机械设计课程设计-二级圆柱斜齿轮减速器设计F=7500,V=0.4,D=300.doc

Hefei University 课课程程设设计计 COURSE PROJECT 题目： 二级斜齿圆柱齿轮减速器 系别： 机械工程系 专业： 10 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 学号： 导师： 年 月 日 i 目目录录 第第 1 1 章章机机械械设设计计课课程程设设计计任任务务书书.1 1.1.设计题目 .1 1.2.设计数据 .1 1.3.设计要求 .1 1.4.设计说明书的主要内容 .2 1.5.课程设计日程安排 .2 第第 2 2 章章传传动动装装置置的的总总体体设设计计 .4 2.1.传动方案拟定 .4 2.2.电动机的选择 .4 2.3.计算总传动比及分配各级的传动比.5 2.4.运动参数及动力参数计算.5 第第 3 3 章章传传动动零零件件的的设设计计计计算算 .8 3.1.带轮的设计计算 .8 3.2.齿轮的设计计算 .10 第第 4 4 章章轴轴的的设设计计计计算算 .17 4.1.轴的设计 .17 4.2.轴的校核 .22 第第 5 5 章章滚滚动动轴轴承承的的选选择择及及校校核核计计算算 .25 5.1.滚动轴承的选择 .25 5.2.滚动轴承的校核 .25 第第 6 6 章章键键联联接接的的选选择择及及计计算算 .27 第第 7 7 章章连连轴轴器器的的选选择择与与计计算算 .29 第第 8 8 章章润润滑滑与与密密封封设设计计 .29 第第 9 9 章章铸铸造造箱箱体体设设计计 .30 设设计计小小结结 .33 参参考考文文献献 .34 1 第第 1 1 章章 机机械械设设计计课课程程设设计计任任务务书书 1 1. .1 1. .设设计计题题目目 设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷 平稳，两班制工作，使用寿命为5 年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为 5%，结构紧凑 。 图 1带式运输机 1 1. .2 2. .设设计计数数据据 表 1设计数据 运输带工作拉力 F（N） 运输带工作速度 V(m/s) 卷筒直径 D(mm) 75000.4300 1 1. .3 3. .设设计计要要求求 1设计要求达到 齿轮传动的中心距要圆整（ 0，5 结尾）且两级齿轮传动的中心 距和小于 320mm，安装在减速器上的大带轮不碰地面，减速器的中间轴上的大 机械设计课程设 计 2 齿轮不与低速轴干涉，运输带速度允许误差为5%。 2.减速器装配图 A0(A1)一张。 3.零件图 24 张。 4.设计说明书一份约 60008000 字。 5.图纸与设计说明书电子与纸质各一份。 1 1. .4 4. .设设计计说说明明书书的的主主要要内内容容 封面 (标题及班级、姓名、学号、指导老师、完成日期) 目录（包括页次） 设计任务书 传动方案的分析与拟定 (简单说明并附传动简图 ) 电动机的选择计算 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 传动零件的设计计算 轴的设计计算 滚动轴承的选择和计算 键联接选择和计算 带轮的选择 设计小结 (体会、优缺点、改进意见 ) 参考文献 1 1. .5 5. .课课程程设设计计日日程程安安排排 表 2课程设计日程安排表 1 1) ) 准备阶段1 天 2 2) ) 传动装置总体设计阶段1 天 3 3) ) 传动装置设计计算阶段3 天 4 4) ) 减速器装配图设计阶段5 天 5 5) ) 零件工作图绘制阶段2 天 机械设计课程设计 3 6 6) ) 设计计算说明书编写阶段1 天 7 7) ) 设计总结和答辩1 天 4 第第 2 2 章章 传传动动装装置置的的总总体体设设计计 2 2. .1 1. .传传动动方方案案拟拟定定 由题所知传动机构类型为：展开式二级 圆柱齿轮减速器。 传动机构的特点是：减 速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。高速级齿轮布置在远离转矩输入 端，可使轴在 转矩作用下产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分的抵消， 以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。 在多级传动中，各类传动机构的布置顺序不仅影响传动的平稳行和传动效率，而 且对整个传动装置的结构尺寸也有 很大的影响。因此，应根据各类传动机的机构特点 合理布置，使各类机构得以发挥其特点。 带传动承载能力 较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传 动平稳，瞬时传动比恒定，传动效率高，结构紧凑，常布置在高速级。低速级 因转矩 的也采用圆柱斜齿轮传动。 2 2. .2 2. .电电动动机机的的选选择择 根据已知条件由计算得知工作机所需工作功率 1000 FvP P w 查机械课程设计手册表 1-5 得 v 带轮的传动效率，滚动轴承的传动效率，8 级精度齿轮的传动96 . 0 1 98 . 0 2 效率，带轮的传动效率，滚筒的传动效率。则传动总效率97 . 0 3 99 . 0 4 96 . 0 5 792 . 0 96 . 0 *99 . 0 *97 . 0 *96 . 0 *96 . 0 24 54 2 3 4 21 a 因此 kw Fv P a d 789. 3 1000 卷筒轴工作转速为 min/465.25 100060 r D v n 机械设计课程设计 5 经查表推荐的传动比合理范围， v 带传动比，二级圆柱齿轮减速器的传动42 1 i 比，则总的传动比合理范围为，电动机同步转速408 n i16016 a i min/367.4074437.407465.25)16016(*rnin ad 查机械设计课程设计手册 12-1 可选择的同步转速较多。根据经验与分析，选 转速 1000 左右的电机外廓尺寸不太大，重量较轻，价格也居中。故选用电动机的型号 为 Y132M1-6 额定功率为 4KW,满载转速为min/960rn 2 2. .3 3. .计计算算总总传传动动比比及及分分配配各各级级的的传传动动比比 1. 总传动比 699.37 n n i 电机 总 2. 分配传动装置的传动比 iiin 0 。减速器的传动比带传动的传动比， ii0 为使 v 带传动大带轮廓尺寸不致过大，初取，则减速器的传动比2 . 2 0 i 136.17 2 . 2 699.37 0 i i i n 3. 分配减速器的传动比 67 . 4 1 . 215 . 0 1 ii 则： 669 . 3 67 . 4 136.17 1 2 i i i 2 2. .4 4. .运运动动参参数数及及动动力力参参数数计计算算 为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩(或功率)，如将传动装置 各轴由高速至低速依次定为 轴轴轴以及： 为相邻两轴间的传动比； 10,i i 机械设计课程设 计 6 为相邻两轴间的传动效率 1201, 为各轴输入功率 in P 为各轴输出功率 (kw) on P 为各轴输入转矩（） 21,T TmN 为各轴的转速（ r/min） 21,n n 则可按电动机轴至工作运动路线推算，得到各轴的运动和动力参数： (1) 各轴转速 I 轴转速：min/36.436 2 . 2 960 0 1 r i n n 电机 II 轴转速：min/43.93 670 . 4 36.436 1 1 2 r i n n III 轴转速：min/46.25 669 . 3 43.93 2 2 3 r i n n 转筒轴转速：min/46.25 34 rnn 各轴输出功率 I 轴：kWpp56 . 3 98 . 0 96 . 0 79 . 3 21d1 II轴：kWpp39. 396 . 0 98 . 0 56 . 3 3212 III 轴：kWpp22 . 3 96 . 0 98 . 0 39 . 3 3223 卷筒轴：kWpp13 . 3 99 . 0 98 . 0 22 . 3 4234 (3)各轴输出转矩 电动机轴：mN n p T d d 69.37 960 79 . 3 95499549 电机 由相同公式计算得 I 轴: mNT00.78 1 II 轴：mNT 3 . 346 2 III 轴：mNT83.1207 3 mNT84.1171 4 卷筒轴： 机械设计课程设计 7 总体设计结果如下表 总体设计设计结果: 功率 P（kW）转矩 Tm转速 传动 比 轴名输入输出输入输出 n(r/min)i 电动机轴 3.79 37.69 960.00 2.200 I 轴 3.64 3.56 79.59 78.00 436.36 4.670 II 轴 3.46 3.39 353.37 346.30 93.43 3.669 III 轴 3.29 3.22 1232.48 1207.83 25.46 卷筒轴 3.19 3.13 1195.75 1171.84 25.46 机械设计课程设 计 8 第第 3 3 章章 传传动动零零件件的的设设计计计计算算 3 3. .1 1. .带带轮轮的的设设计计计计算算 (1)确定设计功率 由表 7.6 查得工作情况系数，则1 . 1 A K kWPKP Ad 14 . 4 79 . 3 1 . 1 （2）选取带型 根据、，由图 7.11 查取，选 A 型带。 d P 1 n （3）确定带轮的基准直径 根据表 7.7 推荐用最小基准直径，可选小带轮直径为,则大带轮直径mmdd100 1 为 mmdid dd 2201002 . 2 12 根据表 7.3 取，其传动比误差，故可选mmdd224 2 %5%82 . 1 2 . 2 100 224 100 220 i i 用。 （4）验算带的速度 smsm nd v d /25/03 . 5 100060 960100 100060 11 （5）确定 V 带长度和中心距 根据初步确定中心距)(2)(7 . 0 21021dddd ddadd 648)355100(2 8 . 226)355100(7 . 0 0 a 因要求结构紧凑，取偏小值。mma300 0 根据式（ 7.4）计算 V 带的基准长度 mm a dd ddaL dd ddd 75.1121 4 )( )( 2 2 0 2 12 210 由表 7.2 选 V 带的基准长度为。mmLd1120 由式（7.22）计算实际中心距a 机械设计课程设计 9 mm LL aa dd 12.299 2 75.11211120 3 2 0 （6）计算小轮包角 由式（7.3）得 25.1563 .57 12.299 100224 1803 .57180 12 1 a dd dd （7）确定 V 带根数 根据式（ 7.23）计算带的根数。由表 7.3 查取单根 V 带所能传递的功率为z 。kWP96 . 0 0 由式（7.24）计算功率增量。 0 P 由表 7.4 查得 3 107725 . 0 b K 由表 7.5 查得 14 . 1 i K 得 kW K nKP i b 09 . 0 ) 1 1 ( 10 由表 7.8 查得 94 . 0 K 由表 7.2 查得 91 . 0 L K 带的根数为 取根。64 . 4 )( 0 L d KKPP P z 5z （8）计算初拉力 由表 7.1 查得 mkgm/1 . 0 由式（7.24）得初拉力 Nmv K K zv P F d 13.140) 5 . 2 (500 2 0 （9）计算压轴力 由式（7.25）得 NzFQ26.1371 2 sin2 0 （10）带轮结构设计 大小带轮宽度 由表 7.9 得 ，其余尺寸 参考机械设计手mmfezB8010215) 15(2) 1( 机械设计课程设 计 10 册选取。 3 3. .2 2. .齿齿轮轮的的设设计计计计算算 一.高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 考虑到带式运输机为一般机械及尺寸的限制，故大齿轮选用40Cr，调质处理，齿 面硬度为 260HBW；小齿轮选用 45 钢，调质处理，齿面硬度为230HBW。选用 8 级精度。 2.初步计算传动主要尺寸 由于是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计，即 3 2 1 1 12 H HE d ZZZZ u uKT d 其中： （1）小齿轮传递转矩 mmN n P T/41.78001 36.436 56 . 3 109549109549 3 1 13 1 （2）动载系数因 v 不确定，暂取；由表 8.3 查得使用系数； v K3 . 1 vt K0 . 1 A K 由图 8.11 查得齿向载荷分布系数；由表 8.4 查得齿间载荷分布系数21 . 1 K 。20. 1 K （3）由表 8.6 取齿宽系数。10 . 1 d （4）由表 8.5 查得弹性系数。MPaZE 8 . 189 （5）初选螺旋角，由图 8.4 查得节点区域系数 2.46。 12 （6）齿数比。67 . 4 iu （7）初选，则，取。23 1 z42.1072367 . 4 12 uzz108 2 z 得端面重合度 67 . 1 cos) 11 (2 . 388 . 1 21 zz 轴面重合度 机械设计课程设计 11 71 . 1 tan318 . 0 1 z d （8）由图 8.24 查得螺旋角系数。98 . 0 Z （9）许用接触应力。 H HN H S Z lim 小齿轮 1 与大齿轮 2 的应力循环次数分别为 7 11 1036.5260 H aLnN 7 22 1015.1160 H aLnN 由图 8.29 查得寿命系数，；由表 8.7 取安全系数，08 . 1 1 N Z16 . 1 2 N Z0 . 1 H S 由图 8.28 得接触疲劳极限应力，。MPa H 710 1lim MPa H 570 2lim MPa S Z H HN H 8 . 766 1lim1 1 MPa S Z H HN H 2 . 661 2lim2 2 取 MPa HH 2 . 661 2 初算小齿轮 1 的分度圆直径 mm ZZZZ u uTK d H HE d t t 18.45 12 2 1 1 3.确定传动尺寸 （1）计算载荷系数 sm nd v t /03 . 1 100060 11 由图 8.7 查得动载系数，与初选有较大差异，需对进行修正。12 . 1 v K t d1 （2）对进行修正 t d1 mm K K dd vt v t 99.423 11 （3）确定模数 ，取mm z d mn83 . 1 cos 1 1 2 n m （4）计算传动尺寸 机械设计课程设 计 12 中心距，圆整为 135mm，则螺旋角 mm zzm a n 93.133 cos2 21 ，与初选相差不大，不再修正。 98.13 2 arccos 21 a zzmn 所以 mm zm d n 40.47 cos 1 1 mm zm d n 60.222 cos 2 2 ，圆整取，取。mmdb d 15.52 12 mmb55 2 mmbb)105( 21 mmb60 1 4.校核齿根弯曲疲劳强度 F sF n F YYYY dmb KT 12 1 2 式中各参数： 齿形系数和应力修正系数 F Y s Y 当量齿数，17.25 cos3 1 1 z zv20.118 cos3 2 2 z zv 由图 8.19 查得，。59 . 2 1 F Y20 . 2 2 F Y 由图 8.20 查得，。59 . 1 1 s Y83 . 1 2 s Y 由图 8.21 查得重合度系数。71 . 0 Y 由图 8.26 查得91 . 0 Y 许用弯曲应力 F FN F S Y lim 由图 8.28 查得弯曲疲劳极限应力，Mpa F 300 1lim Mpa F 240 2lim 由图 8.30 查得寿命系数，1 21 NN YY 由表 8.7 查得安全系数，故25 . 1 F S ， MPa S Y F FN F 240 1lim1 1 MPa S Y F FN F 192 2lim2 2 F sF n F MPaYYYY dmb KT 45.129 2 1111 12 1 1 F sF n F MPaYYYY dmb KT 55.126 2 2222 12 1 2 满足齿根弯曲疲劳强度。 机械设计课程设计 13 齿轮设计结果如下 小齿轮齿数 Z1 23 大齿轮齿数 Z2108 模数 Mn2.00 mm 螺旋角 13.98 中心距 a135.00 mm d147.405 mm 分度圆直径 d2222.595 mm 小齿轮的宽度 B160.0 mm 大齿轮的宽度 B255.0 mm 二.低速级斜齿圆柱齿轮设计 1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 考虑到此减速器所传递的功率问题，故大小齿轮均选用,调质处理加表面淬 r C40 火，由表 8.2 查得齿面硬度为 55 HRC，选用 7 级精度。 2.初步计算齿轮传动主要尺寸 因为大小齿轮均采用硬齿面，齿面抗点蚀能力较强，因此初步决定按齿根弯曲疲劳 强度设计齿轮传动主要尺寸和参数。由式（8.25） 3 2 2 1 1 2 cos Fd sF n Z YYYYT m K 式中各参数为： （1）由表 8.3 查得使用系数 1.0, 动载系数因 v 不确定，暂取,由 KA v K3 . 1 vt K 图 8.11 查得齿向载荷分布系数 ,由表 8.4 查得齿间载荷分配系数08 . 1 K 。20 . 1 K 机械设计课程设 计 14 （2）小齿轮的传递转矩 T1 mmN n P T 04.34630155 . 9 1 1 6 110 （3）初选19，则69.71，取70， z1 zz i 12 z2 传动比3.68，传动比误差 ,故齿数选择合 z z n n i 1 2 2 1 5%41 . 0 / 12 i ZZi i 格。 （4）由表 8.6，选取齿宽系数 。6 . 0 d （5）初选螺旋角系数，由式（ 8.1）得12 63 . 1 cos) 11 (2 . 388 . 1 21 zz 由图 8.21 查得重合度系数72 . 0 Y (6)由式(8.2)得 0.77tan318 . 0 1 z d 由图 8.26 查得螺旋角系数92 . 0 Y （7）初选1.3 Kt （8）齿形系数和应力修正系数 YFYs 当量齿数 30.20 cos 3 1 1 z zv 80.74 cos 3 2 2 z zv 由图 8.19 查得齿形系数，。79 . 2 1 YF 28 . 2 2 YF 由图 8.20 查得应力修正系数，。55 . 1 1 Ys 74 . 1 2 Ys （9）许用弯曲应力可由（式（8.29）算得 S Y F FN F lim 由图 8.28（h）查得弯曲疲劳极限应力，；MPa F 360 1lim MPa F 340 2lim 由表 8.7 查取安全系数；25 . 1 SF 机械设计课程设计 15 小齿轮 1 与大齿轮 2 的应力循环次数分别为 7 11 1011.2160 LnNh a 7 21 11 2 1004 . 3 / ZZi NN N 由图 8.30 查得 0 . 1 21 Y YNN 故许用弯曲应力 MPa S Y F FN F 288 1lim1 1 MPa S Y F FN F 272 2lim2 2 初算法面模数 mnt mm K Fd sF nt Z YYYYT m 68 . 3 1 2 3 2 2 2 1cos 3.计算传动尺寸 （1）计算载荷系数 K。 smv nzmnd ntt /35 . 0 cos100060100060 1111 由图 8.7 查得动载系数,03 . 1 Kv （2）对进行修正，并圆整为标准模数 mnt 44 . 3 3 Vt V ntn K K mm 按表 8.1，圆整为 。5 . 3 mn （3）计算传动尺寸 中心距 mma zzmn 23.159 cos2 21 圆整为 mma160 修正螺旋角 24.13 2 arccos 21 a zzmn 所以 机械设计课程设 计 16 mm zm d n 31.68 cos 1 1 mm zm d n 69.251 cos 2 2 mmdb99.40 1 取，取 mmbb50 2 mmbb)105( 21 mmb55 1 4.校核齿面接触疲劳强度 由式（8.20） u uK d b T ZZZZHEH 1 ) 1(2 2 1 H 式中各参数： （1）K 、b、值同前。 T1d1 （2）齿数比。68 . 3 1 iu （3）由表 8.5 查得弹性系数。MPa ZE 80.189 （4）由图 8.14 查得节点区域系数。46 . 2 ZH （5）由图 8.15 查得重合度系数。82 . 0 Z （6）由图 8.24 查得螺旋角系数。98 . 0 Z （7）许用接触应力可由式 8.26 算得。 S Z H HN H lim 由图 8.28（g）查得接触疲劳极限应力为 ，MPa H 1200 1lim MPa H 1150 2lim 由图 8.29 查得寿命系数,由表 8.7 查得安全系数 ,故0 . 1 21 Z ZNN 0 . 1 SH MPa H 1242 MPa u uK d b T ZZZZHEH 57.845 1 ) 1(2 2 1 机械设计课程设计 17 满足齿面接触疲劳强度。 第第 4 4 章章 轴轴的的设设计计计计算算 4 4. .1 1. .轴轴的的设设计计 1.轴 I（低速轴）的设计计算 （1）轴材料的选择 虽然轴传递的功率不大，并对质量及尺寸无特殊要求，但考虑轴上齿轮分度圆较 小，可能会采用齿轮轴， 故选 40Cr 钢，调质处理。 （2）初算轴直径 对于转轴，按扭转强度初算直径，查表10.2 得，考虑轴端弯矩比转矩97106C 小，故取，则100C mm n P Cd40.20 57.428 64 . 3 100 33 min 考虑到轴上键槽的影响，取mmd42.2105 . 1 40.20 min mmd22 min （3）轴结构设计 为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，齿轮减速 器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此 所设计的轴结构形式如 下图所示。然后可按轴上零件的安装顺序，从处开始设计。 min d 带轮及轴段 就是轴段 的直径， 因此轴段 的直径，其长度 由带轮轮毂宽度确 min dmmd22 1 机械设计课程设 计 18 定，取。mml80 1 密封圈与轴段 在确定轴段 的直径时，应考虑 带轮的固定及密封圈的尺寸。当 带轮右端用轴肩 固定时，由图 10.9 中公式计算得轴肩高度。查机械设计课程设计手册mmh5 . 25 . 1 可选用毡圈油封 JB/ZQ4606-1986 中的轴径为 25mm 的，则轴段 的直径。mmd25 2 轴承与轴段 及轴段 因为斜齿轮传动，可选用 角接触球轴承。轴段 上安装轴承，结合轴段 直径， 查设计手册暂取轴承型号为7206C，内径，外径，宽度，mmd30mmD62mm16B 定位轴肩直径，轴上定位端面圆角半径。故轴段 的直径mmda36mmras1 。mmd30 3 通常同一轴上两个轴承型号相同，故轴段 的直径。mmd30 7 轴段 轴段应比定位轴肩直径大，取。mmd40 4 轴段 轴段是齿轮轴，齿轮分度圆直径为，齿宽为。所以mm40.47mm60mml60 5 轴段 轴段的直径应根据轴承的定位轴肩直径确定，即，取。 a dmmd38 6 mml6 6 轴段、的长度、除与轴上零件有关外，还与 箱体及轴承 2 l 3 l 4 l 7 l 盖等零件有关。通常从齿轮端面开始向两端展开来确定其尺寸，参考设计手册取： ， ，。mml55 2 mml38 3 mml60 4 mml32 7 2.轴 II（中间轴）设计计算 （1）轴材料的选择 轴传递的功率并不大， 对质量及尺寸无特殊要求， 但考虑轴上齿轮分度圆较小， 采用齿轮轴， 故选 40Cr 钢，调质处理。 （2）初算轴直径 机械设计课程设计 19 对于转轴，按扭转强度初算直径，查表10.2 得，考虑轴端弯矩比转矩97106C 小，故取，则100C mm n P Cd59.33 27.91 46 . 3 100 33 min 考虑到轴上键槽的影响，取mmd26.3505 . 1 49.33 min mmd36 min （3）轴结构设计 为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，齿轮减速 器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此 所设计的轴结构形式如 下图所示。然后可按轴上零件的安装顺序，从处开始设计。 min d 轴段和轴段 轴段和轴段上装轴承， 因此轴段的直径 由轴承确定， 查设计手册暂取轴承型 号为 7208C，内径，外径，宽度，定位轴肩直径mmd40mmD80mm18B ，轴上定位端面圆角半径。故轴段 和轴段的直径，mmda47mmras1mmd40 1 其长度由箱体上轴承座和齿轮 端面离箱体内壁距离确定 ，查设计手册综合考虑取 ，。mml45 1 mml40 5 轴段 在轴段上装有齿轮， 确定的直径时，应考虑 锥齿轮左端 的固定。 一般比略大， 1 d 取，长度应比其上齿轮宽带略小，其上齿轮宽度为，取。mmd42 2 2 lmm55mml53 2 轴段 轴段用来固定齿轮右端面， 由图 10.9 中公式计算得轴肩高度，mmh2 . 494 . 2 对应轴段 的直径为。取，。mmd5148 3 mmd50 3 mml8 3 机械设计课程设 计 20 轴段 轴段为齿轮轴，齿轮分度圆直径为，齿宽，。mmd31.68 1 mmb55 1 55 3 l 2.轴 III（低速轴）设计计算 （1）轴材料的选择 轴传递的转矩大， 对质量及尺寸无特殊要求，故选40Cr，调质处理。 （2）初算轴直径 对于转轴，按扭转强度初算直径，查表10.2 得，考虑轴端弯矩比转矩97106C 小，故取，则97C mm n P Cd11.47 77.24 29 . 3 100 33 min 考虑到轴上键槽的影响，取。mmd47.4905 . 1 11.47 min mmd50 min （3）轴结构设计 设计的轴结构形式如 下图所示。然后可按轴上零件的安装顺序，从处开始设 min d 计。 轴段: 轴段上装联轴器，就是轴段 的直径，考虑到其上安装联轴器，故其直径由 min d 联轴器确定。 为补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。轴传递 机械设计课程设计 21 转矩mN n P T89.1266 77.24 29 . 3 95499549 查表 13.1 取，则计算转矩。5 . 1 A KmNTKT Ac 34.190089.12665 . 1 由机械设计课程设计手册查得中的型联轴器满足要求，考虑 20035014/TGB 4LX ，故取联轴器轴孔直径 50mm，J 型轴孔长度 84mm，C 型键。mmd50 min 因此轴段 的直径，其长度应比联轴器轴孔长度略短，取。mmd50 1 mml82 1 轴段： 在确定轴段 的直径时，应考虑联轴器的固定及密封圈的尺寸。当联轴器右端用轴 肩固定时，由图 10.9 中公式计算得轴肩高度，对应轴段 的直径为mmh55 . 3 。取。，长度由箱座结构确定，查设计手册计算得mmd6057 2 mmd58 2 mml42 2 轴段和轴段 因为斜齿轮传动，可选用 交界处球轴承。轴段 上安装轴承，结合轴段 直径， 查设计手册暂取轴承型号为7212C，内径，外径，宽度，mmd60mmD110mm22B 定位轴肩直径，轴上定位端面圆角半径。故轴段 的直径mmda69mmras5 . 1 ，长度由 轴承宽度 和箱座结构确定，查设计手册计算得。mmd60 3 mml45 3 通常同一轴上两个轴承型号相同，故轴段 的直径，长度由 轴承宽度mmd60 7 和箱座结构确定，查设计手册计算 得。mml48 7 轴段： 轴段上安装齿轮，为方便安装，轴段 直径应略大于，可取。齿 7 dmmd66 6 轮右端用挡油环固定，为方便 挡油环端面顶在齿轮左端面上，轴段 的长度应比齿轮 轮毂长度略短，若轮毂长度与齿宽相同，齿宽，取。mmb50mml48 6 轴段： 齿轮左端用轴肩固定，由此可确定轴段 直径。按图 10.9 中公式计算得轴肩高度 ，取，轴环宽度,取轴段长mmh6 . 662 . 4 mmd78 5 mmhb62/ )6678(4 . 14 . 1 度。mml8 5 轴段： 轴段用来固定挡油环的右端，参考轴承固定轴肩直径，取，由箱体mmd69 4 结构和其余轴段长度计算得。mml60 4 机械设计课程设 计 22 4 4. .2 2. .轴轴的的校校核核 由经验可知，轴 III 最危险，故只需校核轴 III。 首先根据结构图作出轴的计算简图 , 确定顶轴承的支点位置时 ,查机械设计手 册,对于 7212C 型的角接触轴承 ,a=22.4mm,因此, 取该点为支点。联轴器轮毂中点位 力的作用点，则可得跨距 mmL 4 . 107 1 mmL 6 . 114 2 mmL 6 . 48 3 轴 III 受力为： 圆柱斜齿轮在传动时法向力可分解为径向力和圆周力，轴向力 r F t F a F 圆周力N d T Ft 2 . 10379 31.68 35450022 1 径向力NFF n tr 54.2654 cos tan 轴向力NFF ta 07.2442tan 轴受力简图如下： 机械设计课程设计 23 图 1 计算轴承支承力 在水平面上 N LL dFLF R ar H 06.6851 2/ 32 3 1 NRFR HrH 19.2976 12 在垂直平面上 N F RR t vv 6 . 5189 2 21 轴承总支承反力 NRRR VH 49.8599 2 1 2 11 NRRR VH 44.5982 2 2 2 22 计算轴弯矩 轴上有弯矩部分为两轴承支承点之间，由材料力学知识知：段与段弯矩向 2 L 3 L aa 截面线性增大 ，且在 aa 处最大。 弯矩图如图 1 所示。 机械设计课程设 计 24 计算轴转矩 轴上有转矩部分为、段，其值为 T，转矩图如图 1 所示。 1 L 2 L 校核轴的强度 aa 剖面左侧，因弯矩大，而且有转矩，还有键槽引起的应力集中，故 aa 剖 面左侧为危险截面。 由附表 10.1，双键抗弯剖面模量 3 5 2 53 5 8 . 20971 )( 32 mm d tdbt dW 抗扭剖面模量 3 5 2 53 5 4 . 49721 )( 16 mm d tdbt dWT 弯曲应力 MPa W M b 99.46 0 99.46 m ba MPa 扭剪应力 MPa MPa W T T ma T T 485.12 2 97.24 对于调质处理的 40Cr，由表 10.1 查得，MPa750 B MPa350 1 ；由表 10.1 注查得材料的等效系数，。MPa200 1 2 . 0 1 . 0 键槽引起的应力集中系数由附表10.4 查得，。95 . 1 K795 . 1 K 绝对尺寸系数由附图 10.1 查得，。72. 0 73 . 0 轴磨削加工时的表面质量系数由附图10.2 查得92 . 0 安全系数 机械设计课程设计 25 32 . 2 78 . 5 485.121 . 0485.12 73.0092 . 0 795 . 1 200 53 . 2 01 . 099.46 72 . 0 92 . 0 95 . 1 350 22 1 1 SS SS S K S K S m ma 查表 10.5 得许用安全系数 ，所以 aa 截面安全。 5 . 13 . 1S SS 机械设计课程设 计 26 第第 5 5 章章 滚滚动动轴轴承承的的选选择择及及校校核核计计算算 5 5. .1 1. .滚滚动动轴轴承承的的选选择择 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 ,故选用角接触轴承。 5 5. .2 2. .滚滚动动轴轴承承的的校校核核 通过计算得高速轴轴向力 F =834.3N，低速轴轴向力，中间轴轴向 a NFa 7 . 20971 力为高低速轴轴向力之差。因此只需校核低速轴轴承。低速轴选取的轴承：型号为 7212C 型角接触球轴承 Cr=61.0kN, C0r =48.5kN, (1) 计算轴承得