带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器

1、带式运输机上同轴式二级圆柱 齿轮减速器机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器一、减速器设计任务及分析 21.1 零件的用途及基本原理 21.2 零件设计任务 51.3 零件的工艺分析 6二、项目组织与分工 2三、课程设计 23.1 总体设计方案 73.2 电动机的选择 93.3 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 113.4 计算传动装置的运动和动力参数 113.5 传动件的设计计算 133.51V 带传动设计计算 133.62 中速轴的设计 163.63 低速轴的设计 163.64 精确校核轴的疲劳强度 163.7 滚动轴承的选择及计算 163.71 高速轴的轴承 173.72

2、 中速轴的轴承 173.73 低速轴的轴承 173.8 键联接的选择及校核计算 173.9 联轴器的选择 173.61 高速轴的设计 183.63 低速轴的设计 373.7 滚动轴承的选择及计算 583.72 中速轴的轴承 583.73 低速轴的轴承 58机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器3.8 键联接的选择及校核计算 583.71 高速轴的轴承 583.72 中速轴的轴承 603.73 低速轴的轴承 643.8 键联接的选择及校核计算 673.9 联轴器的选择 67四、课设总结 2机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器一、 减速器设计任务及分析1.1 零件的用途及

3、基本原理 带式输送机带式输送机 (belt conveyor) 又称胶带输送机，广泛应用于家电、电子、电器、机械、烟草、注塑、邮电、印刷、食品等各行各业，物件的组装、检测、调试、包装及运输等。线体输送可根据工艺要求选用： 普通连续运行、 节拍运行、 变速运行等多种控制方式； 线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等线体形式 输送设备包括：皮带输送机也叫带式输送机或胶带输送机等，是组成有节奏的流水作业线所不可缺少的经济型物流输送设备。 皮带机按其输送能力可分为重型皮带机如矿用皮带输送机，轻型皮带机如用在电子塑料， 食品轻工， 化工医药等行业。 皮带输送机具有输送能力强， 输送距离远， 结构简单易于维

4、护， 能方便地实行程序化控制和自动化操作。 运用输送带的连续或间歇运动来输送 100KG 以下的物品或粉状、颗状物品，其运行高速、平稳，噪音低，2机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器并可以上下坡传送。工作原理带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其 上的闭合输送带组成。 带动输送带转动的滚筒 称为驱动滚筒（传动滚筒） ；另一个仅在于改 变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。 驱动 滚筒由电动机通过减速器驱动， 输送带依靠驱 动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。 驱动滚筒 一般都装在卸料端， 以增大牵引力， 有利于拖 动。物料由喂料端喂入， 落在转动的输送带上， 依靠输送带摩擦带动运送到卸料

5、端卸出。 联轴器的作用 :是用来联接不同机构中的两根轴 （主动轴 和从动轴） 使之共同旋转并传递扭矩， 部分联 轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作 用。联轴器由两半部分组成， 分别与主动轴和 从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与 工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的 连接部件。 常用联轴器有膜片联轴器， 齿式联 轴器， 梅花联轴器， 滑块联轴器， 鼓形齿式联机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器轴器， 万向联轴器， 安全联轴器， 弹性联轴器 及蛇形弹簧联轴器。V 带传送机理：该工作机有轻微振动， 由于 V 带有缓冲吸 振能力，采用 V 带传动能减小振动带来的影 响，并

6、且该工作机属于小功率、 载荷变化不大， 可以采用 V 带这种简单的结构，并且价格便 宜，标准化程度高， 大幅降低了成本。 减速器 部分两级展开式圆柱齿轮减速， 这是两级减速 器中应用最广泛的一种。 齿轮相对于轴承不对 称，要求轴具有较大的刚度。 高速级齿轮常布 置在远离扭矩输入端的一边， 以减小因弯曲变 形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。 原动机 部分为 Y 系列三相交流 ?异步电动机 ?总体来讲，该传动方案满足工作机的性能 要求，适应工作条件、 工作可靠， 此外还结构 简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高 同轴式二级减速器：同轴式减速器的输入轴与输出轴在同一 轴线上，箱体较短，但箱体内须设置轴承

7、支座， 使箱体轴向尺寸增大， 中间轴加长， 结构变得 复杂。减速器轴向尺寸和重量较大， 高速级齿机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器轮的承载能力难于充分利用。 中间轴承润滑困 难。中间轴较长， 刚性差，载荷沿齿宽分布不 均匀。由于两伸出轴在同一轴线上， 在很多场 合能使设备更为方便。1.2 零件设计任务设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器1. 总体布置简图2. 工作情况 工作平稳、单向运转3. 原始数据机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器输卷扭N 运 机 筒 矩 ?m运 输 带 速 度 (m /s )卷筒 直径 (mm)带速 允许 偏差 (%)使用 年限

8、(年 )工作 制度 (班 / 日)18001.230051024. 设计内容(1) 电动机的选择与参数计算(2) 斜齿轮传动设计计算(3) 轴的设计(4) 滚动轴承的选择(5) 键和联轴器的选择与校核(6) 装配图、零件图的绘制(7) 设计计算说明书的编写1.3 零件的工艺分析机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器项目组织与分工姓名学号职位职责杨洋6136206组长对项目进行总体的安 排与分工，主要承担螺 栓的设计计算部分，以及任务书的打印和递 交冯 秀霞6136232组员资料的搜集和绘制螺 栓的工作图湛 小雪61361组员写零件课程设计任务 书以及最后的排版及 打印刘 月洋613

9、6207组员资料的搜集和绘制螺 栓的工作图我们是根据自己的特长，结合彼此间的优势互补而组成的，大家态度认真，分工明确，互帮互助，相互探讨，积极准备，团结一致，大家都积 极完成自己的分工， 总之，整个过程中大家统筹兼顾， 具体分工如下表：6.38 kW三、 课程设计3.1 总体设计方案机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器0.8417Pd 7.58kWPed 11kW当速比分配适当时， 两对齿轮浸入油中深度大 致相同。减速器轴向尺寸和重量较大，高速级 齿轮的承载能力难于充分利用。 中间轴承润滑 困难。中间轴较长，刚性差，载荷沿齿宽分布 不均匀。传动方案的确定 要求：运输机连续工作，单

10、向运转，载荷较平 稳，空载起动， 输送带速度为 1.2m/s ，允许误 差 5%，每天两班制工作，载荷平稳，环境要 求清洁 , 每年按 360 个工作日计算，使用期限 10 年。如同任务书布置简图所示， 传动方案采用 V 带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采用 V 带 可以起到缓冲吸振和过载保护作用； 同轴式可 使减速器横向尺寸较小。齿轮相对于轴承位置不对称，当轴产生弯曲变 形时，在和在齿宽上分布不均匀，因此，轴应 设计得具有较大的刚度， 并尽量使高速级齿轮 远离输入端。高速级可制成斜齿，低速级可制 成直齿。总体设计方案设计二级减速器步骤如下：1. 由于该减速机为皮带传动滚筒用的减 速机故不需要设

11、计为立式结构， 可采用卧式减机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器速器的型式进行设计。2. 行星传动减速器结构虽然紧凑， 但成本 也高，故在本次设计中不考虑采用，而锥齿轮 及蜗杆传动型式的输入输出轴垂直， 这样与传 动滚筒配合起来布置不够紧凑， 而且加工起来 也较困难，故拟采用圆柱齿轮传动。3.2 电动机的选择由于本传动的工作状况是：载荷平稳、单向运转，调速范围宽。综合考 虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，减小振动和噪 声，提高运转效率，所以选用 Y 系列封闭式三相异步电动机。卷筒轴所需功率pw FV 100D0TV 14.4kw2通过查找机械设计手册得出 V

12、带传动1 0.955 ，滚动轴承 2 0.9875 ，齿轮 3 0.97 ，联轴器（弹性） 4 0.9925，卷筒轴滑动轴承 5 0.955232 3 21223324 5 0.9925 0.987530.9720.955 0.955 0.82014电动机的输出功率 pd pw 17.56kw卷筒输入轴的转速 nw 60V 60 1.2 76.43 r minw D 3.14 0.3已知 V带传动的传动比为 i1 2-4， 二级同轴式直齿圆柱 齿轮减速器的传动比 i 2 7.1-50 所以，电动机转速的可选范围：机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器nd nw i2 76.43 (

13、7.150) 542.63821.5r / min暂取值为 1000选 电 动 机 型 号 为 Y200L1-6 ， 同 步 转 速 1000r/min ，满载转速 970r/min ，额定功率 18.5Kw电动机外形尺寸中外形尺寸底脚底轴伸键联心L1 (b2 / 2 b1) h安装脚尺寸接高尺寸螺D部分HAB栓E尺寸直F径CDK2770 (420 /2 305) 480318 195516 030510011010机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器3.3 计算传动装置总传动比和分配各级传动比理论总传动比 i总 7967.403 12.69 分配各级传动比 取 V 带传动的传动

14、比i13，则二级圆柱齿轮减速器的传动比i2 i3i总 12.694.23i13而二级同轴式圆柱齿轮减速器内部两组齿轮传动为同级传动，故i2所得 i2和 i3符合一般圆柱齿轮传动和二级 圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。3.4 计算传动装置的运动和动力参数3.41 确定各轴转速 首先定义电动机轴为 0 轴，减速器高速轴 为轴，中速轴为轴，低速轴为轴根据公式ni 1 i ni 可得ii (i 1)n0 970r/ minn1n0i970323.33r /min32 n1 323.33 156.96r /min2 i2 2.06n3n2i3156.96 76.19r /min2.0611机械设计课程设

15、计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器3.42 确定各轴输入功率p0pd17.56kw高速轴P1Pd1 17.56 0.955 16.769Kw中间轴P2P12 3 16.769 0.9875 0.97 16.063Kw低速轴P3P22 3 16.063 0.9875 0.97 15.386Kw3.43 确定各轴输出转矩由于电机输出转矩T0 Td 9.55 103 Pd 9.55 103 17.56 172.88N mnd970所以各轴的输出转矩T19.55103P10316.769n19.55323.33495.296Nm3P2316.063T29.551039.55103977.329 Nm

16、n2156.963P3315.386T39.551039.551031928.550Nmn376.19带式传动装置的运动和动力参数如下表所示轴名功率 P/Kw转 T/ N转速 n/ r/min传动比i电 机 轴17.56172.8897012.6912机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器高速16.7495.2323轴6996.332.06中速16.0977.3156轴6329.96低速15.31928.76.轴86550193.5 传动件的设计计算3.51 V 带传动设计计算3.511 确定计算功率由于是带式运输机，功率 90a3.526 确定带的根数 因为单根 V带的基本额定功

17、率 P 是在特定条件 下由实验得到的， 当带的实际工作情况与特定 的条件不同时，需要对 P 进行修正，修正后的 单根 V 带所能传递的额定功率 P （P0 P0）kakl 根据 dd1 200mm和 n0 970r / min ，查机械设计基础 表 31-3 可得 P0 3.85kw 再根据 i=3 ，B型带， n0 970r / min ，查机械设计 基础表 31-4 可得 P0 0.28kw 根据包角值，查机械设计手册表 13-1-22 可得包角系数 k =0.91 ，根据基准长度 Ld 2800mm， 查机械设计手册表 13-1-23 可得长度系数 kl =1.04所以 P （ P0 P

18、0）kakl （3.85 0.28） 0.91 1.04 3.9086kw15机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器已知计算载荷 Pc 20.35kwV 带的根数由公式 z pc 20.35 5.206 10 ，并且 z 值p 3.9086介于 37 之间，综合可得 z=5。3.527 确定带的初拉力 F0 其中的单位长度质量 l 由机械设计手册表 13-1-24 可得 l 0.17对于 V 带传动，单根带的初拉力为P 2.5 2 20.35 2.5 2F0 500 c（ 1） lv2 500 （ -1） 0.17 10.1532 367.73N v1z k10.153 5 0.9

19、1由于新带容易松弛， 因此安装新带时的预紧力 应为上述的初拉力的 1.5 倍。3.528 确定传动带作用在轴上的压轴力 FQ根据公式 FQ 2zF0 sin 1 2 5 367.73 sin 145.27 3509.7 N223.62 中速轴的设计3.63 低速轴的设计3.64 精确校核轴的疲劳强度3.7 滚动轴承的选择及计算16机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器3.71 高速轴的轴承3.72 中速轴的轴承3.73 低速轴的轴承3.8 键联接的选择及校核计算3.9 联轴器的选择结果设计计算及说明17机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器3.6 轴的设计计算3.61

20、高速轴的设计(1) 高速轴上的功率、转速和转矩转速( r /min )高速轴功率( kw )转矩 T( N m)486.6710.56207.22(2) 作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为 d =98.75 mm ，根据机械设计 (轴的设 计计算部分未作说明皆查此书)式(10-14) ，则2T2 207.22Ft33658.55Nd 113.28 10FrFt tann 3658.55tg20 1371.37Ncoscos13 3355FaFt tan3658.55tg20 907.51NFp 1936 .4 N(3) 初步确定轴的最小直径Ft 3658.55NFr 1371.37NF

21、a 907.51NFp 1936.4N先按式 (15-2) 初步估算轴的最小直径。 选 取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取 A0 112, 于是得d A0 3 P 112 3 10.54 31.21mm0 n 486.67因为 d 100mm ，轴上有一个键槽，所 以增大 5%dmin d(1 0.05) 31.21 1.05 32.77mm取 d 35mm(4) 轴的结构设计18dmin32.77mm机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器19机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 和长度 为了满足 V 带轮的轴

22、向定位， - 轴 段右端需制出一轴肩，故取 - 段的直 径 d- =37mm。 V 带轮与轴配合的长度 L1=99mm，为了保证轴端档圈只压在 V 带轮 上而不压在轴的端面上，故 - 段的长 度应比 L1 略短一些，现取 L-=95mm。 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， 故选用单列圆锥滚 子轴承。参照工作要求并根据 d- =37mm， 由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙 组、 标 准 精度 级 的 单 列圆 锥 滚 子 轴承 30308，其尺寸为 dD T=40mm90mm 25.25mm，故 d- =d - =40mm；而 L- =24+24=48mm，L-

23、=15mm。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。 由 手册上查得 30308型轴承的定位轴肩高度 h=5mm，因此，套筒左端高度为 5mm，d- =50mm。取安装齿轮的轴段 - 的直径 d- =45mm，取 L- =115mm齿轮的左端与左端20机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器轴承之间采用套筒定位。轴承端盖的总宽度为 36m（m由减速器及 轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端 盖的装拆， 取端盖的外端面与 V 带轮右端 面间的距离 L=24mm，故取 L- =60mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长 度。3）轴上零件的轴向定位V 带轮与轴的周向定位选用平键 10mm

24、 8mm80mm，V 带轮与轴的配合为 H7/r6 ； 齿轮与轴的周向定位选用平键 14mm 9mm90mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的 对 中 性 ， 故选 齿 轮 轮 毂与 轴 的 配 合为 H7/n6；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 1.2 45 ，各圆角 半径见图轴段 编号长度（mm）直径（mm）配合说明21机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器 -9535与 V 带轮键联接配 合 -6037定位轴肩- 4840与滚动轴承 30307配合，套筒定位- 11545与小

25、齿轮键联接配 合- 1550定位轴环- 2640与滚动轴承 30307 配合总长 度359mm（1） 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。 在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 30307 型圆锥滚子轴承，由手册 中查得 a=19.5mm。因此，轴的支撑跨距为 L1=129mm， L 2+L3=83.5+76.5=160mm。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭22机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可 以看出截面 C是轴的危险截面。 先计算出 截面 C 处的 MH、MV及 M的值列于下表。23机械设计课程设计带式输送机

26、同轴式二级圆柱齿轮减速器结果24机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器25机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果26ca 30.72Mpa机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器载 荷水平面 H垂直面 V支 反 力FFNH1 1749N ， FNH2 1909NFNV1 2964N ，FNV 2 2398NC截 面 弯 矩MM H FNH 2 L3 14638 N mmM VFNV 2 L3 M a203865N mm总弯矩M maxM H2 M V21460382 2038652 250775N mm扭矩T 207220N mm2) 按弯扭

27、合成应力校核轴的强度安全根据式 (15-5) 及上表中的数据， 以及轴单 向旋转，扭转切应力，取 0.6，轴的计算 应力caM 2 ( T)2W2507752 0.6 207220 20.1 453Mpa30.72Mpa27机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器已选定轴的材料为 45Cr，调质处理。 由表15-1 查得 -1 70MPa。因此 ca -1，故安全。Ft1 3472.92NFr1 1301.79NFa1 1264.04N3.62 中速轴的设计中速轴上的功率、转速和转矩转速（ r /min ）中速轴功率（ kw ）转矩 T（ N m）140.6510.14688.49（

28、1） 作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为d1 396.49mm ，根据式 (10-14) ，则Ft12Td2 688.49396.49 103472.92NFr1Ft tan n cos3472 .92tg20cos13 33551301 .79 NFa1 Ft tan3472.92 tg20 1264 .04 N已知低速级齿轮的分度圆直径为d2 113.28mm，根据式 (10-14) ，则28机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果29机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器Ft22 688.49113.28 1012155 .54 NFr2

29、 Ft tan n 12155.54 tg20 4555 .89 Ncos cos13 3355Fa2 Ft tan 12155.54 tg20 4424.25N(2) 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 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取 A0 112, 于是得d A03 P 112 3 10.14 46.61mm0 n 140.65因为 d 100mm，轴上有一个键槽，所 以增大 5%dmin d(1 0.05) 46.61 1.05 48.94mm(3) 轴的结构设计Ft2Fr2Fa2dmin12155.54N4555.89N4424

30、.25N48.94mm1 ）拟订轴上零件的装配方案（如图） 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 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， 故选用单列圆锥滚 子轴承。参照工作要求并根据 d- =d- 30机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器=50mm，由轴承产品目录中初步选取标准 精度级的单列圆锥滚子轴承 30310，其尺 寸为 dDT=50mm110mm 29.25mm，故 L - =L - =29+20=49mm。 两端滚动轴承采用套筒进行轴向定位。 由 手册上查得 30310型轴承的定位轴肩高度 h=5mm，因此，左边套筒左侧和右边套筒 右侧的高度

31、为 5mm。 取安装大齿轮出的轴段 - 的直径 d - =50mm；齿轮的左端与左端轴承之间采用 套筒定位。 为了使大齿轮轴向定位， 取 d- =66mm， 又由于考虑到与高、低速轴的配合，取 L -=110mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。31机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果32机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器3）轴上零件的轴向定位大小 齿轮 与轴 的周 向定位 都选 用平键 18mm11mm90mm，为了保证齿轮与轴配 合有良好的对中性， 故选齿轮轮毂与轴的 配合为 H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位 是由过渡配合来保证的，

32、此处选轴的直径 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 1.2 45 ，各圆角 半径见图轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-5450与滚动轴承 30309配合，套筒定位-11060与大齿轮键联接配 合- 11065定位轴环- 11560与小齿轮键联接配 合33机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器- 5450与滚动轴承 30309 配合总长 度433mm（5）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。 在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 30309 型圆锥滚子轴承，由手册 中查得 a=23mm。因此，轴的支撑跨距为 L

33、1=78.5mm， L 2=217.5 ，L3=81mm。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭 矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可 以看出截面 C 是轴的危险截面。 先计算出 截面 C处的 MH、MV 及 M的值列于下表。载荷水平面 H垂直面 V支FNH 1 790NFNV1 2262N反FNH 2 9065NFNV 2 3597N34机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器F 力C截 面 弯 矩Mm m3L2HNFHM2aML3 mm2NNV 84F 08V4M总弯矩m m 22V M 2H M ax m M扭矩m m T35机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器36

34、机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器ca46.38Mpa(6) 按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式(15-5) 及上表中的数据， 以及轴单 向旋转，扭转切应力，取 0.6，轴的计算 应力ca M2 ( T)2 8479342 0.6 3 688490 2 Mpa 46.38Mpaca W0.1 603安全已选定轴的材料为 45Cr，调质处理。 由表 15-1 查得 -1 70MPa。因此 ca -1，故安全。3.63 低速轴的设计低速轴上的功率、转速和转矩转速( r /min )中速轴功率( kw )转矩 T( N m)40.669.742288.24(1) 作用在轴上的力 已知

35、低速级齿轮的分度圆直径为d 367.24mm，根据式 (10-14) ，则Ft2Td2 2288.24396.49 1011542 .49 NFrFt tan n cos11542.49tg20cos13 33554326.12NFa Ft tan11542 .49 tg20 4201.12N(3) 初步确定轴的最小直径Ft 11542.49NFr 4326.12NFa 4201.12N先按式 (15-2) 初步估算轴的最小直径。 选 取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3 ， 取 A0 112 ， 于 是 得37机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器dminA03 P

36、n 112 n3 9.7440.6669.56mmdmin 73.03mm因为d 100mm，轴上有一个键槽，所 以增大 5% dmin d（1 0.05） 69.56 1.05 73.03mm(4) 轴的结构设计1) 拟订轴上零件的装配方案(如图)38机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果39机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器2) 根据轴向定位的要求确定轴的各 段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位， - 轴段左端需制出一轴肩，故取 - 段的 直径 d -=75mm。半联轴器与轴配合的毂 孔长度 L1=107mm，为了保证轴端档圈只压 在半联轴

37、器上而不压在轴的端面上，故 - 段的长度应比 L1 略短一些，现取 L- =105mm。 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， 故选用单列圆锥滚 子轴承。参照工作要求并根据 d- =75mm， 由轴承产品目录中初步选取标准精度级 的单列圆锥滚子轴承 30317，其尺寸为 d D T=85mm 180mm 44.5mm，故 d - =d- =80mm；而 L- =45mm， L - =45+20=65mm。 左端滚动轴承采用轴环进行轴向定位。由 表 15-7 查得 30317 型轴承的定位高度 h=6mm，因此，取得 d- =97mm。右端轴承 采用套筒进行轴向定位，同理可

38、得套筒右40机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器端高度为 6mm。 取安装齿轮出的轴段 - 的直径 d- =95mm；齿轮的右端与右端轴承之间采用 套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 115mm， 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 l - =110mm。 轴承端盖的总宽度为 30m(m由减速器及 轴承端盖的结构设计而定) 。根据轴承端 盖的装拆， 取端盖的外端面与联轴器左端 面间的距离 L=30mm，故取 L- =60mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长 度。20mm3) 轴上零件的轴向定位 半联轴器与轴的联接，选用平键为 12mm 85mm，半联轴

39、器与轴的配合为 H7/k6。齿轮与轴的联接， 选用平键为 25mm 14mm95mm，为了保证齿轮与轴配合有 良好的对中性， 故选齿轮轮毂与轴的配合 为 H7/n6 。4) 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15-2 ，取轴端倒角 3.0 45 ，各圆角41机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器半径见图轴段 编号长度（mm）直径（mm）配合说明 -455与滚动轴承 30314 配合 -1597轴环- 11090与大齿轮以键联接配合，套筒定位- 6585与滚动轴承 30314 配合- 6079与端盖配合， 做联轴器的轴向定位- 10574与联轴器键联接配合总长 度400mm42机械设计

40、课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果43机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器44机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果45机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器（5）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。 在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 30314 型圆锥滚子轴承，由手册 中查得 a=36mm。因此，轴的支撑跨距为 L1 L2 66.5 81.5 148mm 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭 矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可 以看出截面 B 是轴的危险截面。 先计算出 截面 B

41、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FFNH1 6356NFNH2 5186NFNV1 1105NFNV 2 3221NB截 面 弯 矩MM H FNH 1 L1 422674 N mmM V FNV 2 L2262512N mm总M maxM H2 M V24226742 2625122497560N mm462(T)49756020.6 22882400.1 903Mpa20.03Mpa机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器弯矩ca扭矩m m T安全合 扭 弯 按 ）6根据式 (15-5) 及上表中的数据， 以及轴单 向旋转，扭转切应力，取

42、 0.6，轴的计算 应力已选定轴的材料为 45Cr，调质处理。由表 15-1 查得 -1 70MPa。因此 ca -1 ，故安全。3.64 精确校核轴的疲劳强度1) 判断危险截面 截面只受扭矩作用，虽然键槽，轴 肩及过渡配合引起的应力集中将削弱轴 的疲劳强度， 但由于轴的最小直径是按扭 转强度较为宽裕确定的， 所以截面 无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看， 截面和处过盈配合引起应力集中最 严重；从受载情况来看，截面 B 上的应力47机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器最大。截面的应力集中影响和截面的 相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径 也较大，故不必做强度校核。截面 B 上虽 然应力最大，但应力集中不大（过盈配合 及键槽引起的应力集中均在两端） ，而这 里轴的直径也大，故截面 B 不必校核。截 面显然更不必校核。由机械设计 第三章附录可知， 键槽的应力集中系数比 过盈配合的小， 因而该轴只需校核截面 左右两侧。48机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器设计计算及说明结果49机械设计课程设计带式输送机同轴式二级圆柱齿轮减速器2) 截面左侧抗弯截面系数 W 0.1d3 0.1 903mm