減速器設(shè)計(jì)說明書二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器.doc
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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 二級(jí)圓錐圓柱減速器設(shè)計(jì)說明書 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 目 錄 1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的擬定 2 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 3 3 傳動(dòng)比的分配 4 4 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 4 5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 6 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 7 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 9 鍵連接的選擇和計(jì)算 30 10 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算 31 11 聯(lián)軸器的選擇 33 12 箱體的設(shè)計(jì) 33 13 潤滑和密封設(shè)計(jì) 35 設(shè)計(jì)總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 36 1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的擬定 1.1 技術(shù)參數(shù)： 輸送鏈的牽引力F： 9 kN ， 輸送鏈的速度V ：0.35 m/s， 鏈輪的節(jié)圓直徑d：370 mm。 1.2 工作條件： 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期10年（每年300個(gè)工作日，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差5%。鏈板式輸送機(jī)的傳動(dòng)效率為95%。 1.3 擬定傳動(dòng)方案 傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，減速器，工作機(jī)等組成。減速器為二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。外傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)。方案簡(jiǎn)圖如圖。 方案圖 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.1 電動(dòng)機(jī)的類型：三相交流異步電動(dòng)機(jī)（Y系列） 2.2 功率的確定 2.2.1 工作機(jī)所需功率 (kw): =/(1000)=90000.35/(10000.95)= 3.316kw 2.2.2 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率η： η= =0.990.970.980.96=0.8503 （為聯(lián)軸器的效率，為圓錐滾子軸承的效率，為圓錐齒輪傳動(dòng)的效率（七級(jí)精度（油潤滑）），為圓柱齒輪的傳動(dòng)效率（七級(jí)精度（油潤滑）），為鏈傳動(dòng)的效率） 2.2.3 所需電動(dòng)機(jī)的功率 (kw): =/η=3.316Kw/0.8503=3.900kw 2.2.4電動(dòng)機(jī)額定功率: 2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)比和機(jī)構(gòu)尺寸減小，其中=4kN，符合要求，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容易制造且體積小。 由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132M1—6 電動(dòng)機(jī)額定功率=4kN,滿載轉(zhuǎn)速=960r/min 工作機(jī)轉(zhuǎn)速=60*V/(π*d)=18.066r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 (kw) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 Y132M1—6 4 960 2.0 2.0 3 傳動(dòng)比的分配 總傳動(dòng)比：=/=960/18.066=53.138 設(shè)高速輪的傳動(dòng)比為,低速輪的傳動(dòng)比為,鏈傳動(dòng)比為，減速器的傳動(dòng)比為。 鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比推薦2至5，選=5，則 =/=10.628 ,=2.657,選=2.7， 則=/=3.936，選=3.9 。 ==2.73.95=52.65 =（-）/=（52.65-53.138）/53.138=-0.918% <5% 符合要求。 4 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 4.1 各軸的轉(zhuǎn)速n(r/min) 高速軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速：==960 r/min 中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：=/=960/2.7=355.556 r/min 低速軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速：=/=355.556/3.9=91.168 r/min 滾筒軸Ⅳ的轉(zhuǎn)速：=/=91.168/5=18.234 r/min 4.2 各軸的輸入功率P（kw） 高速軸Ⅰ的輸入功率： 中間軸Ⅱ的輸入功率： 低速軸Ⅲ的輸入功率： 滾筒軸Ⅳ的輸入功率： 4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm) 高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩：39.394Nm 中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩：101.099Nm 低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩：374.801Nm 滾筒軸Ⅳ的輸入轉(zhuǎn)矩：1781.263Nm 5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1 選擇鏈輪齒數(shù) 取小齒輪齒數(shù)=19，大鏈輪的齒數(shù)==519=95。 5.2 確定計(jì)算功率 查表9-6得=1.1，查圖9-13得=1.36，單排鏈，功率為 ==1.11.363.578=5.353kW 5.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)=9.025kW和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速=91.168（r/min），由圖9-11得鏈條型號(hào)為24A-1，由表9-1查得節(jié)距p=31.75mm。 5.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距=(30～50)p=(30～50)38.1=952.5～1587.5mm。取=1000mm，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù): =21000/31.75+(19+95)/2+[(95-19)/ 2π]31.75/1000 ≈124.6 故取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)=125節(jié) 由（-）/(-）=（125-19）/（95-19）=1.395，查表9-7得=0.23259，所以得鏈傳動(dòng)的最大中心距為： =p[2-(+)]=0.2325931.75[2125-(19+95)] ≈1078mm 5.5 計(jì)算鏈速v，確定潤滑方式 v=p/(601000)=1991.16831.75/ (601000)≈0.921m/s 由圖9-14查得潤滑方式為：滴油潤滑。 5.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 有效圓周力：=1000P/v =10003.578/0.921=3884.908N 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)=1.15 則≈=1.153884.908≈4467.644N 計(jì)算鏈輪主要幾何尺寸 5.7 鏈輪材料的選擇及處理 根據(jù)系統(tǒng)的工作情況來看，鏈輪的工作狀況是，采取兩班制，工作時(shí)由輕微振動(dòng)。每年三百個(gè)工作日，齒數(shù)不多，根據(jù)表9-5得 材料為40鋼，淬火 、回火，處理后的硬度為40—50HRC 。 6 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 6.1.1 選用閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，取標(biāo)準(zhǔn)齒形角，頂隙系數(shù)，齒頂高系數(shù)，螺旋角，軸夾角，不變位，齒高用頂隙收縮齒。 6.1.2 根據(jù)課本表10-1，材料選擇，小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，均采用硬齒面。 6.1.3 根據(jù)課本表10-8，選擇7級(jí)精度。 6.1.4 傳動(dòng)比u=/=2.7。 選=21，=u=212.7=56.7，取=57。 6.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： ≥2.92 6.2.1 試選載荷系數(shù)=1.6 6.2.2 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=95.510/=39.4Nm 6.2.3 選取齒寬系數(shù)=0.3 6.2.4 由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù)。 6.2.5 由圖10-21d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 6.2.6 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ； 。 6.2.7 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) ；。 6.2.8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 6.2.9 試算小齒輪的分度圓直徑 代入中的較小值得 ≥2.92=70.6 mm 6.2.10 計(jì)算圓周速度v =（3.1460.01960）/（601000）=3.015m/s 6.2.11 計(jì)算載荷系數(shù) 齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)均勻平穩(wěn)，查表10-2得=1.0。 由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.1。 由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)==1。 依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪懸臂布置，查表10-9得軸承系數(shù)=1.25 由公式==1.5=1.51.25=1.875接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)==11.11.11.875=2.06 6.2.12 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 =70.6=76.805 mm m=/=76.805/21=3.657 mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m =4 mm。 6.2.13 計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù) =m=421=84mm；=m=457=228mm ；=90-= 6.2.14 確定并圓整齒寬 b=R=0.3120.9=36.27mm圓整取。 6.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 6.3.1 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù) K==2.06 6.3.2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) =/cos=21/cos=27.725 =/cos=57/cos=164.141 6.3.3 查表10-5得 =2.57,=1.60,=2.13,=1.84。 6.3.4 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.83，=0.86 取安全系數(shù)=1.4 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =440Mpa =425Mpa 按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力 6.3.5 校核彎曲強(qiáng)度 根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式 =74.31MPa =26.09Mpa 滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。 7 圓柱斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 7.1.1 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，采用硬齒面。 7.1.2 根據(jù)課本表10-1，選擇大、小齒輪材料均為40Cr鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48至55HRC 。 7.1.3 根據(jù)課本表10-8，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，并且輪齒變形不大，故選用7級(jí)精度。 7.1.4 試選小齒輪齒數(shù)=21,則大齒輪齒數(shù)===3.921=81.9，取=82。 7.1.5 初選螺旋角β= 7.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 7.2.1 試選載荷系數(shù)。 7.2.2計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 7.2.3 因大、小齒輪均為硬齒面，故意選用稍小的齒寬系數(shù)，現(xiàn)取=0.8。 7.2.4 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。 7.2.5 由表10-30選取區(qū)域系數(shù)。 7.2.6 由圖10-26查得，，則。 7.2.7 由圖10-21e按齒面硬度查得齒輪解除疲勞強(qiáng)度極限。 7.2.8 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)許用應(yīng)力次數(shù) 7.2.9 由圖10-19根據(jù)N查取接觸疲勞壽命系數(shù)，。 7.2.10 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) S=1 （2）計(jì)算 7.2.11試算小齒輪的分度圓直徑。 7.2.12 計(jì)算圓周速度 7.2.13 計(jì)算齒寬b及模數(shù)。 ； ； ； 。 7.2.14 計(jì)算縱向重合度 7.2.15 計(jì)算載荷系數(shù)K。 由表10-2查得使用系數(shù)=1.25，根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-3查得；根據(jù)硬面齒輪、對(duì)稱布置、6級(jí)精度、=0.8，從表10-4，查得?？紤]齒輪為7級(jí)精度，取，故載荷系數(shù) 另由圖10-13查得。 7.2.16 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑。 7.2.17 計(jì)算模數(shù)。 7.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式為 （1）確定計(jì)算參數(shù) 7.3.1 計(jì)算載荷系數(shù)。 7.3.2 由圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；彎曲疲勞壽命系數(shù)，。 7.3.3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.4。 7.3.4 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得，。 7.3.5 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得，。 7.3.6 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 ； ；小齒輪的數(shù)值大。 7.3.7 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)。 7.3.8 設(shè)計(jì)計(jì)算 取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，取分度圓直徑=41.161mm。 ， 取，則=3.920=128.7，取 7.4 幾何尺寸計(jì)算 7.4.1 計(jì)算中心距 將中心距圓整為。 7.4.2 按圓整后的中心距修正螺旋角s 因值變化不多，故參數(shù)、、等不必修正。 7.4.3 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 7.4.4 計(jì)算齒輪寬度 圓整后??；。 8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 8.1 輸入軸設(shè)計(jì) 8.1.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.96kW =960r/min =39.394Nm 8.1.2 求作用在齒輪上的力 已知高速級(jí)小圓錐齒輪的分度圓半徑為 mm 376.637 N 139.472N 8.1.3 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)課本表15-3，取，得 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%—15%，取=20 mm 左右。 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(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則。選擇棉花形彈性聯(lián)軸器。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1—6,由指導(dǎo)書表17-9查得，電動(dòng)機(jī)的軸伸直徑D= 38 mm 。查指導(dǎo)書表17-6，選LM4型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為140，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取=22mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為80mm。 8.1.4 擬定軸上零件的裝配方案 8.1.5 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=26 mm 。左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D= 30 mm ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為L(zhǎng)=82mm，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軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取。 8.1.6 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=26 mm ，由指導(dǎo)書表15-1，初步選取02系列， 30206 GB/T 276，其尺寸為，故，而為了利于固定，取。取。 8.1.7 取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑；齒輪的左端用甩油環(huán)定位。取齒輪輪轂的寬度為50mm，應(yīng)使套筒端面可靠地壓緊軸承，由甩油環(huán)長(zhǎng)度以及略小于輪轂寬度的部分組成，故。為使套筒端面可靠地壓緊軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，故取。 8.1.8 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑油的要求，取 8.1.9 取 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 8.1.10 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接 軸與半聯(lián)軸器之間的平鍵，按=22mm, 查得平鍵截面,長(zhǎng)70mm。 軸與錐齒輪之間的平鍵按，由指導(dǎo)書14-26查得平鍵截面，長(zhǎng)為40mm，鍵槽均用鍵槽銑刀加工。 選擇半聯(lián)軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)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。 8.1.11 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6 8.1.11 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為，其他均為R=1.6 8.1.12 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出右軸承位置的支撐點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =39.394Nm 8.1.13按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)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(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。 8.1.14判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 8.1.15截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6右側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =39.394Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，，經(jīng)插值后查得 =1.886 =1.424 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.178/0.85+1/0.92=1.473 /+1/=1.352/0.92+1/0.92=1.556 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 8.1.16 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =39.394Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=2.136，則/=0.82.136=1.709 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=2.136+1/0.92=2.223 /+1/=1.709+1/0.92=1.796 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 8.2 中間軸設(shè)計(jì) 8.2.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.764kW =355.556r/min =101.099Nm 8.2.2 求作用在齒輪上的力 已知小圓柱斜齒輪的分度圓半徑=68.063mm = =2970.748/cos=1115.053N =2970.748=1081.264N 已知大圓錐齒輪的平均分度圓半徑 mm 8.2.3 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)課本表15-3，取，得 中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑。 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%—15%，故 8.2.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖 8.2.5 初步選擇圓錐滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取02系列，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30206，其尺寸為，所以==30mm。 8.2.6 取安裝圓錐齒輪的軸段，錐齒輪左端采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長(zhǎng)，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑為。 8.2.7 已知圓柱斜齒輪齒寬=60mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取=58mm。 8.2.8 箱體以小圓錐齒輪中心線為對(duì)稱軸，由圓錐齒輪的嚙合幾何關(guān)系，推算出，箱體對(duì)稱線次于截面3右邊26.5mm處，根據(jù)對(duì)稱性和各軸上零件分布取，， 8.2.9 軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為28mm，選擇齒輪輪轂與軸的配合為；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm，選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)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。 8.2.10 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為。 8.2.11 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =101.099Nm 8.2.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)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(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。 8.2.13判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 8.2.14截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6右側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =101.099Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，，經(jīng)插值后查得 =2.112 =1.790 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.901/0.84+1/0.92=2.350 /+1/=1.672/0.84+1/0.92=2.077 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 8.2.15 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =101.099Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=2.256，則/=0.82.256=2.232 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=2.256+1/0.92=2.343 /+1/=2.232+1/0.92=1.892 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 8.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 8.3.1 求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =3.578kW =91.681r/min =374.801Nm 8.3.2 求作用在齒輪上的力 已知大圓柱斜齒輪的分度圓半徑 =261.938mm = =2861.754/cos=1074.143N =2861.754=1041.593N 8.3.3 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)課本表15-3，取，得 中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑。 因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%—15%，故 8.3.4 擬定軸上零件的裝配方案如圖。 8.3.5 由圖可得為整個(gè)軸直徑最小處選=45 mm 。 為了滿足齒輪的軸向定位，取。根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距 箱體的距離綜合考慮取，。 8.3.6 初步選擇圓錐滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取02基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30211，其尺寸為，所以==55mm。這對(duì)軸承均采用甩油環(huán)進(jìn)行軸向定位，由表15-7查得30211型軸承的定位軸肩高度，因此取。去安裝支持圓柱齒輪處直徑。 8.3.7 已知圓柱斜齒輪齒寬=55mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取=53mm。 8.3.8 由于中間軸在箱體內(nèi)部長(zhǎng)為212.5mm，軸承30211寬為22.75mm，可以得出，，。 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 8.3.9 軸上的周向定位 圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由指導(dǎo)書表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm。選擇齒輪輪轂與軸的配合為；鏈輪的周向定位采用平鍵連接，按由指導(dǎo)書表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm。選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)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。 8.3.10 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為。 8.3.11 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，支承從軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。 計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T =374.801Nm 8.3.12按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)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(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。 8.3.13判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大 8.3.14截面6右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =374.801Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，，經(jīng)插值后查得 =2.000 =1.143 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為 /+1/=1.82/0.7+1/0.92=2.687 /+1/=1.122/0.82+1/0.92=1.455 計(jì)算安全系數(shù)值 >>S=1.5 故可知安全。 8.3.15 截面6左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 =374.801Nm 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由課本附表3-8用插值法求得 /=2.616，則/=0.82.616=2.093 軸按磨削加工，有附圖3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為 /+1/=2.616+1/0.92=2.703 /+1/=2.093+1/0.92=2.180 又取碳鋼的特性系數(shù) 所以軸的截面5右側(cè)的安全系數(shù)為 >>S=1.5 故可知其安全。 9 鍵連接的選擇和計(jì)算 9.1 輸入軸與聯(lián)軸器的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=70mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=3.5mm，輪轂深度2.8mm。圓角半徑r=0.16mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=4.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.25mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=28mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.4 中間軸與小圓柱齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.5 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=63mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.5mm，輪轂深度3.8mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 9.6 輸出軸與滾子鏈輪的鏈接 軸徑，選取的平鍵界面為，長(zhǎng)L=45mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=6.0mm，輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。 10 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算 10.1 輸入軸上的軸承計(jì)算 10.1.1 初選30206軸承，已知: ，，，e=0.37，Y=1.6， , 10.1.2 求兩軸承的軸向力 10.1.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 >e下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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