畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書設(shè)計（論文）課 題 名 稱小型混泥土攪拌機學(xué)生姓名 院（系） 工學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 學(xué) 歷畢業(yè)設(shè)計（論文）要求：1、在設(shè)計過程當中，要求態(tài)度端正，積極主動，認真細心；2、查閱大量的文獻資料，按時完成設(shè)計任務(wù)；3、繪制零部件、各機構(gòu)總裝配圖畢業(yè)設(shè)計；4、按要求完成設(shè)計說明書完成 word 文檔（說明書 7000—10000 字，說明書撰寫格式詳見工學(xué)院網(wǎng)站，畢業(yè)設(shè)計有關(guān)內(nèi)容） ，并打印裝訂成冊；5、通過設(shè)計實踐，使進一步了解一般機械設(shè)計的設(shè)計過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機械設(shè)計原理分析問題和解決問題的能力，從中掌握方案設(shè)計的方法和步驟。畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：攪拌機類型：多功能攪拌機。應(yīng)用領(lǐng)域：固、液、干粉、飼料、肥料、混泥土、混凝土、沙石、灰漿、泥灰、灰泥、沙漿、砂漿、膏體、粉末、水泥、泥漿。動力類型：電動。攪拌方式：強制式攪拌。裝置方式：移動式生產(chǎn)能力：100L。料桶容量：150L。電機功率：0.55Kw 轉(zhuǎn)速范圍 30r/min.畢業(yè)設(shè)計（論文）工作計劃：2012.12.01—2013.01.15 分析設(shè)計方案，查閱相關(guān)資料。2013.01.16—2013.02.28 繪制設(shè)計方案圖，查閱設(shè)計的相關(guān)資料，確定相關(guān)的技術(shù)參數(shù)編輯整個設(shè)計方案的思路。2013.03.01—2013.05.08 完善設(shè)計圖紙，整理設(shè)計說明書，最后完成定稿。接受任務(wù)日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日學(xué) 生 簽 名 年 月 日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日系（部）主任簽名 年 月 日本科畢業(yè)論文（設(shè)計）完成情況登記表姓 名 性 別 男 學(xué) 號學(xué) 院 專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班 級論文（設(shè)計）題目 小型混泥土攪拌機論文（設(shè)計）完成提交時間 2013 年 5 月論文（設(shè)計）取得主要成果及學(xué)生的誠信承諾論文（設(shè)計）是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下，由本人獨立撰寫完成，除文中已標注的引用外，本論文（設(shè)計）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全了解本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學(xué)生（簽名）：時 間：教師指導(dǎo)過程情況記錄（選題、試驗、調(diào)研、資料收集及論文撰寫等過程）選題符合要求，認真指導(dǎo)，定期檢查工作進度，多次細致修改學(xué)生撰寫的論文（設(shè)計） 、圖紙等。重點培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法、工作方法和科學(xué)態(tài)度。指導(dǎo)教師（簽名）：時 間：指導(dǎo)教師對論文（設(shè)計）的審查意見論文格式規(guī)范，邏輯結(jié)構(gòu)合理，內(nèi)容正確，工作態(tài)度端正，無嚴重抄襲或剽竊現(xiàn)象。達到本科畢業(yè)論文（設(shè)計）要求，同意參加論文（設(shè)計）答辯。指導(dǎo)教師（簽名）：時 間：注：本表作為教學(xué)檔案，隨論文由各學(xué)院負責保存。Ⅰ摘 要目前，混泥土攪拌機在國內(nèi)外都有著飛速的發(fā)展，國際競爭力在不斷提高。為了滿足市場需求，完善產(chǎn)品系列，適應(yīng)小型建筑施工和實驗室工作的需求，設(shè)計了此混泥土攪拌機。本課題主要研究立軸式混泥土攪拌機的工作原理以及攪拌機攪拌系統(tǒng)方案設(shè)計。根據(jù)設(shè)計要求，對混泥土攪拌機的攪拌系統(tǒng)初步定型，并對攪拌系統(tǒng)的主要部件進行設(shè)計和計算。主要設(shè)計結(jié)論如下：（1）攪拌機的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計本攪拌機的結(jié)構(gòu)是由機架、攪拌裝置、傳動系統(tǒng)所主成。 機架是整個設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動系統(tǒng)由電動機、減速器、帶傳動、鏈傳動所組成。（2）攪拌裝置的設(shè)計攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，對筒內(nèi)物料進行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。（3）傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動系統(tǒng)是由V帶傳動和鏈傳動來傳遞運動的。電動機輸出轉(zhuǎn)速通過 V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機的主軸，主軸帶動軸套轉(zhuǎn)動，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來完成攪拌的工作。關(guān)鍵詞：攪拌機；立軸；混泥土ⅡAbstractAt present, concrete mixer at home and abroad have a rapid development, international competitiveness in the continuous high. In order to meet market demands, improving the product series, adapt to the small building construction and laboratory work demand, design the concrete mixer.This topic research vertical shaft type concrete mixer work principle and blender mixing system design. According to the requirements of the design of concrete mixer, the mixing system, and the preliminary finalize the design of the main parts by mixing system design and calculation. The main conclusions are as follows:(1)mixer with the overall structural design of program analysisThe structure is a rack mixer, mixing equipment, drive into the main. The support of the entire equipment rack is part of the channel steel and steel pipe welded. Mixing device consists of the mixing tube, shaft, mixing shovel into a film by Lord Spatula piece fixed to the mixing arm, and with the main shaft into one, Spatula and mixing tube at the end of the gap can be micro-adjusted. Transmission from the motor, gearbox, belt drive, chain drive of the composition.(2) mixing device designMixing device is installed in the sleeve piece on the shovel blade, blade rotation with the axis of rotation of the barrel for mixing the material, the material is mixed, stirring arm extended upward, may play a role in mixing the material above.(3) transmission system designTransmission by V belt drive and chain drive to transfer movement. Motor output speed to pass through the V-belt transmission to the gearbox, gearbox and chain drive to speed to pass through to the mixer spindle drive shaft rotation, so that the mixing blades rotating, stirring to complete the work.Keywords Mixer Vertical axis Concrete目 錄1 總體概述 11.1 畢業(yè)設(shè)計課題 11.2 設(shè)計的總體要求 11.3 設(shè)計大綱 11.3.1 設(shè)計原則 11.3.2 原始數(shù)據(jù) 11.4 泥土攪拌機的概述 12、設(shè)計的主要內(nèi)容 .22.1 攪拌裝置的設(shè)計 22.2 傳動裝置的設(shè)計 22.3 機座與支架的設(shè)計 32.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計 33、主要機構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)設(shè)計 .33.1 攪拌裝置的設(shè)計 33.1.1 攪拌桶的設(shè)計 33.1.2 攪拌葉片的設(shè)計 43.2 傳動裝置的設(shè)計 63.2.1 電動機的選擇 63.2.2 電動機的選擇 83.2.3 軸的設(shè)計計算 .153.2.4 滾動軸承的選擇及計算 .243.2.5 鍵聯(lián)接的選擇及計算 .263.2.6 減速器附件的選擇 .273.2.7 潤滑與密封 .273.3 機座與支架的設(shè)計 .273.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計 .284、參考文獻 29小型混泥土攪拌機畢業(yè)設(shè)計,姓名：,一、前言,混凝土時建筑材料中的一種主要的材料，它是以水泥做為黏結(jié)劑把骨料粘在一起的，屬于一種非勻質(zhì)材料，其用途廣，用量大。廣泛地用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防、水利、市政和民用等基本建設(shè)工程中，在國民經(jīng)濟中占有重要地位?；炷翑嚢铏C就是用來大量生產(chǎn)混凝土的機械?；炷翑嚢铏C有自落式和強制式。,二、目前市面上的小型混泥土攪拌機,,三、設(shè)計任務(wù),,三、攪拌裝置,四、傳動裝置,,電機額定功率Pm＝550W，滿載轉(zhuǎn)速nm＝1390r/min 傳動比的分配： 1)總傳動比：鼓桶轉(zhuǎn)速nw=30r/min，則總傳動比i＝nm/mw≈46.33 2)確定一級圓錐齒輪傳動比i1：i1＝3.1 3)確定二級圓柱齒輪傳動比i2：i2＝2.0 4)確定三級圓錐齒輪傳動比i3：i3=7.5,,圓錐齒輪m＝1.5，Z1＝23，Z2＝71，d1＝34.5mm，d2＝106.5mm，δ1＝18°δ2＝72°，，B＝14mm 斜齒圓柱齒輪m＝2.5，Z1＝29，Z2＝58，d1＝75mm，d2＝150mm，β＝14°14′24″，B＝75mm，中心距a＝112.5mm 鼓桶圓錐齒輪m＝7.5，Z1＝24，Z2＝180，d1＝82mm，d2＝630mm，δ1＝12°，δ2＝78°，B1＝55mm，B2＝14mm,五、設(shè)計總圖,,六、機械特點,優(yōu)點：整機體積小，重量輕，移動靈活方便，對于小作業(yè)場地小工作任務(wù)量場合有較強的適用性。而且具有結(jié)構(gòu)合理、攪拌質(zhì)量好、攪拌時間短、能耗低等特點。適于攪拌干硬性、半干硬性、塑性及各種配比的混凝土，滿足不同工況的要求。 缺點：產(chǎn)量有限不能和大型混泥土攪拌機械媲美，攪拌過程中晃動比較厲害。不能自動送料和出料。,感謝欣賞,, 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題目： 小型混泥土攪拌機設(shè)計 學(xué) 院：姓 名：學(xué) 號：專 業(yè)：年 級：指導(dǎo)教師Ⅰ摘 要目前，混泥土攪拌機在國內(nèi)外都有著飛速的發(fā)展，國際競爭力在不斷提高。為了滿足市場需求，完善產(chǎn)品系列，適應(yīng)小型建筑施工和實驗室工作的需求，設(shè)計了此混泥土攪拌機。本課題主要研究立軸式混泥土攪拌機的工作原理以及攪拌機攪拌系統(tǒng)方案設(shè)計。根據(jù)設(shè)計要求，對混泥土攪拌機的攪拌系統(tǒng)初步定型，并對攪拌系統(tǒng)的主要部件進行設(shè)計和計算。主要設(shè)計結(jié)論如下：（1）攪拌機的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計本攪拌機的結(jié)構(gòu)是由機架、攪拌裝置、傳動系統(tǒng)所主成。 機架是整個設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動系統(tǒng)由電動機、減速器、帶傳動、鏈傳動所組成。（2）攪拌裝置的設(shè)計攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，對筒內(nèi)物料進行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。（3）傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動系統(tǒng)是由V帶傳動和鏈傳動來傳遞運動的。電動機輸出轉(zhuǎn)速通過 V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機的主軸，主軸帶動軸套轉(zhuǎn)動，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來完成攪拌的工作。關(guān)鍵詞：攪拌機；立軸；混泥土ⅡAbstractAt present, concrete mixer at home and abroad have a rapid development, international competitiveness in the continuous high. In order to meet market demands, improving the product series, adapt to the small building construction and laboratory work demand, design the concrete mixer.This topic research vertical shaft type concrete mixer work principle and blender mixing system design. According to the requirements of the design of concrete mixer, the mixing system, and the preliminary finalize the design of the main parts by mixing system design and calculation. The main conclusions are as follows:(1)mixer with the overall structural design of program analysisThe structure is a rack mixer, mixing equipment, drive into the main. The support of the entire equipment rack is part of the channel steel and steel pipe welded. Mixing device consists of the mixing tube, shaft, mixing shovel into a film by Lord Spatula piece fixed to the mixing arm, and with the main shaft into one, Spatula and mixing tube at the end of the gap can be micro-adjusted. Transmission from the motor, gearbox, belt drive, chain drive of the composition.(2) mixing device designMixing device is installed in the sleeve piece on the shovel blade, blade rotation with the axis of rotation of the barrel for mixing the material, the material is mixed, stirring arm extended upward, may play a role in mixing the material above.(3) transmission system designTransmission by V belt drive and chain drive to transfer movement. Motor output speed to pass through the V-belt transmission to the gearbox, gearbox and chain drive to speed to pass through to the mixer spindle drive shaft rotation, so that the mixing blades rotating, stirring to complete the work.Keywords Mixer Vertical axis Concrete目 錄1 總體概述 11.1 畢業(yè)設(shè)計課題 11.2 設(shè)計的總體要求 11.3 設(shè)計大綱 11.3.1 設(shè)計原則 11.3.2 原始數(shù)據(jù) 11.4 泥土攪拌機的概述 12、設(shè)計的主要內(nèi)容 .22.1 攪拌裝置的設(shè)計 22.2 傳動裝置的設(shè)計 22.3 機座與支架的設(shè)計 32.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計 33、主要機構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)設(shè)計 .33.1 攪拌裝置的設(shè)計 33.1.1 攪拌桶的設(shè)計 33.1.2 攪拌葉片的設(shè)計 43.2 傳動裝置的設(shè)計 63.2.1 電動機的選擇 63.2.2 電動機的選擇 83.2.3 軸的設(shè)計計算 .153.2.4 滾動軸承的選擇及計算 .243.2.5 鍵聯(lián)接的選擇及計算 .263.2.6 減速器附件的選擇 .273.2.7 潤滑與密封 .273.3 機座與支架的設(shè)計 .273.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計 .284、參考文獻 2911 總體概述1.1 畢業(yè)設(shè)計課題小型混泥土攪拌機1.2 設(shè)計的總體要求① 滿足使用要求② 滿足經(jīng)濟性要求③ 力求整機的布局緊湊合理④ 工業(yè)性要求簡單而實用⑤ 滿足有關(guān)的技術(shù)標準1.3 設(shè)計大綱1.3.1 設(shè)計原則 ① 攪拌機技術(shù)條件應(yīng)滿足 GB9142-2000《混泥土攪拌機技術(shù)條件》規(guī)范；② 所用圖紙的幅面應(yīng)符合 GB4457-2000《中華人民共和國標準機械制圖》中的相關(guān)定。1.3.2 原始數(shù)據(jù)1.4 泥土攪拌機的概述 混泥土攪拌機種類繁多，混泥土攪拌機按作業(yè)方式分有循環(huán)作業(yè)式和連續(xù)作業(yè)式兩種。循環(huán)作業(yè)式的供料、攪拌、卸料三道工序是按一定的時間間隔周攪拌機類型：多功能攪拌機 應(yīng)用領(lǐng)域：固、液、干粉、飼料、肥料、混泥土、沙石、灰漿、泥灰、灰泥、沙漿、砂漿、膏體、粉末、水泥、泥漿動力類型： 電動 布局形式： 立式作業(yè)方式： 連續(xù)作業(yè)式 型號： JY1-150攪拌方式： 強制式攪拌攪拌鼓形狀：鼓筒型裝置方式： 移動式 料桶容量： 150（L）生產(chǎn)能力： 120（L） 轉(zhuǎn)速范圍： 30（r/min） 2期進行的，即按份拌制。由于拌制的各種物料都經(jīng)過準確的稱量，故攪拌質(zhì)量好。目前大多采用此種類型的作業(yè)方式。連續(xù)作業(yè)式的上述三道工序是在一個較長的筒體內(nèi)連續(xù)進行的。雖然其生產(chǎn)率較循環(huán)作業(yè)式高，但由于各料的配合比、攪拌時間難以控制，故攪拌質(zhì)量差。目前使用較少?；炷嗤翑嚢铏C按攪拌方式分有自落式攪拌、強制式攪拌兩種。自落式攪拌機就是把混合料放在一個旋轉(zhuǎn)的攪拌鼓內(nèi)，隨著攪拌鼓的旋轉(zhuǎn)，鼓內(nèi)的葉片把混合料提升到一定的高度，然后靠自重自由撒落下來。這樣周而復(fù)始地進行，直至拌勻為止。這種攪拌機一般拌制塑性和半塑性混泥土。強制式攪拌機是攪拌鼓不動，而由鼓內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸上均置的葉片強制攪拌。這種攪拌機拌制質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高；但動力消耗大，且葉片磨損快。一般適用于拌制干硬性混泥土?；炷嗤翑嚢铏C按裝置方式分有固定式和移動式兩種。固定式攪拌機是安裝在預(yù)先準備好的基礎(chǔ)上，整機不能移動。它的體積大，生產(chǎn)效率高。多用于攪拌樓或攪拌站。移動式攪拌機本身有行駛車輪，且體積小，重量輕，故機動性能好。應(yīng)用于中小型臨時工程?；炷嗤翑嚢铏C的出料方式分有為傾翻式和非傾翻式兩種。傾翻式靠攪拌鼓傾翻卸料，而非傾翻式靠攪拌鼓反轉(zhuǎn)卸料?；炷嗤翑嚢铏C可按攪拌鼓的形狀不同，有梨型、鼓筒型、雙錐形、圓盤立軸式和圓槽臥軸式五種。前三種系自落式攪拌；后兩種為強制式攪拌，目前國內(nèi)較少使用。混泥土攪拌機按攪拌容量分有大型（出料容量 1000~3000L） 、中型（出料容量 300~500L）和小型（出料容 50~250L） 。各攪拌機的分類。2 設(shè)計的主要內(nèi)容2.1 攪拌裝置的設(shè)計攪拌裝置是混泥土攪拌機的主要裝置，主要起將物料攪拌攪拌均勻的作用，主要由攪拌軸、攪拌葉片和攪拌桶組成。2.2 傳動裝置的設(shè)計傳動裝置主要起動力傳輸以及控制轉(zhuǎn)速作用，主要由齒輪、皮帶輪，軸、軸承等一系列零件組成。減速機與攪拌主軸間采用鼓型齒聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，攪拌主軸采用高速端十字軸萬向聯(lián)軸器同步，使兩軸作反向同步運轉(zhuǎn)，達到強制攪拌效果，與傳統(tǒng)的大小的鏈輪傳動，大齒輪同步的結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，遇非正常過載時能通過皮帶打滑保護等特點。32.3 機座與支架的設(shè)計機座與支架主要起固定支撐作用，使混泥土攪拌機能正常穩(wěn)定的工作而不至于在攪拌的時候由于攪拌導(dǎo)致機器的晃動。2.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計主要通過控制電機和傳動裝置來調(diào)節(jié)攪拌速度和精度。3 主要機構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)設(shè)計3.1 攪拌裝置的設(shè)計攪拌裝置包括：主要由攪拌軸、攪拌葉片和攪拌桶組成。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示3.1.1 攪拌桶的設(shè)計設(shè)計要求 攪拌類型：強制式攪拌攪拌鼓形：為鼓桶型鼓桶容量：150L底端內(nèi)徑：D=600mm 底端外徑：D 1=620mm鼓桶大致設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如下：圖 1 鼓桶4鼓桶強度計算：混泥土密度不固定，根據(jù)配料比例不同，密度會不一樣，一般來說：輕質(zhì)泡沫混泥土的密度小，密度等級一般為 300-1800kg/m3。所以在鼓桶滿載的情況下鼓桶中混泥土的重量為：M=ρ×V=1800×0.15=270kg則延鼓桶軸線作用于同底的作用力為：F=Mg=270×9.8=2646N鼓桶的壁厚 δ=10mm，δ ，所以鼓桶為薄壁圓筒。所以鼓桶的橫截面積為：A=πDδ=3.14×600×10=18840mm2=1.88×10-2m2所以鼓桶截面上的最大應(yīng)力為：σ`= =140445.86N/m2鼓桶材料選?。篞345鼓桶制作工藝：采用沖壓工藝3.1.2 攪拌葉片的設(shè)計攪拌葉片是混泥土攪拌機實現(xiàn)其工作性能的關(guān)鍵，攪拌桶攪拌性能是通過攪拌葉片對拌合料連續(xù)不斷的碰撞而實現(xiàn)的，因此攪拌葉片的設(shè)計直接影響攪拌機整體設(shè)計的成敗。目前攪拌葉片的形式大致分為渦輪式、螺旋槳式、槳式三種。一般常用的形式為平直葉片渦輪式、傾斜葉片渦輪式、船用螺旋槳式、錨式、帶式。葉片螺旋線母線：目前攪拌葉片普片采用直板螺旋面，其圓筒母線采用的線型是阿基米德螺旋線，錐筒葉片采用對數(shù)螺旋線接頭處進行螺旋線的擬合。母線在繞軸線作勻速圓周運動的同時, 沿軸線方向作勻速或變速直線運動, 該母線的運動軌跡形成等螺距或變螺距螺旋面。母線為直線形成直紋螺旋面母線為曲線形成非直紋螺旋面。軸線與螺旋面軸線重合的圓柱面或圓錐面同該螺旋面的交線分別稱為圓柱螺線或圓錐螺線。螺線的切線和圓柱面或圓錐面的母線之間的夾角稱為螺旋角, 用 β表示。斜面傾角和物料下滑角：性質(zhì)一定的物料，在性質(zhì)（主要是粗糙度）一定的傾角平板上，由于自身重力在斜面方向的分力剛夠克服平板對物料的摩擦力和粘附力而開始下滑，這時平板的斜角 ɑ 叫做該種物料對于該種平板的下滑角，用 Ψ表示。物料沿斜線下滑的條件是 ɑ≥Ψ。AF20D5圖 2 混泥土下滑實驗曲線斜面最大傾斜線 S：斜面上物料的下滑方向，是沿著斜面的最大傾斜線 S的方向，如圖 3 所示,即斜面上對水平面 H 的最大傾斜線 AC 由圖 3 可知（1）圖 3 斜面及最大傾斜線 n???cosisiin?6（1）由（1）式得 又因為 ????n故有 ??? ??sincos)cos(???代入上式得： （2）（3）由（2）或（3）式可求出最大傾斜位置。代入數(shù)據(jù)，根據(jù)臨界線圖可得出圓住螺旋角為 68o。3.2 傳動裝置的設(shè)計圖 4 傳動裝置3.2.1 電動機的選擇類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 Y 系列全封閉自扇冷式籠型三相異步立式電動機。功率的確定：????siconn?in1itgnr??iitn71)工作機所需功率Vm=30×0.32×3.14/60=0.1413m/sPw=FwVw=3.0×0.1413=0.429KW2)電機至工作間總效率的確定：取聯(lián)軸器效率 η1＝0.99；滾動軸承效率 η2＝0.99；錐齒輪傳動效率 η3＝0.97圓柱齒輪傳動效率 η4＝0.98 工作機效率 ηw＝0.96；則總效率 η＝(η 1)2(η2)2(η3)2(η4)2ηw≈0.83。3)電動機所需功率 Pd：P d＝P w/η≈0.517KW。4)電動機額定功率 Pm：因 Pm≥Pd，故取 Pm＝550W，查《機械設(shè)計、課程設(shè)計》表 17－7 選擇型號為 Y80M1—4 的電動機，該電機額定功率 Pm＝550W，滿載轉(zhuǎn)速 nm＝1390r/min。傳動比的分配：1)總傳動比：鼓桶轉(zhuǎn)速 nw=30r/min，則總傳動比 i＝n m/mw≈46.33。2)確定一級圓錐齒輪傳動比 i1：i 1＝3.1。3)確定二級圓柱齒輪傳動比 i2：i 2＝2.0。4)確定三級圓錐齒輪傳動比 i3：i 3=7.5。傳動參數(shù)計算：1)各級傳動軸的轉(zhuǎn)速計算（r/min）高速軸Ⅰ轉(zhuǎn)速:n 1=nm=1390r/min。 中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：n 2=n1/i1=448.4r/min。低速軸Ⅲ轉(zhuǎn)速：n 3=n2/i2=224.2r/min。滾筒的轉(zhuǎn)速：n 4=n3/i3=30r/min。2)各軸輸入功率計算(KW)高速軸Ⅰ的輸入功率 P1＝ Pmη1＝0.545kW。 中間軸Ⅱ的輸入功率 P2＝ P1η2η3＝0.523KW。低速軸Ⅲ的輸入功率 P3＝ P2η2η4＝0.507W。鼓筒錐齒輪的輸入功率 P4＝P 3η2η3＝0.487KW。3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩(N?mm)高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩 T1＝9550P 1/n1＝3.74×10 5N?mm。中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩 T2＝9550P 2/n2＝1.11×10 6N?mm。低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩 T3＝9550P 3/n3＝2.16×10 6?mm。8鼓筒的輸入轉(zhuǎn)矩 T4＝9550P 4/n4＝1.55×10 7N?mm。3.2.2 直齒圓錐齒輪設(shè)計選材:所設(shè)計的小型混泥土攪拌機工作工作有輕微振動。經(jīng)常滿載、空載起動、不反轉(zhuǎn)、單班制工作，運輸帶允許的速度誤差為５％，小批量生產(chǎn)，使用期限 10 年。由課本表 12.7 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為241HB～286HB。大齒輪材料為 45 剛（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 229HB～286HB。齒面接觸疲勞強度計算:齒數(shù) Z:選取小齒輪齒數(shù)為 Z1＝23，大齒輪齒數(shù)為Z2＝Z 1i1＝23×3.1＝71.3，取 Z2＝71。精度等級：估算 vm≈3m/s，由表 12.6 可選 8 級精度。使用壽命 KA：由表 12.9 可選 KA=1.0。動載荷系數(shù) KV：由圖 12.9 可選 KV=1.17齒間載荷分配系數(shù) KHɑ： 由表 12.10，估計 KAFt/b100N/mm當量齒數(shù)：端面重合度：齒向載荷分布系數(shù) Kβ ：由表 12.20 及注 3，取 Kβ =1.9載荷系數(shù) K：K=K AKVKHɑKβ=1×1.17×1.32×1.9=2.93 轉(zhuǎn)矩 T1： 95.016.31cos22????i?3221?i21.495.03cos11???zv 8.72Z???cos)](8[21vvz??73.1854.3-10????）（ .0714?vZ?? 2.8.012??HmNP??????8.719059n05.96169彈性系數(shù) ZE:由表 12.12，Z E=189.8 aMP節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH:由圖 12.16，Z H=2.5接觸疲勞極限 ：由圖 12.7c, =710MPa； =680MPalim?lim1?lim2H?接觸最小安全系數(shù) ：由表 12.14， =1.05inSinS接觸壽命：由題意 Z1=Z2=1.0許用接觸應(yīng)力[ ]: [ ]H1H[ ]2?小輪大端分度圓直徑 d1:取 3.0?R?確定傳動主要尺寸：大端模數(shù) m： mm 由表 12.3，取 m=1.5實際大端分度圓直徑 d: d1=mz1=1.5×23=34.5mmd2=mz2=1.5×71=106.5mm錐距 R: 齒寬 b: 齒根彎曲疲勞強度計算：齒形系數(shù) YFa：由圖 12.30，Y Fa1=2.73 YFa2=2.15應(yīng)力修正系數(shù) Ysa：由圖 12.31，Y sa1=1.64 Ysa2=2.07重合度系數(shù) Yε : 齒間載荷分布系數(shù) KFɑ: 由表 12.10，K AFt/b100N/m載荷系數(shù) K: K=KAKVKFɑKβ =1.35×1.17×1.47×1.9=4.41彎曲疲勞極限 ：由圖 12.23c, =600MPa =570MPaFlim?Flim1?Flim2?彎曲最小安全系數(shù) SFlim：由表 12.14，S Flim=1.25彎曲壽命系數(shù) YN:由題意 YN1=YN2=1.0Pa6705.il ???N48.1min2l MSZ?? m57.31648.052.91.3.0513.087924 22 ??????????????3 21][4??????HEiKT??1?z mzR97.535.21 ????R.697.0b??68.073.152075.2.0v????? 4?F10尺寸系數(shù) YX：由圖 12.25，Y X=1.0許用彎曲應(yīng)力[ ]： F?2)斜齒圓柱齒輪設(shè)計選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1)圓錐－斜齒圓柱齒輪減速器是通用減速器，速度不高，故選用 7 級精度2)選擇材料根據(jù)課本表 12.7 選擇大小齒輪材料均為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，小齒輪齒面硬度250HBS，小齒輪硬度為 220HBS選擇小齒輪齒數(shù)為 Z1=23,大齒輪齒數(shù) Z2＝Z 1i2=23×2=463)初選螺旋角 β＝14°按齒面接觸強度設(shè)計設(shè)計公式為1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt＝1.6小齒輪轉(zhuǎn)矩 T2＝1.11×10 6N?mm選齒寬系數(shù) Φd＝1由 12.16 選區(qū)域系數(shù) ZH＝2.433由圖 12.31 查得 εa1＝0.765，ε a2＝0.866，則 εa＝ εa1+εa2＝1.631由表 12.12 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE＝189.8MPa^0.5計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60n 2jLh＝60×448.4×1×（1×8×300×10）＝6.457×10 8N2＝N 1/i2＝3.228×10 7由圖 12.17c 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 σHlim1＝600MPa ，大齒輪的解除疲勞強度極限 σHlim2＝570MPa由圖 12.18 取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1＝0.95K HN2＝0.98計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S＝1，得[σH1]＝K HN1σHlim1/S＝0.95×600/1MPa ＝570 MPa[σH2]＝K HN2σHlim2/S＝0.98×570/1MPa ＝558.6 MPa?? a48025.160min1l1 MPSFXN???6.7in2l2??321 )(HEdttTk????????11則許用接觸應(yīng)力[σ H]＝（[σ H1]+[σH2]）/2＝564.3 MPa2）計算試算小齒輪分度圓直徑 d1t，由公式得=62.7mm計算圓周速度 vv＝πd 1tn2/（60×1000）＝3.14×62.7×241.2/（60×1000）=0.79m/s計算齒寬 b 級模數(shù) mntb＝Φ dd1t＝1×62.7mm ＝62.7mmmnt＝d 1tcosβ/Z1＝62.7×cos14°/23＝2.645mmh＝2.25m nt＝2.25×2.645＝5.95mmb/h＝62.7/5.95＝10.54計算縱向重合度εβ：ε β＝0.318Φ dZ1tanβ＝0.318×1×23×tan14° ＝1.824計算載荷系數(shù) K根據(jù) v＝0.79m/s，7 級精度，由課本圖 12.9 查得動載荷系數(shù) Kv＝1.06由【4】表 12.10 查得齒間載荷分配系數(shù) KHа＝ KFа=1.4由【4】表 12.9 查得使用系數(shù) KA＝1.25由【4】表 12.10 查得齒向載荷分配系數(shù) KHβ ＝1.42，由圖 12.31 和b/h＝10.54 查得 KFβ＝1.34載荷系數(shù) K＝K AKVKHaKHβ＝1.25×1.06×1.4×1.42＝2.63按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1 ＝d 1t ＝74mm計算模數(shù) mnmn＝d 1cosβ/Z1＝74×cos14°/23＝3.12mm，按齒根彎曲強度設(shè)計設(shè)計公式為：1）確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù) K＝K AKVKFaKFβ＝1.25×1.06×1.4×1.34＝2.486根據(jù)縱向重合度 εβ＝1.824，從圖 10－28 查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝0.88.??3 253 221 )3.564819.2(61.0)(1≥ ???????HEdtt ZTk?????[]321FSaαdβn σYεzφYT?cos≥336.27.??t12計算當量齒數(shù)Zv1＝Z 1/cos3β＝23/cos 314°＝25.18Zv2＝Z 2/cos3β＝92/cos 314°＝50.34查取齒形系數(shù)由【4】圖 12.21 查得 YFa1＝2.6164，Y Fa2＝2.18由【4】圖 12.22 查得應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1＝1.5909 ，Y sa2＝1.7由【4】圖 12.23c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 σFE1＝440MPa 大齒輪彎曲疲勞強度極限 σFE2＝ 425MPa由【4】圖 10－18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1＝0.9K FN2＝0.92計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù) S＝1.4，得[σF1]＝K HN1σFE1/S＝0.9×440/1.4＝282.86MPa[σF2]＝K HN2σFE2/S＝0.92×425/1.4 ＝279.3MPa計算大小齒輪的 YFaYSa/[σ F]并加以比較YFa1YSa1/[σF1]＝2.6164×1.5909/282.86＝0.01472YFa2YSa2/[σF1]＝2.18×1.7/279.3＝0.01327小齒輪數(shù)值大設(shè)計計算=2.19mm對比計算結(jié)構(gòu)，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) mn 大于有齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取 mn＝2.19，已可滿足彎曲強度，圓整為標準值mn＝2.5。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要接觸疲勞強度算得的分度原直徑d1＝74mm 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有 Z1＝d 1cosβ/mn＝74×cos14°/2.5＝28.72 取Z1＝29 ，Z 2＝ i2Z1＝2×29 ＝ 584.2.4 幾何尺寸計算（1）計算中心距a＝（Z 1+Z2）m/（2cosβ）＝（29+58）×2.5/ （2×cos14°）＝112.1mm 將中心距圓整為 112mm??3 225321 01472.*84.*3cos0.486.*2cos≥??FSadn YzKTm??????13（2）按圓整后的中心距修正螺旋角β＝arccos（Z 1+Z2）mn/ （2a）＝arccos（Z1+Z2）×2.5/(2×187)=14°14′24““（3）計算大小齒輪的分度圓直徑d1＝Z 1mn/cosβ＝29×2.5/cos14°14′24“ ＝74.8mmd2＝Z 2mn/cosβ＝58×2.5/cos14°14′24“ ＝149.6mm（4）計算齒輪寬度b＝Φ dd1＝1×74.8mm＝74.8圓整后取 B＝75mm（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪齒頂圓直徑小于 160mm，故，做成實心結(jié)構(gòu)；大齒輪齒頂圓直徑大于160mm 而又小于 500mm 故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸按[4]圖10－39 薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，設(shè)計數(shù)值結(jié)果直接標注在大齒輪零件圖上。大齒輪零件圖見附圖 1。3)鼓桶圓錐齒輪選材:所設(shè)計的小型混泥土攪拌機工作工作有輕微振動。經(jīng)常滿載、空載起動、不反轉(zhuǎn)、單班制工作，鼓桶允許的速度誤差為 ５％，小批量生產(chǎn)，使用期限１０年。由課本表 12.7 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為241HB～286HB。大齒輪材料為 45 剛（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 229HB～286HB。齒面接觸疲勞強度計算:齒數(shù) Z:選取小齒輪齒數(shù)為 Z1＝24，大齒輪齒數(shù)為Z2＝Z 1i1＝24×7.5＝71.3，取 Z2＝180。精度等級：估算 vm≈1m/s，由[4]表 12.6 可選 9 級精度。使用壽命 KA：由[4]表 12.9 可選 KA=1.0。動載荷系數(shù) KV：由[4]圖 12.9 可選 KV=1.17齒間載荷分配系數(shù) KHɑ： 由[4]表 12.10，估計 KAFt/b100N/mm端面重合度：98.015.7cos2231???i?3223i???cos)]1(.81[2vvz???73.1854.-0???）（ 0371?vZ??14齒向載荷分布系數(shù) Kβ ：由表 12.20 及注 3，取 Kβ =1.9載荷系數(shù) K：K=K AKVKHɑKβ=1×1.17×1.32×1.9=2.93 轉(zhuǎn)矩 T1： 彈性系數(shù) ZE:由表 12.12，Z E=189.8 aMP節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH:由圖 12.16，Z H=2.5接觸疲勞極限 ：由圖 12.7c, =710MPalim?lim1?=680MPali2接觸最小安全系數(shù) ：由表 12.14， =1.05inHSinHS接觸壽命：由題意 Z1=Z2=1.0許用接觸應(yīng)力[ ]: [ ]?1[ ]2H小輪大端分度圓直徑 d1:取 3.0?R?確定傳動主要尺寸大端模數(shù) m： mm，由表 12.3，取 m=3.5實際大端分度圓直徑 d: d1=mz1=3.5×24=82mmd2=mz2=3.5×180=630mm錐距 R: 齒寬 b: mR34.957.13.0b????4)整理圓錐齒輪：m＝1.5，Z 1＝23，Z 2＝71，d 1＝34.5mm，d 2＝106.5mm ，δ 1＝18°δ2＝72°， ，B＝14mm2.187.02???ZHmNP??????1.2596.40715.9n105.966 Pa6705.1mi1l ???NZ48.in2l MS??? m02.84647.528.195.73.013.026974 2??????????????21][4??HERZiKT??z79.180.22??.481?z15斜齒圓柱齒輪：mn＝2.5，Z 1＝29，Z 2＝58，d 1＝75mm，d 2＝150mmβ＝14°，B ＝ 75mm，中心距 a＝112.5mm鼓桶圓錐齒輪：m＝7.5，Z 1＝24，Z 2＝180，d 1＝82mm，d 2＝630mm ，δ 1＝12°δ2＝78°，B＝16mm3.2.3 軸的設(shè)計計算1)輸入軸設(shè)計輸入軸上的功率 P1、轉(zhuǎn)速 n1、和轉(zhuǎn)矩 T1：P1=0.545KW,轉(zhuǎn)速 n1＝1930r/min，T 1=9550P1/n1=3.74×102N?m求作用在齒輪上的力：已知小圓錐齒輪的分度圓直徑為 d1=34.5mm，則平均分度圓直徑dm＝d 1=（1- ）=34.5×(1-0.5×0.3)mm=29.3mm 而R?5.0Ft=2T1/dm=2×3.74×105/29.3=25529N初步確定軸的最小直徑：先初步估計軸的最小直徑。選取材料為 45 鋼，調(diào)制處理。根據(jù)[4]表15－3，取 Ao＝112，得=14.77mm輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 d12，為了使所選的軸直徑 d12 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 Tca＝K AT3，查表 12.9，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故選KA＝1.3 則：T ca＝K AT3＝ 1.3×5.25×104＝68250N?mm查 GB/T4224－2002，選 HL1 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N?mm，半聯(lián)軸器的孔徑為 d1＝20mm，故選 d12＝20mm，半聯(lián)軸器長度L＝50mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長為 38mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)3310min 9054.*2?PA16圖 5 擬定軸的結(jié)構(gòu)（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1－2 斷軸右端需制出一軸肩，故 2－3 段的直徑 d23＝27mm。初步選擇滾動軸承。因軸承同時受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) d23＝27mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15－7 中初步取 0 基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為d×D×T＝30mm×72mm×20.75mm,d 34=d56=30mm,而 l34＝20.75mm，為了便于套筒可靠地壓緊左端軸承，套筒需向軸承端伸出少許，也就是說 3-4 段應(yīng)增長少短，故最終取 l34＝20mm。這對軸承均采用軸肩進行軸向定位，由表 15－7 查得30306 型軸承的定位軸肩高度 h＝3.5mm，因此取 d45＝37mm。取安裝齒輪出的軸段 6－7 的直徑 d67＝25mm ，為使套筒可靠得壓緊軸承，5－6 段應(yīng)略短與軸承寬度，故取 l56＝19mm。軸承端蓋的總寬度為 20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的間距為 l＝30mm，故取l23＝50mm。錐齒輪輪轂寬度為 67.27mm，為使套筒斷面可靠地壓緊齒輪取l67＝70mm。4－5 段裝定位套筒，套筒長度不固定，故取 l45＝50mm 認為比較合適。（3）軸上的周向定位圓錐齒輪和半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 d67由[4]表 6-1 查得平鍵截面鍵寬 b×鍵高 h＝8mm×7mm 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 50mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/k6；同樣，聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵為 6mm×6mm×25mm，半連州其與軸的配合為H7/k6；滾動軸承與軸的周向定位是有過度配合來保證的，吃出選軸的尺寸公差為 k6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考[4]表 15-2，取軸端倒角為 2×45°。各軸肩處的圓角半徑見圖。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度：根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)句軸的單向選裝，扭轉(zhuǎn)求應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力，取а＝0.6，軸的計算應(yīng)力17＝2.65MPa?? )701./()526.0(854/ 3222 ??????WaTMca?根據(jù)已選定的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，查[]表 15－1 的[σ-1]＝60MPa。因此 σ ca＜[σ-1]，故安全。精確校核軸的疲勞強度：（1）判斷危險截面靠近齒輪滾動軸承的支反力作用點所在截面 C 所受彎矩最大，但應(yīng)力不集中，且前面所計算得到的這段直徑能滿足力學(xué)要求，故不是危險截面，不必校核。而由圖易知，截面 5 右端最靠近截面 C，且截面 5 出有圓角，應(yīng)力集中最嚴重。所以截面 5 右側(cè)最危險。（2）截面 5 右側(cè)抗彎截面系數(shù) W＝0.1d 3＝0.1×30 3＝2700mm抗扭截面系數(shù) W T＝0.2d 3＝0.2×30 3＝5400mm截面 5 右側(cè)彎矩 M 及彎曲應(yīng)力M＝（F NH22+ FNV2） 0.5?（l56-a） ＝（2840 2+13.62） 0.5?（0.019-0.015）＝11360N?mm其中 a 由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-1 查軸承 30306 得到。a≈15mmσ b＝M/W＝11360/2700＝4.21MPa扭矩 T1＝52525N? mm τ T＝T 1/WT＝52525/5400＝9.73MPa軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表 15－1 查得 σ B＝640MPa，σ -1＝275MPa τ -1＝155MPa截面上由于周建而形成的理論集中系數(shù) аσ 及 τ 按附表 3-2 插取。因r/d＝2.0/30＝0.067，D/d＝37/30＝1.233，經(jīng)插值后查得а σ ＝1.93，а τ ＝1.55又由[4]附圖 3-1 可得材料敏感系數(shù)為 qa＝0.82，q τ ＝0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為:kσ＝1+q σ（a σ-1）＝1+0.82×（1.93-1）＝1.76kτ＝1+q τ（a τ-1）＝1+0.85×（1.55-1）＝1.47由[4]附圖 3-2 得尺寸系數(shù) εσ＝0.85，ε τ＝0.87軸按磨削加工，有附圖 3-4 的表面質(zhì)量系數(shù)為 β σ ＝β τ ＝0.92軸未經(jīng)表面強化處理，及 β q＝1 則綜合系數(shù)Kσ ＝k σ/εσ+1/βσ -1＝1.76/0.85+1/0.92-1＝2.1618Kτ ＝k τ/ετ+1/βτ -1＝1.47/0.87+1/0.92-1＝1.78取碳鋼特性系數(shù)為 ψσ=0.1,ψτ=0.05于是，計算安全系數(shù) Sca值，得Sσ＝σ -1/（K σσa+ψσσm）＝ 275/（2.61×4.21+0.1×0）＝25Sτ＝τ -1/（K ττa+ψττm）＝155/（1.47×9.73/2+0.05×9.73/2）＝20.96Sca= SσSτ/(Sσ2+Sτ2)0.5=25×20.96/(25^2+20.96^2)^0.5=16.06＞＞S＝1.5故安全。2)中間軸設(shè)計求中間軸上的功率 P2、轉(zhuǎn)速 n2和轉(zhuǎn)矩 T2：P2＝0.523KW n2＝448.4r/min，T 2＝1.11×10 6N?mm求作用在齒輪上的力：已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑 d1＝75mm,而Ft1＝2T 3/d1＝ 2×1.11×106/75＝2960NFr1=Ft1tanα/cosβ=4011×tan20°/cos14°14′24″＝1506NFa1＝F t1tanβ＝4011×tan20°＝1460N已知圓錐直齒輪的平均分度圓直徑dm2＝d 2（1-0.5 ）＝106.5×（1-0.5×0.33 ）＝90.525mm 而R?Ft2＝2T 2/dm2＝1302NFr2＝F t2tanαcosδ1=150NFa2=Ft2tanαsinδ1＝450N圓周力 Ft1、F t2，徑向力 Fr1、F r2，軸向力 Fa1、F a2的方向及軸的彎矩和扭矩圖如圖 6 所示19圖 6初步確定軸的最小直徑：先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。取 Ao＝105，得 ＝26.32mm，中間軸最小的直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑 d12和 d56。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計:（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)如圖所示（見圖 7）圖 7（2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時承受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) d12＝d 56＞26.32mm，根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-7 初步選取 0 基本游隙組，標準精度及的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為 d×D×T＝30mm×72mm×20.75mm，d 12＝d 56＝30mm這對軸承均采用套筒進行軸向定位，由， 《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-7 查30306 型軸承的定位軸肩高度 h＝3.5mm 應(yīng)查取套筒的直徑為 37mm。取安裝齒輪的軸段 d23＝d 45＝35mm，錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，由課本圖 10-39 可知，錐齒輪輪轂長為 L≈（1～1.2）D 23＝（1～1.2）×35＝35～42mm，取平均值 L＝38.5mm。但為了是套筒端面可靠地壓緊輪轂端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長，故去 l23＝35mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 h＞0.007d，故取 h＝4mm，則軸環(huán)出的直徑為 d34＝43mm已知圓柱斜齒輪齒寬 B1＝80mm；為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于圓柱齒輪輪轂長，故取 l45＝76mm取軸肩寬 l34＝12mm， ，初選左右兩套筒分別長為 35. 75mm 和 30.25mm，則可3320min 4.8520??PAd20確定 l12＝60mm，l 56＝55mm，軸總長為 238mm。（3）軸上的周向定位圓錐齒輪和圓柱斜齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d23＝d 45＝35mm 由[4]表6-1 查得平鍵截面 b×h＝10mm×8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為25mm，50mm 同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選初論輪轂與軸的配合 H7/m6；滾動軸承與軸的定位是由過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為6mm.(4)確定軸上的圓角和倒角尺寸取軸端倒角為 2×45°按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度： 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及中軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，區(qū) α＝0.6，軸的計算應(yīng)力＝60MPa?? )035.1/()56.0(241/ 222 ?????WaTMca?前面已經(jīng)選定軸的材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，有課本表 15-1 查得[σ-1]＝70MPa，σ ca[σ-1]，故安全。精確校核中歐疲勞強度（1）判斷危險截面由彎矩圖知，截面 C 處彎矩最大，但前面已經(jīng)校核過截面 C 所在軸段的強度，完全滿足設(shè)計要求，故不是最危險截面。由軸零件圖易知，截面 5 右端軸段直徑 d56較 d45小，且截面 5 處存在圓角，會引起應(yīng)力集中，故截面 5 右側(cè)最危險。（2）截面 5 右側(cè)抗彎截面系數(shù) W＝0.1d 563＝2700mm抗扭截面系數(shù) WT＝0.2d 563＝5400mm截面 5 的右側(cè)彎矩及彎曲應(yīng)力分別為??????m123605.0.9742a5.0256.02 ?????????? NlFMNVH其中，a 由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-1 查滾動軸承 30306 得到。a≈15mmσb＝M/W=123620/2700MPa=45.8MPa扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分別為 T2＝150000N?mm τT＝T2/W T＝150000/5400MPa＝27.8MPa軸材料為 40Cr，調(diào)制處理，有表 15-1 查得 σB＝735MPa ，σ -1＝355Mpa， 21τ-1＝200MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ασ及 ατ按[4]附表 3-2 查取，因 r/d＝2.0/30＝0.067，D/d＝35/30＝1.167，經(jīng)插值后查得ασ＝ 1.90，α τ ＝1.47又由[4]附圖 3-1 得軸的材料銘感系數(shù)為 qσ ＝0.82，q τ ＝0.85。故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：kσ＝1+q σ（α σ-1）＝1.74kτ＝1+q τ（α τ-1）＝1.40由《機械設(shè)計》附圖 3-2 得尺寸系數(shù) εσ＝0.85，由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)ετ＝0.87軸按磨削加工，由附圖 3-4 的表面質(zhì)量系數(shù)為 βσ＝βτ＝0.92。軸未經(jīng)表面強化處理，及 β q＝1，得綜合系數(shù)為Kσ＝k σ/εσ+1/βσ-1＝1.74/0.85+1/0.92-1＝2.13Kτ＝k τ/ετ+1/βτ-1＝1.40/0.87+1/0.92-1＝1.70取合金鋼的特性系數(shù) ψ σ ＝0.1，ψ τ ＝0.05計算安全系數(shù) Sca值，得Sσ＝σ -1/（K σσa+ψσσm）＝ 355/（2.13×45.8+0.1×0）=3.64Sτ＝τ -1/（K τστ+ψττm）=200/(1.70×27.8/2+0.05×27.8/2)=8.22Sca= SσSτ/(Sσ2+Sτ2)0.5＝3.64×8.22/(3.64 2+8.222)0.5=3.33＞S=1.5故可知安全。3)低速軸的設(shè)計求輸出軸上的功率 P3、轉(zhuǎn)速 n3、和轉(zhuǎn)矩 T3：P3＝0.507KW，n 3＝224.2r/min，T 3＝2.16×10 6?mm求作用在齒輪上的力:已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑 d2＝150mm，則Ft＝2T 3/d2＝ 2×2.16×106/150＝28800NFr＝ Fttanα/cosβ＝3904×tan20°/cos14°14′24″＝1466NFa=Fttanβ=3904×tan14°14′24″=991N圓周力 Ft、徑向力 Fr、軸向力 Fa及軸的彎矩圖如圖 8 所示22圖 8初步估算軸的最小直徑:選取軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，根據(jù)課本表 15-3，取 Ao＝112，得＝34.14mm， ，輸出軸的最小直徑為安裝。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計:（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)如圖所示（見圖 9）圖 9（2）根據(jù)軸向的定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2 軸段右端需制出一軸肩，故取 2-3 段的直徑 d23＝62mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑 D＝65mm ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 L1＝84mm，為了幫助軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 1-2 段的長度應(yīng)比 L1略短一些，現(xiàn)取 l12＝82mm。初步選擇滾動軸承。因軸承同時承受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)的 d23＝62mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-7 中初步選取 0 基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30313，其尺寸為 d×D×T＝65mm×140mm×36mm，故 d34＝d 78＝65mm，l 34＝36mm左端軸承采用軸肩進行軸向定位，由表 15-7 查得 30313 型軸承的定位軸肩高度為 h＝6mm，因此，取 d45＝77mm；齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為 75mm，為了是套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短 330min 2.45071??PA23于輪轂寬度，故取 l67=72mm。取安裝齒輪處的軸端 6-7 的直徑 d67＝70mm，齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度 h＞0.07d，故取 h＝6mm， ，則軸環(huán)出直徑d56＝82mm。軸環(huán)寬度 b≥1.4h，取 l56＝12mm軸承端蓋的總寬度為 20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆級便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離為 l＝30mm 故取l23＝50mm。由于中間軸長為 238mm，則低速軸在減速箱部分的軸長也應(yīng)為 238mm，則有l(wèi)45+l78+l 端蓋+l34+l56+l67＝l45+l78+20+36+12+72＝l45+l78+140=238，即有 l45+l78＝98mm。同時，需滿足大小斜齒圓柱齒輪正確嚙合，對比中間軸和低速軸，可適當取 l78＝58mm，則 l45＝40mm，套筒長 19mm。(3)軸上的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按 d67和 d12有[4]表 6-1 查得兩處平鍵截面尺寸分別為 b×h＝20mm×12mm 和 b×h＝16mm×10mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為 50mmm 和 63mm。 。同時為幫助齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂、半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/m6。滾動軸承與軸的周向定位是有過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 k6。 （4）確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為 2×45°。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度:根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)即軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α＝0.6 軸的計算應(yīng)力σ ca＝[（M 2+（αT 3） 2]0.5/W＝[169.4 2+（0.6×584） 2]0.5/（0.1×0.070 3）＝11.35MPa前面已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，由[4]表 15-14 查得[σ-1]＝60MPa，σ ca[σ-1]，故安全。精確校核軸的疲勞強度:（1）判讀危險截面由彎矩圖知道截面 C 的應(yīng)力最大，但前面已經(jīng)校核過，C 截面所在軸段的強度完全滿足設(shè)計要求，故不是最危險截面。由軸零件圖易知，截面 7 右端軸段直徑 d78較 d67小，且截面 7 處存在圓角，會引起應(yīng)力集中，故截面 7 右側(cè)最危險。（2）截面 7 右側(cè)24抗彎截面系數(shù) W＝0.1d 3＝0.1×65 3＝27462.5mm扭截面系數(shù) WT＝0.2d 3＝0.2×65 3＝54925mm截面 7 右側(cè)彎矩 M 及彎曲應(yīng)力 σb 分別為M＝（FNH2 2+FNV22） 0.5×（l78－a）＝（2317 2+6532） 0.5×（0.058-0.029）＝69811mm其中 a 由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-1 軸承 30313 查得。a≈29mmσb＝M/W ＝ 69811/27462.5＝2.54MPa截面上扭矩 T3 及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 τ T分別為T3＝584000N×mm ，τ T＝T 3/WT＝584000/54925＝10.63MPa軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[4]表 15-1 查得 σ B＝640MPa，σ -1＝275MPa，τ -1＝155MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) α σ 及 α τ 由附表 3-2 查取。因r/d＝2/65＝0.031，D/d＝70/65＝1.08，經(jīng)插值后可查得α σ ＝2.0，α τ ＝1.31。又由[4]附圖 3-1 可查得材料的敏感系數(shù)為qσ ＝0.82，q τ ＝0.85 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：kσ＝1+q σ（α σ-1）＝1+0.82× （2-1）＝1.82kτ＝1+ q τ(ατ-1)=1+0.85×(1.31-1)=1.26由附圖 3-2 得尺寸系數(shù) ε σ ＝0.67，由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)ε τ ＝0.82軸按磨削加工，由附圖 3-4 的表面質(zhì)量系數(shù)為 β σ ＝β τ ＝0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即 β q＝1，得綜合系數(shù)為Kσ ＝k σ /ε σ +1/β σ -1＝1.82/0.67+1/0.92-1＝2.80Kτ ＝k τ /ε τ +1/β τ -1＝1.26/0.82+1/0.92-1＝1.62又取碳鋼的特性系數(shù) ψ σ ＝0.1，ψ τ ＝0.05計算安全系數(shù) Sca值Sσ＝σ -1/（k σσa+ψσσm）＝275/（2.80×2.54+0.1×0 ）＝ 38.68Sτ＝τ -1/（K ττa+ψττm）＝155/（1.62×10.63/2+0.05×10.63/2 ）＝17.46Sca＝S σSτ/（S σ2+ Sτ2） 0.5＝38.68×17.46/ （38.68 2+17.462）0.5＝15.91＞＞S ＝1.5，故安全。3.2.4 滾動軸承的選擇及計算輸入軸滾動軸承計算:25初步選擇滾動軸承為 0 基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為 d×D×T＝30mm×72mm×20.75mm，F(xiàn)a＝472N，查《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 15-1 得 e＝0.31，Y＝1.9，基本額定負載 Cr＝59.0KN載荷 水平面 H 垂直面 VFNH1＝-1473N FNV1＝143.4N支反力 FFNH2＝2840N FNV1＝13.6NFr1＝ 1480N，F(xiàn) r2＝2840N則 Fd1＝F r1/（2Y）＝1480/ （2×