机械设计课程设计二级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书

机械设计课程设计原始资料

一、设计题目

热解决车间零件输送设备的传动装备

二、运动简图

1—电动机2—V带3—齿轮减速器4—联轴器5—滚筒6—输送带

三、工作条件

该装置单向传送，载荷平稳，空载起动，两班制二作，使用期限5年(每年按300

天计算)，输送带的速度允诧误差为±5%.

四、原始数据

滚筒直径D(mm):320

运送带速度V(m/s):0.75

滚筒轴转矩T(N•m):900

五、设计工作量

1减速器总装配图一张

2齿轮、轴零件图各一张

3设计说明书一份

六、设计说明书内容

I.运动简图和原始数据

2.电动机选择

3.重要参数计算

4.V带传动的设计计算

5.减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算

6.机座结构尺寸计算

7.轴的设计计算

8.键、联轴器等的选择和校核

9.滚动轴承及密封的选择和校核

•.10.润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法

11.齿轮、轴承配合的选择

12.参考文献

七、设计规定

1.各设计阶段完毕后，需经指导老师审阅批准后方能进行下阶段的设计;

2.在指定的教室内进行设计.

一.电动机的选择

一、电动机输入功率P,

见=.60x0.75)2=44.785-/min

%

2兀Rn2x3.14x0.32

Tn900x44.785

__H______=_4_._2_1_9bv

9550―9550

二、电动机输出功率与

其中总效率为

"="帝X布承X*轮X〃联轴X7?滚筒=0.96X0.993x0.972x0.99x0.96=0.833

p4219

P,=^=^^=5.083hv

"j]0.833

查表可得Y132S-4符合规定，故选用它。

Y132S-4（同步转速，4极）的相关参数

表1

额定功率满载转速堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量

5.5Aiv1440r/min2200N-mm2300N•nun68版

二.重要参数的计算

一、拟定总传动比和分派各级传动比

1440

传动装置的总传动比i总=①==32.15

«...44,785

查表可得V带传动单级传动比常用值2~4,圆柱齿轮传动单级传动比常用值为

3〜5,展开式二级圆柱齿轮减速器。

初分传动比为，，O

二、计算传动装置的运动和动力参数

本装置从电动机到工作机有三轴，依次为I,H,III轴，则

1.各轴转速

1440

=576z/min

=135.753r/min

114.243

35.753

“in二一二［的=44.288r/min

i23.031

2.各轴功率

6=Ekoi=匕大%带=5.5x0.96=5.28kw

弓=咛/H=”K7山出x〃冉轮=5.28x0.99x0.97=5.070hv

%=局外】„=片金外承x〃齿轮=5.070x0.99x0.97=4.869加

3.各轴转矩

T.=9550&=9550x^-=36.476%•小

"n,1440

1=T/v带〃oi=36.476x2.5x0.96=87.542N・〃z

T}1=„=87.542x4.243x0.99x0.97=356.695N-m

7]H=4"271nl=356.695x3.03lx0.99x0.97=1038.22\Nm

表2

项目电机轴高速轴中间轴n低速轴III

I

转速("min)1440576135.75362.706

功率（加）5.55.285.0704.869

转矩（仙帆）36.47687.542356.6951038.221

传动比2.54.2433.031

效率0.960.960.922

三V带传动的设计计算

一、拟定计算功率匕

查表可得工作情况系数3=1.2

故匕=3xP=1.2x5.5=6.6h廿

二、选择V带的带型

根据，由图可得选用A型带。

三、拟定带轮的基准直径乙并验算带速u

1.初选小带轮的基准直径。

查表8-6和8-8可得选取小带轮的基准直径〃=906

2.验算带速

按计算式验算带的速度V=…”=6.782〃?/5

60xl0(X)60xl(XM)

由于，故此带速合适。

3.计算大带轮的基准直径

按式(8-15a)计算大带轮的基准直径根据教材表8-8,圆整得。

4.拟定V带的中心距和基准直径

(1)按计算式初定中心距%=500mm(0.7(%+</2)<]<2(4n+dQ)

(2)按计算式计算所需的基准长度

L心2%*(d小+/)+(%：〃1=2x430+个-(90+224)+

-1364iiim

杳表可选带的基准长度Ld=1400〃〃〃

(3)按计算式计算实际中心距。

。a4+—~=(430+1^22_13®)""〃=448/W/71

中心距的变化范围为(427〃“7Z49O〃z〃z)。

5.验算小带轮上的包角

573S73

%al8()—(d12-4”)——=180-(224-90)^^-=163>120

6.计算带的根数

(1)计算单根V带的额定功率P,

由d(n=90〃〃〃和〃=1440r/min查表可得兄=1.064如，

根据和A型带，查表可得、、。

故R=(4+M=(1.064+0.169)x0.956x0.96=1.132如,

(2)计算V带的根数Z

Z十二偿=5.830故取V带根数为6根

7、计算单根V带的初拉力的最小值（4）.

查表可得A型带的单位长度质量q=0.10版/，〃

(2.5-0.956)x6.6

(4).二500(2・“心解22

u7+qv=(500x+0,1X6.782)N=136N

'minLZ,0.956x6x6,782

应使带的实际初拉力外＞（£））.。

8、计算压轴力5

压轴力的最小值为

（F）.=2Z（R）,sina,=2x6xl36xin63=1614/V

\pr/min\u/mm[S[

四减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算

一、高速级齿轮

1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

（2）运送装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。

（3）材料选择：查表可选择小齿轮材料为4（）（调质），硬度为280HBS；大

齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者材料硬度差为40HBS。

（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取

（5）选取螺旋角，初选螺旋角

2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即

（1）拟定公式内的各计算数值

①试选，由图10-26,则有

②小齿轮传递转矩工=87.542N.〃Z

③查图10-30可选取区域系数Z”=2.433查表10-7可选取齿宽系数中.二1

④查表10-6可得材料的弹性影响系数=189.8M产o

⑤查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的

接触疲劳强度极限。

⑥按计算式计算应力循环次数

N、=60〃J4=6()x576xlx(2x8x3(X)x5)=8.294xl08

8.294xIQ8

=1.95xl08

4.243

⑦查图可选取接触疲劳寿命系数，。

⑧计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%,安全系数，按计算式(10-12)得

QJ02X600=612MQ

=1.12x550=616”

s

:普工空泮=614A优

(2)计算相关数值

①试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得

,2x1.6x87.542x1(X)05.24r2.433x189.8Y

d>J----------------------x-----x-------------=50.07"〃〃

uV1x1.5604.24I614)

②计算圆周速度

乃x50.07x576

=1.509利/s

60x100060x1000

③计算齿宽匕及模数为

b=6d%=1x50.07=50.07mm

4,cosp_50.07xcos14

=2.429〃〃〃

Z,20

h=2.25〃%=2.25x2.429〃〃〃=5.466〃〃〃

b_50.07

=9.16

%—5.466

④计算总相重合度与

Ep=0.318中tan4=0.318x1x2()xtan14=1.586

⑤计算载荷系数4

查表可得使用系数，根据，7级精度，查表10-8可得动载系数，由表

10-4查得的值与直齿轮的相同，为1.419

故载荷系数攵=攵内矶佛=1x1.07x1.4x1.419=2.126

⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得

4=4区=45.814xJ21些=55.046mm

1”也\1.6

⑦计算模数也

4cosB_55.i346xcos14

=2.67\rnm

工—-20-

3.按齿根弯曲强度设计，按计算式（10T7）试算即

（1）拟定公式内的各计算数值

①、计算载荷系数

k=kAkvkraklf）=1x1.07x1.4x1.35=2.022

②根据纵向重合度，查图10-28可得螺旋角影响系数。

③查图可选取区域系数，，则有

④查表取应力校正系数，。

⑤查表取齿形系数，。（线性插值法）

⑥查图10-20C可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。

⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数

⑧计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数，按计算式（10-22）计

算得

0.87x500

=31().714^,

1.4

向心必产二丝祥=244.2865

⑨计算大、小齿轮的并加以计算

2.724x1.569

%几1=0.014

KT310.714

%2%22.194x1.783

=0.016

[bj-244.286

大齿轮的数值较大。

（2）设计计算

2

、③hx2.022x87.542x1000x0.88xcos14t,八”

tn>J------------------r--------------------X0.016=1.979/77/72

"V1x202x1.586

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

强度计算的法面模数，故取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触

疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于

是有

rd.cosB55.046xcos14"

Z)=-------=----------------=2o.705

“2

取，则

4.几何尺寸计算

（1）计算中心距

（Z,+ZAtn（27+115）x2

a=~------2—=146.347〃制

2cos/2xcos14

将中心距圆整为a=147mm。

（2）按圆整后的e心距修正螺旋角

（Z.+ZJ/w,（27+115）x2

B-arccos-----—―-=arccos-----------=14.986

2a2x147

因值改变不多，故参数、、等不必修正。

（3）计算大、小齿轮的分度圆直径

Zm27x2__

a,=—!x--n=---------=55.9n0ni\mm

cospcos14.986,

d、==""2=238.099〃〃〃

cospcos14.986

（4）计算齿轮宽度

b=①“4=Ix55.901=55.90bw?7

圆整后取，。

二、低速级齿轮

1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

（2）运送装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。

（3）材料选择，在同一减速器各级小齿轮（或大齿轮）的材料，没有特殊情

况，应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺规定，故查表可选择小齿轮

材料为40（调质），硬度为52HRC；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为

45HRC.

（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数

（5）选取螺旋角，初选螺旋角

2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即

(1)拟定公式内的各计算数值

①试选k(=1.6

②小齿轮传递转矩4=356,695N./M

③查表10-7可选取齿宽系数，查图10-26可选取区域系数，，则

有

④查表可得材料的弹性影响系数Z?=189.8MP5o

⑤查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲

劳强度极限。

⑥按计算式计算应力循环次数

s

/V3=60^=60x135.753x1x(2x8x300x5)=1.955x10

乂=嗡/=645。><1。'

⑦杳图可诜取接触疲劳寿命系数，。

⑧计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%,安全系数，于是得

[b〃L=112X6(X)=672M优

S

[cr„]==]]8X55()=649M优

4s

际卜回111^=四幽=660个

(2)计算相关数值

①试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得

,、3(2xl.6x3.567xl054.031f2.433x189.8?

cL>J---------------x-----x-----------=76.848^/7?

1x1.673.031660.5

②计算圆周速度

乃x76.848xl35.753

也=0.546〃?/s

60x100060x1000

③计算齿宽3及模数〃zj

b'=£4=1X76.848=76.848〃制

,_4,cosQ_76.848xcos14

=3.240〃〃〃

〃’”，——~^3~

z3

h'=2.25m,“'=2.25x3.240=7.29加〃？

b'_76.848

=10.54

I--7.29

④计算总相重合度?'

%'=0.318。23tan尸=0.318x1x23xtan14=1.824

⑤计算载荷系数女

查表可得使用系数，根据，7级精度，查表可得动载系数

故载荷系数K=££,'k/^'=1x1.04x1.4x1.424=2.075

⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得

并=76.848x^^22^=83.804/??/??

⑦计算模数〃广

,4cos483.8()4xcos14____

in-------=-----------------=3.535〃〃%

“Z323

3.按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即

(1)拟定公式内的各计算数值

①计算载荷系数

K==1x1.04x1.1x1.36=1.556

②根据纵向重合度，查图可得螺旋角影响系数。

③计算当量齿数

^3=-^=^T=25.178

cosficos'14

Z=—^―==76.628

V4cos3/?co7s314

④查表可取齿形系数，。

⑤查表可取应力校正系数，。(线性插值法)

⑥查图可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。

⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数，。

⑧计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数，按计算式计算

“川3°>£309°x500

=321.429%

⑸心S1.4

女小4。£40.93x380

回252.429ME,

LS1.4

⑨计算大、小齿轮的并加以计算

2.227x1.763

=0.016

出1252.429

大齿轮的数值较大。

(2)设计计算

3

2x1.556x356.695x10(X)()x().88xcos214

〃一x0.016=2.572mm

1X232X1.635

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

疲劳强度计算的法面模数，故取，己可满足弯曲强度，但为了同时满足

接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数,

丁是有

_dcosp_83.804xcos14_

=3—=Z/・1vD

3

取，则

4.几何尺寸计算

（1）计算中心距

仁”应二型空区=174.689,加

2cos62xcos14

将中心距圆整为a'=175mm。

（2）按圆整后的口心距修正螺旋角

c（Z^+2.）/7?'（28+85）x3

P'=arccos-----------------=arccos------------——=14

2a,2x175

因值改变不多，故参数、、等不必修正。

（3）计算大、小齿轮的分度圆直径

.'28x3,,

4=———=--------------=8o6.726，〃〃?

cos/7'cos14.4030

Zm*85x3

a,=—4——n=--------------=263.274〃〃〃

cos/?'cos14.403'

（4）计算齿轮宽度

b'=①“a=1x86.726=86.726/wn

圆整后取，。

五轴的设计计算

一、高速轴的设计

1.求作用在齿轮上的力

高速级齿轮的分度圆直径为d&=51.761〃"〃

27；_2x87542

二3398N

51.761

lana,,tan20

x3398=12757V

COSpteCOS142T41

F(ie=耳Janfi=3398xtan13.7=846N

2.选取材料

可选轴的材料为45钢，调质解决。

3、计算轴的最小直径，查表可取

=112x=23.44/w/z

应当设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使与带

轮相配合，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7龈然后将轴径圆

整。故取。

4.拟定轴.上零件的装配草图方案（见下图）

5.根据轴向定位的规定，拟定轴的各段直径和长度

（1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取,为满足大带轮的定位规

定，则其右侧有一轴肩，故取，根据装配关系，定

（2）初选流动轴承7307AC,则其尺寸为，故，段挡油环取其长为

19.5mm,则。

（3）段右边有一定位轴肩，故取，根据装配关系可定，为了使齿轮

轴上的齿面便于加工，取。

（4）齿面和箱体内壁取a=l6m吗轴承距箱体内壁的距离取s=8nmi，故右侧挡

油环的长度为19山门，则4IH_IX=42〃〃〃

（5）计算可得。=1（）4.5/〃/几Z>2=15\mm,L、=5（）.5/〃/〃、

（6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C型连接，其尺寸为，大带轮与

轴的配合为，流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的

直径尺寸公差为祁.

求两轴承所受的径向载荷Frl和Fr2

带传动有压轴力（过轴线，水平方向），o

将轴系部件受到的空间力系分解到铝垂面和水平面上两个平面力系

图一

IEre

4D~~--------------------------------pfl

图二

FPFE

图三

F*

--------B------------------------J-a

"Fr-由-----------------'Fril

［注］图二中心通过另加弯矩而平移到作用轴线上

图三中七通过另加转矩而平移到指向轴线

62Vx(⑸+50)-七X151=O

52V=2163N

巳-2"1824N

同理

Fr2H=853N

Fr\H=Fu-Fr2H=3398—853=2545N

%=J/J+吊J=J］824?+25452=313IN

22

Fr2=J/J+/J=72163+853=2014/V

6、求两轴承的计算轴向力心和巴2

对于型轴承，轴承的派生轴向力

Fn=0.68x=0.68x3131=2129.087V

Fi2=0.68x%=0.68x2014=1369.52N

Fae+Fd2=846+1369.52=2215.2N>Fdl

故巳=2215.2N,以=%=1369.52N

7、求轴承的当量动载荷々和鸟

对于轴承1="”二=0.70>0.68

Fr13131

对于轴承2区=136952=0.68

Frl2014

查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：

对于轴承1,

对于轴承2,

斤=%(3居］+XWj=l(0.41x3131+0.87x2215.2)=3210.934N

鸟\"(X?%+^心)=1(1x2014+0)=2014N

8、求该轴承应具有的额定载荷值

由于［〉外则有

3I------3/

C"呼=3210.934,60x576x2x8x300x5=249931/v<

1Vio6vio6，

故7307AC符合规定。

9、弯矩图的计算

水平面：，N,则其各段的弯矩为：

BC段:

由弯矩平衡得M-产=0=M=853x(0<x<151)

CD段:

Ft

M

FNHiFs

由咫矩平衡得

M-f\,wA：+(x-151)=0^M=-2545x+5I3098(151<x<201.5)

/.MH=853x15TN・mtn=128803N・w几

铅垂面:则其各段弯矩为:

AB段:

M

Fp

Fs

则M—==1614(0<x<104.5)

BC段:

则M-FPx+FNVf(x-104.5)=0nM=-549JC+226034(104.5<x<255.5)

CD段:

则M-Fpx+FNV](x-i04.5)+工(x-255.5)-M=0

M=-1824x+567555(255.5<x<306)

做弯矩图如下

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计

算出的截面C处的My及用的值列于下表

表3

载荷水平面以垂直面V

支持力&〃=2545N%=1824N

F

PnH=8532VFr2V=2163AT

弯矩M

MH=128803N-mm/%]=85765N♦

/WV2=101523^w/zz

总弯矩=V1288032+857652=154745MW?

MLJMJ+MV；=A/1288032+1015232=164003N•〃切

扭矩丁

T}=87542N・〃7〃Z

10、按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）

的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循

环变应力，取，轴的计算应力

J+(aT)_小686632+(06x87542)2

=35.7MP

~w—0.1x353

前己选定轴的材料为45钢，调质解决，查表可得，因此，故安全。

11.键的选择和校核

高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接，由于大带轮在轴端部，故选

用单圆头平键（C型）

根据，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度：高度：，由轮毂宽度

并参考键的长度系列，取键长为：

键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得上/=120750M5

取其平均植,

键的工作长度/=A--=80-5=75mm

2

键和轮毂键槽的接触高度k=0.5/z=0.5x8=4m/7?

则，故合适。

所以选用：键CGB/T1096-2023

12.拟定轴上圆角和倒角尺寸

取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径为2。

二、中间轴的设计

1.求作用在齿轮上的力

由于高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、

都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为

匕八=3398N即=1275N工“=846/V

中速轴小齿轮上的三个力分别为

%=3944N£c=1482N

工_=1013N

2.选取材料

可选轴的材料为45钢，调质解决。

3、计算轴的最小直径，查表可取

3f—3

%=4肾U2x,,上乙=37.44,加

135.753

轴的最小直径显然是安装轴承处，为使轴承便于安装，且对于直径的轴

有一个键槽时，应增大5%-7%,然后将轴径圆整。故取。

4.拟定轴上零件的装配草图方案（见下图）

5.根据轴向定位的规定，拟定轴的各段直径和长度

(1)初选滚动轴承7008AC,则其尺寸为：

故用挡油环定位轴承，故段右边有一定位轴肩，故低速级小齿轮与

箱体内壁距离为16，与箱体内壁距离为8,故左边挡油环长为24,则

(2)低速级小齿轮轮毂为95,即取两齿面的距离为8,即

(3)右边也用挡油环定位轴承和低速级大齿轮，故。段轴长略短与其

齿轮毂长，又毂长为55,故取

、、各有一定位轴肩，故依次可取

dlv_v=60/zz/w,dv_vl=52mm,dvl_vll=46mm.

(4)计算可得4=68.4"〃7Z,L,=S3mm,Ly=55mni.

6.轴上零件的周向定位

低速级大齿轮的轴采用普通平键A型连接。

其尺寸为齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保

证的，此外选轴的直径尺寸公差为。

求两轴承所受的径向载荷Fr］和Fr2

将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系

冬

一

图二

图三

Fte3F--tea

i|V

8------T--------?——a

-LF-riH

7、求两轴承的计算轴向力%和工2

由齿轮中计算得，

^-1118^,^-1664^

22

Ft.=正/+&2=71128+1629=1588N

晨=旧；+F,「=V16292+16642=2329N

对于型轴承，轴承的派生轴向力

^=0.68x^=0.68x952.8^=952,877

F/2=0.68x耳2=0.68x2329N=1397.4N

F

算得ae+F&=1564.4N>Fdl

所以〃=晨+以=1564.4/V以=以=1397.4N

8、求轴承的当量动载荷々和尸2

对于轴承1=四f=0,98>0.68

Fr11588

对于轴承2端=些空=0.6<0.68

Frl2329

查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：

对于轴承1,

对于轴承2,

4=4(X侑+XEj=l(0.41xl588+0.87xl564.4)=2012.108N

鸟=.。(X2£2+X42)=1(1x2329+0)=2329N

9、求该轴承应具有的额定载荷值

由于［〉外则有

C=R=5391,454x>xl27x2x8x300x5=30602.8MW<Cr

1v106vIO6r

故7208A。符合规定。

10、弯矩图的计算

水平面：。

AB段：

则知=一旦〃产,即时=—1664%(0<x<68.4)

BC段:

FNH

M

Ft3

Fs

则M+FNHx-Fh*-68.4)=0=M=2280x-269770(68.4<x<151.4)

CD段：

则M+%〃产一工(x—68.4)+"*—151.4)=0

=>M=-1118x+784227(151.4<x<206.4),

铅垂面：

AB段：

M-Fvvx=0=>M=l629x(0<x<68.4)

BC段:

M-尸四不+

CD段:

M-FNVix+々(x—68.4)+%(x—151.4)-M”,+M0=0

=M=—1128x+232819(151.4<x<206.4)

1629x(0<x<68.4)

M=1147x+145296(68.4<x<151.4)

232819-1128x(151.4<x<206.4)

做弯矩图如下

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出

的截面。处的M”、区,及M的值列于下表

表4

载荷水平面H垂直面V

支持力&H=1U8N工w=1128N

F

Fr2H=1664NFr2V=\629N

弯矩M

=270928.860^-/wnA/V1=163419.598^w/n

A/V2=86873.080N-mm

总弯矩M[=JwJ+My：=V27O928.86O2+163419.5982=316399.134N•机〃z

2

MM匕

M2=JJ+2=4270928.86()2+86873.080=284516.044

扭矩了X

T2=2.7732710*〃〃〃

11.按弯扭合成应刀校核轴的强度

进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）

的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循

环变应力，取，轴的计算应力

+(叫?^316399.1342+(0.6x2.77327x105):

=32.325W心

W0.1X4H

前已选定轴的材料为45钢，调质解决，查表可得，，故安全。

12.键的选择和校核

一般的8级以上精度的齿轮有空心精度规定，应选用平键连接，由于齿轮不

在轴端，故选用圆头普通平键（A型）

取键长

键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得[%]=12()〜150加己

取其平均植，

键的工作长度/=L一〃=40—16=24/nm

键和轮毂键槽的接触高度k=0.5/?=0.5xl()=5mm

则，故合适。

所以选用：键GB/T1096-2023

13.拟定轴上圆角和倒角尺寸

取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径见365页……

三、低速轴的设计

1.求作用在齿轮上的力

由于高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的

都是作用力与反作用力的关系，则

27；2x103822..

Fr,=--=-------------N=3944N

'd4263.274

厂Jana”Ctan200一一八…，

F=F------ii-=3944x-------------^N=1482N

zcos/?cos14.403°

Fa=Fttan/3=3944xtan14.403=10137V

2.选取材料

可选轴的材料为45钢，调质解决。

3、计算轴的最小直径，查表可取

轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴直径与

联轴器的孔径相配合，且对于直径的轴有两个键槽时，应增大10%-15%,

然后将轴径圆整，故取。并选取所需的联轴器型号

联轴器的计算转矩，查表可得，考虑到转矩变化小，故取

Ta=KAT,=1.3x103822ITV./wn=1349687N•〃切

其公称转矩为。半联轴器的孔径，长度，半联轴器与轴配合的毂孔长

度

4.拟定轴上零件的装配草图方案（见下图）

5.根据轴向定位的规定，拟定轴的各段直径和长度

①为了满足半联轴器安装的轴向定位规定，I-n轴段右端需制出一轴肩，

故n-in段的直径。

②查手册99页，选用型弹性柱销联轴器L

③初选滚动轴承7051AC,则其尺寸为

故左边轴承安装处有挡油环，取其长度为20mm,

则Lm-iv=40"?机

④挡油环右侧用轴肩定位，故可取

⑤取齿面与箱体内壁距离a=\8.5〃〃几轴承座距箱体内壁距离为s=8〃〃〃，

用挡油环对齿面定位时，为了使油环可靠的压紧齿轮，段应略短于轮毂宽

度，故取所以取

⑥齿轮左侧用轴肩定位，取则，轴换宽度，取。

⑦由装配关系可拟定LIV_V=60mm.

⑧计算得，，。

6.轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键型连接。轴与齿轮

连接采用平键，J70,齿轮轮毂与轴的配合为。同样半联轴器与轴连

接，采用键。半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过

渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。

7、轴上齿轮所受切向力，径向力，轴向力

7；=1038221d=263.274〃〃〃

，4o

8、求两轴承所受的径向载荷焙和修2

将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系

图一

ds

图二

re

QQ

图三

Fte

f；xl46.8+£“.xa1482x146.8+l()13x263^74

=1740.605?/

146.8+54.8—201.6

Fr2V=Fre-Fr}v=1482-1740.605=-258.605

146.8

F=2871.921N

II146.8+54.8就

Fr2H=Fle-FrlH=3944-2871.921=1072.079

FrX=J&J+*=>/30297()5.76+8247930.23=3358.219N

F-=+尸J=766876.546+1149353.382=1102.828N

9、求两轴承的计算轴向力3和巴2

对于型轴承，轴承的派生轴向力

r

Fn=0.68x/；1=0.68x3358.219/V=2283.589A

Fi2=0.68xFr2=0.68x1102.828N=749.923N

L+%=1762.923<分，

故以=%十九=5042.1307V

%=q=2283.589NFa=q一Fae=520.666/V

10、求轴承的当量动载荷々和丹

,o杳表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：

对于轴承1,

对于轴承2,

因轴承运转载荷平稳，按表13-6,,取

则匕=%(X,+口)=lx1x3358.219=3358.2197V

6=.。(*2七+KF,2)=1x1x1102.828=1102.828N

O

11.求该轴承应具有的额定载荷值

由于6>H贝IJ有4=%£)=———X(468()0)3=75700/2

-60〃《60x44.7883358.219

预期寿命L；,=5x300x16=24000〃故合格

12.弯矩图的计算

水平面：，.

AB段：弯矩为0

BC段：

£_________M

RNHI八FS77

M-FNH]X=0=>M=1072x(0<x<132.5)

CD段:

Ft

一

-------------------------------

FNHiFs

M-FNH.X+F\X-\32.5)=0=>M=-2852%+568974(132.5<x<\99.5)

1072x(0<x<132.5)

M

--2852x+568974(132.5<x<[99.5)

铅垂面:

AB段弯矩为0

BC段：

FNVi

——pM

M+加d=0=>M=—259x(0<x<132.5)

CD段：

Ma

L厂~>

FNVlr-

K1一

----------------

rs

M+Fwlx+Fr(x-\32.5)一=0nW=-1731戈+345335(132.5<x<l99.5)

-259x(0<x<132.5)

-1731x4-345335(132.5<x<199.5)

做弯矩图如下

Fr

F.

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。现将计

算出的截面C处的M〃、%,及M的值列于下表

表5

载荷水平面H垂直面V

支持力=2871.921NEw=1740.605N

F

Fr2H=1072.079/VFr2V=—258.605N

弯矩=142040N〃〃”M力=-34318N-mm

Mz2=99031N•〃加

总弯矩M,=yjl420402+(-34318)2=161909N•mm

222

M?=J%/+MV2=Jl42040+99031=184()OON-mm

扭矩了4=103822IN

13.按弯扭合成应刀校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）

的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循

环变应力，取，轴的计算应力

前已选定轴的材料为45钢，调质解决，杳表可得，因此，故安全。

14.键的选择和校核

选键型为普通平键（A）根据，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度

二25,高度。取键长。键轴和毂的材料都是钢，有表