机械毕业设计65减速器传动装置分析设计

2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 1 页 共 52 页 一、 课题：减速器传动装置分析设计 二、 课程设计的目的 1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去 分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。 2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。 3、进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。 三、 已知条件 1、展开式二级齿轮减速器产品（有关参数见名牌） 2、工作机转矩： 36N.m，不计工作机效率损失。 3、动力来源：电压为 380V 的 三相交流电源；电动机输出功率 P=4kw。 4、工作情况：一班制，连续单向运行，载荷有轻微冲击。 5、使用期： 5年，每年按 350天计。 6、检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。 7、工作环境：室内常温，灰尘较大。 四、 工作要求 1、 画减速器装配图一张（ A0 或 A1 图纸）； 2、零件工作图二张（传动零件、轴、）； 3、 对传动系统进行结构分析、运动分析并确定电动机型号、工作能力分析 ； 4、 对传动系统进行精度分析，合理确定并标注配合与公差； 5、设计说明书一份。 五、 结题项目 1、 检验减速能否正常运转。 2、 每 人一套设计 零件草图。 3、 减速器装配图： A0 或 A1 图纸 ；每人 1张。 4、 零件工作图： A3；每人共 2张、齿轮和轴各 1张。 5、 课题说明书：每人 1份。 六、 完成时间 共 3周（ 2007.7.15 2007.8.5） 七、 参考资料 【 1】、机械设计（第 八 版）邱宣怀 主编 高等教育出版社出版； 【 2】、机械设计课程设计 潘承怡 主编 哈尔滨理工大学出版； 【 3】、画图几何及机械制图（第五版）朱冬梅 主编 华中理工大学出版。 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 2 页 共 52 页 计 算 及 说 明 结 果 一、 减速器结构分析 分析传动系统的工作情况 1、传动系统的作用： 作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。 2、传动方案的特点： 特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，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转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。 3、电机和工 作机的安装位置： 电机安装在远离高速轴齿轮的一端； 工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。 图一 :(传动装置总体设计图 ) 初步确定传动系统总体方案如 :传动装置总体设计图所示 。 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 3 页 共 52 页 计 算 及 说 明 结 果 二、 传动装置的总体设计 （一）、选择电动机 1、选择电动机系列 按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式 扇式结构，即： 电压为 380V Y系列的三相交流电源 电动机。 2、选电动机功率 （ 1）、传动滚筒所需有效功率 2 4 0 0 1 . 2 2 . 8 81 0 0 0 1 0 0 0w FVP K W （ 2）、传动装置总效率 2312L1L2GBCY23 : 2 . 1 1 0 . 9 52 0 . 9 9 2 0 . 9 7 ( ) 0 . 9 9 ( ) 0 . 9 6 0 . 9 5 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 9 2 0 . 9 6L G B L C Y 按 机 械 设 计 课 程 设 计 表 确 定 各 部 分 效 率 如 下 ：联 轴 器 1 传 动 效 率 ： 联 轴 器 传 动 效 率 ： 闭 式 齿 轮 传 动 效 率 ： 精 度 8 级滚 动 轴 承 效 率 ： 一 对传 动 滚 筒 效 率 ： 得 0.864（ 3）、所需电动机功率 2 . 8 8 3 . 3 0 . 8 6 4Wr PP K W （ 4）、电动机的额定功率 Ped=4kw 3、确定电动机转速 ( 1 )1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 1 . 2 7 6 . 4 / m i n d 300( 2 )WVnr 、 传 动 滚 筒 转 速、 选 出 符 合 条 件 的 电 动 机 ：i=(3 6)x(3-6)=(9-36) nd=Inw=(687.6-2750) 由此 可以选出 ， Y112M 4，结构紧凑。由 机械设计课程设计中 表 20 选取电动机的 参数如下： min/18.4125.12816.00.10rnKWPKWPWrW=2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 4 页 共 52 页 电动机的额定功率 kw，电动机的同步转速 n1=1500,满载转速 n2=1440. 主轴直径 mm. 电动机长度为 mm 电动机的底部安装宽度为 mm 4、传动比分配 （ 1）、两级齿轮传动比公式 122(1 . 1 1 . 5 )(1 . 3 1 . 4 )ii （ 2）、减速器传动比 00Y 1 1 2 4 1 4 4 0 / m i n7 6 . 4 / m i n , 1 5 0 0 / m i n14401 8 . 8 57 6 . 4WWM n rn r rnin 由 选 定 电 动 机 ， 满 载 荷 转 速 ， 滚 筒 轴 转 速同 步 转 速 。总 传 动 比 （）分配传动比 1i=4.95 2i=3.81 5、 计算传动装置的运动和动力参数 00 r 0 000 0 1 0 1P P 3 . 2 K W 1 4 4 0 / m i n 9 5 5 0 2 1 . 0 7P. . 3 . 2 0 . 9 9 3 3 . 1 7 7 61 4 4 0 / m i n3 . 1 7 7 69 5 5 0 9 5 5 0 2 1 . 0 7 .1440ILIIIIPn r T N mnIP P K WnrPT N mn 0 轴 ： 电 动 机 转 轴 ， ，轴 ： 高 速 轴2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 5 页 共 52 页 计 算 及 说 明 结 果 12122323 3 . 3 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 7 3 . 0 514402 9 0 . 9 1 / m i n4 . 9 53 . 0 59 5 5 0 9 5 5 0 1 0 0 . 1 3 .2 9 0 . 9 1 3 . 0 5 0 . 9 9 0 . 9 7 2 . 9 8 82 9 0 . 9 17 6 . 4 / m i n3 . 8 19550I I IIIIIIIIIII I I I IIIIIIIIIIIP P K WnnriPT N mnIIIP P K WnnriPT 轴 ： 中 间 轴轴 ： 低 速 轴2 . 9 9 89 5 5 0 3 7 4 . 7 5 .7 6 . 4IIIIIINmn 数据汇总 : 项目 电动机转轴 高速轴 I 中间 轴 II 低速轴 III 转速 r/min 1440 1440 290.91 76.4 功率 kw 3.2 3.1776 3.05 2.998 转矩 N.m 2.3 21.07 100.13 374.75 传动比 1 4.95 3.81 1 效率 0.993 0.9603 0.9831 0.993 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 6 页 共 52 页 （三）、高速级 齿轮的设计与校核 1、选材 (1)选择 使用圆柱斜齿轮 (2)一般机器 ,速度不高 ,选用 8 级精度 (GB10095-88) (3).材料选择 ,由 机械设计表 10-1 中知选择 : 小齿轮材料为 40Cr(调质处理 )硬度为 280HBS. 大齿轮材料为 45 钢 (调质处理 )硬度为 240HBS, 硬度差为 40HBS. 2、初步计算 选取小齿轮齿数2Z=24.则大齿轮的齿数为2z=118. 选取螺旋角 =14. 2131 1EHtH d dZ Z K TuDu (1) 试 取载荷系数为 Kt=1.6. (2) 小齿轮的转矩为 T1=21.07N.m 取区域系数HZ=2.433 (3) 由表 10-7 取齿宽系数d=1. (4) 由表 10-6 查得材料弹性影响系数EZ=189.8 12MPa . (5) 由图 10-2 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1=600MPa.大齿轮 接触疲劳强度极限lim2=580MPa. (6) 由图 10-26 查得1=0.78 , 2=0.87 则1+2=1.65 . (7) 应力循环次数 91826 0 1 4 4 0 1 ( 5 3 0 0 8 1 ) 1 . 3 8 2 3 5 1 01 . 3 8 2 3 5 1 0 9 2 . 8 1 04 . 9 5NN 由 10-19 取接触疲劳寿命系数 120.860.92HNHNKK接触疲劳许用应力 : 取失效概率为 1%.安全系数为 S=1. 由 式 1 l i m 112 l i m 220 . 8 8 5 0 0 4 4 00 . 9 5 3 8 0 3 6 1HNHHNHKSKS 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 7 页 共 52 页 计 算 及 说 明 结 果 2.计算 (1)小齿轮分度圆直径 . 213123312 1 . 6 2 1 . 0 7 1 0 5 . 9 5 2 . 4 3 3 1 8 9 . 81 1 . 6 4 . 9 5 4 0 0 . 54 0 . 6 8EHtH d dZ Z K TuDu (2)计算圆周速度 11 4 0 . 6 8 9 6 0 2 . 0 46 0 1 0 0 6 0 1 0 0 0d t nV (3)宽度 b 及模数ntm1 1 4 0 . 6 8 4 0 . 6 8dtbd 1111c o s 4 0 . 6 8 c o s 1 41 . 6 4242 . 2 5 2 . 2 5 1 . 6 4 3 . 7 04 0 . 6 81 0 . 9 93 . 7( 4 )0 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 2 4 t a n 1 4 1 . 9 0( 5 )1 . 2 5 .2 . 0 4 . . . . . 1 0 1 8 1 . 0 51 . 4 2tntntdVdmZhmbhZKVK oAH计 算 纵 向 重 合 度计 算 载 荷 系 数使 用 系 数 K由 八 级 精 度 ， 由 图 查 得由 表 10-4 查 得 K由表 10-13 查得 1.35HK . 表 10-3 查得 1 .4HHKK2 . 0 9HHK K K K K (6)校正实际载荷系数下的分度圆直径 3 31 2 . 0 91 4 0 . 6 8 4 4 . 51 . 6t Kdd KT (8) 模数 mmd 931取 mma 250取 1313021 =ZZ mmd 161915.931 =3=nm 135814 = mmd 4072 = mmb 93= mmb 1031 = mmb 932 = sm /84.2 = 8 级精度 35.1=AK vK=1.12 NFt 6318 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 8 页 共 52 页 11c o s 4 4 . 5 c o s 1 4 1 . 8 024ndm Z 3.按齿根弯曲强度设计 213212 c o sT FSndFKY YYmZ (1) 确定参数 1. 1 1 . 0 5 1 . 4 1 . 3 5 1 . 9 8 4 5A V F FK K K K K 2. 根据纵向重合度 1.9 , 由图 10-28 查得螺旋角影响系数 0.88Y 3. 计算当量齿数 11 3322 3324 2 2 . 9 8 8c o s c o s 1 4118 1 1 3 . 5 0c o s c o s 1 4vvZZZZ 4. 由表 10-5 查得齿行系数为 122.652.218FFYY 应力矫正系数 : 121.581.772SSYY 5弯曲疲劳应力的计算 由图 10-20C 查得小齿轮弯曲疲劳强度 1 500FE aMP 查得大齿轮弯曲疲劳强度 2 380FE aMP 由图 10-18 取小齿轮弯曲疲劳强度 1 0.82FNK 取大齿轮弯曲疲劳强度 2 0.86FNK 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 1112220 . 8 2 5 0 0 2 9 2 . 8 51 . 43 8 0 0 . 8 6 2 3 3 . 4 21 . 4N F EFNN F EFNKSKS 6计算 Fa SaFYY2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 9 页 共 52 页 1112222 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 4 2 9 72 9 2 . 8 52 . 2 1 8 1 . 7 7 2 0 . 0 6 1 82 3 3 . 4 2F a S aFF a S aFYYYY7设计计算 213212 c o sT FSndFKY YYmZ =1.262 综合考虑取 m=2. 于是11121c o s 4 4 . 5 c o s 1 4 2 4 . 5 8 92264 . 9 5 1 2 9ndZmZZZ 取则4几何尺寸的计算 （ 1） 计算几何中心距 12 1 5 9 . 7 42 c o s160Z Z ma圆 整 为（ 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 12 2 6 1 2 9 2a r c c o s a r c c o s 1 3 . 9 92 2 1 6 0Z Z ma o 因为 值改变不多。故参数 , , ,HaKZ 等 不 必 修 正 。（ 3）计算大小齿轮的分度圆直径 2 6 2 5 3 . 8 9c o s c o s 1 3 . 9 91 2 9 2 2 6 5 . 8 8c o s c o s 1 3 . 9 91n12n2Zmd=Zmd=（ 4）计算齿轮宽度 1211 5 3 . 5 8 9 5 3 . 5 8 95 5 6 0dbdBB 圆 整 后 取 ，（四）、低速级齿轮的设计与校核 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 10 页 共 52 页 1、选材 (1)选择 使用圆柱斜齿轮 (2)一般机器 ,速度不高 ,选用 8 级精度 (GB10095-88) (3).材料选择 ,由 机械设计表 10-1 中知选择 : 小齿轮材料为 40Cr(调质处理 )硬度为 280HBS. 大齿轮材料为 45 钢 (调质处理 )硬度为 240HBS, 硬度差为 40HBS. 2、初步计算 选取小齿轮齿数2Z=24.则大齿轮的齿数为2z=92. 选取螺旋角 =14. 2131 1EHtH d dZ Z K TuDu （ 1）试取载荷系数为 Kt=1.6. （ 2）小齿轮的转矩为 T1=100。 13N.m 取区域系数HZ=2.433 （ 3）由表 10-7 取齿宽系数d=1. （ 4）由表 10-6 查得材料弹性影响系数EZ=189.8 12MPa . （ 5）由图 10-2 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1=600MPa.大齿轮接触疲劳强度极限lim2=580MPa. （ 6）由图 10-26 查得1=0.78 , 2=0.82 则1+2=1.60 . （ 7）应力循环次数 91826 0 2 9 0 . 9 1 1 ( 5 3 0 0 8 1 ) 2 . 0 9 4 5 1 02 . 0 9 4 5 1 0 9 5 . 5 1 03 . 8 1NN 由 10-19 取接触疲劳寿命系数 120.950.96HNHNKK接触疲劳许用应力 : 取失效概率为 1%.安全系数为 S=1. 由 式 1 l i m 112 l i m 220 . 9 5 6 0 0 5 7 00 . 9 6 5 5 0 5 2 8HNHHNHKSKS 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 11 页 共 52 页 2.计算 (1)小齿轮分度圆直径 . 213123312 1 . 6 1 0 0 . 1 3 1 0 4 . 8 1 2 . 4 3 3 1 8 9 . 81 1 . 6 3 . 8 1 5 4 96 2 . 6 3EHtH d dZ Z K TuDu (2)计算圆周 速度 33 6 2 . 6 3 2 9 0 . 9 1 0 . 9 5 3 46 0 1 0 0 6 0 1 0 0 0d t n mV s (3)宽度 b 及模数ntm3 1 6 2 . 6 3 6 2 . 6 3dtbd 3333c o s 6 2 . 6 3 c o s 1 42 . 8 9242 . 2 5 2 . 2 5 2 . 8 9 6 . 5 0 2 56 2 . 6 39 . 6 36 . 5 0 2 5( 4 )0 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 1 2 4 t a n 1 4 1 . 4 5 6( 5 )1 . 2 5 .2 . 0 4 . . . . . 1 0 1 8 1 . 0 21 . 4tntntdVdmZhmbhZKVK oAH计 算 纵 向 重 合 度计 算 载 荷 系 数使 用 系 数 K由 八 级 精 度 ， 由 图 查 得由 表 10-4 查 得 K 26由表 10-13 查得 1.35FK . 表 10-3 查得 1 .2HHKK2 . 1 8 2HHK K K K K (6)校正实际载荷系数下的分度圆直径 3 333 2 . 1 8 26 2 . 6 3 6 4 . 4 51 . 6t Kdd KT (9) 模数 33c o s 6 4 . 4 5 c o s 1 4 2 . 9 824ndm Z 3.按齿根弯曲强度设计 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 12 页 共 52 页 213212 c o sT FSndFKY YYmZ (2) 确定参数 1. 1 . 2 5 1 . 0 2 1 . 2 1 . 3 5 2 . 0 6 5 5A V F FK K K K K 2. 根据纵向重合度 1.665 , 由图 10-28 查得螺旋角影响系数0.88Y 3. 计算当量齿数 33 3344 3324 23c o s c o s 1 492 95c o s c o s 1 4vvZZZZ 5. 由表 10-5 查得齿行系数为 322.652.198FFYY 应力矫正系数 : 341.581.781SSYY 5弯曲疲劳应力的计算 由图 10-20C 查得小齿轮弯曲疲劳强度 1 500FE aMP 查得大齿轮弯曲疲劳强度 2 380FE aMP 由图 10-18 取小齿轮弯曲疲劳强度 1 0.84FNK 取大齿轮弯曲疲劳强度 2 0.9FNK 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 3334440 . 8 4 5 0 0 3001 . 40 . 9 3 8 0 2 4 4 . 31 . 4F N F EFNF N F EFNKSKS 6计算 Fa SaFYY 3334442 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 3 9 5 6 73002 . 1 9 8 1 . 7 8 1 0 . 0 1 6 0 22 4 4 . 3F a S aFF a S aFYYYY2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 13 页 共 52 页 7设计计算 213212 c o sT FSndFKY YYmZ =2.82 综合考虑取 m=3. 于是33343c o s 6 2 . 6 3 c o s 1 4 2 2 . 0 73233 . 8 1 8 8ndZmZZZ 取则4几何尺寸的计算 （ 1） 计算几何中心距 34 1 7 1 . 62 c o s172Z Z ma圆 整 为（ 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 34 2 3 8 8 2a r c c o s a r c c o s 1 4 . 0 0 32 2 1 7 1 . 6Z Z ma o 因为 值改变不多。故参数 , , ,HaKZ 等 不 必 修 正 。（ 3）计算大小齿轮的分度圆直径 2 3 2 7 1 . 1 1 3c o s c o s 1 4 . 0 0 38 8 2 2 7 2 . 0 8c o s c o s 1 4 . 0 0 33n32n2Zmd=Zmd=（ 4）计算齿轮宽度 3431 7 1 . 1 1 3 7 1 . 1 1 37 5 8 0dbdBB 圆 整 后 取 ，计 算 及 说 明 结 果 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 14 页 共 52 页 (五 )轴的 结构设计 一各 齿轮 的受力图 1 高速级齿轮受力图 2 低速级齿轮受力图 二 . 低速轴的设计计算 1、求输出轴上的动力参数 333P 2 . 9 9 8 k Wn 7 6 . 4 r / m i nT 3 7 4 . 7 5 N m输 入 功 率转 速转 矩2、求 作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4d 2 5 0 .0 1m m则3t22T 2 3 7 4 . 7 5F N 2 9 9 7 . 8 8d 3 2 7 . 9 1 N nrt t a n t a n 2 0F F 2 9 9 7 . 8 8 N 1 1 2 2 . 6 2 Nc o s c o s 1 4 . 0 0 3 atF F t a n 2 9 9 7 . 8 8 t a n 1 4 . 0 0 3 N 7 2 5 . 2 6 N 圆周力 Ft，径向力 Fr 及轴向力 Fa 的方向如图 2 所示 3、初步确定轴的最小直径 先按 机械设计 式（ 15 2）初步估算周的最小直径，选取轴的材料为 45 钢调质处理。根据 表 15-3，取0A 110，于是得 3 33m i n 01P 2 . 9 9 8d A 1 1 0 3 7 . 3 8 m mn 7 6 . 4 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 ，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故6 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 15 页 共 52 页 需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩3Aca TKT ，查表 14-1，考虑为输送机，转矩变化很小，故取 5.1KA ，则： c a A 3T K T 1 . 5 3 7 4 7 5 0 N m m 5 6 2 1 3 0 N m m 按照计算转矩 Tca 应小于联轴器公称转矩的条件，查标准 GB4323-84，选用 TL7 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 500Nm。半联轴器的孔径 d =45mm，故取 dA=45mm； 半联轴器长度 L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=84mm。 4、轴的结构设计 （ 1） . 拟订轴上零件的装配方案 如 图 所 示 装 配 方 案（ 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径 . 1） .为了满足半连轴器的轴向定位要求， A B 轴段左端需制出一轴肩，故取 B 段的 dB 47mm，右端用轴端挡圈定位 。半连轴器与轴配合的轮毂长度为 L1=84mm，为了保证轴端挡圈只压在半连轴器上而不压在轴的端面上，故 A 段的长度应比 L1 略短一些，现取 LA =82mm 2） .初步选择滚动轴承，因轴承同时受有径向力 和轴向力的作用，故选用 角接触球轴承 。参照工作要求并根据 dB 47mm，由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的 J 角接触球 轴承 7210C 型 ，其尺寸 d D T=50mm 90mm 20mm，故 dC dH=50mm。 左端轴承采用轴肩定位，由手册上查得 7210c 型轴承的定位轴肩高度为 h=6mm。 所以取56Gd mm . 3） .取安装齿轮处的轴段 F 的直径 56Fd mm，齿轮的左 端采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为 75mm，为了使 套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂宽度，故取 LF 73mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 0.07hd ，故取 h 8mm，则轴环处的直径 dE 64mm，轴环宽度1.4bh ，取 L 8mm。 4） .轴承端盖的总宽度为 12mm，根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外侧面与半连轴器右端面间的距离 L=30mm，故取 LB 42mm 5). 取齿轮距箱体内壁的距离为 13mm，（此内壁是固定内部滚动轴承 而用），已知滚动轴承的宽度 T 20mm 故得 L （ 13 20 5） mm=43mm 至此，已初步确定了轴的各段直径及其长度。 （ 3） . 轴上零件的轴向定位 齿轮，半连轴器与轴的轴向定位均采用平键连接，按 dA 40mm 由 机械设计课程设计 表14 1 查的平键截面 b h=12mm 8mm，键槽用键槽铣刀加工长为 65mm，同时为了保证齿轮与轴配合2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 16 页 共 52 页 有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 76Hh，同样，半连轴器与轴的连接，选用平键 16mm10mm 60mm，半连轴器和轴的配合为 76Hk。滚动轴承与轴的定位是由过渡配合来保证。此处轴的选择直径尺寸公差为 m6。 （ 4） .确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15 2，取轴端倒角为 2 045 。 高速轴的设计计算 1、求输入轴上的功率 P1、转速 n1 和转矩 T1 由总体设计知： 111P 3 .1 7 7 6 k Wn 1 4 4 0 r / m inT 2 1 .0 7 N m2、求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径为1d 53.6mm而1t1 312T 2 2 1 . 0 7F N 7 8 6 . 2 Nd 5 3 . 6 1 0 nr t t a n t a n 2 0F F 7 8 6 . 2 N 2 9 4 . 9 1 Nc o s c o s 1 3 . 9 9 atF F t a n 7 8 6 . 2 t a n 1 3 . 9 9 N 2 8 8 6 . 1 5 N 3、初步确定轴的最小直径 按 机械设计中式 （ 15 2）初步计算轴的最小直径，选取轴的材料为 40Gr 调质处理。根据 资料1表 15-3，取 110A0 ，于是得 1 33m i n 01P 3 . 1 7 7 6d A 1 2 5 1 7 . 2 3 m mn 1 4 4 0 mm 。 同时选择联轴器，选用 TL5 型弹性套柱销联轴器。轴孔长度为 62mm，直径 28mm,则取 28Ad mm，半联轴器的长度为 62mm， 半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=44mm。 4、轴的结构 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 17 页 共 52 页 图 高速轴结构设计图 中间 轴 I 的设计计算 1、求输入轴上的功率 P2、转速 n2 和转矩 T2 由总体设计知： 222P 3 . 0 5 6 k Wn 2 9 0 . 9 1 r / m i nT 1 0 0 . 1 3 N m2、求作用在齿轮上的力 因已知高速级大齿轮的分度圆直径为2d 2 6 5 .8 m m而2t2 322T 2 1 0 0 . 1 3F N 7 5 3 . 4 Nd 2 6 5 . 8 1 0 nr2 t2 t a n t a n 2 0F F 7 5 3 . 4 N 2 8 2 . 6 Nc o s c o s 1 3 . 9 9 a 2 t 2F F t a n 7 5 3 . 4 t a n 1 3 . 9 9 N 1 8 7 . 8 N 已知低速级小齿轮的分度圆直径为3d 7 1 .1 1 3 m m而3t3 332T 2 1 0 0 . 1 3F N 2 8 1 6 . 1 Nd 7 1 . 1 1 3 1 0 nr3 t3 t a n t a n 2 0F F 7 5 3 . 4 N 1 0 5 6 . 4 Nc o s c o s 1 4 . 0 0 3 a 3 t 3F F t a n 2 8 1 6 . 1 t a n 1 4 . 0 0 3 N 7 0 2 . 1 N 3、初步确定轴的最小直径 按机械设计中式（ 15 2）初步计算轴的最小直径，选取轴的材料为 40Cr 调质处理。根据 表 15-3，取0A 122，于是得 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 18 页 共 52 页 1 33m i n 01P 3 . 0 5 6d A 1 2 2 2 6 . 3 7 m mn 2 9 0 . 9 1 mm 。 4、轴的结构 III II I 图 中间的结构设计 (六 )轴的 强度计算 (1)对中间轴进行精确校荷 . 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 19 页 共 52 页 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出危险截面。先计算出截面处的 MH、 MV 及 M 的值列于下表。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 122 1 7 2 .3 51 4 6 4 .5NHNHFN123 8 6 .36 3 2 .6NVNVFN弯矩M 121 2 2 . 7 3 72 3 6 . 9 6HHM N mM N m 12342 1 . 7 83 1 . 3 85 0 . 6 02 5 . 6 3VVVVM N mM N mM N mM N m总弯矩 12341 2 4 .61 2 2 .72 4 2 .32 3 8 .3M N mM N mM N mM N m扭矩T 1 0 0 .1 3T N m 6、按弯扭合成应力校核轴的强度 根据轴的弯扭合成强度条件，取 6.0 ，轴的计算应力 22 223ca 3M ( T ) 2 3 . 0 6 ( 0 . 6 1 0 0 . 1 3 ) 6 . 7 4 M P aW 0 . 1 0 . 0 7 1 前已选定轴的材料为 40Cr，调质处理。由 表 15-1 查得 70M Pa 1- 。因此2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 20 页 共 52 页 1-ca ，故安全。 7、精确校核轴的疲劳强度 （ 1）判断危险截面 E 轴段截面 I 左侧 配合引起应力集中； F 轴段 I 右侧 受较大弯矩和扭矩，且直径较小，最终确定此两个面为危险截面。 （ 2）截面左侧 抗弯截面系数 3 3 3 3W 0 . 1 d 0 . 1 4 0 m m 6 4 0 0 m m 抗扭截面系数 3 3 3 3TW 0 . 2 d 0 . 2 4 0 m m 1 2 8 0 0 m m 截面 I 左侧的弯矩 M 8 3 .8 4 N m 截面 I 上的扭矩 T2 为2T 1 0 0 .1 3 N m m截面上的弯曲应力b M 8 3 8 3 8 . 9 6 M P a 1 3 . 0 9 M P aW 6 4 0 0 截面上的扭转切应力3TTT 100130 M P a 7 . 8 2 2 M P aW 1 2 8 0 0 轴 的 材 料 为 45 钢 ， 调 质 处 理 。 由 表 15-1 查得B 1 16 4 0 M P a , 2 7 5 M P a , 1 5 5 M P a 过盈配合处的 k值，由附表 3-8 用插入法求出， ，于是得 k 1.1216 ， k 1.003 轴按磨削加工，由附表 3-4 的表面质量系数为 0.9 2。故得综合系数为 k 11K 1 1 . 1 2 1 6 1 1 . 2 10 . 9 2 k 11K 1 1 . 0 0 3 1 1 . 0 90 . 9 2 又由 第 3-1 节 ,3-2 节得到碳钢的特性系数 , 1 .0 1 .20 .0 5 0 .1 取 1.00.05所以轴在截面 I 左侧的安全系数为 1am275S 1 7 . 3 0K 1 . 2 1 1 3 . 0 9 0 . 1 0 1am7 . 8 2 2S 1 5 . 7 2 80 . 8 7 2 5 0 . 8 7 2 5K 1 . 0 9 0 . 0 522 2007 年 7 月 25 日 机械设计课程设计 机械 05 5 班 范伟 051940 指导教师： 奚鹰 第 21 页 共 52 页 ca 2 2 2 2SS 1 7 . 3 6 1 5 . 7 2 8S 1 1 . 6 5 6 S = 1 . 5S S 1 7 . 3 6 1 5 . 7 2 8 所以是安全 的 . （ 3）截面 I 右 侧 抗弯截面系数 3 3 3 3W 0 . 1 d 0 . 1 5 7 m m 1 8 5 1 9 . 3 m m 抗扭截面系数 3 3 3 3TW 0 . 2 d 0 . 2 5 7 m