機械設計課程設計—同軸式二級圓柱齒輪減速器1

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機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 0 目錄 一、設計任務書 ........................................................................................................................................ 1 二、傳動方案的擬定及說明 ...................................................................................................................... 1 三、電動機的選擇 .................................................................................................................................... 3 四、計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 .......................................................................................... 3 五、計算傳動裝置的運動和動力參數 ........................................................................................................ 4 六、傳動件的設計計算 ............................................................................................................................. 5 1. V 帶傳動設計計算 ............................................................................................................................. 5 2. 斜齒輪傳動設計計算 ......................................................................................................................... 7 七、軸的設計計算 .................................................................................................................................. 12 1. 高速軸的設計 ................................................................................................................................. 12 2. 中速軸的設計 ................................................................................................................................. 15 3. 低速軸的設計 ................................................................................................................................. 19 精確校核軸的疲勞強度 ................................................................................................................ 22 八、滾動軸承的選擇及計算 .................................................................................................................... 26 1. 高速軸的軸承 ................................................................................................................................. 26 2. 中速軸的軸承 ................................................................................................................................ 27 3. 低速軸的軸承 ................................................................................................................................. 29 九、鍵聯(lián)接的選擇及校核 計算 ................................................................................................................ 31 十、聯(lián)軸器的選擇 .................................................................................................................................. 32 十一、減速器附件的選擇和箱體的設計 .................................................................................................. 32 十二、潤滑與密封 .................................................................................................................................. 33 十三、設計小結 ...................................................................................................................................... 34 十四、參考資料 ...................................................................................................................................... 35 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 1 設計計算及說明 結果 一、 設計任務書 設計一用于帶式運輸機上同軸式二級圓柱齒輪減速器 1. 總體布置簡圖 2. 工作情況 工作平穩(wěn)、單向運轉 3. 原始數據 運輸機卷筒扭矩（ N?m） 運輸帶速度（ m/s） 卷筒直徑（ 帶速允許偏差（ %） 使用年限（年） 工作制度（班 /日） 1350 20 5 10 2 4. 設計內容 (1) 電動機的選擇與參數計算 (2) 斜齒輪傳動設計計 算 (3) 軸的設計 (4) 滾動軸承的選擇 (5) 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核 (6) 裝配圖、零件圖的繪制 (7) 設計計算說明書的編寫 5. 設計任務 (1) 減速器總裝配圖 1 張（ 0 號或 1 號圖紙） (2) 齒輪、軸零件圖各一張（ 2 號或 3 號圖紙） (3) 設計計算說明書一份 二、 傳動方案的擬定及說明 如任務書上布置簡圖所示，傳動方案采用 V 帶加同軸式二級圓柱齒輪減速箱 ，采用 V 帶可起到過載保護作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 2 設計計算及說明 結果 m rD vn w ?? ????? ?? 三、 電動機的選擇 1. 電動機類型選擇 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Ｙ（ 列三相異步電動機。它為臥式封閉結構。 2. 電動機容量 (1) 卷筒軸的輸出功率w 3502100021000 ?????? (2) 電動機的輸出功率dP? 傳動裝置的總效率5423321 ?????? ?????式中， ?21,?? 為從電動機至卷筒軸之間的各傳動機構和軸承的效率。由《機械設計課程設計》（以下未作說明皆為此書中查得）表 2得： V ? ；滾動軸承 ? ；圓柱齒輪傳動 ? ；彈性聯(lián)軸器 ? ；卷筒軸滑動軸承 ?，則 8 2 0 1 2 7 3 ??????? 故 0 1 0 1 6 2 ?? ?(3) 電動機額定功率0取電動機額定功率 3. 電動 機的轉速 由表 2得 V 帶傳動常用傳動比范圍 42'1 ～?i ，由表 2得兩級同軸式圓柱齒輪減速器傳動比范圍 608'2 ～?i ，則電動機轉速可選范圍為 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 3 m 0 0 2 6668''' 21 ???? 可見同步轉速為 750r/1000r/1500r/000r/電動機均符合。這里初選同步轉速分別為 1000r/ 1500r/兩種電動機進行比較， 如下表： 方案 電動機型號 額定功率（ 電動機轉速（ r/ 電動機質量（ 傳動裝置的傳動比 同步 滿載 總傳動比 兩級減速器 1 500 1440 81 000 970 119 表中數據可知兩個方案均可行，但方案 1 的電動機質量較小，且比價低。因此，可采用方案 1，選定電動機型號為 4. 電動機的技術數據和外形、安裝尺寸 由表 20 20出 電動機的主要技術數據和外形、安裝尺寸，并列表記錄備份。 型號 額定功率 (同步轉速 (r/滿載轉速 (r/堵轉轉矩額定轉矩 最大轉矩額定轉矩 500 1440 D E G K L Ｆ×ＧＤ 質量（ 132 38 80 33 12 515 10×８ 81 四、 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 1. 傳動裝置總傳動比 ??2. 分配各級傳動比 取 V 帶傳動的傳動比 i ，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動比為 7 8 6 ?? ? 所得32 符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。 i i 2??設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 4 五、 計算傳動裝置的運動和動力參數 1. 各軸轉速 電動機軸為 0 軸，減速器高速軸為Ⅰ軸，中速軸為Ⅱ軸，低速軸為Ⅲ軸，各軸轉速為 m 44032Ⅲ21Ⅱ10Ⅰ0?????????2. 各軸輸入功率 按電動機額定功率 21Ⅱ10Ⅰ0?????????????????????3. 各州轉矩 ??????????????????ⅢⅡⅡⅡⅠⅠⅠ000電動機軸 高速軸Ⅰ 中速軸Ⅱ 低速軸Ⅲ 轉速（ r/ 1440 576 率（ 矩（ ） 計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 5 六、 傳動件的設計計算 1. V 帶傳動設計計算 （ 1） 確定計算功率 由于是帶式輸送機， 每天工作兩班，查《機械設計》（ V 帶設計部分未作說明皆查此書 ）表 8， 工作情況系數 ??? （ 2） 選擇 V 帶的 帶型 由 0 用 A 型 （ 3） 確定帶輪的基準直徑算 帶速 v ① 初選小帶輪的基準直徑1表 8表 8小帶輪的基準直徑 d 1251 ? ② 驗算帶速 v。按式 (8算帶的速度 d /440125100060 01 ?? ????? ?? 30/5 ??因為 ,故帶速合適。 ③ 計算大帶輪的基準直徑。根據式 (8計算大帶輪基準直徑2 21 2 ??? 根據表 8圓整 為 152 ?（ 4） 確定 V 帶的中心距 a 和基準長度根據式 (8初定中心距 000 ?。 ② 由式 (8算帶所需的基準長度 25315()315125(250024)()(224)()(222021221002122100?????????????????????由表 8帶的基準長度 800?? A 型 d 1251 ? d 3152 ? 800? 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 6 ③ 按式 (8算實際中心距 a。 0 ??????? 中 心距變化范圍為 （ 5） 驗算 小帶輪 上的包角1??????????????? 90160545 . 25315(180a 180 121 dd （ 6） 確定帶的根數 ① 計算單根 V 帶的額定功率 由 251 ?和 4400 ，查表 8 根據 4400 ， i= A 型帶，查表 8 ? 于是得，表得查表 ???? ? r 8 2 4 00 ??????? ? ② 計算 V 帶的根數 z。 ??? 根。 （ 7） 計算單根 A 型帶的單位長度質量 q=m，所以 00[)00)(22m ????????????應使帶的實際初拉力(（ 8） 計算壓軸力p 1 6 2 22152s 2)( 1m i i n ??????? ? ??? 1601? 5 根 65)( NF p 1622)( 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 7 2. 斜齒輪傳動設計計算 按低速級齒輪設計： 小齒輪轉矩 ?? ，小齒輪轉速 ? ， 傳動比 ? （ 1） 選定齒輪類型、精度 等級 、材料及齒數 ① 選用 斜 齒圓柱齒輪 ② 運輸機為一般工作機器，速度不高，故選 7 級精度（ ③ 由《機械設計》（斜齒輪設計部分未作說明皆查此書）表 10擇小齒輪材料為40質），硬度為 280齒輪材料為 45 鋼（調質），硬度為 240者硬度差為 40 ④ 選小齒輪齒數 241 ?z ：大齒輪齒數 ???? ⑤ 初 選取螺旋角 ??14? （ 2） 按齒面接觸強度設計 按式 (10算，即 3 211 )][(12?????? ① 確定公式內各計算數值 a) 試選 載荷系數 6.1?由圖 10取區(qū)域系數 Z c) 由圖 10得 ? ?? ??， ???? ??? ???d) 小齒輪傳遞的傳矩 ? e) 由表 10取齒 寬 系數 1??由表 10得材料彈性影響系數 ? g) 由圖 10齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 001? ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 502? h) 由式 10算 應力循環(huán)次數： 036582(15766060??????????????????h 斜齒圓柱齒輪 7 級精度 241 ?z ??14? 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 8 i) 由圖 10得接觸疲勞壽命系數 1 ?? K j) 計算 接觸疲勞許用應力： 取失效概率為 1%，安全系數 S=1，由式 (10 ? ?? ? M P ????????????k) 許用接觸應力 ? ? ? ? ? ? M P 175402 21 ????? ??? ② 計算 a) 試算 小齒輪分度圓直徑計算公式得 t ?????? ????????? b) 計算圓周速度 t 1 ?? ???? ??? ?? c) 齒寬 b 及模數 o o ??????????????d) 計算縱向重合度??a a ????????? ??? ? e) 計算載荷系數 K 由表 10得使用系數 1?根據 ， 7 級精度，由圖 104.1? 表 10得?1231.?? 因]2/??? 100? 表 10?? K；圖 10得 t 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 9 設計計算及說明 結果 故載荷系數： ???????? ?? f) 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式 (10 311 ????g) 計算模數n 4c o o ???? ??（ 3） 按齒根彎曲強度設計 由式 (103 2121][co ???? ?? ① 確定計算參數 a) 計算載荷系數 ???????? ?? b) 根據縱向重合度 ?，從圖 10得螺旋角影響系數 計算當量齒數 o o o o ????????查取齒形系數 由表 10得 ? 查取應力校正系數 由表 10得 ? 計算彎曲疲勞許用應力 由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 001 ?? ；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 802 ?? n 設計計算 及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 10 由圖 10得彎曲疲勞壽命系數 ? =式 (10 ? ?? ? M P ????????????g) 計算大、小齒輪的][ 并加以比較 ? ?? ? 0 1 6 3 3 7 9.?????? 大齒輪的數值大 ② 設計計算 ? ? o ?? ?????? ? 對比計算的結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數，取 ?， 已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 來計算應有的齒數。于是由 4co ??? 取 321 ?z ，則 ??? （ 4） 幾何尺寸計算 ① 計算中心距 ? ? ? ? n 314co 1 1 932co 1 ?? ???????將中心距圓整為 233 按圓整后的中心距修正螺旋角 n 321 ?z 1192 ?z 計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 11 ? ? 5533132332 3)11932(a r c c o r c c o s 21 ?????? ????? a n? 因 ? 值改變不多， 故參數, ???等不必修正 ③ 計算大、小齒輪的分度圓直徑 o o o o ?????????????????? ④ 計算齒輪 寬 度 d ????? 圓整后取 00,105 21 ?? 由于是同軸式二級齒輪減速器，因此兩對齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求，且根據低速級傳動計算得出的齒輪接觸疲勞強度以及彎曲疲勞強度一定能滿足高速級齒輪傳動的要求。 為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故高速級小齒輪采用左旋，大齒輪采 用右旋，低速級小齒輪右旋大齒輪左旋。 高速級 低速級 小 齒輪 大 齒輪 小 齒輪 大 齒輪 傳動比 數 (3 螺旋角 中心距 (233 齒數 32 119 32 119 齒寬 (105 100 105 100 直徑(分度圓 根圓 頂圓 向 左旋 右旋 右旋 左旋 ?? 設計計算及說明 結果 553313 ????機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 12 七、 軸的設計計算 1. 高速軸的設計 (1) 高速軸上的功率、轉速和轉矩 轉速 （ r ） 高速軸 功率（ 轉矩 T（ ） 576 2) 作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為 d =， 根據 《機械設計》（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式 (10 則 a o o st a ?????????????????????NF p 1622? (3) 初步確定軸的最小直徑 先按式 (15步估算軸 的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。根據表 15 1120 ?A,于是得 30m ??? (4) 軸的結構設計 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） ? 622? 設計計算及說明 結果 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 13 2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 ① 為了滿足 V 帶輪的軸向定位，Ⅰ -Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、?-Ⅲ段的直徑 dⅡ -Ⅲ =32V 帶輪與軸配合的 長度 0了保證軸端檔圈只壓在 V 帶輪上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ -Ⅱ段的長度應比 短一些，現(xiàn)取 LⅠ -Ⅱ =75 ② 初步選 擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據 dⅡ -Ⅲ =32軸承產品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30307，其尺寸為 d× D× T=3580 dⅢ -Ⅳ =dⅦ -Ⅷ =35 LⅢ -Ⅳ =21+21=42LⅤ -Ⅵ =10 右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得 30308 型軸承的定位軸肩高度h=此， 套筒 左端高度為 dⅤ -Ⅵ =44 ③ 取 安裝齒輪的軸段 Ⅳ -Ⅴ 的直徑 dⅣ -Ⅴ =40 LⅣ -Ⅴ =103輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。 ④ 軸承端蓋的總寬度為 36減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與 V 帶輪右端面間的距離 L=24取 LⅡ -Ⅲ =60 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3） 軸上零件的軸向定位 V 帶輪與軸的 周向定位 選用平鍵 10863V 帶輪與軸的配合為 H7/輪與軸的周向定位選用平鍵 12870為 了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故 選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15軸端倒角 ??各圓角半徑見圖 軸段編號 長度（ 直徑（ 配合說明 Ⅰ -Ⅱ 75 30 與 V 帶輪鍵 聯(lián)接 配合 Ⅱ -Ⅲ 60 32 定位軸肩 Ⅲ -Ⅳ 42 35 與滾動軸承 30307 配合，套筒定位 Ⅳ -Ⅴ 103 40 與小齒輪鍵 聯(lián)接 配合 Ⅴ -Ⅵ 10 44 定位軸環(huán) Ⅵ -Ⅶ 23 35 與滾動軸 承 30307 配合 總長度 313 5） 求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取 于 30307 型圓錐滾子軸承，由手冊中查得 a=18此，軸的支撐跨距為 18 3=42 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面。先計算出截面 C 處的 的值列于下表。 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 14 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 15 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F H 11431 ? ， H 12622 ? V 22371 ?? ， V 15162 ? C 截面彎矩 M ??? 8 5 1 8 532 ???145551 32總彎矩 ????? 168 646145 551851 85 2222m a ? 118750 （ 6） 按彎扭合成應力校核軸的強度 根據式 (15上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取 ，軸的計算應力 ? ? M 46)(32222 ?????? ?? ＝ 已選定軸的材料為 45質處理。由表 15得 70 1- ?? 。因此][ 1? ? ，故安全。 2. 中速軸的設計 (1) 中 速軸上的功率、轉速和轉矩 轉速 （ r ） 中 速軸功率（ 轉矩 T（ ） 2) 作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為 ，根據 式 (10 則 a o o st a ?????????????????????已知低速級齒輪的分度圓直徑為 ，根據 式 (10 則 安全 ? 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 16 a o o st a ????????????????????(3) 初步確定軸的 最小直徑 先按式 (15步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。根據表 15 1120 ?A,于是得 30m ??? (4) 軸的結構設計 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 2）根據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的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據 dⅠ -Ⅱ =dⅤ -Ⅵ =45軸承產品目錄中初步選取標準精度級的單列圓 錐滾子軸承 30309，其尺寸為 d× D× T=45100 LⅠ -Ⅱ =LⅤ -Ⅵ =27+20=47 兩端滾動軸承采用套筒進行軸向定位。由手冊上查得 30309 型軸承的定位軸肩高度h=此，左邊套筒左側和右邊套筒右側的高度為 ② 取安裝大齒輪出的軸段Ⅱ -Ⅲ的直徑 dⅡ -Ⅲ =50輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。 ③ 為了使大齒輪軸向定位，取 dⅢ -Ⅳ =55由于考慮到與高、低速軸的配合，取LⅢ -Ⅳ =100 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 ? 設計計算及說明 結果 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 17 3）軸上零件的軸向定位 大 小 齒輪與軸的周向定位 都 選用平鍵 14970為 了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15軸端倒角 ??各圓角半徑見圖 軸段編號 長度（ 直徑（ 配合說明 Ⅰ -Ⅱ 49 45 與滾動軸承 30309 配合，套筒定位 Ⅱ -Ⅲ 98 50 與大齒輪鍵 聯(lián)接 配合 Ⅲ -Ⅳ 90 55 定位軸環(huán) Ⅳ -Ⅴ 103 50 與小齒輪鍵 聯(lián)接 配合 Ⅴ -Ⅵ 45 45 與滾動軸承 30309 配合 總長度 385 5） 求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取 于 30309 型圓錐滾子軸承，由手冊中查得 a=21此，軸的支撐跨距為 6 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面。先計算出截面 C 處的 的值列于下表。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F 81 ? H 61862 ? V 13821 ? V 26822 ? C 截面彎矩 M ??? 4 6 0 8 7 532 ? ???3 5 3 5 3 6 232 總彎矩 ????? 580 8 56353 5 36460 8 75 2222m a ? 422360 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 18 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 19 （ 6） 按彎扭合成應力校核軸的強度 根據式 (15上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取 ，軸的計算應力 ? ? M p aM p 32222 ?????? ?? ＝ 已選定軸的材料為 45質處理。由表 15得 701- ??。因此][ 1? ? ，故安全。 3. 低速軸的設計 (1) 低 速軸上的功率、轉速和轉矩 轉速 （ r ） 中速軸功率（ 轉矩 T（ ） 2) 作用在軸上的力 已知低速級齒輪的分度圓直徑為 ，根據 式 (10 則 a o o st a ?????????????????????(3) 初步確定軸的最小直徑 先按式 (15步估算軸的最小直徑。選取軸的材 料為 45 鋼，調質處理。根據表 15 1120 ?A， 于是得 30m ???(4) 軸的結構設計 1） 擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 安全 ? 設計計算及說明 結果 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 20 2） 根據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，Ⅵ -Ⅶ軸段左端需制出一軸肩，故取Ⅴ -Ⅵ段的直徑 dⅤ -Ⅵ =64聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 07了保證軸端檔圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅵ -Ⅶ段的長度應比 短一些，現(xiàn)取 LⅥ -Ⅶ=105 ② 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據 dⅥ -Ⅶ =65軸承產品目錄中初步選取標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30314，其尺寸為 d× D× T=7015038 dⅠ -Ⅱ=dⅣ -Ⅴ =70 LⅠ -Ⅱ =38LⅣ -Ⅴ =38+20=58 左端滾動軸承采用軸環(huán)進行軸向定位。由表 15得 30314 型軸承的定位高度h=6此，取得 dⅡ -Ⅲ =82右端軸承采用套筒進行軸向定位，同理可得套筒右端高度為 6 ③ 取安裝齒輪出的軸段Ⅲ -Ⅳ的直徑 dⅢ -Ⅳ =75輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為 100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 lⅢ -Ⅳ =98 ④ 軸承端蓋 的總寬度為 30減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與聯(lián)軸器左端面間的距離 L=30取 LⅤ -Ⅵ =60 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 3） 軸上零件的軸向定位 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為 181180聯(lián)軸器與軸的配合為H7/輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為 201280了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為 H7/ 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15軸端倒角 ??各圓角半徑見圖 軸段編號 長度（ 直徑（ 配合說明 Ⅰ -Ⅱ 38 70 與滾動軸承 30314 配合 Ⅱ -Ⅲ 10 82 軸環(huán) Ⅲ -Ⅳ 98 75 與大齒輪以鍵 聯(lián)接 配合，套筒定位 Ⅳ -Ⅴ 58 70 與滾動軸承 30314 配合 Ⅴ -Ⅵ 60 68 與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位 Ⅵ -Ⅶ 105 63 與聯(lián)軸器鍵 聯(lián)接 配合 總長度 369計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 21 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 22 （ 5） 求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點 位置時，從手冊中查取 于 30314 型圓錐滾子軸承，由手冊中查得 a=31此，軸的支撐跨距為 42756721 ???? 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 B 是軸的危險截面。先計算出截面 B 處的 的值列于下表。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F H H V ? V B 截面彎矩 M ??? 2 6 4 2 0 411 ? ??362325 22 總彎矩 ????? 448 4 23362 3 25264 2 04 2222m a ? 1370920 （ 6） 按彎扭合成應力校核軸的強度 根據式 (15上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取 ，軸的計算應力 ? ? M 32222 ?????? ?? ＝ 已選定軸的材料為 45質處理。由表 15得 70 1- ?? 。因此 ][1? ?，故安全。 （ 7） 精確校核軸的疲勞強度 1） 判斷危險截面 截面 ⅤⅥⅦ只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以 截面 ⅤⅥⅦ無需校核。 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅲ和 Ⅳ 處 過盈配合引起應力集中 最嚴重；從受載情況來看， 截面 B 上的應力最大。 截面Ⅲ的應力集中影響和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅲ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面 B 上雖然應力最大，但應力集中不大（過盈配合 及鍵槽引起的應力集中均在兩端），而這里軸的直徑也大，故截面 B 不必校核。截面ⅠⅡ顯然更不必校核 。由《機械設計》第三章附錄可知，鍵槽的應力集中系數比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側。 安全 設計計算及說明 結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 23 2） 截面 Ⅳ 左側 抗彎截面系數 3333 ??? 抗扭截面系數 3333 8 4 3 7 ???截面 Ⅳ 左側的彎矩為 ???? 1 6 14 3 275 48754 4 84 2 3 截面 Ⅳ 上的扭矩為 ? 1370920 截面上的彎曲應力 M P 18 71 6 14 3 2 ????截面上的扭轉切應力 T 3 7 51 3 7 0 9 2 0 ????軸的材料為 45質處理。由表 15得 2 0 0 M P a,3 5 5 M P a,7 3 5 M P a 11b ??? ?? ??? 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表 3??? 經插值后可查得 ??? ??又由附圖 3得軸的材料的敏性系數為 ? ?? 故有效應力集中系數為 ? ? ? ?? ? ? ????????????????????? ??qk 由附圖 3尺寸系數 ?由附圖 3扭轉尺寸系數 ?軸按磨削加工，附圖 3表面質量系數為 ?? ??軸未經表面強化處理，即β q=1，則得綜合系數值為 ?????????? ??結果 機械設計課程設計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 24 ??????????