课程设计任务书-设计用于链式运输机的圆锥—圆柱齿轮减速器 vrcE]5(:s
@vH2Vydu
1.设计用于链式运输机的圆锥—圆柱齿轮减速器 zi!#\s^
q&M:17+:Q
原始数据 `ENP=kL(+
ZL91m`r
数据编号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C@@$"}%v2
jW5iqU"{*
运输链的工作拉力(N) 3000 3200 3400 3600 3800 4000 3500 4200 4400 4500 |1V2tx
.K9l*-e[=
运输链的工作速度(m/s) 1.00 0.8 0.9 0.95 0.84 0.78 0.9 0.8 0.95 0.85 dt-K
Gj6. Iv
运输链链轮齿数Z 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 dXP6"V@iI
<Ry$7t,
运输链节距(mm) 60 60 60 60 60 60 60 80 80 70 wkT;a&_
' Js?N
工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,使用期限为10年,小批量生产.两班制 &G{2s J5{
]t/f<jKN^
工作,运输链工作速度允许误差为土5%。 .w'vD/q;
O<`R~
2.设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。 g3rRhS
$Xt;A&l2?
原始数据 S[U/qO)m
%_tk7x
数据编号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ]V<"(?,K
7Dl%UG]
运输机工作轴转矩(N.m) 1600 1700 1800 1900 1500 1700 1800 1600 1100 1200 _'c+fG
\
i| xt f
运输带子的工作速度(m/s) 1.20 1.2 1..25 1.3 1.4 1.0 1.2 1.3 1.35 1.4 rA#s
94z8B;+H]
卷筒直径(mm) 360 360 360 370 380 380 360 380 380 370 v' 0!= r
*]!l%Uf%
工作条件;连续单向运转,工作时有轻微振动,使用期限为10年,小批量生产。单班制 vXubY@k2
I<`V_
工作.运输带速度允许误差为 5%。 STlPT5e.}
VG\mo?G
机械设计课程设计计算 u{+!&
2}k
7)PJ:4IqS
说明书 5DSuUEvWcL
Q [:<S/w
设计题目:链式运输机的圆锥-圆柱齿轮减速器 L1MrrC
HXP;0B%4
目录 .Cfp'u%\;
U?EG6t
1. 设计任务书....................................3 IozNjII$:.
CgoXZX
2. 系统传动方案分析与设计........................4 w -dI<s
;Xh5oB\)W
3. 电动机的选择..................................4 _FFv#R*4
pE(sV{PD
4. 传动装置总体设计..............................6 j]4,6`b\
{r{>?)O
5. 传动零件的设计计算............................7 EOQaY
~*kK4]lP
1) 圆锥齿轮的设计.................................7 =SL^>HS.fo
.pKN4
2) 圆柱齿轮的设计.................................11 /1N)d?Pcl
7yUvL8p-
3) 链传动的设计计算........................... ...15 [U']kt
n531rkK-
6. 轴系零件的设计计算............................17 :W%4*-FP
]]3Q*bq4
1) 轴一的设计.....................................17 Y)v%
aLHrl6"
2) 轴二的设计.....................................23 |QMT
A5
`{WCrw6)
3) 轴三的设计.....................................25 -rRz@Cr
acy"ct*I
7. 润滑、润滑剂的选择及密封......................26 YiO3<}Uf
^W k0*.wg
8. 键联接的强度较核..............................27 WSSaZ9
=
cY^Y!.,
9. 轴承的强度较核计算............................29 pdy+h{]3
Lm.Ik}Gli
10. 参考文献......................................35 H'']J9O
8m \;P
11. 圆锥圆柱齿轮减速器外形(附图)................35 y
"<JE<X
2t.fD@
一、课程设计任务书 qm~Kw!kV
R<t&F\>
1.要求:设计用于链式运输机的圆锥-圆柱齿轮减速器(图一) vevx|<9,
WE7>?H*Ro
图一 tPA"lBS !
VJGwd`qo*A
2.工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动;使用期限为10年;小批量生产;两班制工作;运输链工作速度允许误差为 5%。 we
@Y w6<
lej^gxj/2
3.已知参数:运输链的工作拉力(N):4200 `c> A>c|
n/Or~@pHD
运输链的工作速度(m/s):0.8 NCp%sGBmG
2Sv>C `FMU
运输链节距(mm):60 1ME|G"$ ;
^75pV%<%
运输链链轮齿数Z:10 @i\7k(9:A
x={kjym L
二、系统传动方案分析与设计 5NFq7&rJ6
Un~]Q?w
1.合理的传动方案,首先要满足工作机的功能要求,例如传递功率的大小、转速和运动形式。其次还要适应工作条件(工作环境、场地、工作制度等),满足工作可靠,传动效率高,结构简单,尺寸紧凑,工艺性和经济性合理,维护方便等要求。任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要多方面来拟定和评比各种传动方案,统筹兼顾,满足最主要和最基本的要求,然后选择较好的传动方案。 ,Z >JvTnH
5BZ+b_A>VV
2.本传动装置总传动比不是很大,宜采用二级传动。第一级(高速级)采用圆锥-圆柱齿轮减器;第二级(低速级)采用链条链轮机构传动,即在圆锥-圆柱齿轮减速器与链式运输机之间采用链传动。轴端连接选择弹性柱销联轴器。 qNhH%tYQ
|:{g?4Mi
3. 系统总体方案图如图二: tP -5
{P,>Q4N
图二 g52 1Wdtnn
]Pz|Oi+]
设计计算及说明 重要结果 e_tZja2s
&`-_)~5]
三、动力机的选择 3{6ps : w
/abmjV0
1.选择电动机的功率 RT1{+:l
9T?~$XlX
标准电动机的容量由额定功率来表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。电动机的容量主要由运行时的发热条件限定,在不变化或变化很小的载荷下长期连续运行的机械,只要其电动机的负载不超过额定值,电动机便不会过热,通常不必效验发热和启动力矩。所需电动机的功率Pd为 hYs82P|2Ol
9@JlaY)0
式中Pd→工作机实际需要的电动机输出功率,kW; I=Gr^\x=
Zjw!In|vC
Pw→工作机需要的输入功率,kW; 3}v0{c
':5Trx
η→电动机至工作机之间传动装置的总效率,即 gF$1wV]e
0-6:AHix
查[1]表1-7得: 联轴器效率η0=0.99; yIn/Y 0No
5)h+(u C3
滚动轴承效率η2=0.98; kq-mr
ee4KMS
链传动效率η3=0.96; @2)t#~Wc4h
_Ac/i r[,:
圆锥齿轮效率η4=0.98; y 8Ei=[
%g2/o^c*
圆柱齿轮效率η5=0.99; &\CJg'D:m
/F\>Z]
圆锥-圆柱齿轮减速器的效率 $`-SVC
]Om'naD
因此总效率 Lg\8NtP
,AGM?&A
工作机所需功率Pw应由机器工作阻力和运动参数计算求得,即 {o Q(<&Aw
PT
0Qzg
式中F为工作阻力,N;V为工作机的线速度,m/s;ηw为工作机的效率。从而 Tw`F?i~
P2A]qX
故选取功率为4 kW的电动机最为合适。 FY_avW
,(1vEE[9-
2.选择电动机的转速 5P5A,K
H5F\-&cq
电动机的转速越高,磁极数越少,尺寸重量越小,价格也越低;但是传动装置的总传动比要增大,传动级数增多,尺寸重量增大,从而使成本增加。因此,要全面分析比较来选择电动机的转速。 K|P9uHD
xMO[3D&D
按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围,可以推算电动机转速的可选范围 , xg*\j)_}
7UeE(=Hr5
其中 为工作机的转速; 为各级传动的合理传动比范围。 Fjb4BdZP
-N /8Ho
查[1]表13-2得,选择链传动的合理传动比i1=3; /h.:br?M#P
y\r^\ S9%
圆柱齿轮的合理传动比i2=2.5; B;Q`vKY
=!I8vQ>
圆锥齿轮的合理传动比,i3=2.4; "u3fs2
P>yG/:W;
工作机(运输链轮)的转速 由运输链已知参数求得,即 /6i Tq^.%
e>ZbZy?
所以 *o:BoP=S
@'k,\$ /
因此 :
9djMsd
Pl>nd)i`
3.选择电动机的类型 +j)-L \
|,M#8NOp:
选择电动机的类型主要根据工作机械的工作载荷特性,有无冲击、过载情况,调速范围,启动、制动的频繁程度以及电网供电状况等。现场一般采用三相交流电源,如无特殊要求均应采用三相交流电动机。其中,以三相异步电动机应用最多。 JO<gN=
[
0{U ]STj
通过功率及转速的估计计算,选择型号为Y112M——4系列三相异步电动机。 i4{ /
X-*KQ+?
查[1]表12-1,其额定功率为4kW;满载转速为1440r/min;额定转矩T=2.2;最大转矩为2.3;质量M=43Kg;电动机安装代号是B6。 :JTRRv
pUCEYR
四、传动装置总体设计 (IO\+
9^b7jw
1.计算总传动比及分配各级传动比 |)|vG_
@SF")j|
传动装置的传动比要求应为 1%]{0P0?[
(F4d Fh
式中, 为电动机满载转速, ; 为执行机构(运输链轮)转速,r/min。 "W,"qFx
oJ4mxi@|#
各级传动比与总传动比的关系是总传动比为各级传动比的乘积。 P@! Q1pr
OW[/%U>
综合考虑各项因素,查[1]表13-2得,选择链传动的合理传动比i1=3;圆柱齿轮的合理传动比i2=2.5;圆锥齿轮的合理传动比,i3=2.4。 dctA`W@:-
's7 SZ$(
2.计算传动装置的运动和动力参数 $z`cMQ r
jiw`i
设计计算传动件时,需要知道各轴的转速、转矩或功率,因此应将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上。 ATXx?
b8h
~PH1|h6
该传动装置从电动机到工作机共有三根轴,分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴,则 7Dx .;
g O\f:Pg
1) 各轴转速计算如下 +i q+
:`Zl\!]E`o
式中 为电动机满载转速,r/min; 分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速; 依次为电动机与Ⅰ轴,Ⅰ、Ⅱ轴,Ⅱ、Ⅲ轴间的传动比。 am$-sh72
r,Y/4(.c7U
2)各轴功率 ;|2;kvf"w
,Rr&.
式中, 电动机轴的输出功率; 分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴所传递的功率; 依次是电动机与Ⅰ轴,Ⅰ、Ⅱ轴,Ⅱ、Ⅲ轴间的传动效率。 VW<"c 5|
B9;,A;E};
3) 各轴转矩 Is*0?9qU
HpjIp.
电动机轴的输出转矩 [<3Q$*Ew
no\}aTx
五、传动零件的设计计算 a s<q
t6,M
1、直齿锥齿轮的设计 S9ak '
tKqCy\-q
1)设计已知:齿数比(传动比)u=2.4;小齿轮转速 输入功率P=3.96k W;传递的转矩T=26.26N?m。 gYH:EuY,
XM5;AcD
2)选择精度等级,材料,压力角及齿数: 4{;8 ]/.a
][>M<J
运输机是一般工作机械,速度不太高,故通过[2]表10-8选用7级精度(GB10095——88)。 K&"Pm9
:BZx)HxQ
对齿轮材料性能的基本要求是:齿面要硬,齿芯要韧。由[2]表10-1选择小齿轮材料为40 (调质处理),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调制),硬度为240HBS。二者的硬度差是40HBS。 7$d c?K
xzGsfd
在GB13269-90中规定了大端的压力角标准值为 ,齿顶高系数 ,顶隙系数 ; N-?|]4e/
NId~|&\
初选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数 ; MkV*+LXC
me}Gb a
3) 按齿面接触强度设计,由[2]设计计算公式10-26,即 qeO6}A"^|
2zr WR%B
a、 试选载荷系数 ;并选齿宽系数 ; *IO;`k q,;
$xn%i\
b、 小齿轮传递的转矩 ; s%TO(vT
3vGaT4TDx
c、 查[2]表10-16得材料的弹性影响系数 ; nY5n%>8
^$s~qQQ}B
d、 由[2]图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 %>z8:oJ
m*Lv,yw %a
;大齿轮的接触疲劳强度极限 ; gJ[q
{b
}zfLm`vJ
e、 根据[2]公式10-13计算应力循环次数 I>4Tbwy.-
a518N*]j
由[2]图10-19查得接触疲劳寿命系数 ]zR;%p
Z?!:=x>7m
f、 取失效概率为1/100,安全系数S=1,根据[2]公式10-12得接触疲劳许用应力 G>{:D'#
OaCj3d>
g、 代入[σH]中较小的值计算小齿轮的分度圆直径 Z-sN4fr a
Ai_|)
h、 小齿轮分度圆周速度v q
]R @:a/
nR |LV'(
i、 查[2]表10-2得使用系数 ; @.]K6qC
kFZu/HRI
根据v=4.511m/s及7级精度,查[2]图10-8得动载系数 ; !vo '8r?&
+mQC:B7>
齿间载荷系数取 ; . eag84_
2D_Vo ])l/
由[2]表10-9查得轴承系数 ,则齿向载荷系数 DBh/V#* D
d~f0]O
故载荷系数 ; f+88R=-u6S
LGgx.Z
j、 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。根据[2]公式10-10a MVU'GHv
%<*pM@
模数 Q\>SF
bFdg'_
4) 按齿根弯曲强度设计,根据[2]设计计算公式10-24,即 @_:?N(%(
D2*Q1n
a) 由[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ; =d4',[O
^0?cyv\>LA
大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ; K.L+;
nQ
!rmo*-=^=
由[2]图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 )^@V*$D
f7AJSHe
b) 去弯曲疲劳安全系数S=1.4;根据[2]中公式10-12求得弯曲疲劳许用应力 `0vy+T5
O
NzdCgY
载荷系数K=2.742; yT9RNo/w
?|rw=%
c) 分度圆锥角 ;易求得 -+2xdLa63
BCDf9]X
因此,当量齿数 3K]0sr
$,v+i
-
根据[2]表10-5查得齿形系数 IG@&l0ARL
M@ZpgAfq
应力校正系数 Ox1QP2t6Y
"YU~QOGx@
d、计算大小齿轮的 值并比较大小: X1QZEl
cx%9UK*c
结果显示大齿轮的数值要大些; k yA(m;r
_[Wrd?Z
e、设计计算 3T^dgWXEG
>!.lr9(l
为了既满足齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费,取由弯曲强度算得的模数2.62并查[3]表5-10选择圆整为标准值m=3mm;从而小齿轮齿数 &zDFf9w2{
p"
W0$t.
大齿轮齿数 ; %SFR.U0}yK
-.3k
vL
5) 其他几何尺寸的计算 g5N<B+?!i
,'DrFlI
分度圆直径 f;dU72]q+
gx
R|S
锥距 d(tf: @
WC; a
分度圆锥角 zC;lfy{f=
jJC((1|
齿顶圆直径 W%QtJB1)
3Ya6yz
齿根圆直径 A{"t0Ai='0
AQU: 0
齿顶角 KftM4SFbK
n
9M6wS
齿根角 #$T"QL@
*%+buHe
当量齿数 UeeV+xU
pC
Is+1O/
分度圆齿厚 8uW:_t]q
dR{
V,H7N
齿宽 -{mq\GvGn
_
9]3S>Rn
6) 结构设计及零件图的绘制 7OHw/-j\
Qn&^.e9I
小齿轮的齿顶圆直径 ,故做成实心结构;大齿轮的齿顶圆直径 ,故做成腹板式结构.其他主要尺寸参见[1]表11-7. u6d~d\
4u7>NQUDu
零件图见附图二. bd;f@)X
/hR]aw
2、直齿圆柱齿轮的设计 <cjTn:w
[p<[83' ]
1)设计已知:齿数比u=2.5;小齿轮转速 ;输入功率 ;传递的转矩 ; 2 -8:qmP(
qE=OQs9
2)齿轮传动的主要特点是:效率高,结构紧凑,工作可靠,寿命长,传动比稳定,但制造和安装精度要求高。 wajhFBJ
)C6 7qY[P
3)失效分析:此处属于闭式齿轮传动,由于链式运输机为一般工作机械,速度不是很高,中等载荷,硬度在350HBS以下,齿轮的失效形式主要是点蚀。因此,设计时主要以保证齿面接触疲劳强度为主。 ~[6|VpGc:
:N:8O^D^<
4)材料及精度等级的选择 c17==S
YJsi5
运输机是一般工作机械,速度不太高,故通过[2]表10-8选用7级精度(GB10095——88)。 uMZf9XUE
- mXr6R?
由[2]表10-1选择小齿轮材料为40 (调质处理),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调制),硬度为240HBS。二者的硬度差是40HBS。 OUMr}~/
JFdzA
5) 压力角和齿数的选择 M lwQ_5O
! .}{
f;Ls
选用标准齿轮的压力角,即 。 4tWI)}+ak
ywte\}
选小齿轮齿数 ,则大齿轮齿 u? 4N:
;Mo&B
. %7A7a
取 。 1^dWmxUZH
Ba~Iy2\x
6) 按齿面接触强度设计 "KwKO8f
P2F>iK#U
由[2]设计计算公式10-9a,即 #1R
%7*$i
>^N:A
a. 试选载荷系数 ; `h6W@ROb
=Y[Ae7e
b. 计算小齿轮传递的转矩 : E~^'w.1
3J<,2
c. 由[2]表10-7选取齿宽系数 ; h65j,v6B
Df^S77&c!
d. 由[2]表10-6查得材料的弹性系数 ; IrC=9%pd$R
~G:7*:[b
e. 由[2]图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿轮的接触疲劳强度极限 。 Pq%cuT%
Fwqf4&/
f. 根据[2]中公式10-13计算应力循环系数 iSHl_/I<
w.H+$=aK
g. 由[2]图10-19查得接触疲劳寿命系数 ; 2O/_hv.
[*t EHW
h. 计算接触疲劳许用应力: 2oLa`33c1
4uA^/]ygo
取失效概率为 ;安全系数 ;由[2]公式10-12得
jfamuu 7
<&iBR
i. 试算小齿轮分度圆直径 ,代入 中较小的值, Gy%e%'
@35shLs
j. 计算圆周速度 %\0 Y1!Hw
w3D_ c~
k. 计算齿宽b 3LREue7Gr
Y{=@^4|]
l. 计算齿宽与齿高之比 oDa{HP\O]W
Km7
模数 {J$aA6t:"T
u7d]%<~'$F
齿高 wQT'~'kL
1S.~-K*X
所以 r8rR _M{P
D2bUSRrb
m. 计算载荷系数 )RFeF!("
[eRMlSXA
根据 ,7级精度,由[2]图10-8查得动载系数 ; Z]<_a)>
xTT>3Fj
直齿轮, ,由[2]表10-3查得齿间载荷分配系数 ; 'S"F=)*-
M %~kh"
由[2]表10-2查得使用系数 ; d/1XL[&
O [/~V=
又由[2]表10-4查得7级精度小齿轮相对支承非对称布置时,齿向载荷分配系数 j$6}r
SCij5il%
代入数据计算得 >q`X%&l_
$]FWpr%)
又 , ,查[2]图10-13得 Cmj)CJ-
)T?ryp3ev
故载荷系数 @zbXG_J
AM>:AtY
n、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由[2]公式10-10a得 P*>V6SK>b
mX89^
o、计算模数m }wVrmDh \
9=|5-?^
7) 按齿面弯曲强度设计 Z>l>@wN m
|{
kB`
根据[2]中式10-5弯曲疲劳强度的设计计算公式 :Lx]`dSk
kbY@Y,:w
由[2]图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ; iX=*qiVX
jkq+j^
b.由[2]图10-18查得小齿轮,大齿轮的弯曲疲劳寿命系数 |($pXVLH`
Q *he%@w
c.取弯曲疲劳安全系数S=1.4;根据[2]公式10-12计算弯曲疲劳许用应力 k;sUD mrO
YdFC YSiS
d.又上面6)中查得的数据,计算载荷系数K V;"'!dVX
cnR>)9sX
e.查[2]表10-5得齿形系数 -Q;
w4@
>qE$:V"_5
f.计算大小齿轮的 ,并加以比较 L" o6)N
*XJSa
小齿轮 mIyaoIE|$
)l=j,4nn
大齿轮 y{&,YV&_h
>97N
$
结果是大齿轮的数值要大; r$KDNa$/a
/SiQw7yp%
g.设计计算 ?CIa)dhu
CVm*Q[5s"
结果分析:由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳计算的模数。由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关。因此,可取弯曲强度算得的模数1.802,并查[3]表5-4圆整为标准值m=2mm。 |s:!LU&OL\
"P6MLf1
按接触强度计算的分度圆直径 ,算出小齿轮齿 ,圆整得 ;大齿轮齿数 ; 6R25Xfm_|
p s2C8;zT
8) 其他几何尺寸的计算 "k.<" pf
_/Hu'9432
分度圆直径 B4 hR3%
`6zoZM7?Y
中心距 ; C
RNO4
<%5ny!]
齿轮宽度 ; z8oSh t`+
.FeEK(
9)验算 圆周力 w"~T5%p
[Y[|:_+5
10)结构设计及零件图的绘制 m`/OO;/;
BEw(SQH
由于齿轮的齿顶圆直径 故做成实心结构;其他主要结构尺寸参见[1]表11-6;零件图见附图一。 'G&w[8mqY
u URf
3、链传动的设计计算 *`kh}
uB\A8zC
1.设计条件 Ae"B]Cxb_X
-{dwLl_
减速器输出端传递的功率 dQ<EDtap
[8ih-k
小链轮转速 zR%#Q_
r_QWt1K
链传动比 ;载荷连续平稳,采用滚子单排链传动。 ^W^%PJD|
#(%6urd
2.选择链轮齿数 %
74}H8q_z
.k}h'nE
假定链速V=0.6-3m/s,查[2]表9-8选取小链轮齿数Z1=17,则大链轮(从动链轮)齿数 。 B{44|aq1 |
bS*9eX=K
3.确定链条链节数 Ta_#Rg*!
sPut@4[S
初定中心距 ,则由[2]公式9-19得链节数 p?5zwdX+`
0L'h5i>H)
取 (节) I'JFt>]
4v;/"4)'
4.确定链条的节距p >y5~:L
yJ?6B LJi
1)查[2]表9-9得工作情况系数KA=1,故计算功率 cf96z|^C
zMtx>VI
2)由[2]图9-13按小链轮转速估计,链工作在功率曲线顶点左侧,可能出现链板疲劳破坏。由[2]表9-10查得小齿轮 )<%GHDWL
{<V{0
s%
齿数系数 Z\n
nVM=
06ZyR@.@v
链长系数 6]M(ElV1H
`rvS(p[s
由[2]表9-11查得多排链系数 ;故所需传递的功率为 Z<`QDBN"4
3{CXIS
根据小链轮转速n及功率P,由[2]图9-13选链号为A12单排链;又由[2]表9-1查得链条节距P=19.05。 ,#nyEE
Mp}U>+8
5.确定链长L及中心距a s$A|>TOY
[:Sl^ Z&6M
链长 'bTtdFvJ
[&51m^
由[2]公式9-20得理论中心距 MGK%F#PM
R,8;GS42
理论中心距 的减少量 X-=49)
jx J5F3d
实际中心距 G@s
rQum(
b:2#3;)
可取 =772mm ^tI
,eZ
tmKHT
6.验算链速V 13kl\<6
=nGgk}Z
这与原假设相符。 ^8OK.iC
rytves%;C
7.作用在轴上的压轴力 Kqm2TMO]>V
PY[nnoF"|
有效圆周力 Ejmpg_kux
/@ m]@
按水平布置取压轴力系数 ,那么 ''tCtG"
Xi
"\3C)Nz?
六、轴系零件的设计计算 6o6I]QL
1aDx 6Mq
1、轴三(减速器输出轴)的设计 *mby fu0q
e w?4;
(1)轴的转速及传递的功率和转矩: yvv]iRk<
shKTj5s?
(2)求作用在轴齿轮上的力: \ ,D>zF
uVN2}3!)Y
在齿轮的设计中已知低速级大齿轮的分度圆直径d=160mm;因此齿轮上的圆周力 T\q:
S"HdjEF7\
径向力 }p5_JXBV
|0OY>5
其方向如图五所示。 IK1'" S|
zncKd{Q\tP
(3)初步确定轴的最小直径 _0}u0fk
{.eo?dQ
选轴的材料为45钢,调质处理,以使轴有足够的韧度和强度。根据[2]公式15-2估算轴的最小直径,即 u:.w/k%+
F/V-@SF
查[2]表15-3取45钢的 w$iQ,--
y*=sboX
那么 z;DNl#|!L
s@zO`uBc
该输出轴的最小直径段直接安装链轮,将运动和力传递给链条。 Uo?4o*}
rtNYX=P
(4)轴的结构设计 .exBU1Yk@
Qp7h|<
①、拟订轴上零件的装配方案,如图三所示。 DG?g~{Y~b
#lR-?Uh
图三 fqjBor}
>
a;iX.K
②、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 `*6|2
ClG\Kpirh
a、考虑轴要与滚子链链轮配合使用,根据链条节距和链轮齿数,查[2]表9-4得链轮孔最大许用直径 参照(3)中计算的轴的最小直径,在中间取合适的直径值 ;链轮的周向定位采用平键联接,按d7-8查[1]表4-1得平键截面 ;键槽用键铣刀加工,长可查手册在长度系列中选取L=28mm;由此,再考虑加工与装配,取 为了满足链轮的轴向定位要求,6-7段需制 一个轴肩,因此可取 。 R:4@a ':H
j"K^zh
b、由于齿轮主要承受径向力,故选用单列深沟球轴承。并根据 初步选取0基本游隙组,标准精度级。查[1]表6-1选取6309号轴承,其尺寸为 ,故 ,p{naT%R
,~ q:rh+
;坐端滚动轴承采用轴肩定位,6309型轴承的安装尺寸 ,故取 ; v*[UG^+)
i\<S ;
c、取安装齿轮处轴段的直径 ;齿轮左端与轴承之间用套筒定位。在齿轮的设计中已知齿轮宽度为64mm,为使套筒端面可靠的压紧齿轮,该轴段长度应略短于齿轮宽度,故取 ;齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度 ,取 ,则轴肩处的直径 ;轴环宽度 ,故取 。 {0~\ T[qm
`WIZY33V
d、轴承端盖的总宽度为20mm。考虑轴承端盖的拆装及便于给轴承添加润滑剂的要求,取右边端盖右端面到该轴段末的距离为20mm,则 (参看图四)。 \3OEC`
~UJ.A<>Fh
图四 tn#cVB3
yDfH`]i)U
e、取直齿轮距箱体内壁之间的距离a=14mm,锥齿轮与直齿圆柱齿轮间的距离c=20mm(参看图一),考虑箱体的铸造误差在确定滚动轴承的位置时,应距箱体内壁一段距离s=8mm;已知深沟球轴承的宽度B=25mm,大锥齿轮轮长 ,那么 h4jo<yp\
|.VSw
③、直齿圆柱齿轮的周向定位采用平键联接,根据 由[1]表4-1查得平键截面 ,键槽长度为50mm。 FQJiLb._Z
F ei5'
④、确定轴上圆角和倒角尺寸 "4\k1H"_
EB|
iW2'
根据轴端直径,参考[2]表15-2取轴端倒角为 ;各轴肩未注圆角半径为R1.6,如轴结构与装配图四。 r4pX47H
tL3R<'
(5)求轴上的载荷 oUwo!n}
3m= _a
根据轴的结构图作出轴的计算简图如图五所示。将轴简化为简支梁,轴的支承跨度 , +j{(NwsX
b"uO BB
; ; <pfl>Uf
u$yXuFj/
图五 PChe w3
md*U
从轴的结构图及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是该轴的危险截面。该截面上的载荷分布列于下表一中: VcGl8~#9
<Y."()}GeH
表一 k:I,$"y4
Pr1qX5> =
载荷 水平面H 垂直面V y{/7z}d
}[Z'Sg]s
支反力F ("\{=XAQ
jB8Q% {%
弯矩M dzEi^*
(8
L/Q[N^ (^
总弯矩 Asv]2> x
pd:7K'yaw
扭矩T T=146.8Nm QuqznYSY{
OL>)SJj5
(6)按弯扭组合校核轴的强度: ydy TDn
GQ;0KIN
根据[2]中公式15-5,即 ss[`*89
?OLd
}8y
取 ,并计算抗弯截面系数 `0\Z*^>
n9xP8<w8
因此轴的计算应力 (/uAn2
RqgN<&g?
由45钢调质处理查[2]表15-1得许用弯曲应力 ,显然 iI{L>
<Cv(@A->
,故安全。 (oi:lC@h*
|]4!WBK
(7)精确校核轴的疲劳强度 qFD ZD)K
4~,Z ' k
①、判断危险截面 !gve]>M
=..Bh8P71!
截面4,5,D,6,7,8只受扭矩作用,虽然键槽,轴肩,及过度配合所引起的应力集中会影响轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的,故这些截面无需再做较核。 \P*_zd@%
1ZI1+TDH
截面C处虽然所受载荷最大,即应力最大,但应力集中并不大,因为过盈配合及键槽引起的应力均在两端;截面2和3处都有因过盈配合,键槽及轴肩引起的应力集中,但截面2比截面3直径要小,故该轴只需校核截面2左右两侧即可。 . :Skc
+b(};(wL
②、截面2左侧: 5E\.YqdV
N[po)}hp
抗弯截面系数 D`T;j[SsS#
w}gmVJ#p
抗扭截面系数 !l9{R8m>eJ
^ +SE_ -+]
截面2左侧的弯矩为 Z^_qXerjP
6;Z-Y>\c
扭矩为 TI'v /=;)
_K o#36.S
截面上的弯曲应力 $D1ha CL
Bn7uKa{P
扭转切应力为 }T@=I&g;
(-gomn
轴材料是45钢,调质处理。由[2]表15-1查得 ; KLyRb0V
K6kz{R%`
r/d=1.6/45=0.034;D/d=50/45=1.11;查[2]附表3-2得该截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 d5$D[,`1
c_3B: F7
又由[2]附图3-1查得轴的材料敏感系数为 I8Aq8XBw
4rU/2}.q
故有效应力集中系数根据[2]中附3-4公式得 GGp.u@\r
e$J>z {
由[2]附图3-2得尺寸系数 ;由[2]附图3-3得扭转尺寸系数 ; `}EnY@*h
FJ_7<4ET
如按磨削加工由[2]附图3-4查得表面质量系数 ; cLV*5?gVO
XOvJlaY)'.
轴未经过表面强化处理,即 ;根据[2]公式3-12及3-12a得综合影响系数 aUaeK(x:H
#7]Jz.S
故该轴在截面2左侧的强度是足够的。 4yyw:"
z&6_}{2,]
③、截面2右侧: 1,-C*T}nR
=SJ#6uFS
抗弯截面系数 !Y ,7%
aKDY_D
抗扭截面系数 'JOUx_@z
{ ADd[V
截面2右侧的弯矩为 50cVS)hG6d
gJQ#j~'
扭矩为 6KMO*v
o-\h;aQJ
截面上的弯曲应力 WC#6(H5t$
XQo\27Fo
扭转切应力为 \ %Mcvb.?
dua F?\vv
过盈配合处的 值可由[2]附表3-8用插入法求出,取 ;于是得 9{u=
P([!psgu
表面质量系数 ; /j~~S'sw
'H530Y\
故综合影响系数为 ;z'&$#pA