机械设计课程设计说明书(完整版)

1、一、设计题目热处理车间零件输送设备的传动装备二、运动简图图 11电动机 2 V 带 3齿轮减速器 4联轴器 5滚筒 6输送带三、工作条件该装置单向传送 , 载荷平稳 , 空载起动 , 两班制工作 , 使用期限 5年 (每年按 300天计算 , 输送带的速度容许误差为 ±5%.四、原始数据滚筒直径 D (mm :320运输带速度 V (m/s :0.75滚筒轴转矩 T (N ·m :900五、设计工作量1减速器总装配图一张2齿轮、轴零件图各一张3设计说明书一份六、设计说明书内容1. 运动简图和原始数据2. 电动机选择3. 主要参数计算4. V带传动的设计计算5. 减速器斜齿圆

2、柱齿轮传动的设计计算6. 机座结构尺寸计算7. 轴的设计计算8. 键、联轴器等的选择和校核9. 滚动轴承及密封的选择和校核10. 润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法11. 齿轮、轴承配合的选择12. 参考文献七、设计要求1. 各设计阶段完成后 , 需经指导老师审阅同意后方能进行下阶段的设计 ; 2. 在指定的教室内进行设计 .一 . 电动机的选择一、电动机输入功率 w P60600.75244.785/min 223.140.32w v n r Rn =90044.7854.21995509550w w Tn P kw =二、电动机输出功率 d P其中总效率为32320.960.990.970.9

3、90.960.833v =带 轴承 齿轮 联轴 滚筒4.2195.0830.833wd P P kw = 查表可得 Y132S-4符合要求 , 故选用它。 Y132S-4(同步转速 1440min r , 4极 的相关参数 表 1 二 . 主要参数的计算一、确定总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比 144032.1544.785m w n i n =总 查表可得 V 带传动单级传动比常用值 24, 圆柱齿轮传动单级传动比常用值 为 35,展开式二级圆柱齿轮减速器 (121.31.5i i 。 初分传动比为 2.5V i =带 , 14.243i =, 23.031i =。二、计算传动装置

4、的运动和动力参数本装置从电动机到工作机有三轴,依次为,轴,则1、各轴转速1440576min 2.5m V n n r i = 带2135.75344.288min 3.031n n r i = 2、各轴功率05.50.965.28d d V P P P kw = 带5.280.990.975.070P P P kw = 轴承 齿轮 5.0700.990.974.869P P P kw = 轴承 齿轮 3、各轴转矩5.59550955036.4761440dd d P T N m n = 036.4762.50.9687.542d V T T i N m = 带187.5424.2430.99

5、0.97356.695T T i N m = 2356.6953.0310.990.971038.221T T i N m = 表 21576135.753min 4.243n n r i = 三 V带传动的设计计算一、确定计算功率 ca P查表可得工作情况系数 1.2A k = 故 1.25.56.6ca A P k P kw = 二、选择 V 带的带型根据 ca P n 、 ,由图可得选用 A 型带。 三、确定带轮的基准直径 d d 并验算带速 v1、初选小带轮的基准直径 1d d 。查表 8-6和 8-8可得选取小带轮的基准直径 190d d mm = 2、验算带速 v按计算式验算带的速

6、度 19014406.782601000601000d d n v s =因为 530s v s <<, 故此带速合适。 3、计算大带轮的基准直径 2d d按式 (8-15a计算大带轮的基准直径 212.590225d d V d i d mm =带 根据教材表 8-8,圆整得2224d d mm=。4、确定 V 带的中心距 a 和基准直径 d L(1按计算式初定中心距 0500a mm = 12012(0. 7( 2( d d d d d d a d d +(2按计算式计算所需的基准长度22100120( 2( 24d d d d d d d L a d d a -+2(2249

7、0 2430(90224 24430-=+ =1364mm查表可选带的基准长度 1400d L mm = (3按计算式计算实际中心距 a0014001364(430 44822d d L L a a mm mm -+=+= 中心距的变化范围为 (427490mm mm 。 5、验算小带轮上的包角 1(12157.357.318018022490163120448d d d d a -=-=6、计算带的根数(1计算单根 V 带的额定功率 r P由 1901440min d d mm n r =和 查表可得 01.064P kw =根据 1440min 2.7n r i =, 和 A 型带,查表可

8、得 00.169P kw =、 0.956k =、0.96L k =。故 (r 00P 1.0640.1690.9560.961.132L P P k k kw =+=+= (2计算 V 带的根数 Zr 6.65.830P 1.132ca P Z= 故取 V 带根数为 6根 7、计算单根 V 带的初拉力的最小值 (0min F 查表可得 A 型带的单位长度质量 0.10q kg m =(20min2.5500cak P F qvk Zv-=+(22.50.9566.6(5000.16.782 1360.95666.782N N-=+=应使带的实际初拉力 (00min F F >。 8、计

9、算压轴力 p F压轴力的最小值为(10minmin 2sin 2P F Z F =16326136sin2=。1614N = 四 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算一、高速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1按图所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。 (2运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用 7级精度。(3材料选择:查表可选择小齿轮材料为 40Cr (调质 ,硬度为 280HBS ; 大齿轮材料为 45钢 (调质 ,硬度为 240HBS ,二者材料硬度差为 40HBS 。 (4选小齿轮齿数 120Z =,大齿轮齿数 24.2432085Z =,取 285Z = (5选取螺旋角,初

10、选螺旋角 14=2、按齿面接触强度设计,按计算式试算即 1t d (1确定公式内的各计算数值试选 1.6t k =,由图 10-2610.740=, 20.820=则有 121.560=+=小齿轮传递转矩 187.542T N m =查图 10-30可选取区域系数 2.433H Z = 查表 10-7可选取齿宽系数 1d = 查表 10-6可得材料的弹性影响系数 12189.8E Z MP =。 查 图 10-21d 得 按 齿 面 硬 度 选 取 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限lim1600H a MP =,大齿轮的接触疲劳强度极限 lim2550H a MP =。按计算式计

11、算应力循环次数(811606057612830058.29410h N n jL =8828.294101.95104.243N =查图可选取接触疲劳寿命系数 11.02HN k =, 21.12HN k =。计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数 1S =,按计算式 (10-12得1lim111.02600612HN H H a k MP S= 2lim221.12550616HN H H ak MP S=(2计算相关数值试算小齿轮分度圆直径 1t d ,由计算公式得150.07t d mm = 计算圆周速度1150.075761.509601000601000t d n v m

12、s =计算齿宽 b 及模数 nt m1150.0750.07d t b d mm =11cos 50.07cos142.42920t nt d m mm Z =2.252.252.4295.466nt h m mm mm =50.079.165.466b h = 计算总相重合度 10.318tan 0.318120tan141.586d Z =计算载荷系数 k查表可得使用系数 1A k =,根据 1.509v s =, 7级精度,查表 10-8可得动载 系 数 1.07V k =, 由 表 10-4查 得H K 的 值 与 直 齿 轮 的 相 同 , 为 1.4191.350F k =, 1.

13、4H F k k =1261261661422H H H a MP +=故载荷系数 11.071.41.4192.126A V H H k k k k k = 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,按计算式得1145.81455.046t d d mm = 计算模数 n m11cos 55.046cos142.67120n d m mm Z =3、 按 齿 根 弯 曲 强 度 设 计 , 按 计 算 式 (10-17试 算 即San m (1确定公式内的各计算数值 、计算载荷系数11.071.41.352.022A V F F k k k k k =根据纵向重合度 1.586=,查图 10-

14、28可得螺旋角影响系数 0.88Y =。 查 图 可 选 取 区 域 系 数 2.433H Z =, 30.795=, 40.875=则 有34' 1.67=+=查表取应力校正系数 11.569Sa Y =, 21.783Sa Y =。查表取齿形系数 12.724Fa Y =, 22.194Fa Y =。 (线性插值法 查图 10-20C 可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1500FE a MP =,大齿轮的弯 曲疲劳强度极限 2380FE a MP =。查图可取弯曲疲劳寿命系数 10.87FN k =, 20.90FN k =。计算弯曲疲劳许用应力 ,取弯曲疲劳安全系数 1.4S =,按

15、计算式 (10-22计算得1110.87500310.7141.4FN FE F a k MP S = 2220.90380244.2861.4FN FE F a k MP S =计算大、小齿轮的Fa SaF Y Y 并加以计算1112.7241.5690.014310.714Fa Sa F Y Y =2222.1941.7830.016244.286Fa Sa F Y Y =大齿轮的数值较大。 (2设计计算1.979n m mm = 对比计算结果, 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强 度计算的法面模数,故取 2n m mm =,已可满足弯曲强度,但为了同时满足 接触疲劳强度

16、,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 155.046d mm =来计算 应有的齿数,于是有11cos 55.046cos1426.7052n d Z m =取 127Z =,则 2114.24327115Z i Z = 4、几何尺寸计算 (1计算中心距(12271152146.3472cos 2cos14n Z Z m a mm +=将中心距圆整为 147a mm =。 (2按圆整后的中心距修正螺旋角(12271152arccosarccos14.98622147nZ Z m a+=。因 值改变不多,故参数 、 k 、 H Z 等不必修正。 (3计算大、小齿轮的分度圆直径1127255.901c

17、os cos14.986n Z m d mm =。221152238.099cos cos14.986n Z m d mm =。(4计算齿轮宽度1155.90155.901d b d mm = 圆整后取 155B mm =, 260B mm =。 二、低速级齿轮1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1按图所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。 (2运输装置为一般工作机器,速度不高,故选用 7级精度。(3材料选择,在同一减速器各级小齿轮 (或大齿轮 的材料,没有特殊情 况,应选用相同牌号,以减少材料品种和工艺要求,故查表可选择小齿轮材 料为 40Cr (调质 , 硬度为 52HRC ; 大齿轮

18、材料为 45钢 (调质 , 硬度为 45HRC. (4选小齿轮齿数 323Z =,大齿轮齿数 4233.03170.92470Z = (5选取螺旋角,初选螺旋角 14=2、按齿面接触强度设计,按计算式试算即 3t d (1确定公式内的各计算数值 试选 1.6t k =小齿轮传递转矩 2356.695T N m = 查 表 10-7可 选 取 齿 宽 系 数 1d =, 查 图 10-26可 选 取 区 域 系 数2.433H Z =, 30.765=, 40.870=则有 341.635=+=查表可得材料的弹性影响系数 12189.8E Z MP =。查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极

19、限 lim3600H a MP =,大齿轮的接触疲劳强度极限 lim4550H a MP =。 按计算式计算应力循环次数(8326060135.75312830051.95510h N n jL =8741.955106.450103.031N =查图可选取接触疲劳寿命系数 31.12HN k =, 41.18HN k =。 计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数 1S =, 于是 得3lim331.12600672HN H H a k MP S = 4lim441.18550649HN H H a k MP S=34672649' 660.522H H H a MP +=

20、(2计算相关数值试算小齿轮分度圆直径 1t d ,由计算公式得376.848t d mm = 计算圆周速度3276.848135.753' 0.546601000601000t d n v m s =计算齿宽 ' b 及模数 ' nt m3' 176.84876.848d t b d mm =33cos 76.848cos14' 3.24023t nt d m mm Z =' 2.25' 2.253.2407.29nt h m mm =' 76.84810.54' 7.29b h = 计算总相重合度 ' 3'

21、; 0.318tan 0.318123tan141.824d Z =计算载荷系数 k查表可得使用系数 1A k =,根据 ' 0.546v m s =, 7级精度,查表可得动载系 数 ' 1.04V k =, ' 1.425H k =, ' 1.36F k =, ' ' 1.4H F k k = 故载荷系数 ' ' ' ' 11.041.41.4242.075A V H H k k k k k = 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,按计算式得3376.84883.804t d d mm = 计算模数 '

22、; n m33cos 83.804cos14' 3.53523n d m mm Z =3、按齿根弯曲强度设计,按计算式试算即 ' n m (1确定公式内的各计算数值 计算载荷系数' ' ' ' 11.041.11.361.556A V F F k k k k k =根据纵向重合度 ' 1.824=,查图可得螺旋角影响系数 ' 0.88Y =。 计算当量齿数33332325.178cos cos 14V Z Z =44337076.628cos cos 14V Z Z =查表可取齿形系数 32.616Fa Y =, 42.227Fa

23、 Y =。查表可取应力校正系数 31.591Sa Y =, 41.763Sa Y =。 (线性插值法 查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 3500FE a MP =, 大齿轮的弯曲疲劳强 度极限 4380FE a MP =。查图可取弯曲疲劳寿命系数 30.90FN k =, 40.93FN k =。 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 1.4S =,按计算式计算3330.90500321.4291.4FN FE F a k MP S = 4440.93380252.4291.4FN FE F a k MP S = 计算大、小齿轮的' Fa SaF Y Y 并加以计算3332.6161

24、.5910.013321.429Fa Sa F Y Y =4442.2271.7630.016252.429Fa Sa F Y Y =大齿轮的数值较大。 (2设计计算' 2.572n m mm = 对比计算结果, 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲 劳强度计算的法面模数,故取 ' 3n m mm =,已可满足弯曲强度,但为了同时 满足接触疲劳强度, 需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 383.804d mm =来计 算应有的齿数,于是有33cos 83.804cos1427.1053n d Z m =取 326Z =,则 4233.0312884.86885Z i

25、Z = 4、几何尺寸计算 (1计算中心距(34' 28853' 174.6892cos 2cos14n Z Z m a mm +=将中心距圆整为 ' 175a mm =。(2按圆整后的中心距修正螺旋角(34' 28853' arccosarccos 14.4032'2175n Z Z m a +=。因 ' 值改变不多,故参数 ' 、 ' k 、 ' H Z 等不必修正。 (3计算大、小齿轮的分度圆直径33' 28386.726cos ' cos14.403n Z m d mm =。44' 8

26、53263.274cos ' cos14.403n Z m d mm =。(4计算齿轮宽度3' 186.72686.726d b d mm = 圆整后取 390B mm =, 495B mm =。五 轴的设计计算一、高速轴的设计1、求作用在齿轮上的力高速级齿轮的分度圆直径为 d 151.761d mm =112287542339851.761te T F N d = tan tan 2033981275cos cos1421'41"n re te F F N =tan 3398tan13.7846ae te F F N =。 2、选取材料可选轴的材料为 45钢

27、,调质处理。 3、计算轴的最小直径,查表可取 0112A =min 0 11223.44d A mm =应该设计成齿轮轴, 轴的最小直径显然是安装连接大带轮处, 为使 d - 与带轮相配合,且对于直径 100d mm 的轴有一个键槽时,应增大 5%-7%,然后 将轴径圆整。故取 25d mm = - 。 4、拟定轴上零件的装配草图方案 (见下图 5、根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度(1根据前面设计知大带轮的毂长为 93mm, 故取 90L mm I-II=,为满足大带 轮的定位要求,则其右侧有一轴肩,故取 32d mm II-III=,根据装配关系,定35L mm II-III=(2

28、初选流动轴承 7307AC ,则其尺寸为 358021d D B mm mm mm =, 故 35d mm d III-IIII-IX=, III-I段 挡 油 环 取 其 长 为 19.5mm, 则40.5L mm III-I=。(3 III-I段右边有一定位轴肩,故取 42d mm III-II=,根据装配关系可定100L mm III-II=, 为 了 使 齿 轮 轴 上 的 齿 面 便 于 加 工 , 取 5, 44L L mm d mm II-III-IIIII-III=。(4齿面和箱体内壁取 a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取 s=8mm,故右侧挡 油环的长度为 19mm, 则

29、42L mm III-IX=(5计算可得 123104.5, 151, 50.5L mm L mm L mm =、(6 大 带 轮 与 轴 的 周 向 定 位 采 用 普 通 平 键 C 型 连 接 , 其 尺 寸 为10880b h L m m m m m m =, 大带轮与轴的配合为76H r , 流动轴承与轴的周 向定位是过渡配合保证的,此外选轴的直径尺寸公差为 m6. 求两轴承所受的径向载荷 1r F 和 2r F带传动有压轴力 P F (过轴线,水平方向 , 1614P F N =。将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一 图二 图三 注 图二中 ae F 通

30、过另加弯矩而平移到作用轴线上图三中 te F 通过另加转矩而平移到指向轴线(121515015102r V ae re d F F F +-= 22163r V F N=12r V re r V F F F =-=1824N 同理2853r H F N=1233988532545r H te r H F F F N =-=-=13131r F N = 22014r F N = 6 、求两轴承的计算轴向力 1a F 和 2a F对于 70000AC 型轴承,轴承的派生轴向力 0.68d r F F =110.680.6831312129.08d r F F N = 220.680.6820141

31、369.52d r F F N = 218461369.522215.2ae d d F F N F +=+=> 故 2112215.2, 1369.52a a d F N F F N = 7、求轴承的当量动载荷 1P 和 2P 对于轴承 1112215.20.700.683131a r F F => 对于轴承 2221369.520.682014a r F F = 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为: 对于轴承 110.41X =, 10.87Y = 对于轴承 221X =, 20Y =(1111110.4131310.872215.23210.934P r a P f X

32、 F Y F N =+=+= (2222211201402014P r a P f X F Y F N =+=+= 8、求该轴承应具有的额定载荷值 因为 12P P >则有13210.93424993.1r C P N C =< 故 7307AC 符合要求。 9、弯矩图的计算水平面: 1853NH F N =, 22545NH F =N, 则其各段的弯矩为: BC段: 由弯矩平衡得 M-10NH F x =853(0151 M x x = CD段: 由弯矩平衡得1(151 02545513098(151201.5 NH M F x x M x x -+-=-+ 8531511288

33、03. H M N mm N mm =铅垂面:122163, 1824, 1614, NV NV P F N F N F N =则其各段弯矩为: AB段: 则 01614P M F x M -= (0104.5 x BC段: 则 1(104.5 0549226034P NV M F x F x M x -+-=-+(104.5255.5 x < CD段: 则 1(104.5 (255.5 0p NV r a M F x F x F x M -+-+-=1824567555M x =-+ (255.5306 x <做弯矩图如下 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危

34、险截面。 现将计算出的截面 C 处的 H M 、 V M 及 M 的值列于下表 表 3 10、按弯扭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 B 的 强度。根据计算式及上表的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环 变应力,取 0.6=,轴的计算应力35.7ca a MP = 前已选定轴的材料为 45钢,调质处理,查表可得 160a MP -=,因此1ca -<,故安全。11、键的选择和校核高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接, 由于大带轮在轴端部, 故选用 单圆头平键(C 型根据 35d mm =,从表 6-1中查得键的截面尺寸为:宽度

35、:10, b mm =高度:8h mm =, 由轮毂宽度并参考键的长度系列,取键长为:80L mm =键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得 120150P aMP =取其平均植, 135P a MP =键的工作长度 805752bl L mm =-=-= 键和轮毂键槽的接触高度 0.50.584k h mm =则 4228.7541017.047535P a P T MP kld =<,故合适。 所以选用:键 C 10880mm mm mm GB/T 1096-2003 12、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 1.6,各轴肩处圆角半径为 2。 二、中间轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速

36、轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合, 故两齿轮所受的 te F 、 re F 、 ae F 都是作用力与反作用力的关系,则大齿轮上所受的力为13398te F N = 11275re F N = 1846ae F N = 中速轴小齿轮上的三个力分别为23944te F N =21482re F N = 21013ae F N=2、选取材料可选轴的材料为 45钢,调质处理。 3、计算轴的最小直径,查表可取 0112A =min 011237.44d A mm = 轴的最小直径显然是安装轴承处, 为使轴承便于安装, 且对于直径 100d mm 的轴有一个键槽时,应增大 5%-7%,然后将轴径圆整。故

37、取 40d mm = - 。 4、拟定轴上零件的装配草图方案 (见下图 5、根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度(1初选滚动轴承 7008AC, 则其尺寸为:406815. d D B mm mm mm =故 40. d mm I-II=用挡油环定位轴承,故 21, L mm I-II=I-II段右边有一定位轴 肩,故 48. d mm II-III=低速级小齿轮与箱体内壁距离为 16mm , 与箱体内壁距 离为 8mm ,故左边挡油环长为 24mm ,则 20. L mm II-III=(2 低速级小齿轮轮毂为 95mm , 即 95. IV L mm III-=取两齿面的距离为 8m

38、m , 即 8. IV V L mm -=(3 右 边 也 用 挡 油 环 定 位 轴 承 和 低 速 级 大 齿 轮 , 故21, 26.5VII VIII VI VII L mm L mm -=。 V VI -段轴长略短与其齿轮毂长, 又毂长为 55mm ,故取 51. V VI L mm -=V 、 VI 、 VII 各有一定位轴肩,故依次可取60, 52, 46. IV V V VI VI VII d mm d mm d mm -= (4计算可得 12368.4, 83, 55. L mm L mm L mm = 6、轴上零件的周向定位低速级大齿轮的轴采用普通平键 A 型连接。其尺寸为

39、 161040, b h L mm mm mm =齿轮与轴的配合为76H r ,滚动轴承 与轴的周向定位是过渡配合保证的,此外选轴的直径尺寸公差为 6m 。 求两轴承所受的径向载荷 1r F 和 2r F将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一 图二 图三 7、求两轴承的计算轴向力 1a F 和 2a F 由齿轮中计算得, 121128, 1629r v r v F N F N =121118, 1664r H r H F N F N =11588r F N = 22329r F N = 对于 70000AC 型轴承,轴承的派生轴向力 0.68d r F F =110.6

40、80.68952.8952.8d r F F N N = 220.680.6823291397.4d r F F N N = 算得 211564.4ae d d F F N F +=>所以 121564.4a ae d F F F N =+= 221397.4a d F F N = 8、求轴承的当量动载荷 1P 和 2P 对于轴承 1111564.40.980.681588a r F F =>对于轴承 2221397.40.60.682329a r F F = 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为: 对于轴承 110.41X =, 10.87Y = 对于轴承 221X =, 2

41、0Y =(1111110.4115880.871564.42012.108P r a P f X F Y F N =+=+= (2222211232902329P r a P f X F Y F N =+=+= 9、求该轴承应具有的额定载荷值 因为 12P P >则有1 5391.45430602.810r C P N C =< 故 7208AC 符合要求。 10、弯矩图的计算水平面:121664, 1118NH NH F N F N =。 AB段: 则 1, NH M F x =-即 1664M x =- (068.4 x BC 段: 则 13(68.4 02280269770N

42、H t M F x F x M x +-=- (68.4151.4 x < CD 段: 则 132(68.4 (151.4 0NH t t M F x F x F x +-+-=1118784227M x =-+ (151.4206.4 x <。 铅垂面:121629, 1128NV NV F N F N = AB 段: 01629NV M F x M x -= (068.4 x BC 段: 13(68.4 0147145296NV r M F x F x M x -+-=+ (68.4151.4 x < CD 段: 13232(68.4 (151.4 0NV r r a a

43、 M F x F x F x M M -+-+-+=1128232819M x =-+ (151.4206.4 x <(1629068.414714529668.4151.42328191128151.4206.4x x M x x x x =+<-<做弯矩图如下 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。 现将计算出 的截面 C 处的 H M 、 V M 及 M 的值列于下表 表 4 11、按弯扭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。根据计算式及上表的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动

44、循环 变应力,取 0.6=,轴的计算应力32.325ca a MP = 前已选定轴的材料为 45钢, 调质处理, 查表可得 160a MP -=, 1ca -<, 故安全。12、键的选择和校核一般的 8级以上精度的齿轮有空心精度要求,应选用平键连接,由于齿轮不 在轴端,故选用圆头普通平键(A 型 52, 16, 10. d mm b mm h mm = 取键长 40L mm =,键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得 120150P aMP =取其平均植, 135P a MP =键的工作长度 401624l L b mm =-=-=键和轮毂键槽的接触高度 0.50.5105k h mm =则

45、5223.566951011042552P a P T MP kld =<,故合适。 所以选用:键 161040mm mm mm GB/T 1096-2003 13、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 245 ,各轴肩处圆角半径见 365页 三、低速轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合, 故两齿轮所受的 te F 、 re F 、 ae F 都是作用力与反作用力的关系,则34221038223944263.274t T F N N d = 0tan tan 2039441482cos cos14.403n r t a F F N N = tan 3944

46、tan14.4031013a t F F N = 2、选取材料可选轴的材料为 45钢,调质处理。 3、计算轴的最小直径,查表可取 0112A =min 011253.5d A mm = 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 d - , 为了使所选的轴直径 d - 与联轴器的孔径相配合,且对于直径 100d mm 的轴有两个键槽时,应增大 10%-15%,然后将轴径圆整,故取 60d mm = - 。并选取所需的联轴器型号 联轴器的计算转矩 3ca A T K T =,查表可得,考虑到转矩变化小,故取 1.3A K =31.310382211349687ca A T K T N mm N mm

47、 =其公称转矩为 62.810N mm 。 半联轴器的孔径 160d mm =, 长度 142L mm =, 半联轴器与轴配合的毂孔长度 1107L mm = 4、拟定轴上零件的装配草图方案 (见下图 5、根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器安装的轴向定位要求, -轴段右端需制出一轴肩, 故 -段的直径 72d = - mm 。查手册 99页,选用 4LX 型弹性柱销联轴器 L初选滚动轴承 7051AC ,则其尺寸为 7511520. d D B mm mm mm = 故 75. III IV VII VIII d d mm -=左边轴承安装处有挡油环,取其长度为 20m

48、m , 则 40. III IV L mm -=挡油环右侧用轴肩定位,故可取 88IV V d mm -=取齿面与箱体内壁距离 18.5, a mm =轴承座距箱体内壁距离为 8s mm =。 用挡油环对齿面定位时,为了使油环可靠的压紧齿轮, VI VII -段应略短于 轮毂宽度,故取 86, VI VII L mm -=所以取 53. VII VIII L mm -=齿轮左侧用轴肩定位,取 7, h mm =则 104V VI d mm -=,轴换宽度 1.4b h , 取 12V VI L mm -=。由装配关系可确定 60. IV V L mm -=计算得 1145.5L mm =, 2

49、132.5L mm =, 367L mm =。 6、轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键 (A 型 连接。轴与齿轮 连接采用平键 2514b h mm mm =, L=70mm ,齿轮轮毂与轴的配合为76H n 。 同样半联轴器与轴连接,采用键 1811100b h L mm mm mm =。半联轴器与轴的配合为76H k 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合保证的,此外选 轴的直径尺寸公差为 6m 。7、 轴上齿轮所受切向力 3944te F N =, 径向力 1482re F N =, 轴向力 1013ae F N =31038221T N mm = , 4263.

50、274d mm =。 8、求两轴承所受的径向载荷 1r F 和 2r F将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一 图二 图三 41263.274146.81482146.810131740.605146.854.8201.6re ae r V d F F F N +=+2114821740.605258.605r V re r v F F F =-=-=-1146.82871.921146.854.8r H te F F N=+2139442871.9211072.079r H te r H F F F =-=-=13358.219r F N = 21102.828r

51、F N = 9、求两轴承的计算轴向力 1a F 和 2a F对于 7315AC 型轴承,轴承的派生轴向力 0.68d r F F =110.680.683358.2192283.589d r F F N N = 220.680.681102.828749.923d r F F N N =121762.923, ae d d F F F +=< 故 125042.130a ae d F F F N =+=112283.589a d F F N= 21520.666a d ae F F F N =-=10、求轴承的当量动载荷 1P 和 2P112283.5890.683358.219a r

52、F F =, 22520.6660.471120.828a r F F =。查表可得径向载荷系数和轴 向载荷系数分别为: 对于轴承 1 11X =, 10Y = 对于轴承 2 21X =, 20Y = 因轴承运转载荷平稳,按表 13-6, 1.01.2p f = ,取 1p f =则11111( 113358.2193358.219p r a P f X F Y F N =+=。(22222111102.8281102.828P r a P f X F Y F N =+=。11、求该轴承应具有的额定载荷值因为 12P P >则有 6631101046800( ( 75700606044.

53、7883358.219hc L h n P = 预期寿命 ' 53001624000h L h = 故合格 12、弯矩图的计算水平面: 11072NH F N = ,22852NH F N =. AB 段:弯矩为 0 BC 段: 101072NH M F x M x -= (0132.5 x CD 段: 1(132.5 02852568974NH t M F x F x M x -+-=-+ (132.5199.5 x <(10720132.52852568974(132.5199.5x x M x x =-+< 铅垂面:1259NV F N =, 21741NV F N =. AB 段弯矩为 0 BC段 : 10259NV M F x M x +=- (0132.5 x CD段: 1(132.5 01731345335NV r a M F x F x M M x +-=-+ (132.5199.5 x <(259