工程力学课程设计变速器

1、工程力学课程设计小组成员：党潇党潇 刘容刘容 黄泰黄泰汇报人: 董高董高 党潇 刘容 黄泰二级斜齿圆二级斜齿圆柱齿轮减速柱齿轮减速器器 爆炸爆炸图图.flv带式运输机传动装置二级展开式斜齿轮董高 党潇 刘容 黄泰传动系统的方案设计传动系统的方案设计组成组成 传动装置由电机、减速器、工作机组成特点特点 齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度 考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级传动装置总体设计简图传动装置总体设计简图国家精品课程网上资源的可用性研究/*设计内容设计内容传动装置总体设计传动装置的总传动比、和分配传动比的确定传动装置的运动及运动参数电动机的选

2、择联轴器的选择及校核 键连接的选择轴的设计计算国家精品课程网上资源的可用性研究/*一、电动机的选择根据已知条件F、V和D，确定求出输送带的功率 Pw=FV/1000(KW)=6.5*1.2=7.8KW.电动机所需工作功率为： PdPw/a7.80.759=10.28kw卷筒转速为 n=57.30 r/min。经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i124，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i2840，则总传动比合理范围为iai1i2=16160，电动机转速的可选范围为ndian（16160）57.3=916.89168 r/min.国家精品课程网上资源的可用性研究/*一一 电动机的选择电动机的

3、选择v 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、带传动、减速器的传动比，选定型号为Y160M4的三相异步电动机，额定功率为11kwv 额定电流8.8A，满载转速1460 r/min，同步转速1500r/min。国家精品课程网上资源的可用性研究/*二二.确定传动装置的总传动比和分配传动比确定传动装置的总传动比和分配传动比国家精品课程网上资源的可用性研究/*三三 高速级齿轮的传动的设计计算高速级齿轮的传动的设计计算 1. 齿轮材料，热处理齿轮材料，热处理考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1）齿轮材料及热处理 材料：高速级大、小齿轮选用40cr,并经调质及表面淬火，齿面

4、硬度为4855HBC， 取小齿齿数Z1=22 ， Z2=iZ1=3.7322=82.06 ， 取Z2=83.国家精品课程网上资源的可用性研究/*四四 高速级齿轮的传动的设计计算高速级齿轮的传动的设计计算（2）、齿轮传动参数表 (=14 )国家精品课程网上资源的可用性研究/*五五.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（1）各轴转速（2）各轴输入功率国家精品课程网上资源的可用性研究/*五五 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则轴的输出功率：国家精品课程网上资源的可用性研究/*五五 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)各轴输入转矩国

5、家精品课程网上资源的可用性研究/*五五 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运动和动力参数结果如下表国家精品课程网上资源的可用性研究/*六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 1 高速轴的设计计算 (1)求轴上的功率，转速和转矩P1=9.87KW，n1=584r/min，T 1=161Nm(2)求作用在齿轮上的力 已知高速级小齿轮的分度圆直径d1=62mm 切向力Ft=2T1/d1=5193.5N 径向力Fr=F5193.5=1890.8N 轴向力Fa= F t =1294.8 N(3)初步确定轴的最小直径强度条件： 设计公式：国家精品课程网上资源的可用

6、性研究/*六强度条件减速器轴的设计计算六强度条件减速器轴的设计计算 选取轴的材料为45钢， 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大7%11%，故d=29mm 此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=30mm， 查表知带轮宽B=78mm故此段轴长取76mm。国家精品课程网上资源的可用性研究/*六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算（4）轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案， 通过分析比较，装配示意图6-1国家精品课程网上资源的可用性研究/*六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）I-II段是与带轮连接的其d=30

7、mm，L=76mm。 2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为38mm。故取L=58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=32mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并据d=32mm，由轴承目录里初选3207号其尺寸为d=35mm72mm17mm故d=35mm。又右边采用轴肩定位取=38mm所以L=129mm，=42mm，=12mm 4）取安装齿轮段轴径为d=38mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为65mm为是套筒端面可靠地压

8、紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取L=64mm。齿轮右边-段为轴套定位，且继续选用3207轴承，则此处d=35mm。取L=45mm 国家精品课程网上资源的可用性研究/*六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图6-2 现将计算出的各个截面的MH，MV和M的值如下： FNH1=3954.68N FNH2=8564.68N FNV1=3646.5N FNV2=1547N MH1=354.510Nm MH2=697.25Nm MV1=280.78Nm MV2=0Nm M1=414.22Nm M2=679.25 Nm T=161Nm确定轴上的载

9、荷，以及弯矩、扭矩图国家精品课程网上资源的可用性研究/*国家精品课程网上资源的可用性研究/* 六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及 弯矩图 和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6轴的计算应力:WTMca2321)( 按弯扭合成应力校核轴的强度3)1035(1.0)1616.0(25.679322 160MPa160MPa前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由表查得=200Mp，故安全。国家精品课程网上资源的可用性研究/*六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计

10、计算 2、 中间轴的设计计算 (1)求轴上的功率，转速和转矩P2=9.19KW，n2=156.57r/min，T 2=560.4Nm(2)求作用在齿轮上的力 已知中间轴大小齿轮的分度圆直径为 d1=231.9mm d2=102mm 切向力Ft1=4827N Ft2=10980N 径向力Fr1=Ft2tan=1757N Fr2=3996N 轴向力Fa= F t2 tan=2737.6 N(3)初步确定轴的最小直径强度条件： 设计公式：国家精品课程网上资源的可用性研究/*（4）轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案， 通过分析比较，装配示意图6-3六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计

11、计算国家精品课程网上资源的可用性研究/* 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，取A=110，于是得：六六 强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故dmin=45.2mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作条件可选3210其尺寸为：dDB=50故d1-2=50mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以L1-2=46mm 国家精品课程网上资源的可用性研究/*据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）II -III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为62mm，为

12、了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取LII -III=60mm，dII -III=56mm。 2）III-IV段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得L III-IV=15mm，dIII-IV=68mm。 3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为102mm可取LIV-V=99mm，dIV-V=56mm 4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承3210，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm则 L V-VI=47mm dV-VI=50mm 六六 强强度条件减速器轴的设计计算度条件减速器轴的设计计算国家精品课程网上资源的可用性研究/* FNH1=1

13、21N FNH2=2127N FNV1=7382.4N FNV2=8424.6N MH1=7.392Nm MH2=184.0125Nm MV1=487.2384Nm MV2=728.7279Nm M1=484.2945Nm M2=751.6016 T=560.4Nm六六.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图6-4。现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下国家精品课程网上资源的可用性研究/* 6.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算国家精品课程网上资源的可用性研究/* 六六.强度条件减速器轴的设计计算强度

14、条件减速器轴的设计计算 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及 弯矩图 和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6轴的计算应力: 按弯扭合成应力校核轴的强度 46.9MPa46.9MPa前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由表查得=200Mp，故安全。WTMca2322)(WTMca2322)(322056. 01 . 0)4 .5606 . 0(6 .751国家精品课程网上资源的可用性研究/*六六强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 3、低速轴的设计计算 (1)求轴上的功率，转速和转矩P3=8.55KW，n3=57.35

15、r/min，T 3=1424Nm(2)求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 d4=281.8mm 切向力Ft=10106.5N 径向力Fr=Fttan=3678.5N 轴向力Fa= F t tan=2519.8N(3)初步确定轴的最小直径强度条件： 设计公式：国家精品课程网上资源的可用性研究/* 六六.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据表15-3，取A=110，于是得：国家精品课程网上资源的可用性研究/*（4）轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案， 通过分析比较，装配示意图6-5 6.强度条件减速器轴的设

16、计计算强度条件减速器轴的设计计算国家精品课程网上资源的可用性研究/*据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-III段的直径dI-II=65mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长为132mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取LI-II=130mm. 2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。据dII-III =65mm和方便拆装可取LII-III=95mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求d3-4=70mm，由轴承目

17、录里初选3214号其尺寸为dDB=70mm125mm24mm，L3-4=24mm由于右边是轴肩定位，d4-5=82mm，L4-5=79mm，d5-6=88mmmm，L5-6=12mm。 4）取安装齿轮段轴径为d=80mm，已知齿轮宽为107mm取L=104mm。齿轮右边-段为轴套定位，轴肩高h=6mm则此处d-=70mm。取L-=48mm 6.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算国家精品课程网上资源的可用性研究/*FNH1=1210.2N FNH2=2468.3N FNV1=3325.1N FNV2=6781.4N MH1=0 MH2=187.6Nm MV1=0 MV2=515

18、.4Nm M=548.5Nm T=1424Nm 6.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭 5.求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图6-6。 现将计算出各个截面处的M，M和M的值如下国家精品课程网上资源的可用性研究/* 6.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算国家精品课程网上资源的可用性研究/* 6.强度条件减速器轴的设计计算强度条件减速器轴的设计计算 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及 弯矩图 和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。则根据2式15-5及上面的数据，取=

19、0.6轴的计算应力: 按弯扭合成应力校核轴的强度 19.8MPa19.8MPa前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由表查得=200Mp，故安全。WTMca2322)(32208. 01 . 0)14246 . 0(5 .548国家精品课程网上资源的可用性研究/*七七 键联接的选择与强度校核键联接的选择与强度校核2.中间轴上键的强度校核v 查表得许用挤压应力为v II-III段键与键槽接触疲劳强度v 故此键能安全工作。v IV-V段与键槽接触疲劳强度v v 故此键能安全工作。apMP110mmbLl041656apapMPMPdT11010010560410.50560.42kl29mmbLl471690apapMPMPdT11005.5410564710.504 .5602kl29国家精品课程网上资源的可用性研究/*七七 键联接的选择与强度校核键联接的选择与强度校核v 3.低速轴上键的强度校核v 查表得许用挤压应力为v I-II段键与键槽接触疲劳强度v v v 故此键能安全工作。v -段与键槽接触疲劳强度v v 故此键能安全工作。apMP110mmbLl9218101apapMPMPdT11036.8910639211.5033.14242kl29mmbLl862290apapMPMPdT1108 .7410806814.5033.