圆柱圆锥减速箱的设计

1、课程设计成果说明书题 目： 慢动卷扬机传动装置设计学生姓名： 学 号： 学 院： 机电工程学院 班 级： 指导教师： 浙江海洋学院教务处年 月 日目录一、设计任务书一、设计任务书.3二、传动装置的总体设计二、传动装置的总体设计.3（一）传动方案的分析和拟定（一）传动方案的分析和拟定.3（二）电动机的选择（二）电动机的选择.4（三）传动装置的总传动比的计算和分配：（三）传动装置的总传动比的计算和分配：.6（四）传动装置的运动和动力参数计算（四）传动装置的运动和动力参数计算.7三、传动零件的设计计算三、传动零件的设计计算.7（一）一）v 型带及带轮的设计计算型带及带轮的设计计算.7（二）高速级齿轮

2、副的设计计算（二）高速级齿轮副的设计计算.9（三）低速级（三）低速级齿齿轮的设计计算轮的设计计算.12四、轴系零件的设计计算四、轴系零件的设计计算.17（一）轴的设计计算（一）轴的设计计算.171、输入轴的设计计算.172、中间轴的设计计算.223、输出轴的设计计算.26（二）滚动轴承的校核（二）滚动轴承的校核.30（三）联轴器和键联接的选用说明和计算（三）联轴器和键联接的选用说明和计算.35联轴器的选择与校核联轴器的选择与校核.35键连接的选择与校核键连接的选择与校核.351、低速级轴承键的选择与校核.352、中间级轴承键的选择与校核.363、高速级轴承键的选择与校核.36五、减速器的润滑设

3、计五、减速器的润滑设计.37六、箱体、机架及附件的设计六、箱体、机架及附件的设计.37（一）（一） 、减速器箱体的结构设计、减速器箱体的结构设计.38（二）（二） 、减速器箱体的附件设计、减速器箱体的附件设计.39设计小结设计小结 .43参考资料参考资料.44一、设计任务书一、设计任务书、原始数据钢绳拉力 f（kn）30钢绳速度 v（m/min）10滚筒直径 d（mm）450已知条件）钢绳拉力 f；）钢绳速度 v；）滚筒直径 d；）工作情况： 三班制，间歇工作，载荷变动小；）工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度 35c 左右；）使用折旧期 15 年，3 年大修一次；）制造条件及生产批量：专门

4、机械厂制造，小批量生产。、参考传动方案 二、传动装置的总体设计二、传动装置的总体设计（一）电动机的选择1、选择电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380v，y 型。2、选择电动机的容量电动机工作功率为kw, kwwdapp1000wfvp 因此 kw1000dafvp由电动机至运输带的传动效率为2421234a 式中：分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。1234、取，（滚子轴承），（齿轮精度为 8 级，不包括轴承效率），10.9920.9830.97，则40.96 2420.960.980.970.960.79a 所以30 10 10006.0100

5、06 1000 0.83dafvpkw3、确定电动机转速卷筒工作转速为10001000 107 / min3.14 450vnrd按指导书上表 1 推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮的传动比，二级圆柱齿轮减12 4i 速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机的转速范围为28 40i 16 160ai (16 160) 71121120 / mindaninr符合这一范围的同步转速有 720 和 970 。/minr/minr根据容量和转速，由有关手册查出有二种适用的电动机型号，因此有两种传动比方案，如表：电动机转速 r/min其他参数方案电动机型号额定功率kwedp同步转速效率空载噪声（db）

6、空负载之差参考质量（kg）1y2-132m-67.597086.07371192y2-160l-87.572085.5688145 综合考虑电动机和传动装置的重量、噪声和效率，可见方案 1 比较适合，因此选定电动机型号为 y2-132m-6，其主要性能见下表：型号额定功率kw满载时转速r/min电流(380v时)a效率%功率因数堵转电流额定电流堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩y2-132m-67.59701786.00.776.522.1 （二）传动装置的总传动比的计算和分配1、总传动比970138.577manin2、分配减速器的各级传动比各级平均传动比，优先考虑圆锥齿轮的传动比，按课程设计

7、指导书上，3138.57=5.17i 选取圆锥齿轮传动比 i1=2.5,由课程设计指导书 p11，对于圆锥-圆柱齿轮减速箱，取圆锥齿轮传动比为，那么取齿轮箱内圆柱齿轮的传动比 i2=7.9，则 i3=10.25ii 138.57=7.02.5 7.9（三）传动装置的运动和动力参数计算1、各轴转速轴 1970388 / min2.5nnri电动机轴 1297049.11 / min2.5 7.9nnrii电动机轴 1239707.00 / min2.5 7.9 7nnriii电动机2、各轴输入功率电动机的输出功率为7.5 0.876.525ppkw电电电动机轴 16.525 0.996.460p

8、pkw电动机轴 2212236.460 0.980.976.018pppkw轴 222326.018 0.985.780pppkw卷筒轴 2234245.780 0.980.975.385vpppkw3、各轴输出功率轴 0.996.460 0.996.395ppkw轴 0.986.018 0.985.899ppkw轴 0.985.780 0.985.664ppkw卷筒轴 0.985.385 0.985.277vvppkw4、各轴输入转矩电动机轴输出转矩 6.5259550955064.24970ddmptn mn轴 1116.46095509550159.00388ptn mn轴 2226.0

9、18955095501170.2749.11ptn mn轴 3335.780955095507885.577ptn mn卷筒轴 43247885.57 0.98 0.967418.74ttn m5、各轴输出转矩轴 110.99159.00 0.99157.41ttn m轴 220.981170.27 0.981146.86ttn m轴 330.987885.57 0.987727.86ttn m卷筒轴 440.987418.74 0.987270.36ttn m运动和动力参数计算结果整理于下表：效率 pkw转矩 tn m轴名输入输出输入输出转速 nr/min传动比i电动机轴6.52564.24

10、970轴6.4606.395159.00157.41388轴6.0185.8991170.271146.8649.11轴5.7805.6647885.577727.867卷筒轴5.3855.2777418.747270.3672.57.97三、传动零件的设计计算三、传动零件的设计计算（一）v 型带及带轮的设计计算1、确定计算功率cap由书本表 8-7 查得工作情况系数，故1.1ak 11 1.112.1caapkpkw2、选择 v 带的带型根据,由书本图 8-11 选用 a 型带。12.1730 /mincampkwr、n3、确定带轮的基准直径、实际传动比并验算带速 vdd1）初选小带轮的基准

11、直径。由书本表 8-6 和表 8-8，取小带轮的基准直径1dd。1150ddmm2)验算带速 v 13.14 150 730/5.73/60 100060 1000dmd nvm sm s因为 5m/sv试选载荷系数。1.6tk2计算小齿轮传递的转矩11298 .tn mm3由表 10-7 取。1d4由表 10-6 查得材料的弹性影响系数。12189.8eazmp5由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的lim1600hmpa接触疲劳强度极限。lim2550hmpa6由式计算应力循环次数60hnn jl916060 243 18 300 101.056 10hjln

12、n 9821.05 102.28 104.6n7由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数，。11.0hnk21.06hnk8计算接触疲劳许用应力(失效概率 1%,安全系数 s=1) 1lim111 600600hnhmpask 2lim221.06 550583hnhmpask9许用接触应力。 12600583591.522hhhmpampa 10由图 10-30 选取区域系数。2.433hz11由图 10-26 查得，则。10.7820.9120.790.891.682）计算1试计算小齿轮的分度圆直径，由计算公式得1td32144.6 12.433 189.8()78.51 1.684.658

13、32 1.6 31.7 10tmmmmd2计算齿轮的圆周速度13.14 78.5 2430.9960 100060 1000td nmvs3计算齿宽 b 及模数ntm11 78.578.5dtbdmmmm 11cos78.5 cos143.7830tntdmmzm2.252.25 3.788.505nthmmm78.59.28.505bh4计算纵向重合度10.318tan0.318 1 20 tan141.586dz 5计算载荷系数已知使用系数，根据，8 级精度，由图 10-8 查得动载荷系数1ak0.99mvs由表 10-3 查得,从表 10-4 查得,由图 10-13 查1.11vk1.2

14、hfkk1.421hk得=1.35,故载荷系数fk1.1 1.11 1.421 1.21.89avhhkk k k k6按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 33111.8978.582.441.6ttkmmddk7计算模数nm11cos1482.44 cos143.9920nmmdmz3、按齿根弯曲强度设计由式213212cosfasanfdktyy ymz1）确定公式内的各计算数值1计算载荷系数1 1.11 1.2 1.351.798avffkk k k k 2根据纵向重合度,从图 10-28 查得螺旋角影响系数。1.5860.88y3由图 10-20d 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿

15、轮的弯曲疲劳强度1500fempa极限2380fempa4由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数 10.85fnk20.88fnk5计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 s=1.4 1110.85 500303.571.4fnfefmpask2220.88 380238.861.4fnfefmpask6查取齿形系数由表 10-5 查得 12.74fay22.18fay7查取应力校正系数由表 10-5 查得 11.56say21.79say8计算大小齿轮的并加以比较fasafy y1112.74 1.560.01408303.57fasafyy2222.18 1.790.01634238.86

16、fasafyy经比较得大齿轮的数值大。9计算当量齿数11332021.89coscos 14vzz 223392100.71coscos 14vzz2) 设计计算2421332212cos2 1.798 31.7 100.88cos 140.016344.21.681 20fasanfdktyy ymmmz对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的nm模数，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4.5nmmm触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 182.44mmd ，取，11cos82.44cos14184.5ndzm118z则，

17、取。2118 4.683izz 283z4、几何尺寸计算1计算中心距1218831.52082cos2cos14nmammzz将中心距圆整后取。205amm2按圆整后的中心距修整螺旋角1218834.5arccosarccos14.0622 205nmazz因值改变不大，所以参数、等不必修正。khz3计算大小齿轮的分度圆直径 1118 4.574.2coscos14.06ndmmmz2283 4.5342coscos14.06ndmmmz4计算齿轮宽度 11 74.274.2dbmmd 取齿宽 ：=75mm, =80mm2b1b（三）低速级齿轮的设计计算1、选精度等级、材料及齿数1）材料及热处

18、理由表 10-1 选得小齿轮的材料均为（调质），硬度为 280hbs；40rc大齿轮的材料为 45 钢（调质），硬度为 240hbs，二者的硬度差为 40hbs。2）精度等级选用 8 级,选取小齿轮比为，则大齿轮,取120z 21120 3.162zzi，螺旋角262z 142、按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即 2113111()2hetdhititkz zd1）确定公式内的各计算 数值1试选载荷系数。1.6tk2计算小齿轮传递的转矩6119550000 7.6995500001.298 1056.59ptn mmn mmn3由表 10-7 取。1d4由表 10-6 查得材料的弹性影响

19、系数。12189.8eazmp5由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的lim1600hmpa接触疲劳强度极限。lim2550hmpa6由式计算应力循环次数60hnn jl716060 56.59 18 300 108.149 10hjlnn 7728.149 102.63 103.1n7由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数，。11.16hnk21.22hnk8计算接触疲劳许用应力(失效概率 1%,安全系数 s=1) 1lim111.16 600696hnhmpask 2lim221.22 550671hnhmpask9许用接触应力 12696671683.522

20、hhhmpampa 10由图 10-30 选取区域系数。2.433hz11由图 10-26 查得，则。10.7920.85120.790.851.642）计算1试计算小齿轮的分度圆直径，由计算公式得1td32163.1 12.433 189.8()92.11 1.643.16712 1.6 1.298 10tmmmmd2计算齿轮的圆周速度13.14 92.1 56.590.2760 100060 1000td nmvs3计算齿宽 b 及模数ntm11 92.192.1dtbdmmmm 11cos92.1 cos144.4620tntdmmzm2.252.25 4.4610.044nthmmm9

21、2.19.210.044bh4计算纵向重合度10.318tan0.318 1 20 tan141.586dz 5计算载荷系数已知使用系数，根据，8 级精度，由图 10-8 查得动载荷系数1.1ak0.27mvs由表 10-3 查得,从表 10-4 查得,由图 10-13 查1.05vk1.2hfkk1.421hk得=1.35,故载荷系数fk1 1.05 1.421 1.21.79avhhkk k k k 6按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 33111.7992.195.6161.6ttkmmddk7计算模数nm11cos1495.616 cos144.62620nmmdmz3、按齿根弯曲强

22、度设计由式213212cosfasanfdktyy ymz1）确定公式内的各计算数值1计算载荷系数1 1.05 1.2 1.351.701avffkk k k k 2根据纵向重合度,从图 10-28 查得螺旋角影响系数。1.9030.88y3由图 10-20d 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度1500fempa极限2380fempa4由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数 10.92fnk20.95fnk5计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 s=1 1110.92 500328.571.4fnfefmpask2220.95 380257.861.4fnfefmpask6查

23、取齿形系数由表 10-5 查得 12.74fay22.26fay7查取应力校正系数由表 10-5 查得 11.56say21.74say8计算大小齿轮的并加以比较fasafy y1112.74 1.5860.0130328.57fasafyy2222.26 1.740.0150257.86fasafyy经比较得大齿轮的数值大。9计算当量齿数113324021.89coscos 14vzz 22336267.87coscos 14vzz2) 设计计算2621332212cos2 1.701 1.298 100.88cos 140.0154.81.641 20fasanfdktyy ymmmz对比

24、计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的nm模数，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5nmmm疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 195.6mmd ，取，11cos95.6 cos14195ndzm119z则，取。2119 3.159izz 2115z4、几何尺寸计算1计算中心距1221 593.55200.92cos2cos14nmammzz将中心距圆整后取。269amm2按圆整后的中心距修整螺旋角1219595arccosarccos14.0722 200nmazz因值改变不大，所以参数、等不必修正。khz3计算大小齿轮的

25、分度圆直径 1119 597.9coscos14.07ndmmmz 2259 5304coscos14.07ndmmmz4计算齿轮宽度 11 97.997.9dbmmd 取齿宽 ：=98mm, =103mm2b1b高、低速级齿轮参数名称高速级低速级中心距 a(mm)208200法面摸数(mm)4.55螺旋角（）14.0614.07齿顶高系数*ah11顶隙系数c0.250.25压力角20201819齿数8159（mm）74.297.9分度圆直径(mm)342304（mm）80 103齿宽（mm）75 98齿轮等级精度 8 8材料及热处理、45，并经调质及表面40rc淬火，齿轮硬度分别为、45，并

26、经调质及表面40rc淬火，齿轮硬度分别为280hbs、240hbs280hbs、240hbs四、轴系零件的设计计算四、轴系零件的设计计算1、输入轴的设计计算、输入轴的设计计算1）输入轴上的功率、转速及转矩1p1n1t1118.09,243 /min,317kwrn mpnt2）求作用在齿轮 1 上的力因已知齿轮分度圆直径1 =74.2mm d311122 317 = =19812.5n74.2t10dtf1tan19812.5 tan20 =7434ncoscos14.06ftnrf1 = tg =19812.514.06 =4962n fattgf3）初步确定轴的最小直径先按式（152）初步

27、估算轴的最小直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 153，取，于是得：0=100a133omin18.09=100=32mm243dapn4）轴的结构设计1 拟定轴上零件的装配方案，如图所示2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1 根据计算的最小直径取轴的直径=32mm。为了满足带轮得轴向定位要求，1-2 轴右1 2d端需制出一轴肩，故 2-3 段得直径 d=37mm。由带轮宽度确定。321118mml2 初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求，并根据 d=37mm,由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承，其型号为 30

28、208，其尺寸为32,查得 a=17,根据轴肩选；而40 80 19.75dd tmm3 47 840mmdd。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，因此，取。7 83 419.75mmll6 747mmd3 取 4-5 段的直径；取安装齿轮处的轴段 5-6 的直径，根4 547mmd5 654.4mmd据齿轮宽度 80mm,取。5 680mml4 轴承端盖的总宽度为 32mm，根据轴承端盖的装拆，及便于对轴承添加润滑脂的要求。取端盖的外端面与带轮右端面间的距离，l=26mm 故取。2 358mml 轴上零件的周向定位带轮与轴的周向定位采用平键连接，按截面=32mm，查表查得平键截面1 2d，键长

29、为 56mm，它们之间的配合采用。10 8b hmm76hk4 确定轴上的圆角和倒角尺寸参考表 15-2，取轴端倒角为 mm，左段 2、3、4 处轴肩的倒角为mm,右端轴1.6 451.6r肩角半径 r=2mm。5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图,从上已经知道,对于圆锥滚子轴承 30208,由手册中可查得 a=17mm,作为简支梁的轴的支承跨距 。对轴进23200.7555.5256.25mmll行计算并做出弯矩图和扭矩图。对水平面进行计算：12223319812.5()nhnhtnhtfffnfflll12550314307.8nhnhfnfn121251932.5hnhn

30、mmlmf对垂直面进行计算： 1222337434()nvnvrnvrafffnfflllm1224394995nvnvfnfn113560970vnvn mmlmf222437062.5vnvn mmlmf求总的弯矩，即合成弯矩：222211(1251932.5)(560970)5750000hvmmn mmm222222(1251932.5)(437062.5)4570000hvmmn mmm扭矩239300tn mm载荷水平面 h垂直面 v支反力 f127434,14307.8nhnhfn fn122439,4995nvnvfn fn弯矩m11251932.5hmn mm12560970

31、,437062.5vvmn m mn m总弯矩 m125750000,4570000mn m mn m扭矩t317000tn mm6）按弯曲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的强度，由上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6 则：22221357600000.6 31700016.270.1 54.4caatmpwm前以选定轴的材料为 45 钢，调质处理，查表的60mpa,因此判断危险截面从受载情况来看，截面 c 上的应力最大，截面 c 上虽然应力最大，但应力集中不大，而且这里轴的直径最大，故截面 c 也不必校核。因而只需校核截面

32、5 左右两侧即可。2截面 5 左侧抗弯截面系数：3330.10.1 4710382wdmm抗弯截面系数：3330.20.2 4720765twdmm截面左侧的弯矩 m 为：121230472870424121 .mn mml ll l截面上的扭矩 t 为：t=239300n.mm截面上的弯曲应力：42412140.4710382bmmpaw截面上的扭转应力：31700016.5220765tttmpaw材料 45 钢，调质处理，查表 15-1 得，640bmpa1275mpa。1155mpa截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数：因 查得，20.0447rd54.41.1647dd1.901.2

33、3由附图 3-1 得轴材料的敏性系数：，0.82q0.85q应力集中系数为：1(1)1 0.82 (1.90 1)1.74kq 1(1)1 0.85 (1.31 1)1.26kq 由附图 3-2 查得尺寸系数；由附图 3-3 得扭转尺寸系数。0.720.82轴按磨削加工，由附图 3-4 查得表面质量系数：0.92轴未进行表面强化处理，即，则得综合影响系数：1q11.741112.500.720.92kk 11.261112.620.820.92kk 碳钢的特性系数：，取=0.10.1 0.2，取0.050.10.05计算安全系数，则得：cas12752.692.5 40.470.1 0amsk

34、 115510.0811.5211.522.620.0522amsk 22222.69 10.082.61.52.6910.08cas sssss故可知其安全。3截面 5 右侧抗弯截面系数：3330.10.1 54.416099wdmm抗弯截面系数：3330.20.2 54.432198twdmm截面左侧的弯矩 m 为：424121 .mn mm截面上的扭矩 t 为：t=239300n.mm截面上的弯曲应力：42412126.3416099bmmpaw截面上的扭转应力：31700012.1932198tttmpaw过盈配合处的值，由附表 3-8 求出，并取k0.8kk 2.3k0.8 2.31

35、.84k轴按磨削加工，由附图 3-4 查得表面质量系数：0.92 1112.312.390.92kk 11.8411.930.92k 计算安全系数，则得：cas 12754.372.39 26.340.1 0amsk 115521.787.197.191.930.0522amsk 22224.37 21.784.281.54.3721.78cas sssss故可知其截面右侧强度也是足够的。致此，轴的设计计算即告结束。2、中间轴的设计计算1）中间轴上的功率、转速及转矩2p2n2t1227.7,56.59 /min,1298kwrn mpnt2）求作用在齿轮 3 上的力因已知齿轮分度圆直径3 =5

36、1.4mm d323322 1298 = =50505n51.4t10dtf33tan50505 tan20 =18950ncoscos14.06ftnrf33 = tg =5050514.06 =12648.5n fattgf3）初步确定轴的最小直径先按式（152）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 153，取，于是得：0=100a333omin37.7=100=51.4mm56.59dapn4）轴的结构设计1拟定轴上零件的装配方案，如图所示2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。0.07d，取 h=6mm，直径。4 571mml3 480mmd2 为了满足

37、轴向定位要求，1-2 轴段右端需制出一轴肩，故取 2-3 段的直径，2 362mmd齿轮 3 的宽度为 130mm，故取。2 3100mml 轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接，按截面，查表查得平键截面2 362mmd，键长为 110mm；按截面，查表查得平键截面18 11b hmm4 575mmd，键长为 50mm 它们之间的配合采用。20 12b hmm76hk6 确定轴上的圆角和倒角尺寸参考表 15-2，取轴端倒角为，轴段 2、6 处轴肩的倒角为mm,轴段2 45 mm1.6r3、4、5 的倒角为 r=2mm。5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图,从上已经知道

38、,对于圆锥滚子轴承 30211,由手册中可查得 a=21mm,作为简支梁的轴的支承跨距 。对轴进行计算2385 102187mmll并做出弯矩图和扭矩图。对水平面进行计算： 12321121233230()()0nhnhttnhttffnffnffl lllllf123886630589nhnhfnfn212122)3886600hnhtn mml llmff左（1233536960hnhn mmlmf左2113127828hnhn mmlmf右212122)3140078hnhtn mml llmff左（对垂直面进行计算： 1223112233332)()1nvnvrrnvrrafffmfo

39、fllllfmfml2（l12974916635nvnvfnfn112212297490vnvvn mml llmffm左（）1232780383vnvn mmlmf右2213012077vnvn mmlmf 左1221322)1696770vnvrmn mmlllmff右（求总的弯矩，即合成弯矩：221(3886600)(97490)3887822.5n mmm上221(3536960)(2780383)4498957n mmm下22(3127828)( 3012077)4342340n mmm 2上222314007816967703569162mn mm下（）（）扭矩1201090tn

40、mm载荷水平面 h垂直面 v支反力 f1238866,30589nhnhfn fn129749,16635nvnvfn fn弯矩m11223886600353696031278283140078hhhhmn mmmn mmmn mmmn mm右左右左112297490278038330120771696770vvvvmn mmmn mmmn mmmn mm 左右左右总弯矩 m113887822.5449895743423403569162mn mmmn mmmn mmmn mm下上2下2上，扭矩t1298000tn mm6）按弯曲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

41、的截面的强度，由上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6 则：22221134989570.6 1298000480.1 98caatmpwm222212343423400.6 12980001.570.1 304caatmpwm前以选定轴的材料为 45 钢，调质处理，查表的60mpa,因此判断危险截面从受载情况来看，截面 c 上的应力最大，截面 c 上虽然应力最大，但应力集中不大，而且这里轴的直径最大，故截面 c 也不必校核。因而只需校核截面 5 左右两侧即可。2截面 5 左侧抗弯截面系数：3330.10.1 6223832.8wdmm抗弯截面系数：3330.20.

42、2 6247665.5twdmm截面左侧的弯矩 m 为：12123038866003785600 .mn mml ll l截面上的扭矩 t 为：t=1298000.mm截面上的弯曲应力：3785600158.8423832.8bmmpaw截面上的扭转应力：12980002747665.6tttmpaw材料 45 钢，调质处理，查表 15-1 得，640bmpa1275mpa。1155mpa截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数：因 查得，20.03262rd801.2962dd1.901.23由附图 3-1 得轴材料的敏性系数：，0.82q0.85q应力集中系数为：1(1)1 0.82 (1.9

43、0 1)1.74kq 1(1)1 0.85 (1.31 1)1.26kq 由附图 3-2 查得尺寸系数；由附图 3-3 得扭转尺寸系数。0.720.82轴按磨削加工，由附图 3-4 查得表面质量系数：0.92轴未进行表面强化处理，即，则得综合影响系数：1q11.741112.500.720.92kk 11.261112.620.820.92kk 碳钢的特性系数：，取=0.10.1 0.2，取0.050.10.05计算安全系数，则得：cas127522.5 1580.1 0amsk 11554.327272.620.0522amsk 22222 4.31.81.524.3cas sssss故可知

44、其安全。3截面 5 右侧抗弯截面系数：3330.10.1 8051200wdmm抗弯截面系数：3330.20.2 80102400twdmm截面左侧的弯矩 m 为：3785600 .mn mm截面上的扭矩 t 为：t=1298000n.mm截面上的弯曲应力：37856007351200bmmpaw截面上的扭转应力：129800013102400tttmpaw过盈配合处的值，由附表 3-8 求出，并取k0.8kk 2.3k0.8 2.31.84k轴按磨削加工，由附图 3-4 查得表面质量系数：0.92 1112.312.390.92kk 11.8411.930.92k 计算安全系数，则得：cas

45、 127522.39 730.1 0amsk 11551213131.930.0522amsk 22222 121.971.5212cas sssss故可知其截面右侧强度也是足够的。致此，轴的设计计算即告结束。3、输出轴的设计计算1）输入轴上的功率、转速及转矩3p3n3t1137.31,18.25 /min,3825840mkwrn mpnt2）作用在齿轮 1 上的力因已知齿轮分度圆直径1 =304mm d42t2 3825840 = 25170d304tnft44tantan20 =f251709444coscos14.06rnnft44 =f tan9161 anf3）初步确定轴的最小直径

46、先按式（152）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 153，取，于是得：0=100a333omin37.31=100=73.7mm18.25dapn输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴得直径和联轴器的7 8d孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。查表 14-1,考虑到转矩变化很小,故取 ka=1.3,则联轴器的转矩计算，按照计算转矩 tca31.3 38258404973592an mmtk t应小于联轴器公称转矩得条件，查手册。ca选用 hl 7 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 6300000nmm。联轴器的孔径，180mmd故取，半连轴器长

47、度 l172mm，半连轴器与轴配合的毂孔长度2 380mmd132mm。1l4）轴的结构设计1拟定轴上零件的装配方案，如图所示2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1 为了满足半联轴器的轴向定位要求，7-8 轴段左端需制出一轴肩，故 6-7 段得直径。左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 d=90mm。半联轴器与轴6 788mmd配合的毂孔长度。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，1132mml故 7-8 段的长度应比略短一些，现取。1l7 8130mml2 初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求，并根据 d=90m

48、m,由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承，其型号为 30218，其尺寸为32,查得 a=32.3,根据轴肩选；而。90 160 32.5dd tmm5 690mmd5 632.5mml右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，因此，取。4 5100mmd0.07d,故取 h=8mm，2 395mml则轴环处的直径。轴环宽度 b1.4h，取。3 4111mmd3 415mml 轴上零件的周向定位联轴器、齿轮与轴的周向定位采用平键连接，按截面，查表查得平键截面2 395mmd，键长为 110mm；按截面，查表查得平键截面25 14b hmm7 880mmd，键长为 110mm，它们之间的配合采用。22

49、 14b hmm76hk8 确定轴上的圆角和倒角尺寸参考表 15-2，取轴端倒角为，轴肩圆角半径 r=2.5mm。2.5 45 mm5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图,从上已经知道,对于圆锥滚子轴承 30218,由手册中可查得 a=32.3mm,作为简支梁的轴的支承跨距 。对轴进行计23180 147327mmll算并做出弯矩图和扭矩图。对水平面进行计算： 122122()nhnhtnhtfffffl ll12899016180nhnhfnfn11899000hnhn mmlmf对垂直面进行计算： 121212()nvnvrnvrfffffmlll12110442054nvnv

50、fnfn 11111044 1001104400vnvn mmlmf2222054 180369720vnvn mmlmf 求总的弯矩，即合成弯矩：222211(899000)(1104400)1424044hvmmn mmm222222(899000)(369720)972056hvmmn mmm扭矩3825840tn mm载荷水平面 h垂直面 v支反力f128990,16180nhnhfn fn1211044,2054nvnvfn fn 弯矩m899000hmn mm1211044,369720vvmn mm mn mm 总弯矩m121424044,972056mn mm mn m扭矩t3

51、847720tn mm6）按弯曲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的强度，由上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6 则：22221314240440.6 38258400.950.1 304caatmpwm前以选定轴的材料为 45 钢，调质处理，查表的60mpa,因此判断危险截面从受载情况来看，截面 c 上的应力最大，截面 c 上虽然应力最大，但应力集中不大，而且这里轴的直径最大，故截面 c 也不必校核。因而只需校核截面 5 左右两侧即可。2截面 5 左侧抗弯截面系数：3330.10.1 4710382wdmm抗弯截面系数：333

52、0.20.2 4720765twdmm截面左侧的弯矩 m 为：121230472870424121 .mn mml ll l截面上的扭矩 t 为：t=239300n.mm截面上的弯曲应力：42412140.4710382bmmpaw截面上的扭转应力：31700016.5220765tttmpaw材料 45 钢，调质处理，查表 15-1 得，640bmpa1275mpa。1155mpa截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数：因 查得，20.0447rd54.41.1647dd1.901.23由附图 3-1 得轴材料的敏性系数：，0.82q0.85q应力集中系数为：1(1)1 0.82 (1.90

53、1)1.74kq 1(1)1 0.85 (1.31 1)1.26kq 由附图 3-2 查得尺寸系数；由附图 3-3 得扭转尺寸系数。0.720.82轴按磨削加工，由附图 3-4 查得表面质量系数：0.92轴未进行表面强化处理，即，则得综合影响系数：1q11.741112.500.720.92kk 11.261112.620.820.92kk 碳钢的特性系数：，取=0.10.1 0.2，取0.050.10.05计算安全系数，则得：cas12752.692.5 40.470.1 0amsk 115510.0811.5211.522.620.0522amsk 22222.69 10.082.61.5

54、2.6910.08cas sssss故可知其安全。3截面 5 右侧抗弯截面系数：3330.10.1 54.416099wdmm抗弯截面系数：3330.20.2 54.432198twdmm截面左侧的弯矩 m 为：424121 .mn mm截面上的扭矩 t 为：t=239300n.mm截面上的弯曲应力：42412126.3416099bmmpaw截面上的扭转应力：31700012.1932198tttmpaw过盈配合处的值，由附表 3-8 求出，并取k0.8kk 2.3k0.8 2.31.84k轴按磨削加工，由附图 3-4 查得表面质量系数：0.92 1112.312.390.92kk 11.8

55、411.930.92k 计算安全系数，则得：cas 12754.372.39 26.340.1 0amsk 115521.787.197.191.930.0522amsk 22224.37 21.784.281.54.3721.78cas sssss故可知其截面右侧强度也是足够的。致此，轴的设计计算即告结束。（二）滚动轴承的校核二）滚动轴承的校核高速轴上轴承的寿命计算轴承型号为 30208，查表得基本额定动载荷 c=63000n,查得温度系数。1.00tf1）求轴承所受的径向载荷 fr11225503 ,243914307.8,4995r vr hr hr vn fnfn fnf故221222

56、55032439601914307499515154rrnfnf2） 求轴承的计算轴向力af对于圆锥滚子轴承，其派生轴向力2rdyff116019188122 1.6rdnyff22151541212322 1.6rdnyff124962 1212317803daednfff故轴承 2 放松，轴承 1 被压紧。因此2212123dafnf24962 12123170831daenafff3） 求比值查表的 e=0.3711170832.86019areff22121230.3615154areff4）计算当量载荷 p查表得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承 1 110.4,1.6xy 对轴承

57、2 221,0xy查表取=1.2-1.8，取=1.5，则pfpf11111()1.5 (0.4 6019 1.6 17083)44610prapfx fy fnn22222()1.5 (1 151540)22731prapfx fy fnn4） 验算轴承的寿命计算得轴承预期寿命3 300 87200hhl 因为，所以按轴承 1 的受力大小验算。12pp106631101063000()()1931872006060 243 44610hclhhn p所以轴承满足寿命要求。中间轴上轴承的寿命计算高速轴上轴承的寿命计算轴承型号为 30218，查表得基本额定动载荷 c=200000n,查得温度系数。

58、1.00tf5）求轴承所受的径向载荷 fr11228990,1104416180,2054r vr hr hr vn fnfn fnf 故2212228990110441424016180205416310rrnfnf6） 求轴承的计算轴向力af对于圆锥滚子轴承，其派生轴向力2rdyff1114240508622 1.4rdnyff2216310582522 1.4rdnyff127543daednfff故轴承 2 放松，轴承 1 被压紧。因此225825dafnf275431daenafff7） 求比值查表的 e=0.421175430.5114240areff2258500.3616310

59、areff4）计算当量载荷 p查表得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承 1 110.4,1.4xy 对轴承 2 221,0xy查表取=1.2-1.8，取=1.5，则pfpf11111()1.5 (0.4 14240 1.4 7543)24384prapfx fy fnn22222()1.5 (1 161300)24465prapfx fy fnn8） 验算轴承的寿命计算得轴承预期寿命3 300 87200hhl 因为，所以按轴承 1 的受力大小验算。12pp1066311010200000()()93066772006060 18.2524584hclhhn p所以轴承满足寿命要求。（三）联轴

60、器和键联接的选用说明和计算（三）联轴器和键联接的选用说明和计算低速轴上联轴器的计算1） 类型选择 选用弹性套柱销联轴器2） 载荷计算公称转矩 3825840tmm查得1.3ak查得 hl7 弹性套柱销联轴器的许用转矩为 6300n，许用转速为 1700r/min，计算转矩1.3 38258404973546300caattn mmnk18.251700minminrrn 故联轴器满足使用要求。键联接的计算 低速轴键的计算1） 一般 8 级以上的齿轮有定心精度要求，应选用圆头普通平键连接。112295,25 14,11080,22 14,110mm b hmmmmmm b hmmmmdldl2）