1、景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计1设计题目： 带式运输机传动装置的设计 学 院： 专 业： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 2014 年 1 月 3 日景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计2课程设计任务书2013 2014 学年第 1 学期学院： 专业班级： 课程名称： 机械设计基础 设计题目： 带式运输机传动装置的设计 完成期限：自 2013 年 12 月 30 日至 2014 年 1 月 3 日共 1 周内容及任务一、传动装置简图二、原始数据带的圆周力 F/N 带速 v（m/s） 滚筒直径 D/mm850 1.6 280三、工作条件三班制，使用年限 10 年，连续单向运转，载
2、荷平稳，小批量生产，运输带速度允许误差为5%。三、设计任务1、设计计算说明书一份，内容包括：传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比及分配、传动装置的运动及动力参数计算、V 带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。2、A1 装配图 1 张起止日期 工作内容2013.12.302014.01.01 编写设计计算说明书进度安排2014.01.022014.01.03 绘制装配图主要参考资料1 王继焕.机械设计基础（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2011.32 金清肃.机械设
3、计基础课程设计（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2011.4指 导 教 师 （签字）： 年 月 日系 （ 教 研 室 ） 主 任 （ 签字）： 年 月 日景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计3目 录一、拟定传动方案 4二、选择电动机 5三、传动装置总传动比及其分配 7四、传动装置的运动参数及动力学计算 8五、V 带传动设计 9六、齿轮传动设计 11七、轴的设计 13八、轴承的选择和校核 21九、链连接的选择和校核 23十、联轴器的选择 25十一、箱体的结构设计 26十二、减速器附件的选择 28十三、润滑和密封 31十四、课程设计总结 32十五、参考文献 32景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计
4、4一、拟定传动方案 结 果1.传动装置简图（设计带式运输机中的单级圆柱齿轮减速器）1、V 带传动2、运输带3、单级圆柱齿轮减速器4、联轴器5、电动机6、卷筒1、 工作条件：三班制,使用年限 10 年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输带速度允许误差为5%。2、 原始数据：滚筒圆周力 F=850N；带速 V=1.6m/s；滚筒直径 D=280mm。3、传动方案的分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。传动方案采用了一级传动,为单级直齿圆柱齿轮
5、减速器。齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。传动方案首先要满足工作机的要求,如传递的功率和转速。此外,还应该满足结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高、工作可靠、环境适应和操作维护方便等要求。但是要同时满足所有要求是不可能的,所以,应当根据具体的设计任务统筹兼顾,有侧重的满足工作机的主要要求。若是多级传动,应对多级传动中各传动机构进行合理的布置。而我选择的是一级圆柱齿轮减速器,所以就不详述了。F=850NV=1.6m/sD=280mm图 11 传动方案简图123456景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计5二
6、、选择电动机 结 果1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件,可以选用 Y 系列三相异步电动机(380V)。因为 Y 系列电动机具有高效、节能、噪音小、振动小、运行安全可靠的特点,安装尺寸和功率等级符合国际标准。 电动机的外壳结构形式可选择防护式。2、电动机容量的选择：(1)传动装置的总效率： 总 = 带 轴承 2 齿轮 联轴器=0.970.990.990.980.99=0.92其中,查【2】(表 10-2)机械传动和摩擦副的效率概略值,确定各部分的效率：联轴器效率为0.99,滚动轴承传动效率为 0.99(一对),齿轮传动效率为 0.98。(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/(
7、1000 总 机 )=8501.60/(10000.920.86 )=1.71kW其中,三相异步电动机的工作效率可取 0.86。因载荷平稳,电动机额定功率 Pcd 略大于 Pd 即可,由【2】第十九章表 19-1 所示 Y 系列三相异步电动机的技术参数,选择电动机的额定功率Pcd 为 2.2 kW。3、电动机转速的选择：滚筒轴的工作转速：nw=601000V/D=6010001.6/(280)=109.13r/min根据【2】(表 2-1),取 V 带传动比 iv=24,单级圆柱齿轮传动比范围 ic=35,则合理总传动比 i 的范围为 i=620,故电动机转速的可选范围为:nd=in w=(6
8、20)109.13=654.52082.6r/min 符合这一范围的同步转速有 750 r/min、1000r/min 和1500r/min。由于 750 r/min 无特殊要求,不常用,因此仅将 1000r/min、1500r/min 同步转速Y 系列三相异步电动机 总 =0.92Pd=1.71kW nw=109.13r/min景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计6两种方案进行比较由【2】表 19-1 查出有二种适用的电动机型号,查得电动机数据及计算出的总传动比列于表2-1 中：方案 电动机型号 额定功率 同步转速 满载转速 总传动比1 Y100L1-4 2.2kW 1500 r/min 14
9、30 r/min 13.102 Y112M-6 2.2kW 1000 r/min 940 r/min 8.61表 2-1综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,比较两种方案可知：方案 2 因电动机转速低,传动装置尺寸较大,价格较高。方案 1 适中。故选择电动机型号Y100L1-4。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为 Y100L1-4。其主要性能：额定功率：2.2KW,满载转速 1430r/min,额定转矩 2.2。电动机型号：Y100L1-4景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计7三、传动装置总传动比及其分配 结 果我们
10、知道,合理的分配各级传动比,是传动装置总体设计中的一个重要问题,它将直接影响传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。所以分配传动比要注意以下几点：(1)各级传动比一般应在常用的范围内,不得超过最大值。单级传动比的常用值和最大值可查【2】中表 2-1。(2)各级传动零件应做到尺寸协调,结构均匀,避免传动零件之间发生相互干涉或安装不便。(3)应尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i 总 =n 电动 /n 筒 =1430/109.13=13.102、分配各级传动比(1) 取 i 带 =4(V 带常用传动比 iv=24)(2) i 总 =i 齿 i 带
11、i 齿 =i 总 /i 带 =13.10/4=3.275。i 总 =13.10i 带 =4i 齿 =3.275景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计8四、传动装置的运动及动力参数计算 结 果1、计算各轴转速(r/min)V 带高速轴=满载转速 nm=1430(r/min) 减速器高速轴 n1=nm/i 带 =1430/4=357.5(r/min)减速器低速轴 n2=n1/i 齿 =357.5/3.275=109.10(r/min)传动滚筒轴 n3=n2=109.10(r/min) 2、计算各轴的功率(KW)电动机实际输出功率 Pd=1.71减速器高速轴 P1=Pd 带 =1.710.97=1.66
12、KW减速器低速轴 P2=P1 轴承 2 齿轮 =1.660.990.990.98=1.59KW3、 计算各轴转矩电动机输出转矩 Td=9.55Pd/nm=95501.71/1430=11.36Nm减速器高速轴 T1=9.55P1/n1 =95501.66/357.5=44.344Nm减速器低速轴 T 2 =9.55P2/n2=95501.59/109.10=138.45Nmn1=357.5 (r/min) n2=109.10(r/min)n3=109.10(r/min)P1=1.66KWP2=1.59KWTd=11.36NmT1=44.344NmT2=138.45Nm景德镇陶瓷学院机械设计基础
13、课程设计9五、V 带传动设计 结 果设计时应注意检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。带轮结构形式主要由带轮直径大小决定。带传动的主要失效形式是打滑和带的破坏。因此,带传动的设计准则为：在保证不打滑的条件下,使带具有一定的疲劳强度和寿命。1、确定设计功率根据传递的功率 Pc、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设计功率 ： P=KAPc其中 P 为设计功率,KA 工作情况系数,Pc 为所需传递的额定功率。由【1】中(表 9-7)可知KA=1.2,Pc=Pd=1.71 KW，P=1.21.71 KW=2.05 KW2、 选择带型查【2】中(表 18-5)得：选用 A 型普通 V 带3、 确定
14、带轮基准直径国标中规定了普通 V 带带轮的最小基准直径和带轮的直径系列(见【1】中表 9-3)。其他条件不变时,带轮基准直径越小,带传动越紧凑,但带内的弯曲应力也越大,使带轮的疲劳强度减弱,传动效率下降。因此,选择小带轮基准直径时,应使得 dd1dmin,并取标准直径。取 dd1=100mm dmin=75mm一般情况下,可以忽略滑动率的影响,通过【1】中（P122 表达式 9-21）计算出大带基准直径dd2 ， dd 2=nm/n1dd1 =1430/357.5100=400mm。4、验算带速由【1】课本 P122 表达式 9-22 得带速 V：V=dd 1nm/601000=1001430
15、/601000=7.49m/s在 525m/s 范围内,带速合适。5、 确定带长和中心距初定中心距：0.7(dd 1+dd2)120(适用)7、确定带的根数(1)计算单根 V 带传递的额定功率.据 dd1=100 和 n1=1430,查【1】中(表 9-4)得：P0=1.32KW。(2)根据 nm=1430 r/min,传动比 i 带=4,Ld=1800mm 和 1=144.6,查【1】中 P119(表 9-5)和 P120(表 9-6)得P 0=0.17 KW,K=0.92,KL=0.99。计算【P 0】=(P 0+P 0)KKL=1.357 KW。(3)计算带的根数Z= P/【P 0】=1
16、.49所以,V 带取 2 根。8、确定单根带的初拉力由【1】中 P112(表 9-1)查得 A 型带的单位长度质量 q=0.11kg/m,由【1】中公式(9-30)计算单根 V 带的初拉力：F0=500P(2.5- K)/(Kzv)+qV 2F0=5002.051.58/(0.927.492)+0.117.497.49=123.7N9、计算轴上压力作用在轴承的压力 FQFQ=2ZF0sin( 1/2)=22123.7sin(156.40/2)=484.4N。Ld=1800mma=485mm 1=144.6P0=1.32KW【P 0】=1.357 KWP=2.05KWZ=2F0=123.7NFQ
17、=484.4N景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计11六、齿轮传动设计 结 果1、齿轮传动失效形式(1)齿轮折断 (2)齿面点蚀 (3)齿面磨损 (4)齿面胶合 (5)塑性变形2、设计准则在设计齿轮传动时,应按照可能出现的主要失效形式,。悬着相应的强度计算方法,确定齿轮主要参数和尺寸,然后再进行其他方面的强度校核,以保证在规定的试用期间内不发生任何形式的失效。3、选择齿轮材料与热处理所设计齿轮传动属于闭式传动,而且带式输送机的工作载荷比较平稳,对减速器的外廓尺寸没有限制,为了便于加工,采用软齿面齿轮传动。小齿轮选用 45 钢,调质处理,齿面平均硬度为 240HBS；大齿轮选用 45 钢,正火调质
18、处理,齿面平均硬度为 190HBS。4、参数选择确定有关参数如下：(1).传动比 i 齿轮 = 3.275,由于采用软齿面闭式传动,故齿数取,Z 1=20,所以：Z 2 = i 齿轮 Z1=3.27520=65.5，取 Z 2 =66。(2).查资料【1】(P147 表 11-2),取电动机载荷系数 K=1.2。(3).由于是单级齿轮传动,且两支承相对齿轮为对称布置,两轮均为软齿面,查资料【1】(P151 表 11-5),取齿宽系数 =1.0。d5、确定许用应力小齿轮的齿面平均硬度为 240HBS.许用应力可根据表：查【1】(P145 表 11-1),通过线性插值来计算,H 1=513+(24
19、0-217)/(255-217)(545-513) MPa =532MPaF 1=301+(240-217)/(255-217)(315-301) MPa =309MPa大齿轮的齿面平均硬度为 190HBS,查参考资料：【1】(P145 表 11-1),通过线性插值来计算,H 2=491Mpa F 2=291 MPa6、计算小齿轮的转距 ：T 1=44344Nmm小齿轮选用 45 钢,调质处理大齿轮选用 45 钢,正火调质处理Z1=20Z 2 =66K=1.2=1.0dH 1=532MPaF 1=309MPaH 2=491MPaF 2=291MPaT1=44344Nmm景德镇陶瓷学院机械设计基
20、础课程设计127、按齿面接触疲劳强度计算由【1】(P148 表 11-3),知 =189.8,取较小的许用接触应力H 2代入：EZd1=2.32KT/ (u+1)/u( /H 2)21/3dEZ=51(mm) 式中：d 1小齿轮的分度圆直径,T 1小齿轮的转矩,u齿数比,u= Z 2/ Z1齿宽系数,H 2许用接触应力。d齿轮的模数为 ：m=d 1/Z1 51/20mm=2.55mm取标准模数 m=2.5mm。8、计算齿轮的主要几何尺寸分度圆直径:d 1 = m Z1 =2.520mm=50mm ，d 2 = m Z 2 =2.566mm=165mm齿顶圆直径:d a1=( Z1+ 2h *a
21、)m=(20+21)2.5mm =55mmd a2=( Z2+ 2h *a)m =(66+21)2.5mm=170mm中心距：a=(d 1+d 2)/2=(50+165)/2mm=107.5mm齿宽:b= bd 1=50 mm 故取 b2=50mm,b1=b2+(510)mm,取 b1=60mm。9、按齿根弯曲疲劳强度校核确定有关系数如下：(1)、齿形系数 查【1】(P149 表 11-4), =2.65, =2.236FaY1FaY2Fa(2)、应力修正系数 查 【1】(P149 表 11-4), =1.58, =1.754 代入：S SSY F1 =2KT1/(bm2Z1)YFa1 YSa
22、2=21.244344/(502.5220)2.651.58 MPa =71.3MPa F 1 =309MPa F2= F1YFa2YSa2/ YFa1 YSa1=71.32.2361.754/(2.651.58) MPa=66.8MPa F 2=291 MPa齿根弯曲强度校核合格。10、计算齿轮的圆周速度 V 齿轮 ：V 齿轮 =d 1n1/(601000)=0.94m/=189.8EZm=2.5mmd 1 =50mmd 2 =165mmd a1=55mmd a2=170mma=107.5mmb2=50mmb1=60mm F1 =71.3MPa F2=66.8MPaV 齿轮 =0.94m/s
23、景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计13七、轴的设计 结 果（一）输出轴的设计计算1、轴的设计要求在进行轴的设计时,为了保证其具有足够的工作能力,必须根据使用条件对轴进行强度计算；对于有刚度要求的轴,还要进行刚度计算；对于高速运转的轴,要进行震动稳定性的计算。但对于一般的机械设备中的轴,因转速不高,只要保证强度或刚度要求就行了。另外,还要根据装配、加工等具体要求,合理的进行轴的结构设计。2、轴的材料的选择由于工作时轴上的应力多为交变应力,所以轴的失效一般为疲劳断裂,因此轴的材料首先应有足够的疲劳强度；对应力集中敏感性低；还应满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性的要求了,并具有良好的加工性。轴的常用材料主要
24、有碳钢、合金钢、球墨铸铁、和高强度铸铁。因此,轴的材料选择为 45 钢,调质处理。查【1】(P224 表 15-1)可知：强度极限 b=650MPa,屈服极限 s=360MPa,许用弯应力=60 MPa,硬度 217255 HBS。3、按扭转强度估算轴的最小直径轴径 d 的设计计算公式为dA(P 2/n2) 1/3查【1】(P230 表 15-3),取 A=115,代入上面公式,得: d28mm考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准,将直径增大 5%,则d=28(1+5%)mm=29.4mm取 d=30mm 合适。因此,可取最细的轴径 d1=30mm。4、轴的结构设计(1) 轴上零件的定位,固定和
25、装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定。(2) 确定轴各段直径绘制轴的计算简图45 钢调质处理b=650MPas=360MPa=60 MPaP2=1.59KWn2=109.10(r/min)A=115d=30mmd1=30mm景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计14图 7.1 输出轴的结构图查【2】(P42),定位轴肩：当直径变化时为了固定轴上零件或承受轴向力时,其轴肩高度要大些,如图 7.1 中的 d1与 d2,d4与 d5, d6与 d7的轴肩. 查【1】(P
26、226 表 15-2),可知,为保证零件与定位面靠紧,轴上的过度圆角半径 r 应小于轴上的零件圆角半径 R 和倒角 C。一般取定位轴肩高度 a=(0.070.1)d,轴环宽度 b 1.4a。所以,d 2= d1+2(0.070.1)d 1=33.836mm 取：d 2=34mm查【2】(P42),有配合或安装标准件的直径：轴上有轴、孔配合要求的直径,如图 7.1 所示的安装齿轮和联轴器处的直径 d4、d 1,一般应取标准值(见查【2】表 10-7 表 14-1)。另外,安装轴承及密封元件处的轴径 d2、d 7和 d3 ,应与轴承及密封元件孔径的标准尺寸一致(查【2】表 13-2 和表 17-5
27、)。查【2】(P43),非定位轴肩：轴径变化仅为装拆方便时,相邻直径要小些,一般为(13)mm,如图 7-1 中的 d2与 d3,d3与 d4,d5与 d6处的直径变化。 因此,由初算并考虑键影响及联轴器孔径方位等,d 1=33mm,考虑前面所述决定径向尺寸的各种因素,其他各段直径可确定为：求 d3： 齿轮和左端轴承从左侧装入,考虑装拆方便以及零件固定的要求,装轴处 d3应大于d2,所以,d 3=d2+(13)=35mm37mm ，取 d3=35mm。求 d4：为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径 d4应大于 d3，所以,d 4= d3+(13)=38mm40mmd4处安装齿轮一般取标准值,查【2】
28、(P97 表 10-7).可知取 d4=40mm。求 d5：考虑在 d4与 d5处用轴肩实现轴向定位，d2=34mm d3=36mmd4=40mm景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计15所以，d 5=d4+2(0.070.1)d 4=45.6mm48mm ，取 d5=46mm。求 d7：满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取 d7=35mm求 d6：d 6与 d7用轴肩实现轴向定位,齿轮在左端用轴环定位,轴环直径 d6,所以，d 6=d7+2(0.070.1)d 7=39.9mm42mm，取 d6=42mm。(3)选择轴承型号由于 d
29、7和 d3两处都安装轴承,且 d7=35mm,初选深沟球轴承,查【2】(P130 表 13-2),可知,轴承代号可为 6007,轴承宽度 B=14mm,安装尺寸为 damin=41mm。所以 d6 =41mm。(4)确定轴各段的长度如图 7.1 中 d4、d 1、d 7处的长度由齿轮、联轴器的轮毂宽度及轴承宽度确定。轮毂宽度L0与孔径有关,查【2】(P43).知,一般情况下,轮毂宽度 L0=(1.21.6)d,最大宽度Lmax (1.82)d,轮毂过紧则轴向尺寸不紧凑,装拆不便,而且键连接不能过长,键长一般不大于(1.61.8)d,以免压力沿键长分布不均匀现象严重.轴上零件靠套筒或轴端挡圈轴向
30、固定时,轴段长度 L 应较轮毂宽 L0短(23)mm,以保证轴上零件定位可靠.因此可以得到L1=(1.82)d-2=(1.82)30-3=51mm57mm取 L 1=52mmL4=(1.21.6)d 4-3=(1.21.6)40-3=45mm61mm取 L 4=48mm因为轴端倒角 45 度,所以 ，L 7=B+2=16mm。考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁的距离取为 2mm(采用脂润滑),取套筒长L 套筒 =16mm；所以 ， L 3= B+L 套筒 +2=16+16+2=34mm。齿轮位于轴的中间,即 L5+ L6=L 套筒 ,所以可得 L5=6mm,L6=10mm。在图 7.1
31、 中,L 2与箱体轴承座孔的长度、轴承的宽度及伸出轴承盖外部分的长度.轴承座孔及轴承的轴向位置和宽度在前面已确定。此次设计的为凸缘式轴承盖,查【2】(表 4-15),伸出端盖外部分的长度 LB与伸出端安装的零件有关,与端盖固定螺钉的装拆有关,查【2】(P44)。可取 B (3.54) d3 螺钉 ,此处 d3为轴承端盖固定螺钉直径,轴上零件不影响螺钉等的拆卸,查【2】(P44),这时可取 LB=(0.150.25) d3 螺钉 。由装拆弹性套销距离 B 确定(B 值可由联轴器标准查出).轴承盖轴段长应根据轴承盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定。查【2】(P21),可知地脚螺栓直径
32、：d f=0.036a+12=0.036107.5+12=15.87mmd5=46mmd7=35mmd6=42mmL1=52mmL4=48mmB=14mmL7=16mmL3=34mmL5=6mmL6=10mmdf=15.87mm景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计16轴承盖螺钉直径：d 3 螺钉 =(0.40.5) d f =6.348mm7.935mm ， 取 d 3 螺钉 =7mm所以 LB=(0.150.25) d 3 螺钉 =1.051.75mm.取 LB=1.5mm。查【2】(P37 表 4-15).可知：e=(11.2)d 3 螺钉 =7mm8.4mm取 e=8mm,同时取 m=16
33、.5mm。则 L 2 =e+m+LB=8+16.5+1.5=26mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距：L=L 3+L4+L5+L6=60+34+6+10=110mm5、求作用在轴上的外力和支反力根据轴系机构图绘制轴的计算简图,如图 7.2(a)(b)(c)(d)(e)图 7.2 轴的强度计算轴上所受的外力有：作用在齿轮上的两个分力,圆周力 和径向力 ,方向如图所示；作tFr用在齿轮和半联轴器之间轴段上的扭矩为 T。(1)、求转矩：T2 =9.55P2/n2=95501.59/109.10=138.45Nm(2)、求分度圆直径：已知: d 2=165mmd3 螺钉 =7mmLB=1.5mme=
34、8mmm=16.5mmL2 =26mmL=110mmT2=138.45Nm 景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计17(3)、求圆周力：Ft=2T 2/d2=1678.2 N(4)、求径向力：Fr=Fttan=1678.2tan20 0 N=610.8N将作用在轴上的力向水平面和垂直面分解,然后按水平和垂直面分别计算.垂直面的支反力(见图 7.2(b) 1RAV=RBV=Fr/2=610.8/2=305.4N.水平面上的支反力(见图 7.2(c) 2RAH=RBH=Ft/2=1678.2/2=839.1N6、作弯矩图(1).作垂直弯矩图(见图 7.2(b)垂直面上截面的 D 处的弯矩MDV=-RA
35、V(L3+L4+L5)/2=-305.4110/2Nmm=-16797Nmm(2).作水平面弯矩图(见图 7.2(c)MDH=RAH(L3+L4+L5)/2=839.1110/2Nmm=46150.5Nmm(3).作合成弯矩图(见图 7.2(d)把水平面和垂直面上的弯矩按矢量和合成起来,其大小为:MD=(MDV2+MDH2)1/2=(167972+46150.52)1/2Nmm =49112.2Nmm4).作扭矩图(见图 7.2(e)扭矩只作用在齿轮和半联轴器中间平面之间的一段轴上，T=T 2=138.45Nm。6.校核轴的强度轴在 D 处截面处的弯矩和扭矩最大,故为轴的危险截面,轴单向转动,
36、扭矩可认为按脉动循环变化,故取折合系数 。轴的材料为 45 钢,调质处理,查【1】(P224 表 15-1),得0.6=60MPa。49112.22+(0.6138450)21/2/(0.1403)MPa 2()DcaMTW23()0.1DTd=15.1MPa =60MPad 2=165mmFt=1678.2 NFr=610.8NRAV=305.4NRAH=839.1NMDV=-16797 NmmMDH=46150.5NmmMD=49112.2NmmT=138450 Nmm0.6=60MPa景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计18由此可知,轴的强度满足要求。（二）输入轴的设计1、选择轴的材料与输
37、出轴选材一样,选择 45 钢,调质处理。2.齿轮上作用力的计算(1)转矩已知：T 1=9.55P1/n1=95501.66/357.5=44344 Nmm(2)分度圆直径已知：d 1=50mm(3)求圆周力：Ft=2T 1/d1=1773.8 N(4)求径向力：Fr=Fttan=1773.8tan20 0 N=645.6N3.按扭转强度估算轴的最小直径轴径 d 的设计计算公式为：dA(P 1/n1) 1/3查【1】(P230 表 15-3),取 A=115,代入上面公式,有 ：d=19.2mm查【1】(P230),上式求出的直径为轴的最小直径,即外伸轴段直径,需要圆整为标准直径,与标准件相配是
38、应与标准件相一致。当轴上开有键槽时,轴径还应增大 5%7%(一个键槽)或10%15%(两个键槽),因为外伸轴段上有一个键槽。所以,取 d1=19.2(1+5%)=20.16mm查【2】(P139 表 14-1),可知：取最细的轴径 d 1=20mm4、轴的结构设计(1)确定轴上零件的位置和固定方法单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置在齿轮两边.轴外伸端安装联轴器,齿轮靠油环和套筒实现.轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位.(2)确定轴
39、的径向尺寸 ca=15.1MPa45 钢调质处理P1=1.66KWn1=357.5(r/min)Ft=1773.8 NFr=645.6Nd1=20mm景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计19查【2】(P42),定位轴肩：当直径变化时为了固定轴上零件或承受轴向力时,其轴肩高度要大些,如图 7.3 中的 与 , 与 , 与 处的轴肩. 查【1】(P226 表 15-2),定位轴肩高 1 2 4 5 6 7度 a=(0.070.1)d,轴环宽度 b 1.4a.查【2】(P42),有配合或安装标准件的直径：轴上有轴、孔配合要求的直径,如图 7.3 所示的安装齿轮处的直径 ,一般应取标准值(见查【2】P9
40、7 表 10-7).另外,安装轴承及密封元 4件处的轴径 、 和 ,应与轴承及密封元件孔径的标准尺寸一致(见查【2】表 13-2 和表 3 7 217-5).查【2】(P43),非定位轴肩：轴径变化仅为装拆方便时,相邻直径要小些,一般为 13mm.如图 7.3 中 与 、 与 、 与 的轴径变化. 2 3 3 4 5 6由以上可知 ：d 1=20mm，d2=d1+2(0.070.1)d 1=22.8mm26mm ， 取 d2=24mm。d3=d2+(13)=25mm27mm ， 取 d3=25mm。d4=d3+(13)=26mm28mm ， 取 d4=28mm。d5=d4+2(0.070.1)
41、d 4=31.92mm33.6mm ， 取 d 5=32mm。d7=d3=25mm 。d6=d7+2(0.070.1)d 7=28.5mm30mm ， 取 d6=30mm。3)选择轴承型号由于 和 两处都安装轴承,初选深沟球轴承,查【2】(P130 表 13-2),可知,轴承代号为 7 36005,轴承宽度 B=12mm,安装尺寸为 damin=30mm 所以可知 d6=30mm。(4)确定轴的轴向尺寸由轴上安装零件确定的轴段长度,如图 7.3 中 、 、 处由带轮轴、齿轮的轮毂宽度及 1 4 7轴承宽度确定.查【2】(P43)知,一般情况下,轮毂宽度 L=(1.21.6)d,最大宽度Lmax
42、 (1.82)d,轮毂过紧则轴向尺寸不紧凑,装拆不便,而且键连接不能过长,键长一般不大于(1.61.8)d,以免压力沿键长分布不均匀现象严重.轴上零件靠套筒或轴端挡圈轴向固定时,轴段长度 应较轮毂宽 L 短 (23)mm,以保证轴上零件定位可靠.l所以,L 1=(1.82)d-3=(1.82)20-3=33mm37mm , 取 L 1=36mm。L4=(1.21.6)d 4-2=(1.21.6)28-2=31.6mm42.8mm，取 L 4=42mm。因为轴端倒角 45 度,所以 L7=B+2=14mm.考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁的距离取为 2mm(采用脂润滑),取套筒长 L 套筒d1=20mmd2= 24mmd3=25mmd4=28mmd5=32mmd7=25mmd6=30mmB=12mm景德镇陶瓷学院机械设计基础课程设计20=16mm；所以L3=12+16+2=30mm齿轮位于轴的中间,即 L5+ L6= L 套筒 ,所以可得 L5=6mm,L6=10mm。查【2】(P21),可知：地脚螺栓直径、轴承盖螺钉直径与输出轴的相同： d f=15.87mm ,d3
