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1、中国矿业大学机电工程学院机械制造课程设计 同轴式二级圆柱齿轮减速器设计说明书姓 名:梅杰班 级:机自08-5班学 号:指导教师:顾苏军完成日期:2011年11月23日课程设计说明书一、课程设计目的1.了解机械设计的基本方法,熟悉并初步掌握简单机械的设计方法,设计步骤2.综合运用已经学过的课程的有关理论和知识进行工程设计,培养设计能力, 培养理论联系实际的能力,为今后进行设计工作奠定基础3.通过课程实际培养独立工作能力4.熟悉与机械设计有关的标准、规范、资料、手册,并培养运用它们解决实际问题的能力。培养使用资料那个计算、绘图和数据处理的能力。二、课程设计任务3、带式运输机两级闭式齿轮传动装置设计
2、 (一)设计要求(1)设计用于带式运输机的传功装置;(2)连续单向运转,载荷较平稳,空载起功,运输带允许误差为5(3)使用期限为10年,小批量生产,两班制工作。(二)原始技术数据(1)展开式二级园柱齿轮减速器。(三)设计任务(1)确定传动方案,并绘出原理方案图。(2)设计减速器。(3)完成装配图1张(A0或A1),零件图2张。(4)编写设计说明书。1 传动装置总体设计方案1.1 传动装置的组成和特点组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。1.2 传动方案的拟定 选择V带传动和二级同轴式圆柱斜齿轮减速器。考虑到电机转速
3、高,传动功率大,将V带设置在高速级。初步确定传动系统总体方案如图1.1所示。图1.1 传动装置总体设计图1.2.1 工作机所需功率Pw(kw)13500.75/(10000.96)9.57 kw式中,T为工作轴转矩,N/m;n为工作机的角速度,r/min;为带式工作机的效率。1.2.2 电动机至工作机的总效率320.960.9830.9820.990.859为V带的效率,为第一、二、三三对轴承的效率,为每对齿轮(齿轮为7级精度,油润滑,因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)啮合传动的效率,为联轴器的效率。2 电动机的选择电动机所需工作功率为: PP/9.57/0.85911.15 kw , 执行机
4、构的曲柄转速为65.02 r/min经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比24,二级圆柱斜齿轮减速器传动比35,则925,则总传动比合理范围为18100,电动机转速的可选范围为:(18100)65.021170.366502 r/min按电动机的额定功率P,要满足PP以及综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y160L4的三相异步电动机,额定功率P为15 kw,满载转速1460 r/min,同步转速1500 r/min。表2.1 电动机的技术参数方案电动机型号额定功率P/kw额定转速(r/min)同步转速堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩1Y160
5、L-415146015002.02.23 确定传动装置的总传动比和分配传动比3.1 总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速,可得传动装置总传动比为:/1460/65.0222.453.2 分配传动装置的传动比式中、分别为带传动和减速器的传动比。对于同轴式圆柱齿轮减速器,传动比按下式分配:式中为高速级圆柱齿轮的传动比,为低速级圆柱齿轮的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取2.3,则减速器传动比为:3.124 计算传动装置的运动和动力参数4.1 各轴转速高速轴的转速 960/2.3417.39 r/min中间轴的转速 417.39/3.54117.91 r/min低速轴的转速 /
6、117.91/3.5433.30 r/min 滚筒轴的转速 =33.30 r/min4.2 各轴输入、输出功率4.2.1 各轴的输入功率P(kw) 高速轴的输入功率 P5.50.965.28 kW 中间轴的输入功率 25.280.980.985.12 kW 低速轴的输入功率 25.280.980.984.92 kW滚筒轴的输入功率 24=4.920.980.994.77 kW4.2.2 各轴的输出功率P(kw)高速轴的输出功率 0.985.17 kW中间轴的输出功率 0.985.02 kW低速轴的输出功率 0.994.87 kW滚筒轴的输出功率 0.964.67 kW4.3 各轴输入、输出转矩
7、4.3.1 各轴的输入转矩 ( Nm)转矩公式: 9550P/ Nm电动机轴的输出转矩 9550 95505.5/960254.71 Nm高速轴的输入转矩 955095505.28/417.39120.81 Nm中间轴的输入转矩 955095505.12/117.91414.69 Nm低速轴的输入转矩 955095504.92/33.301410.99 Nm 滚筒轴的输入转矩 955095504.77/33.301367.97 Nm4.3.2 各轴的输出转矩 高速轴的输出转矩 0.98118.39 Nm中间轴的输出转矩 0.98406.40 Nm低速轴的输出转矩 0.991396.88 Nm滚
8、筒轴的输出转矩 0.961313.25 Nm 轴 参数 电机轴 轴 轴 轴滚筒轴功率P/KW5.55.285.124.924.77转矩T/(Nm)54.71120.81414.691410.991369.97转速n/(r/min)960417.39117.9133.3033.30传动比i2.33.543.54效率0.960.97020.97600.9702表2.3传动和动力参数结果5 设计带和带轮5.1 确定计算功率查机械设计课本表8-7选取工作情况系数:1.21.25.56.6 kw 式中为工作情况系数,为传递的额定功率,既电机的额定功率.5.2 选择V带的带型根据6.6 kw,1.2 ,查
9、课本图8-11选用带型为A型带。5.3 确定带轮基准直径并验算带速5.3.1 初选小带轮的基准直径查课本表8-6和表8-8得小带轮基准直径100 mm。5.3.2 验算带速 5.024 m/s 因为5 m/s30 m/s ,故带速合适。5.3.3 计算大带轮的的基准直径大带轮基准直径2.3100230 mm ,式中为带传动的传动比,根据课本表8-8,圆整为250 mm 。5.4 确定V带的中心距和带的基准长度由于0.72,所以初选带传动的中心距为:1.5525 mm 所以带长为:=1610.49 mm 查课本表8-2选取v带基准长度1600 mm,传动的实际中心距近似为:+519.76 mm圆
10、整为520 mm,中心距的变动范围为:-0.015496 mm+0.03568 mm故中心距的变化范围为496568 mm 。5.5 验算小带轮上的包角163.47o90o,包角合适。5.6 计算带的根数z5.6.1 计算单根V带的额定功率 Pr (kw)因100 mm,带速v5.024 m/s,传动比,则查课本、表8-4a、表8-4b,并由内插值法得单根普通V带的基本额定功率0.95 kw,额定功率增量0.11 kw 。查课本表8-2得带长修正系数0.96 。查课本表8-5,并由内插值法得小带轮包角修正系数0.96 ,于是(0.95+0.11)0.960.991.007 kw5.6.2 计算
11、V带的根数Z由公式8-26得6.55故取7根。5.7 计算单根V带的初拉力的最小值查课本表8-3可得V带单位长度的质量 0.10 kg/m,故:单根普通带张紧后的初拉力为155.17 N5.8计算压轴力压轴力的最小值为:22122.07 N表5.1 V带的设计参数总汇带型基准直径/mm带速V/m/s基准长度/mm包角V带根数Z最小压轴力/NA1002505.0241610.49163.47o72122.075.9 V带轮的设计5.9.1 带轮的材料。由于减速器的转速不是很高,故选用HT150型。5.9.2 带轮的结构形式V带由轮缘、轮辐、和轮毂组成。根据V带根数Z7,小带轮基准直径100 mm
12、,大带轮基准直径250 mm。故由课本图8-14小带轮选择腹板式。大带轮选择孔板式。5.9.3 V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选用的V带的型号相对应,见课本表8-10。V带绕在带轮上以后发生弯曲变形,使V带工作表面的夹角发生变化。为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合,将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40o。V带安装到轮槽中以后,一般不应超出带轮外圈,也不应与轮槽底部接触。具体参数见表5.2。.9.4 V带轮的技术要求铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有砂眼、裂缝、缩孔及气泡;铸造带轮在不提高内部应力的前提下,允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补;由于带轮的
13、转速低于极限转速,故要做动平衡。表5.2 轮槽的截面尺寸槽型Bd/mm/mm/mmeFmin/mmA11.0 2.758.7150.3938o6 齿轮的设计因减速器为同轴式,低速级齿轮比高速级齿轮的强度要求高,所以应优先校准低速级齿轮。6.1 低速级齿轮传动的设计计算6.1.1 选取精度等级、材料、齿数及螺旋角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。(1) 运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 1009588)。(2) 材料选择。由表10-1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。(3
14、) 选小齿轮齿数24,大齿轮齿数Z2Z1i2243.5484.96,取Z285。(4) 初选螺旋角14o。6.1.2 按齿面接触强度设计由机械设计课本设计计算公式(10-21)进行计算,即(1)确定公式内的各计算数值 试选=1.6。 小齿轮传动的转矩为 T414.69103 查课本P205表10-7选取齿宽系数1。 查课本P201表10-6得材料的弹性影响系数ZE189.8 由课本P209图10-2d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限为Hlim2550 MPa。 计算应力循环次数。 60nj 60117.911(2830015)5.0910
15、8 1.44108由课本P207图10-19去接触疲劳寿命系数KHN10.90;KHN20.95。查课本P217图10-30选取区域系数Z=2.433 。 由课本P215图10-26查得标准圆柱齿轮传动的端面重合度0.77 ,0.855。则+1.625。 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式(10-12)得:=0.9600540 0.95550522.5 则许用接触应力为:531.25 (2)设计计算试算小齿轮的分度圆直径d,由计算公式得84.555 mm计算圆周速度。0.522m/s计算齿宽b和模数。计算齿宽b b84.555 mm计算摸数m=3.42 mm计算齿宽
16、与高之比。 齿高 h2.25 2.253.427.695 10.99 计算纵向重合度=0.318=1.903 计算载荷系数K。已知使用系数=1,根据0.522 m/s,7级精度, 由课本图10-8查得动载系数K0.95;由课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,K1.423;由10.99,K1.423查图10-13得 K1.35;由课本表10-3 得: K1.4。故载荷系数K KK K 10.951.41.4231.893按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径dd84.55589.430 计算模数3.62 mm6.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式(1)确
17、定计算参数 计算载荷系数。K K K10.71.41.351.323 根据纵向重合度1.903,从课本图10-28查得螺旋角影响系数0.88小齿轮传递的转矩414.69 kNm。确定齿数z。因为是硬齿面,故取Z124,Z2i21Z13.542484.96,取Z285。传动比误差 iuZ2/Z185/243.54,i0.0175,允许。计算当量齿数。26.2793.05查取齿形系数和应力校正系数。查课本表10-5得齿形系数2.592;2.211 应力校正系数1.596;1.774查课本图10-20c得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限。查课本图10-18得弯曲疲劳寿命系数K0.8
18、8;K0.90。 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 计算接触疲劳许用应力。314.29 MPa244.29 MPa计算大小齿轮的 并加以比较。0.013 160.017 49大齿轮的数值大,故选用。(2) 设计计算2.56 mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m3 mm,但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d89.430来计算应有的齿数.于是由:z28.9 取z29那么zuz13.5429102 6.1.4 几何尺寸计算(1)计算中心距 a202.516 将中心距圆整为2
19、03。(2)按圆整后的中心距修正螺旋角arccosarccos因值改变不多,故参数,等不必修正。(3)计算大、小齿轮的分度圆直径d89.879 d316.125 (4)计算齿轮宽度B189.87989.879 mm圆整后取90 mm;95 mm。(5) 修正齿轮圆周速度0.555m/s6.2 高速级齿轮传动的设计计算6.2.1 选取精度等级、材料、齿数及螺旋角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。(1) 运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 1009588)。(2) 材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大
20、齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。(3) 考虑到此设计减速器为同轴式,故仍选小齿轮齿数24,大齿轮齿数Z2Z1i2243.5484.96,取Z285。(4) 初选螺旋角仍为14o。6.2.2 按齿面接触强度设计由机械设计课本设计计算公式(10-21)进行计算,即(1)确定公式内的各计算数值 试选=1.6。 小齿轮传动的转矩为 T120.81103 查课本P205表10-7选取齿宽系数0.8。 查课本P201表10-6得材料的弹性影响系数ZE189.8 由课本P209图10-2d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限为Hlim2550
21、 MPa。 计算应力循环次数。 60nj 60417.391(2830015)1.803109 5.093108由课本P207图10-19去接触疲劳寿命系数KHN10.90;KHN20.95。查课本P217图10-30选取区域系数Z=2.433 。 由课本P215图10-26查得标准圆柱齿轮传动的端面重合度0.77 ,0.855。则+1.625 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式(10-12)得:=0.9600540 0.95550522.5 则许用接触应力为:531.25 (2)设计计算试算小齿轮的分度圆直径d,由计算公式得66.049 mm计算圆周速度。1.44
22、3m/s计算齿宽b和模数。计算齿宽b b52.839 mm计算摸数m=2.67 mm计算齿宽与高之比。 齿高 h2.252.252.676.008 10.99 计算纵向重合度0.3181.522 计算载荷系数K。已知使用系数=1,根据1.443 m/s,7级精度, 由课本图10-8查得动载系数K1.07;由课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,K1.423;由10.99,K1.423查图10-13得 K1.35;由课本表10-3 得: K1.4。故载荷系数K KK K 11.071.41.4232.13按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径dd66.04972.658
23、计算模数2.94 mm6.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式(1)确定计算参数 计算载荷系数。K K K11.071.41.352.02 根据纵向重合度1.903,从课本图10-28查得螺旋角影响系数0.88小齿轮传递的转矩120.81 kNm。确定齿数z。因为是硬齿面,故取Z124,Z2i21Z13.542484.96,取Z285。传动比误差 iuZ2/Z185/243.54,i0.0175,允许。计算当量齿数。26.2793.05查取齿形系数和应力校正系数。查课本表10-5得齿形系数2.592;2.193 应力校正系数1.596;1.783查课本图10-20c得小齿轮的弯曲
24、疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限。查课本图10-18得弯曲疲劳寿命系数K0.85;K0.88。 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 计算接触疲劳许用应力。303.57 MPa238.86 MPa计算大小齿轮的 并加以比较。0.013 160.016 40大齿轮的数值大,故选用。(3) 设计计算2.16 mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m2.5 mm,但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d66.049来计算应有的齿数.于是由:z25.63 取z26那么zuz13.5
25、42692.04,取 z292。6.2.4 几何尺寸计算(1)算中心距 a141.906 将中心距圆整为141。为满足同轴式圆柱齿轮的中心距应相等,并保证低速级圆柱齿轮的最小强度,故按低速级圆柱齿轮的中心距计算。即a203 mm。并调整小齿轮齿数Z135,则Z2ui3.5435123.9,圆整为124。(2)按要求设计的中心距和修正的齿数修正螺旋角arccosarccos(3)计算大、小齿轮的分度圆直径d89.370 d316.628 (4)计算齿轮宽度B0.889.37071.496 mm圆整后取 B275 mm;B180 mm。(5)修正齿轮的圆周速度1.952m/s表6.1 各齿轮的设计
26、参数 齿轮参数高速级齿轮1中间轴齿轮2中间轴齿轮3低速级齿轮4材料40Cr(调质),硬度为280HBS45钢(调质) 硬度为240HBS40Cr(调质),硬度为280HBS45钢(调质)硬度为240HBS齿数3512429102螺旋角模数2.53齿宽/mm80759590中心距/mm203齿轮圆周速/m/s1.9520.555修正传动比3.546.3 齿轮的结构设计高速轴齿轮1做成实心式如图6.1(b),中间轴齿轮3做成齿轮轴,中间轴齿轮2和低速轴齿轮4两个大齿轮使用腹板式结构如图6.1(a)图6.1 齿轮结构设计示意图7 传动轴和传动轴承的设计7.1 低速轴、传动轴承以及联轴器的设计 7.1
27、.1 求输出轴上的功率P,转速,转矩P4.92 KW 33.30 r/min 1410.99 Nm7.1.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 316.125 而 F8926.93 N FF3356.64 N FFtan4348.162315.31 N圆周力F,径向力F及轴向力F的方向如图7.1所示。图7.1 轴的载荷分布图7.1.3 初步确定轴的最小直径(1)先按课本式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据课本,取,于是得11261.32(2)联轴器的选择。输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径(图7.2)。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径
28、相适,故需同时选取联轴器的型号。查课本表14-1,考虑到转矩变化很小,故取1.3,则:1.31410.991091834.287 按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查机械设计手册表17-4,选用LT10弹性套柱销联轴器(GB/T43232002),其公称转矩为2000。半联轴器的孔径d165 mm,故取65 mm,半联轴器的长度L142 mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1107 mm。7.1.4 轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径80 mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直
29、径D85 mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1107 mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比L1略短一些,现取105 mm。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有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80 mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承(GB/T 2971994)30217型,其尺寸为dDT85 mm150 mm30.5 mm,故85 mm;右端圆锥滚子轴承采用套筒进行轴向定位,取套筒宽为14 mm,则44.5 mm。 取安装齿轮处的轴段90 mm;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮的宽度
30、为90 mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取86 mm。齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高h0.07d,故取h7 mm,则104 mm。轴环宽度,取b12 mm。 轴承端盖的总宽度为37.5 mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离,故取67.5 mm。至此,已初步确定了低速轴的各段直径和长度。 图7.2 低速轴的结构设计示意图表 7.1 低速轴结构设计参数 段名参数-直径/mm65 H7/k68085 m690 H7/n610485 m6长度/mm10567.546861244.5
31、键bhL/mm20 12 90251470C或R/mm处245o处R2处R2.5处R2.5处R2.5处R2.5处2.545o(2) 轴上的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90 mm由课本表6-1查得平键截面bh25 mm14 mm,键槽用键槽铣刀加工,长为70 mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮毂与轴的配合为;同样,半联轴器与轴的连接,选用平键为20 mm12 mm90 mm,半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6。(3) 确定轴上圆周和倒角尺寸参考课本表15-2,取轴左端倒角为2,右端倒
32、角为2.5。各轴肩处的圆角半径为:处为R2,其余为R2.5。7.1.5 求轴上的载荷 首先根据结构图(图7.2)作出轴的计算简图(图7.1)。在确定轴承的支点位置时,应从手册中查得a值。对于30217型圆锥滚子轴承,由手册中查得a29.9 mm。因此,作为简支梁的轴的支承跨距57.1+71.6128.7 mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图(图7.1)。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。计算步骤如下:57.1+71.6128.7 mm4 966.34 N3 960.59 N2 676.96 N3 356.64-2 676.96679.68 N4 966.3457
33、.1283 578.014 2 676.9657.1152 854.416 679.6871.6486 65.09 322 150.53 287 723.45 表7.2 低速轴设计受力参数 载 荷水平面H垂直面V支反力4 966.34 N,3 960.59 N2 676.96 N,679.68 N弯矩M283 578.014 152 854.416 486 65.09 总弯矩322 150.53 ,287 723.45扭矩T1 410 990 7.1.6 按弯曲扭转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。根据课本式(15-5)及表7.2中的
34、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 MPa12.4 MPa前已选轴材料为45钢,调质处理,查课本表15-1得60MP。因此 ,故此轴安全。7.1.7 精确校核轴的疲劳强度(1)判断危险截面截面A,B只受扭矩作用,虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的,所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大
35、,但是应力集中不大(过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端),而且这里轴的直径最大,故截面C也不必校核,截面和显然更不必要校核。由课本第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小,因而,该轴只需校核截面左右两侧即可。(2)截面左侧抗弯截面系数 W0.10.161 412.5 抗扭截面系数 0.20.2122 825 截面的右侧的弯矩M为 90 834.04 截面上的扭矩为 1 410 990 截面上的弯曲应力1.48 MPa截面上的扭转切应力 11.49 MPa轴的材料为45钢,调质处理。由课本表15-1查得 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按课本附表3-2查取。因 经插值后查得
36、1.9 1.29又由课本附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 0.88故有效应力集中系数按式(课本附表3-4)为1.756由课本附图3-2的尺寸系数;由课本附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工,由课本附图3-4得表面质量系数为轴为经表面强化处理,即,则按课本式(3-12)及式(3-12a)得综合系数为又由课本及3-2得碳钢的特性系数,取,取于是,计算安全系数值,按课本式(15-6)(15-8)则得S65.66S16.9216.38S1.5 故可知其安全。(3) 截面右侧抗弯截面系数 W0.10.172 900 抗扭截面系数 0.20.2145 800 截面的右侧的弯矩M为 90 834.04
37、截面上的扭矩为 1 410 990 截面上的弯曲应力1.25 MPa截面上的扭转切应力 9.68 MPa过盈配合处的,由课本附表3-8用插值法求出,并取0.8,于是得3.24 0.83.242.59轴按磨削加工,由课本附图3-4得表面质量系数为轴为经表面强化处理,即,则按课本式(3-12)及式(3-12a)得综合系数为3.332.68又由课本及3-2得碳钢的特性系数,取,取于是,计算安全系数值,按课本式(15-6)(15-8)则得S66.07S16.9211.73S1.5 故该轴的截面右侧的强度也是足够的。本轴因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性,故可略去静强度校核。至此,低速轴的设计计算
38、即告结束。7.2 高速轴以及传动轴承的设计 7.2.1 求输出轴上的功率,转速,转矩5.28 KW 417.39 r/min 120.81 Nm7.2.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级小齿轮的分度圆直径为 89.370 而 F2703.59 N FF2703.591014.15 N FFtan2703.59984.03 N圆周力F,径向力F及轴向力F的方向如图7.1所示。7.2.3 初步确定轴的最小直径先按课本式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据课本,取,于是得11226.10 mm故圆整取30 mm,输出轴的最小直径显然是V带轮处的直径(图7.3)。V带
39、轮与轴配合的毂孔长度L1108 mm。7.2.4 轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足V带轮的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径40 mm。V与轴配合的毂孔长度L1108 mm,故-的长度取108 mm。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有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35 mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承(GB/T 2971994)30209型,其尺寸为dDT45 mm85 mm20.75 mm,故45 mm;右端圆锥滚子轴承采用套筒进行轴向定位,取套筒宽为14 mm,则34.75 mm。 取安装齿轮处的轴段50 mm;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮的宽度为75 mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取70 mm。齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高h0.07d,故取h4 mm,则58 mm。轴环宽度,取b10 mm。 轴承端盖的总宽度为27.25 mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离,故取57.25 mm。至此,已初步确定了低速轴的各段直径和长度。
限制150内