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1、 I摘 要齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)形式。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、工作平穩(wěn)、傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；適用的功率和速度范圍廣；傳動(dòng)效率高，=0.92-0.98；工作可靠、使用壽命長(zhǎng)；外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器,用于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間,起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用,在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于

2、領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問題，也未解決好。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。近十幾年來,由于近代計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度，加工效率大大提高，從而推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致，美觀化。在 21 世紀(jì)成套機(jī)械裝備中,齒輪仍然是機(jī)械傳動(dòng)的基本部件。CNC 機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

3、的飛速發(fā)展。在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子控制、液壓傳動(dòng)、齒輪、帶鏈的混合傳動(dòng),將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動(dòng)組合的方向。在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉,將成為新型傳動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：齒輪嚙合、軸傳動(dòng)、傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率 IIAbstractWheel gears spreading to move is the most wide kind of the application spreads to move a form in the modern machine. Its main advantage BE: The spreads to move to settle, work than in

4、a moment steady, spread to move accurate credibility, can deliver space arbitrarily sport and the motive of the of two stalks; Power and speed scope applies are wide; spreads to move an efficiency high, =0.92-0.98;work is dependable, service life long; Outline size outside the is small, structure ti

5、ghtly packed. The wheel gear constituted to from wheel gear, stalk, bearings and box body decelerates a machine, used for prime mover and work machine or performance organization of, have already matched to turn soon and deliver a function of turning , the application is extremely extensive in the m

6、odern machine. Local deceleration machine much with the wheel gear spread to move, the pole spread to move for lord, but widespread exist power and weight ratio small, or spread to move ratio big but the machine efficiency lead a low problem. There are also many weaknesses on material quality and cr

7、aft level moreover, the especially large deceleration machines problem is more outstanding, the service life isnt long. The deceleration machine of abroad, with Germany, Denmark and Japan be placed in to lead a position, occupying advantage in the material and the manufacturing craft specially, dece

8、lerating the machine work credibility like, service life long. But it spreads to move a form to still take settling stalk wheel gear to spread to move as lord, physical volume and weight problem, dont also resolve likeThe direction which decelerates a machine to is the facing big power and spread to

9、 move ratio, small physical volume, high machine efficiency and service life to grow greatly nowadays develops. Decelerating the connecting of machine and electric motor body structure is also the form which expands strongly， and have already produced various structure forms and various products of

10、power model numbers. Be close to ten several in the last years, control a technical development because of the modern calculator technique and IIIthe number, make the machine process accuracy, process an efficiency to raise consumedly, pushed a machine to spread the diversification of movable proper

11、ty article thus, the mold piece of the whole machine kit turns, standardizing, and shape design the art turn, making product more fine, the beauty turns. Become a set a machine material in 21 centuries medium, the wheel gear is still a machine to spread a dynamic basic parts CNC tool machine and the

12、 craft technical development, pushed a machine to spread to move structure to fly to develop soon. Be spreading to move the electronics control, liquid in the system design to press to spread to move, wheel gear, take the mixture of chain to spread to move, will become soon a box to design in excell

13、ent turn to spread to move a combination of direction. The academics that is in spread move the design crosses, will become new spread a movable property article the important trend of the development.Essential character：gear engagement 、through-drive、drive ratio、transmission efficiency 1目錄摘摘 要要.IAB

14、STRACT.II第第 1 章章 緒論緒論.11.1 課題背景 .11.2 國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀 .11.3 圓柱齒輪減速器工作原理簡(jiǎn)介 .21.4 本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù) .21.5 市場(chǎng)需求分析 .3第第 2 章章 設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)書.42.1 設(shè)計(jì)課題 .42.2 工作情況 .42.3 原始數(shù)據(jù) .42.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .42.5 設(shè)計(jì)任務(wù) .52.6 設(shè)計(jì)進(jìn)度 .5第第 3 章章 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟.63.1 傳動(dòng)方案的擬定及說明 .63.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .73.2.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇.73.2.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇.73.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.73.2.4 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定.73.

15、3 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 .83.3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比.83.3.2 分配傳動(dòng)裝置比.83.3.3 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比.93.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .93.4.1 各級(jí)軸轉(zhuǎn)速.93.4.2 各軸輸入功率.103.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩.103.4.4 各軸輸出轉(zhuǎn)矩.11 23.5 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 .123.5.1 第一對(duì)齒輪.123.5.2 第二對(duì)齒輪.173.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .243.6.1 高速軸.243.6.2 中間軸.253.6.3 低速軸.313.7 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 .323.7.1 高速軸的軸承壽命校核.333.7.2 中間軸的軸承壽命校核.

16、333.7.3 低速軸的軸承壽命校核.343.8 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 .353.9 連軸器的選擇 .363.10 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸 .373.11 減速器附件的選擇 .383.12 潤(rùn)滑與密封 .39結(jié)結(jié)論論.40參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).41致謝致謝.42附錄附錄 1.43附錄附錄 2.45 1第 1 章 緒論1.1 課題背景齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸

17、齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問題，也未解決好。日本住友重工研制的 FA型高精度減速器，美國(guó) Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動(dòng)機(jī)已基本研制成功，美國(guó)和荷蘭

18、近期研制分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍如能輔以納米級(jí)的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。1.2 國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw 以上） ，多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60 年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破

19、，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90 年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量 2（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些

20、研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開展了一些工作。1.3 圓柱齒輪減速器工作原理簡(jiǎn)介當(dāng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速?gòu)闹鲃?dòng)軸輸入后，帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而小齒輪帶動(dòng)大齒輪運(yùn)動(dòng)，而大齒輪的齒數(shù)比小齒輪多，大齒輪的轉(zhuǎn)速比小齒輪慢，再由大齒輪的軸（輸出軸）輸出，從而起到輸出減速的作用。圓柱齒輪減速器的長(zhǎng)度較短，但軸向尺寸及重量較大。兩對(duì)齒輪侵入油中深度大致相等。高速級(jí)齒輪的承載能力難于充分利用；中間軸承潤(rùn)滑困難；中間軸較長(zhǎng)，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻。1.4 本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn),圓柱齒輪減速器與國(guó)內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點(diǎn)：傳動(dòng)比范圍大，自 I=10 起，最大

21、可達(dá)幾千。若制作成大傳動(dòng)比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點(diǎn)。傳遞功率范圍大：并可與電動(dòng)機(jī)聯(lián)成一體制造。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少 1/3 左右。機(jī)械效率高。嚙合效率大于 95%，整機(jī)效率在 85%以上，且減速器的效率將不隨傳動(dòng)比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。它的傳動(dòng)原理是：電機(jī)輸入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外齒輪作平行移動(dòng)，其圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橥恺X輪作平行移動(dòng)，所以稱謂平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的平行移動(dòng)需要有輔助機(jī)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)的，可采用（612 副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用偏心軸作為

22、實(shí)體輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)。內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計(jì)算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動(dòng)的能力和傳動(dòng)的質(zhì)量。總的說，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動(dòng)質(zhì)量。 31.5 市場(chǎng)需求分析市場(chǎng)需求前景:同平動(dòng)齒輪減速器由于體積小，重量輕，傳動(dòng)效率高，將會(huì)節(jié)省可觀的原料和能源。因此，本減速器是一種節(jié)能型的機(jī)械傳動(dòng)裝置，也是減速器的換代產(chǎn)品。本減速器可廣泛應(yīng)用于機(jī)械，冶金、礦山、建筑、航空、軍事等領(lǐng)域。特別在需要較大減速比和較大功率的各種傳動(dòng)中有巨大的市場(chǎng)和應(yīng)用價(jià)值。 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：現(xiàn)有的各類減速器多存在著消耗材料

23、和能源較多，對(duì)于大傳動(dòng)比的減速器，該問題更為突出。而本新型減速器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究這個(gè)基礎(chǔ)部件。不論在減小體積、減輕重量、提高效率、改善工藝、延長(zhǎng)使用壽命和提高承載能力以及降低成本等等方面，有所改進(jìn)的話，都將會(huì)促進(jìn)資源（包括人力、材料和動(dòng)力）的節(jié)省。 可以預(yù)見，本新型減速器在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中的潛力是很大的，特別是我國(guó)超大型減速器（如水泥生產(chǎn)行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器）大多依靠進(jìn)口，而本減速器的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就是可以做超大型的減速器，完全可以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白，并將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 4第 2 章 設(shè)計(jì)書2.1 設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)

24、一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)齒輪減速器.運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷有輕微沖擊，工作環(huán)境多塵，通風(fēng)良好,空載起動(dòng),卷筒效率為 0.96(包括其支承軸承效率的損失),減速器小批量生產(chǎn),使用期限 10 年(300 天/年),三班制工作,滾筒轉(zhuǎn)速容許速度誤差為 5%,車間有三相交流,電壓 380/220V。 表 1-1 設(shè)計(jì)參數(shù)皮帶有效拉力 F（KN）3.2皮帶運(yùn)行速度 V（m/s）1.4滾筒直徑 D（mm）4002.2 工作情況工作平穩(wěn)、單向運(yùn)轉(zhuǎn)2.3 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩 T（Nm）：1450運(yùn)輸帶速度 V（m/s）：0.8卷筒自徑 D（mm）：350運(yùn)輸帶容許速度誤差（）：5使用年限（年）：10工

25、作制度（班/日）：22.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算；軸的設(shè)計(jì)；滾動(dòng)軸承的選擇；鍵和連軸器的選擇與校核；裝配圖、零件圖的繪制；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫； 52.5 設(shè)計(jì)任務(wù)減速器總裝配圖一張齒輪、軸零件圖一張?jiān)O(shè)計(jì)說明書一份2.6 設(shè)計(jì)進(jìn)度第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說明書的編寫 6第 3 章 設(shè)計(jì)步驟3.1 傳動(dòng)方案的擬定及說明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大

26、齒輪浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。 圖 3-1 總體布置簡(jiǎn)圖 73.2 電動(dòng)機(jī)的選擇3.2.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V，Y 型。3.2.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 a）工作機(jī)所需功率Pw Pw1000FV kWDTV10002 kW 10003508 . 014502Kw6.63 kW （3-1）b）電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pd Pd=awPPw/ （3-2）a=5423421 式中：1、2、3、4、5分別表示 V 帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、連軸器和滾筒的傳

27、動(dòng)效率。取1=0.96，2=0.98（滾子軸承） ，3=0.97（齒輪精度為 7 級(jí)，不包括軸承效率） ，4=0.99（彈性柱銷聯(lián)軸器） ，5=0.96， 則： a=96. 099. 097. 098. 096. 024=0.79 （3-3）所以 Pd=awP=79. 063. 6Kw=8.6 kW （3-4）3.2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為：n=DV100060=3508 . 0100060=43.68r/min （3-5） 83.2.4 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)指導(dǎo)書表 1 推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取 V 帶傳動(dòng)比i1=24，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i2=840，則

28、總傳動(dòng)比合理范圍為ia=16160，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd=nia=（16160）43.68=698.886988.8r/min （3-6）符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750、1000 和 1500 r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)有表：（3-1）表 3-1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r / min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率PedkW同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速質(zhì)量kg額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩1Y 160M-411150014401232.22.22Y 160L-61110009701472.01.23Y 180L-8117507301841.72.0由表和實(shí)際情況選方案 1 ：Y160M-4

29、 其額定功率為 11Kw，滿載轉(zhuǎn)速為1460 r / min 即可滿足。3.3 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比3.3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n,可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為： ia=nnm=68.431460=33.42 （37）3.3.2 分配傳動(dòng)裝置比 ia=ii0 （38） 9式中i0、i分別表示 V 帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為了使 V 帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取 i=2.5（實(shí)際的傳動(dòng)比要在設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)時(shí)，由所選大、小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算） ，則減速器傳動(dòng)比為： i=iia0=5 . 242.33=13.368 （3-9）3.3.3

30、分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比由條件給定為同軸式，考慮潤(rùn)滑條件，為使二級(jí)大齒輪直徑相近，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)指導(dǎo)書圖 12 同軸式曲線得i1=5.3，則 iii123 . 5368.13 =2.52。 取i2=2.5。3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.4.1 各級(jí)軸轉(zhuǎn)速高速軸 I：n=inm0=5 . 21460=584r/min （3-10）中間軸 II：n=in1=3 . 5584=110.19 r/min （3-11） 低速軸 III：inn21 .445 . 219.110 r/min （3-12）滾筒軸V：nnv1 .44 r/min 3.4.2 各軸輸入功率高速軸 I：101PPP

31、dd 064. 896. 04 . 8kW （3-13） 10中間軸 II：3212PPP67. 797. 098. 0064. 8kW （3-14）低速軸 III：P=P23=P23=97. 098. 067. 7=7.29 kW （3-15）滾筒軸V：P=P34=P24=99. 098. 029. 7=7.07 kW （3-16）各軸輸出功率 高速軸 I：P=P2=98. 0064. 8=7.90 kW （3-17） 中間軸 II：P=P2=98. 067. 7=7.52 kW （3-18） 低速軸 III：P=P2=98. 029. 7=7.14 kW （3-19） 滾筒軸V：P=P2=

32、96. 098. 007. 7=6.65 kW （3-20）3.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩高速軸 I：10010iTiTTdd88.13196. 05 . 295.54mN （3-21）中間軸 II：321121iTiTT44.66497. 098. 03 . 588.131mN （3-22）低速軸 III：322232iTiTT04.157997. 098. 05.244.664mN （3-23）滾筒軸V： 4234TTTV （3-24）mN 98.153199. 098. 004.1579 113.4.4 各軸輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸入功率：Td mN （3-25）高速軸 I：2TT24.12998.

33、088.131mN （3-26）中間軸 II：2TT15.65198. 044.664mN （3-27）低速軸 III：2TT46.154798. 004.1579mN （3-28）滾筒軸V：52TTVV29.144196. 098. 098.1531mN （3-29）運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于表：（3-2）表 3-2效率(P)kW轉(zhuǎn)矩(T)mN 軸名輸入輸出輸入輸出轉(zhuǎn)速(n)r /min傳動(dòng)比 ( i )效率()電動(dòng)機(jī)軸8.454.9514602.50.96高速軸 I8.0647.90131.88129.245845.29506. 097. 098. 0中間軸 II7.677.52664.

34、44651.15110.192.59506. 097. 098. 0低速軸III7.297.141579.041547.4644.1滾筒軸V7.076.651531.981441.2944.119702. 099. 098. 0 95.5414604 . 895509550nPmd 123.5 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 第一對(duì)齒輪3.5.1.1 選定齒輪類型、選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)a）根據(jù)總體布置簡(jiǎn)圖和已知條件選用圓柱齒輪。b）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB 10095-88） 。c）材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-1 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 28

35、0HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。d）選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=2 .1273 . 524，取Z2=127。3.5.1.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即： dt 1=32. 23211HEdZuuTK （3-30）a）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=1.3。 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=131.88mN =3188. 1105mmN 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-7 選取齒寬系數(shù) d=1.0。查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8PMa21。 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 1021d

36、 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限1limH600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限2limH550MPa 查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。N1Ljnh 60=)1036582(158460=05. 2109 （3-31） N239. 03 . 51005. 2911iN109 （3-32）查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN190. 0；KHN295. 0。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1，安全系數(shù) S1，查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-12 得 1H=sKHN1lim1=540MPa6009 . 0 MPa （3-33） 13 2HsKHN2lim2=55095.

37、0MPa=522.5 MPa （3-34）b）計(jì)算 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑dt 1，代入H中較小的值。 dt 1=2.323211HEdtZuuTK （3-35）=2.323255 .5548 .1892 . 512 . 51103188. 13 . 1mm =69.577 mm 計(jì)算圓周速度 V。 v=1000601ndt=100060584577.69 m/s =2.13 m/s （3-36） 計(jì)算齒寬 b。 b =ddt 1=1577.69 mm=69.577mm （3-37） 計(jì)算尺寬與尺高之比hb。模數(shù) Zdmtt11=24577.69mm=2.899 mm （3-38）齒高 h =

38、2.25mt=mm899. 225. 2=6.523mm （3-39） 故 hb=523. 6577.69=10.667 計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù) V=2.13m/s ,7 級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-8 得動(dòng)載系數(shù)KV=1.08； 直齒輪 KH=KF=1； 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-2 得使用系數(shù)KA=1； 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-4 用插值法查得 7 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)于支承對(duì)稱布置時(shí)，KH=309. 13040309. 1318. 1=1.31575。 （3-40） 由hb=10.667，KH=1.31575，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-13 得 14KF=1.25； 故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=3157

39、5. 1108. 11=1.42101 （3-41） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-10a）得： d1=31KKdtt=33 . 142101. 1577.69=71.67 （3-42） 計(jì)算模數(shù)m。 Zdm11=2467.71mm=2.986mm （3-43）3.5.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-5 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： m )23211FSaFadYYZTK （3-44）a）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-20c 的小齒輪的彎曲強(qiáng)度極限1FE=500MPa；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限2FE=380MPa；查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-18 取彎曲

40、疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞系數(shù) S=1.4，查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-12 得： 1F=SKFEFN114 . 150085. 0MPa=303.57MPa （3-45） 2F=SKFEFN224 . 138088. 0 MPa =238.86 MPa （3-46）計(jì)算載荷K。 K=KAKVKFKF=25. 1108. 11=1.35 （3-47）查取齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5 得 YFa1=2.65；YFa2=16. 214. 2255014. 218. 2查取齒形系數(shù) 15查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5 得 YSa1=1.58；YSa281

41、. 179. 1255079. 183. 1計(jì)算大、小齒輪的FSaFaYY并加以比較 111FSaFaYY=57.30358. 165. 2=0.01379 （3-48）222FSaFaYY=86.23881. 116. 2=0.01637 （3-49） 故大齒輪的大。b）設(shè)計(jì)計(jì)算m32501637. 0241103188. 135. 12mm=2.16mm （3-50）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由

42、彎曲強(qiáng)度的模數(shù) 2.16 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=71.67mm，算出小齒輪齒數(shù)mdz11668.285 . 267.71，取z1=29。 （3-51）故大齒輪齒數(shù) izz1127 .1533 . 529，取z2=154。 （3-52）3.5.1.4 幾何尺寸計(jì)算a）計(jì)算分度圓直徑mzd11mm5 .725 . 229 （3-53） mzd22mm3855 . 2154 （3-54）b）計(jì)算中心距 221ddammmm75.22823855 .72 （3-55）c）計(jì)算齒輪寬度 b=dd1=mm5 .725 .721 （3-56） 故取mmB801，

43、B2=75mm. 16為了湊中心距為 230mm，采取變位，變位系數(shù)255. 021xx； 中心距變動(dòng)系數(shù)221dda5 . 05 . 25 .228230 （3-57） 齒頂高降低系數(shù)01. 021yxxy （3-58）其各齒輪參數(shù)如表：（3-3）表 3-3計(jì)算公式名稱代號(hào)小齒輪大齒輪模數(shù)m2.5壓力角20.84分度圓直徑dmmzmd9 .72cos84.2011mmzmd1 .38784.20cos22齒頂高h(yuǎn)ammmyxhhaa1125. 3)(11mmmyxhhaa1125. 3)(22齒根高h(yuǎn)fmmmxchhaf4875. 2)(11mmmxchhaf4875. 2)(22齒全高h(yuǎn)m

44、mhhhfa6 . 5111mmhhhfa6 . 5222齒頂圓直徑dammhzmdaa725.782111mmhzmdaa2255.3912222齒根圓直徑dfmmhzmdff525.672111mmhzmdff025.3802222基圓直徑dbmmddb28.120cos33mmddb98.311cos44齒距pmmmpp85. 721齒厚smmmxss41. 4)84.20tan22(21齒槽寬emmmxmee44. 3)84.20tan22(21頂隙cmmmccc625. 043 17中心距ammzzma23084.20cos2)(21注：表中，ha為齒頂高系數(shù)（=1） ；c為頂隙系數(shù)

45、（=0.25）3.5.1.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm，而又小于 500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。3.5.2 第二對(duì)齒輪3.5.2.1選定齒輪類型、選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)a）根據(jù)總體布置簡(jiǎn)圖和已知條件選用圓柱齒輪。b）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB 10095-88） 。c）材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-1 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為40HBS。d）選小齒輪齒數(shù)Z3=26，大齒輪齒數(shù)Z4=655 . 22

46、6。3.5.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 查機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即： dt2=32. 23221HEdZuuTK （3-59） a）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=1.3。 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T=664.44mN =6444. 6105mmN 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-7 選取尺寬系數(shù)d=1.0。查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8PaM21。查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限3limH600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限4limH550MPa 查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 LjnNh 603=)103

47、6582(119.11060=86. 3108 （3-60） iNN23410544. 15 . 21086. 388 （3-61） 18查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN30.95；KHN40.98。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1，安全系數(shù) S1，查機(jī)械設(shè)計(jì) 式 10-12 得 3H=sKHN3lim3=570MPa60095. 0 MPa （3-62） 4HsKHN4lim4=55098. 0MPa=539 MPa （3-63）b) 計(jì)算 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑dt 1，代入H中較小的值。dt2=2.32 321HEdtZuuTK （3-64）=2.32325539

48、8 .1895 . 215 . 211064. 63 . 1mm =122.77 mm 計(jì)算圓周速度 V。 V=1000601ndt=10006019.11077.122 m/s =0.71 m/s （3-65） 計(jì)算齒寬 b。 b =ddt2=177.122 mm=122.77mm （3-66） 計(jì)算尺寬與尺高之比hb。模數(shù) Zdmtt32=2677.122mm=4.72mm （3-67）齒高 h =2.25mt=mm72. 425. 2=10.62mm （3-68）故 hb=523. 6577.69=11.56 （3-69） 計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù) V=2.13m/s ,7 級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)

49、計(jì)圖 10-8 得動(dòng)載系數(shù)KV=1.05；直齒輪 KH=KF=1； 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-2 得使用系數(shù)KA=1； 19 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-4 用插值法查得 7 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)于支承對(duì)稱布置時(shí)，KH=436. 1240436. 1445. 1=1.43645。 由hb=11.56，KH=1.43645，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-13 得KF=1.34； 故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=43645. 1105. 11=1.508 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-10a）得： d2=32KKdtt=33 . 1508. 177.122=129 mm （3-70） 計(jì)算模數(shù)

50、m。 Zdm32=26129mm=4.96mm （3-71）3.5.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-5 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： m )2323FSaFadYYZTK （3-72）a)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-20c 的小齒輪的彎曲強(qiáng)度極限3FE=500MPa；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限4FE=380MPa；查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN3=0.90，KFN4=0.0.95；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞系數(shù) S=1.4，查機(jī)械設(shè)計(jì)式 10-12 得： 3F=4 . 15009 . 033SFEFNKMPa=321.43MPa （3-73） 4

51、F=SKFEFN444 . 138095. 0 MPa =257.86 MPa （3-74）計(jì)算載荷 K。 K=KAKVKFKF=34. 1105. 11=1.407 20查取齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5 得 YFa3=2.60；YFa4=272. 224. 281024. 228. 2查取齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-5 得 YSa3=1.595；YSa4746. 173. 181073. 175. 1計(jì)算大、小齒輪的 FSaFaYY并加以比較 333FSaFaYY=43.321595. 160. 2=0.0129 （3-75）444FSaFaYY=86.257746. 1272. 2=0.

52、01538 （3-76）故大齒輪的大。b）設(shè)計(jì)計(jì)算m32501538. 0261644. 6407. 1210mm=3.49mm （3-77）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度的模數(shù) 3.49 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=4mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d2=129mm，算出小齒輪齒數(shù)mdZ2325.324129，取Z3=32。故大齒輪齒數(shù) 835 . 232234iZZ。 （3-78）3.5.2.

53、4 幾何尺寸計(jì)算 a）計(jì)算分度圓直徑 mZd33mm128432 （3-79）mZd44mm332483 （3-80）b）計(jì)算中心距 243dda mmmm2302332128 （3-81）c）計(jì)算齒輪寬度 b=dd1=mm1291291 （3-82） 21 故取mmB1304，mmB1353各齒輪參數(shù)如下表：表 3-4計(jì)算公式名稱代號(hào)小齒輪大齒輪模數(shù)m4壓力角a20分度圓直徑dmmmzd12833mmmzd33244齒頂高h(yuǎn)ammmhhaa43mmmhhaa44齒根高h(yuǎn)fmmmchhaf5)(3mmmchhaf5)(4齒全高h(yuǎn)mmhhhfa9333mmhhhfa9444齒頂圓直徑dammmh

54、zdaa136)2(33mmmhzdaZa340)2(44齒根圓直徑dfmmmchzdaf118)22(33mmmchzdaf322)22(44基圓直徑dbmmddb28.120cos33mmddb98.311cos44齒距pmmmpp56.1243基圓齒距pbmmpppbb8 .11cos43齒厚smmmss28. 6243齒槽寬emmmee28. 6243頂隙cmmmccc143標(biāo)準(zhǔn)中心距ammmazz2302)(43注：表中，ha為齒頂高系數(shù)（=1） ；c為頂隙系數(shù)（=0.25）3.5.2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm，而又小于 500mm，故以選用腹板式為

55、宜。 223.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.6.1 高速軸3.6.1.1 根據(jù)工作條件，減速器的高速軸選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.6.1.2 初步確定軸的最小直徑d30nPA=3584046. 8100mm=23.99mm 取d=25mm （3-83）3.6.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a)擬定軸上零件的裝配方案 圖 3-2 I-II 段軸用于安裝軸承 6306，其軸的直徑為軸承的內(nèi)徑，故取直徑為30mm。II-III 段軸為軸肩,其軸的直徑為 34mm。III-IV 段軸為軸肩,其軸的直徑為 36mmIV-V 段軸用于安裝齒輪，其軸的直徑為 34mm。V-段軸用于安裝套筒和軸承 2306,其軸的直徑為軸承的

56、內(nèi)徑,故取直徑為 30mm。-軸安裝套筒，直徑為 27mm。-段安裝輪，直徑為 25mm。b）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度 I-II 段軸承寬度為 19mm，所以軸的長(zhǎng)度為 19mm。 II-IV 段軸的長(zhǎng)度為 5mm。 IV-V 段軸的軸長(zhǎng)比安裝在該處齒輪的寬度小 2 mm,而齒輪寬為 80mm,故該段軸的軸長(zhǎng)為 78mm。 V-VII 段軸考慮到安裝套筒寬 5mm、上一段軸的軸向長(zhǎng)度要比安裝在上一段 23軸上的齒輪寬度小 2mm 和該段軸上安裝的軸承長(zhǎng)度 19mm 比該段軸要伸出 2mm,故該段軸的長(zhǎng)度為 24mm。VII-IX 段軸的長(zhǎng)度為 78mm。IX-X 段軸的長(zhǎng)度為 110

57、mm。3.6.1.4 求作用在軸上齒輪上的受力Ft1 =dTa12=103725.7888.1312N=3.35103N （3-84）Fr1=11tanFt=84.20tan1035. 33N=1.27103N （3-85）3.6.2 中間軸3.6.2.1 根據(jù)工作條件，減速器的高速軸選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.6.2.2 初步確定軸的最小直徑d30nPA319.11067. 7120mm=49.36mm 取d=50mm （3-86）3.6.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a）擬定軸上零件的裝配方案圖 3-3 I-II 段軸用于安裝軸承 6210，其軸的直徑為軸承的內(nèi)徑，故取直徑為 50mm。 II-I

58、II 段軸用于安裝套筒，其軸的直徑為 50mm。 24 III-IV 段軸用于安裝齒輪，其軸的直徑為 54mm。IV-V 段軸分隔兩齒輪，直徑為 58mm。 V-VI 段軸用于安裝齒輪，直徑為 54mm。 VI-VIII 段安裝套筒和軸承，直徑為 50mm。b）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度I-II 段軸承寬度為 20mm，所以軸的長(zhǎng)度為 20mm。II-III 段軸考慮到安裝套筒寬 5mm 和下一段軸的軸向長(zhǎng)度要比安裝在該軸上的齒輪寬度小 2mm，故此段軸的長(zhǎng)度為 7mm.。III-IV 段軸按裝齒輪，其軸向長(zhǎng)度小于齒輪寬度 2mm，而該齒輪的寬度為135mm,因此該段軸的長(zhǎng)度為 133

59、mm。IV-V 段用于隔開兩個(gè)齒輪，其軸向長(zhǎng)度為 55mm。V-VI 段用于安裝齒輪，其軸向長(zhǎng)度比齒輪的寬度小 2mm,而該齒輪的寬度為75mm，因此該段軸的長(zhǎng)度為 73mm。VI-VII 段軸考慮到安裝套筒寬 5mm 和上一段軸的軸向長(zhǎng)度要比安裝在該軸上的齒輪寬度小 2mm，故此段軸的長(zhǎng)度為 7mm。VII-VIII 段軸承寬度為 20mm，所以軸的長(zhǎng)度為 20mm。3.6.2.4 求作用在軸上齒輪上的受力Ft2 =dTa22=10225.39144.66423N=3.4103N （3-87）Fr2=22tanFt=84.20tan104 . 33N=1.29103N （3-88）Ft3=d

60、Ta32=N1013644.66423=9.77103N （3-89） 33tanFt=9.7710320tanN=3.56103N （3-90）3.6.2.5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度)a）總體受力情況如圖 3-4 所示 25 圖 3-4b）水平方向受力情況如圖 3-5 所示 圖 3-5（單位：KN）根據(jù)受力情況得方程： X1+X2=Fr3+Fr2 （3-91） FFrr23)5 .82160(5 .82=X2)5 .521605 .82( （3-92）將Fr2=1.3KN, Fr3=3.6 KN 代入式（3-78）式（3-78）式，解得： X1KN83. 2 X2KN

61、07. 2列彎矩方程為： AB段 XM82. 2 5 .820 X BC段 XM77. 0475.233 1600 X CD段 XM07. 2275.110 5 .520 X作彎矩圖如圖 3-6 26 圖 3-6（mN ）c）豎直方向的受力情況如圖 3-7圖 3-7（KN）根據(jù)受力情況得方程： X3+Ft2=X4+Ft3 （3-93） FXFtt243)1605 .82()5 .521605 .82(5 .82 （3-94）將 Ft2=KN4 .93 Ft3=KN77. 9代入式（3-79）式（3-80）式解得： X3=KN63. 6 X4=KN06. 0列彎矩方程為： AB段 XM63. 6

62、 5 .820 X BC段 XM34. 3475.530 1600 X CD段 925. 306. 0XM 5 .520 X作彎矩圖如圖 3-8 27 圖 3-8（mN ）d）總彎矩圖和總扭矩圖分別如圖 3-9 和圖 3-10 圖 3-9（mN ）圖 3-10（mN ）由圖可得，危險(xiǎn)截面為 B,其Mmax=579.58mN ，T664.44mN 。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力224ca （3-95） 28通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而右扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 則常常是對(duì)稱循環(huán)變力。為了考慮糧者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ，則計(jì)算應(yīng)力為：)22(4ca （3-96）式中的彎曲

63、應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取 =0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，取=0.6 ；若扭轉(zhuǎn)求應(yīng)力亦為丟丑循環(huán)應(yīng)力時(shí)，則取=1 。對(duì)于直徑為 d 的圓軸，彎曲應(yīng)力為WM ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力WTTWT2 ，將 和 代入式（1） ，則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為： WTWMca2224=WTM221 （3-97）查機(jī)械設(shè)計(jì)式 15-有：ca-軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa； M-軸所受的彎矩，mmN ； T-軸所受的扭矩，mmN ； W-軸的抗彎截面系數(shù)，mm3； 1-對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力，MPA。因?yàn)?333125000501 . 01 . 0mmdW T=664.44mN =mmN 105

64、6444. 6 Mmax=579.58mN =mmN 1057958. 5故WTMca22max)( 125000105644. 61057958. 522（3-98） =7.05 MPa1 所以所選的軸能夠滿足條件。3.6.3 低速軸3.6.3.1根據(jù)工作條件，減速器的高速軸選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理3.6.3.2初步確定軸的最小直徑 29d30nPA=31 .4429. 7100mm=54.8mm 取d=60mm （3-99）3.6.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a）擬定軸上零件的裝配方案 圖 3-11 I-II 段軸用于安裝聯(lián)軸器，其軸的直徑為 55mm。 II-III 段軸的直徑為 57mm。III

65、-段軸用于安裝軸承和套筒，其軸的直徑為軸承的內(nèi)徑,而軸承的內(nèi)徑為60mm, 故該段軸的直徑為 60mm 。 -段軸用于安裝齒輪，其直徑為 62mm。 -段軸為軸肩，直徑為 66mm。-段軸安裝軸承，其軸的直徑為軸承的內(nèi)徑,而軸承的內(nèi)徑為60mm,故該段軸的直徑為 60mm。b）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度 I-II 段軸的軸長(zhǎng)度為聯(lián)軸器的孔長(zhǎng),故該段軸長(zhǎng)為 145mm。 II-III 段軸的長(zhǎng)度為 78mm。III-段軸長(zhǎng)為套筒的長(zhǎng)度 5mm 和軸承的長(zhǎng)度 22mm,故該段軸長(zhǎng)為 27mm。 -段軸用于安裝齒輪，齒輪的寬度為 130mm,但是該段軸的長(zhǎng)度比齒輪的寬度小 2mm,因此,該段

66、軸的軸長(zhǎng)為 128mm。 30 -段軸的長(zhǎng)度為 5 mm。-段軸的長(zhǎng)度為軸承的寬度,而軸承的寬度為 22mm,故該段軸的長(zhǎng)度為22mm。 3.6.3.4求作用在軸上齒輪上的受力Ft4=dTa42=N10334004.15792=9.29103N （3-100） Fr4=44tanFt=9.2910320tanN=3.38103N （3-101）3.7 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)工作條件，選用的軸承的基本參數(shù)如表：（3-5）表 3-5基本尺寸/mm安裝尺寸/mm極限轉(zhuǎn)速軸承代號(hào)dDBrsmindaminDamaxrasmax基本額定動(dòng)載荷CrkN基本額定靜載荷Cr0kN脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑高速軸63063072191.13765127.015.2900012000中間軸62105090201.15783135.023.267008500低速軸621260110221.5691011.547.832.856007000 31hPCnLrh986171079. 110275846010)(6010331136613.7.1 高速軸的軸承壽命校核 查機(jī)械設(shè)計(jì)式 13-5 有：)(60106PCnLh