机械设计课程设计-某车间零件传送设备的传动装置设计.doc

南 湖 学 院课程设计报告书 题 目： 某车间零件传送设备的传动 装置设计 系 部： 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 序 号： 2015年 12 月 18 日南 湖学院 课程设计任务书设计题目： 某车间零件传送设备的传动装置设计 系 部： 南湖学院机电系 专 业： 机械设计制造及自动化 学生姓名: 学 号: 起 迄日期: 2015年11 月7日至 2015 年12月18日指导教师: 机械设计课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一.设计题目设计某车间零件传送设备的传动装置1.传动布置方案1减速器 2联轴器 3滚筒 4运输带 5电动机 6带传动2.已知条件：（1）输送带主动输出转矩 T700nm（2）输送带工作速度 V=1.12m/s（允许输送速度误差5）（3）滚筒直径 D=380mm（4）滚筒效率0.96（包括滚筒轴承的效率损失）3.设备工作条件，室内工作，连续单向运转，载荷平稳，每日两班，工作8年，车间有三相交流电源。二.技术要求1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 齿轮传动的设计计算；3. 轴的设计；4. 滚动轴承的选择；5. 键和联轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制；7. 设计计算说明书的编写；三.工作要求1. 学生应当在指导老师指导下完成设计,必须独立完成设计任务,严禁抄袭,一经发现成绩以不及格计,并给予批评教育各严肃处理.2. 课程设计期间要严格遵守学习纪律,在此期间缺勤1/3以上,成绩以不及格计.3. 课程设计报告书一律打印在A4纸上,同时配上封面装订成册.机械设计课程设计任务书2对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：1、要求（1）说明书要认真、准确、条理清晰，参考文献要注明出处（2）按word排版，公式编辑器编辑公式（3）图纸用CAD作图，数据准确2、任务（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3主要参考文献：l 要求按国标GB 771487文后参考文献著录规则书写，例如：1 韩泽光.机械设计.第1版.北京:北京航空航天出版社,20112 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版.北京:高等教育出版社,19993 常明.画法几何及机械制图.第二版.武汉:华中科技大学出版社,20004 韩泽光.机械设计课程设计.第1版.北京:北京航空航天出版社,20114课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容111.28.11.30设计前准备工作(接受设计任务、收集资料、准备工具)212.112.3确定传动方案、选择电动机、传动零件设计计算312.412.6轴的设计计算412.712.8轴承、键、联轴器及润滑剂的选择512.912.12装配图设计及复核计算612.1312.14零件工作图设计712.1512.17整理设计说明书及课程设计体会和收获812.18上交机械课程设计成果指导教师谭湘夫日期： 2015年 12月18日南湖学院课程设计 1前言12 确定传动方案22.1 传动布置方案22.2 已知条件22.3 设备工作条件23 机械设计课程设计的内容24.设计进度表：35.课程设计的步骤35.1 设计准备35.2传动装置的总体设计35.2.1 确定传动方案45.2.2 电动机的选择45.3 计算总传动比和分配各级传动比55.4计算传动装置的相对运动和动力参数55.4.1 各轴转速65.4.2各轴功率65.4.3 各轴转矩65.5 传动零件的设计计算75.5.1选择连轴类型的型号75.5.2 V带传动的设计75.6 齿轮计算设计95.6.1 高速级齿轮传动的设计计算95.6.2 低速级齿轮传动的设计计算115.6.3将高、低速齿轮的主要参数列表如下：145.6.4结构设计和绘制零件工作图145.7轴的设计145.7.1轴I的设计计算145.7.3 轴的设计计算206 滚动轴承的选择和设计（见轴的设计）237 键联接的选择及校核计算(见轴的设计）238联轴器的选择239 减速器附件的选择2310 润滑与密封2310.1齿轮的润滑2310.2 滚动抽成的润滑2310.3润滑油的选择2310.4密封方法的选取24附录一24附录二251前言本次课程设计的题目是设计某车间传送设备的传动装置。传动装置位于原动机和工作件之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转距的大小或改变运动形式，以适合工作件的功能要求。传动装置主要可分为齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动。本次设计主要是运用齿轮传动,这是由齿轮传动的优点决定的。大多数齿轮传动不仅用来传递运动，而且还要传递动力。因此，齿轮传动除须运转平稳外还必须具有足够的承载能力。按照工件条件，齿轮传动可分为闭式传动和开式传动两种。闭式传动的齿轮封闭在刚性的箱体内，因而能保证良好的润滑和工作条件，重要的齿轮传动都采用闭式传动。开式传动的齿轮是外露的，不能保证良好的润滑，而且易落如灰尘、杂质，故齿面易磨损，只宜用于低速传动。本次课程设计出了满足机器的功能要求外，还应当考虑工作件工作可靠性、结构简单性、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉、使用维护方便等方面。合理的选择转动型式是拟订方案时的关键环节。选择传动机构类型时应综合考虑个有关要求和工作条件，包括：传递功率、使用寿命、经济性要求、外部条件环境等。；同时，电动机的型号、传动比的分配、传动装置的运动和动力参数的确定等，都是设计过程中非常重要的环节。同时，软件的应用（如：cad、word等）都对本次设计起很重要作用。2 确定传动方案2.1 传动布置方案1减速器 2联轴器 3滚筒 4运输带 5电动机 6带传动图1 传动布置方案2.2 已知条件输送带主动输出转矩 T700nm输送带工作速度 V=1.12m/s（允许输送速度误差5）滚筒直径 D=380mm滚筒效率0.96（包括滚筒轴承的效率损失）2.3 设备工作条件室内工作，连续单向运转，载荷平稳，每日两班，工作8年，车间有三相交流电源。3 机械设计课程设计的内容 机械设计课程是本门课程的一个重要实践环节，是高等学校工科有关专业学生第一次较全面的设计训练。本次设计的对象为普通减速器，具体内容如下：1） 设计方案论述。2） 选择电动机。3） 减速器外部传动零件设计（含连轴器选择）4） 减速器的设计： 设计减速器的传动零件：对各轴进行结构设计，按弯扭合成强度条件演算各轴的强度；按疲劳强度条件算输出轴的强度；选择各对轴承，计算输出轴上轴承的寿命；选择各键，验算输出轴上的键连接的强度； 选择各配合尺寸的公差与配合； 决定润滑方式，选择润滑剂。5） 绘制减速器的装配图和部分零件工作图 减速器装配图1张（A0或A1）； 座底（或箱盖）工作图1张（A1）； 输出轴及该轴上齿轮的工作图各1张（A3）。6） 编写设计说明书（将14项整理成文，字数60008000）。4.设计进度表： 表 1 设计进程表 内容天数日期收集材料2 11.711.9布置任务，观看电视教学录像111.10阅读系统参考及传动件设计411.1111.15装配图设计及复核计算311.1611.19零件工作图设计411.2011.24整理设计说明书211.2511.27课程设计答辩111.295.课程设计的步骤5.1 设计准备阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件；通过看实物、模型、录像和减速器拆装实验等，了解设计对象；阅读有关资料；拟定设计计划等。5.2传动装置的总体设计 传动装置总体设计的内容：确定传动方案、选定电动机型号、计算总传动比和合理分配各级传动比，计算传动装置的运动的动力参数，为设计各级传动件和装配图设计提供条件。5.2.1 确定传动方案 合理的传动方案用满足机器的功能要求，例如传动功率的大小，转速和运动形式。同时他应该适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维修方便、工艺性和经济性合理等要求。 由设计任务可确定设计方案图1所示，该传动方案由一个v带传动装置和一个二级减速器组成，它适用于长期工作，加工和使用维修方便，结构紧凑，噪音小。其中减速器采用展开式减速器，它的结构简单，应用广泛。但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样轴载转矩作用下产生的扭转变行和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分的互相抵消，以减缓沿齿宽载荷不均匀的现象，适用于载荷比较平稳的场合。 该传动装置的总效率为=0.990.970.970.950.990.99=0.859式中：为齿式联轴的传动效率；分别得齿轮传动的效率； 为v带传动的传动效率，分别是滚动轴承（球轴承）的传动效率。5.2.2 电动机的选择选择电动机的内容包括：电动机类型、结构形式、通廊和转速，要确定电动机具体型号。5.2.2.1 选择电动机类型和结构形式 电动机类型和结构形式要根据电源（交流或直流）、工作条件和载荷特点来选择。 该转正悬着我国通用的Y系列电动机，它为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其它侵入电动机内部的特点，额定电压为380V，频率50Hz。适用于特殊要求的机械上，所以该装置选择此类电动机。电动机结构可以防护式结构，以保证人身和机械的安全。5.2.2.2 选择电动机的容量标准电动机的容量由额定功率表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能保证工作正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因素而造成浪费。 由工作机的工作速度：V=1.2m/s =56.319r/min 式中: 工作机的转速，D为工作机滚筒直径； 式中：为工作机的工作效率，为电动机的工作效率了；为传动装置的总效率；5.2.2.3 确定电动机转速 按照电动机转速要求和传动机构的要求的合理传动比范围，课推算出电动机转速的可选范围： r/m式中：n 电动机可选转速范围，r/min 分别为带传动、圆柱齿轮传动1和圆柱齿轮传动2的合理传动比范围； 经查选定的电动机类型、结构、容量、转速，查表可得该电动机的型号为Y 132S-4 改电动机的主要参数如下 表 2 Y132S-4电动机主要参数表电动机型号额定功率满载转速（r/min）最大转矩（nw）轴身尺寸（）机座中心高（）Y 132S-45.514402.280132 设计传动装置时一般按工作机实际需要的电动机输出功率Pd计算，转速则取满载转速。5.3 计算总传动比和分配各级传动比 传动装置的总传动比要求为：= 式中：电动机满载转速，r/min由于该传动装置为过级传动，总传动比为：式中分别为带传动和两组齿轮传动的传动比参照各级齿轮的传动比参考值表可先假设各传动比； =2.5；=3.784；=2.703传动装置的实际传动比要有选定的齿数或标准带轮直径要准确计算，因而与要求传动比可能有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为（35）。5.4计算传动装置的相对运动和动力参数实际计算传动件时，需要知道各轴的转速、转矩或功率，因而应将工作机的转速、转矩或功率推算到各轴上。该传动装置从电动机到工作机有三轴，一次为I、II、III轴，则：5.4.1 各轴转速 式中：NM电动机的满载转速，r/min、 、I、II、III轴的转速，r/min；I轴为高速轴，III轴为低速轴：依次为电动机轴至高速轴I、II、III轴，II、III轴间的传动比。5.4.2各轴功率 式中：Pd电动机的输出功率，； I、II、III输出功率，； 依次为电动机与I轴，I、II、轴，II、III轴间的转动效率5.4.3 各轴转矩由电动机的输出功率：；可知电动机的输出转矩：NmNm 3Nm Nm式中：I、II、III轴的输入转矩，Nm。将运动和动力参数的设计数值列表如下： 表3 运动和动力参数设计表 轴参数电动机轴I轴II轴III轴转速（r/min）1440576152.22056.315功率（Kw）5.0064.8064.6154.432转矩（Nm）33.20078.883286.643744.0365.5 传动零件的设计计算进行减速器装配图设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数，并选好联轴器的类型和尺寸。当传动的装置中有减速器外有传动件，一般应先进行其设计，以便使减速器设计的原始条件比较精确。5.5.1选择连轴类型的型号连轴器除连接两轴并传递转矩外，在该传动装置中它还应具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，为了达到此要求，该装置中选用无弹性元件的绕性连轴器GIGL性鼓形齿式联轴器。5.5.1.2 计算联轴器的转矩 T=1.5739.30=1108.950Kw 式中：T为公称转矩，单位为Nm ；KA 为工作情况系数，经查表为1.5。5.5.1.3 确定联轴器的型号根据计算转矩及所选的联轴器类型，按照的条件由联轴器标准（ZBJ1901389）选定该连轴器的型号为：GIGL2，它的公称转矩为1120 Nm，许用的最大转矩为4000r/m，轴径为2548之间。5.5.2 V带传动的设计5.5.2.1 确定计算功率 式中：KA为工作系数；为电动机的额定动率，单位5.5.2.2 选择带型号根据计算功率和小带轮转速n1（即电动机的满载转速nm=1440r/min），经查初步选用A型带。5.5.2.3 选用带轮的基准查表可选取小带轮的最小基准直径=75;又由，查表可选取，所以， ，圆整为315。5.5.2.4 验算带的速度V 符合V带要求5.5.2.5 确定中心距a和带的基准长度在范围内，初定中心距=400，所以带的基准长度为： （）=2400+（125315）+=1513.36根据查表选取和相近的V带的基准长度=1600。根据来计算实际中心距，由于V带传动的中心距可以调整，所以采用近似算法： A+=443.32 考虑安装调整和补偿预紧力的需要，中心距的变动范围为： =a+0.015Ld467.320 =a-0.015 Ld419.3205.5.2.6 验算小带轮包角 包角合适5.5.2.7 确定带的根数z因小带轮的直径r/min，传动比i=2.5，查表得：单根V带所能传递的功率=1.91Kw， 功率增量=0.17包角修正参数=0.95； 带的长度系数k1=1.01。 代入以下公式可得：z=2.979故选3根带。5.5.2.8 确定带的预紧力单根V带所需的预紧力为： 5.5.2.9 计算带传动作用在轴上的力 式中：z带的根数；小带轮的包角。5.5.2.10 将V带设计结果列表如下： 表 4 V带设计列表小带直径（）大轮直径（）中心距a（）基准长度L（）带的根数z125315442.32160035.6 齿轮计算设计5.6.1 高速级齿轮传动的设计计算5.6.1.1 齿轮材料、热处理、精度等级及初步尺寸1） 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；2） 选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；选择大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS；二者材料硬度差为40HBS；3） 按，选择8级斜齿圆柱齿轮传动；4） 按小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=i1z1=90.8165.6.1.2 按齿面接触强度设计 其中：1） 由于工作机轻微冲击，原动机平均平稳，所以查表得：载荷系数K=1.3；2） 小齿轮传递的转矩T1=T=7.8057104 Nm；3） 选齿宽系数d=1（表10-7）4）选材料的弹性影响系数（表10-6）5） 选齿面硬度查的 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）计算应力循环次数 。 7） 查的接触疲劳寿命系数 ， （图10-19）8） 计算接触疲劳许用应力 取失效率1，安全系数S=1，由式（10-12）得： 9） 将以上1）2）数据作为代入（A）式可得：5.6.1.3 计算 1） 计算圆周速度V 2） 计算齿宽、模数宽高之比b/h 齿宽 模数 齿高h=2.25mt=5.5845； 3）计算载荷系数使用系数KA工作机轻微冲击，原动机平均平稳，所以查表得KA=1；动载荷系数齿轮圆周速度V=1.796m/s 查图KA1.08；又由（表10-4）齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数kk；查图得；齿间载荷分配系数，查（表10-3）得。 载荷系数K=11.081.21.3456=1.514)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）； ;5）计算模数。5.6.1.4 按齿根弯曲强度设计 .（B） 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.90， KFN2=0.93；1）计算弯曲疲劳御用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由（式10-12）可得： 2）查取齿行系数：由表10-5查得 ；3）查取应力校正系数：由表10-5查得4)计算大、小齿轮并加以比较 ； 得：小齿轮的数值为0.0155。5)设计计算：由（14）所得数据，代入（B） 对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于弯曲疲劳强度计算的m，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取m=1.944，圆整为标准值m=2，分度圆直径 算出小齿轮齿数，圆整数为32； 于是大齿轮齿数5.6.1.5 几何尺寸计算1）计算中心距 2)计算大、小齿轮的分度圆直径 ; 3）计算齿轮宽度 圆整后取;4)结构设计（略）5.6.2 低速级齿轮传动的设计计算5.6.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1）由已经确定的传动方案，选用级直齿圆柱齿轮传动。2）选择小齿轮材料45（调质），硬度为240HBS;大齿轮材料为45钢，硬度为220HBS;二者材料硬度差为20HBS。3）选用小齿轮齿数,大齿轮齿数.园整取.5.6.2.1按齿面接触强度设计 其中：1）试选载荷系数 2）试选载荷系数3）小齿轮传动的转矩查（表10-7）4）选材料的弹性影响系数。查（表10-6）5）查得小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳极限（图10-21d）6）计算应力循环次数 7)接触疲劳寿命系数,查（图10-19） 8）计算接触疲劳许用应力，取失效率1%，安全系数S=1。 ； 取较小的值 5.6.2.3计算：1）将上面（1-8）所得数据。代入（C）中：2）计算圆周速度3）计算齿宽4）计算齿宽与齿宽高之比b/h 模数 齿高 5）计算载荷系数 根据V=0.754M/S,8级精度，由图（10-8）查得：动载荷系数;直齿轮，假设。查（表10-3）；由（表10-2）。查得使用系数;由（表10-4），8级精度，小齿轮相对支承非对成布置时， 由=10.666,=1.467,查（图10-13）得=1.35,所以载荷系数为：6)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由（10-10a）得 7）计算模数 5.6.2.4按齿根弯曲强度设计 (D)1） 小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限2） 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数,;3） 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.44） 查取齿形系数由（表10-5）查得：；5） 查得应力校正系数，由表查得;6） 计算大、小齿轮的并加以比较 ； 大齿轮的数值大。7） 由（1-6）所得数据，代入（D）得 对比计算结果可知，由齿轮疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的m，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取m=3.3165mm，并就近圆整为标准值m=3.5分度圆直径算出小齿轮齿数 圆整为31 大齿轮齿数 圆整为8 5.6.2.5几何尺寸计算 1）计算分度圆直径；2）计算中心距 3）计算齿数宽度 ，取，5.6.3将高、低速齿轮的主要参数列表如下： 表5 高、低速齿轮主要参数表名称高速级（直齿）低速级（直齿）中心距:a(mm)153201.25模数（mm）23.5旋向小齿轮左右大齿轮右左齿数323112184分度圆直径（mm）64108.5（mm）242294齿宽b（mm）小齿轮69大齿轮64小齿轮113.5大齿轮5.6.4结构设计和绘制零件工作图5.7轴的设计5.7.1轴I的设计计算5.7.1.1已知 轴I上的功率PI=4.806kw,nI=576r/min Ti=78.8835.7.1.2求作用在齿轮上的力 已知告速级小齿轮的分度圆直径为d1=64mm Ft=2TI/d1=2 5.7.1.3初步确定轴最小直径 先按式（15-2）初步估计轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，去=112mm，于是： 输入轴I的最小直径显然是安装带轮处轴的直径，考虑到安装轮时必须在轴的截面开一个肩槽，所以应适应增大以考虑键槽对轴的强度的削弱，（1+6%）=22.194mm圆整为23mm5.7.1.4轴的结构设计所示1）拟定轴上的零件的装配方案，零件的装配方案可参考图I2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度最小直径处的长度（V带轮的狂度）：=，为了满足V带轮的定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，圆整为25mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径为D=33mm。3）初步选择滚动轴承 应滚动轴承同时受径向力的作用，故选用滚子轴承。根据，由初步选取轴承的型号为6006型，基本尺寸，故而右端的滚动轴承采用轴承进行轴向定位。查得6006型的定位轴肩高度 =36 4）由该轴上的圆柱齿轮分度圆直径为64mm，所以采用齿轮轴，且可知齿轮段的长度即为齿宽，L6-7=64mm 5）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的拆装及便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖与带轮额距离为L1=30mm，所以L2-3=(20+30)=50mm。 6）取齿轮距箱体内壁之间距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时候，应距箱体内壁一段距离S，取S=8mm，一直滚动轴承的宽度T=13，又根据第3齿轮的轮毂长L=113.5mm，第2齿轮与第三齿轮的距离C=20mm，则： 7）取齿轮处的轴段d6-7=33mm，在该段的轴的左边设置一轴环，轴环的直径为39mm长度为12mm。 8）至此已经初步计算出该轴的直径和长度，具体见下图。9）轴上重要零件的轴向固定齿轮，V带轮与轴的周向固定均采用平键联接，选用平键为18mm，V带轮与轴的配合为直径尺寸公差为m6，轴也选用平键，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/N6。10）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表15-2，取轴段倒角为，与轴肩处的圆角半径见图(2)。11）求轴上的载荷 首先，根据轴的结构图做出轴的计算简图，在缺点轴的支点位置，因此，用为简支梁轴的支承跨距。根据轴的计算简图做出弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩扭矩图中可以看出截面C的是轴的危险截面，现将计算出截面C处的及M的值列于下表： 表6 计算出载面值载荷水平面H垂直面V支反力FNH1=974.70NFNH2=2163.70NFNV1=928.63NFNV2=804.36NFNV3=2419.57N弯矩MMH=124358.32NmMV1=1357.29 NmMV2=36457.53Nm总弯矩扭矩TT1=77790Nmm 11）按弯矩合成应力校合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校合轴上承受最大弯矩和扭矩的截面c的强度。根据(15-5)及上表中的数值，并取a=0.6，轴的计算应力为 根据材料45钢调质处理，由表15-1查得，因此示图如下： 图3 5.7.2轴III的设计计算5.7.2.1 已知 轴的功率 =4.432Kw， =56.315r/min， =744.036NM 取AO=1125.7.2.2 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为d2=294mm 5.7.2.3 初步确定轴最小直径 先按式（15-2）初步估计轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。 根据表15-3，取，于是： 由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为K 计算转矩为=KAT3=957.190Nmm 所以选用GICL2型鼓形齿轮联轴器 其主要参数如下： 材料 HT200 公称转矩为=1120Nmm 轴孔直径d=25mm 轴孔长L=62mm， L1=44 5.7.2.4 轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 本题的装配步骤用上图所示的装配方案 2）根据轴向定性的要求确定轴的各段直径的长度 取轴端挡圈d=35。按轴端直径取直径d1-2=25半联轴器与轴器与轴配合彀孔长度L1=44mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴端面上，故23段的长度应比L1略短一些，现取L1-2=42mm 3）初步选择滚动轴承，应轴承受到径向力的作用，故选项用深沟球轴承，由轴承产品目录中初步选取滚动轴承6006其尺寸dDB=35mm55mm13mm 故d8-9=d3-4=30mm;面L3-4=28mm右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位查得6006型轴承的定位轴肩高度d=36，所以d7-8=36。 4）取安装齿轮处的轴段67的直径d6-7=40mm；齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮的轮彀的宽度为108.5mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴应略短与轮彀宽度，故取L6-7=105。齿轮的右端采用轴肩固定，轴肩高度h0.07d，取h=6mm则轴环的直径d5-6=50mm。轴环宽度b1.4h，取L5-6=12mm。 5）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装豺及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间矩为L=30mm，故取L2-3=5mm。 6）取齿轮矩箱体内壁之矩离a2=20mm，中间轴两齿轮间矩离c=20mm考虑到箱体的铸造误差，在确定关东轴承位置时，应矩箱体内壁一段矩离s ，去s=8mm，已知滚动轴承T=13mm，则 L4-5=LcasL5-6=96mm L7-9=saT（108.5-105）=40.5mm 至此，可得L8-9=13mm；L7-8=L7-9L8-9=37.5mm已初步确定了轴的各段直径的长度 7）至此已经初步计算出该轴的直径长度，具体见下图。 8）轴上重要零件的周向定位 齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按d4-5由手册查得平键截面bh=12mm8mm（GB/T10961979），同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮彀与轴配合为H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，故用平键为10mm8mm，半联轴器与轴的配合为直径尺寸共查为m6。 9）确定轴上原角和倒角尺寸 参考表152。取轴端的倒角为245，与轴肩处的倒角半径见图 10）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图，在确定轴承的支点位置。因此，用为简支梁的轴的支承跨矩L1L2=29mm183mm=212mm。根据轴的计算简图作出弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及弯矩扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出截面C处的及M的值没列于下表 表7 截面C的分析图水平面H垂直面V支反力FNH1=2041.2N FNH2=3821.9NFNV1=742.9N FNV2=1391.1N弯矩MMH=294238.0NMMV1=146329.7NmmMV2=129391.3Nmm总弯矩M1=406258.7NmmM2=379416.8 Nmm扭矩TT3=807421.1 Nmm11）按弯矩合成应力校核的强度 进行校核时，通常只胶合轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。 根据式（155）及上表中的数值，并取a=0.6，轴的计算应力 =195.27MPa 前面已选定轴的材料为45调质处理，由表151查得-1=275MPa。因此ca-1，故安全。示意图如下： 图4 轴5.7.3 轴的设计计算5.7.3.1 已知 轴的功率P=4.615Kw，=152.22r/min，=286.643Nm 取=1125.7.3.2 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为=242mm ； Fr2=Fttan a =862.229N 已知高速级大齿轮的分度圆直径为=108.5mm Ft3=Fttan a=2785.353N 所以Ft=7652.692NFt=3647.582N5.7.3.3 初步确定轴最小直径 先按式（15-2）初步估计轴的最小直径。选取轴的材料外45钢，调质处理、根据表15-3，取A0=112mm，于是： 取mm. 则mm5.7.3.4轴的结构设计 1）拟定轴上的零件的装配方案 零件的装配方案可参考图1所示。 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段的直径和长度 最小直径处的长度：1-2轴段右段需指出一轴肩，=（1+0.08）40=43.2，圆整为45mm。左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径为d=50mm。 3）初步选择滚动轴承 根据d1-2=40Mm，由初步选取轴承的型号为6008型，基本尺寸dDb=406815，故d3-4=d7-8=40mm，而L7-8=15mm。 右端的滚动轴承采用轴肩进行定位。差得6008型轴承的定位轴肩高度dmin=40mm，所以取d6-7=46mm 4）由轴和轴可以知道，齿轮要正确的啮合，则两齿轮的中心点在同一中心线上。又由于齿轮2的齿轮宽度为113.5mm，所以取L3-4=110，L1-3=45.5。L2-3=L1-3-L1-2=30.5.。 5) 取安装齿轮2和3处的齿轮高度都为50mm，在安装的两轴中间设置一个轴环，轴环的高度d4-5=65mm.,L4-5=27mm。 6）由于齿轮3的宽度为64mm，则L5-6=64mm，L6-8=36mm；L6-7=L6-8-L7-8=21mm,至此已经初步计算出改轴的直径长度具体见下图。 7）轴上重要零件的周向固定 轴上齿轮处的键联接都选择平键联接，由手册差得平键截图bh=22mm14mm和18mm11mm(GB/T 1096-1979)，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合都为H7/n6； 8）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表15-2，取轴端倒角为245，与轴肩处的圆角半径见图（3）。 9）求轴上的载荷 首先根据轴上的结果图做出轴的计算简图，在确定轴承的支点位置。因此，用为支梁的轴的支撑跨距L1+L2=63mm+183mm=246mm。根据轴的计算简图做出弯矩图和从轴的结果图以及弯钜扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出截面C处的及M的值列于下表 图8 载荷分析表水平面H垂直面V支反力FNH1=4711.15NFNH2=4725.4NFNV1=2581.81NFNV2=1974.70N弯矩MMH1=184766.2NmmMH2=247535.07NmmMV1=89315.3NmmMV2=59750.8NmmMV3=137059Nmm总弯矩M1=300485NmmM2=230715.1Nmm M3=259555.9Nmm扭矩T2=283870Nmm10）按弯矩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C）的强度。根据式（15-5）及上表中的数值，并取a=0.6，轴的计算应力 ca=204.593MPa 选定轴的材料为45调质处理，由表15-1查得-1=275MPa,因此ca-1,故安全，示意图如下： 图 5 定轴图 6 滚动轴承的选择和设计（见轴的设计）7 键联接的选择及校核计算(见轴的设计）由于键采用静联接，冲击轻微，搜易许用挤压应力为p=110MPa，搜易上述键皆可安全。设计如上所述。8联轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。 由于装置用于运输机，原动机为电