,1282=1.95對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m3大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.825并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m3=1.95接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d3=73.56mm,算出大小齒輪齒數(shù)：Z一心尸56_38Z4=h實(shí)Z3=3.39338=129J1m31

24、.95這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5、幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算分圓周直徑d3、d4dq=Zqmq=381.95=74mm333d4=z4m3=1291.95=251.6mm(2)計(jì)算中心距d3d4a2=324=(74251.6)/2=162.8mm(3)計(jì)算齒輪寬度b=idd3=174=74mm取B4=74mm；B3=80mm。6、其他參數(shù)計(jì)算一*ha為齒頂圖系數(shù).*ha=1a*C=0.25*一一c為頂隙系數(shù)模數(shù)m3=1.95中心距a2=162.8mm齒頂局ha=、*m3-11.95=1.95一、，.*兇根局hf=(hac)

25、mh=(10.25)1.95=2.44齒頂圓直徑：*da3Vd32r1am3V741.9511.95=77.7mm*da4=d42ham3=251.61.9511.95255.4mm齒根圓直徑：df3=d32hf=74-1.952.569.125mmdf4=d4-2hf=251.6-1.952.5=246.725mm7、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸歸于下表：名稱(chēng)符號(hào)結(jié)果（mm模數(shù)m31.95分度圓直徑d3d474251.6齒頂圓直徑da3da477.7255.4齒根圓直徑df3df469.125246.725中心距a?162.8B3B480748、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪3由于直徑較小，采用實(shí)體齒輪；

26、大齒輪4的結(jié)構(gòu)尺寸按【2】表3.11和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表：由于da4=255.4mm<500mm選擇鍛造齒輪代號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式結(jié)果（mm輪轂處直徑D1D1=1.6ds105.6輪轂軸向長(zhǎng)度LL=(1.21.5)ds99倒角尺寸nn=0.5m30.975齒根圓處厚度仃0仃。=(2.54)m37.8腹板最大直徑D0D°=df4-2。231.125板孔分布圓直徑D2D2=0.5(D0+D1)168.36板孔直徑d1d1=0.25(D0-D1)31.38腹板厚度CC=0.3B422.2五、驗(yàn)證齒輪傳動(dòng)組中心距驗(yàn)證兩組齒輪設(shè)計(jì)是否合理:a2=162.8mm大于a1=117.

27、75mm設(shè)計(jì)符合要求。兩組齒輪組的數(shù)據(jù)如下:高速級(jí)低速級(jí)齒數(shù)z3012738129中心距a（mm）117.75162.8模數(shù)m(mm)1.51.95齒如b(mm)45507480分度圓直徑d（mm）45190.574251.6六、軸的設(shè)計(jì)在兩級(jí)展開(kāi)式減速器中，三根軸跨距應(yīng)該相等，而中間軸跨距確定的自由度較小，故一般先進(jìn)行中間軸的設(shè)計(jì)，以確定跨距。（一）中間軸II的設(shè)計(jì)1、選擇材料及熱處理方式因中間軸是有兩個(gè)齒輪，而該軸的材料應(yīng)該和硬度高的齒輪材料一樣。即和小齒輪3的材料一樣同為45Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS2、初步計(jì)算軸的最小直徑dmin按扭矩-扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度公式計(jì)算最小直徑dmin:PI

28、I=3.84kwnII=228.137nin由【1】表15-3查選A0=100（由于無(wú)軸向載荷A。取較小值，Ao=11297）PII,3.84dmin-A03=100325.63mm；nH228.137該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%,取dmin=26.4mm此軸的最小直徑dmin即安裝在軸端處的深溝球軸承直徑d1，由【2】表5.9選取深溝球軸承的型號(hào)，既：6208d=40mmda=47mmB=18mmd2=d12(12)=4021.5=43mmh=(0.070.1)d2=0.0843=3.44mmd3=d22rl=4323.44=49.88mmd4=da=47mm4、計(jì)算各段軸的長(zhǎng)度li=B

29、(35)(1015)10=184810=40mm12 =B2=45mm13 =15mm(估)14 =(1015)(35)=123=15mm15 =B3=80mm16 =B=18mm5、彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算(1)軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置。軸頸上安裝的深溝球軸承6208,可知它的載荷中心，也可為軸承寬的中心。l6l2L1=1(35)(1015)10184531310=57.5mm22l2l54580L2二一l3一二15=77.5mm223222l5l68018L3=-l4=-15=64mm2222L=L1

30、L2L3=57.577.564=199mm(2)計(jì)算軸上的作用力及受力圖由于該減速器的齒輪組齒輪是一般的直齒圓柱齒輪，其壓力角05一一:-20Tii=1.6110Nmm2T2161105齒輪2:Ft2=2TL=2=1690.3Nd2190.5Fa2齒輪3:Ft352Tli21.61105=4351.4Nd374Fr3=Ft3tan：二4351.4tan200-1583.8NFa3=0(3)計(jì)算出支反力繞支點(diǎn)B的力矩和MMBZ=0得：Raz*LFr3人-Fr2(L2L3)=0即Raz1991583.864-615.2(77.564)=0Raz-90.9Nmm繞支點(diǎn)A的力矩和MMAZ=0得：RbZ

31、*LFr2L1-Fr3(L2L1)=0即Rbz199615.257.5-1583.8(77.557.5)=0Rbz=877.7Nmm校核：、Z=RazFr3-Fr2-RBZ=-90.91583.8-615.2-877.7=0計(jì)算無(wú)誤繞支點(diǎn)B的力矩和MMBY=0得：Ray<-Ft2(L2L3)-Ft3叱3=0即Ray199-1690.3(77.564)-4351.464=0Fr2=Ft2tan：=1690.3tan20°=615.2N繞支點(diǎn)A的力矩和MMAY=0得：Rby«L-Ft2.L1-Ft3(L2L)=0即Rby199-1690.357.5-4351.4(77.5

32、57.5)Rby-3348NmmY-RAYRBY-Ft2-Ft=26943348-1690.3-4351.4=0計(jì)算無(wú)誤(4)合彎矩因?yàn)镸CZ-RAZL1MDZ=RBZL3Mcy=RAYLiMdy=RBYL3所以MC=MCZMCY22=.(RAZ11)(RAY*Li)129=(-90.957.5)(269457.5)=152297.6NmmMD=,MDZMDY-(RBZL3)之(RBY<3)222(877.764)(334864)=238818.4Nmm比較Md與Me，則Md比Me大，D點(diǎn)為危險(xiǎn)截面點(diǎn)。(5)彎扭合成根據(jù)公式二ca2Mmax(二T)2W"J其中：=0.6TII=

33、1.61105NmmW由【1】表15-4選擇無(wú)鍵槽二d333_W=0.1d=0.1da=0.147=10382.332b】由【1】表15-1選擇匕.1-70MPa所以22Md（二T2）：ca二W:22_238818.4（0.6161000）10382.3=24.8MPa_70MPa滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件要求。（二）高速軸I的設(shè)計(jì)由于該軸為齒輪軸，所以該軸的材料與齒輪1的材料同為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS1、按扭矩-扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度公式計(jì)算最小直徑dmin:Pi=3.96kwn=960.min由【1】第370頁(yè)表15-3查選A0=100（由于無(wú)軸向載荷A取較小值，Ao=11297）。Pi,3.9

34、6dmin-A031=10036.42mm,ni.960該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%,取dmin=6.6mm此軸的最小直徑dm即安裝在軸端處的聯(lián)軸器直徑d5,由12】第115頁(yè)表6.8選取彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的型號(hào)，既：HL1Y型d1=20mmd2=22mmL=52mm驗(yàn)證聯(lián)軸器是否符合要求：THL1遜=160Nm1=39.394NmnHL1gk=7100rmmnI=960rmm符合要求。由于軸伸直徑比強(qiáng)度計(jì)算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應(yīng)盡可能以較小值增加，因此，軸伸段聯(lián)軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑為：d4=24mmd1=20mm-dmin=6.42mm選取軸承時(shí)

35、，由【2】第95頁(yè)表5.9可得：深溝球軸承6206d=30mmda=36mmB=16mm2、計(jì)算各段軸直徑d1=d=30mmd2=d3=da=36mmd4=24mmd5=20mm3、計(jì)算各段軸的長(zhǎng)度11 =B=50mm13 =B=16mm14 =L-(13li23.5)=199-(165023.5)=109.5mm15 =55mm16 =52mm(聯(lián)軸器軸孔端的長(zhǎng)度)4、彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算(1)軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定高速軸上齒輪力的作用點(diǎn)位置。軸頸上安裝的深溝球軸承6206,可知它的載荷中心，也可為軸承寬的中心。L1=131

36、11650222222'一=22,=55mmL2="12=-109.5-=142.5mm2222L=L1L2=55142.5=197.5mm(2)計(jì)算軸上的作用力及受力圖由于該減速器的齒輪組齒輪是一般的直齒圓柱齒輪，其壓力角、=20°TI=3.94104Nmm齒輪1Ft121d123.9410445-1751NFr1=Ft1tan：=1751tan200=637.3N(3)計(jì)算出支反力作用點(diǎn)及作用力的簡(jiǎn)圖:水平方直彎距圖Fa2Ta!CV/Z/7/A合彎距圖扭距圖繞支點(diǎn)B的力矩和MMBZ=0得:Raz*LFr1人=0即Raz199637.3142.5=0Raz=-46

37、0.8Nmm繞支點(diǎn)A的力矩和MMAZ=0得:Rbz*L-Fr1<1=0即Rbz199-637.355=0Rbz=176.5Nmm校核：Z=RazFr1-Rbz=-460.8637.3-176.5二0計(jì)算無(wú)誤繞支點(diǎn)B的力矩和MMBY=0得:Ray*L1人=0即Ray1991751142=0Ray=-1266Nmm繞支點(diǎn)A的力矩和MMAY=0得:AlRbyL-Ft1*L1=0即Rby199175155=0Rby=485Nmm校核：'、Y=RayFt1-Rby=-12661751-485二0計(jì)算無(wú)誤(4)合彎矩因?yàn)镸cz=Raz*LMCY12所以Me=JmCz+mCy二,(Raz<

38、;1)2(Rby<2)2=J(-460.855)2(485142.5)2=72455.2Nmm(5)彎扭合成根據(jù)公式caMJ(:T)2W4_其中：二二0.6TI=3.9410NmmW由【1】表15-4選擇無(wú)鍵槽二d3333W=0.1d3=0.1d；=0.1523=14060.832由【1】表15-1選擇所以Mc2（：Ti）2_,72455.22（0.639394）2一14060.8=5.42MPa<70MPa滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件要求。（三）低速軸III的設(shè)計(jì)由于該減速器為展開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，該軸有一個(gè)齒輪，所以該軸的材料與齒輪4的材料同為45鋼（正火），硬度為220HBS1、初步計(jì)算軸的最

39、小直徑dmin按扭矩-扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度公式計(jì)算最小直徑dmin:P川二3.73kwniii=67.241-min由【1】表15-3查選4=110（由于無(wú)軸向載荷A取較小值，Ao=126103）Piii,3.73dmin=A03110342mmnm67.241該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%,取dmin=43.4mm此軸的最小直徑dmin即安裝在軸端處的聯(lián)軸器直徑d1,由12】表6.8選取彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的型號(hào)，既：HL4Y型d1=45mmd2=48mmL=112mm驗(yàn)證聯(lián)軸器是否符合要求：Thl4y®=1250Nm-Tin=529.759NmnHL4Y型=2800r/'mman川=

40、67.241r/mm符合要求。由于軸伸直徑比強(qiáng)度計(jì)算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應(yīng)盡可能以較小值增加，因此，軸伸段聯(lián)軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑為：d2=50mmd1=45mm-dmin=43.16mm選取軸承時(shí)，由【2】第95頁(yè)表5.9可得：深溝球軸承6211d=55mmda-64mmB=21mm2、計(jì)算各段軸直徑d1=45mmd2=50mmd3=d=55mmd4=d7=da=64mmd6=d72(12)=6421=66mmh=(0.070.1)d6=0.08685mmd5=d62h=6825=78mm3、計(jì)算各段軸的長(zhǎng)度11 =60mm(估選)12 =B=21

41、mm13 =L-(B410I221.5)=199-(74102121.5)=72.5mm14 =112mm(聯(lián)軸器軸孔端的長(zhǎng)度)4、彎扭合成強(qiáng)度條件校核計(jì)算(1)軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定低速軸上齒輪力的作用點(diǎn)位置。軸頸上安裝的深溝球軸承6211,可知它的載荷中心，也可為軸承寬的中心。1cB,2174L1-1310一=72.510130mm2222B,L7421L2=一21.5一二一21.5一二69mm2222L=L1L2=13069=199mm(2)計(jì)算軸上的作用力及受力圖由于該減速器的齒輪組齒輪是一般的直齒圓柱齒輪，其壓力角0_5

42、二=20T川=5.2910Nmm4442T252910齒輪1:Ft4=2TL=3437.7Nd4308Fm=Ft4tan：=3437.7tan200=1251.2NFa4=0(3)計(jì)算出支反力作用點(diǎn)及作用力的簡(jiǎn)圖F'nviMviM12F'nviFNH1MHFNV1miIIHIIIDimminI5m；T繞支點(diǎn)b的力矩和MMBZ=0得:Raz*L-Fr4<2=0即Raz199-1251.269=0Raz=423.2Nmm繞支點(diǎn)A的力矩和MMAZ=0得:RbZ*LFr41=0即Rbz1991251.2130=0Rbz=828Nmm校核：'、Z=Raz-Fr4-Rbz=4

43、23.2-1251.2-(-828)二0計(jì)算無(wú)誤繞支點(diǎn)B的力矩和MMBY=0得:Ray一%(=0即Ray1993437.769=0Ray-1162.8Nmm繞支點(diǎn)A的力矩和MMAY=0得:Rby*L-Ft4，Li=0即Rby199-3437.7130=0Rby=2274.9Nmm校核：VY二RayFt4一Rby-1162.83437.7-2274.9計(jì)算無(wú)誤(4)合彎矩因?yàn)镸CZ-RAZL1所以(5)彎扭合成根據(jù)公式MCYMc=MczMcy=.(Raz*Li)2(Rby*L2)2二.(423.2130)2(2274.969)2=167042.06Nmm-caMC2(-T)2其中：=0.6TII

44、I=5.29105NmmW由【1】表15-4選擇無(wú)鍵槽25004.7二d333W=0.1d=0.1d6=0.16332b】由【1】表15-1選擇匕.1-70MPa所以Mc2(：Tm)2二ca二W.167042.062(0.6-529404)225004.7=14.35MPa_70MPa滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件要求?？傃b草圖如下：(四)軸承的驗(yàn)證4.1、 高速軸I的軸承的驗(yàn)證(1)選用根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可得知高速軸I兩個(gè)軸承選用的是深溝球軸承6206:Cr=19.5kNnI=960r/minEn軸承=9500r/min（該軸的轉(zhuǎn)速小于該軸承的極限轉(zhuǎn)速，符合選用要求)(2)驗(yàn)算根據(jù)公式Lh10660*n其中：

45、Lh=83008=1920Oh根據(jù)公式:其中:P-fp,Frmaxfp由11】第321頁(yè)表13-6選才ifp=1.1ppFrA=.RAZ'RAY460.8212662=1347.3Nmm176.524852=516.12Nmm比較Fa和Frb的大小，選擇較大代入公式計(jì)算:P=fp嚀殖=1.11347.3=1482NmmLh=10660*nIP106X60144019.5父103:9977.654)=137760.7h-Lh=19200h壽命符合條件要求。4.2、 中間軸II的軸承的驗(yàn)證(1)選用根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可得知中間軸II兩個(gè)軸承選用的是深溝球軸承6208:Cr=29.5kNnH=2

46、2837/minn軸承=800min(該軸的轉(zhuǎn)速小于該軸承的極限轉(zhuǎn)速，符合選用要求)根據(jù)公式Lh10660n<PJ“C"其中：Lh=83008=19200h根據(jù)公式:P=fp'Frmax其中:fp由11】表13-6選擇pfp=1.1FrA-.RAZ'RAY22=.90.92694=2695.5Nmm%=.喏zRyh/877.7233482=3461Nmm比較Fa和Frb的大小，選擇較大代入公式計(jì)算:P=fp=1.12695.5=2965.5NmmLh=¥60nII106一<P)x60278.69329.5父10、3043.15,=54478.27

47、h_Lh=19200h壽命符合條件要求。4.3、 低速軸III的軸承的驗(yàn)證(1)選用根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可得知低速軸III兩個(gè)軸承選用的是深溝球軸承6211:Cr=43.2kNnIII=67.241r/minWn軸承=6000r/min(該軸的轉(zhuǎn)速小于該軸承的極限轉(zhuǎn)速，符合選用要求)(2)驗(yàn)算根據(jù)公式Lh106。之Lh60,n<P)其中：Lh=83008=19200h根據(jù)公式:P=fp*Frmax其中:fp由11】表13-6選才ifp=1.1FrA=.Raz'Ray423.221162.82二1237.42Nmm=82822274.92=2420.9Nmm比較FrA和FrB的大小，選擇

48、較大代入公式計(jì)算：P=fp*FrA=1.12420.9=2662.99Nmm106fCr平Lh=_60*nHi<PJ106143.2x103'-60x67.28612662.99,=105746663h.Lh=19200h壽命符合條件要求。五、平健聯(lián)結(jié)的選用和計(jì)算中間軸II大齒輪處鍵的選擇(1)以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為43mm則在【2】表6.1選擇鍵的公稱(chēng)尺寸為：bh=128t=5.0匕=3.3該鍵為一般鍵聯(lián)接(2)以轂寬選擇鍵的長(zhǎng)度由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該轂寬為63mm2】表6.1選擇長(zhǎng)度L=63mm因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由

49、【型(圓頭)(3)校核由【1】第106頁(yè)，根據(jù)公式32T10Ikldp3其中：T=Tii=160.746103Nmmd=43mml=L-b=63-12=51mmk=0.5h=0.58=4mmbp】由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則【一L110MPap3_2Tii10:-p=kld_3_2160,74610一45143=36.65MPa_屋l-110MPap強(qiáng)度條件符合要求。中間軸II小齒輪處鍵的選擇(1)以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為47mm則在【2】表6,1選擇鍵的公稱(chēng)尺寸為：bh=149t=5.5t1-3.8該鍵為一般鍵聯(lián)接(2

50、)以轂寬選擇鍵的長(zhǎng)度由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該轂寬為99mm70mm因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由參考資料【2】表6.1選擇長(zhǎng)度LA型(圓頭)(3)校核由【1】，根據(jù)公式一一3,:2T10<1pkldp_3_其中：t=Tii=160.74610Nmmd=47mml=L-b=70-14=56mmk=0.5h=0.59=4.5mmkp】由【1】表6-2根據(jù)：軸、齒輪、鍵三者都是鋼材料、輕微沖擊，則tpL110MPa32Tii10二-二一pkld2160.7461035647=27.144MPa0】=110MPap強(qiáng)度條件符合要求。、低速軸III大齒輪處鍵的選擇(1)以軸的直徑大小選擇鍵的寬和高由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該鍵處的軸直徑為64mm則在【2】表6.1選擇鍵的公稱(chēng)尺寸為：bh=1811t=7.0ti=4.4該鍵為一般鍵聯(lián)接(2)以轂寬選擇鍵的長(zhǎng)度由前面的設(shè)計(jì)步驟可得該轂寬為99mm80mmA型因?yàn)殒I的長(zhǎng)度L要比軸段略小，即鍵的長(zhǎng)度由【2】表6.1選擇長(zhǎng)度L=(圓頭)(3)校核由【1】，