小型攪拌器三維造型設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件工藝設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+PROE】,說(shuō)明書(shū)+PROE,小型攪拌器三維造型設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件工藝設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+PROE】,小型,攪拌器,三維,造型,設(shè)計(jì),關(guān)鍵,癥結(jié),樞紐,零部件,工藝,說(shuō)明書(shū),仿單,proe
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 II 頁(yè)
單位代碼 0 2
學(xué) 號(hào) 080105650
分 類 號(hào) TH6
密 級(jí)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
小型攪拌器三維設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件工藝分析
院（系）名 稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
杜 炳
指導(dǎo)教師
楊漢嵩
2012年5月6日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 62 頁(yè)
小型攪拌器三維設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件工藝分析
摘要
攪拌設(shè)備使用歷史悠久，應(yīng)用范圍廣。在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、建筑行業(yè)等等傳統(tǒng)工業(yè)中均有廣泛的使用。攪拌操作看來(lái)似乎簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，它所涉及的內(nèi)容卻極為廣泛。本文介紹了小型攪拌器設(shè)計(jì)的基本思路和基本理論，分析了攪拌器的基本結(jié)構(gòu)及其相關(guān)內(nèi)容及攪拌器的運(yùn)動(dòng)和其動(dòng)力裝置。通過(guò)對(duì)攪拌器的基本設(shè)備的描述和對(duì)其基本工作原理、作用和功能等相關(guān)文獻(xiàn)的參考，從而對(duì)小型攪拌器的設(shè)計(jì)加以綜述。用pro/e設(shè)計(jì)軟件對(duì)攪拌器的零部件和整體進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。并對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行了工藝分析。
關(guān)鍵詞：傳動(dòng)裝置，聯(lián)軸器，支承裝置，電動(dòng)機(jī)，減速器
The 3D Design of?Small?Blender and the Process analysis for the?Key components
Author:Du Bing
Tutor:Yang Hansong
Abstract
The equipment of pulsator have a long history and are used in most areas. meawhile pulsator are used in tradition industry such as chemistry industry，petroleum industry，architecture industry and so on. The operation of mix round looks as if simpleness，but actually，the ingredient it involved are plaguy complexity. Tht text introduces the basic consider way and the basic theoretics of small pulsator design，and analyzed the basic configuration of pulsator and interfix content and analyzed the athletics and motivity equipment of pulsator.Overpass describe the basic fixture of pulsator and consult its basic employment principle，function and operation，thereby summarize the design of small pulsator. Using Pro/e software to draw a stirrer on the components and the overall three-dimensional image. And the analysis of key parts of the process.
Key word: Gearing，Join shaft ware，Bearing device，Electromotor，Reducer
目 錄
1緒論 1
1.1 攪拌設(shè)備應(yīng)用及作用 1
1.2攪拌物料的種類及特性 1
1.3攪拌裝置的安裝形式 2
1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 3
2 攪拌器罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.1罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型 4
2.2內(nèi)筒體及夾套的壁厚計(jì)算 5
2.3攪拌器的選型 7
3 傳動(dòng)裝置選型 9
3.1選擇電動(dòng)機(jī)功率 9
3.2確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 9
3.3減速器的選擇 9
3.4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 10
3.5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 10
4 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 12
4.1高速級(jí)直齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
4.2低速級(jí)直齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
4.3用pro/e繪制齒輪的三維圖形 20
4.4圓柱齒輪的加工工藝分析 25
5 減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 27
5.1高速軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 27
5.2中間軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 34
5.3低速軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) 40
5.4用pro/e繪制軸承的三維圖形 46
6 攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核 49
6.1軸的結(jié)構(gòu) 49
6.2軸的材料 49
6.3攪拌軸的計(jì)算 50
6.4攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求 50
6.5軸徑的最后確定 50
6.6軸軸的加工工藝分析 51
7 攪拌器附件的選擇 53
7.1攪拌器的軸封裝置 53
7.2結(jié)構(gòu)選擇及計(jì)算 54
7.3液體進(jìn)料管 55
7.4設(shè)備支座的選擇 55
結(jié)論 57
致謝 58
參考文獻(xiàn) 59
附錄 60
附錄A 齒輪的加工工藝過(guò)程 60
附錄B 軸的加工工藝過(guò)程 61
1 緒論
攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作時(shí)從化學(xué)工業(yè)開(kāi)始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過(guò)程的一部分而被廣泛應(yīng)用。
攪拌操作分為機(jī)械攪拌與氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過(guò)液體層，對(duì)液體產(chǎn)生攪拌作用，或使氣泡群一密集狀態(tài)上升借所謂上升作用促進(jìn)液體產(chǎn)生對(duì)流循環(huán)。與機(jī)械攪拌相比，僅氣泡的作用對(duì)液體進(jìn)行的攪拌時(shí)比較弱的，對(duì)于幾千毫帕·秒以上的高粘度液體是難于使用的。但氣流攪拌無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，所以在處理腐蝕性液體，高溫高壓條件下的反應(yīng)液體的攪拌時(shí)比較便利的。在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的攪拌操作均系機(jī)械攪拌，以中、低壓立式鋼制容器的攪拌設(shè)備為主。攪拌設(shè)備主要由攪拌裝置、軸封和攪拌罐三大部分組成。
1.1 攪拌設(shè)備應(yīng)用及作用
攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)都或多或少地應(yīng)用著攪拌操作。攪拌設(shè)備在許多場(chǎng)合時(shí)作為反應(yīng)器來(lái)應(yīng)用的。例如在三大合成材料的生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備作為反應(yīng)器約占反應(yīng)器總數(shù)的99%。。攪拌設(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫度、停留時(shí)間等）的可控范圍較廣，又能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)。
攪拌設(shè)備的作用如下：①使物料混合均勻；②使氣體在液相中很好的分散；③使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻的懸浮；④使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化；⑤強(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）；⑥強(qiáng)化傳熱。
攪拌設(shè)備在石油化工生產(chǎn)中被用于物料混合、溶解、傳熱、植被懸浮液、聚合反應(yīng)、制備催化劑等。例如石油工業(yè)中，異種原油的混合調(diào)整和精制，汽油中添加四乙基鉛等添加物而進(jìn)行混合使原料液或產(chǎn)品均勻化?；どa(chǎn)中，制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺燃料和油漆顏料等工藝過(guò)程，都裝備著各種型式的攪拌設(shè)備。
1.2攪拌物料的種類及特性
攪拌物料的種類主要是指流體。在流體力學(xué)中，把流體分為牛頓型和非牛頓型。非牛頓型流體又分為賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。在攪拌設(shè)備中由于攪拌器的作用，而使流體運(yùn)動(dòng)。
1.3攪拌裝置的安裝形式
攪拌設(shè)備可以從不同的角度進(jìn)行分類，如按工藝用途分、攪拌器結(jié)構(gòu)形式分或按攪拌裝置的安裝形式分等。以下僅就攪拌裝置的各種安裝形式進(jìn)行分類說(shuō)明。
(1)立式容器中心攪拌
將攪拌裝置安裝在立式設(shè)備筒體的中心線上，驅(qū)動(dòng)方式一般為皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，用普通電機(jī)直接聯(lián)接。一般認(rèn)為功率3.7kW一下為小型，5.5~22kW為中型。
(2)偏心式攪拌
攪拌裝置在立式容器上偏心安裝，能防止液體在攪拌器附近產(chǎn)生“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，可以產(chǎn)生與加擋板時(shí)相近似的攪拌效果。攪拌中心偏離容器中心，會(huì)使液流在各店所處壓力不同，因而使液層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，增加了液層間的湍動(dòng)，使攪拌效果得到明顯的提高。但偏心攪拌容易引起振動(dòng)，一般用于小型設(shè)備上比較適合。
(3)傾斜式攪拌
為了防止渦流的產(chǎn)生，對(duì)簡(jiǎn)單的圓筒形或方形敞開(kāi)的立式設(shè)備，可將攪拌器用甲板或卡盤(pán)直接安裝在設(shè)備筒體的上緣，攪拌軸封斜插入筒體內(nèi)。
此種攪拌設(shè)備的攪拌器小型、輕便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，應(yīng)用范圍廣。一般采用的功率為0.1~22kW，使用一層或兩層槳葉，轉(zhuǎn)速為36~300r/min，常用于藥品等稀釋、溶解、分散、調(diào)和及pH值的調(diào)整等。
(4)底攪拌
攪拌裝置在設(shè)備的底部，稱為底攪拌設(shè)備。底攪拌設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：攪拌軸短、細(xì)，無(wú)中間軸承；可用機(jī)械密封；易維護(hù)、檢修、壽命長(zhǎng)。底攪拌比上攪拌的軸短而細(xì)，軸的穩(wěn)定性好，既節(jié)省原料又節(jié)省加工費(fèi)，而且降低了安裝要求。所需的檢修空間比上攪拌小，避免了長(zhǎng)軸吊裝工作，有利于廠房的合理排列和充分利用。由于把笨重的減速機(jī)裝置和動(dòng)力裝置安放在地面基礎(chǔ)上，從而改善了封頭的受力狀態(tài)，同時(shí)也便于這些裝置的維護(hù)和檢修。
底攪拌雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，突出的問(wèn)題是葉輪下部至軸封處的軸上常有固體物料粘積，時(shí)間一長(zhǎng)，變成小團(tuán)物料，混入產(chǎn)品中影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此需用一定量的室溫溶劑注入其間，注入速度應(yīng)大于聚合物顆粒的沉降速度，以防止聚合物沉降結(jié)塊。另外，檢修攪拌器和軸封時(shí)，一般均需將腹內(nèi)物料排凈。
(5)臥式容器攪拌
攪拌器安裝在臥式容器上面，殼降低設(shè)備的安裝高度，提高攪拌設(shè)備的抗震性，改進(jìn)懸浮液的狀態(tài)等?？捎糜跀嚢铓庖悍蔷嘞档奈锪?，例如充氣攪拌就是采用臥式容器攪拌設(shè)備的。
(6)臥式雙軸攪拌
攪拌器安裝在兩根平行的軸上，兩根軸上的攪拌葉輪不同，軸速也不等，這種攪拌設(shè)備主要用于高黏液體。采用臥式雙軸攪拌設(shè)備的目的是要獲得自清潔效果。
(7)旁入式攪拌
旁入式攪拌設(shè)備是將攪拌裝置安裝在設(shè)備筒體的側(cè)壁上，所以軸封結(jié)構(gòu)是罪費(fèi)腦筋的。旁入式攪拌設(shè)備，一般用于防止原油儲(chǔ)罐泥漿的堆積，用于重油、汽油等的石油制品的均勻攪拌，用于各種液體的混合和防止沉降等。
(8)組合式攪拌
有時(shí)為了提高混合效率，需要將兩種或兩種以上形式不同、轉(zhuǎn)速不同的攪拌器組合起來(lái)使用，稱為組合式攪拌設(shè)備。
1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們對(duì)攪拌器有了完整的了解和深刻認(rèn)識(shí)。而且學(xué)會(huì)把所學(xué)知識(shí)有效的用運(yùn)到解決實(shí)際問(wèn)題中的能力，不僅對(duì)課本所學(xué)知識(shí)有了更深層次的掌握，同時(shí)提高了自己解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)會(huì)了更好的查閱相關(guān)資料，為以后打下良好基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們受益匪淺，通過(guò)研究解決一些工程技術(shù)問(wèn)題，各方面的能力均有提升。
2 攪拌器罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型
(1)筒體及封頭型式
選擇圓柱形筒體，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭
(2)確定內(nèi)筒體和封頭的直徑
攪拌罐類設(shè)備長(zhǎng)徑比取值范圍是1~2，綜合考慮罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率、傳熱以及物料特性的影響選取
根據(jù)工藝要求，裝料系數(shù)，罐體全容積m3，罐體公稱容積（操作時(shí)盛裝物料的容積）。
初算筒體直徑
即
圓整到公稱直徑系列，去。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)，封頭直邊高度，
(3)確定內(nèi)筒體高度H
當(dāng)時(shí)，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表16-6得封頭的容積v=0.1113m3
，取
核算與
，該值處于之間，故合理。
該值接近，故也是合理的。
(4)選取夾套直徑
內(nèi)筒徑
夾套
表2-1 夾套直徑與內(nèi)通體直徑的關(guān)系
由表2-1，取。
夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑
2.2內(nèi)筒體及夾套的壁厚計(jì)算
(1)選擇材料，確定設(shè)計(jì)壓力
按照《鋼制壓力容器》（）規(guī)定，決定選用高合金鋼板，該板材在一下的許用應(yīng)力由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》附表查取，，常溫屈服極限。
計(jì)算夾套內(nèi)壓
介質(zhì)密度
液柱靜壓力
最高壓力
設(shè)計(jì)壓力
所以
故計(jì)算壓力
內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用，按內(nèi)壓則取，按外壓則取
（2）夾套筒體和夾套封頭厚度計(jì)算
夾套材料選擇熱軋鋼板，其
夾套筒體計(jì)算壁厚
夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》表4-3得
則
查《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》表4-2取鋼板厚度負(fù)偏差，對(duì)于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時(shí)，可取腐蝕裕量，對(duì)于碳鋼取腐蝕裕量，故內(nèi)筒體厚度附加量，夾套厚度附加量。
根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度。
夾套封頭計(jì)算壁厚為
確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。
（3）內(nèi)筒體壁厚計(jì)算
①按承受內(nèi)壓計(jì)算
焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計(jì)算壁厚為：
②按承受外壓計(jì)算
設(shè)內(nèi)筒體名義厚度，則，內(nèi)筒體外徑。
由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》圖4-6查得，圖4-9查得，此時(shí)許用外壓為：
故取內(nèi)筒體壁厚可以滿足強(qiáng)度要求。
2.3攪拌器的選型
槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比,渦輪式葉輪的一般為0.25~0.5，渦輪式為快速型，快速型攪拌器一般在時(shí)設(shè)置多層攪拌器，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑d。適應(yīng)的最高黏度為左右。
攪拌器在圓形罐中心直立安裝時(shí)，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度C一般為槳徑的1~1.5倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，如離底高度.最上層葉輪高度離液面至少要有1.5d的深度。
圖2-1 攪拌器
符號(hào)說(shuō)明
——鍵槽的寬度 ——攪拌器槳葉的寬度
——輪轂內(nèi)經(jīng) ——攪拌器緊定螺釘孔徑
——輪轂外徑 ——攪拌器直徑
——攪拌器參考質(zhì)量 ——圓盤(pán)到輪轂底部的高度
——攪拌器許用扭矩 ——輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和 ——攪拌器槳葉的厚度
選定攪拌器為六直葉開(kāi)啟渦輪式攪拌器，如圖2-1所示。攪拌器的通用尺寸為槳徑:槳長(zhǎng):槳寬。
由前面的計(jì)算可知液層深度，而，故，則設(shè)置兩層攪拌器。
為防止底部有沉淀，將底層葉輪放置低些，離底層高度為，上層葉輪高度離液面的深度，即。則兩個(gè)攪拌器間距為，該值大于也輪直徑，故符
合要求。
查HG-T 3796.1~12-2005,選取攪拌器參數(shù)如表2-2：
450
55
85
90
100
14
864
8.8
表2-2 攪拌器參數(shù)
3 傳動(dòng)裝置選型
3.1選擇電動(dòng)機(jī)功率
根據(jù)具體需求設(shè)計(jì)攪拌器轉(zhuǎn)速為，工作機(jī)所需的功率為
Pw=n×M/9549=60×324/9549=2.0358kW
由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為
η=η12·η24·η32
式中：η1、η2、η3分別為聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》P5表1-7得：各項(xiàng)所取值如表3-1：
種 類
取 值
齒輪傳動(dòng)的軸承
深溝球軸承
0．993
齒輪傳動(dòng)
7級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)
0．962
聯(lián)軸器
剛性聯(lián)軸器
0．99
表3-1 各傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率
η=0．992×0．9934×0．9622＝0.8819
所以 Pd=Pw/η=2.0358／0.8819kW=2.3084kW
3.2確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速nw=60 r/min，按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，兩級(jí)齒輪傳動(dòng)比i=8~60,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為
nd=i’·nw=(8~60)×60r/min=（480~3600）r/min
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，比較三個(gè)方案選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1—8，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped=4kW，滿載轉(zhuǎn)速nm=720 r/min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
3.3減速器的選擇
攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速nw=60 r/min，選定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm=720 r/min，由推薦傳動(dòng)比選i=8~60,選定兩級(jí)圓柱齒輪減速器。綜合攪拌器器型選擇同軸式減速器。如圖3-1：
圖3-1 同軸式減速器
3.4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比
（1）總傳動(dòng)比
因?yàn)?
所以：總傳動(dòng)比
2)分配傳動(dòng)比
根據(jù)均勻磨損要求，采用兩級(jí)減速器連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，i=i1*i2=12則：
3.5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
（1）電動(dòng)機(jī)軸：
P0 = Pd =4kW
n0 = nm =720 r/min
T0 = 9550×()=53.06 N·m
(2)高速軸：
P1 = P0η1 = 3.96 kW
n1 = n0 =720 r/min
T1 = 9550×()=52.525N·m
(3)中間軸：
P2 = P1η2η3 =3.783 kW
n2 = = 180 r/min
T2 = 9550×()=200.7091 N·m
(4)低速軸：
P3 = P2η2η3 = 3.614 kW
n3 = =60 r/min
T3 = 9550×()=575.228N·m
(5)輸出軸：
P4 = P3η3= 3.578kW
n4 = = 60r/min
T4 = 9550×()= 569.498N·m
輸出軸功率或輸出軸轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘以聯(lián)軸器效率(0.99）
運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理后如表3-2所示：
軸名
功率P/
kw
轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
轉(zhuǎn)速n/
(r·min-1)
傳動(dòng)比i
效率
電機(jī)軸
4kw
53.06
720
1
0.99
高速軸
3.96kw
52.525
720
4.0
0.95
中間軸
3.783kw
200.7091
180
3.0
0.95
低速軸
3.614kw
575.228
60
1
0.99
輸出軸
3.578kw
569.498
60
表3-2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果
4 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
4.1 高速級(jí)直齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
(1)材料選擇及熱處理
小齒輪1選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS1=280.
大齒輪2選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS2=240.
兩者皆為軟齒面。
(2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。
(3)選小齒輪齒數(shù)z1=20,大齒輪齒數(shù)z2=80
2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
d1t≥2.323KtT1?du±1uZEσH2
確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
(1)試選Kt=1.6
(2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 =52.525N·m。
(3)按 機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)?d=1
(4)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)
ZE=189.8MPa12
(5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa
(6)由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60×720×1×(2×8×300×10)=2.0736×109
N2=60n2jLh=60×720×1×(2×8×300×10)/4=5.184×108
(7)按機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.90,
KHN2=1.05.
(8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得
σH1=KHN1σlim1S=0.90×600MPa=540MPa
σH2=KHN2σlim2S=1.05×550MPa=577.5MPa
計(jì)算
(1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t=2.3231.6×5.25×1041×54×189.85402=54.511㎜
(2)計(jì)算圓周速度
V=πd1tn160×1000=π×54.511×72060×1000=2.05m/s.
(3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt。
b=?dd1t=1×54.511=54.511㎜
mnt=d1tZ1=54.51120=2.7255㎜
h=2.25 mnt=2.25×2.62=6.1323㎜
b/h==8.89
(4)計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)v=2.05m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.1,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得KHβ=1.421,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13查得KFβ=1.35.由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3查得直齒輪KHα=KFα=1。故載荷系數(shù)
K=KAKVKHαKHβ=1×1.1×1×1.421=1.5631
(5)按實(shí)際的載荷校正所算得的分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-10a）得
d1=d1t3KKt=54.511×31.56311.6=54.088㎜
(6)計(jì)算模數(shù)mn
mn=d1z1=54.08820=2.7044㎜
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-17
mn≥32KT1?dZ12·YFaYSaσF
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1）計(jì)算載荷系數(shù)。
K=KAKVKFαKFβ=1×1.1×1×1.35=1.485
2)查取齒形系數(shù)
由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得YFa1=2.80；YFa2=2.22
3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得YSa1=1.57；YSa2=1.77
4)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa,大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa。
7）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.88,KFN2=0.90。
8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
1取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得：
σF1=KFN1σFE1S=0.88×5001.4=314.29MPa
σF2=KFN2σFE2S=0.90×3801.4=244.29MPa
9)計(jì)算大小齒輪的YFaYSaσF并加以比較×
YFaYSaσF1=2.80×1.57314.29=0.01399
YFaYSaσF1=2.22×1.77244.29=0.01608
大齒輪的數(shù)值大。
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
mn≥32×1.485×5.25×1041×202×0.01608=1.84㎜
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn=2㎜，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=54.088㎜l來(lái)計(jì)算應(yīng)有齒數(shù)。于是由
Z1=d1mn=54.0882=27.044
取Z1=28,則Z2=uZ1=4×28=112。
4.幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑
d1=Z1mn=28×2=56㎜
d2=Z2mn=112×2=224㎜
（2）計(jì)算中心距
a=(Z1+Z2)mn2=(28+112)×22=140㎜
(3)計(jì)算齒輪寬度
b=?bd1=1×56=56㎜
圓整后B2=55㎜,B1=60㎜
5．主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果。
中心距： a=140㎜；
法面模數(shù)： mn=2；
齒數(shù); Z1=28,Z2=112
分度圓直徑：d1=56㎜,d2=224mm
基圓直徑：d b1=52.623mm，db2=210.491
齒頂圓直徑：da1=60mm,da2=228mm
齒根圓直徑：df1=51mm,df2=219mm
全齒高：h1=4.5mm,h2=4.5mm
材料選擇及熱處理
小齒輪1選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS1=280.
大齒輪2選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS2=240.
4.2 低速級(jí)直齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1）材料選擇及熱處理
小齒輪1選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS1=280.
大齒輪2選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS2=240.
兩者皆為軟齒面。
2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。
3）選小齒輪齒數(shù)z1=24,大齒輪齒數(shù)z2=72
2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
d1t≥2.323KtT1?du±1uZEσH2
(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
1）試選Kt=1.6
2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 =200.709N·m。
3）按 機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)?d=1
4)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)
ZE=189.8MPa12
5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa
6)由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60×720×1×(2×8×300×10)=5.184×108
N2=60n2jLh=60×720×1×(2×8×300×10)/4=1.296×108
7)按機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.0,
KHN2=1.1.
8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得
σH1=KHN1σlim1S=1.0×600MPa=600MPa
σH2=KHN2σlim2S=1.1×550MPa=605MPa
（2）計(jì)算
1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t=2.3231.6×2.00709×1051×43×189.86002=81.182㎜
2）計(jì)算圓周速度
V=πd1tn160×1000=π×81.182×18060×1000=0.765m/s.
3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt。
b=?dd1t=1×81.182=81.182㎜
mnt=d1tZ1=81.18220=3.383㎜
h=2.25 mnt=2.25×3.383=7.6108㎜
b/h==10.67
4）計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)v=0.765m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.05,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得KHβ=1.426,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13查得KFβ=1.35.由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3查得直齒輪KHα=KFα=1。故載荷系數(shù)
K=KAKVKHαKHβ=1×1.05×1×1.426=1.4973
5）按實(shí)際的載荷校正所算得的分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-10a）得
d1=d1t3KKt=81.182×31.49731.6=79.406㎜
6)計(jì)算模數(shù)mn
mn=d1z1=79.40624=3.308㎜
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-17
mn≥32KT1?dZ12·YFaYSaσF
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1）計(jì)算載荷系數(shù)。
K=KAKVKFαKFβ=1×1.05×1×1.35=1.4175
2)查取齒形系數(shù)
由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得YFa1=2.65；YFa2=2.24
3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得YSa1=1.58；YSa2=1.75
4)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa,大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa。
7）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.93,KFN2=0.96。
8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
1取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得：
σF1=KFN1σFE1S=0.93×5001.4=332.14MPa
σF2=KFN2σFE2S=0.96×3801.4=260.57MPa
9)計(jì)算大小齒輪的YFaYSaσF并加以比較
YFaYSaσF1=2.65×1.58332.14=0.0126
YFaYSaσF1=2.24×1.75260.57=0.015
大齒輪的數(shù)值大。
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
mn≥32×1.4175×2.00709×1051×242×0.01608=2.456㎜
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn=2.5㎜，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=79.406㎜來(lái)計(jì)算應(yīng)有齒數(shù)。于是由
Z1=d1mn=79.4062.5=27.624
取Z1=28,則Z2=uZ1=3×28=84。
4.幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑
d1=Z1mn=28×2.5=70㎜
d2=Z2mn=84×2.5=210㎜
（2）計(jì)算中心距
a=(d1+d2)mn2=(70+210)×22=140㎜
(3)計(jì)算齒輪寬度
b=?bd1=1×70=70㎜
圓整后B2=80㎜,B1=85㎜
5．主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果。
中心距： a=140㎜；
法面模數(shù)： m=2.5mm；
齒數(shù); Z1=28,Z2=84
分度圓直徑：d1=70㎜,d2=210mm
基圓直徑：d b1=65.778mm，db2=197.335
齒頂圓直徑：da1=75mm,da2=215mm
齒根圓直徑：df1=63.75mm,df2=213.75mm
全齒高：h1=6.25mm,h2=6.25mm
材料選擇及熱處理
小齒輪1選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS1=280.
大齒輪2選用45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)HBS2=240.
4.3 用proe繪制齒輪的三維圖形
在 proE 中直齒圓柱齒輪是利用參數(shù)進(jìn)行繪制的，在零件模式下，取消默認(rèn)模板，使用公制尺寸模板，新建零件零件模型。
1） 使用front平面草繪4個(gè)任意半徑的同心圓，確定，按“√”退出草繪。
2) 點(diǎn)擊“工具—>參數(shù)”彈出參數(shù)設(shè)置框，點(diǎn)擊“+”增加參數(shù)行，在“名稱”
列輸入直齒圓柱齒輪的參數(shù)符號(hào)，在“值”列輸入需要指定的參數(shù)值。如圖4-1：圖4-1 輸入?yún)?shù)
其中：m（模數(shù)）、z（齒數(shù)）、Prsangle（齒形角）ha（齒高）、c（齒隙系數(shù)）、
width（齒寬）的參數(shù)值需要指定其值，其余如d（分度圓直徑）、db（基圓直徑）、
da（齒頂圓直徑）、df（齒根圓直徑）使用關(guān)系式進(jìn)行尺寸賦值。
參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“確定”關(guān)閉。
3) 點(diǎn)擊“工具—>關(guān)系”彈出“關(guān)系”框，對(duì)齒輪的參數(shù)建立參數(shù)關(guān)系式。將鼠標(biāo)移到至同心圓上，4個(gè)同心圓同時(shí)加亮，點(diǎn)擊，顯示同心圓的尺寸符號(hào)。在“關(guān)系”欄中輸入如下關(guān)系式，點(diǎn)擊“確定”關(guān)閉窗口。如圖4-2：圖4-2 輸入關(guān)系式
d=m*z
db=d*(cos(prsangle))
da=d+2*m*ha
df=d-2*(ha+c)*m
D0=d
D1=db
D2=da
D3=df
4) 執(zhí)行“編輯—>再生”，圖形中通過(guò)關(guān)系式賦值的4個(gè)同心圓的直徑確定，即d、
db、da、df 的值，再次打開(kāi)參數(shù)欄可以看到這4個(gè)參數(shù)已經(jīng)被賦值。如圖4-3：圖4-3
5) 繪制齒輪的漸開(kāi)線
點(diǎn)擊窗口“創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線”按鈕，選取“從方程”，確定，選取坐標(biāo)類型為圓柱
坐標(biāo)系后彈出程序運(yùn)行框和記事本，在記事本中輸入漸開(kāi)線方程如下：
x=t*sqrt((da/db)^2-1)
y=180/pi
r=0.5*db*sqrt(1+x^2)
theta=x*y-atan(x)
z=0
圖4-4 繪制漸進(jìn)線
點(diǎn)擊記事本“文件—>保存”后關(guān)閉記事本，在“曲線：從方程”的右下角點(diǎn)擊
“預(yù)覽”或直接確定，漸開(kāi)線繪制成功，如圖4-4。
6) 創(chuàng)建漸開(kāi)線與分度圓的交點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)。
執(zhí)行“基準(zhǔn)點(diǎn)創(chuàng)建”工具，選取漸開(kāi)線后，按下“ctrl”選取分度圓，“確定”，
基準(zhǔn)點(diǎn)PNT0 創(chuàng)建成功。
7) 創(chuàng)建基準(zhǔn)軸A-1
執(zhí)行“基準(zhǔn)軸”創(chuàng)建工具，選取TOP平面后按“ctrl”選取RIGHT平面，取兩
個(gè)平面的交線為基準(zhǔn)軸。
8) 創(chuàng)建基準(zhǔn)平面DTM1
執(zhí)行“基準(zhǔn)平面”工具，選取基準(zhǔn)軸后按“ctrl”選取基準(zhǔn)點(diǎn)PNT0，“確定”基
準(zhǔn)平面創(chuàng)建成功。
9) 創(chuàng)建基準(zhǔn)平面DTM2
執(zhí)行“基準(zhǔn)平面”工具，選取基準(zhǔn)平面DTM1 后按“ctrl”選取基準(zhǔn)軸A-1，在
偏距中輸入旋轉(zhuǎn)角度值“360/4/Z”，選取“是”添加“360/4/Z”作為特征關(guān)系，
“確定”。如圖4-5：
圖4-5
10) 通過(guò)基準(zhǔn)平面DTM2 鏡像漸開(kāi)線
11) 修剪齒形
選取FRONT平面進(jìn)入草繪模式，點(diǎn)擊“通過(guò)邊創(chuàng)建圖元”按鈕，選取齒根圓和
兩條漸開(kāi)線，創(chuàng)建漸開(kāi)線與齒根圓之間的圓角，圓角半徑為“d/400”，修剪去除
多余的曲線，按“√”退出草繪。
圖4-6
12) 拉伸齒頂圓成特征實(shí)體：如圖4-7：
圖4-7 拉伸
13) 利用去除材料拉伸出第一個(gè)齒槽
在草繪模式下利用“通過(guò)邊創(chuàng)建圖元”選取齒形曲線與齒頂圓的的封閉曲線。如圖：圖4-8
14) 陣列齒形
選取整列方式為“軸”，數(shù)量為75，陣列角度為“360/z”，按確定：如圖4-9 ：
圖4-9 齒輪
4.4 齒輪的加工工藝分析
1）圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)忒點(diǎn)
圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部。在齒圈上切出直齒，而在輪體上有空或帶有軸。輪體結(jié)構(gòu)形狀直接影響齒輪加工工藝的制定。
2）圓柱齒輪傳動(dòng)的精度要求
要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比恒定，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化量在一定限度內(nèi)。要求齒輪工作是齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置。
3）齒輪的材料選擇
一般講，對(duì)于低速重載的傳動(dòng)力齒輪，有沖擊載荷的傳力齒輪面受壓產(chǎn)生塑性變形或磨損，且輪齒容易折斷，應(yīng)選用機(jī)械強(qiáng)度、硬度等綜合力學(xué)性能好的材料，經(jīng)滲碳淬火，芯部具有良好的韌性，齒面硬度可達(dá)56-62HRC。
4）齒輪的毛坯
齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)強(qiáng)度要求低的齒輪。當(dāng)吃了要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊是，多選用鍛件。這里選用鍛件為毛坯。
5）圓柱齒輪的加工工藝過(guò)程
圓柱齒輪的加工工藝如表4-1：
表4-1 圓柱齒輪加工工藝過(guò)程
序號(hào)
工序內(nèi)容及要求
定位基準(zhǔn)
設(shè)備
1
鍛造
2
正火
3
粗車各部，均留余量1.5mm
外圓、端面
轉(zhuǎn)塔車床
4
粗車各部，內(nèi)孔只錐孔塞規(guī)刻線外6-8mm，其余達(dá)圖樣要求
外圓、內(nèi)孔、端面
C616
5
滾齒Fw-0.036mm， Fi=0.10mm
Fi=0..22mm ， Fβ=0.011mm
W=80.84-0.19-0.14mm ，齒面Ra2.5μm
內(nèi)孔、端面
Y38
6
倒角
內(nèi)孔、端面
倒角機(jī)
7
插鍵槽達(dá)圖樣要求
外圓、端面
插床
8
去毛刺
9
剃齒
內(nèi)孔、端面
Y6714
10
熱處理：齒面淬火后硬度達(dá)50-55HRC
11
磨內(nèi)孔錐，磨至錐孔塞規(guī)小端平
齒面、端面
M220
12
銜齒達(dá)圖樣要求
內(nèi)孔、端面
Y5714
13
終結(jié)檢驗(yàn)
5 減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)
1 2 3 4 5 6 7
圖5-1高速軸
1 2 3 4 5
圖5-2 中間軸
1 2 3 4 5 6 7
圖5-3 低速軸軸
5.1 高速軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)
1. 輸入軸上功率
2．求作用在齒輪上的力
3．初定軸的最小直徑
選軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表１５－３，取于是初步估算軸的最小直徑
這是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑，由于此處開(kāi)鍵槽，校正值，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表14-1取，則
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用LX2型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為140N·ｍ。半聯(lián)軸器的孔徑，軸孔長(zhǎng)度L＝38ｍｍ,J型軸孔,C型鍵,軸段1的直徑,軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長(zhǎng)度略短,故取。
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(１)擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)前圖）
(２)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
１）為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，１－２軸段右端需制處一軸肩，軸肩高度,故?。捕蔚闹睆?
2）初選型號(hào)6206的角接觸球軸承 參數(shù)如下
基本額定動(dòng)載荷
基本額定靜載荷
故 軸段7的長(zhǎng)度比軸承寬度少小,故取
3 )由于是做成齒輪軸，.故取
4 )由上可確定軸段5的直徑, 取,取
為減小應(yīng)力集中,并考慮右軸承的拆卸,軸段6的直徑應(yīng)根據(jù)6206角接觸球軸承的定位軸肩直徑確定,即
5 )取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距H,取 ,取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁見(jiàn)的距離S=9mm,取軸承寬度T=16mm.由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得軸承蓋凸緣厚度e=10mm,取聯(lián)軸器輪轂端離K=20mm.
故
6）鍵連接。聯(lián)軸器：選圓頭平鍵 鍵A 8*28 t=4mm h=7mm
b=8mm
5.軸的受力分析
1)畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖
２)計(jì)算支承反力
在垂直面上
在水平面上
故
總支承反力
3）畫(huà)彎矩圖
故
4）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖
圖5-4 轉(zhuǎn)矩圖
B
L3
L2
L1
FV1
FH2
FV2
Fa
Fr
Ft
FH1
C
FV2
FV1
Ft
MVB
FH2
Fr
Fa
FH1
T
M2
M1
M’’HB
M’HB
6． 校核軸的強(qiáng)度
C剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故C剖面左右兩側(cè)均為危險(xiǎn)剖面即4-5段的左右兩側(cè)，先計(jì)算C面的左側(cè)：
，M=M154.3-27.554.3=25206.76N?mm
，
，
軸的材料為40Cr, 調(diào)質(zhì)處理.由表 15-1查得,. 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表3-2查取.因 , ,經(jīng)插值后可查得 ，
可得軸的材料的敏性系數(shù)為
，
故有應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為
得尺寸系數(shù)得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
得
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為
由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)
, 取
, 取
于是,計(jì)算安全系數(shù)值,按式(15-6)~(15-8)則得
故安全
計(jì)算C的右側(cè)面：
過(guò)盈配合處的，由附表3-8用插值法求出=0.8，并取有：
=2.83，=2.27，同時(shí)
于是,計(jì)算安全系數(shù)值,按式(15-6)~(15-8)則得:
故安全
7 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸,通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理,故取折合系數(shù),則
查表15-1得[]=70mpa,因此,故安全.
8 校核鍵連接強(qiáng)度
聯(lián)軸器:
查表得.故強(qiáng)度足夠.
9. 校核軸承壽命
軸承載荷 軸承1 徑向:
軸向:
軸承2 徑向:
軸向:
因此,軸承1為受載較大的軸承,按軸承1計(jì)算
按表13-6,,取, 介于0.029~0.058間，e值介于0.40~0.43有：，故>e。
在表13-5中,對(duì)應(yīng)的e值為0.4~0.43,Y值為1.4~1.3線性插值法求Y值
故
查表13-3得預(yù)期計(jì)算壽命 ，按一天工作8小時(shí)一年300天可用35年。
5.2 中間軸及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì)
1. 中間軸上的功率
轉(zhuǎn)矩
２．求作用在齒輪上的力
高速大齒輪:
低速小齒輪:
３．初定軸的最小直徑選軸的材料為４５鋼，調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù)表１５－３，取于是由式１５－２初步估算軸的最小直徑
由于此處開(kāi)鍵槽，校正值，取軸段最細(xì)的直徑
４．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(１)擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)前圖）
(２)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
1 )初選型號(hào)6207深溝球軸承 參數(shù)如下
基本額定動(dòng)載荷
基本額定靜載荷 故
2 )軸段2上安裝齒輪,為便于齒輪的安裝,應(yīng)略大與,可取.齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪左端面上,軸段2的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短,已知齒寬,故取。
3 )齒輪右端用肩固定,由此可確定軸段3的直徑, 軸肩高度,取,為了與1、3軸的齒輪相嚙合，故取
4 )取齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠間距H,取 ,取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁見(jiàn)的距離S=8mm,取軸承寬度C=17mm.故
5）鍵連接。
高速齒輪：選圓頭普通平鍵 鍵A 12*70 GB1095-1979 t=5mm h=8mm
低速齒輪：選圓頭普通平鍵 鍵A 12*45 GB1095-1979 t=5mm h=8mm
5.軸的受力分析
(1)畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖
(２)計(jì)算支承反力
在垂直面上
MVB=FV1L1=206.47×52.8=10901.62N
MVC=FV2L3=-3286.36×62.8=180450.78N
在水平面上
總支承反力
(3) 畫(huà)彎矩圖
故
(4) 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖
轉(zhuǎn)矩圖，如圖5-5：
圖5-5 轉(zhuǎn)矩圖
6 校核軸的強(qiáng)度
高速大齒輪剖面，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故高速大齒輪剖面為危險(xiǎn)剖面
軸的材料為45剛 , 調(diào)質(zhì)處理. 由 表 15-1 查得,. 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取.因 , ,經(jīng)插值后可查得
可得軸的材料的敏性系數(shù)為
故有應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4)為
得尺寸系數(shù)，得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
得
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,則按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)值為
由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)
, 取
, 取
于是,計(jì)算安全系數(shù)值,按式(15-6)~(15-8)則得
故安全
同時(shí)由于低速小齒輪剖面，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故低速小齒輪剖面為危險(xiǎn)剖面
其他參數(shù)同上。
故安全
7 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸,通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理,故取折合系數(shù),則
B面：
C面：
查表15-1得[]=60MPa,因此,故安全.
8 校核鍵連接強(qiáng)度
高速齒輪:
查表得.故強(qiáng)度足夠.
低速齒輪:
查表得.故強(qiáng)度足夠.
9. 校核軸承壽命
軸承載荷 軸承1 徑向:
軸向:
軸承2 徑向:
軸向:
因此,軸承2為受載較大的軸承,按軸承2計(jì)算
,介于0.058~0.087間，e值介于0.43~0.46間, 故
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