二减速器课程实施方案说明书

1 60 机械设计课程设计计机械设计课程设计计 算说明书算说明书 题题 目目 分流式二级圆柱齿轮减速器 分流式二级圆柱齿轮减速器 指导教师指导教师 彭老师彭老师 院院 系系机械系机械系 班班 级级 机械机械 6090160901 班班 学学 号号 200961270200961270 姓姓 名名痞子痞子 完成时间完成时间 2012 5 122012 5 12 目录 一 设计任务书 二 传动方案拟定 2 60 三 电动机地选择 四 计算总传动比及分配各级地传动比 五 运动参数及动力参数计算 六 传动零件地设计计算 七 轴地设计计算 八 滚动轴承地选择及校核计算 九 键联接地选择及计算 十 联轴器地选择 十一 减速器附件设计 十二 润滑与密封 十三 附录 零件及装配图 个人收集整理 仅供参考 3 60 计 算 及 说 明结 果 一一 设计任务书设计任务书 1 1 工作条件与技术要求 忙闲程度中等 工作类型中等 运动速度 允许误差为 5 工作情况 减速器装置可以正反转 载荷平稳 环境温度不 超过 40 传动零件工作总小数小时 滚动轴承寿命 4000 小时 检修间 4 10 隔期间 2000 小时一次大修 500 小时小修 制造条件极其生产批量 中型机 械制造厂 单件小批量生产 1 2 设计内容 1 确定传动装置地类型 画出机械系统传动方案简图 2 选择电动机 进行传动装置地运动和动力参数计算 3 传动系统中地传动零件设计计算 4 绘制减速器装配图 1 张 A0 5 齿轮及轴地零件图各 1 张 A1 2 原始数据 运行阻力 F KN 1 6 运行速度 V m s 0 6 车轮直径 D mm 350 启动系数 1 6 d k 10000h h L F 1600N V 0 6m s D 350mm 1 6 d k 个人收集整理 仅供参考 4 60 计 算 及 说 明结 果 二 传动方案地拟定二 传动方案地拟定 电动机 1 通过联轴器 2 将动力传入减速器 3 在经联轴器 4 传至减速器外地 齿轮 5 带动车轮 6 工作 传动系统中采用两级分流式圆柱齿轮减速器结构 较复杂 高速级齿轮相对于轴承位置对称 沿齿宽载荷分布较均匀 高速 级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动 1 电动机 2 联轴器 3 减速器 4 联轴器 5 齿轮 6 车轮 分流式二级圆柱齿轮 减速器 个人收集整理 仅供参考 5 60 计 算 及 说 明结 果 三 电动机地选择三 电动机地选择 1 选择电动机类型 按已知工作条件和要求 选用 Y 系列一般用途地三相异步电动机 2 选择电动机地容量 1 滚筒所需功率 w P FV 1000 1600 0 6 1000 0 96 kw w P 滚筒地转速 w n 60 1000V D 32 74r min w n 2 电动机至滚筒之间传动装置地总效率为 w 6 3 5 2 3 1 其中 分别为传动系统中联轴器 齿轮传动及轴承效率 1 2 3 w 是齿轮至车轮地效率 0 97 0 96 0 98 0 96 w 1 2 3 w 0 633 w 6 3 5 2 3 1 96 0 98 0 96 097 0 653 3 确定电动机地额定功率 ed P 电动机地输出功率为 d P 1 3X1 6X0 96 0 633 3 16Kw wdd pkkp K 为功率储备系数 为启动系数 d k 确定电动机地额定功率 ed P 选定电动机地额定功率 4 kw ed P 3 选择电动机地转速 32 74 r min w n 该传动系统为分流式圆柱齿轮传动 查阅机械设计教材表推荐传动比为 8 60 12 ii i 则总传动比可取 20 至 150 之间 则电动机转速地可选范围为 20 8 32 74 654 8r min 1d n w n 150 60 57 32 4911r min 2d n w n 可见同步转速为 1000r min 1500r min 3000r min 地电动机都符合 这里初选同步转速为 1000r min 1500r min 3000r min 地三种电动机进 行比较 如下表 0 96 w P kw 32 74r min w n 0 633 3 16kw d P 4kw ed P 654 8r min 1d n 4911r min 2d n 个人收集整理 仅供参考 6 60 计 算 及 说 明结 果 由参考文献 1 中表 16 1 查得 电动机转速 n r min 方 案 电动机型 号 额定功 率 KW 同步 转速 满载 转速 额定转矩 堵转转矩 额定转矩 最大转矩 质 量 kg 1Y112M 24300028902 22 2 2Y112M 44150014402 22 2 3Y132M1 6410009602 02 0 4Y160M1 8 4750720 2 0 2 0 由表中数据 综合考虑电动机和传动装置地尺寸 重量 价格以及总传动比 即选定方案 3 四 总传动比确定及各级传动比分配四 总传动比确定及各级传动比分配 4 1 计算总传动比 由 机械设计课程上机与设计 中表 16 2 查得 满载转速 nm 960 r min 总传动比 nm 960 32 74 29 32 a i w n 4 2 分配各级传动比 查阅 机械设计课程上机与设计 中表 5 1 各级传动中 分配各级传动比 取减速器外齿轮传动比为 则7 2 0 i 高速级地圆柱齿轮传动比 3 83 则 86 10 0 iii a1 ii 4 1 3 1 低速级地圆柱齿轮地传动比为 10 86 3 83 2 81 2 ii 1 i 电动机型号为 Y32M1 6 i 29 32 7 2 0 i 3 83 1 i 2 81 2 i 个人收集整理 仅供参考 7 60 计 算 及 说 明结 果 五 计算传动装置地运动和动力参数五 计算传动装置地运动和动力参数 1 各轴转速 电动机轴为轴 减速器高速级轴为轴 中速轴为轴 低速级轴为 轴 减速器外地轴为小齿轮轴 大齿轮轴 则 960 r min III nn 960 3 93 r min 250 65 r min 1 II III n n i 250 65 2 81 r min 2 III IVV n nn i 89 20r min 89 20 2 7 33 04r min 0 i n n 解得车轮速度在速度允许误差为 5 范围内 2 按电动机额定功率计算各轴输入功率 ed P 4 kw Ied PP 4 0 98kw 3 80kw 1III PP 3 80 0 98 kw 3 2 2 PP 2 96 0 3 434kw 3 434 0 96 0 98 kw 23IVIII PP 3 231kw 3 231 0 98 0 97 kw 31VIV PP P 3 071 kw 3 071 0 96 0 98 2 889kw 32 PP 3 各轴转矩 9550 4 9609550 I I I P T n N m 39 8N m 960 III nn r min 250 65 min III nr 89 20r min IVV nn 33 04r min 0 i n n 4kw I P 3 80 kw II P 3 434kw III P 3 231 kw IV P 3 071kw V P P 2 899kw P 9550 I I I P T n 39 8 N m 9550 II II II P T n 37 84N m 个人收集整理 仅供参考 8 60 计 算 及 说 明结 果 9550 3 80 960 9550 II II II P T n N m 37 84N m 9550 3 434 250 659550 III III III P T n N m 130 84N m 9550 3 231 89 209550 IV IV IV P T n N m 345 92N m 9550 3 071 89 209550 V V V P T n N m 328 79N m 9550 2 889 33 04 n P T 9550 835 05N m 表 3 轴地运动及动力参数 项目电动机轴 I 高速级轴 II 中间轴 III 低速级轴 IV 减速器外 大齿轮轴 转速 r min 960960250 6589 2033 04 功率 kw 43 803 4343 2312 889 转矩 N m 39 837 84130 84345 92835 05 传动比 13 832 812 7 效率 0 950 900 940 65 六 齿轮传动设计六 齿轮传动设计 1 高速级齿轮传动设计 1 选择材料 精度及参数 a 按图 1 所示传动方案 选用斜齿圆柱齿轮传动 b 塔式起重机运输机为一般工作机器 速度不高 故选用 8 级精度 GB10095 88 c 材料选择 查机械设计教材图表 P75 表 6 2 选择小齿轮材料为 40Cr 调质 硬度为 280 HBS 大齿轮材料为 45 钢 调质 硬度 为 240 HBS 二者地硬度差为 40 HBS 9550 III III III P T n 130 84N m 9550 IV IV IV P T n 345 92N m 9550 V V V P T n 328 79N m n P T 9550 835 05N m 8 级精度 GB10095 88 小齿轮 40Cr 调质 280 HBS 大齿轮 45 钢 调质 240HBS 个人收集整理 仅供参考 9 60 计 算 及 说 明结 果 d 初选小齿轮齿数 24 则大齿轮齿数 1 Z 3 83 24 92 2 Z 3 83 1 u e 初选螺旋角 14 f 选取齿宽系数 1 2 d d 1 确定公式内地各计算数值 由公式计算 3 1 2 1 12 u uKT ZZZZ d dH HE a 分流式小齿轮传递地转矩 2 1 T II T 37 84 2 18 92N m b 查图表 P79 图 6 3 选取区域系数 2 45 H Z c 查图表 p78 表 6 4 选取弹性影响系数 189 8 E Z 1 2 MPa d 由公式 0 985 0 14COSCOSZ e 由许用接触应力 查表取 查表 N H H H Z S lim lim 1 550 700 limlim2lim1 LHH S 取得15 1 05 1 21 NN ZZ 735MPa 605MPa 则 605MPa 1 H 2 H H f 由式 N 60nj h L 计算应力循环次数 11 60 h Nn jL 60 960 1 10000 5 76 8 10 83 3 12 NN 5 76 8 10 3 83 1 5 8 10 24 1 Z 92 2 Z 83 3 1 u 14 1 2 d 1 u 18 92 1 TN m 2 45 H Z 189 8 E Z 2 Mpa 985 0 Z 735MPa 1 H 2 H 605MPa 605 MPa H 8 10 76 5 1 N 1 5 8 10 2 N 个人收集整理 仅供参考 10 60 计 算 及 说 明结 果 g 计算载荷系数 K 使用系数 查机械设计教材表 6 3 取 1 25 A K A K 动载系数 由推荐值 1 02 1 2 取 1 08 V K V K 齿间载荷分配系数 由推荐值 1 1 4 取 1 4 K K 齿向载荷分配系数 由推荐值 1 1 2 取 1 2 K K 得 2 08 K A K V K K K h 确定重合度系数 Z 由推荐值 0 75 0 88 取 0 82 Z 2 计算 a 按计算小齿轮分度圆直径 1t d 2 3 3 1 605 985 082 0 8 18945 2 83 3 2 1 183 3 1018 922 082 t d 31 71 mm b 计算法面模数 cos 31 71 24 1 28 取标准值 m 2mm n m 1t d 1 Z 0 14cos c 计算中心距 a a Z1 Z2 2cos 2 24 92 119 56 n m 0 14cos 圆整 a 120mm d 计算分度圆螺旋角 arccos Z1 Z2 2a arccos 2 24 92 2 n m o 8 14 e 计算分度圆直径 1 d mZ1 2 24 49 65mm 1 d o 8 14cos o 8 14cos f 计算圆周速度 1 V 111 60 1000t Vd n 1 25 A K 1 08 V K 1 4 K 1 2 K 2 08 K 0 82 Z m 2mm a 120mm o 8 14 49 65mm 1 d 个人收集整理 仅供参考 11 60 计 算 及 说 明结 果 3 14 49 65 960 60 1000 m s 2 5m s g 计算齿宽 b b 1 2 31 71mm 38 052mm 圆整 d 1t d 大齿齿宽 b 39mm 2 b 2 b 小齿齿宽 44mm 1 b 1 b 3 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 按式校核计算 FSaFa n F YYYY bdm KT 1 2 1 确定计算系数 a 计算载荷系数 由式 AVFF KK K KK 得 1 25 1 08 1 4 1 2 2 08 K 1 K b 计算当量齿数 26 56 8 14cos 24cos 33 11 ZZV 101 80 8 14cos 92cos 33 22 ZZV c 查取齿形系数 查机械设计表 P81 表 6 5 2 58 2 187 1F Y 2F Y d 查取应力校正系数 查机械设计表 P81 表 6 5 1 596 1 786 1S Y 2S Y e 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 1 4 弯曲强度寿命系数查机械设计 limF S N Y 教材图 6 8 取 弯曲强度尺寸系数查机械设计教1 21 NN YY X Y 材图 6 9 取 1 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 600 MPa X Y 1FE 2 5m s 1 V 39mm 2 b 44mm 1 b 1 25 A K 1 08 v K 1 4 HF KK 1 2 1F K 2 08 1 K 26 56 1V Z 101 80 2V Z 2 58 1F Y 2 187 2F Y 1 596 1S Y 1 786 2S Y 个人收集整理 仅供参考 12 60 计 算 及 说 明结 果 大齿轮弯曲疲劳强度极限 500 MPa 双向传动乘以 0 7 2FE 由公式 XN F F F YY S lim lim 得 0 7 600 1 4 MPa 300MPa 1 0 7 400 1 4 MPa 200MPa 2 f 计算重合度系数 Y 不变位时 端面啮合角 000 63 20 8 14cos 20arctan tan t 端面模数mmmm nt 07 28 14cos 0 重合度 a tan tan2 tan tan1 2 1 2 1tattat ZZ 0 0 0 0 63 20tan 22922 63 20cos922 s tan arcco92 63 20tan 22242 63 20cos242 s tan arcco24 2 1 1 692 重合度系数 0 25 0 75 1 692 0 693 Y g 计算螺旋角系数 Y 螺旋角系数由推荐值 0 85 0 92 取 0 89 Y 2 2 校核计算 YYYY mdb KT SaFa n F 11 11 1 1 2 265 4944 89 0 693 0 596 1 58 2 100092 1808 2 2 45 75 2 mmN 1 4 limF S 1 21 NN YY 1 X Y 600 MPa 1FE 500 MPa 2FE 300MPa 1 200MPa 2 0 693 Y 0 89 Y 个人收集整理 仅供参考 13 60 计 算 及 说 明结 果 YYYY mdb KT SaFa n F 22 22 1 2 2 265 4939 89 0 693 0 786 1187 2 100092 1808 2 2 48 96 2 mmN 故 齿根弯曲强度满足 3 齿轮其他几何尺寸计算 大轮分度圆直径 190 3mm 2 d 2 d cos 2 zmn 0 8 14cos 922 根圆直径mm f d65 44225 1 265 492 11 ff hdd mm 3 185225 1 2 3 1902 22 ff hdd 顶圆直径 a dmmhdd aa 65 532265 492 11 mmhdd aa 3 19422 3 1902 22 2 低速级齿轮传动设计 1 选择材料 精度及参数 a 按图 1 所示方案 选用直齿圆柱齿轮传动 b 选用 8 级精度 GB10095 85 c 材料选择 小齿轮 40Cr 调质 硬度为 280HBS 大齿轮 45 钢 调质 硬度为 240HBS d 初选小齿轮齿数 25 25 2 81 70 3 Z 43 2 ZZ i e 选取齿宽系数 1 2 2d 2 按齿面接触强度设计 按下式试算 3 2 3 2 1 12 u uKTZZZ d dH HE 45 75 1F 2 mmN 48 96 2F 2 mmN 圆整后 mmd50 1 190mm 2 d mmdf185 2 mmdf45 1 mmda54 1 mmda194 2 8 级精度 GB10095 85 小齿轮 40Cr 调质 280HBS 大齿轮 45 钢 调质 240HBS 25 3 Z 70 4 Z 1 2 2d 个人收集整理 仅供参考 14 60 计 算 及 说 明结 果 1 确定公式内各计算数值 a 确定小齿轮传递地转矩 130 84 3III TT N m b 查图表 P79 图 6 3 选取区域系数 2 45 H Z c 查图表 p78 表 6 4 选取弹性影响系数 189 8 E Z 1 2 MPa d 由许用接触应力 查表取 查表 N H H H Z S lim lim 1 550 700 limlim4lim3 LHH S 取得15 1 05 1 43 NN ZZ 735MPa 605MPa 则 605MPa 3H 4H H e 确定应力循环次数 60 250 65 1 10000 1 5 33 60 h Nn jL 8 10 1 5 2 81 5 4 07 3 34 NN 8 10 7 10 f 计算载荷系数 K 使用系数 查机械设计教材表 6 3 取 1 25 A K A K 动载系数 由推荐值 1 02 1 2 取 1 08 V K V K 齿间载荷分配系数 由推荐值 1 1 2 取 1 2 K K 齿向载荷分配系数 由推荐值 1 1 2 取 1 1 K K 得 1 782 K A K V K K K g 确定重合度系数 Z 由推荐值 0 85 0 92 取 0 87 Z 2 计算 a 由公式计算小齿轮分度圆直径 代入中地较小值 3t d H 605MPa 得 4 H 130 84 3 TN m 2 45 H Z 189 8 E Z 1 2 MPa 700Mpa lim3H 550MPa lim4H 735Mpa 3 H 4 H 605MPa 605MPa H 1 5 3 N 8 10 7 4 104 5 N 1 25 A K 1 08 V K 1 2 K 1 1 K 1 782 K 0 87 Z mmd t 63 62 3 个人收集整理 仅供参考 15 60 计 算 及 说 明结 果 2 3 3 3 605 87 0 8 1895 2 8 22 1 18 2 10130 841 7822 t d 62 63 mm b 计算齿轮模数 m m 62 63 25 2 51 取标准值 m 3mm 33 Z d c 计算小轮分度圆直径 m 75mm 3 d 3 d 3 Z253 d 计算圆周速度 3 V 33 60 1000 tIII Vd n 3 14 62 63 250 65 60000m s 0 98m s e 计算标准中心距 a Z3 Z4 2 2 25 70 2 142 5mm 圆整 145mm m d 计算齿宽 b b 1 d d mm 2 7563 622 1 大齿轮齿宽mmbb75 4 小齿轮齿宽mmb80 3 3 按齿根弯曲强度校核计算 计算公式为 FSaFaF YYY mbd KT 3 3 2 1 确定公式内各计算数值 a 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 1 4 弯曲强度寿命系数查机械设计 limF S N Y 教材图 6 8 取 弯曲强度尺寸系数查机械设计教1 43 NN YY X Y 材图 6 9 取 1 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 600 MPa X Y 3FE 大齿轮弯曲疲劳强度极限 500 MPa 双向传动乘以 0 7 4FE 由公式 XN F F F YY S lim lim mmd t 63 62 3 m 3mm 75mm 3 d 0 98m s 3 V a 145mm mmb75 4 mmb80 3 个人收集整理 仅供参考 16 60 计 算 及 说 明结 果 得 0 7 600 1 4 MPa 300MPa 3 0 7 400 1 4 MPa 200MPa 4 b 计算载荷系数 2 K 由公式得 K KKKK VA 2 1 782 2 K 1 12 108 125 1 c 查取齿形系数 查图表 P81 表 6 5 得 2 62 2 24 3F Y 4F Y d 查取应力校正系数 查图表 P81 表 6 5 得 1 59 1 75 3s Y 4s Y e 计算重合度系数 Y 重合度 a tan tan4 tan tan3 2 1 33tata ZZ 0 0 0 0 20tan 32703 20cos703 s tan arcco70 20tan 32253 20cos253 s tan arcco25 2 1 1 71 重合度系数 0 25 0 75 1 71 0 689 Y 2 设计计算 YYY mdb KT SaFaF 33 3 3 2 37580 689 059 1 62 2100084 130782 1 2 74 4 2 mmN 25 3 Z 70 4 Z 300MPa 3 200MPa 4 1 782 2 K 2 62 3F Y 2 24 4F Y 1 59 3s Y 1 75 4s Y 0 689 Y 个人收集整理 仅供参考 17 60 计 算 及 说 明结 果 YYY mdb KT SaFaF 34 3 4 2 37575 689 0 75 124 2 100084 130782 12 74 6 2 mmN 4 计算齿轮其他几何尺寸计算 1 计算中心距 3 25 70 2 mm 145mm 234 2 2 m ZZ a 2 计算分度圆直径 3 25mm 75mm 323 Zmd 3 70 mm 210mm CAD 图修正为 215 424 Zmd 3 根圆直径 f d mmhdd ff 5 67325 12752 33 mmhdd ff 208325 122152 44 4 顶圆直径 a d mmhdd aa 8132752 33 mmhdd aa 221322152 44 3 减速器外齿轮传动设计 1 选择材料 精度及参数 a 按图 1 所示传动方案 选用斜齿圆柱齿轮传动 b 塔式起重机运输机为一般工作机器 速度不高 故选用 8 级精度 GB10095 88 c 材料选择 查机械设计教材图表 P75 表 6 2 选择小齿轮材料 为 40Cr 调质 硬度为 280 HBS 大齿轮材料为 45 钢 调质 硬度为 240 HBS 二者地硬度差为 40 HBS 2 按齿根弯曲强度设计 由公式计算 3 2 5 5 2 F SaFa d Y m YY z KT 2 3 4 74mmN F 2 4 6 74mmN F 145mm 2 a mmd75 3 mmd215 4 mmdf68 3 mmdf208 4 mmda81 4 mmda221 4 8 级精度 GB10095 88 小齿轮 40Cr 调质 280 HBS 大齿轮 45 钢 调质 240HBS 26 5 Z 个人收集整理 仅供参考 18 60 计 算 及 说 明结 果 a 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 1 4 弯曲强度寿命系数查机械设计 limF S N Y 教材图 6 8 取 弯曲强度尺寸系数查机械设计教1 43 NN YY X Y 材图 6 9 取 1 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 600 MPa X Y 3FE 大齿轮弯曲疲劳强度极限 500 MPa 双向传动乘以 0 7 4FE 由公式 XN F F F YY S lim lim 得 0 7 600 1 4 MPa 300MPa 3 0 7 400 1 4 MPa 200MPa 4 b 选取齿宽系数 1 2 3d c 初选小齿轮齿数 26 26 2 7 71 5 Z 056 iZZ d 确定小齿轮传递地转矩79 328 TN m e 查图表 P79 图 6 3 选取区域系数 2 45 H Z f 查图表 p78 表 6 4 选取弹性影响系数 189 8 E Z 1 2 MPa g 确定应力循环次数 60 89 20 1 10000 0 54 h jLnN 60 5 8 10 0 54 2 7 0 2 7 2 56 NN 8 10 7 10 h 计算载荷系数 K 使用系数 查机械设计教材表 6 3 取 1 25 A K A K 动载系数 由推荐值 1 02 1 2 取 1 08 V K V K 齿间载荷分配系数 由推荐值 1 1 2 取 1 2 K K 齿向载荷分配系数 由推荐值 1 1 2 取 1 1 K K 得 1 782 K A K V K K K 71 6 Z 300MPa 3 200MPa 4 1 2 3d 79 328 TN m 2 45 H Z 189 8 E Z 1 2 MPa 8 5 1054 0 N 7 6 102 0 N 1 25 A K 1 08 V K 个人收集整理 仅供参考 19 60 计 算 及 说 明结 果 i 查取齿形系数 查机械设计表 P81 表 6 5 2 60 2 23 5 F Y 6 F Y j 查取应力校正系数 查机械设计表 P81 表 6 5 1 595 1 76 5 S Y 5 S Y k 比较大小 F SF YY 取两者大值 013823 0 5 55 F SF YY 019624 0 6 66 F SF YY l 重合度系数取 0 687 Y 将上面参数带入公式 3 2 5 5 2 F SaFa d Y m YY z KT 3 2 019624 0 2 1 100079 328782 12 26 m 2 69mm 由于减速器外是开式齿轮传动 所以将模数加大 10 20 故 1 15m 3 09 圆整取 3mm 3 m 3 m 3 计算齿轮相关几何参数 a 计算齿轮分度圆直径 mmZmd78263 535 mmZmd213713 636 b 计算圆周速度 5 V 60000 555 ndV sm 36 0 60000 20 897814 3 c 计算标准中心距 mmZZa 5 1452 7126 32 65 d 计算齿宽 d 6 93782 1 53 db d 1 2 K 1 1 K 1 782 K 2 6 5 F Y 2 23 6 F Y 1 59 5 S Y 1 76 5 S Y 019624 0 6 66 F SF YY 0 687 Y 3mm 3 m 78mm 5 d 213mm 6 d 0 36m s 5 V a 145 5mm 个人收集整理 仅供参考 20 60 计 算 及 说 明结 果 大齿轮宽 小齿轮宽mmb95 6 mmb95 5 e 根圆直径 f d mmhdd ff 5 70325 12782 55 mmhdd ff 5 205325 1 22132 66 f 顶圆直径 a d mmhdd aa 8432782 55 mmhdd aa 219322132 66 七 七 高速轴地设计高速轴地设计 已知 3 8024kw 960r min 37 84 II P II n II TN m 18 92 1 2 II TT N m 1 求作用在齿轮上地力 2 18 92 31 71N 1193 3N 1 1 1 2 d T Ft 3 10 N 449 23 N 8 14cos 20tan 1193 31 cos tan 1 1 nt r F F 1193 31 14 8 N 315 29N tan 11ta FF tan 圆周力 径向力及轴向力地方向如图所示 1t F 1r F 1a F mmb95 5 mmb95 6 mmdf 5 70 5 mmdf 5 205 6 mmda84 5 mmda219 6 NFt31 1193 1 NFr23 449 1 NFa29 315 1 个人收集整理 仅供参考 21 60 计 算 及 说 明结 果 1 初步确定轴地最小直径 先按式 3 0 P dA n 初步估算轴地最小直径 选取轴地材料为 45 号钢 调质处理 查机械设计教材表 8 6 取 112 0II A 得 112mm 17 72mm 3 min n P Ad 3 960 8024 3 该轴直径 d 100mm 有一个键槽 轴颈增大 3 安全起见 取轴颈增大 3 则 圆整后取 d2 19mm mmdd25 1817 7205 103 1 min2min2 输入轴地最小直径是安装联轴器处地直径 选取联轴器地型号 联轴器地计算 转矩公式为 caA TK T 查图表 P173 表 11 2 取 2 3 则 2 3 37 84 A K caII TN m 87 032 N m 根据 87 032及电动机轴径 D 38mm 查标准 GB4323 84 caII TN m 选用 TL6 型弹性套柱销联轴器 确定轴最小直径 32 mm minII d mmd72 17min2 d2 19mm 87 032 caII TN m 32 mm minII d 个人收集整理 仅供参考 22 60 计 算 及 说 明结 果 个人收集整理 仅供参考 23 60 计 算 及 说 明结 果 2 轴地结构设计 拟定轴上零件地装配方案 经分析比较 选用如图所示地装配方案 1 根据轴向定位地要求确定轴地各段直径和长度 1 右轴承从轴地右端装入 靠轴肩定位 1 2 段比半联轴器毂孔长短 1 4mm 80mm 联轴器靠轴肩定位并考虑 O 型密封圈标准内径 21 l 取 35mm 32 d 2 初步选择滚动轴承 该传动方案没有轴向力 高速轴转速较高 载 荷不大 故选用深沟球轴承 根据 35mm 查 GB276 89 初步取 32 d 0 组游隙 0 级公差地深沟球轴承 6008 其尺寸为 d D B 40mm 68mm 15mm 故 40mm 111043 dd 3 为减少装配轴承处地精加工而设置地轴肩 取 44mm 10854 dd 取轴承到减速器箱体内壁为 8mm 取箱体内壁到高速轴小齿 轮距离为 15mm 故 23mm 54 l 4 由机械设计课程上机与设计查箱体内壁到轴承座孔端面地距离 mm 取 65mm 采用凸缘式轴承盖 112 510 LCC 1 L 取轴承盖地总宽度为 50mm 到联轴器地距离为 15mm 则 68mm 32 l 5 3 4 段装配轴承 取轴径长度小于轴承宽度 3mm 故 15 43 l 3 12mm 同理 10 11 段装配轴承 并需倒角 故 18mm 1110 l 80 20 5 95mm52 376 cBl 6 5 6 和 7 8 段为齿轮 长度 直径mmll44 8765 54mm 8765 dd 32mm 21 d 80mm 21 l 35mm 32 d 深沟球轴承 6008 40mm 111043 dd 44mm 10854 dd 23mm 54 l 68mm 32 l 12mm 43 l 18mm 1110 l mml95 76 mmll44 8765 54mm 8765 dd 键 10mm 8mm b h l 72mm 个人收集整理 仅供参考 24 60 计 算 及 说 明结 果 3 轴上零件地周向定位 半联轴器与轴地周向定位采用普通 C 型平键连接 按 32 21 d mm 80mm 查机械设计课程上机与设计图表 11 1 选用键 21 l 10mm 8mm 72mm 滚动轴承与轴地周向定位采用过渡配合来保证 b h l 选用直径尺寸公差为 m6 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 查图表 P 表 15 12 取轴端倒角为 1 6 各轴肩处圆角半径为 R245 二 中速轴 III 轴 地设计 已知 3 434kw 130 84 250 65r min III P III TN m III n 1 求作用在齿轮上地力 1193 31 N 449 23N 315 29 N 21tt FF 21rr FF 21aa FF 2 130 84 62 5N 4186 88N 3 3 2 III t T F d 1523 9 N 0 33tan20rt FF 轴上力地方向如下图所示 初步确定轴地最小直径 根据初步确定轴地最小直径 选取轴地材料为 45 钢 调质 3 0 P dA n 处理 查图表 8 6 取 112 于是得 0III A 过渡配合 m6 1193 31 N 21tt FF 449 23N 21rr FF 315 29 N 21aa FF NFt88 4186 3 NFr 9 1523 3 30mm minIII d 个人收集整理 仅供参考 25 60 计 算 及 说 明结 果 112 mm 26 8mm 该轴地最小直径为安装轴承处地直径 取 min d 65 250 434 3 为 30mm minIII d 3 轴地结构设计 1 拟定轴上零件地装配方案 如图 2 确定轴地各段直径和长度 1 根据 30mm 取 30mm 轴承与齿轮 2 之间采用轴肩定 minIII d 21 d 2 位 取 35mm 齿轮 2 与齿轮 3 之间用套筒定位 取 32 d 76 d 2 43mm 由于轴环宽度 b 1 4h 轴 II 地设计 取 6543 dd c 10mm 因为 80 mm 39mm 取 80 6543 ll 3 B 2 2 BB 54 l 39 3mm 36mm 3 232 Bl 2 初步选择滚动轴承 由于配对地斜齿轮相当于人字齿 初步选取 0 组游隙 0 级公差地 轴承 30306 其尺寸为 d D B 30mm 72mm 19mm 又由于箱体内壁之间距离相等 故21 8 15 2 5 3 49 5 轴地 21 l 两端倒角 取52mm 21l 取轴承端盖地总宽度为 45mm 3 轴上零件地周向定位 齿轮地周向定位都采用普通平键连接 按 43mm 6543 dd 30mm 21 d 87 d 35mm 32 d 76 d 43mm 6543 dd 10mm 6543 ll 80 54 l 36mm 32 l 76 l 圆锥滚子轴承 30306 52mm 21l 80mm 54 l 键 10 x8x28b h l 个人收集整理 仅供参考 26 60 计 算 及 说 明结 果 80mm 54 l 35mm 32 d 76 d 36mm 32 l 76 l 查图表 表 11 1 取各键地尺寸为 2 3 段和 6 7 段 10 x8x28b h l 滚动轴承地周向定位靠过渡配合来保证 选公差为 m6 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 1 6 各轴肩处地圆角半径为 R245 三 低速轴 轴 IV 地设计 已知 3 231kw 345 92 89 20r min IV P IV TN m IV n 1 求作用在轴上地力 4189 88N 1523 9N 43tt FF 43rr FF 2 初步确定轴地最小直径 按初步确定轴地最小直径 选取轴地材料为 45 钢调质处理 3 0 P dA n 查图表 P 表 15 3 取 112 于是得 0IV A 112 mm 37 1mm 该轴地最小直径为安装联轴器处地直径 minIV d 20 89 231 3 选取联轴器地型号 根据式 查图表 P173 表 11 2 取 2 3 则 caA TK T A K 2 3 345 92 795 616 caIV TN m N m 根据 795 616 查标准 GB5014 85 考虑到起重机运输机运转平稳 caIV TN m 选用 HL4 型弹性柱销联轴器 选取轴孔直径 d 40mm 其轴孔长度 L 84mm 则轴地最小直径 40mm minIV d 3 轴地结构设计 1 拟定轴上零件地装配方案 经比较 选取如下图所示地方案 3 231kw IV P 345 92 IV TN m 89 20r min IV n 4189 88N 43tt FF 1523 9N 43rr FF 37 1mm minIV d 795 616 caIV TN m HL4 型弹性柱销联轴 器 40mm minIV d 84mm 1 212 13 ll 个人收集整理 仅供参考 27 60 计 算 及 说 明结 果 2 根据轴向定位要求确定轴地各段直径和长度 1 取 40mm 为了满足半联轴器地轴向定位要求 采用轴肩定 131221 dd 位 由 h 1 5mm 取 45mm 2 311 12 dd 2 初步选择滚动轴承 根据轴上受力及轴颈 初步选用 0 组游隙 0 级公差地深沟球轴承 6210 其尺寸为 d D B 50mm 90mm 20mm 故 50mm 3 410 11 dd 3 取 55mm 28mm 4 59 10 dd 3 410 11 ll 4 根据轴颈取安装齿轮处轴段 60mm 齿轮左端采用轴肩定位 5 67 8 dd 取 h 1 5mm 则 63mm 轴环宽度 b 1 4h 1 4 3mm 4 2mm 取 8 9 d 10mm 8 9 l 5 已知 75mm 取 55 8mm 2 3mm S 2mm 74 7mm 4 B 6 7 d 6 7 l 7 8 l 8mm 5 6 l 6 根据轴 II 轴 III 地设计 取滚动轴承与内壁之间地距离 8mm 则 3 S 14 2 5 20 10 2 5 8 2 3 57 7mm 4 5 l 7 根据箱体内壁至轴承座孔端面地距离 60mm 及 8mm B 20mm 取轴承 1 L 3 S 盖地总宽度为 45mm 轴承盖与联轴器之间地距离为 20mm 则S 盖联 65mm 2 311 12 ll 3 轴上零件地周向定位 齿轮 半联轴器与轴地周向定位都采用普通平键连接 根据 40mm 84mm 131221 dd 1 212 13 ll 40mm 131221 dd 45mm 2 311 12 dd 深沟球轴承 6210 50mm 3 410 11 dd 55mm 4 59 10 dd 28mm 3 410 11 ll 60mm 5 67 8 dd 63mm 8 9 d 10mm 8 9 l 55 8mm 6 7 d 2 3mm 6 7 l 74 7mm 7 8 l 8mm 5 6 l 57 7mm 4 5 l 9 10 l 65mm 2 311 12 ll 键 b h L 12mm 8mm 78mm b h L 18mm 11mm 68mm 个人收集整理 仅供参考 28 60 计 算 及 说 明结 果 查图表 P 表 11 1 得 1 2 和 12 13 段 b h L 12mm 8mm 78mm 7 8 段 b h L 18mm 11mm 68mm 滚动轴承与轴地周向定位靠过渡配合来保证 选用直径尺寸公差为 m6 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 查图表 P 表 15 12 取轴端倒角尺寸为 1 6 轴上圆角 R2 45 4 轴地校核 1 求高速轴地校核 1 轴地计算简图如下图所示 由机械设计图知 深沟球轴承 6008 a 7 5mm 从轴地结构图及弯矩图和扭矩图 见下图 可以看出 Ft 作用处 是危险截面 L 248mm 将该截面地所受弯矩和扭矩列于下表 其中弯矩合成公式 22 HV MMM 当量弯矩公式 22 ca MMT 计算应力公式 ca ca M W 表 4 危险截面所受弯矩和扭矩 载荷水平面 H垂直面 V 支反力 F 1193 31N 12NHNH FF 449 23N 12NVNV FF 弯矩 65035 395 H MN mm 24483 035 1V MN mm 32365 285 2V MN mm 总弯矩 M 69491 162 72643 75 1 M N mm 2 MN mm 扭矩 TT 11352N mm 个人收集整理 仅供参考 29 60 计 算 及 说 明结 果 2 按弯扭合成应力校核轴地强度 根据上表对危险截面进行校核 以及轴单向旋转 扭转切应力为对称循环 变应力 取 1 轴地计算应力 2222 1 1 3 69491 162 1 11352 0 1 50 ca MT W 5 88 2 N mm 2222 2 2 3 72643 75 1 11352 0 1 50 ca MT W 5 63 2 N mm 前已选定轴地材料为 45 钢 调质处理 查图表 P 表 15 1 得 60MPa 因此 故轴安全 1 ca 1 2 求中间轴地校核 1 轴地计算简图如下图所示 由机械设计图知 圆锥滚子轴承 30306 2 1 5 88 ca N mm 2 2 5 63 ca N mm 轴校核安全 个人收集整理 仅供参考 30 60 计 算 及 说 明结 果 a 23mm 从轴地结构图及弯矩图和扭矩图 见下图 可以看出 Ft 作用处 是危险截面 L 225mm 将该截面地所受弯矩和扭矩列于下表 其中弯矩合成公式 22 HV MMM 当量弯矩公式 22 ca MMT 计算应力公式 ca ca M W 表 4 危险截面所受弯矩和扭矩 载荷水平面 H垂直面 V 支反力 F 900 13N 3 3NHNH FF 312 72N 34NVNV FF 弯矩 38705 6 1H MN mm 145494 08 2H MN mm 13446 96 1V MN mm 16505 59 2V MN mm 36450 3V MN mm 总弯矩 M 40974 92 1 M N mm 42078 187771 5 2 MN mm 3 MN mm 扭矩 T T 130 84N mm 个人收集整理 仅供参考 31 60 计 算 及 说 明结 果 2 按弯扭合成应力校核轴地强度 根据上表对危险截面进行校核 以及轴单向旋转 扭转切应力为对称循环 变应力 取 1 轴地计算应力 2222 1 1 3 40974 92 1 130 84 0 1 65 ca MT W 1 5 2 N mm 2222 2 2 3 42078 1 130 84 0 1 65 ca MT W 1 53 2 N mm 2222 3 2 3 187771 5 1 130 84 0 1 65 ca MT W 6 94 2 N mm 2 1 1 50 ca N mm 2 2 1 53 ca