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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目十七：電動(dòng)絞車(chē)傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖： 原始數(shù)據(jù)： 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)方案 1 2 3 4 5 剛繩牽引力F（N） 7500 9200 11000 12000 13000 鋼繩速度V（m/s） 0.6 0.65 0.5 0.6 0.55 卷筒直徑D（mm） 250 250 250 250 250 目錄 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)-------------------------------------------------4 1工作條件與技術(shù)要求-------------------------------------------4 2設(shè)計(jì)內(nèi)容----------------------------------------------------4 3原始數(shù)據(jù)-----------------------------------------------------4 2． 傳動(dòng)方案的擬定-----------------------------------------------4 1傳動(dòng)方案的擬定-----------------------------------------------4 2傳動(dòng)方案的說(shuō)明-----------------------------------------------5 三．電動(dòng)機(jī)的選擇------------------------------------------------ 5 1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型---------------------------------------------- 5 2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量-------------------------------------------- 5 3 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速-------------------------------------------- 5 四．總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配---------------------------------6 1 計(jì)算總傳動(dòng)比-------------------------------------------------6 2 分配各級(jí)傳動(dòng)比-----------------------------------------------6 五．計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)---------------------------------7 六、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------8 1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)--------------------------------------------8 2.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)-------------------------------------------13 3.開(kāi)式低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)----------------------------------------16 七、 高速軸的設(shè)計(jì)-------------------------------------------------20 1. 求作用在齒輪上的力------------------------------------------20 2.初步確定軸的最小直徑-----------------------------------------20 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)------------------------------------------------21 4.軸上零件的周向定位-------------------------------------------22 5.確定軸上圓角和倒角尺寸----------------------------------------22 6.求軸上的載荷-------------------------------------------------22 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度-------------------------------------24 八.中速軸的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------24 1． 求作用在齒輪上的力--------------------------------------------24 2.初步確定軸的最小直徑-------------------------------------------25 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------25 4.軸上零件的周向定位---------------------------------------------26 5.確定軸上圓角和倒角尺寸-----------------------------------------26 6.求軸上的載荷--------------------------------------------------28 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度--------------------------------------28 9. 低速軸的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------28 1．求作用在軸上的力---------------------------------------------28 2．初步確定軸的最小直徑------------------------------------------29 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------30 4．求軸上的載荷-------------------------------------------------30 5.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度--------------------------------------31 6.精確校核軸的強(qiáng)度---------------------------------------------32 十.軸承的選擇和校核計(jì)算------------------------------------------35 十一.鍵連接的選擇與校核計(jì)算--------------------------------------38 1．輸入軸與聯(lián)軸器的鍵連接---------------------------------------------38 2．齒輪2與軸2的鍵連接-----------------------------------------------38 3．齒輪4與軸3的鍵連接-----------------------------------------------38 4.聯(lián)軸器與軸3的鍵連接------------------------------------------------38 十二、聯(lián)軸器的選擇-----------------------------------------------39 1．輸入軸的聯(lián)軸器的選擇-----------------------------------------------39 2．輸出軸的聯(lián)軸器的選擇-----------------------------------------------39 十三、減速器附件設(shè)計(jì)---------------------------------------------40 1．視孔蓋--------------------------------------------------------------40 2．通氣器-------------------------------------------------------------40 3．油面指示器---------------------------------------------------------40 4．油塞---------------------------------------------------------------40 5．起吊裝置-----------------------------------------------------------40 6．定位銷(xiāo)-------------------------------------------------------------40 7．起蓋螺釘-----------------------------------------------------------40 十四、潤(rùn)滑與密封-------------------------------------------------40 1．齒輪的潤(rùn)滑----------------------------------------------------------40 2． 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑------------------------------------------------------40 3．密封方法的選取------------------------------------------------------40 十五.箱體設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------41 總結(jié) ------------------------------------------------------------42 參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------------43 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.工作條件與技術(shù)要求：輸送帶速度允許誤差為5％。輸送機(jī)效率為ηw=0.96；工作情況：?jiǎn)伟嘀疲B續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微沖擊，工作年限為5年(每年工作300天，每天16小時(shí)），工作環(huán)境：室內(nèi)，清潔；動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380V ；檢修間隔期間：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修：制造條件極其生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠，小批量生產(chǎn)。 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）確定傳動(dòng)裝置的類(lèi)型，畫(huà)出機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖； （2）選擇電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算； （3）傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算； （4）繪制減速器裝配圖草圖和裝配圖各1張（A0）; （5）繪制減速器箱體零件圖1張（A1）、齒輪及軸的零件圖各1張（A2） 3.原始數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶曳引力F（KN）：9200 運(yùn)輸帶速度V（m/s）：0.65 滾筒直徑D (mm)：250 二.傳動(dòng)方案的擬定 1.傳動(dòng)方案的擬定：輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入減速器3，在經(jīng)聯(lián)軸器4傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送帶6工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)分流式圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，高速級(jí)齒輪相對(duì)于軸承位置對(duì)稱(chēng)，沿齒寬載荷分布較均勻，高速級(jí)和低速級(jí)分別為斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪動(dòng)。 =24000h F=9200N V=0.65m/s D=250mm 展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器 2.傳動(dòng)方案的說(shuō)明 如圖電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器傳入減速器，減速器采用兩級(jí)展開(kāi)式減速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪位置不對(duì)稱(chēng)。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩的輸入端，可使軸變形以抵消部分齒輪接觸不均現(xiàn)象。 在多級(jí)傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置順序不僅影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，而且對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸有很大影響，此次采用的傳動(dòng)裝置：高速級(jí)采用圓柱斜齒輪傳動(dòng)，低速級(jí)采用圓柱直齒輪傳動(dòng)，因?yàn)榇蟪叽绲男饼X輪難以制造，且費(fèi)用較高。 減速器采用二級(jí)閉式傳動(dòng)，便于潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)，能適應(yīng)繁重和惡劣的條件下長(zhǎng)期工作。 原動(dòng)機(jī)采用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，是適用于一般用途的全封閉的自扇冷式電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)錢(qián)便宜，維修方便。 三．電動(dòng)機(jī)的選擇 1 .選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 按已知工作條件和要求，選用Y系列一般用途的三相異步電動(dòng)機(jī) 2 .選擇電動(dòng)機(jī)的容量 1）滾筒所需功率： =FV/1000=92000.65/1000=5.89 kw 滾筒的轉(zhuǎn)速 =601000V/πD=49.66r/min 2）電動(dòng)機(jī)至滾筒之間傳動(dòng)裝置的總效率為η： 其中，， ，分別為傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)式齒輪，中聯(lián)軸器，閉式齒輪傳動(dòng)及滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的效率，是滾筒的效率，=0.95，=0.99，=0.97 ，， 3）確定電動(dòng)機(jī)的額定功率 電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 =/η=5.89/0.784=7.63kw 選定電動(dòng)機(jī)的額定功率=11 kw 3.選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 =49.66 r/min 該傳動(dòng)系統(tǒng)為展開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)，查閱教材表18-1推薦傳動(dòng)比為 3~6 則總傳動(dòng)比可取 27至216之間 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 =27=2749.66=1340.82r/min =60=21649.66=10726.56r/min 可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ，1500r/min ，3000r/min的電動(dòng)機(jī)都符合，這里初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ，1500r/min ，3000r/min的三種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表： 由參考文獻(xiàn)[1]中表16-1查得： 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 （KW） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n/(r/min) 同步轉(zhuǎn)速 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 1 Y160M1-2 11 3000 2930 2.0 2.2 2 Y160M-4 11 1500 1460 2.2 2.2 3 Y160L-6 11 1000 970 2.0 2.0 4 Y180L-8 11 750 730 1.7 2.0 由表中數(shù)據(jù)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量，價(jià)格以及總傳動(dòng)比即選方案1 四．總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 1.計(jì)算總傳動(dòng)比 由參考文獻(xiàn)[1]中表16-1查得： 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm=2930 r / min； 總傳動(dòng)比i=nm /=2930/49.66=59.00 2.分配各級(jí)傳動(dòng)比 查閱參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中表2—3各級(jí)傳動(dòng)中分配各級(jí)傳動(dòng)比 取開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比=3.15, 取高速級(jí)的圓柱齒輪傳動(dòng)比 ，取則低速級(jí)的圓柱齒輪的傳動(dòng)比為 =3.6 =5.89kw =49.66r/min η=0.784 =7.63kw =11kw =1340.82r/min =10726.5r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1—2 i=59.00 五．計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1.各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸為軸Ⅰ，減速器高速級(jí)軸為軸Ⅱ，中速軸為軸Ⅲ低速級(jí)軸為軸Ⅳ，滾筒軸為軸Ⅴ，則 2.按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率 3.各軸轉(zhuǎn)矩 95507.63/2930 =24.38 =95507.18/563.5 =121.68 =95506.90/156.5 =421.05 =95506.76/ 156.5 =412.51 =95505.89/49.68 =1149.54 六、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）選擇材料、精度及參數(shù) a . 按圖1所示傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) b . 帶式運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88） c . 材料選擇。查圖表（P191表10-1），選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為250 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220 HBS，二者的硬度差為30HBS。 d . 初選小齒輪齒數(shù)=26，則大齒輪齒數(shù) =5.226=135 =5.2 e .初選螺旋角β= f .選取齒寬系數(shù)：=1.0 （2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按下式試算 ① 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 a . 試選=1.6 b. 分流式小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=24.38 c. 查圖表（P217圖10-30）選取區(qū)域系數(shù)=2.44 （表10-6）選取彈性影響系數(shù)=189.8 d. 查圖表（P215圖10-26）得 =0.76 ，=0.84 =0.76+0.84=1.60 e. 許用接觸應(yīng)力=510MPa，=480MPa f. 由式 N=60nj ② 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =602930129200=5.1E9 g.由圖１０－１９查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) h.計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 　　　　取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，由式１０－１２得 　　　　 　　 　　　　 2） 計(jì)算 a. 按式①計(jì)算小齒輪分度圓直徑 mm =40.43mm b. 計(jì)算圓周速度 =3.1440.432930/（601000）m/s =6..20m/s c. 計(jì)算齒寬b及模數(shù) b==1.040.43mm=40.43mm =cosβ/= 1.51mm h =2.25=2.251.51mm=3.39mm b/h=40.43/3.39=11.90 d. 計(jì)算縱向重合度 =0.318tanβ =0.3181.225tan=2.061 e. 計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1，根據(jù)=6.20m/s，7級(jí)精度查圖表（P194圖10-8）得動(dòng)載系數(shù)=1.18 查圖表（P195表10-3）得齒間載荷分布系數(shù)=1.6 查表10-4查的 查圖表（P198圖10-13）得 由式 ④ 得載荷系數(shù)=11.181.61.417=2.68 f. 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑 由式 　　　　 ⑤ 得=48.04mm g. 計(jì)算模數(shù) =cosβ/=48.04cos/26 mm =1.79mm （3）.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式計(jì)算 1） 確定計(jì)算系數(shù) a. 計(jì)算載荷系數(shù) 由式 ⑥ 得K=11.181.61.36=2.57 b. 根據(jù)縱向重合度=2.061查圖表（P圖10-28） 得螺旋角影響系數(shù)=0.88 c. 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 28.46 147.78 d. 查取齒形系數(shù) 查圖表（P表10-5）=2.41 ，=2.142 e. 查取應(yīng)力校正系數(shù) 查圖表（P表10-5）=1.615 ，=1.828 f. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.80 ，=0.85 。查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500 MPa ，大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380 MPa ，由式 ⑦ 得=0.80500/1.4 MPa=285.71 MPa =0.85380/1.4 MPa=230.71 MPa g. 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 =2.5411.615/285.71=0.01436 =2.1421.828/230.71=0.01697 大齒輪的數(shù)值大 2） 2）.設(shè)計(jì)計(jì)算 mm =1.165 mm 由以上計(jì)算結(jié)果，取=1.5 ，按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑=48.04mm計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) =48.04cos/1.5=32 取=32 ，則=5.2032=166 （4） 幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算中心距 153.05mm 將中心距圓整為153mm 2）按圓整的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù) ， ，等不必修正 3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 =321.5/cos =49.45mm =1661.5/ cos =256.54mm 4）計(jì)算齒輪寬度 =1.049.45mm=49.45mm 圓整后取=55mm ，=50mm 5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由e＜2，小齒輪做成齒輪軸 由160mm<<500mm ，大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu) 2. 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）選擇材料、精度及參數(shù) a. 按圖1所示方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) b. 選用7級(jí)精度（GB10095-85） c. 材料選擇 小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBS 大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS d. 初選小齒輪齒數(shù)=24 ，=243.60=86 e. 選取齒寬系數(shù)=1.0 （2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按下式試算 ⑧ 1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a. 試選=1.3 b. 確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=121.68 c. 查圖表（P表10-6）選取彈性影響系數(shù)=189.8 d. 查圖表（P圖10-21d）得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=575MPa ，=550MPa e. 由式②確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60563.5124000= = f. 查圖表（P圖10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù) =0.90 ，=0.95 g. 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，由式⑦得 =0.90575MPa=518MPa =0.95550MPa=525MPa 2）計(jì)算 a. 由式⑧試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值=518MPa得 =69.70mm b. 計(jì)算圓周速度 =3.1469.70563.5/60000m/s=2.05m/s c. 計(jì)算齒寬 =1.069.70mm=69.70 mm d. 計(jì)算模數(shù)、齒寬高比 模數(shù)=/=69.70/24=2.90mm 齒高=2.25=2.252.90 mm=6.53 mm 則/=169.70/6.53=10.67 e. 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)=2.05 m/s ，7級(jí)精度，查圖表（P圖10-8）得動(dòng)載荷系數(shù)=1.12 ，直齒輪=1 ，由=1.0和=69.70 mm ，根據(jù)表10-4得=1.424 由/=10.67和=1.424查圖表（P圖10-13）得=1.35 故根據(jù)式得=1.595 f. 按實(shí)際載荷系數(shù)系數(shù)校正所得分度圓直徑。 得=74.70mm g. 計(jì)算模數(shù) =74.70/24mm=3.11 mm （3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式為 ⑨ 1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a. 查圖表（P圖10-20c）得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa 。 b. 查圖表（P圖10-18）取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85，=0.88 c. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4 ，由式得 =0.85500/1.4MPa=303.57MPa =0.88380/1.4MPa=238.86MPa d. 計(jì)算載荷系數(shù)。由 e. 得=1.121.0611.35=1.512 f. 查取齒形系數(shù)。查圖表（P表10-5）得=2.65 =2.215 g. 查取應(yīng)力校正系數(shù)。查圖表（P表10-5）得 =1.58 ，=1.775 h. 計(jì)算大、小齒輪的，并加以比較 =2.651.58/2303.57 =0.01379 =2.2151.775/238.86=0.01646 大齒輪的數(shù)值大 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm=2.19mm 由以上計(jì)算結(jié)果，取模數(shù)=2.5mm。按分度圓直徑=74.70mm計(jì)算應(yīng)有的齒 數(shù)得=74.70/2.5=29.88取=30 ，則=3.6030=108 （4）幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算中心距 =2.5（30+108）/2 mm=172.5mm 2）計(jì)算分度圓直徑 2.530mm=75mm 2.5108 mm=270mm 3）計(jì)算齒輪寬度 =1.075 mm=75mm 取 4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪（齒輪3）采用實(shí)心結(jié)構(gòu) 大齒輪（齒輪4）采用腹板式結(jié)構(gòu) 3. 開(kāi)式低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）選擇材料、精度及參數(shù) a. 按圖1所示方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) b. 選用7級(jí)精度（GB10095-85） c. 材料選擇 大齒輪小齒輪均為：40Cr（調(diào)質(zhì)和表面淬火）， 硬度為48~55HRC d. 初選小齒輪齒數(shù) e. 選取齒寬系數(shù)=0.7 （2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按下式試算 1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 h. 試選=1.3 i. 確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩421.05 j. 查圖表（P表10-6）選取彈性影響系數(shù)=189.8 k. 查圖表（P圖10-21e）得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1000MPa l. 由式②確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60156.5124000= = m. 查圖表（P圖10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù) =0.95， n. 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，由式⑦得 =0.951000MPa=950MPa =11000MPa=1000MPa 2）計(jì)算 a. 由式⑧試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值=950MPa得 =79.53mm b. 計(jì)算圓周速度 =3.1479.53156.5/60000m/s=0.65m/s c. 計(jì)算齒寬 =0.779.53mm=55.67 mm d. 計(jì)算模數(shù)、齒寬高比 模數(shù)=/=79.53/24=3.31mm 齒高=2.253.31 mm=7.46 mm 則 e. 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)=0.65 m/s ，7級(jí)精度，查圖表（P圖10-8）得動(dòng)載荷系數(shù)， 直齒輪 ，由=0.7和55.67mm，根據(jù)表10-4得 由和查圖表（P圖10-13）得 故根據(jù)式得 f. 按實(shí)際載荷系數(shù)系數(shù)校正所得分度圓直徑。 得==80.81mm g. 計(jì)算模數(shù) （3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式為 1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a. 查圖表（P圖10-20c）得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。 b. 查圖表（P圖10-18）取彎曲疲勞壽命系數(shù) c. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式得 =0.88600/1.4MPa=377.14MPa =0.90500/1.4MPa=321.43MPa d. 計(jì)算載荷系數(shù)。由 e. 得=1.01.0511.28=1.344 f. 查取齒形系數(shù)。查圖表（P表10-5）得=2.65 2.226 g. 查取應(yīng)力校正系數(shù)。查圖表（P表10-5）得 1.58 ，1.764 h. 計(jì)算大、小齒輪的，并加以比較 =2.651.58/377.14 =0.01110 =2.2261.764/321.43=0.01222 大齒輪的數(shù)值大 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm=3.23mm 由以上計(jì)算結(jié)果，取模數(shù)=4mm。按分度圓直徑=80.81mm計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) 得=80.81/4=20.20取=20 ，則3.1520=63 （3） 幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算中心距 =4（20+63）/2 mm=166mm 2） 計(jì)算分度圓直徑 420mm=80mm 463mm= 252mm 3） 計(jì)算齒輪寬度 =0.780 mm=56mm 取 4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪（齒輪3）采用實(shí)心結(jié)構(gòu) 大齒輪（齒輪4）采用腹板式結(jié)構(gòu) 七.高速軸的設(shè)計(jì) 1. 求作用在齒輪上的力 已知 2.初步確定軸的最小直徑。 ⑩ 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。查圖表 （表15-3），取=112，得 112mm=15.31mm 該軸直徑100mm，有一個(gè)鍵槽，軸頸增大5%～7%,安全起見(jiàn)，取軸頸增大5% 則，圓整后取d2=16mm。 輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑。選取聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn) 矩公式為 （11） 查圖表（P351表14-1），取=2.3，則=2.324.38 =56.07 根據(jù)=56.07及電動(dòng)機(jī)軸徑D=42mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB4323-84，選用HL3型彈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。確定軸最小直徑=30 mm 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案。經(jīng)分析比較，選用如圖所示的裝配方案 =11kw =10.89 kw =10.245kw =9.639 kw =9.352 kw 421.05 412.51 1149.54 7級(jí)精度（GB10095-88） 小齒輪： 40Cr（調(diào)質(zhì)） 250 HBS 大齒輪： 45鋼（調(diào)質(zhì)） 220HBS =26 = 135 =5.2 β= =1.0 =1.6 =24.38 =2.44 =189. 1.60 = b=40.43 mm =1.51 mm h=3.39mm b/h=11.90 =2.061 =1 =1.18 =1.6 =2.68 =1.79mm K=2.57 =0.88 =2.41 =2.142 =1.615 =1.828 S=1.4 =0.80 =0.85 =285.71 Mpa =230.71 MPa = 0.01436 = 0.01697 =1.5 32 166 153mm 49.45mm 256.54mm 49.45mm =55mm =50mm 7級(jí)精度（GB10095-85） 小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)）250HBS 大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)） 220HBS；=24 =1.0 =1.3 121.68 =189 =575Mpa =550MPa =0.90 =0.95 =518Mpa=525MPa 69.70mm =1.06 =1.424 =1.35 =1.595 74.70mm 3.11mm =500Mpa =380Mpa =0.85 =0.88 =1.4 296.4MPa 233.4Mpa = 0.01379 = 0.01646 75mm 270mm 7級(jí)精度（GB10095-85） 大小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)淬火）48~55HBC； =0.7 =1.3 421.05 =189.8 =1000MPa =0.95， =950Mpa=1000MPa 55.67mm =80.81mm 0.01110 0.01222 80mm 252mm 985.05N 396.76 N 248.52 N 15.31mm =30 mm 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1） 聯(lián)軸器采用軸肩定位，1-2段=30mm ，由式h=（0.07-0.14）d ，取=34mm ，軸端用軸端擋圈固定，查圖表（指導(dǎo)書(shū)表13-19），取擋圈直徑=32mm，=58mm 2） 初步選擇滾動(dòng)軸承。該傳動(dòng)方案沒(méi)有軸向力，高速軸轉(zhuǎn)速較高，載荷不大，故選用深溝球軸承。根據(jù)=34mm，查GB276-89初步取0組游隙，0級(jí)公差的深溝球軸承6307，其尺寸為dDB=35mm80mm21mm ，故=35mm 3） 取=44mm，=55mm 4） 由指導(dǎo)書(shū)表4-1知箱體內(nèi)壁到軸承座孔端面的距離mm ，取=50mm，采用凸緣式軸承蓋，則=70mm 5） 取小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為=20mm，旋轉(zhuǎn)零件的軸向之間的距離=12.5mm，滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁=5mm則 =20mm ,=34mm，=10mm =110mm 4.軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用普通C型平鍵連接，按=30 mm，=58mm 查 圖表（P表6-1）選用鍵=8mm7mm45mm 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定 位采用過(guò)渡配合來(lái)保證，選用直徑尺寸公差為m6。 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表（P表15-12），取軸端倒角為1.6，各軸肩處圓角半徑為R1。 6.求軸上的載荷 （1）.計(jì)算支撐力 在水平面上： 在垂直面上： 總支承反力： (2) .計(jì)算彎矩并作彎矩圖 水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩： (3) .計(jì)算轉(zhuǎn)矩 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 校核軸上彎矩和扭矩最大的截面的強(qiáng)度，按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取a=0.6 已經(jīng)選定州的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查的，因此 ，軸強(qiáng)度安全 6.求軸上的載荷 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 八.中速軸的設(shè)計(jì) 1.求作用在齒輪上的力 已知 高速大齒輪 低速小齒輪 軸上力的方向如下圖所示 2.初步確定軸的最小直徑 先按式15-2 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。查圖表 （表15-3），取=112，得 112mm=26.16mm 該軸直徑100mm，有一個(gè)鍵槽，軸頸增大5%～7%,安全起見(jiàn)，取軸頸增大5% 則，圓整后取d2=40mm。 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖 （2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1. 初步選擇滾動(dòng)軸承。該傳動(dòng)方案沒(méi)有軸向力，高速軸轉(zhuǎn)速較高，載荷不大，故選用深溝球軸承。根據(jù)=40mm，查GB276-89初步取0組游隙，0級(jí)公差的深溝球軸承6308，其尺寸為dDB=40mm90mm23mm 。 2. 高速級(jí)大齒輪有軸向定位要求，需加裝套筒，低速級(jí)小齒輪軸承有擋油環(huán)，故1-2段=40mm ，=54mm，=37mm，由式h=（0.07-0.14）d ，取=48mm ，=54mm，由式h=（0.07-0.14）d，=60mm，做成齒輪軸，=80mm=80mm。 3.取小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為=20mm，旋轉(zhuǎn)零件的軸向之間的距離=12.5mm，滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁=5mm則=12.5mm，=8mm。 4.軸上零件的周向定位 大齒輪與軸的周向定位采用普通A型平鍵連接，按=48 mm，=48mm 查 圖表（P表6-1）選用鍵=10mm8mm40mm 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定 位采用過(guò)渡配合來(lái)保證，選用直徑尺寸公差為m6 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表（P表15-12），取軸端倒角為1.6，各軸肩處圓角半徑為R1 6.求軸上的載荷 （1）.計(jì)算支撐力 在水平面上： 在垂直面上： 總支承反力： (4) .計(jì)算彎矩并作彎矩圖 水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩： (5) .計(jì)算轉(zhuǎn)矩 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 校核軸上彎矩和扭矩最大的截面的強(qiáng)度，按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取a=0.6 已經(jīng)選定州的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查的，因此 ，軸強(qiáng)度安全 九．低速軸的設(shè)計(jì) 1．求作用在軸上的力 已知=6.90kw ，=156.5r/min ，=421.05 =3118.89N ==1135.18N 軸上力的方向如下圖所示 2．初步確定軸的最小直徑 確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理。查圖表（P表15-3）取=112，于是得 112mm=37.09mm 。 又因?yàn)檩S上有兩個(gè)鍵槽，所以=37.09（1+10%）=40.80 該軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑，選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 根據(jù)式（11），查圖表（P表14-1），取=2.3，則 2.3421.05=968.42 根據(jù)948.42，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85（指導(dǎo)書(shū)表17-4）選用HL4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。選取軸孔直徑d=42mm，其軸孔長(zhǎng)度L=112mm，則軸的最小直徑=42mm 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上零件的裝配方案。經(jīng)比較，選取如下圖所示的方案 （2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）取=42mm，為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，采用軸肩定位，由h=（0.07-0.1）d，取=48mm，根據(jù)聯(lián)軸器配合尺寸大小和內(nèi)壁到軸承孔外壁距離大小得. 2）初步選擇滾動(dòng)軸承 根據(jù)軸上受力及軸頸，初步選用0組游隙，0級(jí)公差的深溝球軸承6310，其尺寸為dDB=50mm110mm27mm 故50mm,軸7-8段大齒輪采用套筒定位，. 3）軸承采用套筒定位，查得軸承的最小安裝直徑為60mm，故,根據(jù)箱體內(nèi)壁寬度l=179.5mm，得。 4） 根據(jù)軸頸查圖表（P表15-2，指導(dǎo)書(shū)表13-21）取安裝齒輪處軸段55mm， 齒輪采用軸肩定位，則66mm ，由大齒輪齒寬得，根據(jù)軸向 零件距離要求取。 4.軸上零件的周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用普通平鍵連接，根據(jù) 查圖表（P表6-1）得 1-2段：bhL=12mm8mm70mm 6-7段：bhL=16mm10mm63mm 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位靠過(guò)渡配合來(lái)保證，選用直徑尺寸公差為m6 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表（P表15-12），取軸端倒角尺寸為1.6。 6.求軸上的載荷 （1）求支承反力 已知大齒輪的分度圓直徑為 在水平面上： 在垂直面上： (2)計(jì)算彎矩 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 校核軸上彎矩和扭矩最大的截面的強(qiáng)度，按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取a=0.6 已經(jīng)選定州的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查的，因此 ，軸強(qiáng)度安全 8.精確校核軸的強(qiáng)度 截面123只受扭矩的作用，雖然鍵槽及過(guò)度配合所引起的應(yīng)力集中將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按照扭矩強(qiáng)度較為寬松設(shè)計(jì)的，所以無(wú)需校核。又因?yàn)殒I槽應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合小，因而只需校核7左右截面即可。 抗彎截面系數(shù) W=0.1d=0.155=16627.5 抗扭截面系數(shù) W=0.2d=0.255=33275 彎矩M及彎曲應(yīng)力 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 =421050N.mm =12.65MPa 過(guò)盈配合處的，并取由表15-1與附表3-8查得， =275MPa，，=155MPa. =2.616 軸按磨削加工，由附圖3-4，得表面質(zhì)量系數(shù)為 故得綜合系數(shù)為 =+-1=2.616+1/0.92-1=2.70 =+-1=2.093+1/0.92-1=2.018 又由碳鋼的特性系數(shù)所以軸在7左側(cè)的安全系數(shù)為 故可知其安全 抗彎截面系數(shù) W=0.1d=0.150=12500mm 抗扭截面系數(shù) W=0.2d=0.250=25000mm 彎矩M及彎曲應(yīng)力 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 =776390N.mm =16.84MPa 軸的材料為45鋼，由表15-1得=640MPa，截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集 中系數(shù)按附表3-2查取。因經(jīng)插值法后可查得， 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 q=0.81 q=0.85 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-4為 由附圖3-2的尺寸系數(shù)，由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 過(guò)盈配合處的，由表15-1與附表3-8差得， =275MPa，=155MPa. =1.8