【導(dǎo)讀】運(yùn)輸帶牽引力F=2500N；輸送速度V=；滾筒直徑D=300mm。工作8h），壽命為10年。減速機(jī)裝配圖1張A0；零件工作圖2張A3，中間軸和中間軸的大齒輪；設(shè)計說明書1份。

　　

【正文】 +63） += BYR 所以， BYR = AYR = 2tF + 3tF — BYR = 所以， C 斷面 CZM =59 AYR = 310 Nmm D 斷面 DZM =65 BYR = 310 Nmm 在 XAZ 平面上： 2rF 59? + BZR ? = 3rF ? （ 59+66） 31 ? 59+ BZR =? 125 所以， BZR = AZR = 所以， C 斷面 CYM = AZR ? 59= 310 Nmm DYM = BZR ? 65= 310 Nmm 合成彎矩 C斷面 CM = 22CZ CYMM? =3 2 3 2( 79 .56 8 10 ) ( 68 10 )XX?= 310 合成彎矩 D斷面 DM = 22DZ DYMM? =3 2 3 2(12 4 ) ( 35 .37 3 10 )= 310 因為 DM CM , 所以 D 斷面為危險截面。 ca? =2 3()DM aTW? =3 2 3 23(133 .99 10 ) ( 99. 2 10 ) 40X X XX?= 查表 151 得 [ 1?? ]=60mpa,因為 ca? [ 1?? ],所以安全。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 ? 2 ? 1 ? 2 ? 彎矩 M 85 05 1. 75 .HM N mm? .VM N m m? 總彎矩 2212 8 5 0 5 1 . 7 5 1 9 0 4 1 . 5 7 5 8 4 3 5 7 . 4 5 .M M N m m? ? ? ? 扭矩 T 2 72 82 0 .T N mm? 32 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 軸上的功率 P轉(zhuǎn)速 N3 和轉(zhuǎn)矩 T3 的計算 在前面的設(shè)計中得到 kWP ? rn ? mmkNT ?? 求作用在齒輪上的力 因在前面的設(shè)計中得到低速級大齒輪的分度圓直徑 為 4 147d mm? 而 342 2 3 9 6 8 8 0 5 3 9 9 . 7147t TFNd ?? ? ? ta n ta n 20 1965c os nrtF F N?? ?? ? ? ? 因為是直齒輪傳動，只有徑向力，無軸向力，故 aF 0N? 圓周力、徑向力的方向如（圖 61）所示。 初步確定軸的最小直徑 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中的式（ 152）初步估算軸的最小直徑。選取材料為 45鋼，調(diào)制處理。有文獻(xiàn)【 1】中的表 153，取 0A 103? ，于是就有 3 33m i n 034 . 7 71 0 3 3 4 . 81 1 4 . 7 8Pd A m m m mn? ? ? ? 輸出軸的最小直徑也就是安裝聯(lián)軸器處的直徑 dⅠ Ⅱ （見圖 62）與聯(lián)軸器的 33 孔徑相適應(yīng)，故須同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 ca AT KT? 由文獻(xiàn)【 1】中的表 141，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 ? 則： s 3 1. 5 39 68 80 59 53 20c a AT K T N m m N m m? ? ? ? ? ? 按照計算轉(zhuǎn)矩 caT 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，根據(jù)文獻(xiàn)【 2】中 P143，選用 HL1 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 。半聯(lián)軸器的孔徑7 mm? ，故取 7 35d mm? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 50L mm? 。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案 由于在此軸上只有一個齒輪，左邊需空出一長段給其他軸上的齒輪留下空間，由文獻(xiàn)【 1】 P368 所述， 故采用文獻(xiàn)中的圖 1522a 所示裝配方案。 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度方案。 ①、 1d ： 1d =d=40mm ②、 2d ：這里為定位軸肩， 2d 應(yīng)在 1d 的基礎(chǔ)上加上兩倍軸肩的高度，所以 34 2 1 12 0. 07 45d d d m m? ? ? ??？紤]到該軸段安裝密封圈，所以直徑 2d 還應(yīng)該符合密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取 2d =45mm ③、 3d ：此處為非定位軸肩，所以 32 2 5 55d d m m m m? ? ? ?，由于這里安裝軸承，故取軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) 3d =55mm ④、 4d ： 4245d d mm?? ⑤、 5d ： 5d = 1d =40mm； ⑥、 6d =38mm； ⑦、 7d =35mm 2）、各軸段的長度： ①、 1l ：初步選定軸承：因只受徑向載荷，故選深溝球軸承 GB/T 2721994 6208；其尺寸為 4 0 7 2 1 7d D B m m m m m m? ? ? ? ?。軸承座孔 L 應(yīng)該等于底座壁厚δ + 5~10mm 5 ~ 1 0 3 8L m m m m? ? ? ? ?δ ②、 2l 、由于深溝球軸承為固定間隙軸承，為補(bǔ)償軸受熱伸長量，則 3l =33mm； ③、 3l ： 3l =30mm； ④、 4l ：此處的長度等于齒輪的寬度 +2mm， 4l =52mm； ⑤、 5l ： 5l =40mm ⑥、 6l ：齒輪端面至箱體內(nèi)表面的距離 1△ 大于壁厚δ =8mm，取 1△ =10mm（此處為小齒輪 輪寬比配對大齒輪大，所以大齒輪肯定不會碰到內(nèi)壁，反而會離得更遠(yuǎn)）。 6l =43mm； ⑦、 7l 、 此處連接聯(lián)軸器長度， 所以 7l =60mm。 至此，已初步確定軸的各段直徑和長度。 35 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 7d 由文獻(xiàn)【 2】中表 1211查的平鍵截面 10 8b h mm mm? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 36mm，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 76Hn ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為 8 7 32mm mm mm??，半聯(lián)軸器與軸的配合為76Hk 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6m 。 確定軸上 圓角和倒角尺寸 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中的表 152，取軸的小端倒角為 ? ，軸的大端倒角為 ?各軸肩處的圓角半徑見圖 62 求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 62）做出軸的計算簡圖（圖 61） 36 在確定軸承的支點位置時，因從手冊中查取 e值（文獻(xiàn)【 1】圖 1523）。對于 6207型深溝球軸承，由手冊中可查得 e=。因此作為簡支梁的軸的支撐跨距23 1 0 7 4 6 1 5 3L L m m m m m m? ? ? ?。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖 61） 從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面 C是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出截面 C處的 HM 、 VM 及 M 的值如表 61所示（參看圖 61） FrFt(a)(b)(c)(d)(e)ωCABDTMVL3L2L1FNH1FNV1FNH1FNH2FNV2FNH2FNV2MHMTFrFtFNV1MHMVMT圖 6 1 軸的載荷分布圖 37 表 61 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 ? 2 ? 1 ? 2 ? 彎矩 M 85 05 1. 75 .HM N mm? .VM N m m? 總彎矩 2212 8 5 0 5 1 . 7 5 1 9 0 4 1 . 5 7 5 8 7 1 5 7 . 2 2 .M M N m m? ? ? ? 扭矩 T 3 79 31 0 .T N mm? 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的強(qiáng)度。根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中式 155 及上表中的數(shù) 據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 1?? ，軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，由文獻(xiàn)【 1】的表 151查得 1[ ] 60MPa?? ? 。因此 1[]ca???? ，所以次軸是安全的。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險截面 截面 A，Ⅱ，Ⅲ， B 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬 裕確定的，所以上述截面無需校核。 22 2 2 2 2132233() ( 8 7 1 5 7 . 2 2 ) ( 1 3 9 6 8 8 0 ) ( 6 3 7 9 7 . 4 3 ) ( 1 1 1 1 5 6 7 ) ?( ) 1 4 6 . 5 ( 4 8 6 . 5 )0 . 1 0 . 1 4 82 2 4 8caMT M P a M P a M P ab t d tW dd?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ?? 38 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度來看，截面Ⅳ和Ⅴ處的過盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面 C 上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅴ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面 C上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截面 C也不必要校核。截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必要校核。由文獻(xiàn)【 1】的第三章附錄可知，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Ⅳ左右兩側(cè)即可。 截面 Ⅳ左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 3 30 . 1 0 . 1 3 5 4 2 8 7 . 5W d m m m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 3 30 . 2 0 . 2 3 5 8 5 7 5TW d m m m m? ? ? ? 截面Ⅳ左側(cè)的彎矩 M 為 1 3 2 . 5 2 06 3 7 9 7 . 4 3 . 7 4 0 0 1 . 4 1 .1 3 2 . 5M N m m N m m?? ? ? 截面Ⅳ上的扭矩 3T 為 3 39 68 80 .T N mm? 截面上的彎曲應(yīng)力為 7 4 0 0 1 . 4 1 1 2 . 2 64 2 8 7 . 5b M M P a M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 3 396880 4 6 . 38575T TT M P a M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。由文獻(xiàn)【 1】中的表 151查得 640B MPa? ? ，1 275MPa?? ? ， 1 155MPa?? ? 。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 根據(jù)文獻(xiàn)【 1】中的附表 32查取。因為 ?? ， 38 ?? ，經(jīng)插值后可查得 ?? ? ， ?? ? 又由文獻(xiàn)【 1】中的附圖 31 可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ? ? ， ? ? 39 故有效應(yīng)力集中系數(shù)由文獻(xiàn)【 1】附表 34所示為 1 ( 1 ) 1 0. 78 ( 1. 98 1 ) 1. 76 44kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? 1 ( 1 ) 1 0. 83 ( 1. 29 1 ) 1. 24 07kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? 由文獻(xiàn)【 1】中的附圖 32得尺寸系數(shù) ?? ? ；由文獻(xiàn)【 1】中的附圖 33得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?? ? 。 軸按磨削加工，由文獻(xiàn)【 1】中的附圖 34得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?????? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q?? ，則按文獻(xiàn)【 1】中的式（ 312）及式（ 312a）得綜合系數(shù)為 1 1 . 7 6 4 4 11 1 2 . 4 2 80 . 7 5 0 . 9 3kK ??????? ? ? ? ? ? ? 1 1 . 2 4 0 7 11 1 1 . 5 3 50 . 8 5 0 . 9 3kK ??????? ? ? ? ? ? ? 又由文獻(xiàn)【 1】中的167。 31及167。 32 得碳鋼的特性系數(shù) ?? ? ，取 ?? ? ?? ? ，取 ?? ? 于是，計算安全系數(shù) caS 的值，按文獻(xiàn)【 1】中的式（ 156）～（ 158）則得 1 275 2 0 . 9 3 62 . 4 2 8 5 . 4 1bS K? ?? ??? ? ?? 1 155 3 1 .9 5 86 .1 2 6 .1 21 .5 3 5 0 .0 522amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 2 2 2 22 0 . 9 3 6 3 1 . 9 5 8 1 7 . 5 1 3 22 0 . 9 3 6 3 1 . 9 5 8ca SSSSSS?????? ? ? ? ? ??? 40 故可知其安全。 截面Ⅳ右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 3 30 . 1 0 . 1 3 8 5