1、機械設計基礎課程設計中國礦業(yè)大學中國礦業(yè)大學 了解機械設計的基本方法，熟悉并初步掌握簡單機械的設計方法、設計步驟； 綜合運用已學課程的有關理論和知識進行工程設計，培養(yǎng)設計能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，為今后進行設計工作奠定基礎； 通過課程設計培養(yǎng)獨立工作能力； 熟悉與機械設計有關的標準、規(guī)范、資料、手冊，并培養(yǎng)運用它們解決實際問題的能力。 培養(yǎng)使用資料進行計算、繪圖和數(shù)據(jù)處理的能力。 一、課程設計的目的二、課程設計的內(nèi)容 課程設計做什么？ 減速器 設計的過程是什么樣子？ 邊計算邊繪圖邊修改 分幾個階段？每個階段的任務？ 六個階段 設計步驟遇到困難怎末解決？ 查教材和手冊,請教輔導老師。機械設計

2、課程設計任務書A:使用期限使用期限10年，每年年，每年350天，每天天，每天16小時，運輸帶速度允小時，運輸帶速度允許誤差不超過許誤差不超過7。B:使用期限使用期限8年，每年年，每年350天，每天天，每天8小時，運輸帶速度允許誤小時，運輸帶速度允許誤差不超過差不超過7。題目題目 帶式輸送機傳動裝置設計帶式輸送機傳動裝置設計具體題目參見：具體題目參見：（機械設計課程上機與設計機械設計課程上機與設計2011年版，第年版，第92頁）頁）分組分組12345678910F/N1700180019002000210022002300250028002700v/(m/s)1.51.61.71.51.61.7

3、1.81.51.41.5D/mm315355400400355300375450450450分組分組11121314151617181920F/N2600250028002600110011501200125013001350v/(m/s)1.81.51.71.51.51.61.71.51.551.6D/mm400400450400250260270240250260分組分組21222324252627282930F/N1450150015001600700090006000600060006000v/(m/s)1.551.651.71.81.31.31.01.11.21.3D/mm25026

4、0280300220280200200200200分組分組31323334353637383940F/N5000500050005000500050006000600060006000v/(m/s)1.01.11.21.31.41.11.01.11.21.3D/mm180180180180200200200200200200分組分組41424344454647484950F/N6000600070007000700070007000700080008000v/(m/s)1.31.41.01.11.21.21.31.41.01.1D/mm22022022022022024024024024025

5、0分組分組5152535455F/N80008000800090009000v/(m/s)1.21.31.41.11.2D/mm250250250280280三、課程設計具體任務 進行傳動方案的設計進行傳動方案的設計; 選擇電動機（功率）及傳動比分配，傳動裝置的運動和動選擇電動機（功率）及傳動比分配，傳動裝置的運動和動力參數(shù)的確定；力參數(shù)的確定； 主要傳動零件的參數(shù)設計主要傳動零件的參數(shù)設計(軸軸2個、齒輪傳動）；個、齒輪傳動）； 齒輪的結(jié)構設計；齒輪的結(jié)構設計； 軸的結(jié)構設計，高、低速軸的彎扭組合強度校核；軸的結(jié)構設計，高、低速軸的彎扭組合強度校核； 標準件的選用：軸承的選擇（校核軸承的壽命

6、）；鍵的選標準件的選用：軸承的選擇（校核軸承的壽命）；鍵的選擇；聯(lián)軸器的選擇；擇；聯(lián)軸器的選擇； 減速器結(jié)構、箱體各部分尺寸確定，結(jié)構工藝性設計減速器結(jié)構、箱體各部分尺寸確定，結(jié)構工藝性設計 裝配圖的設計和繪制裝配圖的設計和繪制 編寫設計說明書編寫設計說明書四、設計工作量 減速器裝配圖1張(三視圖，A1圖紙)； 設計計算說明書1份。減速器裝配圖參考圖例五、進度安排（五、進度安排（2周）周）-僅供參考僅供參考第一階段：方案擬定、計算第一階段：方案擬定、計算 ( (時間時間：2 2天天) ) 確定方案、計算數(shù)據(jù)，為繪制裝確定方案、計算數(shù)據(jù)，為繪制裝配圖作準備配圖作準備第二階段：繪裝配草圖第二階段：

7、繪裝配草圖 ( (時間：時間：3 3天天) ) 1 1、畫裝配草圖、畫裝配草圖 2 2、校核軸、鍵的強度及滾動軸、校核軸、鍵的強度及滾動軸承的壽命承的壽命第三階段：完成裝配圖第三階段：完成裝配圖 ( (時間：時間：3 3天天) ) 進一步完善裝配圖、標注尺寸與進一步完善裝配圖、標注尺寸與配合、名細表、標題欄、技術要求配合、名細表、標題欄、技術要求、技術特性、技術特性第四階段：完成零件圖第四階段：完成零件圖 ( (時間：時間：1 1天天) ) 低速軸或低速軸上的大齒輪低速軸或低速軸上的大齒輪第五階段：寫說明書第五階段：寫說明書 ( (時間：時間：2 2天天) )第六階段：答辯第六階段：答辯 (

8、(時間：時間：1 1天天) )六、參考資料 機械設計課程上機與設計（程志紅） 機械設計基礎（教材）六、參考資料 機械設計課程設計圖冊龔溎義主編，高等教育出版社六、參考資料 機械設計課程設計指導書龔溎義主編，高等教育出版社六、參考資料 減速器設計實例精解， 張春宜主編，機械工業(yè)出版社七、成績評定 設計計算能力； 結(jié)構設計及繪圖能力； 查閱資料及分析問題的能力； 編制設計說明書的能力。八、課程設計要求 在教師的指導下,由學生獨立完成 正確處理理論計算與結(jié)構設計的關系 正確使用標準和規(guī)范 保持教室安靜、衛(wèi)生清潔 作息時間 上午：8:3011:30 下午：2:005:00 晚上請加班2022年2月19

9、日星期六設計帶式輸送機傳動裝置一級圓柱直齒齒輪減速器電動機帶輪系統(tǒng)輸送帶聯(lián)軸器減速器傳動方案傳動方案運輸帶拉力運輸帶拉力輸送帶速輸送帶速卷筒直徑卷筒直徑工作時間工作時間使用年限使用年限2300N1.9m/s300mm兩班生產(chǎn)兩班生產(chǎn)10班年班年以以下參數(shù)為例：以以下參數(shù)為例：2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六取額定功率為取額定功率為: :5.5kW的電機的電機電動機的選擇及運動參數(shù)的計算( (一一) )電動機的選擇電動機的選擇輸送帶功率的確定輸送帶功率的確定Pw=Fv/1000(kW)=2300(N)1.9(m/s)/1000=4.37(kW)傳動效率的確定傳動效率的確定h

10、h1= =0.96, ,h h2= =0.97, , h h3= =0.99,h,h4= =0.98,h,h5= =0.97h=hh=h1h h2h h32h h4h h5=0.868電動機所需功率電動機所需功率取工況系數(shù)取工況系數(shù): :k=1.05PdkPwh h=5.286(kW)2022年2月19日星期六電動機的選擇及運動參數(shù)的計算( (一一) )電動機的選擇電動機的選擇電機轉(zhuǎn)速的確定電機轉(zhuǎn)速的確定5.5kW卷筒轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速: : nw=60v/(p pD)=121(r/min)帶輪速比范圍帶輪速比范圍: :id=24齒輪速比范圍齒輪速比范圍: :ic=35系統(tǒng)速比可選范圍系統(tǒng)速比可選范

11、圍: :i=2345=620原動機速比范圍原動機速比范圍: :nd=(620)nw=7202420(r/min)額定功率額定功率5.5kW滿載轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1440r/min軸直徑軸直徑38mm伸出長度伸出長度80mm選定選定：電機型號：電機型號：Y132S-4額定轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩：2.2N.m2022年2月19日星期六電動機的選擇及運動參數(shù)的計算( (二二) )總速比的計算及傳動比的分配總速比的計算及傳動比的分配5.5kW總速比總速比: :i=nd/nw=12則帶輪速比則帶輪速比: :id=i/ic=2.6339取齒輪速比取齒輪速比 : :ic=4.556高速軸輸入功率高速軸輸入功率: :P1=

12、Ph h1=5.50.96=5.28kW( (三三) )傳動裝置運動參數(shù)的計算傳動裝置運動參數(shù)的計算1 1）各軸功率計算）各軸功率計算: :由電機功率即帶論傳遞功率由電機功率即帶論傳遞功率: :P=5.5kW低速軸輸入功率低速軸輸入功率: : P2=Ph h1h h2h h2 =5.50.960.970.99=5.07kW2022年2月19日星期六電動機的選擇及運動參數(shù)的計算5.5kW高速軸轉(zhuǎn)速高速軸轉(zhuǎn)速: :n1=n/id=1440/2.6339=546.718r/min( (三三) )傳動裝置運動參數(shù)的計算傳動裝置運動參數(shù)的計算2 2）各軸轉(zhuǎn)速計算）各軸轉(zhuǎn)速計算: :低速軸轉(zhuǎn)速低速軸轉(zhuǎn)速:

13、 : n2=n/(id ic)=1440/(2.63394.556)=120r/min3）各軸輸入扭矩計算）各軸輸入扭矩計算: :T1=9550P1n1=9550 =92.23 N.m5.28546.718T2=9550P2n2=9550 =403.488 N.m5.071202022年2月19日星期六電動機的選擇及運動參數(shù)的計算軸軸 名名功功 率率(kW)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速(r/min)扭扭 矩矩(N.mm)高速軸高速軸5.28546.71892.23103低速軸低速軸5.07120403.4881035.5kW傳動裝置運動參數(shù)的計算結(jié)果列表傳動裝置運動參數(shù)的計算結(jié)果列表額定功率額定功率5.5kW滿

14、載轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1440r/min軸直徑軸直徑38mm伸出長度伸出長度80mm電機參數(shù)電機參數(shù)2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六V帶傳動設計帶傳動設計( (一一) ) 選擇三角帶型號選擇三角帶型號由傳動系統(tǒng)方案：帶式輸送機、工作由傳動系統(tǒng)方案：帶式輸送機、工作16小時小時計算功率：計算功率： Pc=KsP=1.35.5=7.15 kW查表得：查表得： Ks= 1.3（工況系數(shù)）選用型號：選用型號： B型V帶(n=1440r/min)計算功率Ps(kW)小帶輪轉(zhuǎn)速n(rpm)ZABCDF2022年2月19日星期六V帶傳動設計( (二二) ) 確定帶輪節(jié)圓直徑確定帶輪節(jié)圓直徑D1、

15、D2查表選推薦值：查表選推薦值：Dmin=140(125)，選擇，選擇D1=140mm取滑動率：取滑動率： e e = 0.02D2=idD1(1-e e)=2.6339140(1-0.02)=361.371mm?。喝。?D2= 355 mm帶實際傳動比：帶實際傳動比：id= = =2.5875355140(1 0.02 )D2D1(1 e e)運輸機實際轉(zhuǎn)速：運輸機實際轉(zhuǎn)速：n”= = =122.151r/minnidic14402.58754.556誤差：誤差：122.151120120n” n n= % =1.793%5%滿足滿足2022年2月19日星期六V帶傳動設計帶傳動設計( (三三

16、) ) 驗算帶速驗算帶速vv = = =10.556m/sp pD1n601000p p1401440601000 v = ( 525 ) m/s 合適合適( (四四) ) 確定帶長度確定帶長度Lp ，中心距，中心距a1 1）初定中心距：）初定中心距：a0公式：公式：0.7(D1+D2) a0 2(D1+D2)0.7(140+355) a0 2(140+355)346.5 a0 120 (355 140)500滿足滿足( (六六) ) 確定三角帶根數(shù)：確定三角帶根數(shù)：ZZ=Ps(P0+D DP0)KqKa aKL查表：皮帶單根功率查表：皮帶單根功率P0內(nèi)插值計算P0=2.81kW查表：皮帶彎曲

17、影響系數(shù)查表：皮帶彎曲影響系數(shù)KbKb=2.6510-3查表：皮帶傳動比系數(shù)查表：皮帶傳動比系數(shù)KiKi=1.121KiD DP0=Kbn(1 )=2.6510-31440(1 )11.122022年2月19日星期六V帶傳動設計帶傳動設計( (六六) ) 確定三角帶根數(shù)：確定三角帶根數(shù)：Z查表：化纖結(jié)構膠帶材質(zhì)系數(shù)查表：化纖結(jié)構膠帶材質(zhì)系數(shù)Kq=0.409kW查表：皮帶長度系數(shù)查表：皮帶長度系數(shù)KLKL=0.95故：故：Kq=0.91KiD DP0=Kbn(1 )=2.6510-31440(1 )11.12查表：皮帶包角系數(shù)查表：皮帶包角系數(shù)Ka a內(nèi)插值計算Ka a=0.939Z=Ps(P0

18、+D DP0)KqKa aKL= =2.7677.15(2.81+0.409)0.90.9390.95?。喝。?Z=3 根根2022年2月19日星期六V帶傳動設計帶傳動設計( (七七) ) 計算帶傳動作用在軸上的力：計算帶傳動作用在軸上的力：Q1）計算單根三角帶的張力：）計算單根三角帶的張力：F0查表：皮帶單位長度質(zhì)量查表：皮帶單位長度質(zhì)量qq =0.17kg/mF0= ( 1) + qv21000Ps2Zv2.5Ka a= ( 1)+ 0.1710.556210007.152310.5562.50.939=206.612（N）2）作用在軸上的作用力：）作用在軸上的作用力：QQ = 2.Z.F

19、0.sin(a a/2) =23206.612sin(156.309/2)=1213.273（N）2022年2月19日星期六V帶傳動設計( (八八) ) 帶輪結(jié)構設計帶輪結(jié)構設計（僅從動輪）查表：查表：f=5mm,m=15mm,e=200.4mmg=12.5mm,d d=7.5mm,b=17.4mmegbj jd dfDeDmBB=(Z-1)e+2g=65mmD= 355mmDe= D+2f =365mm采用孔板結(jié)構，采用孔板結(jié)構，ZG45鑄造，查表：鑄造，查表：軸孔徑：軸孔徑： d= 32mm孔轂徑：孔轂徑： d1= 2d=64mm緣轂徑：緣轂徑： D0= De2(m+d d) =320mm

20、其他結(jié)構尺寸其他結(jié)構尺寸（查圖冊）孔轂長：孔轂長：L=64mm2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (一一) ) 齒輪材料選擇，確定許用應力齒輪材料選擇，確定許用應力1）材料選擇）材料選擇小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，HB1=220大齒輪選用45鋼正火，HB2=190查表：查表：s sHlim1 =520N/mm2s sHlim2 =500N/mm2s sFlim1 =190N/mm2s sFlim2 =175N/mm22022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (一一) ) 齒輪材料選擇，確定許用應力齒輪材料選擇，確定許用應力2）許用應力計算）許用

21、應力計算計算：計算：= 472.73N/mm2齒面接觸安全因數(shù)，SH=1.1齒根彎曲安全因數(shù)，SF=1.4= 454.55N/mm2= 135.71N/mm2= 125N/mm2s sH1= =s sHlim1SH5201.1s sH2= =s sHlim2SH5001.1s sF1= =s sFlim1SF1901.4s sF2= =s sFlim2SF1751.42022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (二二) ) 按齒面接觸強度進行設計計算按齒面接觸強度進行設計計算1）初選載荷系數(shù)）初選載荷系數(shù)K(載荷不大，轉(zhuǎn)速不高) K=1.2 2）選擇齒寬系數(shù)）選擇齒寬系數(shù)f faf

22、fa =0.43）計算中心距）計算中心距aa48.5(i+1)KT1f fais sH23=48.5(4.556+1)1.2922300.44.556454.5523=179.165mm?。喝。篴=200mm2022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (二二) ) 按齒面接觸強度進行設計計算按齒面接觸強度進行設計計算4）選擇齒數(shù)）選擇齒數(shù)Z1、Z2，模數(shù)，模數(shù)m?。喝。?Z1=18，Z2= 82m= = =4mm2aZ1 +Z2220018 +825）確定實際載荷系數(shù)）確定實際載荷系數(shù)K因選擇電機時已計入過載系數(shù)，故?。阂蜻x擇電機時已計入過載系數(shù)，故?。篕1=1齒輪圓周速度：齒輪圓周

23、速度：v= =p pd1n1601000p pmZ1n1601000p p418546.718601000= =2.061m/s2022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (二二) ) 按齒面接觸強度進行設計計算按齒面接觸強度進行設計計算5）確定實際載荷系數(shù)）確定實際載荷系數(shù)KK1=1按按8級精度查動載系數(shù)：級精度查動載系數(shù)： K2=1.05齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)F Fd ：F Fd=0.5(i+1)F Fa=0.5(4.556+1)0.4 =1.111查表得荷載集中系數(shù)：查表得荷載集中系數(shù)： K3=1.061故：故： K=K1K2K3=1.114 由于由于 KK=1.2，且二者比較接近，

24、無須重新且二者比較接近，無須重新計算中心距計算中心距6）計算齒輪寬度）計算齒輪寬度bb=f faa=0.4200=80mm2022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (三三) ) 齒根彎曲疲勞強度校核齒根彎曲疲勞強度校核查表：查表： yF1=3.02，yF2= 2.23s sF1 = =2KT1yF1 bm2Z1=26.935N/mm2s sF1=135.71N/mm221.114922303.0280421818s sF2 = s sF1 =yF2 yF1 26.9352.233.02=19.889N/mm2s sF2=125N/mm2彎曲強度足夠彎曲強度足夠2022年2月19日星

25、期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (四四) ) 齒輪傳動幾何尺寸計算齒輪傳動幾何尺寸計算模數(shù)： m=4mm齒數(shù)： Z1=18、Z2=82壓力角： a a=20分度圓直徑：d1=m.Z1=72mm、d2=m.Z2=328mm中心距： a=200mm齒寬： b1=90mm、b2=80mm頂圓直徑： da1=80mm、da2=336mm根圓直徑： df1=62mm、df2=318mm2022年2月19日星期六齒輪傳動設計齒輪傳動設計( (五五) ) 齒輪結(jié)構設計齒輪結(jié)構設計小齒輪設計采用齒軸結(jié)構小齒輪設計采用齒軸結(jié)構（在裝配圖中完成）大齒輪采用幅板式鍛造齒輪，結(jié)構如下大齒輪采用幅板式鍛造齒輪，結(jié)構如下

26、代號代號名稱名稱結(jié)構尺寸計算公式及數(shù)據(jù)結(jié)構尺寸計算公式及數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)果(mm)d軸孔徑軸孔徑 取取 d=6060D1轂徑轂徑 D1=1.6d=1.66096L轂孔長轂孔長 L=b=8080n倒角倒角 n=0.5m=0.542D0輪緣徑輪緣徑 D0=df2 2d d0=318 212294D2板孔距板孔距 D2=0.5(D0+D1)=0.5 (294+96)195d1板孔徑板孔徑按結(jié)構需要取按結(jié)構需要取 d1=5050c板厚板厚 c=0.3b=0.3 8024r圓角圓角 r=0.4c=0.5 24122022年2月19日星期六4f50f195f294f336f328f9680f6024齒輪傳動設計

27、齒輪傳動設計2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六高速軸的設計高速軸的設計( (一一) ) 軸的材料選擇軸的材料選擇查表查表: : 選用選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。鋼，調(diào)質(zhì)處理。 HB=220，s sb=650N/mm2 ，s ss=350N/mm2 s s-1=300N/mm2 ， t t-1=155N/mm2( (二二) ) 軸徑的初步估算軸徑的初步估算查表：查表：C=110 及及P=5.28kW ， n=546.718r/mindCPn3=110 =23.425mm5.28546.7183( (三三) ) 軸徑的結(jié)構設計軸徑的結(jié)構設計（與裝配草圖同步）取軸與帶輪孔徑：取軸與帶輪孔

28、徑： d1=32mm軸各段直徑：軸各段直徑： d2=38mm，d3=40mm，d4=49mm2022年2月19日星期六d1=32d2=38d3=40d4=49d= 72b1=90D D1=10D D2=20高速軸高速軸 （徑向祥圖）（徑向祥圖）d1帶輪孔徑為依據(jù)d2定位軸肩hd3以選擇軸承公徑d4軸承定位軸肩hd小齒輪節(jié)圓軸承0308D D2=20d3=40d4=492022年2月19日星期六d=72D D2=20b1=90D D1=10D D1=10D D2=20l l=15(18)l1=64l2=53B=23lc=30Hl01=96.5(97)l1帶輪孔徑長為依據(jù)l=293(290)l02

29、=76.5l03=76.5l2繪圖+計算lc端蓋長度(查表)B軸承寬度(0308)D D1箱內(nèi)距離b齒輪寬度D D1箱內(nèi)軸承端面l l箱外距離H端蓋螺頭高l0計算受力點距離l軸長度高速軸高速軸 （軸向祥圖）（軸向祥圖）2022年2月19日星期六DBCA高速軸的設計高速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核1 1）繪制軸的計算簡圖）繪制軸的計算簡圖MeQFt1Fr19776.576.52 2）計算軸的作用力）計算軸的作用力圓周力圓周力Ft1：Ft1= =2T1d129223072=2561.944N徑向力徑向力Fr1：Fr1=Ft1tan20=932.47

30、N帶傳動作用在軸上的力帶傳動作用在軸上的力Q：Q = 1213.273N2022年2月19日星期六DBCA高速軸的設計高速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核3 3）求支座反力）求支座反力MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAx9776.576.5zyx水平面水平面RAx，RBxRAx = RBx =Ft1RBxRAxFt12= 1280.972N垂直面垂直面RAz，RBzQFr1RBzRAzRAz =932.47176.5+1213.273 (97+153)153= 2448.708NRBz =1213.27397932.47276.5153= 3

31、02.964N驗算：驗算： Q+Fr1+ RBx = RAz代入數(shù)值，無誤代入數(shù)值，無誤2022年2月19日星期六DBCA高速軸的設計高速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核4 4）作彎矩圖）作彎矩圖MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAx9776.576.5zyxFt1RBxRAxQFr1RBzRAzMCx=97994.358N.mmMCz=23176.704N.mmMAz=117687.48N.mmMDx= MAx= MBx= 0MDz= MBz =02022年2月19日星期六DBCA高速軸的設計高速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強

32、度校核按彎扭合成進行軸的強度校核4 4）作彎矩圖）作彎矩圖合成彎矩合成彎矩MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyxMD= MB= 0MA= M2Ax+M2Az=117687.48N.mmMC= M2Cx+M2Cz=100697.834N.mm5 5）作扭矩圖）作扭矩圖查表得：查表得： a a =0.59a aT1=0.5992230=54415.7N.mm97994.358117687.48117687.48100697.83423176.70454415.72022年2月19日星期六DBCA高速軸的設計高速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核

33、6 6）作當量彎矩圖）作當量彎矩圖MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyx117687.48100697.83454415.7Md= Mc2+(a aT1)2由由MdD= aT1 = 54415.7N.mm得：得：MdA= MA2+(a aT1)2=129658.83N.mmMdC左左= MC2+(a aT1)2=114460.134N.mmMdC右右= MC2+(a aT1)2=100697.843N.mmMdB= 0129658.8354415.7114460.134100697.8432022年2月19日星期六DBCA高速軸的設計高速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強

34、度校核按彎扭合成進行軸的強度校核7 7）校核軸的強度）校核軸的強度MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyx117687.48100697.83454415.7129658.8354415.7114460.134100697.843查表得許用彎曲應力：查表得許用彎曲應力： s s-1b=60N/mm2A點處當量彎矩最大，應力為：點處當量彎矩最大，應力為：=20.259N.mm2s s-1bs sdA= =MdA0.1d31129658.830.1403D點處軸徑最小，應力為：點處軸徑最小，應力為：s sdA= =MdD0.1d3D54415.70.1323=16.606N.mm2s s-

35、1b高速軸強度足夠高速軸強度足夠2022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (一一) ) 軸的材料選擇軸的材料選擇( (二二) ) 軸徑的初步估算軸徑的初步估算( (三三) ) 軸徑的結(jié)構設計軸徑的結(jié)構設計（與裝配草圖同步）同高速軸：同高速軸： 選用選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。鋼，調(diào)質(zhì)處理。 HB=220，s sb=650N/mm2查表：查表：C=110 及及P2=5.07kW ， n2=120r/mindCP2n23=110 =38.312mm5.071203取軸為聯(lián)軸器孔徑尺寸：取軸為聯(lián)軸器孔徑尺寸： d1=40mm軸各段直徑：軸各段直徑： d2=47mm，d3=50mm，d4=60m

36、m2022年2月19日星期六d1=40d2=48d3=50d4=60d5=70b=80D D2=25D D2=25D D1=15d1聯(lián)軸器孔徑為依據(jù)d2非定位軸肩h1d3以選擇軸承公徑d4大齒輪孔徑(預選)b大齒輪寬度軸承0310d5定位軸肩h軸套尺寸繪圖確定高低速軸高低速軸 （徑向祥圖）（徑向祥圖）d4=60d3=502022年2月19日星期六b=80D D2=25D D2=25D D1=1527Bb015l01=78.5l02=78.5l2=49l1=90l3=32l1聯(lián)軸器孔長為依據(jù)l2繪圖+計算lc端蓋長度(查表26)D D1兼顧高速軸b齒輪寬度D D2箱內(nèi)軸承端面H端蓋螺頭高l0計算

37、受力點距離l軸長度l0=107.5B軸承寬度(0310)lcH Hb0定位軸肩寬度軸承0310套筒繪圖確定l=323(320)l3繪圖+計算低速軸低速軸 （軸向祥圖）（軸向祥圖）2022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核1 1）繪制軸的計算簡圖）繪制軸的計算簡圖107.578.578.5BCADT2Ft2Fr22 2）計算軸的作用力）計算軸的作用力圓周力圓周力Ft2：徑向力徑向力Fr2：Fr2=Ft2=932.47NFt2=Ft1=2561.94N低速軸上的力偶矩低速軸上的力偶矩T2：T2=403488N.mm202

38、2年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核3 3）求支座反力）求支座反力107.578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRAzRAx水平面水平面RAx，RBxRAx = RBx =Ft22= 1280.972N垂直面垂直面RAz，RBzRAz = RBz =Fr22= 466.236NFt2RBxRAxFr2RBzRAz2022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核4 4）作彎矩圖）作彎矩圖107.578.578.5BCADT2F

39、t2Fr2zyxRBzRBxRAzRAxMAx = MBx =0Ft2RBxRAxFr2RBzRAzMCx = 100556.3N.mmMAz = MBz =0MCz = 36599.526N.mm合成彎矩合成彎矩MA= MB= 0MC= M2Cx+M2Cz=107009.788N.mm2022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核5 5）作扭矩圖）作扭矩圖107.578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRAzRAx查表得：查表得： a a =0.59a aT2=0.59403488=238057.9

40、2N.mm100556.336599.526107009.788238057.926 6）作當量彎矩圖）作當量彎矩圖MdA= 0MdD= aT2 = 2380577.92N.mmMdC左左= MC2+(a aT2)2=MC=107009.788N.mmMdC右右= MC2+(a aT2)2=261003.195N.mm107009.788261003.195238057.922022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (四四) ) 按彎扭合成進行軸的強度校核按彎扭合成進行軸的強度校核7 7）校核軸強度）校核軸強度107.578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRA

41、zRAx100556.336599.526107009.788238057.92107009.788261003.195238057.92s s-1b=60N/mm2C點處當量彎矩最大，應力為：點處當量彎矩最大，應力為：=12.083N.mm2s s-1bs sdC= =MdA右0.1d3c261003.1950.1603D點處軸徑最小，應力為：點處軸徑最小，應力為：s sdA= =MdD0.1d3D238057.920.1403=37.197N.mm2n=1.31.5足夠安全足夠安全2022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (五五) ) 按疲勞強度進行精確校核按疲勞強度進行精確校

42、核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057.92DD鍵槽尺寸：D截面(128) ，t=5mm* *D截面校核截面校核抗彎截面系數(shù)抗彎截面系數(shù)W= p pd332bt(d t)2 2d= p p40332125(405)2240=4481.25mm3抗扭截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)Wt= p pd316bt(d t)2 2d= p p40316125(405)2240=11218.25mm32022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (五五) ) 按疲勞強度進行精確校核按疲勞強度進行精確校核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057

43、.92CC* *D截面校核截面校核彎曲正應力彎曲正應力s s= =MDmaxW0扭轉(zhuǎn)切應力扭轉(zhuǎn)切應力t t = =TDmaxWt238057.9211281.25=21.22N/mm22022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (五五) ) 按疲勞強度進行精確校核按疲勞強度進行精確校核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057.92CC* *D截面校核截面校核計算應力幅計算應力幅t ta= (t tmaxt tmin)/2 =t t0 /2= 10.61N/mm2 計算平均應力計算平均應力t tm= (t tmax+t tmin)/2 =t t+0 /2

44、= 10.61N/mm2 2022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (五五) ) 按疲勞強度進行精確校核按疲勞強度進行精確校核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057.92CC* *D截面校核截面校核查表得：有效應力集中系數(shù)查表得：有效應力集中系數(shù)（按過盈配合，內(nèi)插值計算）Kt t=1.89查表得：尺寸系數(shù)查表得：尺寸系數(shù)e et t=0.88查表得：表面質(zhì)量系數(shù)查表得：表面質(zhì)量系數(shù)按按( (Ra=1.6) ) b b= 0.93查表得：應力折算系數(shù)查表得：應力折算系數(shù)y yt t=0.052022年2月19日星期六低速軸的設計低速軸的設計( (五五

45、) ) 按疲勞強度進行精確校核按疲勞強度進行精確校核107.578.578.5BCADzyxCC* *D截面校核截面校核計算安全系數(shù)：計算安全系數(shù)：nnt t =Kt tbebet t t t 1 t tmax+y yt tt tm= 155 10.61+0.0510.611.890.930.88=6.19安全系數(shù)：安全系數(shù)：n = nt t =6.19n=1.31.5足夠安全足夠安全2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六高速軸滾動軸承的選擇高速軸滾動軸承的選擇( (一一) ) 軸承所承受的載荷軸承所承受的載荷由于軸承僅受徑向載荷作用，選用單列向心球軸承：0308因因RARB，故

46、取，故取RA=2763.523N計算計算RA= R2AX+R2AZ = 1280.9722+2448.7082=2763.523NRB= R2BX+R2BZ = 1280.9722+302.9642=1316.312N( (二二) ) 軸承的當量載荷軸承的當量載荷查表：軸承的當量載荷為：查表：軸承的當量載荷為：P=R=2763.523N2022年2月19日星期六高速軸滾動軸承的選擇高速軸滾動軸承的選擇( (三三) ) 軸承型號確定軸承型號確定查表：取軸承的壽命為：查表：取軸承的壽命為：Lh=10000( (h) )查表得：查表得： fh =2.71 ， fF =1.5由軸轉(zhuǎn)速：由軸轉(zhuǎn)速：n1=

47、546.718( (r/min) )查表：查表：fn=0.394(內(nèi)插值計算)，ft=1 (工作溫度100)由此得：由此得：Cf= P=fhfFfnft2.711.50.3941 12763.523=28511.982N查表得：查表得：308型號軸承的型號軸承的 C=32000( (N) )滿足滿足CjC的要求，故高速軸軸承選用合適。的要求，故高速軸軸承選用合適。額定載荷額定載荷2022年2月19日星期六低速軸滾動軸承的選擇低速軸滾動軸承的選擇( (一一) ) 軸承所承受的載荷軸承所承受的載荷同高速軸，軸承僅受徑向載荷作用，選用單列向心球軸承：0310因因RA=RB，取，取R=2763.523

48、N計算計算RA= R2AX+R2AZ = 1280.9722 +466.2362=1363.182NRB= R2BX+R2BZ = 1280.9722+466.2362=1363.182N( (二二) ) 軸承的當量載荷軸承的當量載荷查表：軸承的當量載荷為：查表：軸承的當量載荷為：P=R=RA=RB=1363.182N2022年2月19日星期六低速軸滾動軸承的選擇低速軸滾動軸承的選擇( (三三) ) 軸承型號確定軸承型號確定查表：取軸承的壽命為：查表：取軸承的壽命為：Lh=10000( (h) )查表得：查表得： fh =2.71 ， fF =1.5由軸轉(zhuǎn)速：由軸轉(zhuǎn)速：n2=120( (r/m

49、in) )查表：查表：fn=0.652 ， ft=1 (工作溫度100)由此得：由此得：Cf= P=fhfFfnft2.711.50.6521 11363.182=8498.98N 所需所需C值甚小，但根據(jù)低速軸結(jié)構要求，必值甚小，但根據(jù)低速軸結(jié)構要求，必須保證軸承內(nèi)徑須保證軸承內(nèi)徑d=50mm 因此改選因此改選210型軸承，型軸承，C=27500( (N) ) 軸承軸承B=20mm，D=90mm。低速軸跨度改變?yōu)榈退佥S跨度改變?yōu)閘=150mm，小于初，小于初定的定的l=157mm，軸，軸強度足夠。強度足夠。2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六高速軸與帶輪聯(lián)結(jié)鍵高速軸與帶輪聯(lián)結(jié)

50、鍵( (一一) ) 鍵的型號確定鍵的型號確定帶和軸配合選鉤頭楔型鍵：帶和軸配合選鉤頭楔型鍵：bh= =108取鍵長：取鍵長：L= =80mm鍵的工作長度：鍵的工作長度：l= =L-(-(b+h)=)=62mm( (二二) ) 鍵的強度計算鍵的強度計算鍵的材料鍵的材料45號鋼，帶輪為鑄鋼號鋼，帶輪為鑄鋼查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為：查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為： p=100120N/mm2 2鋼對鑄鋼的摩擦系數(shù)?。轰搶﹁T鋼的摩擦系數(shù)取：f =0.15工作比壓：工作比壓：12T6l(b+6fd)p = =1292230662(10+60.1532)=76.679N/mm2p 合適合適2022年2月19日星

51、期六低速軸與齒輪聯(lián)結(jié)鍵低速軸與齒輪聯(lián)結(jié)鍵( (一一) ) 鍵的型號確定鍵的型號確定齒輪和軸配合選普通齒輪和軸配合選普通A型平鍵：型平鍵：bh= =1811取鍵長：取鍵長：L= =70mm。即：即：鍵鍵1870 GB/T1096-90鍵的工作長度：鍵的工作長度：l = = L- -b = =52mm高度：高度：k = h/2 = 11/2 =5.5mm( (二二) ) 鍵的強度計算鍵的強度計算鍵的材料鍵的材料45號鋼，齒輪為號鋼，齒輪為45鋼鋼查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為：查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為： p=100120N/mm2鍵的許用切應力為：鍵的許用切應力為： t t=90N/mm22022年2月

52、19日星期六低速軸與齒輪聯(lián)結(jié)鍵低速軸與齒輪聯(lián)結(jié)鍵( (二二) ) 鍵的強度計算鍵的強度計算鍵聯(lián)結(jié)的工作比壓：鍵聯(lián)結(jié)的工作比壓：2Tdklp = =2403488605.552=47.027N/mm2 p 合適合適鍵的切應力：鍵的切應力：2Tdblt t = =2403488601852=14.369N/mm2 t t 合適合適2022年2月19日星期六低速軸與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)鍵低速軸與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)鍵( (一一) ) 鍵的型號確定鍵的型號確定齒輪和聯(lián)軸器選普通齒輪和聯(lián)軸器選普通A型平鍵：型平鍵：bh= =128取鍵長：取鍵長：L= =80mm。即：即：鍵鍵1280 GB/T1096-90鍵的工作長度：鍵

53、的工作長度：l = = L- -b = =68mm高度：高度：k = h/2 = 8/2 =4mm( (二二) ) 鍵的強度計算鍵的強度計算鍵的材料鍵的材料45號鋼，聯(lián)軸器為號鋼，聯(lián)軸器為ZG45鋼鋼查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為：查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為： p=100120N/mm2鍵的許用切應力為：鍵的許用切應力為： t t=90N/mm22022年2月19日星期六低速軸與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)鍵低速軸與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)鍵( (二二) ) 鍵的強度計算鍵的強度計算鍵聯(lián)結(jié)的工作比壓：鍵聯(lián)結(jié)的工作比壓：2Tdklp = =240348840468=74.171N/mm2 p 合適合適鍵的切應力：鍵的切應力：2Tdbl

54、t t = =2403488401268=24.724N/mm2 t t 合適合適2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇( (一一) ) 類型選擇類型選擇在方案確定時進行。d=40mm，l=90mm查表：查表：K1=0.25, ,K2=1.2TC=(K1+K2)T=(0.25+1.2)403488=585057N.mm( (二二) ) 扭矩計算扭矩計算( (三三) ) 強度計算強度計算選用十字滑塊聯(lián)軸器，選用十字滑塊聯(lián)軸器，（結(jié)構查圖冊）許用扭矩：許用扭矩： T=800N.m= =800000N.mm許用最高轉(zhuǎn)速：許用最高轉(zhuǎn)速： n=250r/min TC

55、 T 合適合適2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六潤滑形式的選擇潤滑形式的選擇( (一一) ) 齒輪潤滑齒輪潤滑因，齒輪圓周速度：因，齒輪圓周速度：v = 2.061m/s 12m/s( (二二) ) 滾動軸承潤滑滾動軸承潤滑故采用油浴潤滑。選用：故采用油浴潤滑。選用：HJ-30機械油機械油浸油深度為：浸沒大齒輪輪頂浸油深度為：浸沒大齒輪輪頂10mm高速軸軸承：高速軸軸承：d.n = 40546.718 =0.2191052105低速軸軸承：低速軸軸承：d.n = 50120 =0.061052105故兩處均采用脂潤滑。選用：故兩處均采用脂潤滑。選用：ZG-4潤滑脂潤滑脂2022年2月19日星期六2022年2月19日星期六a=200F 328F 336F 72F 80b=80b=90定基線定基線, ,布置圖面布置圖面H=200110D2=10D1=10d d= =0.025a+18=9D D1=10D D2=10估算軸徑：估算軸徑：d1=23，d2