【正文】 cacaSSSS?? 安全 設(shè)計計算及說明 結(jié)果 機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 35 3） 截面 Ⅳ 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 3 30 . 1 0 . 1 7 0 3 4 3 0 0W d m m m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 3 30 . 2 0 . 2 7 0 6 8 6 0 0TW d m m m m? ? ? ? 截面 Ⅳ 右側(cè)的彎矩為 289346M N m?? 截面 Ⅳ 上的扭矩為 843860T N mm?? 截面上的彎曲應(yīng)力 289346 b M M P a M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 843860 68600T TT M P a M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45Cr，調(diào)質(zhì)處理。 截面 3 的應(yīng)力集中影響和截面 4 的相近，但截面Ⅲ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 軸段 3： 為便于拆裝軸承， d3d2,故選 30213 型圓錐滾子軸承，d3=65mm,T=,D=120mm。 2 39。為保證軸承的軸向定位用 套筒 定位，為此取 5 40?d mm ， 5 41? ? ? ?L m m，套筒長為 ，后為 5mm。根據(jù)表 153，取 1150 ?A ,于是得 33m i n 0 1 2 2 7 . A m mn? ? ? ? 所以取 30mm (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1） 擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） Mpaca ＝? 安全 NFNFNFart??? mmd ? 2 2 2 2 311 / 7 7 0 2 7 ( 0 . 6 8 3 0 1 0 ) / ( 0 . 7 8 3 . 5 3 ) = 1 . 5 7 3 M P aca M T W??? ? ? ? ? ?機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 23 （ 2） 確定各軸段的直徑和長度： （ 3） 從右向左依次為軸段 1,2,3,4,5 軸 段 ① ：為支撐軸頸，用來安裝軸承。在確定軸承支點位置時，從《機械設(shè)計課程上機與設(shè)計》中查取 a 值。取端蓋寬度 20mm，端蓋外端于半聯(lián)軸器右端面距離 20mm，則 L2=40mm。根據(jù)表 153，取 1150 ?A ,于是得 查表取 A=112 則： mmnPAd ??? ? 1m in ????? dd (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 32 2 8 3 . 0 1 8 3 . 5 3 1 0tan 201 9 8 7 . 5 4 7 4 6 . 0 8cos c o s 1 4 . 1 6t a n 7 4 6 . 0 8 2 0 2 7 1 . 5 5ttnratTFNdF tgF F t g N?????? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ?機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 18 該軸（輸入軸）的軸承分別從兩端裝入，由擋油 環(huán) 定位。 3） 根據(jù) 當量齒數(shù)， 查取齒形系數(shù)。 3）由圖 1026 查得 2121 ????? ????? ????? ，則， 。 ④ 選小齒輪齒數(shù) 241?z ：大齒輪齒數(shù) ????? ziz ⑤ 初選取螺旋角 ??14? （ 2） 按齒面接觸強度設(shè)計 按式 (1021）試算，即 3 211 )][(12HEHdtt ZZuuTKd ??????? ① 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 a) 試選載荷系數(shù) ?tK b) 由圖 1030選取區(qū)域系數(shù) ?HZ c) 由圖 1026 查得 , 21 ?? ?? ?? ， ????? ??? ??? d) 小齒輪傳遞的傳矩 mNT ?? e) 由表 107選取齒寬系數(shù) 1??d f) 由表 106查得材料彈性影響系數(shù) MPaZ E ? g) 由圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限MPaH 6001lim ?? ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 MPaH 5502lim ?? h) 由式 1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 89112911 )163508(?????????????????iNNLjnN h 機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 9 設(shè)計計算及說明 結(jié)果 i) 由圖 1019查得接觸疲勞壽命系數(shù) , 21 ?? HNHN KK j) 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，由式 (1012)得 ? ?? ? M P aM P aSKM P aM P aSKHHNHHHNH 81 55 。 3. 使用壽命 8年，每年 350天，每天 16小時。 相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù) 20 1 2 2 100()2 ( )22pa z z z z pLpa ???? ? ?? 取鏈長節(jié)數(shù) 114pL ? 節(jié) 查表 97得中心距計算系數(shù) 1 ? ，則鏈傳動最大中心距為 1 1 2[ 2 ( ) ] 0 . 2 4 8 2 5 3 8 . 1 [ 2 1 1 4 ( 1 9 4 9 ) ] 1 5 1 3 . 3pa f p L z z? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 5） 計算鏈速 v ，確定潤滑方式 11 13 3. 36 19 38 .1 2. 14 53 /60 10 00 60 10 00n z pv m s??? ? ??? 由鏈速和鏈號查圖 914按鏈速 V=2m/s選用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。 高速級 低速級 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 傳動比 模數(shù) (mm) 3 螺旋角 中心距 (mm) 181 齒數(shù) 27 90 27 90 齒寬 (mm) 89 84 89 84 直徑(mm) 分度圓 齒根圓 齒頂圓 旋向 右 旋 左 旋 左 旋 右 旋 機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 14 由幾何計算公式 ? ?HEHH ZZuubd KT ??? ? ???? 12 21 1 （ 1）確定公式中的各計算數(shù)值 1) 計算載荷系數(shù) K。 齒 根彎曲 疲勞強度計算 由式（ 1016） ? ?Fn SaFaF dbm YYYKT ??? ? ? ?? 112 （ 1）確定計算參數(shù) 1）計算載荷系數(shù) K。 =228MPa （ 2）計算結(jié)果 1 1 11 112 2 2 . 2 9 8 3 0 1 0 2 . 4 9 8 1 . 6 3 2 0 . 8 7 3 . 5 3 8 3 . 5 3 3 1 . 6 3F a S aFFnK T Y Y Y MPab d m ????? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? 1 2 22 212 2 2 . 2 9 8 3 0 1 0 2 . 1 7 8 1 . 7 9 8 0 . 8 7 3 . 5 3 8 3 . 5 3 3 1 . 6 3F a S anK T Y Y Y MPab d m ???? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? 彎曲強度也符合要求，設(shè)計合理。 （ 2）確定各軸段的直徑和長度： 軸段 12:為配合軸頸，按半聯(lián)軸器孔徑，選取軸段 ①直徑為 301?d mm。 其機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 19 分度圓的直徑為 d=,因此 為保證連接可靠，采用齒輪軸， 其尺寸：4 ? mm， 41 89mmLB?? 軸段 ⑤為支撐軸頸，用來安裝軸承。 2. 中速軸的設(shè)計 (1) 中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 （ min/r ） 中速軸功率（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T（ mN? ） (2) 作用在軸上的力 根據(jù)中速軸上齒輪 和高速軸 、 低速軸 齒輪相嚙合 ， 力 互為作用反力關(guān)系。 軸 段 ③ ：此軸段為 軸環(huán) ，為了保證定位軸肩有一定的高度和 齒輪之間的距離要求， 其直徑和長度確定為： 3 52?d mm， 3 97?L mm 軸 段 ④ ：用于安裝 大圓柱 齒輪，已知 分度圓直 徑為 ，長度為84?L mm。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面。聯(lián)軸器將在傳動系統(tǒng)裝配時安裝。 輸出軸鍵的設(shè)計 低速級從動齒輪和鏈輪靠鍵周向定位 低速級從動齒輪鍵的選擇 選用 A 型平鍵。 1 處 又有鍵槽。由表 151 查得 2 0 0 M P a,3 5 5 M P a,7 3 5 M P a 11b ??? ?? ??? 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表 32 2 . 0 7 00 . 0 3 1 , 1 . 0 86 5 6 5rDDd? ? ? ? 經(jīng)插值后可查得 2, ?????? 又由附圖 31可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ?? ?? qq ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 34 ? ?? ?1 1 1 . 8 21 1 1 . 2 6kq? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 由附圖 32 得尺寸系數(shù) ?? ? 由附圖 33 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?? ? 軸按磨削加工，附圖 34 得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 軸未經(jīng)表面強化處理，即β q=1，則得綜合系數(shù)值為 1 1 2 . 8 0kK ??????? ? ? ? 1 1 1 . 6 2kK ??????? ? ? ? 又由167。 32查得碳鋼的特性系數(shù) ~??? , 取 ??? ； ~??? , 取 ??? ； 于是，計算安全系數(shù) caS 值，按式 (156)～ (158)則得 機械設(shè)計課程設(shè)計 — 同軸式二級圓柱齒輪減速器 36 1 355 . 2 5 8 . 4 4 0 . 1 5 0amS K????? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 200 2 . 3 1 2 . 32 . 6 2 0 . 0 7 522amS K????? ? ??? ? ?? ? ? ? 2 2 2 2 SSSSSS?????? ? ? ?? ??? 故可知其安全。由《機械設(shè)計》第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比 過盈配合的小，因而該軸只需校核截面 4左右兩側(cè)。 ? ?22caM M T???取折合系數(shù) ?? 2 22223() 9 4 6 6 1 6 ( 0 . 6 8 4 3 8 6 0 ) . 1 7 0caMT MpaW ?? ? ??? ? ?? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理， 查表 151 得 Mpa60][ 1 ??? , ][ 1??? ?ca ，故安全。 軸段 4：用于安裝大齒輪， 其由軸環(huán)和套筒定位。 根據(jù)公式 311 nPAd ?? 計算軸的最小直徑，并加大 7%以考慮鍵槽的影響。對于 30208 型圓錐滾子軸承，由手冊中查得 a=。 軸 段 ② ： 為增加使用壽命，采用齒輪軸 ，已知 小齒輪 直徑為 ?d mm，齒寬 為 89?b mm。先計算出截面 C 處的 MH、 MV 及 M的值列于下表。則 L3=18+8+10=36,套筒軸向為 18mm，徑向 48mm，厚 4mm。（ GB501485） 與輸入軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑 301?d mm，因此選取軸段 ①的直徑為301?d mm。 ： ? ? SK FFNF 1lim11 ?? ?，大齒輪： ? ? SK FFNF 2lim22 ?? ? 按齒面硬度查 1021d 圖，得彎曲 疲勞極限： 小齒輪： MPaF 5001lim ?? 大齒輪： MPaF 3802lim ?? 應(yīng)用循環(huán)次數(shù) N， 查圖 1018 得彎曲 強度壽命