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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題號(hào)：43一、 傳動(dòng)方案V帶傳動(dòng)原始題目：課程設(shè)計(jì)題目五：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為5。滾筒效率：j=0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）。F1電動(dòng)機(jī) 2帶傳動(dòng) 3減速器 4聯(lián)軸器 5滾筒 6傳送帶原始數(shù)據(jù)題 號(hào)41424344454647484950運(yùn)輸帶工作拉力(N)1100115012001250130013501450150015001600運(yùn)輸帶工作速度(ms1)1.501.601.701.501.551.601.551.651.701.80卷

2、筒直徑(mm)250260270240250260250260280300已知條件：1工作參數(shù) 運(yùn)輸帶工作拉力F= 1200N。 運(yùn)輸帶工作速度V=1.70 m/s（允許帶速誤差5%）。 滾筒直徑D= 270 mm。 滾筒效率0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）。2使用工況 兩班制工作，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。3工作環(huán)境 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35。4動(dòng)力來源 三相交流電，電壓380/220V。5壽命要求 使用期限10年，其工作期限（使用折舊期）為10年，大修期4年，中修期2年，小修期半年。6 制造條件 一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。二、選擇電動(dòng)機(jī)（1）確定電動(dòng)機(jī)額定功率、工作功

3、率（輸出功率）動(dòng)力來源： 三相交流電，電壓380/220V電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)要求兩班制，灰塵較大，最高溫度35度，三相交流電，籠型異步，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，Y型根據(jù)，可得電動(dòng)機(jī)額定功率 因?yàn)榭傂蕿殚]式齒輪傳動(dòng)效率（0.97);帶傳動(dòng)效率（0.96）為滾動(dòng)軸承效率（0.98）；聯(lián)軸器效率（0.99）滾筒效率（0.96）電動(dòng)機(jī)工作功率（輸出功率）（2）確定電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速（輸出轉(zhuǎn)速）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第七頁(yè)的表可知：普通V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=，圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比=，則總傳動(dòng)比合理范圍為=，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)173頁(yè)表12-1可知：符合這一范圍的同

4、步轉(zhuǎn)速有根據(jù)額定功率、轉(zhuǎn)速，從表中找出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，如下表所示：型號(hào)額定 功率/（kw）級(jí)數(shù)同步轉(zhuǎn)速/（r/min）滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）參考 比價(jià)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比質(zhì)量/kg總傳 動(dòng)比V帶傳動(dòng)比減速器Y100L2-434150014301.8711.88533.9638Y132S-63610009603.098.3122.53.3263Y132M-8387507103.526.2342.03.1279綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第一方案比較合適。因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y100L2-4，其主要性能如下表：型號(hào)額定功率/（k

5、w）滿載時(shí)轉(zhuǎn)速電流（380V時(shí)）A效率%功率因數(shù)Y100L2-4314306.8282.50.8172.22.3由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書174頁(yè)表12-2可知：Y100L2-4型電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸如表12-3所示：故將Y100L2-4型電動(dòng)機(jī)的主要外形和安裝尺寸列于下表：中心高外形尺寸底腳安裝 尺寸地腳螺栓 孔直徑軸伸 尺寸裝鍵部位 尺寸10012三、 確定傳動(dòng)裝置的總轉(zhuǎn)動(dòng)比和分配傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速,可得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為： ，式中分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書7頁(yè)的表可知：普通V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=，圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比=，

6、所以取四、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）計(jì)算下圖中各軸的轉(zhuǎn)速：軸軸軸式中分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比（2）計(jì)算各軸輸入功率式中分別為閉式齒輪、帶傳動(dòng)、軸承和聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率各軸輸出功率（在此不再列出計(jì)算過程）（3）計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩（4）各軸輸出轉(zhuǎn)矩，則有：各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/N.m轉(zhuǎn)速n(r/min)傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸2.416.03143030.96軸2.3042.25846.1745.25476.673.960.95軸2.192.146173.80169.62120.3710.97軸2.1252.08168.6

7、2165.25120.37五、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 選擇普通V帶型號(hào)由于兩班制工作，所以機(jī)器的工作時(shí)間為16小時(shí)/天，由課本109頁(yè)表5-5可知：載荷平穩(wěn)，Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，每天工作16小時(shí)，=1，小帶輪轉(zhuǎn)速，由課本109頁(yè)圖5.14可知：取Z型V帶（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)證帶速由課本109頁(yè)表5.6取小帶輪直徑為，所以。由課本109頁(yè)表5.6取大帶輪直徑為（雖然有所降低，但其誤差在5%范圍內(nèi)，故允許） 驗(yàn)算帶速：，在范圍內(nèi)，帶速合適（3） 確定帶長(zhǎng)和中心距初選：，?。ㄓ烧n本106頁(yè)表5.1可知：V帶高h(yuǎn)=6mm） 由課本106頁(yè)表5.2選取基準(zhǔn)長(zhǎng)

8、度其實(shí)際中心距為：（4） 驗(yàn)算小帶輪包角由課本100頁(yè)公式5.1可知： 故合適（5） 確定V帶根數(shù)Z大帶輪轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比由課本107頁(yè)表5.3可知：，由108頁(yè)表可知：由課本110頁(yè)表5.7，做出包角和包角系數(shù)的線性關(guān)系圖，得出時(shí)，由課本106頁(yè)表5.2可知：長(zhǎng)度系數(shù)所以取根（6） 求作用在帶輪軸上的壓力由課本107頁(yè)表5.3可知：，由課本110頁(yè)公式5.20得到單根V帶的張緊力由課本111頁(yè)公式5.21得到作用在帶輪上的壓力(7)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（由于要根據(jù)軸的相關(guān)尺寸確定，后面會(huì)詳細(xì)介紹，故在此不做設(shè)計(jì)）2.齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)齒輪傳動(dòng)中既要承受徑向載荷又要承受軸向載荷的實(shí)際工況，故需選用圓柱斜

9、齒輪傳動(dòng)。（1）選擇齒輪材料和精度等級(jí)根據(jù)課本132頁(yè)表6.1，初選小齒輪材料為，大齒輪材料為45鋼，小齒輪采用硬齒面，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為，取，大齒輪采用軟齒面，進(jìn)行正火處理，齒面硬度為，取，根據(jù)課本140頁(yè)表6.6，初選精度等級(jí)為7級(jí)。（2）按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)課本136頁(yè)公式6.6可知：確定各參數(shù)值確定載荷系數(shù)， 使用系數(shù) ，由課本133頁(yè)表6.2可知：動(dòng)載系數(shù)，由課本134頁(yè)可知：齒間載荷分配系數(shù)，由課本134頁(yè)可知：齒向載荷分布系數(shù)，由課本134頁(yè)可知：所以確定小齒輪名義轉(zhuǎn)矩為主動(dòng)齒輪傳遞的功率，等于I軸的輸出功率為主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速，等于I軸的輸出轉(zhuǎn)速確定材料彈性影

10、響系數(shù)由課本136頁(yè)表6.3可知：確定區(qū)域系數(shù)螺旋角常在之間，所以取，由135頁(yè)圖6.12可知確定重合度系數(shù)根據(jù)課本143頁(yè)可知取確定齒輪的主要參數(shù)齒數(shù)比=傳動(dòng)比確定圓柱齒輪的齒寬系數(shù)根據(jù)課本141頁(yè)表6.8可知：取計(jì)算許用應(yīng)力根據(jù)課本138頁(yè)圖6.14（b）可知，根據(jù)課本137頁(yè)公式6.9可知根據(jù)課本140頁(yè)表6.5可知，取最小安全系數(shù)為1.2根據(jù)課本139頁(yè)公式6.11和圖6.16計(jì)算壽命系數(shù)查圖6.16可知所以可以得到：取中的最小值，所以則有：于是有確定中心距（以下內(nèi)容是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書頁(yè)得到）應(yīng)盡量圓整成尾數(shù)為0或5，以利于制造和測(cè)量，所以初定選定模數(shù)，齒數(shù)一般初選，則，代入

11、上式得：，由標(biāo)準(zhǔn)取，則有：取，因?yàn)樗?，取，則有：（不按計(jì)算）齒數(shù)比，與的要求比較，誤差為，可用。于是有，滿足要求由以上步驟可知：齒輪的參數(shù)確定為：，計(jì)算齒輪分度圓直徑確定輪齒寬度根據(jù)課本141頁(yè)可知：b圓整為大齒輪寬度，取，則（3）按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算根據(jù)課本143頁(yè)公式6.15可知：確定各參數(shù)的值 確定許用彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本137頁(yè)公式6.10可知：根據(jù)課本139頁(yè)圖6.15（b）可知：根據(jù)課本139頁(yè)圖6.17可知： 根據(jù)課本140頁(yè)表6.5可知： 所以可以得到： 確定齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)根據(jù)課本137頁(yè)表6.4可知： 根據(jù)課本143頁(yè)可知： 根據(jù)課本137頁(yè)可知：因此有

12、： 所以，可以判斷大小齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度都小于許用值，符合要求，校核完畢。經(jīng)綜合整理可得下表名稱符號(hào)公式與說明小齒輪大齒輪齒數(shù)根據(jù)工作要求確定25101模數(shù)，為標(biāo)準(zhǔn)值2.07中心距130分度圓直徑51.587208.413齒頂高2齒根高2.5齒全高4.5齒頂圓直徑55.587212.413齒根圓直徑46.587203.413減速器機(jī)體結(jié)構(gòu):總體選取減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合。（1）、 機(jī)體有足夠的剛度： 在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度（2）、 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱： 因其傳動(dòng)件速度小于12m/

13、s，故采用侵油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm，為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為（3）、 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性： 鑄件壁厚為8，圓角半徑為R=6。機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便.減速器各部位及附屬零件的名稱和作用（1）、視孔蓋和窺視孔 在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6緊固（2）、油螺塞： 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便

14、放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。（3）、油標(biāo)： 油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。.（4）、通氣孔： 由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡.（5）、蓋螺釘：?jiǎn)⑸w螺釘上的螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.（6）、位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長(zhǎng)度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.（7）、吊鉤：在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和

15、吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體.鑄鐵減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號(hào)減速器型式及尺寸關(guān)系/mm機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚8機(jī)座凸緣厚度12機(jī)蓋凸緣厚度12機(jī)座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑14地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑14蓋、座聯(lián)接螺栓直徑10聯(lián)接螺栓的間距160軸承端蓋螺釘直徑10窺視孔蓋螺釘直徑8定位銷直徑8、到外箱壁距離24，20、16、至凸緣邊緣距離22、14軸承旁凸臺(tái)半徑20軸承旁凸臺(tái)高度根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。外箱壁至軸承座端面距離50大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離12齒輪端面與內(nèi)箱壁距離12機(jī)蓋、機(jī)座肋厚、7、7軸承端蓋外徑聯(lián)接式：D +(55.5) ； 嵌入式：1.25D +

16、10；D為軸承孔直徑。軸承端蓋凸緣厚度12軸承旁聯(lián)接螺栓距離盡量靠近，以M和M互不干涉為準(zhǔn)六、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)已知的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速；功率；軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 (2)軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力 由課本226頁(yè)表11.1可知：選用45#鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為，許用彎曲疲勞極限為，抗拉強(qiáng)度極限，；根據(jù)課本233頁(yè)表11.4可確定軸的許用彎曲應(yīng)力為： (3)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑 根據(jù)課本232頁(yè)公式11.2和表11.3，由于高速軸受到的彎矩較大而受到的扭矩較小，故C=112。 由于最小軸段截面上要開1個(gè)鍵槽，故將軸徑增大5%dmin=1+0.0518

17、.94=19.887mm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)97頁(yè)表8-1可知：標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑有20mm，故取 (4)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖 1)軸的結(jié)構(gòu)分析（鍵的選擇和配合方式的選擇） 顯然，軸承只能從軸的兩端分別裝入和拆卸，軸伸出端安裝V帶輪，選用普通平鍵，A型，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)56頁(yè)可知：bh=66mm(GB/T 1096-2003)，根據(jù)課本77頁(yè)，所以綜合考慮鍵的系列長(zhǎng)度，取L=28mm；取軸承的定位軸肩直徑為27mm；聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。 2）確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度。 外傳動(dòng)件到軸承透蓋端面距離K=24mm 軸承端蓋厚度e=12

18、mm 調(diào)整墊片厚度t=2mm 箱體內(nèi)壁到軸承端面距離=12mm 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定： d1：用于連接V帶輪，直徑大小為V帶輪的內(nèi)孔徑，則偶的直徑應(yīng)該增大5%，故取d1=22mm。 d2：密封處軸段，左端用于固定V帶輪軸向定位，根據(jù)V帶輪的軸向定位要求，軸的直徑大小較d1增大5mm，d2=27mm d3：滾動(dòng)軸承處軸段，應(yīng)與軸承內(nèi)圈尺寸一致，且較d2尺寸大1-5mm，選取d3=30mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)69頁(yè)表選取軸承型號(hào)為深溝球軸承6206 d4：齒輪處軸段，比d3尺寸大2-5mm，選取d4=35mm。 d5：軸肩，用于齒輪的軸向定位，故選取d5=45mm。 d6：滾動(dòng)軸承軸段，要

19、求與d3軸段相同，故選取d6=d3=35mm。 3)各軸段長(zhǎng)度的確定 L1：和大帶輪配合，為便于安裝和定位，略小于大帶輪輪轂寬度，選取L1=42mm。 L2：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，取L2=63mm。 L3：由滾動(dòng)軸承寬度以及齒輪端面到軸承端面距離確定，選取L3=38mm。 L4：根據(jù)小齒輪寬度確定，長(zhǎng)度略小于小齒輪寬度以保證齒輪軸向定位可靠，取L4=83mm。 L5：根據(jù)齒輪端面到箱體內(nèi)壁距離確定，取L5=8mm。 L6：由滾動(dòng)軸承寬度以及軸承端面到箱體內(nèi)壁距離確定，選取L6=28mm。軸段123456直徑(mm)222730354530長(zhǎng)度(mm)42633883828 軸的

20、全長(zhǎng)： 2. 高速軸的軸上零件定位與配合(1) 鍵型號(hào)的確定根據(jù)第一段軸的直徑，長(zhǎng)度和第四段軸的直徑，長(zhǎng)度，可查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)56頁(yè)表4-1(平鍵連接的剖面和鍵槽尺寸（GB/T 10952003摘錄）、普通平鍵的形式和尺寸（GB/T 10952003摘錄）)得到，鍵的型號(hào)分別為：GB/T 1096 鍵；GB/T 1096 鍵。(2) 軸承的配合根據(jù)荷載的狀態(tài)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)85頁(yè)表6-10（安裝向心軸承的軸公差帶代號(hào)）可以確定安裝向心軸承的軸的公差帶代號(hào)為k5。根據(jù)運(yùn)載狀態(tài)和載荷狀態(tài)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)85頁(yè)表6-11（安裝向心軸承的孔公差帶代號(hào)）可以確定安裝向心軸承的孔的公

21、差帶代號(hào)為J7。(3) 齒輪與軸的配合根據(jù)高速軸的實(shí)際運(yùn)行情況，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)238頁(yè)表17-2（減速器主要零件的薦用配合）可選用的配合為。(4) 帶輪與軸的配合根據(jù)高速軸的實(shí)際運(yùn)行情況，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)238頁(yè)表17-2（減速器主要零件的薦用配合）可選用的配合為。圖1 高速軸的配合關(guān)系（5）高速軸上圓角、倒角等根據(jù)軸肩兩端軸的直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-26（圓形零件自由表面過渡圓角（參考）可以確定，在除標(biāo)準(zhǔn)件外其余過渡圓角半徑盡量取成一致的前提下，圓角的半徑均選取R=2mm。根據(jù)軸兩端的直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-25(零件倒圓與倒角（GB/T 6403.420

22、08摘錄）)可以確定，倒角的尺寸C=1 mm。在裝軸承的兩端的軸肩圓角應(yīng)該小于軸承的圓角半徑Ra=1 mm，故所述軸肩的過度圓角半徑定位R=0.8 mm。3. 按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度(1) 高速軸的受力簡(jiǎn)圖(2) 高速軸的支反力1) 帶輪的壓軸力在水平面和豎直平面上的分力2) 水平面上的支反力RH小齒輪受力分析在分度圓上，法向力可以分解成兩個(gè)相互垂直的分力：切與分度圓的圓周力和半徑方向的徑向力 。根據(jù)其各自的計(jì)算公式，可知 3) 豎直面上的支反力RV(3) 高速軸的彎矩圖1) 水平面上的彎矩圖圖2.7.6 軸的水平平面彎矩圖2) 豎直平面上的彎矩圖圖2.7.7 軸的豎直平面彎矩圖3) 合成

23、彎矩圖圖2.7.8 軸的合成彎矩圖4) 扭矩圖圖 軸的扭矩圖(4) 高速軸的當(dāng)量彎矩圖 根據(jù)計(jì)算公式： (2-27)此時(shí)可以得到當(dāng)量彎矩圖：圖 軸的當(dāng)量彎矩圖(5) 高速軸的強(qiáng)度校核針對(duì)截面C進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，根據(jù)彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式： (2-28)式中：W表示軸的抗彎截面系數(shù)，由課本233頁(yè)表11.5（抗彎、抗扭截面模量計(jì)算公式）可知 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)56頁(yè)表4-1可知t=5mm。 Mca軸所受到的彎矩， 代入C截面的數(shù)據(jù)后可得：故該高速軸的強(qiáng)度滿足條件。4. 精確校核高速軸的強(qiáng)度(1) 確定危險(xiǎn)疲勞截面考慮影響疲勞強(qiáng)度的主要因素（載荷、應(yīng)力集中、表面質(zhì)量和絕對(duì)尺寸），危險(xiǎn)疲勞截面取第

24、3段軸和第4段軸的交界處，針對(duì)該處的左（右）側(cè)進(jìn)行精確校核。查課本234頁(yè)表11.6（疲勞強(qiáng)度的許用安全系數(shù)）取疲勞強(qiáng)度的許用安全系數(shù)為：S1.4 （載荷可精確計(jì)算，材質(zhì)均勻，材料性能精確可靠）(2) 危險(xiǎn)截面左側(cè)的精確校核1) 危險(xiǎn)截面的抗彎，抗扭截面模量由課本233頁(yè)表 11.5（抗彎、抗扭截面模量計(jì)算公式）可以得到左側(cè)截面的抗彎、抗扭截面的模量計(jì)算公式： 2) 危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力由彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式得：此時(shí)彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故，。3) 危險(xiǎn)截面的切應(yīng)力由扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的計(jì)算公式可得：此時(shí)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，故，。4) 綜合影響系數(shù)、由綜合影響系數(shù)計(jì)算公式： (2-29) (2-30)

25、式中： 、應(yīng)力集中系數(shù)、尺寸系數(shù)、表面狀態(tài)系數(shù)計(jì)算應(yīng)力集中系數(shù)、由截面3的結(jié)構(gòu)尺寸，可得：根據(jù)上訴數(shù)據(jù)查課本23頁(yè)圖1.15（b）（平板肩部圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)），可得。根據(jù)抗拉強(qiáng)度和應(yīng)力集中系數(shù)，查課本圖1.16（鋼的敏感系數(shù)）可得敏感系數(shù)。由應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算公式，可得尺寸系數(shù)、根據(jù)抗拉強(qiáng)度和查課本24頁(yè)圖1.17（鋼的尺寸系數(shù)、），可得。表面狀態(tài)系數(shù)、根據(jù)抗拉強(qiáng)度和精磨的制造方法，通過查課本24頁(yè)圖1.19（鋼的表面狀態(tài)系數(shù)），可得：將查出的數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式，可得：5) 等效系數(shù)彎曲應(yīng)力的等效系數(shù)：切應(yīng)力的等效系數(shù)：6) 復(fù)合疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算公式，可得：復(fù)合安

26、全系數(shù)的計(jì)算公式故高速軸的疲勞強(qiáng)度滿足工作要求。(3) 危險(xiǎn)截面右側(cè)的精確校核1) 危險(xiǎn)截面的抗彎，抗扭截面模量由課本233頁(yè)表11.5（抗彎、抗扭截面模量計(jì)算公式）可以得到左側(cè)截面的抗彎、抗扭截面的模量計(jì)算公式： 2) 危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力由彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式得：此時(shí)彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故，。3) 危險(xiǎn)截面的切應(yīng)力由扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的計(jì)算公式可得：此時(shí)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，故，。 4) 綜合影響系數(shù)、由綜合影響系數(shù)計(jì)算公式： (2-29) (2-30)式中： 、應(yīng)力集中系數(shù)、尺寸系數(shù)、表面狀態(tài)系數(shù)計(jì)算應(yīng)力集中系數(shù)、由截面3的結(jié)構(gòu)尺寸，可得：根據(jù)上訴數(shù)據(jù)查課本圖1.15（b）（平板肩部圓角處的理論

27、應(yīng)力集中系數(shù)），可得。根據(jù)抗拉強(qiáng)度和應(yīng)力集中系數(shù)，查課本圖1.16（鋼的敏感系數(shù)）可得敏感系數(shù)。由應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算公式，可得尺寸系數(shù)、根據(jù)抗拉強(qiáng)度和查課本圖1.17（鋼的尺寸系數(shù)、），可得。表面狀態(tài)系數(shù)、根據(jù)抗拉強(qiáng)度和精磨的制造方法，通過查課本圖1.19（鋼的表面狀態(tài)系數(shù)），可得：將查出的數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式，可得：5) 等效系數(shù)彎曲應(yīng)力的等效系數(shù)：切應(yīng)力的等效系數(shù)：6) 復(fù)合疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算公式，可得：復(fù)合安全系數(shù)的計(jì)算公式故高速軸的疲勞強(qiáng)度滿足工作要求。5.低速軸的設(shè)計(jì)根據(jù)軸的最小直徑的設(shè)計(jì)公式，可知：中間軸的最小直徑， 取。 1)軸的結(jié)構(gòu)分析 低速軸設(shè)計(jì)成普通階梯軸

28、，軸上的齒輪、一個(gè)軸承從軸伸出端裝入和拆卸，而另一個(gè)軸承從軸的另一端裝入和拆卸。軸輸出端選用A型鍵，bh=149mm(GB/T 1096-2003)，長(zhǎng)L=63mm；定位軸肩直徑為37mm；聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。 2)確定各軸段的長(zhǎng)度和直徑。 3)各軸段直徑的確定 d1：用于連接聯(lián)軸器，直徑大小為聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑，d1=32mm。 d2：密封處軸段，左端用于固定聯(lián)軸器軸向定位，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸的直徑大小較d1增大5mm，d2=37mm d3：滾動(dòng)軸承處軸段，應(yīng)與軸承內(nèi)圈尺寸一致，且較d2尺寸大1-5mm，選取d3=40mm，選取軸承型號(hào)

29、為深溝球軸承6208 d4：齒輪處軸段，選取直徑d4=45mm。 d5：軸肩，故選取d5=55mm。 d6：滾動(dòng)軸承軸段，要求與d3軸段相同，故選取d6=d3=40mm。 4)各軸段長(zhǎng)度的確定 L1：根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸規(guī)格確定，選取L1=80mm。 L2：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，取L2=61mm。 L3：由滾動(dòng)軸承寬度和齒輪端面到箱體內(nèi)壁距離確定，選取L3=40.5mm。 L4：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和齒輪的寬度確定，選取L4=78mm。 L5：過渡軸段，選取L5=8mm。 L6：由滾動(dòng)軸承寬度和齒輪端面到箱體內(nèi)壁距離確定，選取L6=32.5mm。軸段123456直徑(mm)3237404

30、55540長(zhǎng)度(mm)80614078832軸的結(jié)構(gòu)圖如下：（說明：低速軸的校核與高速軸方法一致，在這里不在占用篇幅計(jì)算）七.軸承壽命的校核由1.2.2可知，使用期限為10年，每年的工作時(shí)間為250天，每日工作天數(shù)為16小時(shí)。由表2-3可知，高速軸的轉(zhuǎn)速為。則可得到軸承的預(yù)期壽命：確定采用深溝球軸承，軸承代號(hào)為6206。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-1（深溝球軸承（GB/T 2761994摘錄）可得軸承的基本額定動(dòng)載荷為，基本額定靜載荷為。查課本表8.3（溫度系數(shù)）可得，溫度系數(shù)。1.軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷只承受徑向載荷的軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算公式：式中： 載荷系數(shù)； 純徑向載荷。根據(jù)實(shí)際工作情況，根

31、據(jù)課本表8.6（負(fù)荷系數(shù)），可得。根據(jù)軸承的受力情況，可知軸承2受到的徑向力較大，故徑向力 ：將上述數(shù)據(jù)，代入當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式，可得：2.軸承的壽命根據(jù)軸承的壽命計(jì)算公式:故軸承的壽命足夠，滿足使用條件。3.鍵聯(lián)接的校核由普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核公式： (2-32)式中：傳遞的轉(zhuǎn)矩，； 鍵的高度，； 鍵的工作長(zhǎng)度，； 軸的直徑，； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的需用擠壓應(yīng)力，。4. 高速軸帶輪的鍵聯(lián)接校核由2.3.4中的表2-3，可得傳遞的轉(zhuǎn)矩。鍵的高度。鍵的工作長(zhǎng)度。此處鍵和軸選為鋼，帶輪選為鑄鐵。查課本表3.1（鍵連接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)）可得，鑄鐵的輕度沖擊載荷為。代入上述數(shù)據(jù)后，可得

32、：故強(qiáng)度滿足條件。5.高速軸齒輪的鍵聯(lián)接校核由2.3.4中的表2-3，可得傳遞的轉(zhuǎn)矩。鍵的高度。鍵的工作長(zhǎng)度。此處鍵、軸和齒輪選為鋼，查課本表3.1（鍵連接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)）可得，鑄鐵的輕度沖擊載荷為。代入上述數(shù)據(jù)后，可得：故強(qiáng)度滿足條件。八、 減速器的潤(rùn)滑方式和密封類型的選擇1.軸承的潤(rùn)滑方式因?yàn)檩S承的轉(zhuǎn)速不高，所以軸承的潤(rùn)滑方式：采用脂潤(rùn)滑。2.密封的形式用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈實(shí)現(xiàn)密封。軸與軸承蓋之間用接觸式氈圈密封，型號(hào)根據(jù)軸段選取。設(shè)計(jì)總結(jié)通過此次對(duì)一整傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我充分的將課本上所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際設(shè)計(jì)之中。經(jīng)過了這一過程，我感覺我

33、對(duì)所學(xué)知識(shí)有了更為清晰、透徹、深刻的理解，知識(shí)的條理性也更加明了，明確設(shè)計(jì)思路，提高了設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。在做這次的設(shè)計(jì)之前，總認(rèn)為設(shè)計(jì)是一個(gè)離自己很遠(yuǎn)的東西，很復(fù)雜，很高深，讓人摸不到頭腦，可現(xiàn)在看來，設(shè)計(jì)雖然繁瑣但卻條理清晰，思路嚴(yán)謹(jǐn)，重點(diǎn)在于把所學(xué)的理論知識(shí)合理的運(yùn)用到實(shí)際之中去，從實(shí)際角度考慮問題。機(jī)械設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)用來立足謀生的基本能力，只明白理論知識(shí)而無法將其運(yùn)用于實(shí)際設(shè)計(jì)之中的話，可謂是無濟(jì)于事，對(duì)于我們專業(yè)能力的提升并沒有過多的意義。同樣的，如果在設(shè)計(jì)的過程中沒有理論知識(shí)的支持，只是一味的憑感覺，也是不合理、不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。如今的我相比以前在看待問題時(shí)多了一份理性和嚴(yán)謹(jǐn)，可以更

34、加準(zhǔn)確，專業(yè)的對(duì)待所遇到的設(shè)計(jì)問題，在思考相關(guān)機(jī)械問題時(shí)也沒有了之前的迷茫和膽怯，解決問題時(shí)變得更加有頭緒，有方法。我想這是這次設(shè)計(jì)所帶給我最為重要的東西。致謝這一學(xué)期的機(jī)械設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，讓作為一名機(jī)械專業(yè)學(xué)生的我有了很大程度的專業(yè)提高，在這過程中非常感謝楊老師為我們的付出。我們能感覺到陳老師的每一節(jié)課都十分認(rèn)真的備課，課上不但清晰仔細(xì)的給我們教授課內(nèi)內(nèi)容，還常常給我們補(bǔ)充許多相關(guān)的課外知識(shí)，并在講課的過程中將實(shí)際應(yīng)用中藥注意的問題，以及很多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們。同時(shí)，每次的作業(yè)老師也都批改的很及時(shí)也很仔細(xì)，每次我們?cè)谌豪飭柪蠋熀芏鄦栴}，老師也都很耐心的及時(shí)回復(fù)，所以說老師的敬業(yè)和負(fù)責(zé)我們每個(gè)人都看在眼里，記在心里。這學(xué)期下來，對(duì)于陳老師我更多的是一種敬佩，敬佩老師的認(rèn)真、敬業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、細(xì)心，也為老師的專業(yè)素質(zhì)感到深深的敬意。所以說，對(duì)老師的感謝中也有我衷心的尊敬之意。感謝老師的悉心栽培，祝您工作愉快，身體健康。參考文獻(xiàn)1 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社，2012.2 龔溎義，等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.高等教育出版社，2014.3 楊明忠、朱家誠(chéng).機(jī)械設(shè)計(jì)M.武漢理工大學(xué)出版社，2015.4 龔溎義，等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè).高等教育出版社，2006.5 孫恒，等.機(jī)械原理.高等教育出版社，2006.