【導(dǎo)讀】狹小礦井巷道中帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。向運(yùn)轉(zhuǎn)，用于輸送煤礦等散粒物料。該輸送機(jī)每日三班制工作，載荷平穩(wěn)，空載。啟動(dòng)，使用期限5年，輸送帶速度允許誤差為5%。其設(shè)計(jì)方案如下：。1）選擇一種方案，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3）進(jìn)行傳動(dòng)零部件的強(qiáng)度計(jì)算，確定其主要參數(shù)。5）對(duì)低速軸上的軸承以及軸等進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核計(jì)算。6）對(duì)主要零件如軸、齒輪、箱體等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。8）要求采用三維軟件建立其三維模型，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，

　　

【正文】 29 ，故 d12段直徑取36mm，考慮到鏈輪輪轂的寬度為 65mm，且軸承蓋螺栓方便取出，取該段的長(zhǎng)度為 70mm。 b. 該段要安裝軸承蓋和密封墊圈，考慮軸肩的高度為3~5mm，結(jié)合密封墊圈的尺寸取該段軸直徑為 40mm，考慮軸承蓋螺絲方便卸下取 d23段長(zhǎng)度為 58mm。 c. 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d23=40mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 67 中初步選取0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30309，尺寸 Lｘ Dｘ T=45mmｘ 100mmｘ ,d34=d78=45mm，因而可以取 L34=。右端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程 設(shè)計(jì) 》表 67 查得 30309 型軸承的定位軸肩高度 mm52d ?a ，因此取 ?45d 52mm。 d12=36mm L12=70mm d23=40mm L23=58mm d34=d78=45mm L34= d45=52mm d67=55mm L67=48mm d56=60mm L56=8mm 30 d. 齒輪左端和左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為 52mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 ?67l 48mm 齒輪的輪轂直徑取為 55mm 所以 d67=55mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 ? ，故取 4h mm? ，則軸環(huán)處的直徑為d56=60mm。軸環(huán)寬度 ? ，取 L56=8mm。 e. 齒輪距箱體內(nèi)比的距離為 a=16mm，大錐齒輪于大斜齒輪的距離為 c=20mm，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s=8mm?？汕蟮?L78=58mm L45=88mm ③軸上零件的周向定位 小鏈輪的周向定位采用 A 型鍵連接，齒輪 IV 的周向定位采用A 型平鍵連接。由輪轂長(zhǎng)度和直徑查表 61 得 : 小鏈輪上的鍵 mmmmmmhbl 81256 = ，配合為 6n7H 。 齒輪 IV 上的鍵 mmmmmmhbl 91440 ????? ，配合為 67nH 。滾動(dòng)軸承與軸的周 向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 k6。 ④確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 245??，軸肩處的倒角可按 適當(dāng)選取。 L78=58mm L45=88mm a=23mm L1= L2= mm 31 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)時(shí)查得30310 型的支點(diǎn)距離 a=23mm。所以作為簡(jiǎn)支梁的軸承跨距分別為 L1=， L2=。做出彎矩和扭矩圖（見(jiàn)圖六）。由圖六可知齒輪支點(diǎn)處的截面為危險(xiǎn)截面，算出其彎矩和扭矩值如下： 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFNH 19281? NFNV 7061? NFNH ? NFNV ? 彎矩 M mmNM H ?? 1 3 1 5 6 mmNMv ?? 5 9 6 51 mmNMv ?? 5 9 6 52 總彎矩 22 5 9 6 1 3 1 5 6 ??M =129785N?mm 扭矩 T IIIT =?M 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 32222 )(129785)( ? ????? W TM I I Ica ??= 前已選定軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 151 查得 ? ? ? ?1160 , caM P a? ? ?????，故安全。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1） 判斷危險(xiǎn)截面 FNH1=1928N FNH2= FNV1=706N FNV2= MH= N?mm MV1=N?mm MV2=N?mm M=129785 N?mm T3= N?m 32 由彎矩和扭矩圖可以看出齒輪中點(diǎn)處的應(yīng)力最大，從應(yīng)力集中對(duì)軸的影響來(lái)看，齒輪兩端處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，且影響程度相當(dāng)。但是左截面不受扭矩作用故不用校核。中點(diǎn)處雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑比較大，故也不要校核。其他截面顯然不要校核， 鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核齒輪右端處的截面。 （ 2） 截面右側(cè)校核 抗彎截面系數(shù) 333 mmdW ???? 抗扭截面系數(shù) 333 5 4 9 2 mmdWt ???? 截面右側(cè)彎矩 mNMMM VH . ??? 截面上的扭矩 IIIT = 截面上的彎曲應(yīng)力 MP aWMb ???? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MP aWT TT 92526 9930 ???? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 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 ?? 按《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》附表 32 查取。因 ??dr ， ??Dd ，經(jīng)插值后查得 ??a ??a W= Wt=54925 M= ?m T3= ?M MPab ?? MPaT ?? 33 又由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》附圖 32 可得軸的材料敏感系數(shù)為 ?? ?? 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 )()1(1 ???????? ??? aqK 3 7 )14 4 ()1(1 ???????? ??? aqK 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》附圖 32 的尺寸系數(shù) ??? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 。軸按磨削加工，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》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?? ，則綜合系數(shù)為 ??????? ???? ??KK ??????? ???? ??KK 又取碳鋼的特性系數(shù)為 ??? ??? 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 2751 ????? ? mbKS ??? ? ??? 3222 1551 ????????mTKS ??? ???? ^2^ 22 ????????? SSS SSS ca???? 故可知安全。 ??a ??a ?? ?? ??K ??K ??? ??? ??? ??? ??S 32??S ?caS 34 中間軸（ II軸）的設(shè)計(jì) 求輸入軸上的功率 P、轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T P2= KW ?n =730r/min ?T = 求作用在齒輪上的力 已知小斜齒輪的分度圓直徑為 mmmzd 82?? NdTF t 121 ???? 8 4 9 . 0 2 N20t a 3 3 2F t 1 . t a n 2 0F r 1 ????? ? 已知圓錐直齒輪的平均分度圓 直徑 mmdd Rm 3 5)(822)( ???????? ? NdTF mt 64022 32 ???? 2 2 7 .9 Nc o s 6 3 .7 120t a 4 1 a n 2 0FF 1t2r2 ?????? ???c o s 4 5 9 .7 3 Nc o s 2 6 . 6 920t a . t a n 2 0FF 1t2a2 ?????? ???c o s 圓周力 1tF 、 2tF ，徑向力 1rF 、 2rF 及軸向力 1aF 、 2aF 的方向如圖八所示 P2= ?n = 730r/min ?T = N?m mmd 82? NFt ?NFr ? mmdm ? NFt ? NFr ? NFa ? 35 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)），根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 153，取 0 110A? ，得mmA 30m in ?? ，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑 d12和 d56 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖九） 36 圖九、中間軸上零件的裝配 （ 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用 單列 圓錐 滾子 軸承 ，參 照工 作要 求 并根 據(jù) d12 =d56 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 67 中初步選取 0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為 30 72 20 .75d D T mm mm mm? ? ? ? ?， d12 =d56=30mm。 這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由《機(jī)械設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 查得 30306 型軸承的定位軸肩高度 37mm，因此取套筒直徑 37mm。 2）取安裝齒輪的軸段， d23 =d45=36mm 錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長(zhǎng) 42L mm? ，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取L23=40mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 ? ，故取 4h mm? ，則軸環(huán)處的直徑為 d34=50mm。 3）已知圓柱直齒輪齒寬 B1=59mm，為了使套 筒端面可靠地 dmin= d12=30mm d56=30mm d23 d45=36mm L23=40mm d34=50mm 37 壓緊端面，此軸 段應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，故取 L45=55mm。 4）齒輪距箱體內(nèi)比的距離為 a=16mm，大錐齒輪 與 大 直 齒輪的距離為 c=20mm，在確定滾動(dòng)軸承的位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s=8mm。則取 L12=48mm L56=55mm （ 3）軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d23由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 61 查得平鍵截面 1 0 8b h mm mm? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 30mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hm ；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d45 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 61查得平鍵截面 1 0 8b h mm mm? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為46mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hm ；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)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 245??，軸肩處的倒角可按 適當(dāng)選取 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定支點(diǎn)時(shí)查得 L12=56mm L45=55mm L56=55mm