1、機械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計題目圓錐-圓柱齒輪減速器機械工程學院機械制造與自動化專業(yè)班級機械制造與自動化學號02設(shè)計人寄奴指導老師少荃完成日期2010年3月12日目錄設(shè)計任務書3傳動方案的擬訂及說明3電動機的選擇3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5傳動件的設(shè)計計算軸的設(shè)計計7算滾動軸承的選擇及計.16算鍵聯(lián)接的選擇及校核計.38算聯(lián)軸器的選.42擇減速器附件的選.43擇潤滑與密.44封設(shè)計小.44結(jié)參考資料目.44.45一、設(shè)計任務書設(shè)計一用于帶式運輸機上的圓錐圓柱齒輪減速器，已知帶式運輸機驅(qū)動卷筒的圓周力（牽引力）F=2100N,帶速v=1.3m/s，卷筒直徑D=320mm輸送機常溫下經(jīng)常滿載，空

2、載起動，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），一班制。二、傳動方案的擬訂及說明計算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速601000v6010001.3.nw77.6r/minD320選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比約為13。根據(jù)總傳動比數(shù)值，可擬定以下傳動方案：圖一三、選擇電動機1）電動機類型和結(jié)構(gòu)型式設(shè)計計算及說明2）電動機容量（1）卷筒的輸出功率PFv100021001.310002.73kw電動機輸出功率PdPd傳動裝置的總效率1?2A3?3?4?5A2?6式中1、2為從電動機至卷筒軸的各傳動和軸承的效率。由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)

3、）課程設(shè)計表2-4查得：V帶傳動1=0.96;滾動軸承2=0.988;圓柱齒輪傳動3=0.97;圓錐齒輪傳動4=0.96;彈性聯(lián)軸器5=0.99;卷筒軸滑動軸承6=0.96;貝卩3Pd故（3）電動機額定功率由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表20-13）電動機的轉(zhuǎn)速推算電動機轉(zhuǎn)速可選圍，由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表2.73Ped選取電動機額定功率卩詞4.0kw。2-1查得V帶傳動常用傳動比圍i124，單級圓柱齒輪傳動比圍i236，圓錐齒輪傳動比圍i323，則電動機轉(zhuǎn)速可選圍為:ndn?ii?i2?i3931.25587.2r/min初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/mi

4、n的兩種電動機進行比較，如下表:方案電動機型號額定功率（kw）電動機轉(zhuǎn)速（r/min）電動機質(zhì)量（kg）同步滿載1Y132M1-641000960732Y112M-441500144043傳動裝置的傳動比總傳動比V帶傳動二級減速器12.373.13.9918.564.644Y132M1-6兩方案均可行，但方案1傳動比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此采用方案1,選定電動機的型號為4）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形，安裝尺寸由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表20-1、表20-2查得主要數(shù)據(jù)，并記錄備用。四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）傳動裝置總傳動比nmn96077.612.372）分配各級傳動比因

5、為是圓錐圓柱齒輪減速器，所以i1圓錐圓柱齒輪減速器傳動比3.99i12.37|2i13.1nn；n：n，n；nn；n：n，n；3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖一）4）各軸輸入功率ninm960r/minn1960r/minn；960.n：310r/minii3.1n3310n477.6r/mini23.99n5n477.6r/min按電動機所需功率Pd計算各軸輸入功率，即PiPd3.36kwP；Pi?2?53.29kwP3P2?4P4P3?2?33.02kwP5P4?2Pi3.3633.43N?mTi95509550ni960T2P2955095503.2932.73N?mn2960T3P3955095

6、503.I697.35N?mn33i0T4P4955095503.02371.66N?mn477.6T59550匕95502.98366.74N?mn577.65）各軸轉(zhuǎn)矩TiT；T：T，T；項目軸1軸2軸3軸4軸5轉(zhuǎn)速(r/min)96096031077.677.6功率（kw）3.363.293.163.022.98轉(zhuǎn)矩(N*m)33.4332.7397.35371.66366.74傳動比113.13.991效率10.9780.960.9580.988設(shè)計計算及說明結(jié)果五、傳動件的設(shè)計計算圓錐直齒輪設(shè)計已知輸入功率P23.29kw，小齒輪轉(zhuǎn)速960r/min，齒數(shù)比u=3.1，由電動機驅(qū)動，

7、工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），一班制，帶式輸送機工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。1、選定齒輪精度等級、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級精度（GB10095-88）2）材料選擇由機械設(shè)計（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240HBS3）選小齒輪齒數(shù)Z125，大齒輪齒數(shù)Z23.12577.5，取整z278。則Z278小“cu3.12Z125Z1252、按齒面接觸強度設(shè)計Z278由設(shè)計計算公式進行試算，即/ZeKT1d1t2.923/()A2hr(10.5r)A2?u（1）確

8、定公式的各計算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt1.82）計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩T95.510A5P295.510八53.2932729N?mmT232729N?mmn29603）選齒寬系數(shù)R.33R0.33設(shè)計計算及說明結(jié)果4）由機械設(shè)計（第八版）圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Him600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限Hiim2550MPahiim1600MPa5）由機械設(shè)計（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)hlim2550MPaZe189.8MPaA0.5Ze6）計算應力循環(huán)次數(shù)Ni60n2jLh609601(1830010)1.382410八9N11.382410A9N2

9、1.382410A94.45910A83.12N24.45910A87）由機械設(shè)計（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn10.93,Khn20.968）計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%安全系數(shù)S=1，得KHN1Hlim1ljCCQQCC558MPaH1U.93600Sh1558MPaKhn2Hlim2H20.96550S528MPah2528MPa（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小的值d1t2.92JZ)A2KT1YHr(10.5r)A2?u“89.8、人c1.8327292.923i()a2V5280.33(10.50.33)八264.29mm3.1d1t64.

10、29mm2）計算圓周速度vd1tn264.299603.23m/sv3.23m/sv601000601000設(shè)計計算及說明結(jié)果3）計算載荷系數(shù)根據(jù)V3.23m/s,7級精度，由機械設(shè)計（第八版）圖10-8查得動載系數(shù)Kv1.12直齒輪KhKf1由機械設(shè)計（第八版）表10-2查得使用系數(shù)kA1.25根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查機械設(shè)計（第八版）表得軸承系數(shù)Khbe1.25，則KhKf1.5Khbe接觸強度載荷系數(shù)KKAKvKhKh4）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1d1t64.29彳26!572.91mm5）計算模數(shù)md172.91m2.91mmZ125取標準值m3mm

11、6）計算齒輪相關(guān)參數(shù)d1mz132575mmd2mz2378234mm1 arccosarccos174618VuA21V3.12A212 901721342cJuA21*J3.12A21“cccRd175122.86mm227）圓整并確定齒寬brRO.331228640.54mm圓整取b249mm，b153mmK2.625d172.91mmm3mmd175mmd2234mm1 仃46182 721342R122.86nmb153mmb249mm設(shè)計計算及說明結(jié)果3、校核齒根彎曲疲勞強度1）確定彎曲強度載荷系數(shù)KKaKvKfKf1K2.6252）計算當量齒數(shù)Z125“cZv126.25cos1

12、cos174618Z178Z126.25Zv2255.55cos2cos721342zv2255.553）由機械設(shè)計（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)YFa12.60YFa22.06應力校正系數(shù)Ysa11.595匕21.974）由機械設(shè)計（第八版）圖20-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限fe1500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強度極限FE2380MPa5）由機械設(shè)計（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KfN10.88Kfn20.946）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4，得Kfn1fe10.88500f1314.29MPaS1.4Kfn2fe20.94380f1314.29MPaF

13、2255.14MPaS1.4F2255.14MPa7）校核彎曲強度設(shè)計計算及說明結(jié)果2KTYFaYsaFF根據(jù)彎曲強度條件公式bmA2（1.5r）A2Z進行校核2KTYFaiYsaiFibimA2(10.5r)a2Zi22.625327292.6I.595“85.70MPafifi85.70MPa533A2(i0.50.33)八225Fi2KTYFa2YSa2匚2b2mA2(i0.5r)A2Z2f229.07MPa仆29.07MPaf2493A2(i0.50.33)A278滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。圓柱斜齒輪設(shè)計已知輸入功率P33.i6kw，小齒輪轉(zhuǎn)速3i0r/min，齒數(shù)比u=4，由電動機

14、驅(qū)動，工作壽命I0年（設(shè)每年工作300天），一班制，帶式輸送機工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。I、選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)I）圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度(GBI0095-88)2）材料選擇由機械設(shè)計（第八版）表I0-I選擇大小齒輪材料均為45鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪齒面硬度為250HBS大齒輪齒面硬度為220HBS3）選小齒輪齒數(shù)z123，大齒輪齒數(shù)Z242392zi23Z2924）選取螺旋角。初選螺旋角i42、按齒面接觸強度設(shè)計結(jié)果設(shè)計計算及說明由設(shè)計計算公式進行試算，即dit32KtTau1“ZhZe、ac?()人2dUH(1)確定公式的各計算數(shù)值K

15、t1.61）試選載荷系數(shù)Kt1.62）計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩95.510a5P395.510A53.16T397348N?mmn33103）選齒寬系數(shù)d14）由機械設(shè)計（第八版）圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh2.4335）由機械設(shè)計（第八版）圖10-26查得10.765，20.866，則i21.6316）由機械設(shè)計（第八版）表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze7）計算應力循環(huán)次數(shù)4.46410A84.46410A8Ni60n3jLh603101(1830010)N2N24.464_10八841.11610A8Ni4.46410A8N21.11610A88）由機械設(shè)計（第八版）圖10-21d按齒面硬度查

16、得小齒輪的接觸疲勞強度極限H問1600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim2570MPa9）由機械設(shè)計（第八版）圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.95,KHN20.98設(shè)計計算及說明結(jié)果10）計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%安全系數(shù)S=1，得KhNiHlim1H10.95600570MPaSKHN2Hlim2h2Sh564.3MPa22（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，由計算公式得h1570MPah2558.6MPah564.3MPa2KtTau1/ZhZe、“d1t3i?()2丫dUH2、“_()A254.23mmV2)計算圓周速度vd1tn354.23310小“,v

17、0.88m/s6010006010003)計算齒寬b及模數(shù)mntbd?d1td1tcos54.23cos14小“mnt2.29mmZ123h2.25?mntb54.2310.54h5.154)計算縱向重合度d1t54.23mmv0.88m/sb54.23nmmntK-10.54h0.318dZi5）計算載荷系數(shù)1.824設(shè)計計算及說明結(jié)果根據(jù)v0.88m/s,7級精度，由機械設(shè)計（第八版）圖10-8查得動載系數(shù)Kv1.02由機械設(shè)計（第八版）表10-3查得KhKf1.4由機械設(shè)計（第八版）表10-2查得使用系數(shù)KA1.25由機械設(shè)計（第八版）表10-13查得Kf1.34由機械設(shè)計（第八版）表1

18、0-4查得Kh1.42接觸強度載荷系數(shù)KKaKvKhKh1.251.0241.422.536）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1d1t54.233.63.18mm7）計算模數(shù)mnd1cos63.18cos14“mn2.67mmZ123取mn3mm8）幾何尺寸計算（1）計算中心距（Z1Z2）mn（2392）3a177.78mm2cos2cos14（2）按圓整后的中心距修正螺旋角（Z1Z2）mn（2392）3arccosarccos1359562a2177.78K2.53d163.18mmmn3mma177.78mm135956因值改變不多，故參數(shù)、Zh等不必修正（3）計算大小齒輪的分

19、度圓直徑設(shè)計計算及說明結(jié)果zimn233di71.1mmd171.1mmcoscos135956d2284.4mmz2mn923d2284.4mmcoscos135956（4）計算齒輪寬度bdd1圓整后取B271mmB176mmB176mm3、校核齒根彎曲疲勞強度B271mm1）確定彎曲強度載荷系數(shù)KKaKvKfKfK2.392）根據(jù)重合度1.824，由機械設(shè)計（第八版）圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y0.883）計算當量齒數(shù)Z123fnra-7zv125.17Zv125.17(cos)A3(cos135956)A3zv2100.69z292“zv2100.69(cos)A3(cos13595

20、6)A34）由機械設(shè)計（第八版）表10-5查得齒形系數(shù)YFa12.62YFa22.18應力校正系數(shù)Ysa11.59Ysa21.795）由機械設(shè)計（第八版）圖20-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限fei440MPa，大齒輪的彎曲疲勞強度極限fe2425MPa6）由機械設(shè)計（第八版）圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFNi0.88設(shè)計計算及說明結(jié)果Kfn20.927)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4，得Kfnifei0.88440fi276.57MPaS1.4KFN2FE20.92425仆F2279.29MPaS1.48)校核彎曲強度2KTY(cos)A2YFaYsaFF根據(jù)彎曲強度

21、條件公式dzA2mnA3進行校核2KTY(cos)a2YFa1Ysa1dz1A2mnA322.39973480.88(cos135956)a68.94MPaf1123A21.6313A32KTY(COS)A2YFa2Sa2F1dZ2a2mna322.39973480.88(cos135956)a一192a21.6313A3滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。六、軸的設(shè)計計算輸入軸設(shè)計1、求輸入軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2f1276.57MPaf2279.29MPaF168.94MPaF1F164.58MPaF2P23.29kwn2960r/minT232.73N?m2、求作用在齒輪上的力已知高速

22、級小圓錐齒輪的分度圓半徑為設(shè)計計算及說明dmidi(10.5R)mtZi(10.5r)325(10.50.33)62.625mmFt2T232.7310A321045Ndm162.625FrFt?tan?COS11045tan20cos721342116NFaFt?tan?sin11045tan20sin721342362N圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖二所示而Ft1045NFr116NFa362N結(jié)果設(shè)計計算及說明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)機械設(shè)計（第八3.29版）表15-3，取Ao108，得dminAo316.89mm，

23、輸入軸的最小直徑dmin16.89mmdmin16.89mm960為安裝聯(lián)軸器的直徑di2，為了使所選的軸直徑di2與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩TcaKaT2，查機械設(shè)計（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka1.3，則TeaKaT21.33273042549N?mmTea42549N?mm查機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表17-4，選HL1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d120mm,故取d1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度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d23

24、27mm2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承,20mm,半d1220mmd1220mm聯(lián)軸器長度L52mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為38mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案（見圖三）圖三結(jié)果d2327mm設(shè)計計算及說明表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為dDT30mm72mm20.75mm，d34d5630mm，而13420.75mm。這對軸承均采用軸肩進行軸向定位，由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度h3.5mm，因此取dH7證齒輪與軸配合有良好的對中

25、性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為k6；滾動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。確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為24537mm3）取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑d5、求軸上的載荷725mm；為使套筒可靠地壓緊軸承，5-6段應略短于軸承寬度，故取I5619mm。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軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離I30mm，故取丨2350mm5）錐齒輪輪轂寬度為64.86mm,為使套筒端面可靠地壓緊齒輪取丨6770mm。6）由于Lb2La，故取|45116.76mm（3）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采

26、用平鍵連接，按d67由機械設(shè)計（第八版）表6-1查得平鍵截面bh8mm7mm，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為50mm同時為保d34d5630mm|3420.75mmd4537mmd6725mm|5619mmI2350mm|6770mm|45116.76mmd34d5630mm|3420.75mmd4537mmd6725mm|5619mmI2350mm|6770mm|45116.76mm結(jié)果設(shè)計計算及說明載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1522.5NFnv133.55NFnh21567.5NFnv282.45N彎矩MMh64.71N?mMv14.15N?mMv211.34N?m總彎矩MJ64.71A

27、24.15A264.84N?m扭矩TT232.73N?m根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn),根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取0.6，軸的計算應力W64.71八2(0.632.73)八2A325.05MPaca25.05MPa6、按彎扭合成應力校核軸的強度前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機械設(shè)計（第八版）表15-1查得i60MPa,cai60MPa,ca，故安全。ca16、精確校核軸的疲勞強度（1）判斷危險截面截面5右側(cè)受應力最大（2）截面5右側(cè)設(shè)計計算及說明抗彎截面系數(shù)W2700mmA3W2700mmA3抗扭截面系數(shù)Wt5400mmA3Wt截面5右側(cè)彎矩M為M64

28、840N?mm截面5上的扭矩T2為T232730N?mm截面上的彎曲應力M64840b24.01MPaW2700截面上的扭轉(zhuǎn)切應力T232730TWt54006.06MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b640MPa,1275MPa,1155MPa截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)按機械設(shè)計(第八版)附表3-2查取。因d20.067D3037301.233，經(jīng)插值后查得又由機械設(shè)計(第八版)1.93,1.55附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為M64840NT232730Nb24.01MPat6.06MPa0.82,q0.85故有效應力集中系數(shù)為結(jié)果設(shè)計計算及說明k1q(1)10

29、.82(1.931)1.76k1q(1)10.85(1.551)1.47由機械設(shè)計(第八版)附圖3-2的尺寸系數(shù)0.71，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù).87。軸按磨削加工，由機械設(shè)計(第八版)附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q1，則綜合系數(shù)為11760.71111470.8710.9211.78K2.57K1.78又取碳鋼的特性系數(shù)0.1,0.05計算安全系數(shù)Sca值0.1,0.05Sca27501551.786.O60.056.O6224.4627.95S4.46S27.95Sca4.46A227.95A2故可知安全。中間軸設(shè)計1、求中間軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3P33.16

30、kwn3310r/minT397.35N?m結(jié)果設(shè)計計算及說明2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑d171.11mmd1mt?z13.09182371.11mm而Fti2T3297.35d10.07111tannFt1-2738cos2738Ncos%1027NFaiFt1tan2738tan135956683N已知圓錐直齒輪的平均分度圓半徑dm2d2(10.5町mtZ2(10.5r)378(10.50.33)195.39mmFt22T3297.35996Ndm20.19539Fr2Ft2tancos1996tan20cos721342111NFa2Ft2tansin1996tan

31、20sin721342345NFt1、Ft2，徑向力Fr1、Fr2及軸向力Fa1、Fa2的方向如圖四所示而圓周力Ft12738NFr11027NFa1683Ndm2195.39mmFt2996NFr2111NFa2345N設(shè)計計算及說明結(jié)果FMKFNHgFtsFt：FpmcFaFflVSMiT圖四3、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40Cr（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機械設(shè)計（第dmin八版）表15-3，取A108，得25.59mm，中間軸最dmin25.59mm小直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑d12和d56結(jié)果設(shè)計計算及說明4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案（見下圖圖五）

32、（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）初步選擇滾動軸承。因軸承同時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)di2d5625.59mm，由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30306,其尺寸為dDT30mm72mm20.75mm，di2d5630mm。這對軸承均采用套筒進行軸向定位，由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表15-7查得30306型軸承的定位軸肩高度h3.5mm，因此取套筒直徑37mm。2）取安裝齒輪的軸段d23d4535mm，錐齒輪左端與左軸承之間采用d12d5630mmd23d4535mm

33、設(shè)計計算及說明結(jié)果套筒定位，已知錐齒輪輪轂長L38.5mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應略短于輪轂長，故取I2335mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩12335mm高度h0.07d，故取h4mm，則軸環(huán)處的直徑為d3443mm。d3443mm3）已知圓柱直齒輪齒寬B176mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應略短于輪轂長，故取I4572mm。丨4572mm4）箱體一小圓錐齒輪中心線為對稱軸，則取11255.67mm,|3410.08mm,|1255.67mm13410.08mm15652.75mm。|5652.75mm（3）軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d23

34、由機械設(shè)計（第八版）表6-1查得平鍵截面bh10mm8mm，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為22mm同時H7為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為m6；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d45由機械設(shè)計（第八版）表6-1查得平鍵截面bh10mm8mm，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為56mm同時為H7保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為m6；滾動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m&（4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為2455、求軸上的載荷設(shè)計計算及說明設(shè)計計算及說明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力FFnh11673NFnv1309NFn

35、h22061NFnv21225N彎矩MMH1102N?mMh2143N?mMv118.93N?mMv248.48N?mMv336.61N?mMv485.19N?m總彎矩MmaxM4J143A285.19A2166.45N?m扭矩TTa97.35N?m6、按彎扭合成應力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取0.6，軸的計算應力，:MA2(T2)a2caW166.45a2(0.697.35)a241.14MPaca41.14MPa前已選定軸的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），由機械設(shè)計（第八版）表15-1查得170MPa,ca，故安全。ca17、精確校核軸的疲勞強度（1）

36、判斷危險截面截面5左右側(cè)受應力最大（2）截面5右側(cè)W2700mmA3W2700mmA3Wt5400mmA3抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)Wt設(shè)計計算及說明結(jié)果截面5右側(cè)彎矩M為M94581N?mm截面5上的扭矩T3為T397350N?mm截面上的彎曲應力M94581北cccb35.03MPaW2700截面上的扭轉(zhuǎn)切應力T297350t18.03MPaWt5400軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b735MPa,1355MPa,1200MPa0截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)及按機械設(shè)計(第八版)r2.0D350.0671.167附表3-2查取。因d30，d30，經(jīng)插值后查得1.90

37、,1.47又由機械設(shè)計(第八版)附圖3-2可得軸的材料敏感系數(shù)為q0.82,q0.85故有效應力集中系數(shù)為k1q(1)10.82(1.901)1.74k1q(1)10.85(1.471)1.40由機械設(shè)計(第八版)附圖3-2的尺寸系數(shù)0.71，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.87。軸按磨削加工，由機械設(shè)計(第八版)附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為M94581N?mmT397350N?mmb35.03MPat18.03MPa設(shè)計計算及說明結(jié)果0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q1，則綜合系數(shù)為Kk1“1.741“c一112.54K2.54K1.70Kk1“1.401“”111.70又取合金鋼的特性系數(shù)0.1,0.050.

38、1,0.05計算安全系數(shù)S-值S1355399OJYKam01200S3.99S4OQQKam3S12.3922SeaSaSS門“,l340S157sA2SA2丿3.99八212.39A2故可知安全。（3）截面5左側(cè)抗彎截面系數(shù)W35八34287.5mmA3W4287.5mmA3抗扭截面系數(shù)WtWt8575mmA3截面5左側(cè)彎矩M為M94581N?mmM94581N?mm設(shè)計計算及說明結(jié)果截面5上的扭矩T2為T397350N?mm截面上的彎曲應力M94581cccceb22.06MPaW4287.5截面上的扭轉(zhuǎn)切應力T397350t11.35MPaWt8575k過盈配合處的，由機械設(shè)計（第八版

39、）附表3-8用插值法求出，并取k門ck0.8，于是得kk2.13,軸按磨削加工，由機械設(shè)計（第八版）附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為0.92故得綜合系數(shù)為k11K12.1312.220.92k11K11.7011.790.92計算安全系數(shù)9a值T397350N?mmb22.06MPat11.35MPaK2.22K1.79S7.25S20.14ScaS13557.25KamS120020.14Kam1.7011.350.0511.35228SS.7.2520.14VSA2SA2V7.25a220.14a2設(shè)計計算及說明結(jié)果故可知安全。輸出軸設(shè)計1、求輸出軸上的功率P4、轉(zhuǎn)速n4和轉(zhuǎn)矩T4P43.02k

40、wn477.6r/minT4371.66N?m2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑d2mt?z23.091892284.45mm而l2T42371.66czczFt2613.2Nd10.28445tanntan20FrFtcoscos135956FaFttan2613.2tan135956651.5N圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖六所示d2284.45mmFt2613.2NFr980.2NFa651.5NMv.卜1圖六設(shè)計計算及說明結(jié)果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)機械設(shè)計（第dminA0330237.95mmdmi

41、n37.95mm八版）表15-3，取A112，得H77.6，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑di2，為了使所選的軸直徑di2與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩TeaKaT2，查機械設(shè)計（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka1-3，則TeaKaT21.3371660483158N?mmd1240mm查機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計表17-4，選HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630000N?mm，半聯(lián)軸器的孔徑d140mm，故取d1240mm,半聯(lián)軸器長度L112mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為84mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)擬定軸上零件的裝配方案(

42、見圖六)設(shè)計計算及說明結(jié)果圖六(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度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d2347mmd2347mm直徑d2347mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑D48mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L184mm，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1-2段的長度應比Li略短些，現(xiàn)取li282mm。|1282mm2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時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)d2347mm，由機械設(shè)計（機械設(shè)計基d2347mm礎(chǔ)）課程設(shè)計表15-7中初步選取0基本游隙組，標準精

43、度級的單列圓錐滾子軸承30310,其尺寸為dDT50mm110mm29.25mm，d34d7850mm，而13429.25mm。d34d7850mm左端軸承采用軸肩進行軸向定位，由機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程|3429.25mm設(shè)計計算及說明結(jié)果表15-7查得30310型軸承的定位軸肩高度h5mm，因此取d4560mm；d4560mm齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為71mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取丨6767mm。齒輪|6767mm的左端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d，故取h4mm，則軸環(huán)處的直徑為d5663mm。軸環(huán)寬度b1.4h，取

44、1568mm。d5663mm4）軸承端蓋的總寬度為20mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油|568mm的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離130mm，故取12350mmI2350mm5）箱體一小圓錐齒輪中心線為對稱軸，則取14574.5mm，l7863-75mm。|4574.5mm|7863.75mm（3）軸上的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按d67由機械設(shè)計（第八版）表6-1查得平鍵截面bh16mm10mm，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為50mm同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7m6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵12mm8

45、mm70mm，半聯(lián)軸H7器與軸的配合為m6,滾動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2455、求軸上的載荷設(shè)計計算及說明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力FFnhi957NFnvi125NFnh21669NFnv21106N彎矩MMh116.781N?mMvi15.246N?mMv277.4i4N?m總彎矩MiJ116.781A215.246a2117.77N?mM2J116.781A277.414a2i40.iiN?m扭矩TT437i.66N?m6、按彎扭合成應力校核軸的強度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)

46、變應力，取,MA2(T2)a2caW0.6，軸的計算應力,140.11a2(0.6371.66)a215.83MPaca15.83MPa前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機械設(shè)計（第八版）表15-1查得i60MPa,ca，故安全。ca17、精確校核軸的疲勞強度(1)判斷危險截面截面7右側(cè)受應力最大(2)截面7右側(cè)抗彎截面系數(shù)W12500mmA3W0.1dA30.150A312500mmA3抗扭截面系數(shù)Wt25000mmA3Wt設(shè)計計算及說明結(jié)果截面7右側(cè)彎矩M為M69025N?mmM69025N?mm截面7上的扭矩T2為T437166N?mmT437166N?mm截面上的彎曲應力M69025b5.52MPab5.52MPaW12500截面上的扭轉(zhuǎn)切應力T237166t1.49MPat1.49MPaWt25000軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得b6