卷扬机传动装置设计--

机械设计课程设计机械设计课程设计 计算说明书计算说明书 设计题目 卷扬机减速器设计设计题目 卷扬机减速器设计 机械专业机制 10 4 班 设计者 笑嘻嘻 指导老师 笑嘻嘻 2013 年 7 月 9 日 河南理工大学河南理工大学 目录 一 设计任务书一 设计任务书 3 二 传动装置的总体设计 附总体方案见图 二 传动装置的总体设计 附总体方案见图 4 一 传动方案拟定 一 传动方案拟定 4 二 电动机的选择 二 电动机的选择 4 三 传动装置的总传动比的计算和分配 三 传动装置的总传动比的计算和分配 6 三 传动零件的设计计算三 传动零件的设计计算 8 一 联轴器的设计计算 一 联轴器的设计计算 8 二 高速级斜齿轮副的设计计算 二 高速级斜齿轮副的设计计算 10 三 低速级直齿轮的设计计算 三 低速级直齿轮的设计计算 13 四 轴系零件的设计计算四 轴系零件的设计计算 17 一 一 输入轴的设计计算 输入轴的设计计算 17 二二 中间轴的设计计算 中间轴的设计计算 22 三 输出轴的设计计算 三 输出轴的设计计算 25 四 四 滚动轴承的校核 滚动轴承的校核 29 1 高速轴上轴承的寿命计算 29 2 中间轴上轴承的寿命计算 31 3 低速轴上轴承的寿命计算 33 五 联轴器和键联接的选用说明和计算 五 联轴器和键联接的选用说明和计算 34 五 减速器的润滑设计五 减速器的润滑设计 36 六 箱体 机架及附件的设计六 箱体 机架及附件的设计 37 一 一 减速器箱体的结构设计 减速器箱体的结构设计 37 二 二 减速器箱体的附件设计 减速器箱体的附件设计 39 七 设计小结七 设计小结 42 一 设计任务书一 设计任务书 原始数据 钢绳拉力 F kN 4 4 钢绳速度 V m s 1 2 滚筒直径 D mm 490 已知条件 1 钢绳拉力 F 2 钢绳速度 V 3 滚筒直径 D 4 工作情况 两班制工作 连续单向运转 有轻微冲击 工作效率 0 96 使用年限 10 年 大修 3 年 每年工作 250 天 5 制造条件及生产批量 专门工厂小批量生产 要求功率富裕量 10 6 提升速度允许误差 5 参考传动方案 二 传动装置的总体设计二 传动装置的总体设计 一 传动方案拟定 一 传动方案拟定 1 由参考方案可知电动机经联轴器将动力直接传到高速轴上 然后通过二级圆柱齿轮 减速器减速 2 高速级齿轮选用斜齿圆柱齿轮 斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好 常用在高速轴和要求传动平稳的场合 3 低速级选用直齿圆柱齿轮 考虑到功率较大 低速级受到转矩很大 所以采用直齿圆柱齿轮以减小轴向压力 综上所述 本方案具有一定的合理性及可行性 二 电动机的选择 二 电动机的选择 1 选择电动机类型 按工作要求和条件 选用三相笼型异步电动机 封闭式结构 电压 380V Y 型 2 选择电动机的容量 电动机工作功率为kW kW w d P p 总1000 w FV p 因此 kW 1000 d FV p 总 由电动机至运输带的传动效率为 43 1234 总 式中 分别为滚动轴承 齿轮传动 联轴器 工作机的传动效率 1234 取 则 1 0 99 2 0 97 3 0 99 4 0 96 43 0 990 970 990 960 82 a 所以 4400 1 2 6 44 10001000 0 82 d FV pkW 总 3 确定电动机转速 卷筒工作转速为 10001000 72 46 77 min 0 78 490 v r nr s D 按指导书上表 1 推荐的传动比合理范围 二级圆柱齿轮减速器传动比 则总传 2 8 40i 动比合理范围为 故电动机的转速范围为 16 160 a i 16 160 46 77748 32 7483 2 min da ninr 符合这一范围的同步转速有 750r min 1000 1500 和 3000r min minr minr 根据容量和转速 由有关手册查出有三种适用的电动机型号 因此有四种传动比方案 如表 电动机转速 r min 传动装置的传动 比 方案电动机型 号 额定 功率 k ed p W 同步转 速 满载转 速 总传动 比 减速器 1Y132S2 27 53000290062 0117 76 2Y132S2 47 51500144030 798 80 3Y132S2 67 5100097020 745 93 综合考虑电动机和传动装置的重量 噪声和带传动 减速器的传动比 可见方案 1 比较适 合 因此选定电动机型号为 Y132S2 2 其主要性能见下表 型号 额定 功率 kW 满载时 转速 r min 电流 380V 时 A 效率 功率因 数 启动转矩最大转矩 Y132S2 2 7 5 299031 40 820 812 02 3 4 电动机主要外形和安装尺寸列于下表 中心高 H外形尺寸 2 LACADHD 底脚安装 尺寸 A B 地脚螺栓 孔直径 轴伸尺寸 DE 装键部位 尺寸 FG 132475 347 5 315 216 140 1238 80 10 33 三 传动装置的总传动比的计算和分配 三 传动装置的总传动比的计算和分配 1 总传动比 2900 62 15 46 77 m n i n 总 2 分配传动装置传动比 3 iii 总 式中分别为外齿轮和减速器的传动比 0 ii 为使外齿轮传动外廓尺寸不致过大 初步取 则减速器传动比为 3 3 5i 3 62 15 17 76 3 5 i i i 总 3 分配减速器的各级传动比 展开式布置 考虑润滑条件 为使两级大齿轮直径相近 可由指导书图 21 页公式 i1 1 3 i2 由 i1 i2 i 得 i1 3 70 i2 4 80 四 传动装置的运动和动力参数计算 1 各轴转速 1 轴 1 2900 min 1 m n nr 2 轴 1 2 1 2900 604 17 min 4 80 n nr i 3 轴 2 3 2 604 17 163 29 min 3 70 n nr i 4 轴 2 3 2 163 29 46 65 min 3 5 n nr i 2 各轴输入功率 1 轴 13 6 44 0 996 38 d ppkW 2 轴 212 6 31 0 976 12ppkW 3 轴 322 6 13 0 975 89ppkW 4 轴 432 5 82 0 975 65ppkW 2 各轴输出功率 电动机 4400 1 2 6 44 10001000 0 82 d FV pkW 总 1 轴 113 6 44 0 99 0 996 31 d ppkW 2 轴 2112 6 38 0 99 0 976 06ppkW 3 轴 3212 5 89 0 99 0 975 82ppkW 4 轴 43124 5 82 0 99 0 97 0 965 37ppkW 4 各轴输入转矩 电动机轴输入转矩 6 44 9550955021 21 2900 d d m p TN m n 1 轴 1 1 1 95509550 6 38290021 01 p TN M n 2 轴 222 95509550 6 13604 1796 90TpnN m 3 轴 3 3 3 5 89 95509550344 48 163 29 p TN m n 4 轴 4 4 4 95509550 5 6546 651156 65 p TN m n 5 各轴输出转矩 1 轴 11 0 9921 01 0 9920 80TTN m 2 轴 22 0 9996 90 0 9995 93TTN m 3 轴 33 0 994623 01 0 99341 04TTN m 4 轴 44 0 99 0 961156 65 0 98 0 961099 28TTN m 运动和动力参数计算结果整理于下表 效率 P kW 转矩 T N m 轴名 输入输出输入输出 转速 n r min 传动比 i 电动机轴 6 4421 212900 1 轴 6 386 3120 0120 80346 43 2 轴 6 136 061430 3796 9095 93 3 轴 5 895 824623 01344 48341 04 4 轴 5 655 374485 251156 651099 28 4 80 3 7 3 5 三 传动零件的设计计算三 传动零件的设计计算 一 高速级斜齿轮副的设计计算 一 高速级斜齿轮副的设计计算 1 选精度等级 材料及齿数 1 材料及热处理 由课本表 10 1 选得小齿轮的材料均为并经调质及表面淬火 齿面硬度为 280HBS 而大40 r c 齿轮的材料为 45 钢 调质 吃面硬度为 240HBS 两者相差为 40HBS 2 精度等级选用 8 级 选取小齿轮比为 则大齿轮 1 20z 211 20 4 8096zzi 取 螺旋角 2 96z 14 2 按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算 即 2 11 3 1 1 1 2 HE t d H i t i T kZ Z d 1 确定公式内的各计算数值 1 试选载荷系数 1 6 tk 2 计算小齿轮传递的转矩 由前面计算可知 1 1 1 95500009550000 6 38290021010 P T N 3 由课本表 10 7 取 1 d 4 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 1 2 189 8 Ea zMP 5 由图 10 21d 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限 lim1 lim2 600 550 H H MPA MPa 小齿轮 大齿轮 6 由式计算应力循环次数60 h Nn jL 9 11 6060 2900 12 8 250 106 96 10 h jL Nn 9 9 2 6 96 10 1 45 10 4 80 N 7 由图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 1 0 87 HNK 2 0 89 HNK 8 计算接触疲劳许用应力 失效概率 1 安全系数 S 1 1lim1 1 0 87 600522 HNH MPa S K 2lim2 2 0 89 550489 5 HNH MPa S K 9 许用接触应力 12 522 489 5 505 75 22 H HH MPaMPa 10 由图 10 30 选取区域系数 2 433 H z 11 1 由图 10 26 查得 则 1 0 73 2 0 88 12 0 760 901 66 2 计算 1 试计算小齿轮的分度圆直径 由计算公式得 1t d 3 2 1 4 4 80 12 433 189 8 34 43 1 1 664 8505 75 2 1 6 2 1 10 t mmmm d 2 计算齿轮的圆周速度 11 3 14 34 43 2900 5 22 60 100060 1000 t d n m v s 3 计算齿宽 b 及模数 ntm 1 1 34 4334 43 dt bdmmmm 1 1 cos 34 43 cos14 1 67 20 t nt d mm z m 得模数取 2 2 252 25 1 673 76 nt hmmm 34 43 9 16 3 76 b h 4 计算纵向重合度 1 0 318tan0 318 0 8 20 tan141 27 dZ 5 计算载荷系数 已知使用系数 根据 8 级精度 由课本图 10 8 查得动载荷系数1 AK 5 22mv s 由表 10 3 查得 从表 10 4 中的硬齿面栏查得小齿轮相对轴承1 20 vK 1 4 HF KK 非对称布置 8 级精度 另由图 10 13 查得 1 32 故载荷系数1 450 HK FK 1 1 20 1 450 1 322 297 AVHHKK K K K 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 3 3 11 2 297 34 4338 84 1 6 t t K mm dd K 7 计算模数 nm 1 1 cos14 38 84 cos14 1 88 20 n mm d m Z 取模数为 2 3 按齿根弯曲强度设计 由式 2 1 3 2 1 2cos FaSa n F d KTY Y Y m Z 1 确定公式内的各计算数值 1 计算载荷系数 1 1 20 1 450 1 322 297 AVHHKK K K K 2 根据纵向重合度 从图 10 28 查得螺旋角影响系数 1 271 0 88Y 3 由图 10 20d 查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 12 620 FEFE MPa 4 由图 10 18 查得弯曲疲劳寿命系数 1 0 82 FNK 2 0 88 FNK 5 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 11 1 0 82 620 363 14 1 4 FNFE FMPa S K 22 2 0 88 620 389 71 1 4 FNFE FMPa S K 6 计算当量齿数 1 1 33 20 21 89 coscos 14 v z z 2 2 33 96 105 09 coscos 14 v z z 7 查取齿形系数 由表 10 5 查得 1 2 80 Fa Y 2 2 18 Fa Y 8 查取应力校正系数 由表 10 5 查得 1 1 55 Sa Y 2 1 79 Sa Y 9 计算大小齿轮的并加以比较 FaSa F Y Y 11 1 2 80 1 55 0 01195 363 14 FaSa F YY 22 2 2 18 1 79 0 01001 389 71 FaSa F YY 经比较得小齿轮的数值大 2 设计计算 2 2 1 3 3 22 1 2cos 2 2 297 21010 0 88cos 14 0 011951 13 1 66 1 20 FaSa n F d KTY Y Y mm m Z 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算得法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的模 nm 数相差不大 取 已可满足弯曲强度 但为了同时满足接触疲劳强度 1 5 n mm m 需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数 于是由 1 38 84mm d 取 1 1 cos38 84cos14 25 124 1 5 n d Z m 1 26 Z 则 取 21 26 4 80124 8i ZZ 2 125 Z 4 几何尺寸计算 1 计算中心距 12 25 1251 5 115 94 2cos2cos14 n m amm ZZ 将中心距圆整后取 116amm 2 按圆整后的中心距修整螺旋角 12 25 1251 5 arccosarccos14 11 22 116 n m a ZZ 因值改变不大 所以参数 等不必修正 K H Z 3 计算大小齿轮的分度圆直径 1 1 25 1 5 38 67 coscos14 11 n dmm mZ 2 1 125 1 5 193 33 coscos14 11 n dmm mZ 4 计算齿轮宽度 1 1 38 6738 67 d bmm d 取齿宽 40mm 45mm 2 B 1 B 三 低速级直齿轮的设计计算 三 低速级直齿轮的设计计算 1 精度等级 材料及齿数 1 材料及热处理 由课本表 10 1 选得大 小齿轮的材料均为钢并经调质及表面淬火 齿面硬度为45 280HBS 2 精度等级选用 7 级 选取小齿轮比为 则大齿轮 取 1 25z 211 25 3 7092 5zzi 2 93z 2 按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算 即 2 22 3 1 2 1 2 32 E t d H i i T kZ d 1 确定公式内的各计算 数值 1 试选载荷系数 1 3 tk 2 计算小齿轮传递的转矩 由前面计算可知 4 2 96 90 10TN mm 3 取 0 8 d 4 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 1 2 189 8 Ea zMP 5 由图由图 10 21d 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限 lim2 lim1 600 H H MPa 6 由式计算应力循环次数60 h Nn jL 9 11 6060 2900 12 8 250 106 96 10 h jL Nn 9 9 2 6 96 10 1 45 10 4 80 N 7 由图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 1 0 88 HNK 2 0 90 HNK 8 计算接触疲劳许用应力 失效概率 1 安全系数 S 1 1lim1 1 0 88 600528 HNH H MPa S K 2lim2 2 0 90 600540 HNH H MPa S K 2 计算 1 试计算小齿轮的分度圆直径 代入中较小的值 1t d H 3 2 1 4 3 7 1189 8 2 32 60 03 0 83 7528 1 3 9 7 10 t mmmm d 2 计算齿轮的圆周速度 11 3 14 60 03 604 17 1 90 60 100060 1000 t d n m v s 3 计算齿宽 b 1 0 8 60 0348 02 dt bdmmmm 4 计算齿宽与齿高之比b h 1 n 1 60 03 3 00 25 t t d mm z m 2 252 25 3 006 75 nt hmmm 48 02 7 11 6 75 b h 5 计算载荷系数 已知使用系数 根据 7 级精度 由图 10 8 查得动载荷系数1 AK 6 25mv s 1 20 vK 直齿轮1 HF KK 从表 10 4 中的硬齿面栏查得小齿轮相对轴承非对称布置 6 级精度 考虑到1 1 HK 齿轮为 7 级精度 取 另由图 10 13 查得 1 289 故载荷系数1 2 HK FK 1 1 2 1 2 1 2891 856 AVHHKK K K K 6 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 3 3 11 1 856 48 0254 05 1 3 t t K mm dd K 7 计算模数m 1 1 54 05 2 16 25 mm d m Z 3 按齿根弯曲强度设计 由式 2 3 2 1 2 FaSa F d Y YKT m Z 1 确定公式内的各计算数值 1 计算载荷系数 1 1 2 1 2 1 2891 856 AVHHKK K K K 2 由图 10 20d 查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 12 500 FEFE MPa 3 由图 10 18 查得弯曲疲劳寿命系数 1 0 82 FNK 2 0 88 FNK 4 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 11 1 0 82 550 322 14 1 4 FNFE FMPa S K 22 2 0 88 550 345 71 1 4 FNFE FMPa S K 5 查取齿形系数 由表 10 5 查得 1 2 62 Fa Y 2 2 20 Fa Y 6 查取应力校正系数 由表 10 5 查得 1 1 59 Sa Y 2 1 78 Sa Y 7 计算大小齿轮的并加以比较 FaSa F Y Y 11 1 2 62 1 59 0 01293 322 14 FaSa F YY 22 2 2 20 1 78 0 01133 345 7 FaSa F YY 经比较得小齿轮的数值大 2 设计计算 4 3 2 2 1 3 9 69 10 0 012931 87 0 8 25 mm m 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算得法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的 m 模数 取 已可满足弯曲强度 但为了同时满足接触疲劳强度 需按接触2mm m 疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数 于是由 1 54 05mm d 取 1 1 54 05 27 02 2 d Z m 1 27 Z 则 取 21 27 3 799 99i ZZ 2 100 Z 4 几何尺寸计算 1 计算大小齿轮的分度圆直径 1 1 27 254dmm mZ 2 2 100 2200dmm mZ 2 计算中心距 12 54200 127 22 amm dd 3 计算齿轮宽度 1 0 8 5443 2 d bmm d 取齿宽 50mm 55mm 2 B 1 B 高 低速级齿轮参数 名称高速级低速级 中心距 a mm 116127 法面摸数 mm 1 52 螺旋角 14 11 无 齿顶高系数 a h 11 顶隙系数c 0 250 25 压力角 20 20 2527齿 数 125100 mm 37 554分度圆 直径 mm 187 5200 mm 4555齿 宽 mm 4050 齿轮等级精度 87 材料及热处理 小齿轮的材料均为 大40 r c 齿轮材料为并经调质及45 表面淬火 小齿面硬度为 280 大齿面硬度 240HBS 大 小齿轮的材料均为 并经调质及表面淬火 45 齿面硬度为 280HBS 四 轴系零件的设计计算四 轴系零件的设计计算 一 一 输入轴的设计计算 输入轴的设计计算 1 输入轴上的功率 转速 转矩 1 p 1n1T 11 1 6 38 2900 min 21 01 KWrN m p nT 2 求作用在齿轮 1 上的力 因已知齿轮分度圆直径 1 37 5mm d 4 1 1 1 2 2 2 1 10 1120N 37 5 T d tF 1 tan 1120 tan20 420 33N coscos14 11 Ftn rF 1 tg 112014 53 281 53N Fat tg F 3 初步确定轴的最小直径 先按式 15 2 初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为钢 调质处理 根据表45 r C 15 3 取 于是得 0 110A 1 3 3 omin 1 6 38 110 14 31mm 2900 dA P n 高速轴的最小直径显然是装联轴器处的直径 即联轴器的轴孔直径 因为装联轴器的轴上 有键槽 故将最小直径增加 7 为了使轴与联轴器孔相适应 故需选 min 15 31dmm 联轴器的型号 联轴器的计算转矩 查表 14 1 故选择 1 K T ca AT 1 3 AK 按照转矩应小于联轴器的公称转矩条 4 1 K T 1 3 210102 73 10 ca A N mm T ca T 件 查标准选用 LT3 型弹性套柱销 公称转矩 31 5 LT 型弹性套 表16 3或手册 N mm 柱销联轴器的公称直径 d 18mm 长度为 L 42mm 与轴配合的轮毂孔长度为 38mm 4 轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案 如下所示 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 根据计算的最小直径取轴的直径 18mm 为了满足联轴器轴向定位要求 1 2 轴 1 2d 右端需制出一轴肩 故 2 3 段得直径 由联轴器的宽度而确定轴张 2 3 23dmm 2 初步选择滚动轴承 1 2 37mm L 因轴承同时受到径向力和轴向力的作用 故选用单列圆锥滚子轴承 参照工作要求 并根 据 由参考文献表 14 7 中初步选取单列圆锥滚子轴承 其型号为 32905 其尺 2 3 23dmm 寸为 查得 a 8 7mm 故 而254212dD Tmmmmmm 3 47 8 25mm dd 7 8 11mm l 左边轴承采用套筒定位 右端滚动轴承采用轴肩进行定位 由手册查得 32905 型轴承的定 位高度 h 2 5mm 因此取 6 7 30dmm 6 7 22 5lmm 3 取齿轮与轴承为一体 根据齿轮的轮毂宽度 取齿轮轴段 5 6 的长度 5 6 45mm l 4 轴承端盖的总宽度为 20mm 根据轴承端盖的装拆 及便于对轴承添加润滑脂的要求 取端盖的外端面与联轴器右端面间的距离 L 10 故取 2 3 30mm l 5 取齿轮距箱体内壁之间的距离 考虑到箱体的铸造误差 在确定滚动轴承位置16amm 时 应距箱体内壁一段距离 s 取是 已知滚动轴承宽度 T 12mm 则8smm 3 4 128 1636Tsamm l 为使 1 轴与 2 轴齿轮正确啮合 两轴承之间距离相等 4 5 72 5mm l 致此已初步确定了轴的各段直径和长度 3 轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接 按 由参考资料表 12 1 查得平键截 1 2 18mm d 面 键槽用键槽铣刀加工 长为 32mm 联轴器与轴的配合采用66b hmmmm 滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的 此处选轴的直径尺寸公差为 7 6 H k m6 4 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表 15 2 取左轴端与 2 处倒角为 2 3 处圆角 R 1mm 其余圆角 R 2mm 0 8 45 5 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图 从上已经知道 对于圆锥滚子轴承 32905 由手册中可 查得 a 23 0mm 作为简支梁的轴的支承跨距 对轴进行计算 23 56 131187mm ll 并做出弯矩图和扭矩图 如下 对水平面进行计算 121 21 232 1120 NHNHt NHt FFFN FF lll 1 2 335 40 784 60 NH NH FN FN 12 18782 4 HNH N mm lMF 对垂直面进行计算 121 21 232 NVNVr NVr FFF FF lll 1 2 294 46 125 87 NV NV FN FN 112 16489 52 vNV N mm lMF 223 16488 97 vNV N mm lMF 求总的弯矩 即合成弯矩 2222 21 2 16489 52 16488 97 23319 31 VV MMN mm M 将计算结果列于下表 载荷水平面 H垂直面 V 支反 力 F 12 335 40 784 60 NHNH FN FN 12 294 46 125 87 NVNV FN FN 弯矩 M18782 4 H MN mm 2 23319 31MN mm 总弯 矩 M 29942 27MN mm 扭矩 T 42000TN mm 6 按弯曲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的强度 由上表的数据 以及轴 单向旋转 扭转切应力为脉动循环变应力 取 0 6 则 222 2 3 29942 270 6 42000 25 05 20 1 25 caa T MP W M 前以选定轴的材料为 40Cr 钢 调质处理 查表的 70Mpa 因此均小于 1 1ca 1 故安全 二二 中间轴的设计计算 中间轴的设计计算 1 中间轴上的功率 转速及转矩 2 p 2n2T 22 2 6 12 604 17 min 96 90KWrN m p nT 2 求作用在齿轮上的力 21 1120 tt N FF 21 420 33 rr N FF 21 281 53 aa N FF 因已知齿轮分度圆直径 3 27mm d 4 2 3 3 22 9 69 7177 78N 27 T10 d tF 33 tan 7177 78 tan20 2612 50N FrtnF 3 初步确定轴的最小直径 先按式 15 2 初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 40Cr 调质处理 根据表 15 3 取 于是得 0 110A 2 3 3 omin 2 6 12 110 23 80mm 604 17 dA P n 中间轴的最小直径显然是轴承处直径 图 4 为了使所选的轴直径与 5 6 dd 1 25 6 dd 1 2 轴承的孔径相适应 故需同时选取轴承型号 查标准选用 LT3 型弹性套柱销 选取型号为 32905 单列圆锥滚子轴承 0 表16 3或手册 基本游隙组 标准精度级 其尺寸为 查得 a 8 7 所以 254212dD Tmmmmmm 1 25 6 25ddmm 4 轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案如下图 2 根据轴向定位的要求确定轴各段的直径和长度 1 取安装齿轮处的轴段 2 3 的直径 齿轮的左端与左轴承之间采用套筒 2 3 34dmm 定位 已知齿轮轮毂的长度为 40mm 为了使套筒端面可靠地压紧大齿轮 此轴段应略短 于轮毂长度 故取 38 mm 齿轮右端采用轴肩定位 轴肩高度 故取 32 l0 07hd 则轴环 3 4 处的直径 取 3hmm 3 4 40dmm 3 4 20lmm 2 5 处为非定位轴肩 则取 由于小直齿轮的齿宽 所以除去 4 5 34dmm 55Bmm 轴向紧固空隙 4 5 53lmm 3 确定两端轴承处的轴段长度 取齿轮距箱体内壁之距离 考虑到箱体的制造误差 在确定滚动轴承位置时应mma16 距箱体内壁一段距离 S 取 S 值为 8mm 已知轴承宽度 T 12mm 则 1 2 L 4038 128 16238Tsamm 5 6 5553 12 168238lTsamm 3 轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键连接 按截面 查表查得平键截面 2 3 34mm d 键长为 32mm 按截面 查表查得平键截面10 8b hmm 4 5 53mm d 键长为 50mm 齿轮轮毂与轴的配合配合采用 滚动轴承与轴的16 10b hmm 7 6 H n 周向定位是由过渡配合来保证的 此处选轴的直径尺寸公差为 m6 4 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表 15 2 取轴端倒角为 其余各处取圆角为 R 2mm 1 45 mm 5 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图 从上已经知道 对于圆锥滚子轴承 32905 由手册中可 查得 a 8 7mm 作为简支梁的轴的支承跨距 123 5667 563 5187mm l ll 对轴进行计算并做出弯矩图和扭矩图 如下图 对水平面进行计算 12 23 12 3123233 0 0 NHNH tt NHt t FFN FFN FF l lllllF 1 2 3221 97 5075 81 NH NH FN FN 111 180430 32 HNH N mm lMF 223 322313 94 HNH N mm lMF 对垂直面进行计算 123 2 33 2 31231 2 NVNVr r r r FFF o NV F FFl llFlll 1 2 592 68 1599 49 NV NV FN FN 111 33190 08 vNV N mm lMF 223 101567 62 vNV N mm lMF 求总的弯矩 即合成弯矩 2222 11 1 180430 32 33190 08 183452 64 HV MMN mm M 2222 22 2 322313 94 101567 62 337938 24 HV MMN mm M 将各计算结果列于下表 载荷水平面 H垂直面 V 支反 力 F 12 3221 97 5075 81 NHNH FN FN 12 592 68 1599 49 NVNV FN FN 弯矩 M 1 2 180430 32 322313 94 H H MN mm MN mm 1 2 33190 08 101567 62 V V MN mm MN mm 总弯 矩 M 1 183457 64337938 24MN mmMN mm 2 扭矩 T 945833 75TN mm 6 按弯曲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的强度 由上表的数据 以及轴 单向旋转 扭转切应力为脉动循环变应力 取 0 6 则 222 2 2 1 3 337938 240 6 945833 75 56 02 0 1 25 caa T MP W M 前以选定轴的材料为 40Cr 调质处理 查表的 70Mpa 因此0 07d 故取 h 5mm 则取 5 6 48mm l 直径 4 5 70mm d 左端轴承用套筒定位 4 轴承端盖的总宽度为 20mm 根据轴承端盖的装拆 及便于对轴承添加润滑脂的要求 取端盖的外端面与半联轴器的右端面间的距离 故取 20mm l 2 3 40mm l 取齿轮距箱体内壁之距离 考虑到箱体的制造误差 在确定滚动轴承位置时应16amm 距箱体内壁一段距离 S 取 S 值为 8mm 已知轴承宽度 T 10mm 则 3 4 1016834Tsamm l 由于跟中间轴在同一水平面上右一对齿轮啮合 故取 4 5 64 5mm l 6 7 38 5mm l 致此已初步确定了轴的各段直径和长度 3 轴上零件的周向定位 联轴器 齿轮与轴的周向定位采用平键连接 按截面 查表查得平键截面 1 2 42mm d 键长为 56mm 按截面 查表查得平键截面128b hmmmm 5 6 60mm d 键长为 45mm 齿轮轮毂与轴的配合配合采用 联轴器与轴1811b hmmmm 7 6 H n 的配合采用 滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的 此处选轴的直径尺寸 7 6 H k 公差为 m6 4 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表 15 2 取轴端倒角为 3 处圆角半径 R 2mm 其余圆角半径1 6 45 mm R 2 5mm 5 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图 作为简支梁的轴的支承跨距 对轴进行计算并做出弯矩图和扭矩图 如下图 23 123 563 5187mm ll 对水平面进行计算 124 14 233 NHNHt NHt FFF FF lll 1 2 2437 37 4740 41 NH NH FN FN 12 301015 20 HNH N mm lMF 对垂直面进行计算 124 14 233 0 0 NVNVr NVr FFF FF lll 1 2 887 13 1725 65 NV NV FN FN 12 109560 56 vNV N mm lMF 求总的弯矩 即合成弯矩 2222 301015 20 109560 56 113619 96 HV MMN mm M 扭矩301466 76TN mm 载 荷 水平面 H垂直面 V 支 反 力 F 12 2437 37 4740 41 NHNH FN FN 12 887 13 1725 65 NVNV FN FN 弯 矩 M 301015 20 H MN mm 109560 56 V MN mm 总 弯 矩 M 113619 96MN mm 扭 矩 T 301466 76TN mm 6 按弯曲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的强度 由上表的数据 以及轴 单向旋转 扭转切应力为脉动循环变应力 取 0 6 则 222 2 3 3 113619 960 6 301466 76 28 83 0 1 42 caa T MP W M 前以选定轴的材料为 40Cr 调质处理 查表的 70Mpa 因此1 2 15 齿轮端面与内机壁距离 1 15 机盖筋厚m1