设计铸造车间型砂输送机的两级斜齿圆柱齿轮减速器

- 1 - 机械设计课程设计任务书一、 设计题目：设计铸造车间型砂输送机的两级斜齿圆柱齿轮减速器。二、 设计条件：整机使用寿命为 5 年，每天两班制工作，每年工作 300 天，工作时不逆转，载荷平稳，允许输送带速度偏差为 5%。工作机效率为 0.95，要求有过载保护，按单件生产设计。二、原始数据：学号 1-9 10-18 19-28 29-37 38-46输送带拉力F（N） 3800 2500 2200 2800 3200输送带速度v（m/s） 0.8 1.2 1.3 1.1 0.9鼓轮直径D（mm） 300 430 450 380 340三、设计内容：1 分析传动方案；2 减速器部件装配图一张(0 号图幅) ；3 绘制轴和齿轮零件图各一张；4 编写设计计算说明书一份。1-电 动 机 2带 传 动 3-减 速 器 4联 轴 器 5-滚 筒 6传 送 带214563Fv- 2 - 2 传动方案的分析本设计中采用原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用于繁重及恶劣的条件下长期工作，使用维护方便，斜齿轮传动的平稳性较直齿好，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。二级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比一般为 8 - 40，结构简单，应用广泛，展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，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可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。所以本设计采用的是两级斜齿圆柱齿轮传动。3 电动机选择，传动系统运动和动力参数计算1-电 动 机 2-带 传 动 3-减 速 器 4-联 轴 器 5-滚 筒 6-传 送 带214563- 3 - 一、电动机的选择1.确定电动机类型按工作要求和条件,选用 y 系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率 Pw10/FvPwk8.2903(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率P d，先要确定从电动机到工作机之间的总功率 总 。设 1、 2、 3、 4、 5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、滚动轴承、V形带传动、工作机的效率，由2表1-7查得 1 = 0.99， 2 = 0.98， 3 = 0.99， 4 = 0.95， 5 = 0.95，则传动装置的总效率为 总 = 1 22 33 4 5 = 0.99 x 0.982 x 0.993 x 0.95 x 0.95 =0.8326总wdPkw6.8.03.选择电动机转速由 2表 13-2 推荐的传动副传动比合理范围普通 V 带传动 i 带 =24圆柱齿轮传动 i 齿 =35则传动装置总传动比的合理范围为i 总 =i 带 i 齿 1i 齿 2i总 =（ 24）（3 5）（35）=（18100）电动机转速的可选范围为nd=i总 nw=（18100）nw=18nw100n w=1850.58100050.58910.455058r/minmin/58.0634.190/ rv根据电动机所需功率和同步转速，查2表 12-1，符合这一范围的常用同步加速有1500、1000 。minr选用同步转速为 1500r/min选定电动机型号为 Y112M - 4二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比i 总 = nm / nw= 47.285.01式中 nm-电动机满载转速，1440 r/minnw-工作机的转速，50.58 r/min2.分配传动装置各级传动比- 4 - i 总 =i 带 i 齿 1i 齿 2分配原则： （1）i 带 i 齿（2）i 带 =24 i 齿 =35 i 齿 1=（1.31.5）i 齿 2根据2表 2-3，V形带的传动比取i 带 =2.5，则减速器的总传动比为39.78取 i 齿 1=1.3i 齿 2双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为i齿1 = 85.3.低速级的传动比i齿2 = i/i齿1 = 96.2.三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算1440 r/minmn0n = nm / i带 = in/576.2140rn = n / i齿1 = m1.83n = n / i 齿 2 = i/4096.r2.各轴输入功率P0= Pd= kw4.P = Pd 4 = 3.k.5P = P 2 3 = .19w08P = P 2 3 = 913.各轴输入转矩T0 = 9550Pd/n0 = mN5.24.T = 9550P /n = 765T = 9550P /n = 3.01.29T = 9550P /n = mN85- 5 - 表 1 传动装置各轴运动参数和动力参数表项目轴号功率 kw转速 minr转矩 mNT传动比0 轴 3.46 1440 22.95 2.5轴 3.29 576 54.553.85轴 3.19 149.61 203.63轴 3.09 50.54 583.88 2.96- 6 - 4 传动零件的设计计算一、V 带传动设计1.设计计算表项目 计算（或选择）依据 计算过程 单位 计算（或确定）结果(1)确定计算功率 Pca Pca= dAK查 1表 8-74.15kw23.6 Pcak Pca4.15kw(2)选择带的型号 查1图 8-11 取 A 型带 A 型带(3)选择小带轮直径 1d1001d 查 1 表 8-6 及 8-8 mmd10(4)确定大带轮直径 2d=2d带i1d2.51002d250取标准值 250d2502d(5)验算传动比误差 iidi12%0i0%15.2=0i(6)验算带速 v16dnv smv/4.70614.3 smv/54.7(7)初定中心距 0a)()27.(21da5)259().(取 5000a0(8)初算带长 0L)(2210d04ad )2501(4.30L1560.755)(2mmL75.160(9)确定带的基准长度 dL查 1表 8-2 取 =1600dL=1600dL(10)计算实际中心距离（取整）a200Lad ma6.51927.0165取 =520a=520am- 7 - (11)安装时所需最小中心距（取mina整）dLa015.min ma496105.2min ma496in(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距 maxdLa015.x ma54160.52mx ma54x(13)验算小带轮包角 13.578012ad 47.163.52018度 47.163(14) 单根V 带的基本额定功率 0P查 1表 8-4a 插值法 )20(4.3.0p=1.14+0.1728=1.31kw kNkwP31.0(15) 单根V 带额定功率的增量 0P查 1表 8-5b 插值法 )1204(150.7.0 p0.15+0.01920.17kw kN=0.17kw0(16) 长度系数 LK查 1表 8-2 =0.99LK=0.99LK(17)包角系数 查1表 8-5 插值法 )16047.3(16059.0=0.956=0.956(18)单位带长质量 q查 1表 8-3 .qmkg10.qkg(19)确定V 带根数 ZLocacaKP0096.205.173.4Z取 Z=32Z=3- 8 - (20)计算初拉力 0F2)15.(qvKvZPca查1表 8-3 得 q= 0.10 mkg2054.71)1956.0(3.F153.84N=153.84N0F(21)计算带对轴的压力 pF2sin10ZFp 7.1sin8.0p913.45 NN=913.45Np2.带型选用参数表带型 )(1md)(2dsmv)(a(1)根 数Z(NFpfeZBm2)1(带 轮 宽A 型 100 250 7.54 520 163.47 3 913.45 503带轮结构相关尺寸项目 计算（或选择）依据 计算过程 单位 计算（或确定）结果(1)带轮基准宽bd查1表 8-10 0.1dbmbd0.1(2)带轮槽宽 b dabh2tn 328tan313(3)基准宽处至齿顶距离 ha查1表 8-10 75.minah取 ha3ha3(4)基准宽处至槽底距离 hf查1表 8-10.8inf取 9f mhf9(5)两 V槽间距 e 查1表 8-10 15ee15(6)槽中至轮端距离查1表 8-10 9f f0(7)轮槽楔角 查1表 8-1003度 38- 9 - (8)轮缘顶径 adah225630admda256(9)槽底直径 ft9t =232t(10)轮缘底径 D1 21td查1表 8-10 620631D=2201D(11)板孔中心直径 D0)(5.01135)(5.0m=1350(12)板孔直径 d0 )(3.2(1dD13402.取 d040=400d(13)大带轮孔径 d由装带轮的轴 I 决定轴 I 为 4510nPA钢， =126103，0取 120331057629.nPA=21.45取 d=25md=25(14)轮毂外径 d1 d)28.1( 5042)8.1(取 dm501d(15)轮毂长 L )5.(L.37)5.(取 L60 L60(16)辐板厚 S S= =( )BC174=7.1512.5041S取 S=10S=10(17)孔板孔数 取 8 个 个 8 个二、渐开线斜齿圆柱齿轮设计（一）高速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目 计算（或选择）依据 计算过程 单位 计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查 1表 10-8 68 级，选用 7 级 级 7 级2材料选择 查 1表 10-1 45 钢(调质) 45 钢(调质 )- 10 - 3选择齿数 Z )402(11iZ12U取 241Z.985.32取 =932.4U个 241Z93U=3.884选取螺旋角080150155按齿面接触强度设计（1）试选 Kt 4.12t 取 =1.3tK=1.3tK（2）区域系数 ZH 由1图 ZH 2.425 ZH 2.425（3） a 由1图6 查得 a1=0.78a2=0.87 0.78+0.8721=1.65a=1.65(4)计算小齿轮传递的转矩 T13105.4TNmm 3105.4TNmm(5)齿宽系数 d 由1表 0.71.15，取 d=1 d=1(6)材料的弹性影响系数 ZE由1表 ZE=189.8MPa1/2 ZE=189.8 MPa1/2(7) 齿轮接触疲劳强度极限 limH由1图 6301limH4802liMPa6301limH4802li（8）应力循环次数 N由1式 N160n1jLh= 8029.53657N2= N1/i 齿 1 = 885.3 81029.N5（9）接触疲劳强度寿命系数KHN由1图 KHN1 =1.02 KHN2 =1.11KHN1 =1.02KHN2 =1.11- 11 - （10）计算接触疲劳强度许用应力 H取失效概率为，安全系数为 S=1，由1式得 H1= = SKHN1limMPa6.4230. H2= Nlim.53718. H= 21H= .5906.37.4=642.61HPa=537.62=590.1HPa（11）试算小齿轮分度圆直径 td1按1式（1021）试算 3211)(HEdtt ZuTk323)1.59084(.6.=40.37mm =40.37td1mm（12）计算圆周速度 v 106ndvtsmv/2.67.m/s =1.22 m/sv（13）计算齿宽Bb = dd1t B1=40.37 圆整取 B1=45B2=40mm B1=45 mmB2=40 mm（14）模数 ntm1cosztnt6.45cos37.00nth = 2.25mnt =2.25 1.62=3.65b/h = 3.1265.4度 =1.62ntmh=3.65b/h=12.33（15）计算纵向重合度 = 0.318 dz1tan = 0tan08=2.04 =2.04（16）计算载荷系数 K 由1表 10-2 查得使用系数 1AK根据 v= 1.22m/s，级精度，由1图查得动载荷系数 1.05V由1表查得KH =1.12+0.18(1+0.6 d2) d2+0.2310-3b 1AK1.05VKF =1.28KH =1.32- 12 - =1.12+0.18(1+0.61)1+0.2310-345=1.32由1图查得 KF =1.28假定 ，由1表查mNbtA/10得 1.5FHK故载荷系数 K=KAKVKH KH= 08.23.150.1=1.5HK5.1FK=2.08（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径由1式 d1=d1t /t= .473.4md1=47.22（18）计算模数 nm90.1245cos.71zdmnmm =1.90nm6按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数 KK=KAKVKF KF K= 8.5.1=2.02 K=2.02（2）螺旋角影响系数 Y根据纵向重合度 =2.04，从1图0.87Y0.87Y（3）计算当量齿数 ZV 3coszv15cos24331zv=26.63 cs9332zv=103.19=26.631vz=103.192- 13 - （4）齿形系数YFa由1表 YFa1=58.2)263.(70.6YFa2=19.2)903(0.YFa1=2.58YFa2=2.19（5）应力校正系数 YSa由1表 YSa1=598.1)263.(7.6YSa2=793.1)109.(50.YSa1=1.598YSa2=1.793（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE由1图 5501FE4202MPaFE501a42（7）弯曲疲劳强度寿命系数 1FNK由1图 0.881FNK0.92 0.881FNK0.92（8）计算弯曲疲劳许用应力 F取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式得 F1= SFEN1= 3.72.508 F2= SKFEN7.903.140MPa F1=372.31 a F2=290.77MPa- 14 - （9）计算大小齿轮的并加以FSaY比较01.3.72598FSaY4.92FSa结论：大齿轮的数值大=1FSaY0.011=1FSa0.014（10）齿根弯曲强度设计计算由1式 321cosFSdnYZKTm32365.140.cos870.nm=1.311.31nm结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿根弯曲疲劳强度n计算的法面模数，取 2 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须nm按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1= 47.22 mm 来计算应有的齿数。于是由ndzcos1= 取 23 ， 则 Z2 = Z1i 齿 1 = 67.25.471z233.85=88.55 取 Z2 =893几何尺寸计算（1）计算中心距 a cos)(21nmz8.165cos2)9(0a将中心距圆整为 a=117mm a=117 mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 azn2)(r109.15172)3(ars因 值改变不多，故参数 、 、 等KHZ不必修正。度= 09.15- 15 - （3）计算齿轮的分度圆直径 d cosnzm3.4965.02cos1nzd78.2nmm 49.3 mm1d190.782mm（4）计算齿轮的齿根圆直径 df nfm5.2nfmd5.1=49.3-5=44.3nf.2=190.78-5=185.78mm=44.3mm1fd=185.782fmm（5）计算齿轮宽度 Bb = dd1 圆整后取：B1 =45 B2 = 40 mm B1 =45B2 = 40（6）验算= N = 2212.98 N12dTFt3.4905= N/mm = 49.18 N/mm100N/mmbKtA8合适（二）低速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目 计算（或选择）依据 计算过程 单位 计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查 1表 10-11 选用 7 级 级 7 级2材料选择 45 钢(调质) 45 钢(调质 )3选择齿数 Z )402(33iZ34U取 =303Z02.964i=88.8 取 =89497.2308ZU个 =303Z=8942.97U4选取螺旋角028 取 0150155按齿面接触强度设计（1）试选 Kt 1.21.4 取 Kt1.3 Kt 1.3（2）区域系数 ZH 由1图 ZH 2.425 ZH 2.425- 16 - （3） a 由1图6 查得 a3=0.78a4=0.87 0.78+0.8743a=1.65a=1.65(4)计算小齿轮传递的转矩 T查表 1 3102.6TNmm 3102.6TNmm(5)齿宽系数 d 由1表 d=1 d=1(6)材料的弹性影响系数 ZE由1表 ZE=189.8 MPa1/2MPa1/2 ZE=189.8 MPa1/2(7) 齿轮接触疲劳强度极限 limH由1图 6301limH4802liMPa630 1limH4802li（8）应力循环次数 N由1式 N3 = 60n3jLh 8105.256496N4 = N3/ i 齿 2 = 887.96.8105.N273（9）接触疲劳强度寿命系数KHN由1图 KHN3 = 1.11 KHN4 = 1.15 KHN3 = 1.11 KHN4 = 1.15（10）计算接触疲劳强度许用应力 H取失效概率为，安全系数为 S=1，由1式得 H3= = SN3lim.6910. H4= KN4lim= 528. H= 43H= 6.2.69MPa H3=699.3 H4=552 H=625.65Pa（11）试算小齿轮分度圆直径按1式（1021）试算 322)(1HEdtt ZuTkmm =61.46td3- 17 - td3 3 23)65.8194(7.65.102=61.46（12）计算圆周速度 v 10623ndvt106.49.v=0.48m/s 0.48m/sv（13）计算齿宽Bb = dd3t B3= .取 B3 =65B4=60mm B3 =65B4=60（14）模数 ntm3cosztnt98.105cos6.ntmh = 2.25mnt =2.25 1.98=4.56b/h = 25.46. 度 =1.98ntmh=4.56b/h=14.25（15）计算纵向重合度 = 0.318 dz3tan = 0tan1308=2.56 =2.56（16）计算载荷系数 K 由1表 10-2 查得使用系数 1AK根据 v= 0.48 m/s，级精度，由1图查得动载荷系数 1.02V由1表查得KH =1.12+0.18(1+0.6 d2) d2+0.2310-3b =1.12+0.18(1+0.61)1+0.2310-3 65=1.33由1图查得 KF =1.29假定 ，由1表查mNdtA/10得 1.5FHK故载荷系数K=KAKVKH KH =11.021.51.332.031AK1.02VKF =1.33KH =1.29=1.55.1FK=2.03（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径 d3由1式 D3=d3t /tK= 3.710.2461md3 =71.3（18）计算模数 nm3coszdmnmm =3n- 18 - = 3015cos.76按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数 KK=KAKVKF KF K11.021.51.291.97K1.97（2）螺旋角影响系数 Y根据纵向重合度 = 2.56，从1图0.87Y0.87Y（3）计算当量齿数 ZV 3coszv3coszv= 06.1534cs89zv=92.14=31.063vz=92.144（4）齿形系数YFa由1表 YFa3= 5.2)06.1(352.YFa4= .)94.(08.YFa3=2.53YFa4=2.21（5）应力校正系数 YSa由1表 YSa3= 63.1)0.(35621.YSa4= 782.)94.(07.8YSa3=1.63YSa4=1.782（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE由1图 5503FE4204MPa5503FE4204（7）弯曲疲劳强度寿命系数 FNK由1图 0.883FNK0.94 0.883FNK0.94（8）计算弯曲疲劳许用应力 F取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式得 F3= SFEN31.72.1508MPa F1=372.31 a- 19 - F4= SKFEN47.2903.10 F2=290.77MPa（9）计算大小齿轮的并加以FSaY比较0.1.583FSaY14.7.293FSa结论：大齿轮的数值大3FSaY=0.0114FSa=0.014（10）齿根弯曲强度设计计算 nm由1式 32cosFSdnYZKT32365.01.cos870.nm=1.981.98nm结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿根弯曲疲劳强度n计算的法面模数，取 2 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须nm按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d3=71.3 mm 来计算应有的齿数。于是由= 取 35 ， 则 Z4 = Z3i 齿 2 ndzcos34.15cos3.703z=35 2.96=103.6 取 Z4 =104 3几何尺寸计算（1）计算中心距 a cos2)(43nmz91.435cos2)10(a将中心距圆整为 144amm 144mma（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 nar43 0.)(r因 值改变不多，故参数 、 、 等KHZ不必修正。度 04.15- 20 - （3）计算齿轮的分度圆直径 d cosnzm51.796.023cos3nzd8414mm 75.51 3dmm224.384mm（4）计算齿轮的齿根圆直径 df nfm5.2nfmd5.23=75.51-2.5 2=70.51nf.4=224.38-2.5 2=219.38mm =70.51 3fdmm=219.384fmm（5）计算齿轮宽度 Bb = dd3 圆整后取：B3 = 80 B4 =75 mm B3 = 80 B4 =75（6）验算= N = 5393.46 N32dTFt51.706= = 67.42 N/mm 67.42 N/mm100N/mm bKtA89合适（三）斜齿轮设计参数表传动类型 模数 齿数 中心距 齿宽 螺旋角高速级斜齿圆柱齿轮 2 23Z189a=117 mB1=45 B2=40 = 09.15低速级斜齿圆柱齿轮 2 53104144aB3 = 80B4 =7504.5 轴的设计计算减速器轴的结构草图- 21 - 一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查 1表 15-1 选择轴的材料为优质碳素结构钢 45；根据齿轮直径 ，热处理方法为m10正火。2确定轴的最小直径查 1 的扭转强度估算轴的最小直径的公式：370P310362.159nPAd m)41.852.(769.3)026(再查 1表 15-3， 0考虑键：齿轮直径小于 100 ，有一键时，轴径增大 57，则md 51.98.2%)61()4.852.1(min 3确定各轴段直径并填于下表内名称 依据 单位 确定结果1d用键与 V 带连接，带有键槽取 2581.2min1ddm=251dm2 305.285.7.1考虑毡圈，查2表 7-12，取 302dm302d3d轴承同时受到径向力和轴向力作用选用角接触轴承，查2表 6-6, 考虑 大于 ，选用 7007AC， 32=35dmm=353dm4d查表 66， 41ain=424- 22 - 取 =42 ， = =42ad4ad5d轴 与 齿 轮 连 为 一 体，小 于 3.4d2me2.1.80cos/f5taf1nt m=44.35dm6d46=4267 357dm=357dm4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2 ， 故选用 润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表215P名称 依据 单位 确定结果箱体壁厚 查 2 表 11-1158P82.7302.3025. 且a取 8m 8地脚螺栓直径及数fd目 n查 2 表 11-115 4,20a203,- 2 1.676.06. ndaff 所 以， 因 为取20mmfd=4n轴承旁联接螺栓直径 1d查 2 表 11-1158P，207.01fd取 163,- 21m161d轴承旁联接螺栓扳手空间 、1C2查 2 表 11-1158P,min1C20inmmC2in10i轴承盖 查2 表 11-1158Pm- 23 - 联接螺钉直径 3d10)8( 25.45.4033dmdf取 103dm轴承盖厚度 e查 2 表 11-1016Pde20.2.3 12e小齿轮端面距箱体内壁距离 2查 2 4 ， 8mm, 取 10mm22m10 2轴承内端面至箱体内壁距离 3查 2 208P选择脂润滑， =812mm,3取 10m103轴承支点距轴承宽边端面距离 a查2表 6-6 因为是 7007AC 轴承故ma3.18m3.18a5.计算各轴段长度。名称 计算公式 单位 计算结果1l 58, 587)32(60)32(1LLl取轮 毂 长 度 m58L2l查2P209 ， 60)1(20812Cl取 =602l =602l3l 25343B07AC3 l m=253l4 5,8298014cm取其 中 ， ）（=924l- 24 - 5l =B1=455l m=455l6l取 =887)32(6l 6l =86l7l= =257l3 =257lL（总长） L= + + + + + =3131l234l56mL=313（支点距离）l = + + + + -2a=135l345l67=135l二、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查 1表 15-1 选择轴的材料为优质碳素结构钢 45；根据齿轮直径 ，热处理方法为m10正火回火。2确定轴的最小直径查 1 的扭转强度估算轴的最小直径的公式：370P mnPAd )09.356.28(1.4793)1026(2.1593036 再查 1表 15-3， 0考虑键：最小直径处没有装键，故不考虑键的影响。3确定各轴段直径并填于下表内名称 依据 单位 确定结果1d选用轴承 7207AC,=351dm=351dm2装小齿轮,考虑键， 40.375%)6(2取 4023d46,486.5)1.7.(32取 ddm63dm- 25 - 4d装大齿轮,考虑键， 40d1.375%)61(5取 m=404dm5选用轴承 7207AC,=355 =3554选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2 = 故选用 脂润滑。将与轴长215Pnd min/102059.461.75r度有关的各参数填入下表名称 依据 单位 确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离 a查表26-6， a ma215.计算各轴段长度名称 计算公式 单位 计算结果1l 28310723B207AC1 l=281l2 8l m=7823l=c=53l =53l4 3240B24=3845l 28173207AC5 l m=285l6lL（总长） L= + + + + =1771l234l5L=177（支点距离）l = L-2a=177-42=135 m=135l三、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查 1表 15-1 选择轴的材料为优质碳素结构钢 45；根据齿轮直径 ，热处理方法为10正火回火。- 26 - 2确定轴的最小直径查 1 的扭转强度估算轴的最小直径的公式：370P mnPAd )64.958.0(4.93)1026(2.1593036 再查 1表 15-3， 0考虑键：齿轮直径小于 100 ，有一键时，轴径增大 57，则mmd 62.01.43%)61()4.958.0(min 3确定各轴段直径并填于下表内名称 依据 单位 确定结果1d查表 28-7，选用 LT8J1 型弹性柱销联轴器，55dm=551dm2考虑联轴器定位 6251.07.251d考虑密封圈： =65d =6523d查表 26-6，选用 7214AC 轴承, =70, B=24 ，a=35.1,3d79am=703dm4d考虑轴承定位，取安装直径并查2表，取标准值=804 =804d5 962.180.7280665dd取 955m=955m6d非定位轴肩， ，查2表 1-16 取71，考虑76d键， mdm80,5.1%)( 66 取 标 准 值 =806d- 27 - 7dmd7037m=707dm4选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2 故选用 脂 润滑。将与轴215P53104.8.50n in/25r长度有关的各参数填入下表名称 依据 单位 确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离 a查表26-6，a=35.1 ma=35.1 m5.计算各轴段长度名称 计算公式 单位 计算结果1l选联轴器轴孔长度为 84 824l1m=821l2l 605)(02812Cl取 =602l =602l3l 32143B214AC73 l m=353l4 5,850cm取其 中 ， ）（=5245l5l =55l6=B4-2=75-2=736 m=7367l= =357l3 =357lL（总长） L= + + + + + + =3421l234l567l L=342（支点距离）l = + + + + -2a=129.8l345l67m=129.8l- 28 - 二、校核轴的强度齿轮的受力分析：高速级齿轮 2 受力: NFNdTtrt 24.8309.15cos/2tan98.21cos/an.3.405212 ta 6.0.5t.2 低速级齿轮 3 受力: NdTFt 4.391.76032 Ntr 27.0954.1cos/20tan.5cos/an3 Fta 6.894.1t6.93 齿轮 2 上的圆周力 齿轮 2 上的径向力 齿轮 2 上的轴向力=2212.98 2tN=834.24 2rFN=596.69 2aFN齿轮 3 上的圆周力 齿轮 3 上的径向力 齿轮 3 上的轴向力- 29 - =5393.46 3tFN2095.27 3rFN1489.66 3aFN1求支反力、绘弯矩、扭矩图（1）垂直平面支反力FAV，F DV 为轴承垂直支反力：由 FAV+Fr2+FDV=Fr3,FDV*LAD+Fr2*LAB=Fr3*LACFAV=-146.26N 力的方向垂直平面向下 F DV=1407.29N 力的方向垂直平面向上（2）垂直平面弯矩图- 30 - MBV-= , mN73.60.4162 LFABVMBV+= -50.192-/d-aMCV+= 89.3CDV MCV-= FDV LCD=36.59Nm（3）水平平面支反力- 31 - 由 FAH+FDH= =0 ,Ft3t20)(FMA ABt2Ct3ADHLFLFAH=2497.67N FDH=5108.77N（4）水平平面弯矩图MBH=-FAH LAB=-114.89N.m, MCH=-FDH LCD=-132.83N.m- 32 - （5）合成弯矩图 .mNMBHVB 37.125092CVC9.60822（6）扭矩图- 33 - 2按弯扭合成校核轴的强度（1）确定轴的危险截面根据轴的结构尺寸和弯矩图可知：危险截面是出 C 截面（2）按弯矩组合强度校核轴危险截面强度 22()caMTWMPa65.425.43.069.102查1表 15-1 得 ,因此 ,故安全。11ca6 轴承的选择和校核一、轴承的选择和校核1轴轴承的选择选择轴轴承的一对 7207AC 轴承，校核轴承，轴承使用寿命为 5 年，每年按 300 天计算。2根据滚动轴承型号，查出 和 。rCorCr=29.0KN Cor=19.2KN3校核轴轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。- 34 - （2）求轴承径向支反力 、1rF2（a）垂直平面支反力 、v12NFvDVA9.407261（b）水平面支反力 、h1F2BHhA7.508621（c）合成支反力 、1rF2 NhVrv 58.671.5086.49429)(2221 （3）求两端面轴承的派生轴向力 、1dFFNrd 45.890.568.06. 72211 （4）确定轴承的轴向载荷 、1a2NFae45.89027361F4.2da1 1ded2a3ae被 放 松 ：轴 承 被 压 紧 ，轴 承 大 于由 于（5）计算轴承的当量载荷 、1rP查 1 表 13-5、13-6 ：- 35 - 危 险轴 承 得查 表得 ，查 表 2, 2.65)9.058.61(.,058.6149 38.1.7.4. 0,5136827.651.1312 21rarpraarprapP NFYXf YXNFff （6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承 2 计算，滚子轴承的 0.68 ，e查 1表 13-6 取冲击载荷系数 1.1 ，查 1表 13-4 取温度系数 1，计算轴承工作寿Pf tf命： 6310()rhCLn 240L2913.65041.90h36 结论：轴承受命合格7 键联接的选择和校核一、轴大齿轮键1键的选择选用普通圆头平键 A 型,轴径 40 mm ,查 1表 6-1 得 812hb2键的校核键长度小于轮毂长度 ，前面算得大齿轮宽度 36mm,的长度系列选键长 35m36mm1表 16-2 得 MPapPakldTPhl 12005.964213.01285.0363 所以所选用的平键强度足够。8 联轴器的选择查 1表 14-1 得5.1AK- 36 - mNTTKAca 2508.75.35.13 查 2 表 8-5，选用弹性套柱销联轴器:97P9 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度 ，故选择浸油润smndv 1269.5106438.24.1064.33 滑。2滚动轴承的润滑因为 小于 ,滚动轴承采用脂润滑。轴承内侧应设置甩油环，以免稀油dnmin/5r进入轴承而将润滑脂稀释二、减速器密封1.轴外伸端密封因为轴承选用脂润滑，工作环境较清洁，轴颈圆周速度 ，工作温度smsv5403.1不超过 ，所以轴外伸端选用毛毡圈密封C902.轴承靠箱体内侧的密封因为轴承采用脂润滑，为防止箱内润滑油和润滑脂混合，所以在轴承前设置挡油环。查图 16-12 可得