二级斜齿减速器课程设计573.2%0.5%350
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减速器课程设计
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二级斜齿减速器课程设计573.2%0.5%350,减速器课程设计
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机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 1 前言 机械设计课程设计是高等工业学校多数专业第一次全面的机械设计训练，是机械设计课的最后一个重要教育环节，其目的是： （ 1）培养学生综合运用机械设计及相关课程知识解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展； （ 2）学习机械设计的一般方法和步骤； （ 3）进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图（其中包括计算机辅助设计）和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 此外，机械设计课程设计还为专业课设计和毕业设计奠定了基础。 此书是我们组在完成此次课程设计之后对整个设计计算过程 的整理总结，主要包括整个设计的主要计算及简要说明，对于必要的地方，还有相关简图说明。对于一些需要的地方，还包括一些技术说明，例如在装配和拆卸过程中的注意事项；传动零件和滚动抽成的润滑方式及润滑剂的选择。使我们图纸设计的理论依据。 当然，由于我们是第一次进行机械设计，还有很多考虑不到或不周的地方，有很多零件尺寸材料选择的时候考虑不周全，希望老师在审阅时予以指正。 2011 年 5 月 18日 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 2 目录 第一部分 设计任务书 -3 第二部分 传动装置的总体设计 -3 第三部分 传动装置的运动和动力参数计算 -5 第四部分 传动零件的 设计计 算 -6 第 五部分 轴的 设计计 算 -18 第六部分 减速器的附件 -32 第 七 部分 主要尺寸及数据 -36 第 八 部分 润滑油及润滑方式的选择 -37 第 九 部分 密封及密封的选择 -38 总结 -39 参考文献 -39 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 3 第 一 部分 设计任务书 设计题目 ： 带式输送机传动装置的设计。 1.已知条件 （ 1）机器功用 由输送带传送机器的零、部件； （ 2）工作情况 单向运输，载荷较平稳， 室内工作，有粉尘，环境温度不超过35 C； （ 3）运动要求 输送带运动速度误差不超过 5%；滚筒传动效率为 0.96； （ 4）使用寿命 8 年，每年 350 天，每天 16 小时； （ 5）动力来源 电力拖动，三相交流，电压 380/220V； （ 6）检修周期 半年小修，二年中修，四年大修； （ 7）生产规模 中型机械厂， 批量生产 。 2.设计数据： 详见下表 输送带工作拉力 F/kN 3.2 输送带速度 1/ sm 0.5 卷筒直径 mmD/ 350 电机同步转速 1000r/min: 3.要求 ： （ 1） 完成传动装置的计算。 （ 2） 完成各零件的设计、选择计算。 （ 3） 认真计算和制图，保证计算正确。 第二部分 传动装置的总体设计 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 4 一、传动方案 1、 设计要求：卷筒直径 D=350mm，牵引力 F=3200N，运输带速度 V=0.5m/s，连续单向运转，载荷平衡，空载启动，使用年限 8 年， 每年使用 350 天，每天 16 小时，运输带的速度误差允许 5%。 2、 减速器采用二级圆柱齿轮减速器 总体布局 如图所示 1- 电机 2- 传送带 3- 减速器 4- 联轴器 5- 轮 6- 传送带 7- 轴承（六个） 二、电动机的选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机（工作要求：连续工作机器） 。 2、电动机功率选择 ： （ 1）传动装置的总功率：（查指导书表 1-7） 32 承联 带 轮 滚 筒=0.99 320 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 6 =0.833 卷筒所需要的有效效率 3 2 0 0 0 . 5= 1 . 61 0 0 0 1 0 0 0FVP K W 所需电动机功率： 1 . 6 1 . 9 2 10 . 8 3 3PP KW nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 5 滚筒轴转速 ： 6 0 6 0 0 . 5n = = = 2 7 . 3 0 r / m i n0 . 3 5VD （ 2）确定电动机的型号 根据指导书 12 1 表中 Y 型电动机数据选择： 因为在设计任务书中必须选择同步转速为 1000r/min 的电动机， 1.9212.2所以选择 Y112M 6 型电动机 电动 机型号 额定功率Ped/kW 电动机转速 /(r/min) 总传动比 同步转速 满载转速 Y112M 6 2.2 1000 940 34.44 三、计算总传动比及分配各传动比 总传动比： 940i = = 3 4 . 4 42 7 . 3 0； 分配传动装置的传动比 由指导书 P5 及 P196 可知 i =3.00带12i 1 . 3 i（ 1.5 ）12212i = i ii = = 2 . 9 11 . 3 5i = 1 . 3 5 i = 3 . 9 4i减减第三部分 传动装置的运动和动力参数计算 1、 各轴的转速 n（ r/min） 高速轴一的转速 1 mnn=940r/min 中间轴二的转速 2 1 1/ 9 4 0 / 5 . 3 1 1 7 7 . 0 2 4 / m i n ?n n i r 低速轴三的转速 3 2 2/ 1 7 7 . 0 2 4 / 3 . 9 4 4 4 . 9 3 0 / m i n ?n n i r 滚筒轴四的转速 43 4 4 . 9 3 0 / m i n ?n n r2、 各轴的输入功率 P(kW) nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 6 高速轴一的输入功率 1m = 2 . 2 0 . 9 6 = 2 . 1 1 2P P K W 带中间轴二的输入功率 21= = 2 . 1 1 2 0 . 9 9 0 . 9 7 = 2 . 0 2 8P P K W 承 轮低速轴三的输入功率 32= = 2 . 0 2 8 0 . 9 9 0 . 9 7 = 1 . 9 4 8P P K W 承 轮滚筒轴四的输入功率 43 1 . 9 4 8 0 . 9 9 0 . 9 9 1 . 9 0 9P P K W 承联滚筒轴四的输入转矩 T4=9550P4/n4=405.76 N.m 根据以上数据 列出各轴的传动参数的数据表 传动参数的数据表 电机轴 轴 1 轴 2 轴 3 滚动轴 4 功率 P/kW 2.2 2.112 2.028 1.948 1.909 转矩T/( N m) 22.35 21.46 109.41 414.05 405.76 转速n/(r/min) 940 940 177.024 44.930 44.930 传动比 i 3.0 3.94 2.91 1.0 效率 0.96 0.97 0.97 0.99 第 四 部分 传动零件的 设计计 算 一、带的设计与计算 1、 确定计算功率cP，选取 V 带型号： 查表得 1.3AK 3、 各轴的输入转矩 T（ N m） 高速轴一的输入转矩 T1=9550P1/n1=21.46 N.m 中间轴二的输入转矩 T2=9550P2/n2=109.41 N.m 低速轴三的输入转矩 T3=9550P3/n3=414.05 N.m nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 7 1 . 3 2 . 2 2 . 8 6c a AP K P K W 1n=940r/min 由图 8 11 可选 A 型 （机械设计 第八版） 2、 确定带轮的基准直径1d2dd验证带速 v 由表 8 6 和 8 8 取小带轮的基准直径1d=118mm 2d= i 1d=3* 1d=354mm 根据表 8 8， 取整2dd=355mm 11 1 1 2 9 4 0 5 . 8 0 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddnv m s 55.8030m/s 故带速合适。 3、 初定中心距0a由式 1 2 1 20 20 . 7 d d d dad d d d 366.5mm0a 946mm 故0a=500mm 4、 初算带的基准长度0L0L20a+2(1dd+2dd)+(1dd-2dd)2 /0a=2 500+2(118+355)+(355-118)2 /4 500= 2023.46 由表 8 2，选取带的基准长度dL=2000mm 5、实际中心距 中心距 a 可调整， 则 a =0a+(dL-0L)/2=500+(2000-2023.46)/2=488mm 取 a =400 考虑到安装调整和补偿初拉力需要，中心距调整余量为 )03.0()015.0( dd lala 则中心距的取值范围为 470560mm， nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 8 6、 小带轮包角 1 = 3.57180 12 a dd dd= 3 5 5 1 1 81 8 0 5 7 . 3 1 5 2 . 8 4 9 0500 o o o能满足要求。 7、计算 V带根数 z （ 1）计算单根 V带的额定功率rP由表 8 4a 得0P=1.06KW 8 4b 得0P=0.11KW 由表 8 5 得 0.92K ，由表 8 2 得 1.01LK rP=00()lP P K K=1.02KW （ 2）计算 V 带的根数 z z 002 . 2 2 . 2 6( ) 1 . 0 2clPP P K K 取 3 根 8、作用在带轮轴上的力 由表 8 3 得 A 带的单位长度质量 q=0.1kg/m，所以 F0 500cPzv 2)15.2( qvK =166N 压力轴的最小值为 F 2Z F0 1 152s i n 2 2 1 6 6 s i n 6 4 422 N o二、齿轮的设计与计算 4.2.1 高速级传动斜齿圆柱齿轮的设计计算 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用斜齿圆柱齿轮传动 2)运输机为一般工作机器，速度不高，由有机设书表 10-8 知，选用 7 级精度（ GB10095-88） 3)材料选择：有机设书表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr 钢（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240HBS。二者材料硬度差为40HBS。 4)选小齿轮齿数为 231 Z ，大齿轮齿数21 2 3 3 . 9 4 9 1Z Z * i nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 9 5）初选螺旋角 14 o 2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式（ 10-9a）进行试算，即 3 2112 1t HEtdHKT ZZudu (1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 6.1tK2)计算小齿轮传递的转矩33111T 9 5 5 0 0 . 9 8 1 0 2 1 . 0 3 1 0 N . mPn 3)由表 10-7选取齿宽系数 1d4)由表 10-6查得材料的弹性影响系数 218.189 MPaZ E 5)由图 10-21d按齿面硬度查得： 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 6001lim ； 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 5502lim ； 6)由式 10-13计算应力循环次数9116 0 6 0 9 4 0 1 ( 2 8 3 0 0 8 ) 2 . 1 6 5 7 6 1 0hN n j L h 982 1 1 2 . 1 6 5 7 6 1 0 3 . 9 4 5 . 5 1 0N N i h 7)由图 10-19查得接触疲劳寿命系数 93.01 HNK98.02 HNK8)计算 接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得 : S KK HHNHHNHHH 22 2l i m21l i m121 = M P aM P a 5.54812 55098.060093.0 9)由图 10-30选取区域系数 43.2HZ 10)由图 10-26 查得 765.01 885.02 则： 65.121 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 10 (2）计算 1)试 算小齿轮分度圆直径td1，代入数值： 321112 HEHdttZZuuTKd = 3 232 1 . 6 2 1 . 0 3 1 0 3 . 9 4 1 2 . 4 3 1 8 9 . 8 3 2 . 6 81 1 . 6 5 3 . 9 4 5 4 8 . 5 m m m m 2)计算圆周速度 v 11 3 2 . 6 8 9 4 0 1 . 6 16 0 1 0 0 0 6 0 0 0 0tdnv m s m s 3)计算 齿 宽 b 1 1 3 2 . 6 8 3 2 . 6 8dtb d m m m m 4)计算 齿 宽与齿高比 b/h 模数 11c o s 3 2 . 6 8 c o s 1 4 1 . 3 823tntdm m m m mz o 齿高 2 . 2 5 2 . 2 5 1 . 3 8 3 . 1 0 5nth m m m m m / 3 2 . 6 8 3 . 1 0 5 1 0 . 5 2bh 5)计算纵向重合度 83.114t a n231318.0t a n318.01 zd6)计算载荷系数 根据 1.61 /v m s ， 7级精度，由图 10-8（机设书）查得动载系数 08.1vK由表 10-2查得使用系数 1AK 因斜齿轮，假设 mmNbFKtA /100/ 。 由表 10-3查得 4.1FaHa KK由表 10-4插值查得 7级精度，小齿轮相对支承非对称布置式 417.1HK由 b/h=10.53, 417.1HK查图 10-13得 325.1FK,故载荷系数14.2417.14.108.11 HHVA KKKKK 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10-10a）得 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 11 3311 2 . 1 43 2 . 6 8 3 7 . 7 91 . 6ttKd d m m m mK 8)计算模数 m 11c o s 3 7 . 7 9 c o s 1 4 1 . 5 923ndm m m m mz o 3、按齿根弯曲强度设计 由式（ 10-17）得弯曲强度的设计公式为 3 21212 c o s F a S andFK T Y YYmz (1) 确定公式内各计算数值 1)计算载荷系数 2325.14.108.11 FFVA KKKKK2)根据纵向重合度 83.1，从图 10-28 查得螺旋角影响系数 88.0Y3)计算当 量齿数 20.2514c o s23c o s 3311 ZZv67.13314c o s122c o s 3322 ZZv4)查取齿形系数 由表 10-5查得 616.21 FY153.22 FY5)查取应力较正系数 由表 10-5查得 591.11 SY817.12 SY6)由图 10-20c查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3802 7)由图 10-18取弯曲疲劳寿命系数 86.01 FNK91.02 FNK8)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,由式（ 10-12）得 M PaM PaSK FEFNF 14.3074.1 50086.0111 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 12 M P aM P aSK FEFNF 2474.1 38091.0222 9)计算大、小齿轮的 FSaFaYY并加以比较 01355.014.307 591.1616.21 11 F SaFa YY 01584.0247 817.1153.22 22 F SaFa YY 大齿轮的数值大。 (2)设计计算： 3 2121 c o s2FSaFadnYYzYKTm = 3 3222 2 2 1 . 0 3 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 5 8 4 1 . 0 91 2 3 1 . 6 5 m m m m o 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 1.09mm并就近圆整为标准值 mmm 25.11 ，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径1 37.79d mm，来计算应有的齿数 ，于是有： 小齿轮齿数 11 c o s 3 7 . 7 9 c o s 1 4 2 9 . 3 31 . 2 5ndzm o 取 1 30z 大齿轮齿数 21 3 . 9 4 3 0 1 1 9z u z 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4、 几何尺寸计算 （ 1） 计算中心距 1 2 11 () ( 3 0 1 1 9 ) 1 . 2 5 9 6 . 0 42 c o s 2 c o s 1 4z z ma m m m m onts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 13 将中心距圆整为 97mm （ 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 1 2 1() ( 3 0 1 1 9 ) 1 . 2 5a r c c o s 1 5 . 1 12 2 9 6 . 0 4z z ma o因 )208( 值改变不多，故、K、 HZ 等不必修正 （ 3）计算大、小齿轮的分度圆直径 1 1 11122 2 9 6 . 0 4 3 0 3 9 . 8 4c o s 3 0 1 1 9z m a zd m m m mzz 2 1 22122 2 9 6 . 0 4 1 1 9 1 5 3 . 3 4c o s 3 0 1 1 9z m a zd m m m mzz （ 4）计算齿轮宽度 1 1 3 8 . 8 4 3 9 . 8 4db d m m m m 取1 45B mm，2 40B mm（ 5）验算 4112 2 2 . 1 0 3 1 0 1 0 8 2 . 9 03 8 . 8 4tTF N Nd 1 1 0 8 2 . 9 0 / 2 7 . 8 8 / 1 0 0 /3 8 . 8 4AtKF N m m N m m N m mb ，合适 4.2.2低速级减速齿轮设计 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用斜齿圆柱齿轮传动 2)运输机为一般工作机器，速度不高，有机设书表 10-8 知，选用 7 级精度（ GB10095-88） 3）材料选择：由机设书表 10-1选择小齿轮材料为 40Cr钢（调质），硬度 为280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240HBS。二者材料硬度差为40HBS。 4)选小齿轮齿数为 23Z3 ，大齿轮齿数4 3 2Z Z * i 2 3 2 . 9 1 6 7 5）初选螺旋角 14 o 2、按齿面接触强度设计 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 14 由设计计算公式（ 10-21）进行试算，即 3 2232 1t HEtdHKT ZZudu （ 1） 确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 61.Kt 2)计算小齿轮传递的转矩 33222T 9 5 5 0 0 . 9 8 1 0 1 0 7 . 2 2 1 0 N . mPn 3)由表 10-7选取齿宽系数 1d4)由表 10-6查得材料的弹性影响系数 218.189 MPaZ E 5)由图 10-21d 按齿面硬度查得： 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 6003lim ； 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 5504lim ； 6)由式 10-13 计算应力循环 次数 832 4 . 0 7 8 1 60 N N h 884 3 2/ 4 . 0 7 8 6 1 0 2 . 9 1 1 . 4 0 1 0N N i h 7)由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 93.03 HNK95.04 HNK8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得 : S KK HHNHHNHHH 22 4l i m43l i m321 MP aMP a 25.54012 55095.060093.0 9)由图 10-30 选取区 域系数 43.2HZ 10)由图 10-26 查得 765.03 87.04 则： 635.143 （ 2）计算 1)试算小齿轮分度圆直径td3，代入数值： nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 15 322312 HEHdttZZuuTKd = 3 232 1 . 6 1 0 7 . 2 2 1 0 2 . 9 1 1 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8 5 7 . 7 11 1 . 6 3 5 2 . 9 1 5 4 0 . 2 5 m m m m 2)计算圆周速度 v 32 5 7 . 7 1 1 7 7 . 0 2 4 / 0 . 5 4 /6 0 1 0 0 0 6 0 0 0 0tdnv m s m s 3)计算尺宽 b 3* 1 5 7 . 7 1 5 7 . 7 1dtb d m m 4)计算尺宽与齿高比 b/h 模数 33c o s 5 7 . 7 1 c o s 1 4 2 . 4 423tntdm m m m mz o 齿高 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 4 4 5 . 4 8nth m m m m m 5)计算纵向重合度 83.114t a n231318.0t a n318.03 zd6)计算载荷系数 根据 smv /62.0 ， 7级精度，由图 10-8（机设书）查得动载系数 02.1vK由表 10-2查得使用系数 1AK 斜齿轮，假设 mmNbFKtA /100/ 由表 10-3查得 4.1FaHa KK由表 10-4查得 7级精度，小齿轮相对支承非对称布置式 423.1HK由 b/h=10.53， 423.1HK查图 10-13 得 335.1FK，故载荷系数 03.2423.14.102.11 HHVA KKKKK7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10-10a）得 33332 . 0 35 7 . 7 1 6 2 . 3 31 . 6t tKd d m m m mK 8)计算模数 m nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 16 33c o s 6 2 . 3 3 c o s 1 4 2 . 6 323ndm m m m mz o 3、按齿根弯曲强度设计 由式（ 10-17）得弯曲强度的设计公式为 3 22232 c o s F a S andFK T Y YYmz (1)确定公式内的各计算数值 1)计算载荷系数 91.1335.14.102.11 FFVA KKKKK2)根据纵向重合度 83.1，从图 10-28查得螺旋角影响系数 88.0Y3)计算当量齿数 18.2514c o s 23c o s 3333 ZZ v 44 3391 9 9 . 6 2c o s c o s 1 4v ZZ 4)查取齿形系数 由表 10-5查得 616.23 FY190.24 FY5)查取应力较正 系数 由表 10-5查得 591.13 SY785.14 SY6)由图 10-20c 查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5003 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3804 7)由图 10-18取弯曲疲劳寿命系数 91.03 FNK92.04 FNK8)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式（ 10-12）得 M PaM PaSK FEFNF 3254.1 50091.0333 M PaM PaSK FEFNF 71.2494.1 38092.0444 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 17 9)计算大、小齿轮的 FSaFaYY并加以比较 014368.0325 591.1616.23 33 F SaFa YY 015655.071.249 785.1190.24 44 F SaFa YY 大齿轮的数值大 (2)设计计算： 3 22232 c o s F a S adFK T Y YYmz = 3 3222 1 . 9 1 1 0 7 . 2 2 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 5 6 5 5 1 . 8 31 2 3 1 . 6 3 5 m m m m o 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 1.83mm并就近圆整为标准值2 2m mm,但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径3 62.33d mm，来计算应有齿数，于是有： 小齿轮齿数33 c o s 6 2 . 3 3 c o s 1 4 3 0 . 2 42nd zm o 取 3 31z 大齿轮齿数43 2 . 9 1 3 1 9 1z u z 取4 91z 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4、几何尺寸计算 (1)计算中心距 3 4 22 () ( 3 1 9 1 ) 2 1 2 7 . 7 02 c o s 2 c o s 1 4z z ma m m m m o将中心距圆整为 128mm nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 18 (2)按圆整后的中心距修正螺旋角 3 4 2() ( 3 1 1 2 3 ) 2a r c c o s 1 4 . 4 12 2 1 2 7 . 7 0z z ma o因 )208( 值改变不多，故、K、 HZ 等不必修正 (3)计算大、小齿轮的分度圆直径 3 2 33342 2 1 2 7 . 7 0 3 1 6 4 . 0 1c o s 3 1 9 1z m a zd m m m mzz 32 44342 2 1 2 7 . 7 0 9 1 1 9 0 . 5 0c o s 3 1 9 1zm azd m m m mzz (4)计算齿轮宽度 3 1 6 4 . 0 1 6 4 . 0 1db d m m m m 取1 70B m, 2 65B mm(5)验算 3232 2 1 0 7 . 2 2 1 0 3 3 5 0 . 1 06 4 . 0 1tTF N Nd 1 3 3 5 0 . 1 0 / 5 2 . 3 4 / 1 0 0 /6 4 . 0 1AtKF N m m N m m N m mb ，合适 第五部分 轴的 设计计 算 一 高速轴的设计 1、 选择轴的材料 由于减速器传递的功率不大，其重量无特殊要求故选择和小齿轮一样的材料40Cr钢 ,调质处理 . 2、 初步计算轴的最小直径 用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径 d，计算公式： 30 nPAd ，选用 40Cr调质钢，查机设书 P370表 15-3，得 1060 A3 2 . 1 1 21 0 6 1 3 . 8 8940d m m 在第一部分中已经选用的电机 Y112M 6,D=28。 nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 19 ( 0 . 8 1 ) 2 8 2 2 . 4 2 8 2 5od mm 因 为 此 段 上 要 开 键 槽 ， 故 要 扩 大 3% 来 增 加 强 则0 2 5 1 .0 3 2 6d mm0 62L mm1）、1 32d mm考虑到轴承盖得装卸问题1 50L mm2）、 因齿轮为斜齿轮则轴承受径向力和轴向力作用，高速级转速较 高，载荷一般，故选用角接触球轴承 7007AC， mmmmmmBDd 156235 ，故 mmd 353 ， mmL 143 3）、 当直径变化处的端面是为了固定轴上零件或承受轴向力时，则相邻直径变化要大些，故 mmd 404 ，4 96.5L mm4）、 由于第 五 段上轴的直径和此段上齿轮的直径相差不大，故采取直接 在轴上加工齿轮的加工制造方式4 42d mm4 45L mm5） 轴径变化仅为了装配方便或区别加工表面时，不承受轴向力也不固定轴上零件的，则相邻直径变化较小，即5 35d mm5 34.5L mm3、确定轴向圆角和倒角尺寸 参照机设书 P365表 15-2，取轴端倒角 456.1 ，各轴肩出圆角半径见轴的零件图 ，选轴的 直径尺寸公差 m6。 4、 （ 5）、求 轴上的载荷 小齿轮分度圆直径1 39.84d mm31112 2 2 1 . 0 3 1 0 1 0 8 2 . 9 03 9 . 8 4tTF N Nd nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 20 1t a n 2 0 1 0 8 2 . 9 0 t a n 2 0 4 0 8 . 2 7c o s c o s 1 5 . 1 1trFF N N o oo1 t a n 1 0 8 2 . 9 0 t a n 1 5 . 1 1 2 9 2 . 3 9atF F N N onts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 21 131231 0 8 2 . 9 0 4 4 2 8 0 . 2 81 2 6 4 4tNHFlF N Nll 122231 0 8 2 . 9 0 1 2 6 8 0 2 . 6 21 2 6 4 4tNHFlF N Nll 1 1 2 2 8 0 . 2 8 1 2 6 3 5 . 3 2H N HM F l N m m N m 2 2 3 1 0 8 2 . 9 0 4 4 3 5 . 3 2H N HM F l N m m N m 1 2 9 2 . 3 9 3 9 . 8 4 5 . 6 922aa FDM N m m N m 3131 234 0 8 . 2 7 4 4 5 . 6 9 1 0 1 5 1 . 1 51 2 6 4 4raNVF l MF N Nll 3122 234 0 8 . 2 7 1 2 6 5 . 6 9 1 0 2 5 7 . 1 21 2 6 4 4raNVF l MF N Nll 1 1 2 1 5 1 . 1 5 1 2 6 1 9 . 0 5V N VM F l N m m N m 2 2 3 2 5 7 . 1 2 4 4 1 1 . 3 1V N VM F l N m m N m 2 2 2 21 1 1 1 9 . 0 5 3 5 . 3 2 4 3 . 7 8VHM M M N m N m 2 2 2 22 2 2 1 1 . 3 1 3 5 . 3 2 3 7 . 0 9VHM M M N m N m 1 2 1 . 0 3T T N m 载荷 水平面 H 垂直面 V 支持力 F 122 8 0 .2 88 0 2 .6 2NHNHFN121 5 1 .1 52 5 7 .1 2NVNVFN弯矩 M 3 5 .3 2HM N m 121 9 . 0 51 1 . 3 1VVM N mM N m 总弯矩 124 3 .7 83 7 .0 9M N mM N m 扭矩 2 1 .0 3T N m （ 6）、按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度，根据nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 22 P373式（ 15-5）及 表中数 据 ， 以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，故 取 =0.6,轴的计算应力 22 221 33() 4 3 . 7 8 ( 0 6 2 1 . 0 3 ) 1 0 7 . 5 80 1 3 8 . 8 4caMT . M P a M P aW. 其中 33 1032 d.dW 前面以选定轴的材料为 40Cr 钢 （调质），查 机设书 P362 表 15-1， 得 ： aMP 701 ，因此 1 ca ，故 安全。 (7)、精确校核轴的疲劳强度 1）、 判断危险截面 由轴的结构图以及受力图和各平面的弯矩图综合可知齿轮左 端截面 5因加工齿轮有尺寸变化，引起应力集中，故该截面 左侧需校核验证 2)、 截面左侧 抗弯截面系数 3 3 3 30 1 0 1 3 5 4 2 8 7 . 5W . d . m m m m 抗扭截面系数 3 3 3 30 . 2 0 . 2 3 5 8 5 7 5TW d m m m m 截面左侧的弯矩 M为：1 1 2 6 . 9 2 5 1 2 6 2 04 3 . 7 8 3 6 . 8 31 2 6 . 9 1 2 6M M N m N m N m 截面上的扭矩 T 为：1 2 1 . 0 3T T N m 截面上的弯曲应力： 33 6 . 8 3 1 0 8 . 5 94 2 8 7 . 5b M M P a M P aW 截面上的扭 转应力： 32 1 . 0 3 1 0 2 . 4 58575T TT M P a M P aW 轴的材料为 40Cr钢，调质处理，由机设书 P362表 15-1查得： aB MP 735aMP 3551 aMP1551 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机设书 P40附表3-2查取 因 0250401 .dr 2314084.2 .dD 经插入后得： 232. 02.2又由附图 3-1 可得轴的材料敏性系数为 780.q 80.0qnts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 23 则： 82110228001119611232780111.).(.)( qk.).(.)( qk 由附图 3-2的尺寸系数 770. 由附图 3-3的扭转尺寸系数 860. 轴按磨削加工，由附图 3-4得表面质量 950. 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式 3-12及 3-14b得综合系数为： 17219501860821116021950177096111.kK.kK合金 钢的特性系数 3020 . 取 2.015010 . 取 1.0 则可计算 安全系数caS75.3102030.462 3551 .K Smaa 82.73285.110285.1172 1551 .K Sm 5117.2982.7375.31 82.7375.31 2222 .SSS SSSca ， 故可知其 安全 二 中速轴的设计 1、选择轴的材料 该轴 选取 45 钢 ,调质处理。 2、初步计算轴的最小直径 根据表 15-3，取 1100 A，于是根据公式 30PdAn有 3 2 . 0 2 81 1 0 2 4 . 8 01 7 7 . 0 2 4d m m m m 选定 mmd 40min 第一段轴的长度0 36L mm3、轴的结构设计 （ 1）拟定轴上零件的装配方案，经分析比较，选用如下方案： nts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 24 （ 2）各轴的直径和长度 1)根据 mmd 40min ，选用 角接触 球轴承 7208AC，尺寸 188040 BDd 得 mmdd 4051 mm，为了使齿轮 3便于安装， 故取 mmd 422 ，2 68L mm2)第二段和第四段是装齿轮的，为了便于安装， L2和 L4都要比齿轮三和齿轮二的 齿宽略小 所以444 2 3 8d m m , L m m， 由指导书得348L m m ， 3)第五段轴和第二段轴直径相同5240d d m m，5 39L mm（ 3）轴上零件的轴向定位 轴上轴承轴向定位 采用凸缘式端盖与 挡油环 定位，齿轮 采 用 挡油环 与轴肩定位； 选轴的 直径尺寸公差 m6。 （ 4）确定轴 上 圆角和倒角尺寸 参照表 15-2， 取 轴端倒角 456.1 ，各轴肩出圆角半径为 1mm （ 5）求轴上的载荷 1）求轴上的力 已知2 2 22 . 0 2 8 , 1 7 7 . 0 2 4 m i n , 1 0 9 . 4 1P K W n r T N m 322 22 2 1 0 9 . 4 1 1 0 1 0 5 6 . 2 81 5 3 . 3 4tTF N Nd 221t a n 2 0 1 0 5 6 . 2 8 t a n 2 0 3 9 8 . 2 3c o s c o s 1 5 . 1 1trFF N N o oo2 2 1t a n 1 0 5 6 . 2 8 t a n 1 5 . 1 1 2 8 5 . 2 0atF F N N o333 32 2 1 0 9 . 4 1 3 4 1 8 . 5 3 1 0 3 4 1 8 . 5 36 4 . 0 1tTF N Nd 332t a n 2 0 3 4 1 8 . 5 3 t a n 2 0 1 2 8 4 . 7 1c o s c o s 1 4 . 4 1trFF N N o oonts机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 25 3 3 2t a n 3 4 1 8 . 5 3 t a n 1 4 . 4 1 8 7 8 . 3 7atF F N N
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