链板式运输机传动装置设计

机械基础综合课程设计说明书机械基础综合课程设计说明书 设计题目 设计题目 链板式运输机传动装置设计 学学 院 院 机械工程学院 专业年级 专业年级 机械 11 级 姓姓 名 名 班级学号 班级学号 指导教师 指导教师 二 一二二 一二 年年 九九 月月 十四十四 日日 目目 录录 一 课程设计任务书 1 二 传动方案的拟定与分析 2 三 电动机的选择 3 四 计算总传动比及分配各级传动比 4 五 动力学参数计算 5 六 传动零件的设计计算 6 七 轴的设计计算 9 八 滚动轴承的选择及校核计算 12 九 键连接的选择及校核计算 14 十 联轴器的选择及校核计算 15 十一 减速器的润滑与密封 16 十二 箱体及附件的结构设计 17 设计小结 18 参考文献 19 机械基础综合课程设计设计计算说明书 第 1 页 一 课程设计任务书 设计一用于链板式运输机传动装置 其为圆锥 圆柱斜齿齿轮减速器 链条 有效拉力 F 11000N 链速 V 0 35m s 链节距为 38 1mm 小链轮齿数 21 每日两 班制 寿命 10 年 传动不逆转 有中等冲击 链速允许误差为5 1 电动机 2 4 联轴器 3 圆锥 圆柱斜齿轮减速器 5 开式齿轮传动 6 输送链的 小链轮 链板式运输机传动示意图 机械基础综合课程设计设计计算说明书 二 传动方案的拟定与分析 机械基础综合课程设计设计计算说明书 2 2 选择电动机 选择电动机 2 12 1 电动机容量电动机容量 2 1 12 1 1 链轮的输出功率链轮的输出功率 由 F 1000 知 V P kw85 3 1000 35 0 11000 1000 Fv P W 2 1 22 1 2 电动机输出功率电动机输出功率 w d P P 取 链轮96 0 1 开齿轮96 0 2 联轴器99 0 3 40 98 滚动轴承 5 0 96 圆锥齿轮 60 97 圆柱斜齿轮 25 1234 56 0 808 故 3 85 4 76 0 808 dPKW 2 1 32 1 3 电动机额定功率电动机额定功率 由此可知选取型号为 Y132S 4 功率为 5 5KW n 1440r min 3 3 计算传动装置的运动和动力参数 计算传动装置的运动和动力参数 3 13 1 对于链轮输出功率与转速对于链轮输出功率与转速 可知 60 1000 w Zn P V min 60 1000 26 25rwn ZP 3 23 2 传动装置的总传动比传动装置的总传动比 1440 54 857 26 25 w n I n 3 33 3 分配各级传动比分配各级传动比 选择圆锥齿轮 圆柱斜齿齿轮 链轮传动比 13i 24 6i 34i 3 43 4 各轴转速各轴转速 共 6 根轴 各轴序号如简图 1 min 1440 r n F 11kN V 0 35m s 对于小链轮 Z 21 P 3 85kw 总 0 808 Pd 4 76kw 电动机的型号 为 Y132S 4 Ped 5 5kw nm 1440r min 机械基础综合课程设计设计计算说明书 21 min 1440rnn 2 3 min 1 1440 480 3 rn n i 3 4 min 2 480 104 34 4 6 rn n i 54 min 104 34rnn 5 6 min 3 26 rn n i 3 53 5 各轴输入功率 各轴输入功率 15 5kwP 2135 445kwpp 32545 16kwPP 43644 95kwPP 54344 84kwPP 65144 59kwPP 3 63 6 各轴输入转距 各轴输入转距 1 1 1 5 5 9550955036 48m 1440 P TN n 2 2 2 955036 11 P TN m n 3 3 3 9550102 66 p TN m n 4 4 4 9550453 06 P TN m n 5 5 5 9550442 99 P TN m n 6 6 6 95501685 94 P TN m n i 54 857 i1 3 i2 4 6 i3 4 n1 1440r min n2 1440r min n3 480r min n4 104 34 r min n5 104 34 r min n6 26r min P1 5 5kw P2 5 445kw P3 5 16kw P4 4 95kw P5 4 84kw P6 4 59kw T1 36 48N m T2 36 11N m T3 102 66N m T4 453 06N m T5 442 99N m T6 1685 94N m 机械基础综合课程设计设计计算说明书 4 4 传动件的设计计算传动件的设计计算 4 14 1 圆锥直齿齿轮设计圆锥直齿齿轮设计 4 1 4 1 1 1 选定齿轮的精度等级 材料及齿数选定齿轮的精度等级 材料及齿数 1 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器 速度不高 故选用 7 级 精度 2 材料选择 由 机械设计 第八版 表 10 1 选择小齿轮材料 为 40Cr 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 3 选小齿轮齿数为 大齿轮齿数25Z1 2 25 375Z 4 1 2 4 1 2 按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计 3 2 RR 1t 2 H E t 1 u0 5 1 TKz 92 2 d 1 确定公式内各计算数值 1 试选载荷系数1 8 t k 2 小齿轮传递转距 5 4 2 1 2 95 5 10 3 611 10 P TN mm n 3 由 机械设计 第八版 表 10 7 选取齿宽系数0 33 R 4 由 机械设计 第八版 表 10 6 查得材料的弹性影响系数 1 2 189 8 E ZMPa 5 由 机械设计 第八版 图 10 21d 查得小齿轮的接触疲劳 强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 MPa600 1Hlim MPa550 2Hlim 6 计算应力循环次数 9 12H N60n jL60 1440 12 8 300 104 1472 10 Z1 25 Z2 75 排数为 1 KA 1 1 Kz 1 22 Pca 4 84KW 1 8 t k T1 36 11N m u 1 341m s 润滑为油盘飞 溅 小齿轮材料为 40Cr 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 机械基础综合课程设计设计计算说明书 9 9 2 5 0458 10 N1 0368 10 4 7 由 机械设计 第八版 图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 0 92K0 8 K HN2HN1 8 计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1 安全系数 S 1 故 1lim1 1 480a HN H K MP S a506 2lim2 2 MP S KHN H 2 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 1t d 2 4 3 1t2 1 8 3 611 10189 8 d2 9265 02mm 480 0 33 10 5 0 334 2 计算圆周速度 sm nd V t 902 4 100060 144002 65 100060 11 3 计算载荷系数 根据 V 4 902m s 7 级精度 由图 10 8 查得动载荷系数 1 15 v k 直齿轮 1 由表 10 2 查得使用系数1 5 FH KK A K 根据大齿轮两端支撑 小齿轮作悬臂布置 查表得 则1 525 1 K heH FH KK875 1 25 1 5 1K heH 接触强度载荷系数3 23 HHVA KKKKK 4 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 mm K K dd t tm 396 53 8 1 23 3 02 65 3 3 11 5 计算模数 n m 40HBS lim1 600Mpa H lim2 550Mpa H N1 4 1472 10 9 N2 1 0368 10 9 KHN1 0 8 KHN2 0 92 1 480Mpa H 2 506Mpa H d1t 65 02mm V 4 092m s 1 15 v k 机械基础综合课程设计设计计算说明书 mm Z d m m n 136 3 25 396 53 1 1 取整为 3mm 6 计算齿轮相关系数 11 22 1 2 21 2 1 d3 2575 3 75225 4 arccosarccos1410 16 1 1 9075 50 1 118 5 2 mz dmz u u u Rdmm 7 圆整并确定齿宽 105 395 11833 0 Rb R 圆整取mmbmmb40 45 21 4 24 2 圆柱斜齿轮设计圆柱斜齿轮设计 4 2 4 2 1 1 选定齿轮的精度等级 材料及齿数选定齿轮的精度等级 材料及齿数 1 运输机为一般工作机器 速度不高 故选用 7 级精度 2 材料选择 由表 10 1 选择小齿轮材料为 40Cr 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 3 选小齿轮齿数为 大齿轮齿数 23Z1 2 23 4 6106Z 4 选取螺旋角 初选螺旋角 14o 4 2 2 4 2 2 按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计 2 1 3 1 21 tHE t dH K TZ Zu d u 1 公式内各计算值 1 试选1 6 t K 2 由 机械设计 第八版 图 10 30 选取区域系数 ZH 2 433 1 5 A K Kv 1 08 1 H K 1 F K 1 25 he H K 51 H K 1 5 F K d1 79 01 mn 3 136 取 mn 3 d1 75 d2 225 1014 1 5075 2 R 118 5 B2 70 B1 65 机械基础综合课程设计设计计算说明书 3 由 机械设计 第八版 图 10 26 查得 12 0 740 87 则 12 1 61 4 小齿轮传递转距 5 5 3 3 3 95 5 10 1 0266 10 P TN mm n 5 由 机械设计 第八版 表 10 7 选取齿宽系数1 d 6 由 机械设计 第八版 表 10 6 查得材料的弹性影响系数 1 2 189 8 E ZMPa 7 由 机械设计 第八版 图 10 21d 查得小齿轮的接触疲劳强 度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 MPa600 1Hlim MPa550 2Hlim 8 应力循环次数 9 13H N60n jL60480 12 8 365 101 68 10 9 8 2 1 68 10 N3 65 10 4 6 9 由 机械设计 第八版 图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 0 98K0 95 K HN2HN1 10 计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1 安全系数 S 1 故 1lim1 1 570a HN H K MP S 2lim2 2 539a HN H K MP S 11 许用接触应力 12 554 5MPa 2 HH H 2 计算 对于圆柱斜齿 轮 选取 Z1 23 Z2 106 14 Kt 1 6 ZH 2 433 0 74 1 0 87 2 1 61 T3 102 66N m 1 d ZE 189 8MPa1 2 600MPa 1limH 550MPa 2limH N1 1 68 109 N2 3 65 108 KHN1 0 95 机械基础综合课程设计设计计算说明书 1 试算小齿轮分度圆直径 1t d mm 4 60 3 564 8 189433 2 8 4 8 5 631 1 1 103874 1 6 12 d 3 2 5 t 1 2 计算圆周速度 sm14 1 100060 360 4 60 100060 nd V 2t 1 3 计算齿宽 b 及模数 nt m mm 4 60 4 601db t 1d 1t nt 1 d cos55 64 cos14 m2 35mm z23 nt h2 25m2 25 2 355 28mm 55 64 b h10 53 5 28 4 计算纵向重合度 824 1 tanz318 0 1d 5 计算载荷系数 K 由 机械设计 第八版 表 10 2 查得使用系数5 1KA 根据 v 2 96m s 7 级精度 由 机械设计 第八版 图 10 8 查得 动载荷系数 由表 10 4 查得 由图 10 131 02KV H K1 309 查 得 由表 10 3 查得 F K1 32 1 1 HF KK 故载荷系数 AVHH KK K KK2 33 6 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 KHN2 0 98 按接触疲劳许 用应力 S 1 1 570MPaH 2 539MPaH 554 5MP H a dlt 60 4 V 1 14m s b 60 4 mnt 2 35 h 5 28 b h 10 53 1 824 机械基础综合课程设计设计计算说明书 3 3 11t t K2 33 dd55 6463 07mm K1 6 7 计算模数 n m 1 n 1 d cos63 07 cos14 m2 66mm z23 取整为 3mm 8 几何尺寸计算 1 计算中心距 12n zzm23 1063 a199 42mm 2cos2 cos14 将中心距圆整为 200mm 2 按圆整后的中心距修正螺旋角 12n zzm23 1063 arccosarccos14 38 2a2 200 因 值改变不多 故等值不必修正 H KZ 3 计算大 小齿轮的分度圆直径 1n 1 2n 2 z m d71 1mm cos z m d327 7mm cos 4 计算齿轮宽度 mm 1 711 711db 1d 圆整后取 76mmB71mmB 12 4 2 3 4 2 3 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 2 1 3 2 1 2cos FaSa n dF KTY Y Y m z KA 1 5 KV 1 02 KH 1 309 KF 1 32 K 2 33 d1 63 07mm mN 2 66mm 按弯曲强度计 算 a 200mm 3814 d1 71 1 d2 327 7 b 71 1mm B1 71mm B2 76mm 机械基础综合课程设计设计计算说明书 1 确定计算参数 1 计算载荷系数 AVFF KK K KK1 5 1 08 1 1 1 322 35 2 根据纵向重合度 从图 10 28 查得螺旋角影响系1 824 数0 858Y 3 计算当量齿数 04 116 14cos 106 cos 17 25 14cos 23 cos 33 2 2 33 1 1 Z Z Z Z V V 4 查取齿形系数和应力校正系数 由 机械设计 第八版 表 10 5 查得 12s 1s2 2 692 18 1 5751 79 FF YYYY 5 由 机械设计 第八版 图 10 20c 查得小齿轮的弯曲疲劳 强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限 a440 1 MP FE a425 2 MP FE 6 由 机械设计 第八版 图 10 18 取弯曲疲劳寿命系数 93 0 89 0 21 FNFN KK 7 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 得 8 计算大 小齿轮的并加以比较 Fa Sa F Y Y 11 1 22 2 2 69 1 575 0 0151469 279 71 2 18 1 79 0 01382 282 32 FS F FS F YY YY 大齿轮的数值大 2 设计计算 K 2 35 0 858Y ZV1 25 17 ZV2 116 04 YFa1 2 69 YFa2 2 18 YSa1 1 575 YSa2 1 79 440MPa 1FE 425MPa 2FE KFN1 0 89 KFN2 0 93 S 1 4 1 279 7 F 机械基础综合课程设计设计计算说明书 52 3 n 2 2 2 35 1 0266 100 858 cos 14 m0 013821 849mm 1 231 61 圆整 3mn 故 1 1 n d cos71 1 cos14 z23 01 m3 取 则23z1 21 zuz4 6 23106 4 3 开式齿轮开式齿轮 4 3 1 选定齿轮的类型 精度等级 材料及齿数选定齿轮的类型 精度等级 材料及齿数 1 按传动方案 选用开式直齿圆柱齿轮传动 2 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器 速度不高 故选用 7 级 精度 3 材料选择 由表 10 1 选择小齿轮材料为 40Cr 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 大齿轮齿数21Z1 2 21 484Z 4 3 2 按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计 3 d 1t 2 H E t 1 u 1uTKz 32 2 d 1 确定公式内各计算数值 1 试选载荷系数1 3 t k 2 小齿轮传递转距 5 5 4 1 4 95 5 10 4 43 10 P TN mm n 3 由 机械设计 第八版 表 10 7 选取齿宽系数1 d MPa 2 282 32 F MPa 1 849mm n m 取 mn 3 Z1 23 01 Z2 106 对于开式齿轮 选取 Z1 21 Z2 84 机械基础综合课程设计设计计算说明书 4 由 机械设计 第八版 表 10 6 查得材料的弹性影响系数 1 2 189 8 E ZMPa 5 由 机械设计 第八版 图 10 21d 查得小齿轮的接触疲劳强 度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 MPa600 1Hlim MPa550 2Hlim 6 计算应力循环次数 8 14H N60n jL60 104 34 12 8 365 103 656 10 8 7 2 3 656 10 N0 914 10 4 7 由 机械设计 第八版 图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 0 99K0 96 K HN2HN1 8 计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1 安全系数 S 1 故 a576 1 60096 0 1lim1 1 MP S KHN H a 5 54455099 0 2lim2 2 MP S KHN H 2 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 代入中较小的值 1t d H 2 4 3 1t 1 3 4 43 10 5 189 8 d2 32102 98mm 14 544 5 2 计算圆周速度 1t4 d n102 98 104 34 V0 56m s 60 100060 1000 3 计算齿宽 b d1t bd1 102 98102 98mm 4 计算齿宽与齿高之比 Kt 1 3 T1 443N m 1 d ZE 189 8MPa1 2 600 1limH MPa 550 2limH MPa N1 3 656 108 N2 0 914 107 KHN1 0 96 KHN2 0 99 S 1 1 576MPa H 机械基础综合课程设计设计计算说明书 模数 1t t 1 d102 98 m4 9mm z21 齿高 t h2 25m2 25 4 911 03mm b102 98 9 34 h11 03 5 计算载荷系数 K 由 机械设计 第八版 表 10 2 查得使用系数1KA 根据 v 0 56m s 7 级精度 由 机械设计 第八版 图 10 8 查得动载荷系数 由 机械设计 第八版 表 10 4 查得1 01KV 由 机械设计 第八版 图 10 13 查得 由表1 323KH 1 28KF 10 3 查得1KK HF 故载荷系数 1 3361 32311 011KKKKK HHVA 6 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 3 3 11t t K1 336 dd102 98103 92mm K1 3 7 计算模数 m 1 1 d103 92 m4 915mm z21 取整 m 为 5 4 3 4 几何尺寸计算几何尺寸计算 1 计算分度圆直径 11 22 dmz4 26104mm dmz4 104416mm 2 544 5MP H a 102 98 lt d V 0 56m s b 102 98 mt 4 9 h 11 03 b h 9 34 KV 1 01 1 323 H K 1 28 F K 机械基础综合课程设计设计计算说明书 2 计算中心距 12 dd104416 a260mm 22 3 计算齿轮宽度 d1 bd1 104104mm 圆整后取 mmBmmB105 110 21 5 5 轴的设计计算 轴的设计计算 5 15 1 输入轴设计输入轴设计 5 1 15 1 1 求输入轴上的功率 求输入轴上的功率 转速 转速和转矩和转矩1P 2 n 2 T 2 22 5 445kw1440 min 36 11PnrTN m 5 1 25 1 2 求作用在齿轮上的力 求作用在齿轮上的力 已知高速级小圆锥齿轮的分度圆直径为 625 62 5 033 01 253 33 05 01 5 01 d 111 mzd Rm 而 NFF NFF N d T F t tr m t 10210 14sin20tan1153sintan 40710 14cos20tan1153costan 1153 625 62 1011 3622 1 1 3 1 2 5 1 3 5 1 3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调质 根据 11 HF KK K 1 336 d1 103 92 m 4 015mm 圆整 m 5 d1 104 d2 416 a 260 b 104 B1 110 B2 105 P1 5 445kw n1 1440r min 机械基础综合课程设计设计计算说明书 机械设计 第八版 表 15 3 取 得 0112A 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径 mmA 9 17 1440 445 5 d 3 0min 12d 为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应 故需同时选取联轴器 12d 型号 联轴器的计算转矩 查 机械设计 第八版 表 14 1 由2 Aca TKT 于转矩变化很小 故取 则 1 3AK 2 1 3 3611046943 caA TK TN mm 查 机械设计课程设计 选 LT3 型弹性柱销联轴器 其公称转矩为 125000 半联轴器的孔径 故取 半联N mm mmd20 1 mmd20 21 轴器长度 半联轴器与轴配合的毂孔长度为 38mm mm52 l 5 1 4 5 1 4 轴的结构设计轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案如下 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 为了满足半联轴器的轴向定位 1 2 轴段右端需制出一轴肩 故 取 2 3 段的直径mm27d 32 2 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力 故选用单 T1 36 11N m dm1 62 6 Ft 1153N Fr 407N Fa 102N A0 112 dmin 17 9 机械基础综合课程设计设计计算说明书 列圆锥滚子轴承 参照工作要求并根据 由 机械设计课mmd27 32 程设计手册 初步选取 0 基本游隙组 标准精度级的角接触球轴承 7206C 其尺寸为 mmmmmmBD166230d 而 这对轴承均采用轴肩进行轴向定位 30 6543 mmdd mml16 43 由 机械设计课程设计 查得 7206C 型轴承的定位轴肩高度 mmh5 2 因此取mm53d 54 3 取安装齿轮处的轴段 6 7 的直径 为使套筒可靠地mmd25 76 压紧轴承 5 6 段应略短于轴承宽度 故取 mm15l 65 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 加润滑油的要求 求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离 故取 30lmm 2350lmm 5 锥齿轮轮毂长度为 64 9mm 为使套筒端面可靠地压紧齿轮取 mml70 76 6 由于 故取 2baLL mm117l 54 3 轴上的周向定位 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接 按由表 6 1 查得平键截面 67d 键槽用键槽铣刀加工 长为 50mm 同时为保证齿轮mmmmhb78 与轴配合有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 滚动轴 7 6 H k 承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的 此处选轴的尺寸公差为 k6 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为2 45 mmd mmd mmd mmd mmd mm 25 30 37 30 27 20d 76 65 54 43 32 21 mml mml mml mml mml mml 70 6 115 8116 16 50 52 76 65 54 43 32 21 机械基础综合课程设计设计计算说明书 5 25 2 中间轴设计中间轴设计 5 2 15 2 1 求输入轴上的功率 求输入轴上的功率 转速 转速和转矩和转矩3P3n3T 33 3 5 16 480 min 102 66Pkw nrTN m 5 2 25 2 2 求作用在齿轮上的力 求作用在齿轮上的力 已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为 mmmz69233d 11 而 NFF NFF N d T F t n tr m t 91 74114tan65 2975tan 2 1116 14cos 20tan 65 2975 cos tan 65 2975 69 1066 10222 11 11 3 1 3 1 已知圆锥齿轮的平均分度圆直径为 mmmzd Rm 87 187 33 05 01 5 01 d 222 而 NFF NFF N d T F t tr m t 62 385sintan 58 97costan 88 1092 87 187 1066 10222 222 222 3 2 3 2 5 2 3 5 2 3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 40 调质 根据 机械设计 r c 第八版 表 15 3 取 得 2 轴的最108A0 mmA94 23 480 32 5 d 3 0min 小直径显然是安装滚动轴承的直径和 21 d 65 d d1 69mm Ft1 2975 65N Fr1 1116 2N Fa1 741 91N dm 187 87mm Ft2 1092 88N Fr2 97 58N Fa2 385 62N 机械基础综合课程设计设计计算说明书 5 2 4 5 2 4 轴的结构设计轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案如下 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力 故选用单 列圆锥滚子轴承 参照工作要求并根据 由 机mmdd94 23 6521 械设计课程设计 初步选取 0 基本游隙组 标准精度级的角接触球轴承 7207 其尺寸为 这mmmmmmBD177235d 35 6521 mmdd 对轴承均采用轴肩进行轴向定位 由 机械设计课程设计 查得 7208 型轴承的定位轴肩高度因此取套筒直径 40mm 5 2 h 2 取安装齿轮处的轴段 锥齿轮左端与左轴承之mmd40d 5432 间采用套筒定位 已知锥齿轮毂长 L 55mm 为了使套筒端面可靠地压 紧端面 此轴段应略短于轮毂长 故取 齿轮的右端面采mm50l 32 用轴间定位 轴间高度 故取 则轴环处的直径为d07 0 h mmh4 mmd48 43 3 已知圆柱斜齿轮齿宽 为使套筒端面可靠地压紧端面 mm76 1 B 此轴应略短于轮毂长 故取 mm72l 54 4 箱体 小圆锥齿轮中心线为对称轴 则取 d1 2 35mm 机械基础综合课程设计设计计算说明书 mm53lmm 10lmm56l 654 321 3 轴上的周向定位 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接 按由表 6 1 查得平键截面 32 d 键槽用键槽铣刀加工 长为 22mm 同时为保证齿mmmmh812b 轮与轴配合有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 圆柱 6 7 m H 齿轮的周向定位采用平键连接 按由表 6 1 查得平键截面 54 d 键槽用键槽铣刀加工 长为 56mm 同时为保证齿mmmmh812b 轮与轴配合有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 滚动 6 7 m H 轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的 此处选轴的尺寸公差为 6 m 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为2 45 5 2 5 5 2 5 求轴上的载荷求轴上的载荷 载荷水平面 H垂直面 V N67 1814 1 NH FNFNV7 747 1 支反力 F NFNH86 2253 2 NFNV08 466 2 弯矩 M 1 H2 127 93mm M179 18N mm H MN 1 2 V3 V4 52 712mm 37 05mm M16 48N mm M11 45N mm V V MN MN d2 3 40mm d3 4 48mm d4 5 40mm d5 6 35mm L1 2 56mm L2 3 50m L3 4 10mm L4 5 72mm L5 6 53mm 机械基础综合课程设计设计计算说明书 5 35 3 输出轴设计输出轴设计 5 3 15 3 1 求输入轴上的功率 求输入轴上的功率 转速 转速和转矩和转矩 4 P 4 n 4 T 5 3 25 3 2 求作用在齿轮上的力 求作用在齿轮上的力 已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为 mmmz3181063d 22 而 NFF NFF N d T F t n tr t 16 682tan 1026 cos tan 2736 318 1006 4352 2 2 3 4 圆周力 径向力及轴向力的方向如图所示 tF rF aF 总弯矩 22 max1V2 M182 97N mm H MM 扭矩 T 102 66mTN N67 1814 1 NH F NFNV7 747 1 NFNH86 2253 2 NFNV08 466 2 1 H2 127 93mm M179 18N mm H MN 1 2 V3 V4 52 712mm 37 05mm M16 48N mm M11 45N mm V V MN MN NF NF NF mmd r t 16 682 1026 2736 318 2 机械基础综合课程设计设计计算说明书 5 3 3 5 3 3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 40Cr 钢 调质 根据 机 械设计 第八版 表 15 3 取 得112A0 输出轴的最小直径为安装联轴器的直径mmA6 04 104 34 4 95 d 3 0min 为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应 故需同时选取连 12 d 12 d 轴器型号 联轴器的计算转矩 查表 14 1 由于转矩变化很小 故取TKT Aca 则 1 3AK 4 1 3 453060588978 caA TK TN mm A0 112 dmin 40 6mm 机械基础综合课程设计设计计算说明书 查 机械设计课程设计 选 LT6 型弹性柱销联轴器 其公称转矩为 2500000 半联轴器的孔径 故取 半 Nmm mmd24 1 mmd24 21 联轴器长度 半联轴器与轴配合的毂孔长度为 84mm 112mmL 5 3 4 5 3 4 轴的结构设计轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案如下 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 为了满足半联轴器的轴向定位 1 2 轴段右端需制出一轴肩 故取 2 3 段的直径 左端用轴端挡圈定位 按轴端挡圈直径mm55d 32 半联轴器与轴配合的毂孔长度 56mmD 84mmL1 1 2 l112mm 2 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力 故选用单 列圆锥滚子轴承 参照工作要求并根据 由 机械设计课mmd55 32 程设计 初步选取 0 基本游隙组 标准精度级的角接触球轴承 7217C 其尺寸为 而mmmmmmBD2211060d 60 8743 mmdd mml21 43 mmd mmd mmd mmd mmd mmd mmd 60 67 76 70 60 55 42 87 76 65 54 43 32 21 mml mml mml mml mml mml mml 64 67 8 574 21 50 112 87 76 65 54 43 32 21 机械基础综合课程设计设计计算说明书 3 左端轴承采用轴肩进行轴向定位 由 机械设计课程设计手册 查得 7217C 型轴承的定位轴肩高度 因此取 齿mm5h mm70d 54 轮右端和右轴承之间采用套筒定位 已知斜齿轮齿宽为 76mm 为了使 套筒端面可靠地压紧齿轮 此轴段应略短于轮毂宽度故取 齿轮的左端采用轴肩定位 轴肩高度mmdmml67 67 7676 故取 则轴环处的直径为 轴环宽度dh07 0 mmh5 mmd74 65 故取hb4 1 mml8 65 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 加润滑油的要求 求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距 故取mml30 2350lmm 5 箱体 小圆锥齿轮中心线为对称轴 则取 mmlmml64 5 74 8754 3 轴上的周向定位 齿轮 半联轴器的周向定位采用平键连接 按由 机械设计 76 d 第八版 表 6 1 查得平键截面 键槽用键槽铣mmmmh1220b 刀加工 长为 56mm 同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性 故选择 齿轮轮毂与轴的配合为 同样半联轴器与轴连接 选用平键 6 7 m H 14mm 9mm 70mm 半联轴器与轴的配合为 滚动轴承与轴的周向定 6 7 m H 位是由过渡配合来保证的 此处选轴的尺寸公差为 6 k 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为2 45 机械基础综合课程设计设计计算说明书 5 3 5 5 3 5 求轴上的载荷求轴上的载荷 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 根据上表中的数据及轴的单向旋转 扭转切应力为脉动循环变应力 取 轴的计算应力 0 6 a7 6 2 2 2 2 ca MP W TM 前已选定轴的材料为 45 钢 调质 由 机械设计 第八版 表 15 1 查得 故安全 1ca1 MPa60 5 3 6 5 3 6 精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度 精确校核轴的疲劳强度 1 判断危险截面 截面 7 右侧受应力最大 载荷水平面 H垂直面 V N1035 1 NH FNFNV388 1 支反力 F NFNH1701 2 NFNV638 2 弯矩 M 136m H MN 51m V MN 总弯矩 22 V1 M145N m H MM 扭矩 T 4 453 06mTN N1035 1 NH F NFNV388 1 NFNH1701 2 NFNV638 2 136m H MN 51m V MN MPa ca 7 6 机械基础综合课程设计设计计算说明书 2 截面 7 右侧 抗弯截面系数 333 mm21600601 00 1dW 抗扭截面系数 33 T 432000 2dWmm 截面 7 右侧弯矩 M 为 145MN mm 截面 7 上的扭矩为 1 T 4 453 06TN mm 截面上的弯曲应力 MPa W M b 7 6 21600 145000 截面上的扭转切应力 MPa W T T T 5 10 43200 453060 4 轴的材料为 45 钢 调质处理 由 机械设计 第八版 表 15 1 查得 截面上由于轴肩而形成的理 11640 275 155BMPaMPaMPa 论应力集中系数及按 机械设计 第八版 附表 3 2 查取 因 b 经插值后查得330 0 60 2 0 d r 08 1 60 65 d D 23 1 00 2 tb 又由 机械设计 第八版 附图 3 1 可得轴的材料敏感系数为 0 82 0 85qq 故有效应力集中系数为 3 43200mmWT mmNM 145 mmNT 06 453 4 6 7MPa b 10 5MPa T 2 31 0 02 85 0 82 0 q q 27 1 82 1 k k 机械基础综合课程设计设计计算说明书 27 1 132 1 85 0 1 1 1 82 1 12 82 0 1 1 1k T b qk q 由 机械设计 第八版 附图 3 2 查得尺寸系数 由 机械73 0 设计 第八版 附图 3 3 查得扭转尺寸系数86 0 轴按磨削加工 由附图 3 4 得表面质量系数为 0 92 轴未经表面强化处理 即 则综合系数为 1q 56 1 1 1 58 2 1 1 K k K k 又取碳钢的特性系数 05 0 1 0 计算安全系数值 caS 5 137 10 1 31 2 8 14 05 0 2 8 14 51 1 155 20 17 01 02 658 2 275 22 1 1 S SS SS S k S K S c m m 故可知安全 6 6 滚动轴承的选择及计算 滚动轴承的选择及计算 6 16 1 输入轴滚动轴承计算输入轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承 由 机械设计课程设计 初步选取 0 基本游隙组 6 80 3 70 2 90 56 1 58 2 K K 5 00 10 7 310 113 7 201 ca S S S 机械基础综合课程设计设计计算说明书 标准精度级的圆锥滚子轴承 7206C 其尺寸为 mmmmmmBD166230d 31 0 e 10 3 C 23000N Y 1 71 N923 516 2r1r FNF 则 N Y F F N Y F F r d r d 271 71 12 923 2 152 71 1 2 516 2 2 2 1 1 NF102 5 1 pf NFF NFFF d 271 254102152 2d2 11 e F F e F F r 29 0 923 271 49 0 516 254 2 2 1r 1 故 N YFFfP rpr 923FP 3 957 25471 15164 05 14 0 r22r 111 hh P c n L r r n 46 3 10 66 1084 51079 0 3 957 23000 144060 10 60 10 故合格 6 26 2 中间轴滚动轴承计算中间轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承 由 机械设计课程设计 初步选取 0 基本游隙组 标准精度级的角接触球轴承 7207C 其尺寸为 mmmmmmBD177235d 载荷水平面 H垂直面 V NFNH670 1 NFNV516 1 支反力 F NFNH1823 2 NFNV923 2 31 0 e 10 3 C 23000N Y 1 71 NFNH670 1 NFNV516 1 NFNH1823 2 NFNV923 2 NFd152 1 NFd271 2 NF102 NF254 1 NF271 2 机械基础综合课程设计设计计算说明书 NFYNce r 62 358 71 1 33200 31 0 N08 466 7 747 2r1r FNF 则 N Y F F N Y F F r d r d 3 136 17 1 2 08 466 2 6 218 71 1 2 7 747 2 2 2 1 1 NFF NFFF d 3 136 22 604 6 21862 358 2d2 11 e F F e F F r 29 0 8 466 3 136 8 0 7 747 22 604 2 2 1r 1 故 N YFFfP rpr 08 466FP N 4 1998 22 60471 1 7 7474 05 14 0 r22r 111 故 hh P c n L r r n 46 3 10 66 1084 5 104 0 4 1998 33200 48060 10 60 10 故合格 6 36 3 输出轴滚动轴承计算输出轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承 由 机械设计课程设计 初步选取 0 基本游隙组 标准精度级的角接触球轴承 7212C 其尺寸为 mmmmmmBD2211060d 16 682 71 1 61000 35 0 FYKNce r 载荷水平面 H垂直面 V NFNH67 1814 1 NFNV7 747 1 支反力 F NFNH86 2253 2 NFNV08 466 2 载荷水平面 H垂直面 V 支反力 F NFNH1035 1 NFNV388 1 31 0 e NF62 358 Ncr33200 71 1 Y NFNH67 1814 1 NFNV7 747 1 NFNH86 2253 2 NFNV08 466 2 NFd6 218 1 NFd3 136 2 NF22 604 1 NF 3 136 2 NPr 4 1998 1 NPr08 466 2 NFNH1035 1 机械基础综合课程设计设计计算说明书 N638 388 2r1r FNF 则 N Y F F N Y F F r d r d 5 168 71 12 638 2 114 7 12 388 2 2 2 1 1 NFF NFFF d 5 168 16 79616 682114 2d2 11 e F F e F F r 26 0 638 5 168 2 388 16 796 2 2 1r 1 故 N YFFfP rpr 638FP N227495 16 79671 1 3