機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書-二級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì).doc

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1、本科課程設(shè)計(jì)(論文)說明書 二級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì) 院(系) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院專 業(yè) 09車輛1班 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 2012 年 1 月 13 日機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)題目運(yùn)送原料的帶式運(yùn)輸機(jī)用的圓柱齒輪減速器。設(shè)計(jì)內(nèi)容:根據(jù)給定的工況參數(shù),選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)、選取聯(lián)軸器、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)、設(shè)計(jì)兩級(jí)齒輪減速器(所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件)和與輸送帶連接的聯(lián)軸器。二、 傳動(dòng)簡圖V滾筒輸送帶減速裝置電動(dòng)機(jī)三、 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶拉力F= 5250(N)運(yùn)輸帶速度V= 1.25(m/s)滾筒直徑D= 620(mm)滾筒及運(yùn)輸帶效率h=0.94。工作時(shí),

2、載荷有輕微沖擊。室內(nèi)工作,水分和顆粒為正常狀態(tài),產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn),允許總速比誤差4%,要求齒輪使用壽命為10年,二班工作制,軸承使用壽命不小于15000小時(shí),試設(shè)計(jì)齒輪減速器(兩級(jí))。四、 設(shè)計(jì)工作量及要求每個(gè)同學(xué)獨(dú)立完成總裝圖一張(一號(hào)圖紙),高速軸、低速大齒輪各一張(二號(hào)或三號(hào)圖紙)、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括電機(jī)和聯(lián)軸器選用,軸承選用與校核,V帶、齒輪、軸、齒輪箱設(shè)計(jì)(包括V帶、軸、齒輪的校核)。具體內(nèi)容參見機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一書1。 教材:1 朱文堅(jiān),黃平.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).廣州: 華南理工大學(xué)出版社主要參考文獻(xiàn):2 朱文堅(jiān),黃平主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第二版). 高等教育出版社,2

3、008,10.3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊,北京:冶金工業(yè)出版社4 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊,北京:化學(xué)工業(yè)出版社課程設(shè)計(jì)(論文)評(píng)語: 課程設(shè)計(jì)(論文)總評(píng)成績: 課程設(shè)計(jì)(論文)答辯負(fù)責(zé)人簽字: 年 月 日 計(jì)算過程及計(jì)算說明一、 傳動(dòng)方案擬定設(shè)計(jì)傳動(dòng)圖如上圖所示第21組:運(yùn)送原料的帶式運(yùn)輸機(jī)用的圓柱齒輪減速器(1) 工作條件:使用年限10年,工作為二班工作制,載荷有輕微沖擊,室內(nèi)工作,水分和顆粒為正常狀態(tài),產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn),允許總速比誤差4%。軸承使用壽命不小于15000小時(shí)。滾筒及運(yùn)輸帶效率h=0.94。(2) 原始數(shù)據(jù):運(yùn)輸帶拉力F=5250N;帶速V=1.25m/s;滾筒直徑D=620mm。

4、二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇: Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇:(1)傳動(dòng)裝置的總效率:連軸器為彈性連軸器,軸承為圓錐滾子軸承,齒輪為精度等級(jí)為7的閉式圓柱斜齒輪,帶傳動(dòng)為V帶傳動(dòng)。根據(jù)表2-3則有:總=帶3軸承2齒輪聯(lián)軸器滾筒=0.950.9830.9720.990.94=0.7829(2)電機(jī)所需的工作功率:P工作=FV/1000總=52501.25/(10000.7829)=8.3823KW 3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速:n筒=601000V/D=6010001.25/620=38.525r/min按表2-4推薦的傳動(dòng)比合理范圍,取圓柱齒輪傳動(dòng)高速級(jí)與低速級(jí)均為斜齒

5、,傳動(dòng)比范圍I1= I2=36(查表2-1得,兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比范圍i=840)。取V帶傳動(dòng)比I3=24,則總傳動(dòng)比范圍為Ia=16160。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=(16160)38.525=6206200r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500r/min和3000r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比,選nd =1000r/min。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上計(jì)算選用的電動(dòng)機(jī)類型,由所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速,由表16-1選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-6。其主要性能:額定功率:11KW,滿載轉(zhuǎn)速970r/min,額定轉(zhuǎn)矩

6、2.0。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比:i總=n電動(dòng)/n筒=970/38.525=25.1782、分配各級(jí)傳動(dòng)比(1) 取V帶傳動(dòng)比i帶=2.240(初選V帶的傳動(dòng)比為2.248,在V帶的相關(guān)計(jì)算中,修正為2.240),則兩級(jí)齒輪減速器的減速比為i減速器=i總/i帶=11.2,根據(jù)表2-4(以下無特殊說明則表格皆為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一書表格)分配兩級(jí)圓柱齒輪減速器的高速級(jí)傳動(dòng)比與低速級(jí)傳動(dòng)比i1=4.0 i2=2.8四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速(r/min)(0軸為電動(dòng)機(jī)軸)n0=n電機(jī)=970r/minnI=n0/i帶=970/2.24=431.495(r/

7、min)nII=nI/i 1=431.495/4.0=107.87375(r/min)nIII=nII/i 2=107.87375/2.8=38.526(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率(KW) 輸入功率計(jì)算:P0=P工作=8.3823KWP=P0帶=8.38250.95=7.963185KWP=PI軸承齒輪=7.9631850.980.97=7.5698KWP=PII軸承齒輪=7.56980.980.97=7.19585KWP= PIII軸承聯(lián)軸器=7.195850.980.99=6.9814 KW輸出功率計(jì)算:P= P軸承=7.9631850.98=7.8039KWP=P軸承=7.5698

8、0.98=7.4184KWP=P軸承=7.195850.98=7.05193KWP= P軸承=6.98140.98=6.841772KW3、 計(jì)算各軸扭矩(Nmm)輸入各軸的扭矩:T0=9550P0/n0=95508.3823/970=82.527NmT=9550P/n=95507.963185/431.495=176.244NmT=9550P/n=955017.5698/107.87375=670.150NmT=9550P/n=95507.19585/38.526=1783.741NmT=9550P/n=95506.9814/38.526=1730.582Nm 各軸的輸出扭矩:T=9550P

9、/n=95507.8039/431.495=172.72NmT=9550P/n=95507.4184/107.87375=656.77NmT=9550P/n=95507.05193/38.526=1748.06NmT=9550P/n=95506.841772/38.526=1695.96Nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算數(shù)值可以整理列表備查:電動(dòng)機(jī)輸出I軸II軸III軸N(r/min)970431.495107.873838.526P(kW)8.38237.963187.56987.19585T(Nm)82.527176.244670.1501783.741五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)

10、算(1) 確定計(jì)算功率 Pca 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表11.6得工作情況系數(shù)kA=1.3Pca=KA Ped=1.311=14.3KW(2) 選擇普通V帶截型根據(jù)Pca、nI,由機(jī)械設(shè)計(jì)課本的附圖2.1確定選用B型V帶。(3) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑,并驗(yàn)算帶速由教材附表2.5a和附表2.7 得,選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為D1=125mm大輪的基準(zhǔn)直徑為D2=280mm 帶的傳動(dòng)比為: i帶=282/125=2.24驗(yàn)算帶速V:V= D1 nI /601000=125970/(601000)=6.345m/s 1200(適用)(6)確定帶的根數(shù) 由nI=970r/min、D1=180mm、i帶=2.248,根

11、據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.5a和附表2.5b得P0=1.67KW(由轉(zhuǎn)速800和轉(zhuǎn)速980插值而得),P0=0.30KW根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.8得K=0.95根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.9得KL=0.95由機(jī)械設(shè)計(jì)課本式(11.29)得Z= Pca/(P0+P0)KKL)=14.3/(1.67+0.3)0.950.95)=8.043取Z=8根。(7)計(jì)算預(yù)緊力F0由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表2.2查得q=0.17kg/m,由式(11.30)得F0=500(Pca/ZV)(2.5/K-1)+qV2=500(14.3/(6.3458)(2.5/0.95-1)+0.176.3452N=236.67N(8)計(jì)算作用在

12、軸承的壓力Q由機(jī)械設(shè)計(jì)課本式(11.31)得Q=2ZF0sin(1/2)=28236.67xsin(163.8560/2)=3749.20N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1)高速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)A.大小齒輪都選用硬齒面。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.8選大、小齒輪的材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒面硬度為HRC1=HRC2=45。B.初選8級(jí)精度。(GB10095-88)C.選小齒輪齒數(shù)z1=26,大齒輪齒數(shù)z2=i1 z1=4.0 x26=104,取z2=104。D.初選螺旋角為=150考慮到閉式硬齒輪傳動(dòng)失效可能為點(diǎn)蝕,也可能為疲勞折斷,故分別按接觸強(qiáng)度和

13、彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),分析對比再確定方案。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d1 2kT1(ZHZE)2(1)/( H2)1/3A. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值載荷系數(shù)K:試選Kt=1.7小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TI=176244.03Nmm齒寬系數(shù):由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.5選取=0.9彈性影響系數(shù)ZE:由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.4查得ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH: ZH= 由得=20.6470 (端面壓力角)=14.07670 (基圓螺旋角)則ZH=2.425端面重合度:=29.9960=23.4640代入上式得=1.654接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim:由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.6按硬齒面查得Hlim1=Hlim2=1

14、000MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60 x431.495x1x(2x8x360 x10)=1.5147x109N2= N1/i1=1.5147x109/4=3.7934x108接觸疲勞壽命系數(shù)KHN:由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.4查得KHN1=0.88,KHN2=0.905接觸疲勞許用應(yīng)力H通用齒輪和一般工業(yè)齒輪,按一般可靠度要求(失效概率為1%),選取安全系數(shù)SH=1.0H1 =Hlim1 KHN1/SH=10000.88/1.0Mpa=880MpaH2 =Hlim2 KHN2/SH=10000.905/1.0Mpa=930Mpa因(H1+ H2)/2=905Mpa 1.34=1.3

15、8取=1.40由附圖12.2查得徑向載荷分布系數(shù)=1.42載荷系數(shù)K=(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)驗(yàn)算分度圓直徑=59.134mm模數(shù):mn=cosxd1/Z1=59.134cos15/26=2.197mm3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1) 確定公式中的參數(shù)1. 載荷系數(shù)KKa=1.4 KA=1.25 Kv=1.1 =1.42K=1.25x1.1x1.4x1.42=2.73352. 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=26,Z2=104當(dāng)量齒數(shù) zv1=z1/cos=28.8 Zv2=z2/ cos=115.4由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.6查得YFa1=2.53 YSa1=1.62YFa2=

16、2.18 YSa2=1.802. 計(jì)算螺旋角影響系數(shù)Y:軸面重合度 0.318 1.9941,所以取=1帶入下式運(yùn)算:Y11x15/1200.8753.許用彎曲應(yīng)力F由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-3查得:KNF1=0.86, KNF2=0.88由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-5查的:Flim1=Flim2 =500MPa取安全系數(shù)SF1.44.計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1= Flim1 KNF1/SF=307.1MPaF2= Flim2 KNF2/SF=314.3MPa5.計(jì)算確定YFYS/FYF1YS1/F1=0.01335YF2YS2/F2=0.01243所以選大值YF1YS1/F1帶入公式計(jì)算(2)計(jì)算

17、齒輪模數(shù):m=2.185比較兩種強(qiáng)度校核結(jié)果,確定模數(shù)為mn2.54.幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=mn (Z1+Z2)/2cos=2.5*(26+104)/(2*cos150)=168.2mm取a169mm(2) 修正螺旋角:arccosmn*(z1+z2)/2*a=15.9420(3) 計(jì)算齒輪分度圓直徑:d1mn*Z1/cos67.60mmd2mn*Z2/cos270.40mm(4) 計(jì)算齒輪齒寬:b160.84mm調(diào)整后取B260mm,B165mm計(jì)算數(shù)據(jù)總結(jié)如下:(高速齒輪)齒數(shù)模數(shù)傳動(dòng)比分度圓直徑齒寬小齒輪262.5467.6065大齒輪104270.40601)低

18、速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)A.大小齒輪都選用硬齒面。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.8選大、小齒輪的材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒面硬度為HRC1=HRC2=45。B.初選7級(jí)精度。(GB10095-88)C.選小齒輪齒數(shù)z1=26,大齒輪齒數(shù)z2=i2 z1=2.833x26=72.8,取z2=73D.初選螺旋角為考慮到閉式硬齒輪傳動(dòng)失效可能為點(diǎn)蝕,也可能為疲勞折斷,故分別按接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),分析對比再確定方案。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d1 2kT1(ZHZE)2(1)/( H2)1/3A. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值載荷系數(shù)K:試選Kt=1.7小齒輪

19、傳遞的轉(zhuǎn)矩=667765Nmm齒寬系數(shù):由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.5選取=0.9彈性影響系數(shù)ZE:由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.4查得ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH: ZH= 由得=20.6470 (端面壓力角)=14.07670 (基圓螺旋角)則ZH=2.425端面重合度:=29.419060=25.9420代入上式得=2.049接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim:由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.6按硬齒面查得Hlim1=Hlim2=1000MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60 x431.495x1x(2x8x360 x10)=3.7934x108N2= N1/i1=3.7934x108/2.833=1.3

20、548x108接觸疲勞壽命系數(shù)KHN:由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12.4查得KHN1=0.92,KHN2=0.93接觸疲勞許用應(yīng)力H通用齒輪和一般工業(yè)齒輪,按一般可靠度要求(失效概率為1%),選取安全系數(shù)SH=1.0H1 =Hlim1 KHN1/SH=10000.92/1.0Mpa=920MpaH2 =Hlim2 KHN2/SH=10000.93/1.0Mpa=930Mpa因(H1+ H2)/2=915 Mpa 1.34=1.38取=1.40由附圖12.2查得徑向載荷分布系數(shù)=1.42載荷系數(shù)K=(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)驗(yàn)算分度圓直徑=85.55mm模數(shù):mn=cosxd1/Z1=85.55cos15/

21、26=3.18mm3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (2) 確定公式中的參數(shù)3. 載荷系數(shù)KKa=1.4 KA=1.25 Kv=1.05 =1.42K=1.25x1.05x1.4x1.42=2.612. 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=26,Z2=73當(dāng)量齒數(shù) zv1=z1/cos=26.92 Zv2=z2/ cos=75.58由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表12.6查得YFa1=2.57 YSa1=1.60YFa2=2.23 YSa2=1.76計(jì)算螺旋角影響系數(shù)Y:軸面重合度 0.318 1.9941,所以取=1帶入下式運(yùn)算:Y11x15/1200.8753.許用彎曲應(yīng)力F由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12

22、-3查得:KNF1=0.88, KNF2=0.90由機(jī)械設(shè)計(jì)課本附圖12-5查的:Flim1=Flim2 =500MPa取安全系數(shù)SF1.44.計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1= Flim1 KNF1/SF=314MPaF2= Flim2 KNF2/SF=321MPa5.計(jì)算確定YFYS/FYF1YS1/F1=0.0131YF2YS2/F2=0.0122所以選大值YF1YS1/F1帶入公式計(jì)算(2)計(jì)算齒輪模數(shù):m=3.95比較兩種強(qiáng)度校核結(jié)果,確定模數(shù)為mn4.04.幾何尺寸計(jì)算(5) 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=mn (Z1+Z2)/2cos=4*(26+73)/(2*cos150)=204.98

23、mm取a205mm(6) 修正螺旋角:arccosmn*(z1+z2)/2*a=15.4880(7) 計(jì)算齒輪分度圓直徑:d1mn*Z1/cos107.68mmd2mn*Z2/cos302.32mm(8) 計(jì)算齒輪齒寬:b196.9mm調(diào)整后取B295mm,B1100mm計(jì)算數(shù)據(jù)總結(jié)如下:(低速齒輪)齒數(shù)模數(shù)傳動(dòng)比分度圓直徑齒寬小齒輪264.02.8107.68100大齒輪73302.3295六:軸以及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì),硬度217255HBS根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本9.14式,并查表10-2,取A=110d110 (7.96318/431.495)1/3m

24、m=29.034mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初選軸承(1)軸上零件的定位,固定和裝配考慮帶輪的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度,取裝帶輪處軸徑=40mm,按軸的結(jié)構(gòu)要求,取軸承處軸徑d=50mm。根據(jù)軸的直徑初選軸承,由書附表13-1,選定圓錐滾子軸承(在后續(xù)計(jì)算中會(huì)發(fā)現(xiàn),軸承承受的軸向力比較大,因此選用圓錐滾子軸承),由軸頸d=50mm選定軸承30210,軸承參數(shù)如下:內(nèi)徑d=50mm,外徑D=90mm,T=21.75mm,B=20mm,a=20mm,e=0.42,Y=1.4,Cr=72.2KN,C0r=55.2KN(2)確定軸各段直徑和長度整個(gè)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸簡圖見下圖:(3) 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度1.

25、繪出軸的計(jì)算簡圖2.計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析圓周力 Ft12xT/d15214.32N徑向力 Fr1Ft1*tanan/cos1973.77N軸向力 Fa1Ft1tan=1489.47N帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力為Q3749.20N計(jì)算支反力:垂直面 RAV=1294.20N RBV=Ft1-RAV=3920.12N水平面 因?yàn)镽AH+ RAH =5827.50N因?yàn)椋?RBH=-RAH+Q-Fr1=-4052.07N3.作彎矩圖垂直面彎矩:MCV=-RBVx51.75=-192516.21N*mm水平面彎矩:MAH=-Qx156.25=-585812.5N*mmMCH1=-Qx(156

26、.25+156.75)+RAHx156.75=-262952.73N*mmMCH2=RBHx52.75=-209694.62N*mm合成彎矩:MA=MAH=-585812.5N*mm MC1= =325893.59 N*mmMC2= =284665.29N*mm4.扭矩計(jì)算: T=176244 N*mm5.當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),取系數(shù)0.6計(jì)算彎矩為: MCAD=105746.4N*mm MCAA=597188.18N*mm MCAC1=342620.68N*mm MCAC2=284665.29N*mm6.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由于軸材料選擇45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表得=650M

27、Pa,=60MPa, =30MPa由計(jì)算彎矩圖可見,A剖面的計(jì)算彎矩最大,該處的計(jì)算應(yīng)力為: 故安全。D剖面的軸徑最小,該處得計(jì)算應(yīng)力為:=105746.4/(0.1*403)=16.530MPaFd1=1989.83N軸左移,左端的軸承被壓緊,右端軸承放松,所以:(3)計(jì)算軸承當(dāng)量載荷 取載荷系數(shù)為fp=1.3(輕微沖擊) 因?yàn)椋篎a1/Fr1e=0.42 所以:X1=0.4,Y1=1.4 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=9673.27N 又因?yàn)椋篎a2/Fr2=0.23Fd1+Fa2=4922.36N軸左移,左端的軸承被壓緊,右端軸承放松,所以:(3)計(jì)算軸承當(dāng)量載荷 取載荷系數(shù)為f

28、p=1.2(輕微沖擊) 因?yàn)椋篎a1/Fr1=0.598e=0.4 所以:X1=0.4,Y1=1.5 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=16025.16N 又因?yàn)椋篎a2/Fr2=0.456e=0.4 所以:X2=0.4,Y2=1.5 P2= fp(X2Fr2+Y2Fa2)=10211.78N 因此取P=P1=16025.16N來校核軸承的壽命(5) 校核軸承的壽命 因此初選的軸承30211滿足使用壽命的要求。低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承校核1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì),硬度217255HBS根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本9.14式,并查表10-2,取A=110d110 (7.19585/107.87)1

29、/3mm=44.61mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初選軸承(1)軸上零件的定位,固定和裝配考慮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度,取安裝聯(lián)軸器處軸徑=70mm,按軸的結(jié)構(gòu)要求,取軸承處軸徑d=80mm。根據(jù)軸的直徑初選軸承,由書附表13-1,選定圓錐滾子軸承(在后續(xù)計(jì)算中會(huì)發(fā)現(xiàn),軸承承受的軸向力比較大,因此選用圓錐滾子軸承),由軸頸d=80mm選定軸承30216,軸承參數(shù)如下:內(nèi)徑d=80mm,外徑D=140mm,T=28.25mm,B=26mm,a=28.1mm,e=0.42,Y=1.4,Cr=160KN,C0r=212KN(2)確定軸各段直徑和長度整個(gè)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸簡圖見下圖:(4) 按彎矩合成應(yīng)力校核

30、軸的強(qiáng)度1.繪出軸的計(jì)算簡圖2.計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析圓周力 Ft4= Ft3=12447.07N徑向力 Fr4= Fr3=4690.20N 軸向力 Fa4Fa3=3356.15N計(jì)算支反力:垂直面 RAV=8267.9N RBV=Ft4-RAV=4179.1N水平面 因?yàn)镽AH- RAH =664.66N因?yàn)?0, RBH=-RAH +Fr1=4025.52N3.作彎矩圖垂直面彎矩:MCV1=-RAVx69.5=-574619.05N*mm MCV2=-574626.25水平面彎矩:MCH1=46193.87N*mmMCH2=553509N*mm合成彎矩: MC1= =57647

31、2.83N*mmMC2= =797851.83N*mm4.扭矩計(jì)算: T=2309065N*mm5.當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),取系數(shù)0.6計(jì)算彎矩為 MCAC1=576472.82N*mm MCAC2=1334912.37N*mm6.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由于軸材料選擇#45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表得=650MPa,=60MPa,=30MPa由計(jì)算彎矩圖可見,C2剖面的計(jì)算彎矩最大,該處的計(jì)算應(yīng)力為: 故安全。D剖面的軸徑最小,該處得計(jì)算應(yīng)力為: 故安全。3.校核低速軸軸承1)計(jì)算軸承的徑向載荷:(2) 計(jì)算軸承的軸向載荷:e=0.42,Y=1.4兩軸的派生軸向力為:因?yàn)椋篎d1+Fa=

32、2962.35+3356.16=6318.51NFd2=2072.35N軸右移,右端的軸承被壓緊,左端軸承放松,所以:(3)計(jì)算軸承當(dāng)量載荷 取載荷系數(shù)為fp=1.3(輕微沖擊) 因?yàn)椋篎a1/Fr1=0.35e=0.42 所以:X2=0.42,Y2=1.4 P2=14667.89N 因此取P=P2=14667.89N來校核軸承的壽命(4)校核軸承的壽命 因此初選的軸承30216滿足使用壽命的要求。七.鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核1. 高速軸與V帶輪的鍵連接:(1)選用A型普通平鍵,參數(shù)如下:按軸頸40mm,輪轂長度156mm,查表10-1得:選鍵12*8(GB/T 1095-1979),長度選用1

33、25mm,即鍵的代號(hào)為12*125(2)鍵的材料為45鋼,V帶輪的材料為鑄鐵,查機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表8-1得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為=5060MPa,鍵的工作長度為:l=l-b=125-12=113mm,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=4mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為: p=2T/(kld)=2*176244/(4*113*40)=20.4MPa=5060MPa所以此處鍵的強(qiáng)度符合要求。2. 中間軸與齒輪的鍵連接:(1)選用A型普通平鍵,參數(shù)如下:按軸頸65mm,輪轂長度55mm,查表10-1得:選鍵18*11(GB/T 1095-1979),長度選用50mm,即鍵的代號(hào)為18*50(2)鍵的材

34、料為45鋼,齒輪與軸的材料均為45鋼,查機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表8-1得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為=100120MPa,鍵的工作長度為:l=l-b=50-18=32mm,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=5.5mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為: =2T/(nkld)=2*67150/(4*5.5*32*65)=58.57MPa=100120MPa安全低速軸與齒輪的鍵連接:(1)選用A型普通平鍵,參數(shù)如下:按軸頸90mm,輪轂長度95mm,查表10-1得:選鍵25*14(GB/T 1095-1979),長度選用90mm,即鍵的代號(hào)為25*90鍵的材料為45鋼,齒輪與軸的材料均為45鋼,查機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表8-

35、1得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為=100120MPa,鍵的工作長度為:l=l-b=90-25=65mm,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=7mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為: =2T/(nkld)=2*1783741/(7*65*90)=87.2MPa=100120MPa故安全。 。3. 低速軸與聯(lián)軸器之間的鍵連接(1)選用單圓頭普通平鍵(C型),參數(shù)如下:按軸頸70mm,輪轂長度107mm,查表10-1得:選鍵20*12(GB/T 1095-1979),長度選用104mm,即鍵的代號(hào)為20*104(2)鍵的材料為45鋼,齒輪與軸的材料均為45鋼,查機(jī)械設(shè)計(jì)課本附表8-1得,該處鍵連接的許用應(yīng)力為=

36、100120MPa,鍵的工作長度為:l=l-b/2=104-10=94mm,鍵與輪轂槽的接觸高度為:k=0.5h=6mm,則鍵的工作擠壓應(yīng)力為: p=2T/(nkld)=2*1783741/(6*94*70)=90.36MPa=100120MPa安全八.聯(lián)軸器的選定聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩:TcaKAT1.5*1783.741=2675.61Nm故選用LX5彈性柱銷聯(lián)軸器(GB/T 5014-2003),其參數(shù)如下:聯(lián)軸器型號(hào)dDLnTLX57022010734503150九.減速器的潤滑v1=3.053m/s;v2=1.219m/s因?yàn)関12m/s,所以齒輪采用油潤滑,選用L-AN68全損耗系統(tǒng)用油

37、(GB443-1989),大齒輪浸入油中的深度約為12個(gè)齒高,且不少于10mm。對于軸承,因?yàn)関11200Z=8根F0=236.67NQ =3749.20NZ1=26Z2=104Kt=1.7TI=176244.03Nmm=0.9ZE=189.8ZH=2.425=1.654Hlim1=Hlim2=1000MPaNL1=1.5147109NL2=3.7934108KHN1=0.88KHN2=0.93H1=880MpaH2=930MpaH=905 Mpad1=50.714mmv1.1493m/sK=2.695K=2.7335mn2.5a=156mm=15.9420d167.60mmd2270.40m

38、mB260mmB165mmZ1=26Z2=73Kt=1.7T=667765Nmm=0.9ZE=189.8ZH=2.425=2.049Hlim1=Hlim2=1000MPaNL1=3.7934x108NL2=1.3548x108KHN1=0.92KHN2=0.93H1=920MpaH2=930MpaH=925 Mpad1=67.068mmv0.422m/sK=2.57258mn=3.18K=2.61mn4.0a=205mm=15.0160d1107.68mmd2302.32mmB295mmB1100mm=40mm安裝軸承處:d=50mm初選軸承:30210Ft15214.32NFr11973.77NFa11489.47NQ3749.20N安全軸承壽命滿足要求d=55mmFt25214.32NFr21973.77NFa21489.47N安全軸承滿足壽命要求D=80mmFt4 =12447.07NFr4 =4690.20NFa4 =3356.15N軸承壽命滿足要求

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