树枝粉碎成型机的成型传动装置部分.doc

XX大学XX学院毕业设计说明书题 目： 树枝粉碎成型机的成型传动装置部分 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： XX63238 姓 名： XX 指导教师： XX 完成日期： 2012.5.21 XX大学XX学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机的成型传动装置部分 学号： XX63238 姓名： XX 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： XX教授 系主任： XX教授 一、主要内容及基本要求 本课题要求设计的树枝成型机主要用于成型小径级的木料和树叶等园林绿化废料，成型需要的动力要求比较小，所以我才用齿轮传动，齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠，效率高，寿命长，使用的功率.速度和尺寸范围大。 基本要求： 1）确定成型传动方案。 2）熟悉传动装置与工作原理。 3）设计和计算参数。 4）提交完整的设计参数画完各自的图纸。 5）结构合理，能满足设计要求。6）设计参数，主轴转速约40m/s。 7）传动比满足要求。 主要特色：设计出一台适合少数人作业的树枝成型机的动力传动装置。 二、重点研究的问题。 树枝成型机的各种粉碎成型方式和设计参数，在此基础上设计树枝成型机的动力传动装置，进一步熟练用CAD或其它三维软件，设计三维模型，得到成型机的设计图和关键零部件的装配图。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅相关资料第一周2确定传动部分内容第二周3零部件的设计第三、四、五周4零部件的强度第六周5零部件的刚度第七周6画零件图第八、九、十周7画装配图第十一周8撰写毕业设计说明书第十二周四、应收集的资料及主要参考文献1吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.3版.北京：高等教育出版社，2006. 2闻邦椿.机械设计手册 M.5版.北京：机械工业出版社，2010. 3李境.机械设计基础M1版 .北京：电子工业出版社，2011. 4濮良贵,纪名刚等.机械设计M8版.北京 ：高等教育出版社，2006. 5马连生,杨静宁，宋曦.理论力学M1版.北京：科学出版社，2009. 6孙靖民.机械优化设计.4版.北京：机械工业出版社，2009. 7孙靖民.机械结构优化设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1985. 8郁明山.现代机械传动手册M.北京：机械工业出版社，1996. 9王振华.实用轴承手册.上海：上海科学技术文献出版社，1991. 10齿轮手册编委会.齿轮手册.北京：机械工业出版社，1990. XX大学XX学院毕业论文（设计）评阅表学号 XX63238 姓名 XX 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机的成型传动装置部分 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值；图纸绘制符合国家标准，质量符合要求。评阅人： XX 2010年5月 日 XX大学XX学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： XX63238 姓名： XX 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 30 页 图 表 5 张论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机的成型传动装置部分 内容提要： 中国是一个农业大国，农业生产过程中会有大量残余的能源过剩。随着人们坏境意识的逐步加强，城市废弃树枝的随意堆放及焚烧逐渐禁止，废弃树枝的处理和综合利用成了城市园林及环卫部门亟待解决的问题。而我国自主研发的树枝粉碎成型设备相对国外来讲比较落后，所以我们应该用心来研究它。动力传动装置，作为成型机的一个重要组成部分，不仅在机器性能，使用寿命上有一定的作用，还是成型机的核心动力所在。动力传动装置的主要功能是：通过液体或气体燃料在机器内部燃烧产生热能，然后再转变为机械能提供给树枝粉碎成型机，成为树枝粉碎成型机工作时的动力。成型动力传动装置的一个重要组成部分传动带。传动带的应用非常广泛，几乎涉及到任何行业。根据不同行业的需要，人们不断发明了各式各样的传动带，主要有平板带，圆形带，三角带，齿形带。其先进传动带生产国家主要是美国，日本，德国等发达国家。 指导教师评语选题符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的，与生产、科研、社会等实际相结合，有理论价值或实际应用价值，立论正确，论述充分，结构严谨合理，设计、计算、分析处理科学，技术用语准确，符号统一，图表图纸完备、整洁、正确，引文规范。有查阅文献、综合归纳资料，综合运用知识的能力。同意其参加答辩，建议成绩评定为“中等”。指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩材料提交完整，基本能正确流利地回答问题，基本知识和基本技能掌握尚可。工作量较为饱满，说明书、图纸有错误，须进行修改完善。根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为“中等”。答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为“中等”。答辩委员会主任： 年 月 日目 录 摘要3Abstract.4第1章 传动方案的拟定11.1 树枝成型机中的传动装置11.2 传动方案的分析31.3 传动方案的拟定41.4 预期效果5第2章 电动机的选择及传动比的确定62.1 确定电动机型号62.2 传动装置总传动比的确定72.3 分配传动装置各级传动比7第3章 传动装置的设计93.1 计算各轴转速、功率和转矩93.2 皮带轮传动装置的设计93.2.1确定普通V带截型103.2.2确定带轮基准直径，并验算带速113.2.3确定大带轮的基准直径113.2.4确定带长和中心距113.2.5 验算小带轮包角123.2.6 确定带的根数123.2.7单根V带的拉力133.2.8作用在轴上的力133.3 齿轮传动装置的设计133.4 从动轴的设计153.5 主动轴的设计203.6 键连接的选择及校核计算243.7 轴承的寿命校核253.8减速器箱体、箱盖及附件的设计计算253.9润滑与密封26第4章 总 结284.1.一级减速器装配图284.2. 带轮图284.3. 主动轴28致 谢29参考文献30 树枝成型机的传动装置设计摘要：随着社会经济的发展，园林绿化面积不断扩大，由此而产生的废残树枝等园林养护剩余物的数量也大量增加。现代的处理方法是将它切碎，并经发酵处理，制成有机复合肥，此树枝成型机用于粉碎园林绿化剩余物,要求其体积小,结构简单,移动方便和便于操作。本论文主要设计移动式树枝成型机的传动装置。其传动装置由V带轮传动和一级减速器组成。设计中在满足成型机使用要求的同时，主要考虑其传动的平稳性、可靠性。关键词：树枝成型机；传动装置；V带轮；减速器Transmission Devices design of the Branches Molding Machine Abstract：In this paper, with the development of social economy, landscape area expands unceasingly, this leads to waste residues of branches, and the number of using garden maintenance a large increase. The modern processing method is to chop it, and by fermentation processing, made into organic compound fertilizer, the branch for crushing machine using garden afforestation, ask its small size, simple structure, convenient to move and easy operation. This thesis mainly design mobile branches of the machines the transmission. The transmission device by V belt wheel transmission and level of gear reducer. Design in meet requirements of the use of molding machine at the same time, the main consideration of its transmission stability and reliability.Key Words:The branches molding machine; Transmission device; V belt wheel; Reducer.X 湘潭大学兴湘学院本科毕业设计（论文）第1章 传动方案的拟定1.1 树枝成型机中的传动装置带有枝桠成型机机是将原木、采伐与抚育剩余物（枝桠、梢头木、树根、小径木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板条、碎单板、木芯等）加工成一定规格长度木片的设备。它属于备料设备，但也是十分重要的。其切削特征是纵端向切削，主要参数是削出木片的长度。对枝桠成型机的主要工艺要求是：削出的木片长度应均匀一致，其合格率应在允许范围内，且应厚度均匀，切口大而平滑，产生的碎料少，削出的木片的尺寸规格依使用要求而定。随着人造板工业的发展和原木资源的日益缺乏，利用各种剩余制品削制工艺木片作为充分利用木材资源、提高木材综合利用率的主要手段的观点，已得到了人们的普遍赞同，削片机的种类也随之而日益增多。枝桠成型机按切削机构的形状可分为鼓式和盘式，它们的结构简图如下图： 1.轴承座 2. 主轴 3.刀盘 4. 压刀块 5.飞刀 6.底刀图1.1 树枝成型机结构简图要把枝桠加工成碎片, 首先需要人工将枝桠材放进料斗, 木材在人力或进料机构的压力作用下进入削片机, 当木材的端面碰到飞刀刀盘端面时, 进给停止, 飞刀转到切削位置开始切削, 由于飞刀有一定角度, 当切入木材一定深度时, 木材受到飞刀切削面的分力、刀盘和料斗( 或底刀)的阻碍作用, 局部沿木材纤维方向崩裂成木片, 从前刀面飞出。切削过程中, 木材在压力和飞刀切削分力的作用下，向刀盘方向进给, 使切削加工得以连续进行, 完成整根木材的加工。鼓式枝桠削片机机座采用高腔度钢板焊接而成，是整台机器的支承基础；刀辊上安装两把飞刀，用专门制造的飞刀螺栓，通过压力块，把飞刀固定在刀辊上；根据被切削原料的不同厚度，上喂料辊总成可以借助液压系统在一定范围内上下浮动；切削下来的合格木片通过网筛孔落下，有底部排处，大的片料将在机内再进行切削。鼓式削片机的结构简图如图1.2。1.主轴 2.锁紧装置 3.飞刀 4.飞刀螺栓 5.压刀块6.飞刀座 7.刀辊 8.上喂料辊 9.下喂料辊 10.底刀图1.2 鼓式树枝成型机结构简图但是，不管是哪种类型成型机其传动装置一般由原动机，带传动，减速器组成。这是由于：1）工作机所要求的速度一般与原动机的最优速速不象符合，固需要增速或减速。此外，原动机的输出轴通常只作匀速回转运动，但工作机所要求的运动形式却是多种多样的，如直线运动，简谐运动。2）很多工作机都需要根据生产要求而进行速度调整但依靠调整原动机的速度来达到这一目的往往是不经济的，甚至是不可能的。3）在有些情况下，需要用一台原动机带动若干个工作速度不同的工作机。4）为了工作安全及维护方便，或因机器的外廓尺寸受到限制等其他原因，有时不能把原动机和工作机直接连接在一起。树枝成型机传动装置结构简图如图1.3所示。 图1.3 成型机传动装置组成简图其中的单级齿轮减速器为一级圆柱齿轮直齿减速器，如图1.4。图1.4 一级减速器实物图1.2 传动方案的分析随着机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。 减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。1.3 传动方案的拟定（1） 工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，单班制工作，载荷平稳。 （2） 原始数据：电动机功率15kw减速器输出传速285r/min 1. 电动机 2.带传动装置 3.减速器 4 齿轮 5.联轴器图1.5 传动方案示意图1.4 预期效果本枝桠成型机机，结构紧凑合理，零件加工方便，操作简便，生产能力大，木片合格率高，木片质量还可以适当调节，单位木片产量能耗低，用一般的牵引机车即可拖动和运输，适用于城市绿化，小型人造板生产企业的材料处理，花卉园林企业的废料处理等，是国内生产木片，处理小型枝桠材的理想设备。第2章 电动机的选择及传动比的确定2.1 确定电动机型号Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。安装尺寸和功率等级符合IEC标准，外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC411，连续工作制（S1）。适用于驱动无特殊要求的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、搅拌机、运输机械、农业机械、食品机械等。 Y系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。Y80315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB5274-91。Y80315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40；最低环境空气温度为-15；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25。 电动机有一个轴伸，按用户需要，可制成双轴伸，第二轴伸亦能传递额定功率，但只能用联轴器传动。按用户需要，还可供应其他功率、电压、频率、湿热带型（TH）、防护等级等电动机。根据参考文献1P20表2-2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比i带=24，单级圆柱齿轮传动比范围i齿=35，则合理总传动比i总的范围为i=620，故电动机转速的可选范围为nd=iNw=（620）109.19=6542180r/min由参考文献1P19表2-1选择Y系列三相异步电动机得出以下三种符合条件的电动机表2.1型 号额定功率 额定电流 转速 效率 功率因数 堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动速度 重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kWAr/min%COS倍倍倍dB(A)mm/skg同步转速 3000r/min 2 级Y80M1-20.751.8283075.00.842.26.52.366711.817Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.366711.818Y90S-21.53.4284078.00.852.27.02.370751.822Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.370751.825Y100L-236.4288082.00.872.27.02.374791.834Y112M-248.2289085.50.872.27.02.374791.845Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.378831.867Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.378831.872Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.382872.8115Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.382872.8125Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.282872.8145由以上电机对比及从经济上考虑，选择Y160M2-2型电动机其主要参数如下额定功率：15kw满载转速：2930r/min额定转矩：22.2 传动装置总传动比的确定已知传动装置的输出转速为285r/min，而传动装置的输入转速为电动机转速1440r/min。所以，传动装置的总传动比为：由传动图可以看出总计需要轴承 两对齿轮 一对联轴器 一个带传动 一副滚筒 一个由参考文献1P22表2-4得轴承=0.99齿轮=0.97联轴器=0.99总=轴承2齿轮联轴器 =0.9920.970.99 =0.92232.3 分配传动装置各级传动比取i带=3 其符合V带传动一般传动比范围i总=i齿i带 故，i齿=i总/i带=10.281/3=3.427则，i齿=3.427符合一般单级直齿圆柱齿轮减速器的传动比范围。第3章 传动装置的设计3.1 计算各轴转速、功率和转矩1）各轴转速设电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，减速器低速轴为轴。电动机输出轴：n=2930r/min减速器高速轴：n= 2930/3=976.7r/min减速器输出轴: n =976.7/3.426=285r/min2）各轴功率电动机输出轴：P=15kw减速器输入轴：P =150.958=14.37kw减速器输出轴：P=150.9223=13.835kw3）各轴转矩电动机输出轴扭矩：T=9.55P/n=955015/2930=48.89Nm 减速器输入扭矩：T=9.55P /n=9550x14.37/976.7=140.51Nm 减速器输出扭矩：T =9.55P/n=9550x13.835/285=463.59 Nm3.2 皮带轮传动装置的设计同步带传动特点和应用：同步带传动一般是由主动轮、从动轮和紧套在两轮上的传动带组成。其工作原理：利用中间挠性件(带)，靠摩擦力(或啮合)在主、从动轴间传递旋转运动和动力。其组成：同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。结构特点：横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，同步带轮轮面也制成相应的齿形，如图3.1。图3.1 带轮传动组成图传动特点：靠同步带齿与同步带轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。优点：1.传动比恒定；2.结构紧凑；3.由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速高达40 m/s，传动比可达10，传递功率可达200kw；4.效率高，高达0.98。V带轮的设计步骤如图3.2.图3.2 V带轮的设计步骤3.2.1确定普通V带截型由参考资料2 P174表9-3得：kA=1.1 P=15kw Pd=kAP=1.115=16.5kw 据Pd=16.5kw和n=2930r/min 由参考资料2P174图9-10得：选用B型V带 Dd=125140mm3.2.2确定带轮基准直径，并验算带速由参考资料2P175表9-4，取dd1=125mm带速V：V=dd1n0/601000 =9.42m/s 在525m/s范围内，带速合适。3.2.3确定大带轮的基准直径通常带传动的滑动系数=0.010.02，则取=0.02dd2=i带dd1(1-)=3100（1-0.02）375mm查参考资料2P174表9-4取标准值dd2=400mmLd0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2600+(125+400) /2+(400-125)2/4600=2055.76mm 3.2.4确定带长和中心距 初定中心距a0=600mm 带基准长度根据参考资料2P178表9-8选取标准值Ld=2240mm 确定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=600+(2240-2055.76)/2 =692mm图3.3 工作前拉力示意图图3.4 工作时拉力示意图3.2.5 验算小带轮包角1=180-57.30 (dd2-dd1)/a =180-57.3(400-125)/692 =157.23.2.6 确定带的根数据dd1和n1，查参考资料2P176表9-5得P1=2.1kw i1时单根V带的额定功率增量.据带型及i带查参考资料2P177表9-6得 P1=0.46kw查参考资料2P178表9-7，得K=0.94；查参考资料2P178表9-8,得KL=1.0Z= Pd/(P1+P1)KKL =8.25/(2.1+0.46) 0.941.0 =3.4取Z=4根3.2.7单根V带的拉力查参考资料2P170表9-1取q=0.17kg/m则F0=500(2.5/Ka)-1(Pd/ZV)+qV2 =500（2.5/0.94）-1 8.25/（49.42 ） +0.179.422=196.78 Nm3.2.8作用在轴上的力FQ=2ZF0sin(1/2)=24196.78 sin(1/2)=610.04N3.3 齿轮传动装置的设计1）选择齿轮材料与热处理所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅参考资料2P200表11-3，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度230HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为200HBS； 精度等级：查阅参考资料2P201表11-5运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。1=157.2120，故小齿轮符合设计要求。2)按齿面接触疲劳强度设计按中等质量查参考资料2P200表11-3得：H=520Mpa单级齿轮减速器中齿轮相对轴承呈对称布置，由于是软齿面的闭式齿轮传动，查参考资料2P200表11-4，选取d=1.0查参考资料2P204表11-7，材料弹性系数ZE=189.8查参考资料2P203表11-6，取载荷系数K=1.5根据u=i齿=3.427，按齿面接触强度疲劳强度设计计算小轮直径d1=76.3mm所以，取小齿轮齿数z1=24则，大齿轮齿数z2=z1i=244.4=105.6取标准值z2=106齿轮模数m=d1/z1=76.3/24=3.188参考资料2P193表11-1，取标准模数m=4mm分度圆d1=mz1=424=96mmd2=mz2=4106=424mm中心距a=m(z1+z2)/2=4(24+106)/2=260mm齿宽b=dd1=1.0106=106mm取b2=106mmb1=b2+(510)取b1=114mm按中等质量查参考资料P2002表11-3得F1=310MpaF2=290Mpa查参考资料2204表11-8得YF1=2.68YF2=2.18YS1=1.59YS2=1.8F1= =45.9N/mm2F2=F1=68.3=42.3 N/mm2由于F1F1F2F2，故满足齿根弯曲强度要求，设计合理V=2.4m/s 因为V6m/s，故取8级精度合适，由上可得，齿轮设计合理。确定有关参数如下：传动比i齿=3.427；小齿轮齿数z1=24；大齿轮齿数z2=106；中心距a=260mm；i齿=3.427；a=260mm；z2=106 z1=24。3.4 从动轴的设计1）选择轴的材料及确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查参考资料2P200表11-3可知： b=650Mpa查参考资料2P200表11-4可知：b-1b=60Mpa2）按扭转强度估算轴的最小直径一级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接， 从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 查参考资料2P208表11-8可得，45钢取C=118107 则d（118107）=（118107） =47.243mm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取标准值d=50mm3）轴承的确定为简化安装，选择两轴承一致。据参考资料1P211附表4-1选择角接触球轴承46211型，其内径d=55mm。4）联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查参考资料1P231附表6-3可取联轴器的型号为HL5联轴器。5）设计轴的结构并绘制轴的结构蓝图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在齿轮箱体的中内，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装联轴器，如图3.5所示。图3.5 从动轴结构图6）确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构，先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩定位，右端用套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定，齿轮的周向固定采用平键连接，轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴上采用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。7）确定各段轴的直径将估算轴d=50mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图3.5），考虑联轴器用套筒实现轴向定位，取第二段直径为d2=53mm ，齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=55mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=60mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用套筒定位,轴肩直径d5=60+20.160=72mm，满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=55mm。8）确定各轴段的长度由于齿轮轮毂宽度为106mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度略短于齿轮轮毂宽度，取轴段长度为100mm;为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间就留有一定的间距，取该间距为25mm,为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽21mm），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm,故取轴段长度为30mm(轴承支点距离C=185mm);由齿轮宽度及套筒宽度和轴承宽度得，取轴段长度为56mm;由轴承盖宽度及装配要求选择轴段长度为57mm；考虑联轴器装配要求取轴段为90mm。在轴段上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽长度比相应的轮毂宽度小约510mm,键槽宽度按轴段直径查手册得得。选定轴的结构结节轴两端的倒角均为245；轴段上的倒角为252.5；轴段上的圆角均为2R2；轴段上的圆角均为2R1；轴所受力如图3.6. 图3.6 从动轴受力图轴上所受的转矩：T=9.55 1000 =9.551000=617.43Nm轴上作用力如下： 圆周力：Ft=2T/d2=2617.43/0.424=2912.41N 径向力：Fr=Fttan20=2912.41tan20=1060.03N 图3.7 从动轴弯矩图FHA=FHB=1456.2N支点反力：F=530.02N截面处弯矩为：MHI=FHAC/2=1456.2185/2=134698.5Nmm截面处弯矩为MH=1456.235.5=51712.85Nmm图3.8 从动轴弯矩图截面：MVI=FC/2=530.02185/2=49026.85Nmm截面：MV=F35.5=530.0235.5=18815.71Nmm合成弯矩图如下：图3.9 从动轴合成弯矩图由于，M=截面合成弯矩：MI=143343.36Nmm截面合成弯矩：M= =55029.54Nmm转矩图：图3.10 转矩图T=9.55106P/n=617430Nmma=0.6d3=55mm截面：Me= =397223.42 Nmm截面：Me= =374522.87 Nmm截面：e= =13.49Mpa截面：e =12.38 Mpa查参考资料2P200表11-4可知：-1b=60Mpa，满足e-1b的条件，故设计的从动轴有足够的强。3.5 主动轴的设计1）选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为45号钢，调质处理。查参考资料2P200表11-3可知： b=650Mpa参考资料2P200表11-4可知：b-1b=60Mpa 2）按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接， 从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 查参考资料2P208表11-8可得，45钢取C=118107 则d（118107）=（118107） =29.3026.57mm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取标准值d=35mm ，为简化安装，选择两轴承一致。3）轴承的确定据参考资料1P211附表4-1选择深沟球轴承46208型，其内径d=40mm。4）定轴上零件的位置和固定方式由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在齿轮箱体的中内，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装联轴器。要确定轴的结构，须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的右端用轴肩定位，左端套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定，齿轮的周向固定采用平键连接，轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴上采用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。轴的结构如下图3.11所示：图3.11 主动轴结构图5）轴的各段直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与带轮相配（如上图），考虑轴承盖的装配，取第二段直径为d2=38mm ，齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=40mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=45mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴肩定位,轴肩直径d5=45+20.145=54mm满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同, 取d6=40mm。6）确定轴的各段长度轴段为装配轴承，取其长25mm;由于齿轮轮毂宽度为114mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度略短于齿轮轮毂宽度，取轴段长度为100mm;为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间就留有一定的间距，取该间距为2mm,为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽18mm），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm,故取轴段长度为25mm(轴承支点距离C=185mm); 由齿轮宽度及套筒宽度和轴承宽度得，取轴段长度为57mm;由轴承盖宽度及装配要求选择轴段长度为47mm；考虑带轮装配要求取轴段为90mm。在轴段上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽长度比相应的轮毂宽度小约510mm,键槽宽度按轴段直径查手册得得。选定轴的结构结节：轴两端的倒角均为245；轴段上的倒角为545；轴段上的圆角均为2R2；轴段上的圆角均为2R1。8）轴上作用力的计算图3.12 主动轴截面图轴上所受的转矩：T=9.55 1000=146.23Nm 轴上作用力：圆周力：Ft=2T/d2=2146.23/0.096=3046.55N 径向力：Fr=Fttan20=3046.55tan20=1108.85NFHA=FHB=1523.28N支点反力：F=554.43N截面处弯矩为MHI=FHAC/2=140903.4Nmm截面处弯矩为MH=FHA35.5=54076.44Nmm图3.13 主动轴水平弯矩图截面处弯矩为MVI=FC/2=51284.78Nmm截面处弯矩为MV=F35.5=19682.27N图3.14 垂直弯矩图截面MVI=FC/2=51284.78Nmm截面MV=F35.5=19682.27Nmm图3.15 主动轴合成弯矩图由于 M=截面合成转矩MI=149946.31Nmm截面合成转矩M=57546.96Nmm主动轴的转矩如图3.16。图3.16 主动轴转矩图T=9.55106P/n=146230Nmma=0.6, d3=40mm截面Me=173729.25Nmm截面Me= 104926.69Nmm截面e= =10.86Mpa截面e =6.56Mpa查参考资料2P200表11-4可知：-1b=60Mpa满足e-1b的条件，故设计的主动轴有足够的强度，设计合理。3.6 键连接的选择及校核计算1）根据轴径的尺寸选择键由参考资料1P211附表4-1中取：小齿轮与轴连接的键为：键1490 GB1096-79。大齿轮与轴连高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键1470 GB1096-79 接的键为：键1290 GB1096-79 轴与联轴器的键为：键1270 GB1096-79。2）键的强度校核大齿轮