1 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成果說明書 題 目： 慢動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 陳晉 學(xué) 號(hào)： 091309133 學(xué) 院： 東?？萍紝W(xué)院 班 級(jí)： 械（ 1） 指導(dǎo)教師： 胡曉珍 、史 曉 敏 2 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 . 3 二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) . 4 （一）傳動(dòng)方案的分析和擬定 . 4 （二）電動(dòng)機(jī)的選擇 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 （三）傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比的計(jì)算和分配： . 5 （四）傳 動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 . 5 三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 7 （ 一） . 7 （二）高速級(jí)齒輪 的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 12 （三）低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 四、軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 17 （一）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 17 1、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 17 2、中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 22 3、輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 28 （二）滾動(dòng)軸承的校核 . 33 五、減速器的潤滑設(shè)計(jì) . 37 六、箱體、機(jī)架及附件的設(shè)計(jì) . 37 （一）、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 38 （二）、減速器箱體的附件設(shè)計(jì) . 39 設(shè)計(jì)小結(jié) . 42 參考資料 . 42 3 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 、原始數(shù)據(jù) 鋼繩拉力 F（ 20 鋼繩速度 V（ m/ 20 滾筒直徑 D（ 350 、已知條件 1） 鋼繩拉力 F； 2）鋼繩速度 V； 3）滾筒直徑 D； 4）工作情況： 單班制，間歇工作，經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，啟動(dòng)和制動(dòng)，載荷變動(dòng)??； 5）工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35 相交流電； 6）使用折舊期 10年， 3年大修一次； 7）制造條件及生產(chǎn)批量：專門機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 8）提升速度允許誤差 5% 。 、參考傳動(dòng)方案 4 二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) （一 ）傳動(dòng)方案的分析和擬定 1、將帶傳動(dòng)布置于高速級(jí) 將傳動(dòng)能力較小的帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)，有利于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，勻稱。同時(shí)，將帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)有利于發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖吸振，減少噪聲的特點(diǎn)。 2、選用閉式斜齒圓柱齒輪 閉式齒輪傳動(dòng)的潤滑及防護(hù)條件最好。而在相同的工況下，斜齒輪傳動(dòng)可獲得較小的幾何尺寸和較大的承載能力。采用傳動(dòng)較平穩(wěn)，動(dòng)載荷較小的斜齒輪傳動(dòng)，使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。而且加工只比直齒輪多轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，工藝不復(fù)雜。 3、將傳動(dòng)齒輪布置在距離扭矩輸入端較遠(yuǎn)的地方 由于齒輪相對(duì)軸承為不對(duì)稱布置，使其沿齒 寬方向載荷分布不均。固齒輪布置在距扭矩輸入端較遠(yuǎn)的地方，有利于減少因扭矩引起的載荷分布不均的現(xiàn)象，使軸能獲得較大剛度。 綜上所述，本方案具有一定的合理性及可行性 （二）電動(dòng)機(jī)的選擇 1、 選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V， 2、 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)工作功率為 1000w 此 1000d 電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)效率為 2421 2 3 4a 式中：1 2 3 4 、 、 、分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)、卷筒的傳動(dòng)效率。 取1 ，2 （滾子軸承），3 （齒輪精度為 8級(jí)，不包括軸承效率），4 ，則 2 4 20 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 6 0 . 7 9a 所以 2 0 1 0 0 0 2 0 8 . 4 31 0 0 0 1 0 0 0 0 . 7 9 6 0d k W 3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 2 0 1 8 . 2 0 / m i 1 4 3 5 0 6 0 按指導(dǎo)書上表 1 推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 1 2 4i ， 二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 2 8 40i ， 則總傳動(dòng)比合理范圍為 16 160， 故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為 (1 6 1 6 0 ) 1 8 . 2 2 9 1 . 2 2 9 1 2 / m i i n r 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 / 1500 / 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有二種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有兩種傳動(dòng)比方案， 如表： 方案 電 動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 5 步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 V 帶傳動(dòng)比 減速器 1 1 750 730 1 1500 1460 合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的重量、噪聲和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見方案 1比較適合，因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 主要性能見下表： 型號(hào) 額定功率 載時(shí) 堵 轉(zhuǎn) 電 流額 定 電 流堵 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩1 轉(zhuǎn)速 r/流 (380A 效率 % 功率因數(shù) 730 7 2 （三）傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比的計(jì)算和分配 1、總傳動(dòng)比 730 4 0 . 11 8 . 2ma ni n 2、分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比0ai i i 式中0 別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。 為使 V 帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取0 3i （實(shí)際的傳動(dòng)比要在設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)時(shí)，由所選大、小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算），則減速器傳動(dòng)比為：04 0 . 1 1 3 . 3 33i 3、 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比 展開式布置?？紤]潤滑條件 ,為使兩級(jí)大齒輪直徑相近 ,可由指導(dǎo)書圖 12 展開式曲線查得1 ，則2 11 3 . 3 3 3 . 14 . 3ii i 。 （四）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、 各軸轉(zhuǎn)速 軸 0730 2 4 3 / m i 軸 1243 5 6 . 5 9 / m i 3 軸 25 6 . 5 9 1 8 . 2 5 / m i 1 2、各軸輸入功率 軸 0 1 1 8 . 4 3 0 . 9 6 8 . 0 9p p k W 軸 1 2 2 3 8 . 0 9 0 . 9 8 0 . 9 7 7 . 6 9p p p k W 6 軸 2 3 2 3 7 . 6 9 0 . 9 8 0 . 9 7 7 . 3 1p p p k W 卷筒軸 3 4 2 4 7 . 3 1 0 . 9 8 0 . 9 9 7 . 1 0Vp p p k W 3、 各軸輸出功率 軸 0 . 9 8 8 . 0 9 0 . 9 8 7 . 9 3p p k W 軸 0 . 9 8 7 . 6 9 0 . 9 8 7 . 5 4p p k W 軸 0 . 9 8 7 . 3 1 0 . 9 8 7 . 1 6p p k W 卷筒軸 0 . 9 8 7 . 1 0 0 . 9 8 6 . 9 6p k W 4、各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 8 . 4 39 5 5 0 9 5 5 0 1 1 0 . 2 8730dd 軸 000 1 1 1 1 0 . 2 8 3 0 . 9 6 3 1 7 . 6 i T i N m 軸 111 2 2 3 3 1 7 . 6 1 4 . 3 0 . 9 8 0 . 9 7 1 2 9 8 . 2 8T T i T i N m 軸 222 3 2 3 1 2 9 8 . 2 8 3 . 1 0 . 9 8 0 . 9 7 3 8 2 5 . 8 4T T i T i N m 卷筒軸 24 3 8 2 5 . 8 4 0 . 9 8 0 . 9 6 3 7 1 1 . 8 3 N m 5、 各軸輸出轉(zhuǎn)矩 軸 0 . 9 8 3 1 7 . 6 1 0 . 9 8 3 1 1 . 2 6T T N m 軸 0 . 9 8 1 2 9 8 . 2 8 0 . 9 8 1 2 7 2 . 3 1T T N m 軸 0 . 9 8 3 8 2 5 . 8 4 0 . 9 8 3 7 4 9 . 3 2T T N m 卷筒軸 0 . 9 8 3 7 1 1 . 8 3 0 . 9 8 3 6 3 7 . 5 9 N m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表： 軸名 效率 P 矩 T 轉(zhuǎn)速 n r/動(dòng)比 i 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 30 3 軸 43 軸 軸 筒軸 三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一） 1、 確定計(jì)算功率，故 1 1 1 . 1 1 2 . 1c a P k W 2、選擇 根據(jù) 1 2 . 1 7 3 0 / m i nc a mp k W r、 n,由書本圖 8型帶。 3、 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d、實(shí)際傳動(dòng)比并驗(yàn)算帶速 V 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑1書本表 8小帶輪的基準(zhǔn)直徑1 150dd 2)驗(yàn)算帶速 V 1 3 . 1 4 1 5 0 7 3 0 / 5 . 7 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s m s 因?yàn)?5m/。 2計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 3 1 7 0 0 0 m m9 3由表 10d 。 4由表 1021 8 9 P。 5由圖 10齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限li m 1 600H M P a ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 550H M P a 。 6由式 60hN n 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 6 0 6 0 2 4 3 1 8 3 0 0 1 0 1 . 0 5 6 1 0 9 821 . 0 5 1 0 2 . 2 8 1 04 . 6N 7由圖 10，2 。 8計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 (失效概率 1%,安全系數(shù) S=1) 1 l i m 11 1 6 0 0 6 0 0 M P 2 l i m 22 1 . 0 6 5 5 0 5 8 3 M P 9許用接觸應(yīng)力 12 6 0 0 5 8 3 5 9 1 . 522 P a M P a 。 10由圖 10。 11由圖 10 ，2 ，則12 0 . 7 9 0 . 8 9 1 . 6 8 。 2）計(jì)算 1試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑1由計(jì)算公式得 2312 1 . 6 3 1 7 4 . 6 1 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8( ) 7 8 . 51 1 . 6 8 4 . 6 5 8 3t m m m 2計(jì)算齒輪的圓周速度 1 3 . 1 4 7 8 . 5 2 4 3 0 . 9 96 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0mv s 3計(jì)算齒寬 7 8 . 5 7 8 . 5d m m m m 11c o s 7 8 . 5 c o s 1 4 3 . 7 830d 2 . 2 5 2 . 2 5 3 . 7 8 8 . 5 0 5m m m 10 7 8 . 5 9 . 28 . 5 0 5b h 4計(jì)算縱向重合度10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 2 0 t a n 1 4 1 . 5 8 6d Z 5計(jì)算載荷系數(shù) 已知使用系數(shù) 1，根據(jù) mv s ， 8級(jí)精度，由圖 10由表 10得 1 . 2,從表 10得 ,由圖 10得載 荷系數(shù) 1 . 1 1 . 1 1 1 . 4 2 1 1 . 2 1 . 8 9A V H K K K 6按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 3311 1 . 8 97 8 . 5 8 2 . 4 41 . 6 7計(jì)算模數(shù)o s 1 4 8 2 . 4 4 c o s 1 4 3 . 9 920n 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 213212 c o s F a S Y 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1計(jì)算載荷系數(shù) 1 1 . 1 1 1 . 2 1 . 3 5 1 . 7 9 8A V F K K K 2根據(jù)縱向重合度 ,從圖 10。 3由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限1 500 P a ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2 380 P a 4由圖 10 1 2 5計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲 勞安全系數(shù) S= 1 11 0 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 71 . 4 P 2 22 0 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4 P 6查取齒形系數(shù) 由表 10 1 2 7查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 1 2 8計(jì)算大小齒輪的 加以比較 11 111 2 . 7 4 1 . 5 6 0 . 0 1 4 0 83 0 3 . 5 7F a S 222 2 . 1 8 1 . 7 9 0 . 0 1 6 3 42 3 8 . 8 6F a S 經(jīng)比較得大齒輪的數(shù)值大。 9計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 11 3320 2 1 . 8 9c o s c o s 1 4v 22 3392 1 0 0 . 7 1c o s c o s 1 4v 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 2 421 332 212 c o s 2 1 . 7 9 8 3 1 . 7 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 6 3 4 4 . 21 2 0 1 . 6 8F a S Y YY 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，取 ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑1 8 2 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 11c o s 8 2 . 4 4 c o s 1 4 184 . 5m ，取 1 18Z ， 則21 1 8 4 . 6 8 3 ，取2 83Z 。 4、幾何尺寸計(jì)算 1計(jì)算中心距 12 1 8 8 3 1 . 5 2082 c o s 2 c o s 1 4m 將中心距圓整后取 205a 。 2按圓整后的中心距修整螺旋角 12 1 8 8 3 4 . 5a r c c o s a r c c o s 1 4 . 0 62 2 2 0 5 因 值改變不大，所以參數(shù)、 K、 3計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 111 8 4 . 5 7 4 . 2c o s c o s 1 4 . 0 6nd m 22 8 3 4 . 5 342c o s c o s 1 4 . 0 6nd m 4計(jì)算齒輪寬度 1 1 7 4 . 2 7 4 . 2db m 取齒寬 ：2B=75 1B=802 （三）低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 選精度等級(jí)、材料及 齒數(shù) 1）材料及熱處理 由表 100質(zhì)），硬度為 280 大齒輪的材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者的硬度差為 40 2） 精度等級(jí)選用 8 級(jí) ,選取小齒輪比為1 20z ，則大齒輪2 1 1 2 0 3 . 1 6 2z z i ,取2 62z ，螺旋角 14 2、 按齒面接觸強(qiáng) 度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 12 211 ()311t t i 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算 數(shù)值 1試選載荷系數(shù) 。 2計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 612 9 5 5 0 0 0 0 7 . 6 99 5 5 0 0 0 0 1 . 2 9 8 1 05 6 . 5 9 m m N m 3由表 10d 。 4由表 1021 8 9 P。 5由圖 10 齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限li m 1 600H M P a ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 550H M P a 。 6由式 60hN n 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 71 6 0 6 0 5 6 . 5 9 1 8 3 0 0 1 0 8 . 1 4 9 1 0 7 728 . 1 4 9 1 0 2 . 6 3 1 03 . 1N 7由圖 10，2 。 8計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 (失效概率 1%,安全系數(shù) S=1) 1 l i m 11 1 . 1 6 6 0 0 6 9 6 M P 2 l i m 22 1 . 2 2 5 5 0 6 7 1 M P 13 9許用接觸應(yīng)力 12 6 9 6 6 7 1 6 8 3 . 522 P a M P a 10由圖 10。 11由圖 10 ，2 ，則12 0 . 7 9 0 . 8 5 1 . 6 4 。 2）計(jì)算 1試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑1由計(jì)算公式得 3 231 2 1 . 6 1 2 9 8 1 0 3 . 1 1 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8( ) 9 2 . 11 1 . 6 4 3 . 1 6 7 1t m m m 2計(jì)算齒輪的圓周速度 1 3 . 1 4 9 2 . 1 5 6 . 5 9 0 . 2 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0mv s 3計(jì)算齒寬 9 2 . 1 9 2 . 1d m m m m 11c o s 9 2 . 1 c o s 1 4 4 . 4 620d 2 . 2 5 2 . 2 5 4 . 4 6 1 0 . 0 4 4m m m 9 2 . 1 9 . 21 0 . 0 4 4b h 4計(jì)算縱向重合度10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 2 0 t a n 1 4 1 . 5 8 6d Z 5計(jì)算載荷系數(shù) 已知使用系數(shù) ，根據(jù) s ， 8 級(jí)精度，由圖 10 由表 10得 1 ,從表 10得 ,由圖 10得載荷系數(shù) 1 1 . 0 5 1 . 4 2 1 1 . 2 1 . 7 9A V H K K K 6按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 3311 1 . 7 99 2 . 1 9 5 . 6 1 61 . 6 7計(jì)算模數(shù)o s 1 4 9 5 . 6 1 6 c o s 1 4 4 . 6 2 620n 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 213212 c o s F a S Y 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 14 1計(jì)算載荷系數(shù) 1 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 5 1 . 7 0 1A V F K K K 2根據(jù)縱向重合度 ,從圖 10。 3由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限1 500 P a ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2 380 P a 4由圖 10 1 2 5計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1 1 11 0 . 9 2 5 0 0 3 2 8 . 5 71 . 4 P 2 22 0 . 9 5 3 8 0 2 5 7 . 8 61 . 4 P 6查取齒形系數(shù) 由表 10 1 2 7查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 1 2 8計(jì)算大小齒輪的 加以比較 111 2 . 7 4 1 . 5 6 0 . 0 1 3 03 2 8 . 5 7F a S 222 2 . 2 6 1 . 7 4 0 . 0 1 5 02 5 7 . 8 6F a S 經(jīng)比較得大齒輪的數(shù)值大。 9計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 11 3320 2 1 . 8 9c o s c o s 1 4v 22 3362 6 7 . 8 7c o s c o s 1 4v 2) 設(shè) 計(jì)計(jì)算 2 621 332 212 c o s 2 1 . 7 0 1 1 . 2 9 8 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 5 4 . 81 2 0 1 . 6 4F a S Y YY 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，取 5n ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑1 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 11c o s 9 5 . 6 c o s 1 4 195m ，取 1 19Z ， 則21 1 9 3 . 1 5 9 ，取2 115Z 。 15 4、幾何尺寸計(jì)算 1計(jì)算中心距 12 1 9 5 9 5 2 0 0 . 92 c o s 2 c o s 1 4m 將中心距圓整后取 269a 。 2按圓整后的中心距修整螺旋角 12 1 9 5 9 5a r c c o s a r c c o s 1 4 . 0 72 2 2 0 0 因 值改 變不大，所以參數(shù)、 K、 3計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 111 9 5 9 7 . 9c o s c o s 1 4 . 0 7nd m 22 5 9 5 304c o s c o s 1 4 . 0 7nd m 4計(jì)算齒輪寬度 1 1 9 7 . 9 9 7 . 9db m 取齒寬 ：2B=98 1B=1036 高、低速級(jí)齒輪參數(shù) 名稱 高速級(jí) 低速級(jí) 中心距 a(208 200 法面摸數(shù) ( 螺旋角 （ ） 齒頂高系數(shù) * 頂隙系數(shù) c 力角 20 20 齒 數(shù) 18 19 81 59 分度圓 直徑 （ 342 304 齒 寬 （ 80 103 （ 75 98 齒輪等級(jí)精度 8 8 材料及熱處理 40 45，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬 火，齒 輪硬度 分別為2802400 45，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬 火，齒 輪硬度 分別為2802407 四、軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）輸入軸上的功率1p、轉(zhuǎn)速1 . 0 9 , 2 4 3 / m i n , 3 1 7K W r N mp n T 2）求作用在齒輪 1上的力 因已知齒輪分度圓直徑1 = m 3 1 7 1 0 = = = 1 9 8 1 2 . 5 . 2 1t a n 1 9 8 1 2 . 5 t a n 2 0 = = = 7 4 3 4 Nc o s c o s 1 4 . 0 6t 1 = t g = 1 9 8 1 2 . 5 1 4 . 0 6 = 4 9 6 2 N 3） 初步確定軸的最小直徑 先按式（ 15 2）初步估算軸的 最小直徑，選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 3，取0=100A，于是得： 1 33om i 0 9= = 1 2 0 = 3 9 m 4）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 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 軸上零件的周向定位 帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接，按截面12d=39表查得平鍵 截面1 2 8b h m m ，鍵長為 56們之間的配合 采用 76 4 確定軸上的圓角和倒角尺寸 參考表 15軸端倒角為 5 ，左段 2、 3、 4處軸肩的倒角為 2R 端軸肩角半徑 R=2 5） 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖 ,從上已經(jīng)知道 ,對(duì)于圓錐滾子軸承 30209,由手冊中可查得 a=為簡支梁的軸的支承跨距 23 5 7 . 1 5 1 5 7 . 1 5 2 1 4 . 3 。對(duì)軸進(jìn)行計(jì)算并做出彎矩圖和扭矩圖。 19 對(duì)水平面進(jìn)行計(jì)算： 122 2 3 31 9 8 1 2 . 5()N H N H F l l 121 4 5 2 8 . 95 2 8 3 . 61 2 8 3 0 3 2 6 . 6H N H N m 對(duì)垂直面進(jìn)行計(jì)算： 122 2 3 37434()N V N V F l 123 9 7 2 6 1 11 2 2 2 7 0 1 1 . 2v N V N m 22 3 5 4 4 0 2 1 . 9v N V N m 求總的彎矩，即合成彎矩： 2 2 2 211 ( 2 2 7 0 1 1 . 2 ) ( 8 3 0 3 2 6 . 6 ) 8 6 0 7 9 9 . 8 N m 2 2 2 222 ( 8 3 0 3 2 6 . 6 ) ( 5 4 4 0 2 1 . 9 ) 9 9 2 6 7 4 . 2 N m 20 扭矩 317000T N m m 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 121 4 5 2 8 . 9 , 5 2 8 3 . 6N H N F N123 9 7 2 . 2 , 3 4 6 1 . 8N V N F N彎矩M 8 3 0 3 2 6 . 6 m m2 2 7 0 1 1 . 2 , 5 4 4 0 2 1 . 9 m M N m 總彎矩 M 128 6 0 7 9 9 . 8 , 9 9 2 6 7 4 . 2M N m m M N m m 扭矩T 317000T N m m 6）按彎曲合成應(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的強(qiáng)度，由上表的數(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)變應(yīng)力，取 = 22 22139 9 2 6 7 4 . 2 0 . 6 3 1 7 0 0 0 5 4 . 5 80 . 1 5 7c a 前以選定軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 的1 60此 判斷危險(xiǎn)截面 從受載情況來看，截面 面 應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑最大，故截面 而只需校核截面 5左右兩側(cè)即可。 2截面 5左側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 3 3 30 . 1 0 . 1 5 2 1 4 0 6 0 . 8W d m m 抗彎截面系數(shù)： 3 3 30 . 2 0 . 2 5 2 2 8 1 2 1 . 6TW d m m 截面左側(cè)的彎矩 212308 3 5 1 8 8 . 7 6 9 2 6 2 4 . 5 m 截面上的扭矩 T=面上的彎曲應(yīng)力： 6 9 2 6 2 4 . 5 4 9 . 2 61 4 0 6 0 . 8b M M p 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 317000 1 1 . 2 72 8 1 2 1 . 6T p 材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 1540B M ，1 275M ，1 155M 。 截面 上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)： 因 2 0 52r d 57 1 . 1 052D d 查得 ， 由附圖 3， 應(yīng)力集中系數(shù)為： 21 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 2 . 0 1 ) 1 . 8 2 1 ( 1 ) 1 0 . 8 5 ( 1 . 3 2 1 ) 1 . 2 7 由附圖 3 ；由附圖 3 。 軸按磨削加工，由附圖 30 軸未進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，即 1q ，則得綜合影響系數(shù)： 1 1 . 8 2 11 1 2 . 6 10 . 7 2 0 . 9 2 1 1 . 2 7 11 1 1 . 6 40 . 8 2 0 . 9 2 碳 鋼的特性系數(shù)： 0 ，取= 0 ，取 計(jì)算安全系數(shù)得： 1 275 2 . 1 42 . 5 4 9 . 2 6 0 . 1 0 1 155 1 6 . 2 81 1 . 2 7 1 1 . 2 71 . 6 4 0 . 0 522 2 2 2 22 . 1 4 1 6 . 2 8 2 . 1 2 1 . 52 . 1 4 1 6 . 2 8 故可知其安全 。 3截面 5右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 3 3 30 . 1 0 . 1 5 7 1 8 5 6 9 . 3W d m m 抗彎截面系數(shù)： 3 3 30 . 2 0 . 2 5 7 3 7 0 3 8 . 6TW d m m 截面左側(cè)的彎矩 4 2 4 1 2 1 m m 截面上的扭矩 T=面上的彎曲應(yīng)力： 8 3 5 1 8 8 . 7 4 4 . 9 81 8 5 6 9 . 3b M M p 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 317000 8 . 5 63 7 0 3 8 . 6T p 22 過盈配合處的 k值，由附表 3，并取 0 . 8 2 . 2 5 1 . 8 4k 軸按磨削加工，由附圖 30 111 2 . 2 5 1 2 . 3 70 . 9 2 11 . 8 4 1 1 . 8 90 . 9 2K 計(jì)算安全系數(shù)得： 1 275 2 . 5 82 . 3 7 4 4 . 9 8 0 . 1 0 1 155 1 8 . 6 78 . 5 6 8 . 5 61 . 8 9 0 . 0 522 2 2 2 22 . 5 8 1 8 . 6 7 2 . 5 6 1 . 52 . 5 8 1 8 . 6 7 故可知其截面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。 2、中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）中間軸上的功率2p、轉(zhuǎn)速2 . 7 , 5 6 . 5 9 / m i n , 1 2 9 8K W r N mp n T 2）求作用在齒輪 3上的力 因已知齒輪分度圓直徑3 = m 1 2 9 8 1 0 = = = 2 6 5 1 6 . 9 . 9 33 t a n 2 6 5 1 6 . 9 t a n 2 0 = = = 9 9 4 6 . 8 Nc o s c o s 1 4 . 0 6F t 33 = t a n = 2 6 5 1 6 . 9 t a n 1 4 . 0 6 = 6 6 1 1 . 4 N 3） 初步確定軸的最小直徑 先按式（ 15 2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 3，取0=120A，于是得： 23 3 33om i 7= = 1 2 0 = 4 4 . 3 m . 5 9d 4）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 2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 h=6徑34 85 。 軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，按截面23 71 ，查表查得平鍵 截面2 0 1 2b h m m ， 鍵 長 為 90 按截面 45 70 ，查表查得平鍵 截面24 2 0 1 2b h m m ，鍵長為 636 6 確定軸上的圓角和倒角尺寸 參考表 15軸端倒角為 2 45 ，軸段 2、 6 處軸肩的倒角為 段 3、 4、 5的倒角為 R=2 5） 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖 ,從上已經(jīng)知道 ,對(duì)于圓錐滾子軸承 30211,由手冊中可查得 a=為簡支梁的軸的支承跨距 。 對(duì)軸進(jìn)行計(jì)算并做出彎矩圖和扭