1、燕 山 大 學(xué)機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題目： 帶式輸送機(jī)傳動裝置 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 2013級機(jī)控卓工班 學(xué) 號： 0 學(xué)生姓名： 蔣東廷 指導(dǎo)教師： 齊效文 目 錄1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與技術(shù)要求12 傳動系統(tǒng)方案制定與分析13 傳動方案的技術(shù)設(shè)計(jì)與分析2 3.1電動機(jī)選擇與確定23.1.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇23.1.2 電動機(jī)容量確定33.1.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速選擇4 3.2傳動裝置總傳動比確定及分配4 3.2.1 傳動裝置總傳動比確定4 3.2.2 各級傳動比分配4 3.2.2.1分配方案4 3.2.2.2各級傳動比確定4 3.3各軸運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)參數(shù)確定5

2、4 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算5 4.1設(shè)計(jì)原則及主要零件材料、加工工藝制定5 4.2齒輪傳動設(shè)計(jì)方案6 4.2.1軟齒面/硬齒面方案選擇6 4.2.2 設(shè)計(jì)及校核原則6 4.2.3直齒輪/斜齒輪選擇方案6 4.3第一級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算7 4.3.1 第一級齒輪傳動參數(shù)設(shè)計(jì)7 4.3.2 第一級齒輪傳動強(qiáng)度校核9 4.4第二級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算10 4.4.1 第二級齒輪傳動參數(shù)設(shè)計(jì)10 4.4.2 第二級齒輪傳動強(qiáng)度校核13 4.5軸徑初估14 4.6鍵的選擇及鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算15 4.6.1 鍵聯(lián)接方案選擇15 4.6.2 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算16 4.7滾動軸承選擇方案185 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與總

3、成18 5.1軸上零件的固定方案18 5.2支承結(jié)構(gòu)的基本形式20 5.3典型結(jié)構(gòu)的選擇與集成設(shè)計(jì)21 5.4軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析22 5.4.1 高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析22 5.4.2 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析23 5.4.3 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析23 5.5輸入與輸出軸的位置與相對關(guān)系；軸系結(jié)構(gòu)與零件定位關(guān)系24 5.6主要零部件的校核與驗(yàn)算24 5.6.1 軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核(選擇低速軸進(jìn)行校核).24 5.6.2 滾動軸承的壽命計(jì)算26 5.7裝配圖設(shè)計(jì)28 5.7.1 裝配圖布局原則28 5.7.2 裝配圖整體布局286 主要附件與配件的選擇30 6.1聯(lián)軸器選擇30 6.2潤

4、滑與密封的選擇31 6.2.1 潤滑方案對比及確定31 6.2.2 密封方案對比及確定32 6.3通氣器33 6.4油標(biāo)33 6.5螺栓及吊環(huán)螺釘33 6.6油塞347 零部件精度與公差的制定34 7.1精度制定原則34 7.2精度設(shè)計(jì)的具體實(shí)施35 7.3減速器主要結(jié)構(gòu)、配合要求35 7.4減速器主要技術(shù)要求358 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性與安全性分析36 8.1零部件材料、工藝、精度等選擇經(jīng)濟(jì)性36 8.2減速器總重量估算及加工成本初算37 8.3安全性分析37 8.4經(jīng)濟(jì)性與安全性綜合分析379 設(shè)計(jì)小結(jié)3810 參考文獻(xiàn)3911 附錄三維圖39前言 隨著自動化生產(chǎn)不斷發(fā)展，輸送機(jī)械化得到廣泛應(yīng)用。由

5、于輸送機(jī)可進(jìn)行水平傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機(jī)輸送能力大，運(yùn)距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。未來輸送機(jī)將向著大型化發(fā)展，擴(kuò)大適用范圍，物料自動分揀，降低能量消耗，減少污染等方面發(fā)展。 一、繼續(xù)向大型化發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達(dá)440公里以上。帶式輸送機(jī)的單機(jī)長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)。二、擴(kuò)大輸送機(jī)的使用范圍。發(fā)展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)

6、境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性的物料的輸送機(jī)。三、使輸送機(jī)的構(gòu)造滿足物料搬運(yùn)系統(tǒng)自動化控制對單機(jī)提出的要求。如郵局所用的自動分揀包裹的小車式輸送機(jī)應(yīng)能滿足分揀動作的要求等。四、降低能量消耗以節(jié)約能源，已成為輸送技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)科研工作的一個重要方面。已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機(jī)選型的重要指標(biāo)之一。五、減少各種輸送機(jī)在作業(yè)時所產(chǎn)生的粉塵、噪聲和排放的廢氣。隨著國內(nèi)貿(mào)易活動的不斷增加，帶式輸送機(jī)因作為一種輸送量大、運(yùn)行費(fèi)用低、使用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)、能耗較小、使用成本低的輸送設(shè)備而會得到更寬廣的應(yīng)用范圍，市場前景十分看好。在冶金、電力、煤炭、化工、建材、碼頭、糧食

7、等方面的發(fā)展日新月異，為了提高生產(chǎn)率，帶式輸送機(jī)已經(jīng)運(yùn)用到各個方面。其中起到?jīng)Q定性作用的是傳動裝置，不同的傳動機(jī)構(gòu)決定著整個機(jī)器不同的使用條件，而傳動機(jī)構(gòu)的性能也間接地反映了更個機(jī)器的性能，總的來說傳動機(jī)構(gòu)是帶式運(yùn)輸機(jī)的核心。 摘 要 根據(jù)許用切應(yīng)力計(jì)算軸的最小直徑，并按許用彎曲應(yīng)力法對軸進(jìn)行校核；對齒輪按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)并按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核；對進(jìn)行鍵按照手冊進(jìn)行選擇并校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度度；進(jìn)行了軸承的選擇，并進(jìn)行了軸承壽命校核，且對軸承的靜載荷、極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行驗(yàn)算；算出使用功率并考慮安全系數(shù)和裕度的條件下選取適當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)。根據(jù)使用地點(diǎn)為室內(nèi)，載荷性質(zhì)為平穩(wěn)的特點(diǎn)等條件選取其他附件

8、與配件，如選用：油標(biāo)尺、簡單性通氣器、螺栓、聯(lián)軸器等。設(shè)計(jì)計(jì)算過程結(jié)果 1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與技術(shù)要求 任務(wù)描述：根據(jù)：使用條件為室內(nèi)，大批量，載荷性質(zhì)平穩(wěn)，使用年限為八年一班，要求輸入軸輸出軸交錯。設(shè)計(jì)一個帶式輸送機(jī)傳動裝置使用的二級減速器。 技術(shù)要求：F=1406N D=0.28m V=1.37m/s 2傳動系統(tǒng)方案制定與分析 機(jī)器一般是由原動機(jī)、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機(jī)的運(yùn)動和動力、變換其運(yùn)動形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳

9、動效率高和使用維護(hù)方便。 方案制定： 本設(shè)計(jì)中原動機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動方案采用了單級傳動，傳動為二級圓錐圓柱齒輪減速器。 分析對比： A、帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。鏈傳動工作可靠，平均傳動比恒定，軸間距大，瞬時速度不均勻、高速時運(yùn)動不平穩(wěn)，適應(yīng)惡劣環(huán)境，多用于低速環(huán)境。 結(jié)論：考慮到工作環(huán)境為室內(nèi)，載荷平穩(wěn)，工作機(jī)應(yīng)具有緩沖吸振的作用，噪音小，經(jīng)濟(jì)低廉等角度最終確定以帶傳動為工作機(jī)傳動。 B、漸開線圓柱齒輪傳動：1、能保證瞬時傳動比的恒定，傳動

10、平穩(wěn)性好，傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠。 2、傳遞的功率和速度范圍大。 3、傳動效率高。一般傳動效率 =0.940.99。 4、結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長。設(shè)計(jì)正確、制造精良、潤滑維護(hù)良好的齒輪傳動，可使用數(shù)年乃至數(shù)十年。 傳動也存在以下不足: 1、制造和安裝精度要求高，工作時有噪聲。 2、中心距過大時將導(dǎo)致齒輪傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)龐大、笨重，因此，不適宜中心距較大的場合. 圓錐齒輪傳動：加工較困難，特別是大直徑、大模數(shù)的圓錐齒輪，工作時震動和噪音較大，圓周速度不宜過高。所以只有在需要改變軸的布置方向時采用，并盡量放在高速級。 蝸桿傳動平穩(wěn)，但效率低，適合用于中小功率間歇運(yùn)轉(zhuǎn)場合。 結(jié)論：由于輸入軸與輸出軸在使用

11、時應(yīng)保持垂直，且運(yùn)動連續(xù)不間斷，所以二級齒輪減速器的第一級選用圓錐齒輪，又由于圓柱齒輪性能好，價(jià)格低所以第二級選用圓柱齒輪。 C、直齒輪用仿形法、成型法加工比較方便；直齒輪傳動能力小，噪音大。 斜齒輪相對加工制造困難，會產(chǎn)生軸向力，但是傳動能力大、噪音小。 結(jié)論：由于在室內(nèi)工作，噪音應(yīng)較小，且應(yīng)具有較高的傳動能力，所以選擇斜齒輪。 3 傳動方案的技術(shù)設(shè)計(jì)與分析 3.1 電動機(jī)選擇與確定 3.1.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇 選擇電動機(jī)類型時，首先考慮的是電動機(jī)的性能應(yīng)能全面滿足被驅(qū)動機(jī)械負(fù)載的要求，如啟動性能、正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、調(diào)速性能、過載能力等。在這個前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便

12、、價(jià)格便宜的電動機(jī)。 一般情況下，對于不需要調(diào)速或?qū)φ{(diào)速要求不高的生產(chǎn)機(jī)械，可優(yōu)先選用Y系列籠型三相感應(yīng)電動機(jī)。這時應(yīng)充分考慮電動機(jī)的啟動容量與電源容量的對應(yīng)關(guān)系。普通籠型電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩不大，特別是采用降壓啟動時，只適用于空載或輕載啟動的場合，例如，風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載等。高啟動轉(zhuǎn)矩的籠型電動機(jī)（深槽式、雙籠式）可應(yīng)用于重載啟動的生產(chǎn)機(jī)械，如壓縮機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等。對于需要有級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，可選用變級多速籠型電動機(jī)，如電梯、機(jī)床等。對于帶有飛輪的沖擊性負(fù)載，則應(yīng)選用高轉(zhuǎn)差率籠型電動機(jī)，如沖壓機(jī)床、鍛壓機(jī)床等。 對于啟動、制動轉(zhuǎn)矩要求較大，需要頻繁啟動、制動，并且需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，可選用繞線型感應(yīng)

13、電動機(jī)，如起重機(jī)、升降機(jī)、軋鋼機(jī)、壓縮機(jī)等。對于容量較大且不需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)優(yōu)先選用同步電動機(jī)，讓同步電動機(jī)運(yùn)行于過勵狀態(tài)，還可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。 對于有爆炸性危險(xiǎn)的場所應(yīng)選用具有防爆結(jié)構(gòu)的電動機(jī)。有爆炸性危險(xiǎn)的場所稱為危險(xiǎn)場所，危險(xiǎn)場所分為若干等級，不同等級的危險(xiǎn)場所應(yīng)選用不同類型的防爆電動機(jī)。 按電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝型式，可分為臥式安裝和立式安裝兩種，它們又分為端蓋無凸緣和端蓋有凸緣兩種型式。一般情況下大多采用臥式安裝，特殊情況下才考慮采用立式安裝。立式和有凸緣安裝的電動機(jī)價(jià)格較貴 最終選擇：根據(jù)工作要求和室內(nèi)的工作環(huán)境，且從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，選用Y系列三相籠型異步電動機(jī)，密封臥式結(jié)構(gòu)

14、。3.1.2 電動機(jī)容量確定 (1)工作機(jī)功率其中：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊p89表12-10，可得軸 =0.99， 帶=0.96所以，可求得 Pw =2.05 kw（2) 電動機(jī)實(shí)際輸出功率傳動裝置的總效率 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表12-10查得： 軸承效率（滾柱軸承）， 彈性聯(lián)軸器效率， 圓柱齒輪傳動效率（8級精度齒輪傳動）， 圓錐齒輪傳動效率（8級精度齒輪傳動） 故 考慮安全系數(shù)和裕度為0.8 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P120表14-4選取電動機(jī)額定功率。 3.1.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速選擇 工作機(jī)的輸出速度： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊8表2-2推薦的傳動比合理范圍，二級圓錐-圓柱

15、齒輪減速器傳動比i=820故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 =7481870r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min，由標(biāo)準(zhǔn)查出三種適用的電動機(jī)型號：方案電 動 機(jī)型 號額 定 功 率電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)同 步滿 載1Y100L2-43kw150014302Y132S-63kw10009603Y132M-83kw750710綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸：方案3滿載時轉(zhuǎn)速較低不合適；而方案1，體積較大，價(jià)格較高，亦不合適，因此選定方案2尺寸適中價(jià)格便宜，電動機(jī)型號為Y132S-6，=960 r/min 3.2 傳動裝置總傳動比確定及分配 3.2.1 傳動裝置總傳動比

16、確定 傳動裝置總傳動比 3.2.2 各級傳動比分配 3.2.2.1 分配方案 對于圓錐-圓柱齒輪減速器，為使圓錐齒輪直徑較小，一般可取圓錐 齒輪傳動比為i1（0.250.4）i，并盡量使i13。 3.2.2.2 各級傳動比確定i1=2.574.12；取i2=4，則 3.3各軸的運(yùn)動和動力學(xué)參數(shù)確定傳動功率計(jì)算：轉(zhuǎn)速計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表:表3-1 傳動與動力裝置運(yùn)動學(xué)參數(shù)表軸號功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/（Nm）轉(zhuǎn)速n/（r/min）傳動比i效率電機(jī)軸2.3523.389601.000.99軸2.3323.679602.570.95軸2.2156.50373.5440.9

17、5軸2.10214.7493.391.000.95卷筒軸2.00204.5293.39 4 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 設(shè)計(jì)原則制定 機(jī)器設(shè)計(jì)的基本原則是首先要能夠勝任對機(jī)器提出的功能要求（或工作職能），在此前提下，同時滿足使用方便、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠和外形美觀等各方面要求。 關(guān)鍵件或主要件材料及加工工藝制定 （1）箱蓋：材料選HT150，鑄造工藝，端蓋旁凸臺上機(jī)械加工沉孔锪平，窺視孔蓋處機(jī)械加工。 （2）箱座：材料選HT150，鑄造工藝，端蓋旁凸臺下機(jī)械加工沉孔锪平，底座機(jī)械加工。 （3）小錐齒輪材料用45鋼（調(diào)制），大錐齒輪材料為45鋼（正火）由于是大批量，所以毛坯采用模鍛，機(jī)械加工。

18、 小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料為45鋼（正火）由于是大批量，所以毛坯采用模鍛，機(jī)械加工。 （4）軸：材料選45鋼，機(jī)械加工。 （5）窺視孔蓋：材料選HT150，鑄造，機(jī)械加工 （6）軸承端蓋：材料選HT150，鑄造，機(jī)械加工 4.2齒輪傳動設(shè)計(jì)方案 4.2.1軟齒面/硬齒面方案選擇 通常來說，大功率的齒輪減速機(jī)的齒輪都是采用硬度高的材料鍛造而成，硬齒面齒輪減速機(jī)不單單齒輪的硬度高，其輸出軸、輸入軸的硬度也比普通齒輪減速機(jī)高的多，因?yàn)楣β蚀?，其箱體的材料也是采用鑄鐵鍛造，能很好的應(yīng)付在高負(fù)載時產(chǎn)生的振動和沖擊力。使用壽命更加長，適用于高負(fù)載的器械使用。因材料和工業(yè)上的加強(qiáng)，硬齒面減速機(jī)

19、的價(jià)格相對來說要高些。 軟齒面減速機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域也是非常廣泛，尤其是各種包裝機(jī)、傳送機(jī)等較小功率的器械上使用相當(dāng)廣泛。其工藝簡單，相對低廉的價(jià)格也負(fù)荷客戶要求，是市面上使用最多的產(chǎn)品。 考慮到所需的功率不大，且從價(jià)格，工藝性等方面出發(fā)，選擇軟齒面。 4.2.2設(shè)計(jì)及校核原則閉式軟齒面以齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。閉式硬齒面以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，以齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。開式齒輪傳動以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，將模數(shù)增大10%15%。 4.2.3直齒輪/斜齒輪選擇方案 直齒輪用仿形法、成型法加工比較方便；直齒輪傳動能力小，噪音大。 斜齒輪相對加工制造困難，會產(chǎn)生軸

20、向力，但是傳動能力大、噪音小。 結(jié)論：由于在室內(nèi)工作，噪音應(yīng)較小，且應(yīng)具有較高的傳動能力，所以選擇斜齒輪。 4.3 第一級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.1 第一級齒輪傳動參數(shù)設(shè)計(jì)(1) 選取齒數(shù)：由于此件為常規(guī)件,Z1=(2040),因而,第一級小齒輪選擇齒數(shù)為24，大齒輪齒數(shù)，Z2 =Z1*i=61.68,取Z2 =62,傳動比誤差為0.81%,1，按=1計(jì)算) .計(jì)算當(dāng)量齒數(shù).查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)P89 表6-21查得齒形系數(shù) .查取應(yīng)力修正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)P89 表6-22查得應(yīng)力修正系數(shù) v. 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)P96圖6-28c查得， 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力， 大齒輪的彎

21、曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力 vi. 疲勞壽命系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-26按 ，分別查得彎曲 疲勞壽命系數(shù)： vii.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)，得 故,校核彎曲強(qiáng)度 滿足彎曲強(qiáng)度，故所選參數(shù)合適。4.5 軸徑初估輸入軸軸設(shè)計(jì)1.輸入軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩： 2.切應(yīng)力法初定最小軸徑 選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊公式初步計(jì)算軸徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P143表10-2得C=118且因軸上有單鍵槽，增大軸徑的3%，故得： 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P126頁表15

22、-1，選GYH2 J1型 II軸設(shè)計(jì)1.輸入軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩： 2.切應(yīng)力法初定最小軸徑 選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊公式初步計(jì)算軸徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P143表10-2得C=118 III軸設(shè)計(jì)1.輸入軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩： 2.切應(yīng)力法初定最小軸徑 選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊公式初步計(jì)算軸徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P143表10-2得C=118且因軸上有單鍵槽，增大軸徑的3%，故得： 最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P126頁表15-1，選GY

23、H4型 4.6 鍵的選擇及鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 4.6.1 鍵聯(lián)接方案選擇 鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，一般分為兩大類：平鍵和半圓鍵，構(gòu)成松聯(lián)接；斜鍵，構(gòu)成緊聯(lián)接。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按結(jié)構(gòu)分為圓頭、方頭、一端圓頭一端方頭。圓頭鍵牢固的臥于指狀銑刀銑出的鍵槽中；方頭鍵臥于用盤狀銑刀銑出的鍵槽中，常用螺釘緊固。一端圓頭一端方頭的鍵用于軸伸處。導(dǎo)鍵和滑鍵都用于動聯(lián)接，導(dǎo)鍵固定在軸上，而轂可以沿著鍵作軸向移動。滑鍵固定在轂上而隨轂一同沿著軸上的鍵槽移動。半圓鍵用于靜聯(lián)接，優(yōu)點(diǎn)是工藝性好；缺點(diǎn)是軸上的鍵槽較深，對軸的削弱較大。它主要用于載荷較小的聯(lián)接，也常用作錐形軸聯(lián)結(jié)的輔助裝置。平鍵和半圓鍵聯(lián)接制造容易，裝拆方便，在一

24、般情況下不影響被聯(lián)接件的定心，因而應(yīng)用相當(dāng)廣泛。平鍵和半圓鍵聯(lián)接不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向定位，所以也不能傳遞軸向力。斜鍵能傳遞單向軸向力，扭矩。主要缺點(diǎn)是引起軸上的零件于軸的配合偏心，在沖擊、震動或變載下也容易松動，因此，不宜用于要求準(zhǔn)確定心、高速和沖擊、震動或變載的聯(lián)接。結(jié)論：由使用條件為平穩(wěn)，不需要傳遞軸向力和扭矩的動連接，且應(yīng)保持軸的強(qiáng)度，齒輪等精度等級為8級鍵應(yīng)該具有一定的定心性，根據(jù)鍵使用地方不為軸伸處且不應(yīng)用螺釘緊固，最終選擇，普通圓頭平鍵聯(lián)結(jié)。尺寸選擇依據(jù)：普通平鍵的剖面尺寸,一般應(yīng)根據(jù)( 軸徑尺寸 )按標(biāo)準(zhǔn)選擇。普通平鍵的長度主要是根據(jù)( 輪轂寬度及長度系列 )來選擇的。鍵距軸端

25、為13mm距軸肩為35mm。 4.6.2 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算III軸受到的轉(zhuǎn)矩最大，III軸與大齒輪聯(lián)接的普通圓頭平鍵，對鍵聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。裝齒輪處的軸徑為50mm，軸長為47mm。聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為214.74N.m，載荷平穩(wěn)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P191頁續(xù)表17-30查得當(dāng)d=（4450）mm時，鍵的剖面尺寸為寬：b=14mm，高h(yuǎn)=9mm。鍵長l=47-2-5=40mm由機(jī)械設(shè)計(jì)P39頁表3-1取聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力為80Mpa。由公式的聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：因此，強(qiáng)度通過。III軸輸出端，對鍵聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。軸徑為35mm，軸長為60 mm。聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為214.74N.m，載

26、荷平穩(wěn)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P191頁續(xù)表17-30查得，鍵的剖面尺寸為寬：b=10mm，高h(yuǎn)=8mm。鍵長l=55mm由機(jī)械設(shè)計(jì)P39頁表3-1取聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力為80Mpa。由公式的聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：因此，強(qiáng)度通過。II軸小齒輪處，對鍵聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。軸徑為37mm，軸長為50 mm。聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為56.50N.m，載荷平穩(wěn)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P191頁續(xù)表17-30查得，鍵的剖面尺寸為寬：b=10mm，高h(yuǎn)=8mm。鍵長l=45mm由機(jī)械設(shè)計(jì)P39頁表3-1取聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力為80Mpa。由公式的聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：因此，強(qiáng)度通過。II軸大錐齒輪處，對鍵聯(lián)接進(jìn)

27、行強(qiáng)度計(jì)算。軸徑為37mm，軸長為50 mm。聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為56.50N.m，載荷平穩(wěn)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P191頁續(xù)表17-30查得，鍵的剖面尺寸為寬：b=10mm，高h(yuǎn)=8mm。鍵長l=45mm由機(jī)械設(shè)計(jì)P39頁表3-1取聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力為80Mpa。由公式的聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：因此，強(qiáng)度通過。I軸輸入端處，對鍵聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。軸徑為25mm，軸長為44 mm。聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為23.67N.m，載荷平穩(wěn)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊P191頁續(xù)表17-30查得，鍵的剖面尺寸為寬：b=8mm，高h(yuǎn)=7mm。鍵長l=35mm由機(jī)械設(shè)計(jì)P39頁表3-1取聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力為80Mp

28、a。由公式的聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：因此，強(qiáng)度通過。4.7 滾動軸承選擇方案滾動軸承的選擇方案：由于第一級為錐齒輪，第二級為斜齒圓柱齒輪，都會產(chǎn)生一定的軸向力。所以可以為角接觸軸承或圓錐滾子軸承。角接觸軸承能同時承受較大的徑向載荷和單向軸向載荷，這類軸承宜成對使用，使用旋轉(zhuǎn)精度較高的支承。圓錐滾子軸承能同時承受較大的徑向載荷和單向軸向載荷，且比角接觸軸承大。但極限轉(zhuǎn)速低，軸承外圈可分離，安裝、調(diào)整方便，宜成對使用。最終選擇承載能力更大，使用方便，無需較高旋轉(zhuǎn)精度支承的圓錐滾子軸承。 5 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與總成 5.1 軸上零件的固定方式固定方式簡圖特點(diǎn)平鍵制造簡單，裝拆方便，對中性好。用于較高精

29、度、高轉(zhuǎn)速及受沖擊或變載荷作用下的固定聯(lián)接中，還可用于一般要求的導(dǎo)向聯(lián)接中。過盈配合結(jié)構(gòu)簡單對中性好，承載能力高，可同時起周向和軸向固定作用，但不宜于常拆卸的場合。對于過盈量在中等以下的配合，常與平鍵聯(lián)接同時采用，以承受較大的交變、振動和沖擊固定方法簡圖特點(diǎn)軸肩軸環(huán)軸伸結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，可承受較大軸向力。常用于齒輪、鏈輪、帶輪、聯(lián)軸器和軸承等定位。 套筒結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度。一般用于零件間距較小場合，以免增加結(jié)構(gòu)重量。軸的轉(zhuǎn)速很高時不宜采用。 圓螺母固定可靠，裝拆方便，可承受較大的軸向力。由于軸上切制螺紋，使軸的疲勞強(qiáng)度降低。常用雙圓螺母或

30、圓螺母與止動墊圈固定軸端零件。彈性擋圈結(jié)構(gòu)簡單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動軸承。端蓋固定能夠承受較大的軸向力，拆裝方便，可靠性高。 結(jié)論：齒輪的固定選用受沖擊能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)速高的平鍵聯(lián)接。軸承內(nèi)圈與軸采用過盈量較小的過度配合，軸承內(nèi)圈的軸向固定采用軸肩或套筒的固定方式，其中輸入軸靠近輸入端的軸承內(nèi)圈因軸有較大的徑向力所以采用圓螺母固定方式。軸承外圈采用端蓋固定。 5.2支承結(jié)構(gòu)的基本形式 1）兩端固定支承 指兩個支承端各限制一個方向的軸向位移在純徑向載荷或軸向載荷較小的聯(lián)合載荷作用下的軸，一般采用采用向心型軸承組成兩端固定支承，并在其中一個支承端，使軸承外圈與外殼孔間采用較輕松的配合

31、，同時在外圈與端蓋間留出適當(dāng)?shù)目障?，以適應(yīng)軸的受熱伸長。 兩端固定支承2） 固定-游動支承 指在軸的一個支承端使軸承與軸及外殼孔的位置相對固定。以實(shí)現(xiàn)軸的軸向定位。而在軸的另一支承端，使軸承與軸或外殼孔間可以相對移動，以補(bǔ)償軸因熱變形及制造安裝誤差引起的長度變化固定-游動支承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，對各種工作條件的適應(yīng)性強(qiáng)。因此，在各種機(jī)床主軸、工作溫度較高的蝸桿軸以及跨距較大的長軸支承中得到廣泛的應(yīng)用。 固定-游動支承3） 兩端游動支承 兩端游動支承結(jié)構(gòu)中兩個支承端的軸承，都對軸不作確的軸向定位，因此都屬于游動 由于選用錐齒輪、斜齒圓柱齒輪會使軸承受一定的軸向力，因此選用可以適用于聯(lián)合載荷的兩端固定支

32、承。 5.3典型結(jié)構(gòu)的選擇與集成設(shè)計(jì)圓錐齒輪輸入軸懸臂支撐結(jié)構(gòu)選擇： 1、 圖5-27是將套杯作成獨(dú)立部件，這種結(jié)構(gòu)可以減小機(jī)體長度，簡化機(jī)體結(jié)構(gòu)，這是應(yīng)注意套杯剛度，并增加支承肋。 2、 圖5-26為短套杯結(jié)構(gòu)，軸承一端固定一端游動，結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便。 3、圖2-25可以承受較大的徑向載荷，深溝球軸承外圈不應(yīng)與孔接觸，以免承受徑向力。 4、 圖5-24軸承安裝都在套杯內(nèi)進(jìn)行，很不方便，而且軸承間隙靠螺母調(diào)整也很麻煩，軸剛度雖然較大，但用的較少。最終選擇：齒輪軸兩端固定方式。 5.4軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析 5.4.1 高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件裝配方案 A、軸段1由

33、聯(lián)軸器型號可知：直徑為25mm，長度為60mm B、軸段6先選軸承型號，由于該軸為懸臂梁且受軸向力，所以選取圓錐滾子軸承，型號為30207E內(nèi)徑為35mm，外徑為72mm B為17mm T為18.25mm a=15.3mm。所以軸段6的直徑為35mm，長度為20mm。 C、軸段4放置軸承直徑為35mm，長度為20mm，左側(cè)用圓螺母固定，右端用套杯固定。 D、軸段3 圓螺母選用M36x1.5 則寬度m=10mm 且與圓螺母配套使用的止動墊圈厚度s=1.5mm 適當(dāng)增加軸長，取長度為20mm。E、軸段2 聯(lián)軸器距端蓋15mm 端蓋厚12mm 所以長度取為32mm 直徑為30mm F、軸段5 由于小

34、齒輪懸臂布置，軸承支點(diǎn) a、b 應(yīng)該取懸臂長的二倍，徑計(jì)算得長度為80mm，為了減少加工面，軸徑取33mm。 軸上零件固定方案： 5.4.2 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從左到右分別為軸段1軸段5 A、軸段4，設(shè)計(jì)結(jié)果斜齒小齒輪分度圓半徑為54.01mm，齒寬為55mm。取此段軸長為50mm 軸徑為37mm。 B、軸段2，齒輪輪轂長為40mm，軸長定為50mm，直徑為齒輪孔徑37mm C、軸段1，軸承型號為30207E，所以軸徑為35mm，齒輪端面距離箱體內(nèi)壁取10mm，軸承距內(nèi)壁3mm，所以周長為38mm。D、軸段5與軸段1相同。 E、軸段3由于箱體內(nèi)壁應(yīng)該相對于輸入軸中心線

35、對稱，通過計(jì)算的，軸長為47mm 軸徑為47mm。 5.4.3 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案分析低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件裝配方案 從左到右分別為軸段1軸段6 A、軸段1 由聯(lián)軸器型號得軸徑為35mm 長為60mm。 B、軸段5處與大齒輪配合，軸徑為大齒輪孔徑50mm，長的為b-3=47mm C、軸段6選取軸承型號為E，所以軸徑為45mm，軸承距內(nèi)壁為3mm所以長度為40mm。 D、軸段4 用于大齒輪定位，軸肩為4mm，所以軸徑為58mm，右端定位軸承，軸承距內(nèi)壁3mm，長度取116mm。 E、軸段3與軸承配合，直徑為45mm，長為20mm。 F、軸段2，根據(jù)端蓋寬度加右軸端應(yīng)距端蓋15mm，確定長度3

36、5mm，軸徑為42mm。 5.5輸入與輸出軸的位置與相對關(guān)系；軸系結(jié)構(gòu)與零件定位關(guān)系 輸入軸于輸出軸呈90夾角 軸系結(jié)構(gòu)與零件定位關(guān)系： 1、由于箱體內(nèi)壁應(yīng)對輸入軸軸線對稱，通過中間軸大圓錐齒輪端面距離箱體內(nèi)壁為10mm，就可以確定內(nèi)壁距軸線的長度，延伸到輸出軸，由于軸承距離內(nèi)壁為3mm，就可以確定輸出軸定位軸承的位置。 2、由1可知內(nèi)壁距中軸線的距離，對稱過去得到另一側(cè)內(nèi)壁的位置，進(jìn)行逆推，由軸承端面距內(nèi)壁3mm確定軸承位置，由齒輪端面距離內(nèi)壁為10mm確定大齒輪的位置，進(jìn)而可以確定軸系的結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行固定，軸承與齒輪中間用套筒進(jìn)行定位。這樣中間軸的軸系結(jié)構(gòu)就全部定好了。3、 確定好內(nèi)壁位置延

37、伸到輸出軸，輸出軸軸線應(yīng)與中間軸軸線保持a=135mm，由于大小齒輪嚙合即齒輪中心線應(yīng)在同一平面內(nèi)，即中間軸的小齒輪中心線為輸出軸大齒輪的中心線，可以確定大齒輪位置，即軸系固定確定，軸承也用逆推確定位置方法與2一樣，進(jìn)而確定定位的軸系結(jié)構(gòu)。輸出軸軸系設(shè)計(jì)完成。 5.6 主要零部件的校核與驗(yàn)算 5.6.1 軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核1.整體受力圖如下： 2.水平面受力圖： 3. 垂直面受力圖： 4.計(jì)算斜齒輪上的三個力： 5.計(jì)算軸承反力 .水平面 .垂直面 6.各個力矩圖：.齒輪的軸向力平移至軸上所產(chǎn)生的彎矩為： .水平面彎矩圖 .垂直彎矩圖 .合成彎矩圖 .轉(zhuǎn)矩圖 =0.275由機(jī)械設(shè)計(jì)P143頁，表

38、10-3得 dmin=3510.78 所以合格 5.6.2 滾動軸承的壽命計(jì)算1.由于傳動裝置采用二級圓錐-圓柱傳動，存在一定的軸向力，故選用圓錐滾子軸承。現(xiàn)計(jì)輸出軸上的一對軸承的壽命。軸承型號為30209E，d=45mm，D=85mm，B=19mm，基本額定動載荷 C=64.2KN，基本額定靜載荷 Co=47.8N，采用油潤滑，極限轉(zhuǎn)速為5600r/min.載荷水平面H垂直面V支反力FFNHA=1530.34N因而，有RA=1547N，RB=907.65N1.低速軸壽命計(jì)算 (1)當(dāng)量動負(fù)荷P A軸承當(dāng)量動負(fù)荷： 由于此軸承僅受徑向力作用，因此 (查閱機(jī)械設(shè)計(jì)P169 表11-7 得載荷系數(shù)fP為1.1) B軸承當(dāng)量動負(fù)荷： B軸承收到軸向力和徑向力的聯(lián)合作用。 因而，需要根據(jù)FA/RB與e的關(guān)系來選擇相應(yīng)的計(jì)算公式， 當(dāng)FA/RB e時，PB=fp(XRB+YFA) 其中，e為界限值，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)P168，表11-6可得， e=0.55，此時，X=0.4，Y=1.1 FA/RB=70.89/213.67=0.33e=0.55，因而，選用第一個公式。 (2)取A,B兩軸承較大載荷計(jì)算 (3)計(jì)算壽命 取PA、PB中的較大值帶入壽命計(jì)算公式 因?yàn)槭菆A錐滾子軸承，取=3/10，則 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定壽命19200h，因而，壽命合格。 2.靜載荷