哈工大-機(jī)械設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)-二級(jí)齒輪減速器 -（完美版）

1、 XXX 10908103XX 1HarbinHarbinHarbin InstituteInstituteInstitute ofofof TechnologyTechnologyTechnology機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目： 二級(jí)齒輪減速器 院 系： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 0908103 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： 10908103XX 指導(dǎo)教師： 日 期： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) XXX 10908103XX 2目錄一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)-4(一)設(shè)計(jì)題目 -41.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求：-42.傳動(dòng)裝置

2、簡(jiǎn)圖：-4（二）選擇電動(dòng)機(jī) -41.選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 -42.選擇電動(dòng)機(jī)的容量 -43.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 -5（三）、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 -51.總傳動(dòng)比i為： -52分配傳動(dòng)比：-5（四）計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) -51.各軸的轉(zhuǎn)速 -52.各軸的輸入功率 -63.各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 -6二二. .傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 -7（一） 、高速齒輪傳動(dòng)-71選擇材料、熱處理方式及精度等級(jí)-72.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸 -73.計(jì)算傳動(dòng)尺寸 -9（二） 、低速速齒輪傳動(dòng)（二級(jí)傳動(dòng)） -111選擇材料、熱處理方式及精度等級(jí) -112.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸-113.計(jì)算傳動(dòng)尺寸-13

3、（三）驗(yàn)證兩個(gè)大齒輪潤(rùn)滑的合理性-15（四）根據(jù)所選齒數(shù)修訂減速器運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。-16三三. .軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算-16 XXX 10908103XX 3(一)高速軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算-161. 軸的基本參數(shù)-軸： -162.選擇軸的材料-163.初算軸徑-174.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-175.軸上鍵校核設(shè)計(jì)-186軸的強(qiáng)度校核 -187.校核軸承壽命-20(二)中間軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算-211. 軸的基本參數(shù)-軸： -212.選擇軸的材料-213.初算軸徑-214.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-225.軸上鍵校核-226軸的受力分析 -237.校核軸承壽命-25(三)輸出軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算

4、-261. 軸的基本參數(shù)-軸： -262.選擇軸的材料-263.初算軸徑-264.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-275.軸上鍵校核-276.軸的強(qiáng)度校核-287.校核軸承壽命-31(四)整體結(jié)構(gòu)的的最初設(shè)計(jì)-311.軸承的選擇-312.軸承潤(rùn)滑方式及密封方式-323.確定軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式-324確定減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案并確定有關(guān)尺寸 -32四四. .設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn): : -33 XXX 10908103XX 4一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)(一)設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)題目為：帶式運(yùn)輸機(jī)傳送裝置1.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求：設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)要求：F=2200N；d=250mm；v=0.9m/s機(jī)器年產(chǎn)量：大批；機(jī)器工作

5、環(huán)境：清潔；機(jī)器載荷特性：微振；機(jī)器最短工作年限：四年 2 班。2.傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖：（二）選擇電動(dòng)機(jī)1.選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型按工作要求和工作條件選用 Y 系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V。2.選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為：20000.9/1.9810001000wFvNm sPkW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為：2421234 式中：分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)、卷筒的傳動(dòng)效率。由表 9.11234、取。則：12340.990.980.970.96、2420.990.980.970.960.817所以電動(dòng)機(jī)所需要的工作功率為： XXX 10908103XX 51

6、.982.420.817wdPkWPkW3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按表 9.1 推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，而工840i:作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：60 100060 1000 0.969 / min250wvnrd所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：(840) 69(5502750) / mindwni nr:符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min 三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，另需要其中電機(jī)工作所需工作功率：。eddPP根據(jù)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型、容量和轉(zhuǎn)速

7、，由本書(shū)的表 14.1 或有關(guān)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y112M-6。其主要性能如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩Y132S-63.09602.02.0電動(dòng)機(jī)的主要安裝尺寸及外形尺寸如下：型號(hào)HABCDEFGDGKY112M-6112190140702860872412項(xiàng)：bb1b2hAABBHAL12451901152655018015400（三）、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比1.總傳動(dòng)比為：i96013.969mwnin2分配傳動(dòng)比：ii i考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相接近，取，故：ii=1. 41.41.4 13.64.4ii=13

8、.63.154.5iii=（四）計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1.各軸的轉(zhuǎn)速軸960 / minmnnr XXX 10908103XX 6軸960213.0/ min4.37nnri= 軸213.067.56 / min68/ min3.15nnrri 卷筒軸68/ minwmnnr 2.各軸的輸入功率軸2.42 0.992.40dPPkW= 軸232.40 0.98 0.972.28PkW =P= 軸232.28 0.98 0.972.17PkW P = 卷筒軸212.17 0.98 0.992.10PkW 卷P = 3.各軸的輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為dT6642.429.55 109

9、.55 102.46 10960 / minddmPkWTN mmnr所以： 軸442.46 100.992.44 10TTN mmN mm:d= = 軸45232.44 100.98 0.97 4.361.02 10TN mmN mm :=Ti = 軸55231.02 100.98 0.97 3.123.01 10TiN mmN mm :T = 卷筒軸55213.01 100.98 0.992.92 10TN mmN mm :卷T = 將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表得:軸名功率 kW轉(zhuǎn)矩 T/(Nmm)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)傳動(dòng)比 i效率 電機(jī)軸2.4242.46 1096010.99軸2.40

10、42.44 109604.40.95軸2.2851.02 10213.0軸2.1753.01 10683.150.95卷筒軸2.1052.92 106810.97 XXX 10908103XX 7二.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（一） 、高速齒輪傳動(dòng)1選擇材料、熱處理方式及精度等級(jí)考慮到此考慮到卷筒機(jī)傳遞功率約 3kW，且該齒輪傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)。故大、小齒輪均選用 40Cr，表面淬火，由表 6.2（參考文獻(xiàn)【1】 ）得到齒面硬度為4855HRC，選用 7 級(jí)精度。2.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸因?yàn)榇?、小齒輪均選用硬齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)所以初步?jīng)Q定按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸。由式（6.2

11、5） ，即 21312cosFsndFY YKTYYmz式中各參數(shù)為：1)小齒輪傳遞的扭矩442.46 100.992.44 10TTN mmN mm:d= = 2) 初選,（根據(jù)多次設(shè)計(jì)計(jì)算知道此值不會(huì)根切，后面予以說(shuō)明計(jì)16z= 算校驗(yàn)，最小根切齒數(shù)）則，考慮中心距minz=15.9421116 4.3870.08zzi及減速器的結(jié)構(gòu)尺寸問(wèn)題，選取，則。262z 162/163.88i 3)初選。K1.3t4)初選螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:13= 。1211111.883.2cos1.883.2cos1317651.60zz則查圖 6.22 查得重合度系數(shù)0.73Y5) 硬齒面非

12、對(duì)稱(chēng)布置，按表 6.6 選取d0.66)由式(6.2)，軸面重合度：d10.318z tan0.318 0.6 16 tan130.749 XXX 10908103XX 8由圖 6.28 查得：螺旋角系數(shù)：0.93Y7) FSYY齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)：11332233z1618.38coscos 13z6270.27coscos 13vvzz。由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.20 查得：122.88,2.25FFYY由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.21 查得：（均由插值得到）121.54,1.75SSYY8) 許用彎曲應(yīng)力可由(參考文獻(xiàn)1)式 6.29，即算得。 FlimYNFFS由圖 8.29h

13、查得接觸疲勞極限應(yīng)力lim1lim2360FFMPa由表 8.7 查得安全系數(shù)1.25FS 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)分別為：811881216060 960 1.0 4 2 250 89.216 109.216 102.375 103.88hNn aLNNi 由圖 8.32 查得壽命系數(shù)121.0NNYY故需用彎曲應(yīng)力 1Flim11Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 2Flim22Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 111Y Y2.88 1.540.0154288FSFMPaMPa 222Y Y2.88 1.750.0137288FSFMPaMPa所以 1

14、11Y YY Y0.0154FSFSFFMPa XXX 10908103XX 9則，初算模數(shù)：ntm 2132142322cos2 1.3 2.46 100.73 0.93 cos 130.01540.6 161.60mmtFsntdFK TY YY Ymz。3.計(jì)算傳動(dòng)尺寸（1)計(jì)算載荷系數(shù) K由表 6.3 查得使用系數(shù)（微振）1.25AK 111 11.60 16 9601.32/60 100060 1000cos60 1000 cos13tntd nm z nvm s由圖 6.7 查得動(dòng)載系數(shù)1.14vK 由圖 6.12 查得齒向載荷分布系數(shù)1.08K由圖 6.7 查得齒間載荷分布系數(shù)1

15、.4K則1.72AvKK K K K（2)對(duì)進(jìn)行修正，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)ntm331.721.60mm=1.76mm1.3nnttKmmK圓整后取2.5mmnm （3)計(jì)算傳動(dòng)尺寸中心距：12()2.5 (1662)100.062cos2cos13nm zzamm圓整為 100amm則修整螺旋角1112()2.5 (1662)coscos12.83612 50 922 100nm zza、所以 XXX 10908103XX 10112.5 16d41.025coscos12.836nm zmmmm222.5 62d158.975coscos12.836nm zmmmmb1b=d24.625mmm

16、m取 21b =b=25,30mm bmm(3)校核最小不根切齒數(shù)：*22min=2 hcos/sin2 1.0 cos12.839 /sin 20.470715.94zant則 ，則可知不會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象1minz z(4)校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式(6.20)，即 12121=HHEHKT uZ Z Z Zbdu式中各參數(shù)：1）K、T1、b、值同前1d2)齒數(shù)比13.88ui3)查表 6.5 得彈性系數(shù)189.8EZMPa4) 查表 6.15 得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.45HZ 5) 查表 6.16 得重合度系數(shù)0.83Z6) 查表 6.26 得重合度系數(shù)0.985Z7) 查式 8.26，許用接觸應(yīng)力

17、由算得 lim 2HNHHZS由圖 6.29g 查得基礎(chǔ)疲勞接觸疲勞極限應(yīng)力lim 1lim 11200HHMPa由圖 6.30 查得壽命系數(shù)111.0NNZZ由圖 6.7 查得安全系數(shù)，故1.0HS lim 21.0 120012001.0HNHHZMPaMPaS則 XXX 10908103XX 11 12141221=2 1.72 2.46 103.88 1189.9 2.45 0.83 0.98525 413.88605.3HHEHKT uZ Z Z ZbduMPa即滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。(6)計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他尺寸高速級(jí)齒輪參數(shù)列表齒輪法向模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)螺旋角中心距 a小41.0

18、253016大2.5158.975256212.839100mm（二） 、低速速齒輪傳動(dòng)（二級(jí)傳動(dòng)）1選擇材料、熱處理方式及精度等級(jí)考慮傳遞功率約 2.4kW，且該齒輪傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)。大、小齒輪仍是選用40Cr，表面淬火，由表 6.2（參考文獻(xiàn)1）得到齒面硬度為 4855HRC，選用 7級(jí)精度。2.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸因?yàn)榇?、小齒輪均選用硬齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)所以初步?jīng)Q定按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸。由式（6.25） ，即 22332cosFsndFY YKT YYmz式中各參數(shù)為：1)小齒輪傳遞的扭矩45232.44 100.98 0.97 4.361.02 10TN

19、 mmN mm :=Ti = 2) 初選，則,則可選取17z3= 431/17 13.67/(62/16)60.0mzzii，則。460z 260/173.53i 則知：1 23.88 3.5313.70miii XXX 10908103XX 12，故滿足傳動(dòng)比要求。1 2)/(13.9 13.7)/13.91.4/(mmmiii iii:3)初選。K1.3t4)初選螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:15= 。3411111.883.2cos1.883.2cos1517651.60zz則查圖 6.22 查得重合度系數(shù)0.73Y5) 硬齒面非對(duì)稱(chēng)布置，按表 6.6 選取d0.56)由式(6.2

20、)，軸面重合度：d30.318z tan0.318 0.6 16 tan150.749由圖 6.28 查得：螺旋角系數(shù)：0.93Y7) FSYY齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)：31334233z1718.38coscos 15z6064.86coscos 15vvzz。由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.20 查得：342.88,2.25FFYY由(參考文獻(xiàn)1)圖 6.21 查得：（均由插值得到）341.54,1.75SSYY8) 許用彎曲應(yīng)力可由(參考文獻(xiàn)1)式 6.29，即算得。 FlimYNFFS由圖 8.29h 查得接觸疲勞極限應(yīng)力lim3lim4360FFMPa由表 8.7 查得安全系數(shù)1.25

21、FS 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)分別為：833883426060 960 1.0 4 2 250 89.216 109.216 102.375 103.88hNn aLNNi XXX 10908103XX 13由圖 8.32 查得壽命系數(shù)341.0NNYY故需用彎曲應(yīng)力 3Flim33Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 4Flim44Y1.0 3602881.25NFFMPaMPaS 333Y Y2.88 1.540.0154288FSFMPaMPa 444Y Y2.88 1.750.0137288FSFMPaMPa所以 333Y YY Y0.0154FSFSFFMPa則，初

22、算模數(shù)：ntm 2232352322cos2 1.3 1.02 100.73 0.93 cos 150.01540.5 172.48mmtFsntdFK T Y YY Ymz。3.計(jì)算傳動(dòng)尺寸（1)計(jì)算載荷系數(shù) K由表 6.3 查得使用系數(shù)（微振）1.25AK 33331.60 17 9601.42/60 100060 1000cos60 1000 cos15tntd nm z nvm s由圖 6.7 查得動(dòng)載系數(shù)1.14vK 由圖 6.12 查得齒向載荷分布系數(shù)1.08K由圖 6.7 查得齒間載荷分布系數(shù)1.2K則1.48AvKK K K K（2)對(duì)進(jìn)行修正，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)ntm XXX

23、10908103XX 14331.482.48mm=2.59mm1.3nnttKmmK圓整后取3.5mmnm （3)計(jì)算傳動(dòng)尺寸中心距：12()3.5 (1760)139.502cos2cos15nm zzamm圓整為 140amm則修整螺旋角1112()3.5 (1760)coscos15.74015 4422 140nm zza、所以333.5 17d61.818coscos15.740nm zmmmm443.5 60d218.182coscos15.740nm zmmmmb1b=d0.5 61.830.9mm取 21b =b=30,35mm bmm(3)校核最小不根切齒數(shù)：（必然大于直尺

24、圓柱齒輪的 17）*2min=2 hcos/sin17zant則 ，則可知不會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象。1minz z(4)校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式(6.20)，即 22321=HHEHKT uZ Z Z Zbdu式中各參數(shù)：1）K、T2、b、值同前3d2)齒數(shù)比1/3.53muii3)查表 6.5 得彈性系數(shù)189.8EZMPa XXX 10908103XX 154) 查表 6.15 得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.45HZ 5) 查表 6.16 得重合度系數(shù)0.83Z6) 查表 6.26 得重合度系數(shù)0.985Z7) 查式 8.26，許用接觸應(yīng)力由算得 lim 2HNHHZS由圖 6.29g 查得基礎(chǔ)疲勞接觸疲勞極

25、限應(yīng)力lim 1lim 11200HHMPa由圖 6.30 查得壽命系數(shù)111.0NNZZ由圖 6.7 查得安全系數(shù)，故1.0HS lim 21.0 120012001.0HNHHZMPaMPaS則 2235221=2 1.72 1.02 10 3.53 1189.9 2.45 0.83 0.98530 61.83.53751.7HHEHKT uZ Z Z ZbduMPa即滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。(6)計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他尺寸低速級(jí)齒輪參數(shù)列表齒輪法向模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)螺旋角中心距 a小61.8183517大3.5218.182306015740140（三）驗(yàn)證兩個(gè)大齒輪潤(rùn)滑的合理性?xún)蓚€(gè)大齒輪直

26、徑分別為：，。浸油深度不能過(guò)深2d159.0mm4d218.2mm也不能過(guò)淺，通常一般的推薦值為滿足浸油潤(rùn)滑的條件為油的深度大于 10mm，小于三個(gè)全齒高。斜齒輪 4 的全齒高： *()7.6ttatatthhahfmhm hcmm，即三個(gè)全齒高 22.8mm。 XXX 10908103XX 16由圖，驗(yàn)證可以知道，兩個(gè)齒輪無(wú)法同時(shí)滿足浸油條件，則加帶油輪。（四）根據(jù)所選齒數(shù)修訂減速器運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。軸名功率 kW轉(zhuǎn)矩 T/(Nmm)轉(zhuǎn)速 n/(r/min)傳動(dòng)比 i效率 電機(jī)軸2.4242.46 1096010.99軸2.4042.44 109603.880.95軸2.2851.02 1

27、0213.0軸2.1753.01 10683.530.95卷筒軸2.1052.92 106810.97三.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(一)高速軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的基本參數(shù)-軸：960 / minmnnr 442.46 100.992.44 10TTN mmN mm:d= = 作用在齒輪上的力：141.44 1022 21220.040tTFNdtantan201220.0455.43coscos12.839nrtaFFNtan1220.0 tan12.839 =278.05NatFF2.選擇軸的材料 XXX 10908103XX 17考慮結(jié)構(gòu)尺寸可能出現(xiàn)的特殊要求（一號(hào)小齒輪，其材料 40Cr 表

28、1=40mmd面淬火則有可能需要使用齒輪軸）傳遞力矩及高轉(zhuǎn)速，選用 40Cr 材料表面淬火，以獲得良好的綜合機(jī)械性能。3.初算軸徑按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：33minP2.42C9713.06n960dmm考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。mind13.06 1.0513.71mm式中：C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)1表 9.4 中查得 C 值，40Cr 為 10697 考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=97。P軸傳遞的功率（單位 kW） 。n軸的轉(zhuǎn)速。4.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體用剖分結(jié)構(gòu)形式。因傳遞功率小，齒輪減速器效率高，發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)很

29、長(zhǎng)，故軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：輸出軸的草圖 1 所示，然后，可按軸上零件的安裝順序，從最小直徑的軸端 1 開(kāi)始設(shè)計(jì)。(2)聯(lián)軸器及軸端 1上述所求的的，就是軸段 1 的直徑，又考慮到軸段 1 上安裝聯(lián)mind13.71mm軸器，因此 1 的設(shè)計(jì)與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差，隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。查表12.1(參考文獻(xiàn)1)可?。篕=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩：。14T1.52.44 1036.6eK TmN:其中型號(hào)為 LT6 的聯(lián)軸器系列公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩滿足，但是直徑過(guò)大，故可定制直徑為16mm 的 LT6 聯(lián)軸器，記作 LT6

30、1655 GB/T 5014。1d16mm(3)軸段 2在確定軸段 2 的直徑時(shí)候，應(yīng)該考慮聯(lián)軸器的固定與密封兩個(gè)方面。但考慮齒輪線速度，即軸承可通過(guò)齒輪甩1/ (60 1000)2.064/2/m svnm sd油進(jìn)行潤(rùn)滑，則可不需要密封環(huán)裝置。聯(lián)軸器的右端軸肩固定，由圖 9.8 中的公式計(jì)算得軸肩高度，0.981.4mmh: XXX 10908103XX 18但考慮固定原因，則可取 h=2mm,則軸段 2 直徑。220mmd(4)軸段 3 和軸段 7考慮使用斜齒輪。齒輪有軸向力，軸承類(lèi)型為角接觸球軸承?？紤]軸徑及安裝，暫取 7204C,查得 d=20mm,D=47mm,B=14mm。故取軸

31、段 3 的直徑為。325mmd(5)軸段 6由圖 9.8 中的公式計(jì)算得，軸段 6 的軸肩應(yīng)為（0.070.1）20=1.42mm。初取軸肩 2mm,則初算可取直徑為 29mm.(6)軸段 4軸段 4 的軸肩也為（0.070.1）20=1.42mm。軸肩取 2mm,則直徑為24mm。但考慮到可能使用齒輪軸，需進(jìn)行計(jì)算，知 e S，故安全。7.校核軸承壽命由表 12.3（參考文獻(xiàn) 2）查得 7205C 軸承的016500,10500rCN CN。（1） 計(jì)算軸承的軸向力軸承 I、II 內(nèi)部軸向力分別為1110.40.40.4 648.4259.36SrRFFFNN2220.40.40.4 658

32、.9263.56SrRFFFNN2(263.56278.05)541.61SFANN12541.61aSFFAN22263.56aSFFN比較兩軸承的受力，因1rF2rF及1aF2aF，故只需校核軸承 I。（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由10/541.61/105000.050aFCN，由表 10.13 查得0.38e 。因?yàn)?1/541.61/648.410.834arFF e，所以查表插值可得：0.45,1.40XY。 XXX 10908103XX 21當(dāng)量動(dòng)載荷為r11P(0.45 648.4 1.40 541.6)1050.0raXFYFNN（3） 校核軸承壽命軸承在100 C以下工作，由表

33、10.10 查得1Tf 。微振，由表 10.11 查得1.5pf 。軸承 I 的壽命為3366r10101 165001996160P60 960 1.5 1050Trhpf CLhnf已知減速器使用 4 年兩班，則預(yù)期壽命為8 1 250 4 216000hLhh hLhL，故軸承壽命充裕。(二)中間軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的基本參數(shù)-軸：960213.0/ min4.37nnri= 45232.44 100.98 0.97 4.361.02 10TN mmN mm :=Ti = 計(jì)算得作用在齒輪上的力：2531.02 10223301.061.8tTFNdtantan203301.01

34、248.3coscos15.740nrtaFFNtan3301.0 tan15.740 =930.4NatFF2.選擇軸的材料選用 45 號(hào)鋼，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，能獲得良好的綜合機(jī)械性能。3.初算軸徑按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：233min2P2.28C10620.02n284dmm考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。mind20.02 1.0521.02mm式中：C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)1表 9.4 中查得 C 值，45 號(hào)鋼的值為 118106 考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=106。P2軸傳遞的功率（單位 kW） 。n軸的轉(zhuǎn)速。 XXX 10908103XX 224.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1

35、)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：中間軸的草圖 1 所示，然后，可按軸上零件的安裝順序，從最小直徑的軸端 1 開(kāi)始設(shè)計(jì)。(2)軸段 1初選角接觸球軸承 7206C,查得 d=30mm,D=62mm,B=16mm。故取軸段 1 的直徑為。130mmd(3)軸段 2 與軸段 4由圖 9.8 中的公式計(jì)算得，軸段 2 的軸肩應(yīng)為（0.070.1）25=1.752.5mm。初取軸肩 2.5mm,則初算可得直徑為。235mmd考慮可能出現(xiàn)的齒輪軸問(wèn)題，進(jìn)行校核計(jì)算，分度圓直徑為61.8mm，其中鍵的尺寸為：bh=87mm，則 e=61.8/2-17.

36、5-3.3=10.1mm2.5m=8.75mm，所以不需要做成齒輪軸，可方便拆卸齒輪與軸分開(kāi)設(shè)計(jì)。(4)軸段 3軸段 3 的軸肩也為（0.070.1）25=1.752.5mm，軸肩取 2.5mm,則直徑為40mm。(5)軸段長(zhǎng)度軸段具體長(zhǎng)度要綜合考慮其他 2 根軸的尺寸和聯(lián)軸器端面到箱體軸承透蓋的距離綜合草圖進(jìn)行確定。5.軸上鍵校核中間軸軸段 2 與軸段 4 上有鍵，計(jì)算時(shí)計(jì)算軸上所需鍵最短長(zhǎng)度，其鍵長(zhǎng)大于所需最短工作長(zhǎng)度即可。連接為動(dòng)連接，載荷輕微振動(dòng)，且鍵材料均選用 45 號(hào)鋼，查表可得： 100120pMPa:，取。需滿足： 2ppTdkl 120pMPa其中由軸的直徑 35mm，可取鍵

37、的尺寸 bh=108mm。則可解得: 5222 1.02 1013.96120 30 8/ 2pTlmmdk查表得安全工作的最小鍵長(zhǎng)為 14mm。此軸上兩個(gè)鍵槽處為兩個(gè)齒輪：2、3 號(hào)齒輪，其中 2 號(hào)（高速軸上的大齒輪）齒寬為 25mm，3 號(hào)齒輪（低速軸上的小齒輪）齒寬為 35mm。則 2、3 齒輪的齒 XXX 10908103XX 23寬符合，取 2 號(hào)齒輪處鍵長(zhǎng) 20mm，取 3 號(hào)齒輪鍵長(zhǎng)取 28mm。6軸的受力分析(1)畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖中間軸受力：，3301.0tFN1248.3rFN930.4NaF (2)計(jì)算支承反力在水平面上2233332233123/ 2/ 2()89.8aa

38、rrHF dF dF LFLLFLLLN432311.5HHrrFFFFN在垂直平面上223333123()836.4ttVFLLF LFNLLL4233(716.6906.9826.4)797.1VttVFFFFNN軸承III的總支承反力：22333854.2RHVFFFN軸承 IV 的總支承反力：22444817.2RHVFFFN（3）畫(huà)彎矩圖在水平面上，a-a 剖面左側(cè)：3189.8 46.54175.7aHHMFLN mmN mm:a- a 剖面右側(cè)：4233233 / 2()13127.23aHHraMFLLF LF dN mm:b- b 剖面左側(cè)：3122222 / 2()5765

39、.24bHHraMFLLF LF dN mm: XXX 10908103XX 24b-b 剖面右側(cè)：4310.5 42.8459.4bHHMFLN mmN mm:在垂直平面上，彎矩為3133171.42aVVMF LN mm:42332()108795.88aVVtMFLLF LN mm :31222()97906.42bVVtMFLLF LN mm:43797.1 42.834115.88bVVMFLN mmN mm :合成彎矩，a-a 剖面右側(cè)：22113259.6aaHaVMMMN mm:b-b 剖面左側(cè)：2299757.3bbHbVMMMN mm:(4)畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖。5231.02 10T

40、N mm :=Ti = (5).校核軸的強(qiáng)度a-a 剖面右側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，故 a-a 剖面右側(cè)為危險(xiǎn)剖面。由表 9.6 查得，抗彎截面模量為 23()0.12bt dtWdd223333()10 5 (355)0.1=0.1 353644.622 35bt dtWdmmmmd 同理，可得抗扭截面模量為223333()10 5 (355)0.20.2 35793222 35Tbt dtWdmmmmd 彎曲應(yīng)力：113259.631.0763644.6bMMPaMPaW31.076abMPa0m扭剪應(yīng)力：51.02 1012.867932TTTMPaMPaW12.866.4322TamMPa

41、MPa由表 9.3 可以查得；材料的等效系數(shù)11=650,300,155bMPaMPaMPa XXX 10908103XX 25。=0.2=0.1，由表 9.10 查得。1.825,1.625KK絕對(duì)尺寸系數(shù)，由表 9.12 查得。=0.8=0.76，軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)，由表 9.9 查得。=0.92由此，安全系數(shù)計(jì)算如下：13003.891.82531.0760.2 00.92 0.8amSK11559.941.6256.430.1 6.430.92 0.76amSK22223.89 9.943.623.899.94S SSSS由表 9.13 查得許用安全系數(shù)顯然，故 a-a 剖面安

42、全。 1.31.5,S :S S7.校核軸承壽命由表 12.3 查得 7206C 軸承的。023000,15000rCN CN（1） 計(jì)算軸承的軸向力軸承 I、II 內(nèi)部軸向力分別為1110.40.40.4 1653.2512.4SrRFFFNN2220.40.40.4 1248.3499.2SrRFFFNN2(449.2 163.3)662.5SFANN12662.5aSFFAN22499.2aSFFN比較兩軸承的受力，因及，故只需校核軸承 I。1rF2rF1aF2aF（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由，由表 10.13 查得。10/662.5/150000.044aFC 0.41e 因?yàn)?，所以。1

43、1/662.5/1248.30.53arFF e0.44,1.40XY當(dāng)量動(dòng)載荷為r11P(0.44 1653.2 1.40 662.5)1654.9raXFYFNN（3） 校核軸承壽命軸承在以下工作，由表 10.10 查得。中等沖擊，由表 10.11 查得100 C1Tf 。1.8pf 軸承 I 的壽命為3366r10101 230003601860P60 213 1.8 1654.9Trhpf CLhnf XXX 10908103XX 26已知減速器使用 4 年兩班，則預(yù)期壽命為8 1 250 4 216000hLhh hLhL，故軸承壽命充裕。 (三)輸出軸(即軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的基

44、本參數(shù)-軸：213.067.56 / min68/ min3.15nnrri 55231.02 100.98 0.97 3.123.01 10TiN mmN mm :T = 則經(jīng)過(guò)計(jì)算可得作用在齒輪上的力：4523.01 1222758.921 .08 2tTFNdtantan202758.91043.3coscos15.740nrtaFFNtan2758.9 tan15.740 =777.6NatFF2.選擇軸的材料考慮使用 45 號(hào)鋼的時(shí)候軸可能會(huì)比較粗，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且第三根軸傳遞力矩較大，故選用 40Cr，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，能獲得良好的綜合機(jī)械性能。3.初算軸徑按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：233mi

45、n2P2.17C9730.76n68dmm 考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。mind23.0 1.0331.62mm式中：C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)1表 9.4 中查得 C 值，45 號(hào)鋼的值為 118106 考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=106。P2軸傳遞的功率（單位 kW） 。n軸的轉(zhuǎn)速。4.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體用剖分結(jié)構(gòu)形式。因傳遞功率小，齒輪減速器效率高，發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)很長(zhǎng)，故軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：中間軸的草圖 1 所示，然后，可按軸上零件的安裝順序，從最小直徑的軸端

46、 7 開(kāi)始設(shè)計(jì)。 XXX 10908103XX 27(2)軸段 7 及聯(lián)軸器軸段 7 的直徑，需要考慮到上述所求的及軸段 1 上安裝聯(lián)軸mind31.62mm器，因此與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差，隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。查表12.1(參考文獻(xiàn)1)可?。篕=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩：。35T1.53.01 10451.5eK TmN:其中型號(hào)為 LT7 的彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩滿足，但直徑不滿足，則定制直徑為 32mm 的聯(lián)軸器， 型號(hào)記作 LT7 3270 GB/T 5014。7d32mm(3)軸段 6考慮聯(lián)軸器的軸向固定，軸段 6 直徑。638mmd(4)軸段

47、5 和軸段 1考慮使用斜齒輪，齒輪有軸向力，軸承類(lèi)型為角接觸球軸承。軸段 5 需要考慮軸承直徑及安裝，查表 12.2（參考文獻(xiàn)2）角接觸軸承，暫取 7208C,查得 d=40mm,D=80mm,B=18mm。一根軸上兩個(gè)軸承應(yīng)該為相同型號(hào)，故取軸段 5 和軸段 1 的直徑為：。5140mmdd(5)軸段 2 和軸段 4由圖 9.8 中的公式計(jì)算得，軸段 6 的軸肩應(yīng)為。初取軸肩2.84.0mmh:h=3.0mm,則初算可得直徑為 46mm，軸段 2 處用以安裝低速軸大齒輪-齒輪 4，軸段 4 處為方便定位。2446mmdd(6)軸段 4軸段 4 的軸肩也為。軸肩取 4mm,則直徑為 54mm。

48、3.224.6mmh:(7)軸段長(zhǎng)度軸段長(zhǎng)度可綜合草圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.軸上鍵校核中間軸軸段 7 與軸段 4 上有鍵，計(jì)算時(shí)計(jì)算軸上所需鍵最短長(zhǎng)度，其鍵長(zhǎng)大于所需最短工作長(zhǎng)度即可。連接為動(dòng)連接，載荷輕微振動(dòng)，且鍵材料均選用 45 號(hào)鋼，查表可得： 100120pMPa:，取 110pMPa。需滿足： 2ppTdkl(1) 軸段 4 與大齒輪連接處的鍵其中軸段 4 的直徑 50mm，可取鍵的尺寸 bh=149mm。則可解得: 5322 3.01 1034.2110 40 9/ 2pTlmmdk查表取鍵長(zhǎng)為 36mm。 XXX 10908103XX 28此軸段鍵槽處為低速齒輪大齒輪：4 號(hào)齒輪，其齒寬

49、為 30mm。即齒輪的齒寬不符合最小鍵長(zhǎng)要求，使鍵長(zhǎng)為 36mm，則初設(shè)計(jì)輪轂寬度為 42mm。(2) 軸段 7 與聯(lián)軸器連接處的鍵其中軸段 7 的直徑 30mm，可取鍵的尺寸 bh=108mm。則可解得: 5322 3.01 1054.7110 25 8/ 2pTlmmdk查表取鍵長(zhǎng)為 56mm。6.軸的強(qiáng)度校核(1)畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖輸出軸的受力:4523.01 1222758.921 .08 2tTFNdtantan202758.91043.3coscos15.740nrtaFFNtan2758.9 tan15.740 =777.6NatFF畫(huà)出軸的受力簡(jiǎn)圖首先, 確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),查機(jī)

50、械設(shè)計(jì)手冊(cè)20-149 表 20.6-7.對(duì)于7208C 型的角接觸球軸承,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距.經(jīng)計(jì)算得L1=102.5mm，L2=78mm，L3=47.5mm。(2)計(jì)算支反力（取向上為垂直正方向，向前為水平正方向）水平面上:3132218.3F1043.3 47.5777.622896.21102.547.5raHdFLRNLL211043.3-896.21=147.09HrHRFRN垂直平面上: XXX 10908103XX 2931232758.9 47.5873.65102.547.5tVF LRNLL212758.9873.651885.0VtVRFRN軸承 1 的總支

51、承反力2222111896.21873.651251.60HVRRRN軸承 2 的總支承反力2222222147.091885.01890.7HVRRRN(3)畫(huà)彎矩圖53.01 10TN mm: 在水平面上：a-a 剖面左側(cè)，112896.21 7869904mmaHHMRLN:a-a 剖面右側(cè)：223147.09 47.56986.8mmaHHMRLN:在垂直面上：12873.65 786814.5N mm.aVVMRL:合成彎矩：a-a 剖面左側(cè): 22211699046814.570235aaHaVMMMN mm:a-a 剖面右側(cè)：222226986.86814.59759.8aaHa

52、VMMMN mm:(4)畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖(5)校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知，a-a 截面左側(cè)，軸的彎矩最大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，為危險(xiǎn)截面。由參考文獻(xiàn)1P205 頁(yè)附表 10.1 ：抗彎剖面模量：22333()16 6 (466)0.10.1 468064.0mm22 46bt dtWdd 抗扭剖面模量22333()16 6 (466)0.20.2 4617798mm22 46Tbt dtWdd XXX 10908103XX 30彎曲應(yīng)力：702358.7108064.0bMMpaWa8.710bMpa0m扭剪應(yīng)力53.01 1016.91217798TTTMpaW8.4562TamMpa由參考文獻(xiàn)1P192 頁(yè)表 10.1 和 P201 頁(yè)表 10.4 得，45 號(hào)