1、設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一用于鏈板式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置，其為圓錐 -圓柱斜齒齒輪減速器。鏈條有效拉力F=11000N,鏈速 V=0.4m/s,鏈節(jié)距為 50.80mm。每日兩班制，壽命 10 年，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，有中等沖擊，鏈速允許誤差為 5%。 2、選擇電動(dòng)機(jī) 2.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式； 2.2 電動(dòng)機(jī)容量 2.2.1 鏈輪的輸出功率 由 F=1000VP ,知 kw4.41 0 0 0 4.01 1 0 0 01 0 0 0 FvP W 2.2.2 電動(dòng)機(jī)輸出功率 Pd=Pw / 取 1=0.96（鏈輪） , 2=0.96（開齒輪） , 3=0.99（聯(lián)軸器） , 4=0.988（滾動(dòng)軸承） , 5=0.96（圓錐齒輪）； 6=0.97（圓柱齒輪） = 1 2（ 3） 2 （ 4） 4 5 6=0.80 故 Pd=4.4/0.80=5.5KW； 2.23 電動(dòng)機(jī)額定功率 由此可知選取型號(hào)為 Y132S-4，功率為 5.5KW,n=1440r/min. 3、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3.1 對(duì)于鏈輪輸出功率與轉(zhuǎn)速 V=100060 PZnw可知 nw=ZP100060=24.87r/min 3.2 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 I=n/nw=1440/24.87=57.90 3.3 分配各級(jí)傳動(dòng)比 選擇鏈輪傳動(dòng)比 i3=3,圓錐齒輪 i1 =4,圓柱斜齒齒輪 i2 =4.8 3.4 各軸轉(zhuǎn)速 共 6 根軸，各軸序號(hào)如簡(jiǎn)圖 n1=1440 r / min n2=n1 =1440 n3 = n2 / i1=1440 /4= 360r / min n4= n3 / i2 =360/4.8=75r/min n5=n4 =75 r / min n6= n5/ i3=25r/min 3.5 各軸輸入功率： P1=5. 5KW P2=P 3=5.5 0.99=5.445kw P3=P2 5=5.445kw 0.96=5.23kw P4= 5.23 0.998 0.97=5.01kw P5=P443=5.010.9980.99=4. 90kw P6= P540.97=4.70kw 3.6 各軸輸入轉(zhuǎn)距： T1=9550 P1 /n1=9550 5.5/1440=36.48N m T2= 9550 P2 /n2=36.11 N m T3=9550 P3 /n3=138.74N m T4=9550 P4 /n4=637.94 N m T5=9550P5 /n5=440.3740.980.95=1639.94 N m T6=9550P6 /n6=1795.4 4.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 圓錐直齒齒輪設(shè)計(jì) 4.1. 1.選定齒輪的精度等級(jí)、材料及齒 數(shù) 1）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度 2）材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-1 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 3）選小齒輪齒數(shù)為 25Z1 ,大齒輪齒數(shù) 1004252 Z 4.1.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 2RR 1t2HEt1 u0.5-1TKz92.2d (1).確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1） .試選載荷系數(shù) tk1.8 2） .小齒輪傳遞轉(zhuǎn)距 mmNnPT 42251 106.3105.95 3） .由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-7 選取齒寬系數(shù) R 0.33 4） .由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 1 / 21 8 9 .8EZ M P a 5） .由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-21d 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；MPa6001Hlim 大齒輪的接 觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa5502Hlim 6） .計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 992 101 . 2 64105 . 0 4 5 8N 9H21 105 .0 4 5 810300821440160jL60nN 7).由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 0 .9 2K0 .8 ,KHN2HN1 8).計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1，故 a5281l i m11 MPSK HNH a5 0 62l i m22 MPSK HNH (2). 計(jì)算 1). 試 算 小 齒 輪 分 度 圓 直 徑1td, mm85.855068.189433.05.0133.010611.38.192.2d 3 224t1 2).計(jì)算圓周速度 sm47.61 0 0 060 1 4 4 085.851 0 0 060 ndV 1t1 3).計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v 6.47m/s， 7 級(jí)精度，由圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) vk1.15 直齒輪 ； FH KK =1,由表 10-2 查得使用系數(shù) AK1.5；根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查表得 25.1KheH ，則 FH KK1.5 875.125.15.1KheH 接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) HHVA KKKKK3.23 4).按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 mm02.1038.1 23.385.85KKdd 33tt11 5).計(jì)算模數(shù)nm mm1.42502.103zdm11n 取整為 4mm 6)計(jì)算齒輪相關(guān)系數(shù) mmudRuumzdmz16.206215075901014193a r c c o s1a r c c o s4001004100254d2112212211 7)圓整并確定齒寬 mmRb R 03.6816.20633.0 圓整取 mmbmmb 65,70 12 4.1.3.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 1)確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù) FFVA KKKKK3.23 2)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 16.408245.0100c o sZ77.2525c o sZZ22V297.011V1 Z 3).查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5 查得 97.1595.106.2612.2 2s1s21 YYYY FF ， 4)由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，a5001 MPFE 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 a3802 MPFE 5)由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 88.0,85.021 FNFN KK 6)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得 a86.2384.1 38088.0a57.3034.1 50085.0 222111 MPSKMPSK FEFNFFEFNF 7)校核彎曲強(qiáng)度 根據(jù)彎曲強(qiáng)度公式 FRFSF ZYK T Y 22 5.01bm 2 進(jìn)行校核 122412211111 a55.492533.05.01470 595.16.210611.323.325.01mb 2 FRFSF MPZYYKT 222412212212 a06.1310033.05.01465 97.126.210611.323.325.01mb 2 FRFSF MPZYYKT 滿足彎曲強(qiáng)度，所以參數(shù)合適。 4.2 圓柱斜齒輪設(shè)計(jì) 4.2. 1. 選定齒輪的精度等級(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 2）材料選擇 由表 10-1 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 3）選小齒輪齒數(shù)為 23Z1 ,大齒輪齒數(shù) 110.44.8232 Z ,取 001Z2 4) 選取螺旋角。初選螺旋角 14o 4.2.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2131 2 1t HEtdHKT ZZudu （ 1） .公式內(nèi)各計(jì)算值 1).試選 1.6tK 2).由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) ZH=2.433 3).由 機(jī)械 設(shè)計(jì) （第 八版 ） 圖 10-26 查得 86.078.0 21 ， ，則64.121 4).小齒輪傳遞轉(zhuǎn)距 mmNnPT 52253 103874.1105.95 5).由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-7 選取齒寬系數(shù) 1d 6).由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 1 / 21 8 9 .8EZ M P a 7).由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-21d 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；MPa6001Hlim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa5502Hlim 8).應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9H21 101 .2 61065382132060jL60nN 892 103 . 1 54101 . 2 6N 9).由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 0 .9 8K0 .9 5 ,KHN2HN1 10).計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1，故 a5701l i m11 MPSK HNH a2.5582l i m22 MPSK HNH 11).許用接觸應(yīng)力 5 6 4 .3 M P a2 21 HHH （ 2） .計(jì)算 1). 試算小齒輪分度圓直徑1td mm4.603.5648.189433.28.48.5631.11103874.16.12d 3 25t1 2).計(jì)算圓周速度 sm14.1100060 3604.60100060 ndV 2t1 3).計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntm mm4.604.601dbt1d mm22.22314c o s4.60zc o sdm11tnt mm74.555.225.2m25.2h nt 5.1074.5 4.60hb 4).計(jì)算縱向重合度 824.1ta nz318.01d 5).計(jì)算載荷系數(shù) K 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 10-2 查得使用系數(shù) 5.1KA ； 根據(jù)v=1.14m/s， 7 級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-8 查得動(dòng)載荷 系數(shù) 1.02KV ,由表10-4 查得 1.423KH ,由圖 10-13 查得 1.34KF ,由表 10-3 查得 1 .1HFKK 故載荷系數(shù) 2 .5 4KKKKKHHVA 6).按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 mm64.706.154.24.60KKdd 33tt11 7).計(jì)算模數(shù)nm mm97.22314c o s64.70zc o sdm11n 8）幾何尺寸計(jì)算 1、 計(jì)算中心距 mm67.20514c o s2 311023c o s2mzza n21 將中心距圓整為 158mm 2、 按圓整后的中心距修正螺旋角 591367.2 0 52 31 1 023a r c c o s2a mzza r c c o s n21 因值改變不多，故 ,HKZ等值不必修正。 （ 3） .計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 mm04.340c o smzdmm1.71c o smzdn22n11 （ 4） .計(jì)算齒輪寬度 mm1.711.711db 1d 圓整后取 7 6 m mB7 1 m mB12 ， 4.2.3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 213 212 c o sF a S an dFK T Y YYmz （ 1） .確定計(jì)算參數(shù) 1） .計(jì)算載荷系數(shù) 2 . 5 41 . 3 41 . 0 41 . 11 . 5KKKKKFFVA 2） .根據(jù)縱向重合度 1.093 ，從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù) 0.88Y 3） .計(jì)算當(dāng) 量齒數(shù) 38.120c o s110c o sZ17.2514c o s23c o sZZ332V2331V1Z 4） .查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) （ 第 八 版 ） 表 10-5 查得778.1596.1,218.2592.2 2s1s21 YYYY FF ， 5）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，a4401 MPFE 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 a4252 MPFE 6）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 93.0,89.021 FNFN KK 7）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得 a57.2414.138089.0a71.3104.150087.0222111MPSKMPSKFEFNFFEFNF 8） .計(jì)算大、小齒輪的Fa SaFYY并加以比較 0 1 6 3 2.057.241778.1218.20 1 3 3 1.071.310596.1592.2222111FSFFSFYYYY 大齒輪的數(shù)值大。 （ 2） .設(shè)計(jì)計(jì)算 mm17.201632.064.124114c o s88.010545.130.22m 3225n 圓整 3mn 故 989.22314c o s1.71mc o sdzn11 取 23z1 ，則1 1 0238.4uzz 12 4.3 開式齒輪 4.3.1.選定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）按傳動(dòng)方案，選用開式直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度 3）材料選擇 由表 10-1 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)為 21Z1 ,大齒輪齒數(shù) 633212 Z 4.4.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 d 1t2HEt1 u1uTKz32.2d （ 1） .確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1） .試選載荷系數(shù) tk1.3 2） .小齒輪傳遞轉(zhuǎn)距 mmNnPT 54451 1037.6105.95 3） .由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 10-7 選取齒寬系數(shù) d1 4） .由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 1 / 21 8 9 .8EZ M P a 5). 由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 10-21d 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；MPa6001Hlim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa5502Hlim 6).計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8H41 1063.2103658217560jL60nN 782 107.831063.2N 7).由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 0 .9 9K0 .9 6 ,KHN2HN1 8).計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1，故 a5761 60096.01l i m11 MPSK HNH a5.5 4 45 5 099.02l i m22 MPSK HNH （ 2） .計(jì)算 1） . 試算小齒輪分度圓直徑1td,代入 H 中較小的值 mm83.1155.5448.1893411037.63.132.2d 3 24t1 2).計(jì)算圓周速度 sm455.0100060 7583.115100060 ndV 4t1 3)計(jì)算齒寬 b mm83.11583.1151dbt1d 4)計(jì)算齒寬與齒高之比 模 數(shù) mm51.52183.115zdm11tt 齒高 mm41.1251.525.2m25.2ht 34.941.12 83.115hb 5).計(jì)算載荷系數(shù) K 由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 10-2 查得使用系數(shù) 1KA 。 根據(jù) v=0.455m/s， 7 級(jí)精度，由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 10-8 查 得動(dòng)載荷系數(shù) 1.01KV ,由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表10-4 查得 1.323KH ,由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 10-13 查得 1.28KF ,由表 10-3 查得1KK HF 故載荷系數(shù) 1 . 3 3 61 . 3 2 311 . 0 11KKKKK HHVA 6).按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 mm89.1613.11 . 3 3 683.151KKdd 33tt11 7).計(jì)算模數(shù) m mm57.5121 1 6 . 8 9zdm11 4.3.3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 F SF21d 1 YYz2 K Tm （ 1） . 確定公式內(nèi)的個(gè)各算數(shù)值 1)由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ，a5001 MPFE 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 a3802 MPFE 2).由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 0 .9 8K0 .9 6 ,KF N 2F N 1 3).計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲 勞安全系數(shù) S=1.4，故 a86.3 4 24.1 5 0 096.01FE1F1F MPSK N a2661 . 4 0 . 9 83802FE2F2F MPSK N 4)計(jì)算載荷系數(shù) K 1 . 2 9 31 . 2 811 . 0 11KKKKKFFVA 5).查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表 10-5 查得 775.11 . 5 6,2 . 2 176.22s1s21 YYYY FF ， 6） . 計(jì)算大、小齒輪的Fa SaFYY并加以比較 01475.0266775.121.201014.086.34256.176.2222111FSFFSFYYYY 大齒輪的數(shù)值大。 （ 2） . 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm16.301475.021110648.3293.12m 325 圓整 4mn ，可滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，為滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度取mm89.116d 1 故 29389.1 1 6mdz 11 則87293uzz 12 4.3. 4.幾何尺寸計(jì)算 （ 1） . 計(jì)算分度圓直徑 mm348874mzdmm116294mzd2211 （ 2） . 計(jì)算中心距 mm2322 3481162 dda 21 （ 3） . 計(jì)算齒輪寬度 mm1161161db1d 圓整后取 1 2 5 m mB1 2 0 m mB 12 ， 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 輸入軸設(shè)計(jì) 5.1.1、求輸入軸上的功率 1P 、轉(zhuǎn)速 2n 和轉(zhuǎn)矩 2T mNTrnP 11.36m in ,/1440kw445.52 12， 5.1.2、求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓直徑為 615.57)5.033.01(233)33.05.01()5.01(d 111 mzd Rm 而 NFFNFFNdTFttrmt44648.20s i n20t a n1253s i nt a n9348.20c o s20t a n1253c o st a n1253615.571011.362211311 圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 的方向如圖所示 5.1.3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-3，取 0 112A ，得 mmA 9.171440445.5d 30m in ，輸入軸的最小 直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 12d ，為了使所選的軸直徑 12d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩1Aca TKT ，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 1.3AK ，則 mmNTKTAca 46943361103.11 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)選 HL3 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 160000N mm ，半聯(lián)軸 器的孔徑 mmd 201 ，故取 mmd 2021 ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 mm52L ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為 38mm。 5.1.4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） . 擬定軸上零件的裝配方案如下 (2). 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1） .為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位， 1-2 軸段右端需制出一軸肩，故取 2-3 段的直徑mm27d 32 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力 ，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) mmd 2732 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 303006，其尺寸為 mmmmmmTD 75.207230d ，,306543 mmdd 而 mml 2143 。這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查得 30310 型軸承的定位軸肩高度 3.5h mm ，因此取 mm73d54 3）取安裝齒輪處的軸段 6-7 的直徑 mmd 2576 ；為使套筒可靠地壓緊軸承， 5-6 段應(yīng)略短于軸承寬度，故取 mm19l 65 。 4）軸承端蓋的總寬度為 20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求， 求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 30l mm ，故取 2350l mm 5）錐齒輪輪轂寬度為 64.9mm，為使套筒端面可靠地壓緊齒輪取 mml 7076 6）由于 2baLL ，故取 mm117l54 （ 3） .軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 67d 由表 6-1 查得平鍵截面 mmmmhb 78 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 50mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hk ；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 k6。 （ 4） . 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45 5).求軸上的載荷 6).按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 0.6 ，軸 的計(jì)算應(yīng)力 a53.26)( 212ca MPWTM 前已選定軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），由表 15-1 查得 116 0 , caM P a ，故安全。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFNH 5201 NFNV 3201 NFNH 15842 NF NV 28.1082 彎矩 M mm68140 NM H mm13740 NM V 總彎矩 mmN82706M 2v2 HMM 扭矩 T m11.361 NT 5.1.5. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1） . 判斷危險(xiǎn)截面 截面 5 右側(cè)受應(yīng)力最大 （ 2） . 截面 5 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 mm2700301.00 . 1 dW 抗扭截面系數(shù) 33T 54000 .2 dW mm 截面 5 右側(cè)彎矩 M 為 mmNM 68270 截面 5 上的扭矩 1T 為 mmNT 361102 截面上的彎曲應(yīng)力 M P aWMb 29.25540068270 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M PaWTTT69.654003 6 1 1 01 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-1 查得116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a 。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)b及 按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表 3-2 查取。因 70.00.32.0 dr， 23.13037 dD，經(jīng)插值后查得 60.1,29.1 tb 又由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-1 可得軸的材料敏感系數(shù)為 0 . 8 2 , 0 . 8 5qq 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 15.1)1(157.1)1(1kTbqk q 由機(jī) 械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-2 查得尺寸系數(shù) 72.0，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-3 查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 85.0 軸按磨削加工，由附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 .9 2 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q ，則綜合系數(shù)為 83.11157.211KkKk 又取碳鋼的特性系數(shù) 05.0,1.0 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 5.119.47 8 . 8269.605.0269.651.115523.401.029.5547.22752211SSSSSSkSKScmm 故可知安全。 5.2 中間軸設(shè)計(jì) 5.2.1、求輸入軸上的功率 2P 、轉(zhuǎn)速 2n 和轉(zhuǎn)矩 2T mNTrnkwP 74.138m in ,/360,23.5 222 5.2.2、求作用在齒輪上的力 已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑為 mmmz 69233d 11 而 NFFNFFNdTFtntrmt55.100214t a n4021t a n79.150814c o s20t a n4021c o st a n4021691074.1382211113111 已知圓錐齒輪的平均分度圓直徑為 mmmzd Rm 55.275)33.05.01()5.01(d 222 而 NFFNFFNdTFttrmt81.358s int a n74c o st a n100755.2751074.138222222223222 圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 的方向如圖所示 5.2.3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 40 rc （調(diào)質(zhì)），根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 表15-3，取 108A0 ，得 mmA 6236032.5d 30m in ， 2 軸的最小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑 21d 和65d 5.2.4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） . 擬定軸上零件的裝配方案如下 (2). 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) mmdd 266521 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)初步選取 0 基本游隙組，標(biāo) 準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為 mmmmmmTD 75.207030d ，,306521 mmdd 這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查得30306 型軸承的定位軸肩高度 3.5h mm ，因此取套筒直徑 37mm。 2）取安裝齒輪處的軸段 mmd 35d5432 ；錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，已知錐齒輪轂長(zhǎng) L=55mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取mm50l 32 ，齒輪的右端面采用軸間定位，軸間高度 d07.0h ，故取 mmh 4 ，則軸環(huán)處的直徑為 mmd 4343 。 3）已知圓柱斜齒輪齒寬 mm761 B ，為使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取 mm72l54 。 4）箱體 小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸，則取 mm53lmm.10lmm56l654-321 ，。 （ 3） .軸上的周向定位 圓 錐 齒 輪 的 周 向 定 位 采 用 平 鍵 連 接 ， 按32d由表 6-1 查 得 平 鍵 截 面mmmmh 810b ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 22mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為67mH；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按54d由表 6-1 查得平鍵截面 mmmmh 810b ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 56mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中 性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為67mH；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為6m。 （ 4） . 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45 5.2.5.求軸上的載荷 5.2.6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 0.6 ，軸 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F N14021 NHF NFNV 7021 NFNH 97412 NFNV 08412 彎矩 M mm420NMmm120H21 NM H mmN1.98Mmm153NMmm25.62mm48.24V4V321NMNMVV 總彎矩 mmN47.221M 2V221m ax HMM 扭矩 T m74.138 NT 的計(jì)算應(yīng)力 a64.38)( 222m a xca MPWTM 前已選定軸的材料為 40rc（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-1 查得 1ca1 M P a70 ，故安全。 5.2.7，精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1） . 判斷危險(xiǎn)截面 截面 5 右側(cè)受應(yīng)力最大 （ 2） . 截面 5 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 mm2700301.00 . 1 dW 抗扭截面系數(shù) 33T 54000 .2 dW mm 截面 5 右側(cè)彎矩 M 為 mmNM 98582 截面 5 上的扭矩3T為 mmNT 1387403 截面上的彎曲應(yīng)力 M P aWMb 26截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P aWT TT 14.52700138742 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-1 查得.200,355,735 11 M P aM P aMP aB 。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)b及 按附表 3-2 查取。因 670.0302.0 dr， 67.13035 dD，經(jīng)插值后查得 23.1,00.2 tb 又由附圖 3-1 可得軸的材料敏感系數(shù)為 0 .8 2 , 0 .8 5qq 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 39.1)146.1(85.01)1(174.1)19.1(82.01)1(1kTbqk q 由附圖 3-2 查得尺寸系數(shù) 71.0 ，由附圖 3-3 查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 87.0 軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 .9 2 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q ，則綜合系數(shù)為 70.11153.211KkKk 又取碳鋼的特性系數(shù) 05.0,1.0 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 5.177.631.14214.505.0214.55 . 3 920068.701.026.1853.23552211SSSSSSkSKScmm 故可知安全。 （ 3） . 截面 5 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 mm5.4287351.00 . 1 dW 抗扭截面系數(shù) 33T 85750 .2 dW mm 截面 5 左側(cè)彎矩 M 為 mmNM 98582 截面 5 上的扭矩3T為 mmNT 1387403 截面上的彎曲應(yīng)力 MP aWMb 26.181 3 6 7 4 09 5 8 5 2 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-1 查得.200,355,735 11 M P aM P aMP aB 。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) b 及 按附表 3-2 查取。因 670.0302.0 dr， 67.13035 dD，經(jīng)插值后查得 23.1,00.2 tb 又由附圖 3-1 可得軸的材料敏感系數(shù)為 0 . 8 2 , 0 . 8 5qq 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 39.1)146.1(85.01)1(174.1)19.1(82.01)1(1kTbqk q 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-2 查得尺寸系數(shù) 71.0，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-3 查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 87.0 軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì) （第八版）附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 .9 2 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q ，則綜合系數(shù)為8.1112.211KkKk 又取碳鋼的特性系數(shù) 05.0,1.0 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 5.137.737.13267.1605.0217.168.120084.801.026.182.23552211SSSSSSkSKScmm 故可知安全。 5.3 輸出軸設(shè)計(jì) 5.3.1、求輸入軸上的功率 4P 、轉(zhuǎn)速 4n 和轉(zhuǎn)矩 4T 5.3.2、求作用在齒輪上的力 已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑為 mmmz 3 3 01 1 03d 22 而 NFFNFFNdTFtntrt9 6 8t a n1.1 4 5 8cost a n3 8 8 62 2 21027.6 4 1222 341 圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 的方向如圖所示 5.3.3.初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼 （調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取 112A0 ，得 mmA 647 4 .65 .0 1d 30m in ，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 12d ，為了使所選的軸直徑 12d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取連軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩3Aca TKT ，查表 14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 1.3AK ，則 mmNTKTAca 3365184127063.13 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)選 HL4 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250000N mm ，半聯(lián)軸器的孔徑 mmd 841 ，故取 mmd 8421 ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 112mmL ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為 84mm。 5.3.4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） . 擬定軸上零件的裝配方案如下 (2). 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1） .為了 滿足半聯(lián)軸器的軸向定位， 1-2 軸段右端需制出一軸肩，故取 2-3 段的直徑mm55d 32 ，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑 56mmD ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 84mmL1 ，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故取1-2 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 1L 略短些，現(xiàn)取 mm82l 21 。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選 用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) mmd 5532 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30312，其尺寸為 mmmmmmTD 5.3313060d ，,608743 mmdd 而 mml 5.3343 。 3）左端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 30311 型軸承的定位軸肩高度 mm5h ，因此取 mm70d54 ，齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，已知錐齒輪齒寬為 85mm ， 為 了 使 套 筒 端 面 可 靠 地 壓 緊 齒 輪 ， 此 軸 段 應(yīng) 略 短 于 輪 轂 寬 度 故 取mmdmml 67,67 7676 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 dh 07.0 ，故取 mmh 5 ，則軸環(huán)處的直徑為 mmd 7465 。軸環(huán)寬度 hb 4.1 ，故取 mml 865 4）軸承端蓋的總寬度為 20mm。根據(jù) 軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求， 求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距 mml 30 ，故取 2350l mm 5）箱體 小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸，則取 mmlmml 64,5.748754 。 （ 3） .軸上的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位采用平鍵連接，按76d由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 6-1 查得平鍵截面mmmmh 1220b ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 56mm，同時(shí)為保證 齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為67mH；同樣半聯(lián)軸器與軸連接，選用平鍵 14mm 9mm 70mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為67mH；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為6k。 （ 4） . 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45 5.3.5.求軸上的載荷 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F N14081 NHF NFNV 9471 NF NH 16222 NFNV 87412 彎矩 M m63.212 NMH m64.108 m74.2821 NM NMVV 總彎矩 mN7.392MMmN46.142M2V2222V121HHMMM 扭矩 T m27.6411 NT 6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循 環(huán)變應(yīng)力，取 0.6 ，軸 的計(jì)算應(yīng)力 a25.27)( 2222ca MPWTM 前已選定軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-1 查得 1ca1 M P a60 ，故安全。 5.3.6，精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1） . 判斷危險(xiǎn)截面 截面 7 右側(cè)受應(yīng)力最大 （ 2） . 截面 7 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 mm2 1 6 0 0601.00 . 1 dW 抗扭截面系數(shù) 33T 4 3 2 0 00 .2 dW mm 截面 7 右側(cè)彎矩 M 為 mmNM 1.134 截面 7 上的扭矩 1T 為 mmNT 27.6414 截面上的彎曲應(yīng)力 MP aWMb 2.621600134100 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M PaWTTT8.14432006412701 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 15-1 查得116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a 。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)b及 按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表 3-2 查取。因 330.0602.0 dr， 08.16065 dD，經(jīng)插值后查得 23.1,00.2 tb 又由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-1 可得軸的材料敏感系數(shù)為 0 .8 2 , 0 .8 5qq 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 27.1)132.1(85.01)1(182.1)12(82.01)1(1kTbqk q 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-2 查得尺寸系數(shù) 73.0，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附圖 3-3 查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 86.0 軸按磨削加工，由附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 .9 2 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q ，則綜合系數(shù)為 56.11158.211KkKk 又取碳鋼的特性系數(shù) 05.0,1.0 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 5.137.101.3128.1405.028.1451.115520.1701.02.658.22752211SSSSSSkSKScmm 故可知安 全。 6、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 6.1 輸入軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇滾動(dòng)軸承，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30306 ，其尺寸為 mmmmmmTD 75.207230d ， ,31.0e =10/3,C=55800N, 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFNH 5201 NF NV 25.3201 NFNH 15842 NF NV 28.10802 N1 9 1 7,6.6 1 0 2r1r FNF 則 NYFFNYFFrdrd7.5637.12191721797.126.61022211 NFF NFFF d 7.563 6254461792d211 eFFeFFr29.01 9 1 77.56302.16.610625221r1 故 NYFFfP rpr1917FP86.3553)6259.16.6104.05.14.0(r22r111 （） hhPcnL rrn 45310661084.5101.186.35535 5 8 0 0144060 106010 ，故合格 6.2 中間軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇滾動(dòng)軸承，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐 滾 子 軸 承 30306 ， 其 尺 寸 為 mmmmmmTD 75.207230d ，NFYNce r 8.358,9.1,55800,31.0 N1.2251,8.1427 2r1r FNF 則 NYFFNYFFrdrd4.5929.121.2 2 5 125.3759.128.1 4 2 722211 NFF NFFF d 4.592 3.7345.3758.3582d211 eFFeFFr26.01.2 2 5 14.59251.08.1 4 2 73.734221r1 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFNH 14021 NFNV 2701 NFNH 19742 NFNV 10842 故 NYFFfP rpr1.2251FPN9.2508)3.7349.18.14274.05.14.0(r22r111 （） 故 hhPcnL rrn 46310661084.51043.19.25085580036060 106010 ，故合格 6.3 輸出軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇滾動(dòng)軸承，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐 滾 子 軸 承 30312 ， 其 尺 寸 為 mmmmmmTD 5.3313060d ，NFYKNce r 9.968,7.1,162,35.0 N2834,1595 2r1r FNF 則 NY