一级齿轮传动课程设计过程指导新课件.ppt

1、了解机械设计的基本方法，熟悉并初步掌握简单机械的设计方法、设计步骤；综合运用已学课程的有关理论和知识进行工程设计，培养设计能力，培养理论联系实际的能力，为今后进行设计工作奠定基础；通过课程设计培养独立工作能力；熟悉与机械设计有关的标准、规范、资料、手册，并培养运用它们解决实际问题的能力。培养使用资料进行计算、绘图和数据处理的能力。一、课程设计的目的二、课程设计的内容课程设计做什么？减速器设计的过程是什么样子？边计算边绘图边修改分几个阶段？每个阶段的任务？六个阶段设计步骤遇到困难怎末解决？查教材和手册,请教辅导老师。机械设计课程设计任务书A:使用期限使用期限10年，每年年，每年350天，每天天，

2、每天16小时，运输带速度允许误差不超过小时，运输带速度允许误差不超过7。B:使用期限使用期限8年，每年年，每年350天，每天天，每天8小时，运输带速度允许误差不超过小时，运输带速度允许误差不超过7。题目题目 带式输送机传动装置设计带式输送机传动装置设计具体题目参见：具体题目参见：（机械设计课程上机与设计机械设计课程上机与设计2011年版，第年版，第92页）页）分组分组12345678910F/N1700180019002000210022002300250028002700v/(m/s)1.51.61.71.51.61.71.81.51.41.5D/mm31535540040035530037

3、5450450450分组分组11121314151617181920F/N2600250028002600110011501200125013001350v/(m/s)1.81.51.71.51.51.61.71.51.551.6D/mm400400450400250260270240250260分组分组21222324252627282930F/N1450150015001600700090006000600060006000v/(m/s)1.551.651.71.81.31.31.01.11.21.3D/mm250260280300220280200200200200分组分组3132333

4、4353637383940F/N5000500050005000500050006000600060006000v/(m/s)1.01.11.21.31.41.11.01.11.21.3D/mm180180180180200200200200200200分组分组41424344454647484950F/N6000600070007000700070007000700080008000v/(m/s)1.31.41.01.11.21.21.31.41.01.1D/mm220220220220220240240240240250分组分组5152535455F/N800080008000900090

5、00v/(m/s)1.21.31.41.11.2D/mm250250250280280三、课程设计具体任务进行传动方案的设计进行传动方案的设计;选择电动机（功率）及传动比分配，传动装置的运动和动力参数的确定；选择电动机（功率）及传动比分配，传动装置的运动和动力参数的确定；主要传动零件的参数设计主要传动零件的参数设计(轴轴2个、齿轮传动）；个、齿轮传动）；齿轮的结构设计；齿轮的结构设计；轴的结构设计，高、低速轴的弯扭组合强度校核；轴的结构设计，高、低速轴的弯扭组合强度校核；标准件的选用：轴承的选择（校核轴承的寿命）；键的选择；联轴器的选择；标准件的选用：轴承的选择（校核轴承的寿命）；键的选择；联

6、轴器的选择；减速器结构、箱体各部分尺寸确定，结构工艺性设计减速器结构、箱体各部分尺寸确定，结构工艺性设计装配图的设计和绘制装配图的设计和绘制编写设计说明书编写设计说明书四、设计工作量减速器装配图1张(三视图，A1图纸)；设计计算说明书1份。减速器装配图参考图例五、进度安排（五、进度安排（2周）周）-仅供参考仅供参考第一阶段：方案拟定、计算第一阶段：方案拟定、计算 (时间：时间：2 2天天)确定方案、计算数据，为绘制装配图作准备确定方案、计算数据，为绘制装配图作准备第二阶段：绘装配草图第二阶段：绘装配草图 (时间：时间：3 3天天)1 1、画装配草图、画装配草图 2 2、校核轴、键的强度及滚动轴

7、承的寿命、校核轴、键的强度及滚动轴承的寿命第三阶段：完成装配图第三阶段：完成装配图 (时间：时间：3 3天天)进一步完善装配图、标注尺寸与配合、名细表进一步完善装配图、标注尺寸与配合、名细表、标题栏、技术要求、技术特性、标题栏、技术要求、技术特性第四阶段：完成零件图第四阶段：完成零件图 (时间：时间：1 1天天)低速轴或低速轴上的大齿轮低速轴或低速轴上的大齿轮第五阶段：写说明书第五阶段：写说明书 (时间：时间：2 2天天)第六阶段：答辩第六阶段：答辩 (时间：时间：1 1天天)六、参考资料机械设计课程上机与设计（程志红）机械设计基础（教材）六、参考资料机械设计课程设计图册龚溎义主编，高等教育出

8、版社六、参考资料机械设计课程设计指导书龚溎义主编，高等教育出版社六、参考资料减速器设计实例精解，张春宜主编，机械工业出版社七、成绩评定设计计算能力；结构设计及绘图能力；查阅资料及分析问题的能力；编制设计说明书的能力。八、课程设计要求在教师的指导下,由学生独立完成正确处理理论计算与结构设计的关系正确使用标准和规范保持教室安静、卫生清洁作息时间上午：8:3011:30下午：2:005:00晚上请加班2023年2月1日星期三设计带式输送机传动装置一级圆柱直齿齿轮减速器电动机带轮系统输送带联轴器减速器传动方案传动方案运输带拉力运输带拉力输送带速输送带速卷筒直径卷筒直径工作时间工作时间使用年限使用年限2

9、300N1.9m/s300mm两班生产两班生产10班年班年以以下参数为例：以以下参数为例：2023年2月1日星期三2023年2月1日星期三取额定功率为取额定功率为:5.5kW的电机的电机电动机的选择及运动参数的计算(一一)电动机的选择电动机的选择输送带功率的确定输送带功率的确定Pw=Fv/1000(kW)=2300(N)1.9(m/s)/1000=4.37(kW)传动效率的确定传动效率的确定h h1=0.96,h h2=0.97,h h3=0.99,h,h4=0.98,h,h5=0.97h=hh=h1h h2h h32h h4h h5=0.868电动机所需功率电动机所需功率取工况系数取工况系数

10、:k=1.05PdkPwh h=5.286(kW)2023年2月1日星期三电动机的选择及运动参数的计算(一一)电动机的选择电动机的选择电机转速的确定电机转速的确定5.5kW卷筒转速卷筒转速:nw=60v/(p pD)=121(r/min)带轮速比范围带轮速比范围:id=24齿轮速比范围齿轮速比范围:ic=35系统速比可选范围系统速比可选范围:i=2345=620原动机速比范围原动机速比范围:nd=(620)nw=7202420(r/min)额定功率额定功率5.5kW满载转速满载转速1440r/min轴直径轴直径38mm伸出长度伸出长度80mm选定：选定：电机型号：电机型号：Y132S-4额定转

11、矩：额定转矩：2.2N.m2023年2月1日星期三电动机的选择及运动参数的计算(二二)总速比的计算及传动比的分配总速比的计算及传动比的分配5.5kW总速比总速比:i=nd/nw=12则带轮速比则带轮速比:id=i/ic=2.6339取齿轮速比取齿轮速比 :ic=4.556高速轴输入功率高速轴输入功率:P1=Ph h1=5.50.96=5.28kW(三三)传动装置运动参数的计算传动装置运动参数的计算1 1）各轴功率计算）各轴功率计算:由电机功率即带论传递功率由电机功率即带论传递功率:P=5.5kW低速轴输入功率低速轴输入功率:P2=Ph h1h h2h h2 =5.50.960.970.99=5

12、.07kW2023年2月1日星期三电动机的选择及运动参数的计算5.5kW高速轴转速高速轴转速:n1=n/id=1440/2.6339=546.718r/min(三三)传动装置运动参数的计算传动装置运动参数的计算2 2）各轴转速计算）各轴转速计算:低速轴转速低速轴转速:n2=n/(id ic)=1440/(2.63394.556)=120r/min3）各轴输入扭矩计算）各轴输入扭矩计算:T1=9550P1n1=9550 =92.23 N.m5.28546.718T2=9550P2n2=9550 =403.488 N.m5.071202023年2月1日星期三电动机的选择及运动参数的计算轴轴 名名功

13、功 率率(kW)转转 速速(r/min)扭扭 矩矩(N.mm)高速轴高速轴5.28546.71892.23103低速轴低速轴5.07120403.4881035.5kW传动装置运动参数的计算结果列表传动装置运动参数的计算结果列表额定功率额定功率5.5kW满载转速满载转速1440r/min轴直径轴直径38mm伸出长度伸出长度80mm电机参数电机参数2023年2月1日星期三2023年2月1日星期三V带传动设计带传动设计(一一)选择三角带型号选择三角带型号由传动系统方案：带式输送机、工作由传动系统方案：带式输送机、工作16小时小时计算功率：计算功率：Pc=KsP=1.35.5=7.15 kW查表得：

14、查表得：Ks=1.3（工况系数）选用型号：选用型号：B型V带(n=1440r/min)计算功率Ps(kW)小带轮转速n(rpm)ZABCDF2023年2月1日星期三V带传动设计(二二)确定带轮节圆直径确定带轮节圆直径D1、D2查表选推荐值：查表选推荐值：Dmin=140(125)，选择，选择D1=140mm取滑动率：取滑动率：e e=0.02D2=idD1(1-e e)=2.6339140(1-0.02)=361.371mm取：取：D2=355 mm带实际传动比：带实际传动比：id=2.5875355140(1 0.02)D2D1(1 e e)运输机实际转速：运输机实际转速：n”=122.15

15、1r/minnidic14402.58754.556误差：误差：122.151120120n”n n=%=1.793%5%满足满足2023年2月1日星期三V带传动设计带传动设计(三三)验算带速验算带速vv=10.556m/sp pD1n601000p p1401440601000 v =(525)m/s 合适合适(四四)确定带长度确定带长度Lp，中心距，中心距a1 1）初定中心距：）初定中心距：a0公式：公式：0.7(D1+D2)a0 2(D1+D2)0.7(140+355)a0 2(140+355)346.5 a0 120(355 140)500满足满足(六六)确定三角带根数：确定三角带根数

16、：ZZ=Ps(P0+D DP0)KqKa aKL查表：皮带单根功率查表：皮带单根功率P0内插值计算P0=2.81kW查表：皮带弯曲影响系数查表：皮带弯曲影响系数KbKb=2.6510-3查表：皮带传动比系数查表：皮带传动比系数KiKi=1.121KiD DP0=Kbn(1 )=2.6510-31440(1 )11.122023年2月1日星期三V带传动设计带传动设计(六六)确定三角带根数：确定三角带根数：Z查表：化纤结构胶带材质系数查表：化纤结构胶带材质系数Kq=0.409kW查表：皮带长度系数查表：皮带长度系数KLKL=0.95故：故：Kq=0.91KiD DP0=Kbn(1 )=2.6510

17、-31440(1 )11.12查表：皮带包角系数查表：皮带包角系数Ka a内插值计算Ka a=0.939Z=Ps(P0+D DP0)KqKa aKL=2.7677.15(2.81+0.409)0.90.9390.95取：取：Z=3 根根2023年2月1日星期三V带传动设计带传动设计(七七)计算带传动作用在轴上的力：计算带传动作用在轴上的力：Q1）计算单根三角带的张力：）计算单根三角带的张力：F0查表：皮带单位长度质量查表：皮带单位长度质量qq=0.17kg/mF0=(1)+qv21000Ps2Zv2.5Ka a=(1)+0.1710.556210007.152310.5562.50.939=2

18、06.612（N）2）作用在轴上的作用力：）作用在轴上的作用力：QQ=2.Z.F0.sin(a a/2)=23206.612sin(156.309/2)=1213.273（N）2023年2月1日星期三V带传动设计(八八)带轮结构设计带轮结构设计（仅从动轮）查表：查表：f=5mm,m=15mm,e=200.4mmg=12.5mm,d d=7.5mm,b=17.4mmegbj jd dfDeDmBB=(Z-1)e+2g=65mmD=355mmDe=D+2f=365mm采用孔板结构，采用孔板结构，ZG45铸造，查表：铸造，查表：轴孔径：轴孔径：d=32mm孔毂径：孔毂径：d1=2d=64mm缘毂径：

19、缘毂径：D0=De2(m+d d)=320mm其他结构尺寸其他结构尺寸（查图册）孔毂长：孔毂长：L=64mm2023年2月1日星期三2023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(一一)齿轮材料选择，确定许用应力齿轮材料选择，确定许用应力1）材料选择）材料选择小齿轮选用45钢调质，HB1=220大齿轮选用45钢正火，HB2=190查表：查表：s sHlim1=520N/mm2s sHlim2=500N/mm2s sFlim1=190N/mm2s sFlim2=175N/mm22023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(一一)齿轮材料选择，确定许用应力齿轮材料选择，确定许用应力2）许用应

20、力计算）许用应力计算计算：计算：=472.73N/mm2齿面接触安全因数，SH=1.1齿根弯曲安全因数，SF=1.4=454.55N/mm2=135.71N/mm2=125N/mm2s sH1=s sHlim1SH5201.1s sH2=s sHlim2SH5001.1s sF1=s sFlim1SF1901.4s sF2=s sFlim2SF1751.42023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(二二)按齿面接触强度进行设计计算按齿面接触强度进行设计计算1）初选载荷系数）初选载荷系数K(载荷不大，转速不高)K=1.2 2）选择齿宽系数）选择齿宽系数f faf fa=0.43）计算中心距

21、）计算中心距aa48.5(i+1)KT1f fais sH23=48.5(4.556+1)1.2922300.44.556454.5523=179.165mm取：取：a=200mm2023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(二二)按齿面接触强度进行设计计算按齿面接触强度进行设计计算4）选择齿数）选择齿数Z1、Z2，模数，模数m取：取：Z1=18，Z2=82m=4mm2aZ1+Z2220018+825）确定实际载荷系数）确定实际载荷系数K因选择电机时已计入过载系数，故取：因选择电机时已计入过载系数，故取：K1=1齿轮圆周速度：齿轮圆周速度：v=p pd1n1601000p pmZ1n160

22、1000p p418546.718601000=2.061m/s2023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(二二)按齿面接触强度进行设计计算按齿面接触强度进行设计计算5）确定实际载荷系数）确定实际载荷系数KK1=1按按8级精度查动载系数：级精度查动载系数：K2=1.05齿宽系数齿宽系数F Fd：F Fd=0.5(i+1)F Fa=0.5(4.556+1)0.4=1.111查表得荷载集中系数：查表得荷载集中系数：K3=1.061故：故：K=K1K2K3=1.114 由于由于 KK=1.2，且二者比较接近，无须重新计算中心距且二者比较接近，无须重新计算中心距6）计算齿轮宽度）计算齿轮宽度bb

23、=f faa=0.4200=80mm2023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(三三)齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度校核查表：查表：yF1=3.02，yF2=2.23s sF1=2KT1yF1 bm2Z1=26.935N/mm2s sF1=135.71N/mm221.114922303.0280421818s sF2=s sF1 =yF2 yF1 26.9352.233.02=19.889N/mm2s sF2=125N/mm2弯曲强度足够弯曲强度足够2023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(四四)齿轮传动几何尺寸计算齿轮传动几何尺寸计算模数：m=4mm齿数：Z1=18、Z2

24、=82压力角：a a=20分度圆直径：d1=m.Z1=72mm、d2=m.Z2=328mm中心距：a=200mm齿宽：b1=90mm、b2=80mm顶圆直径：da1=80mm、da2=336mm根圆直径：df1=62mm、df2=318mm2023年2月1日星期三齿轮传动设计齿轮传动设计(五五)齿轮结构设计齿轮结构设计小齿轮设计采用齿轴结构小齿轮设计采用齿轴结构（在装配图中完成）大齿轮采用幅板式锻造齿轮，结构如下大齿轮采用幅板式锻造齿轮，结构如下代号代号名称名称结构尺寸计算公式及数据结构尺寸计算公式及数据结果结果(mm)d轴孔径轴孔径 取取 d=6060D1毂径毂径 D1=1.6d=1.660

25、96L毂孔长毂孔长 L=b=8080n倒角倒角 n=0.5m=0.542D0轮缘径轮缘径 D0=df2 2d d0=318 212294D2板孔距板孔距 D2=0.5(D0+D1)=0.5(294+96)195d1板孔径板孔径按结构需要取按结构需要取 d1=5050c板厚板厚 c=0.3b=0.3 8024r圆角圆角 r=0.4c=0.5 24122023年2月1日星期三4f50f195f294f336f328f9680f6024齿轮传动设计齿轮传动设计2023年2月1日星期三2023年2月1日星期三高速轴的设计高速轴的设计(一一)轴的材料选择轴的材料选择查表查表:选用选用45钢，调质处理。钢

26、，调质处理。HB=220，s sb=650N/mm2，s ss=350N/mm2 s s-1=300N/mm2，t t-1=155N/mm2(二二)轴径的初步估算轴径的初步估算查表：查表：C=110 及及P=5.28kW，n=546.718r/mindCPn3=110 =23.425mm5.28546.7183(三三)轴径的结构设计轴径的结构设计（与装配草图同步）取轴与带轮孔径：取轴与带轮孔径：d1=32mm轴各段直径：轴各段直径：d2=38mm，d3=40mm，d4=49mm2023年2月1日星期三d1=32d2=38d3=40d4=49d=72b1=90D D1=10D D2=20高速轴高

27、速轴 （径向祥图）（径向祥图）d1带轮孔径为依据d2定位轴肩hd3以选择轴承公径d4轴承定位轴肩hd小齿轮节圆轴承0308D D2=20d3=40d4=492023年2月1日星期三d=72D D2=20b1=90D D1=10D D1=10D D2=20l l=15(18)l1=64l2=53B=23lc=30Hl01=96.5(97)l1带轮孔径长为依据l=293(290)l02=76.5l03=76.5l2绘图+计算lc端盖长度(查表)B轴承宽度(0308)D D1箱内距离b齿轮宽度D D1箱内轴承端面l l箱外距离H端盖螺头高l0计算受力点距离l轴长度高速轴高速轴 （轴向祥图）（轴向祥图

28、）2023年2月1日星期三DBCA高速轴的设计高速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核1 1）绘制轴的计算简图）绘制轴的计算简图MeQFt1Fr19776.576.52 2）计算轴的作用力）计算轴的作用力圆周力圆周力Ft1：Ft1=2T1d129223072=2561.944N径向力径向力Fr1：Fr1=Ft1tan20=932.47N带传动作用在轴上的力带传动作用在轴上的力Q：Q=1213.273N2023年2月1日星期三DBCA高速轴的设计高速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核3 3）求支座反力）求支座反力MeQFt1Fr1

29、RBzRBxRAzRAx9776.576.5zyx水平面水平面RAx，RBxRAx=RBx=Ft1RBxRAxFt12=1280.972N垂直面垂直面RAz，RBzQFr1RBzRAzRAz=932.47176.5+1213.273(97+153)153=2448.708NRBz=1213.27397932.47276.5153=302.964N验算：验算：Q+Fr1+RBx=RAz代入数值，无误代入数值，无误2023年2月1日星期三DBCA高速轴的设计高速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核4 4）作弯矩图）作弯矩图MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAx9

30、776.576.5zyxFt1RBxRAxQFr1RBzRAzMCx=97994.358N.mmMCz=23176.704N.mmMAz=117687.48N.mmMDx=MAx=MBx=0MDz=MBz=02023年2月1日星期三DBCA高速轴的设计高速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核4 4）作弯矩图）作弯矩图合成弯矩合成弯矩MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyxMD=MB=0MA=M2Ax+M2Az=117687.48N.mmMC=M2Cx+M2Cz=100697.834N.mm5 5）作扭矩图）作扭矩图查表得：查表得：a a=0.59a aT

31、1=0.5992230=54415.7N.mm97994.358117687.48117687.48100697.83423176.70454415.72023年2月1日星期三DBCA高速轴的设计高速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核6 6）作当量弯矩图）作当量弯矩图MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyx117687.48100697.83454415.7Md=Mc2+(a aT1)2由由MdD=aT1=54415.7N.mm得：得：MdA=MA2+(a aT1)2=129658.83N.mmMdC左左=MC2+(a aT1)2=114460.134

32、N.mmMdC右右=MC2+(a aT1)2=100697.843N.mmMdB=0129658.8354415.7114460.134100697.8432023年2月1日星期三DBCA高速轴的设计高速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核7 7）校核轴的强度）校核轴的强度MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyx117687.48100697.83454415.7129658.8354415.7114460.134100697.843查表得许用弯曲应力：查表得许用弯曲应力：s s-1b=60N/mm2A点处当量弯矩最大，应力为：点处当量弯矩最大，应力为：

33、=20.259N.mm2s s-1bs sdA=MdA0.1d31129658.830.1403D点处轴径最小，应力为：点处轴径最小，应力为：s sdA=MdD0.1d3D54415.70.1323=16.606N.mm2s s-1b高速轴强度足够高速轴强度足够2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(一一)轴的材料选择轴的材料选择(二二)轴径的初步估算轴径的初步估算(三三)轴径的结构设计轴径的结构设计（与装配草图同步）同高速轴：同高速轴：选用选用45钢，调质处理。钢，调质处理。HB=220，s sb=650N/mm2查表：查表：C=110 及及P2=5.07kW，n2=120r/mi

34、ndCP2n23=110 =38.312mm5.071203取轴为联轴器孔径尺寸：取轴为联轴器孔径尺寸：d1=40mm轴各段直径：轴各段直径：d2=47mm，d3=50mm，d4=60mm2023年2月1日星期三d1=40d2=48d3=50d4=60d5=70b=80D D2=25D D2=25D D1=15d1联轴器孔径为依据d2非定位轴肩h1d3以选择轴承公径d4大齿轮孔径(预选)b大齿轮宽度轴承0310d5定位轴肩h轴套尺寸绘图确定高低速轴高低速轴 （径向祥图）（径向祥图）d4=60d3=502023年2月1日星期三b=80D D2=25D D2=25D D1=1527Bb015l01

35、=78.5l02=78.5l2=49l1=90l3=32l1联轴器孔长为依据l2绘图+计算lc端盖长度(查表26)D D1兼顾高速轴b齿轮宽度D D2箱内轴承端面H端盖螺头高l0计算受力点距离l轴长度l0=107.5B轴承宽度(0310)lcH Hb0定位轴肩宽度轴承0310套筒绘图确定l=323(320)l3绘图+计算低速轴低速轴 （轴向祥图）（轴向祥图）2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核1 1）绘制轴的计算简图）绘制轴的计算简图107.578.578.5BCADT2Ft2Fr22 2）计算轴的作用力）计算轴的作用力圆

36、周力圆周力Ft2：径向力径向力Fr2：Fr2=Ft2=932.47NFt2=Ft1=2561.94N低速轴上的力偶矩低速轴上的力偶矩T2：T2=403488N.mm2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核3 3）求支座反力）求支座反力107.578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRAzRAx水平面水平面RAx，RBxRAx=RBx=Ft22=1280.972N垂直面垂直面RAz，RBzRAz=RBz=Fr22=466.236NFt2RBxRAxFr2RBzRAz2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的

37、设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核4 4）作弯矩图）作弯矩图107.578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRAzRAxMAx=MBx=0Ft2RBxRAxFr2RBzRAzMCx=100556.3N.mmMAz=MBz=0MCz=36599.526N.mm合成弯矩合成弯矩MA=MB=0MC=M2Cx+M2Cz=107009.788N.mm2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核5 5）作扭矩图）作扭矩图107.578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRAz

38、RAx查表得：查表得：a a=0.59a aT2=0.59403488=238057.92N.mm100556.336599.526107009.788238057.926 6）作当量弯矩图）作当量弯矩图MdA=0MdD=aT2=2380577.92N.mmMdC左左=MC2+(a aT2)2=MC=107009.788N.mmMdC右右=MC2+(a aT2)2=261003.195N.mm107009.788261003.195238057.922023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(四四)按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核7 7）校核轴强度）校核轴强度107.

39、578.578.5BCADT2Ft2Fr2zyxRBzRBxRAzRAx100556.336599.526107009.788238057.92107009.788261003.195238057.92s s-1b=60N/mm2C点处当量弯矩最大，应力为：点处当量弯矩最大，应力为：=12.083N.mm2s s-1bs sdC=MdA右0.1d3c261003.1950.1603D点处轴径最小，应力为：点处轴径最小，应力为：s sdA=MdD0.1d3D238057.920.1403=37.197N.mm2n=1.31.5足够安全足够安全2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(五五

40、)按疲劳强度进行精确校核按疲劳强度进行精确校核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057.92DD键槽尺寸：D截面(128)，t=5mm*D截面校核截面校核抗弯截面系数抗弯截面系数W=p pd332bt(d t)2 2d=p p40332125(405)2240=4481.25mm3抗扭截面系数抗扭截面系数Wt=p pd316bt(d t)2 2d=p p40316125(405)2240=11218.25mm32023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(五五)按疲劳强度进行精确校核按疲劳强度进行精确校核107.578.578.5BCADzyx107009.

41、788238057.92CC*D截面校核截面校核弯曲正应力弯曲正应力s s=MDmaxW0扭转切应力扭转切应力t t=TDmaxWt238057.9211281.25=21.22N/mm22023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(五五)按疲劳强度进行精确校核按疲劳强度进行精确校核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057.92CC*D截面校核截面校核计算应力幅计算应力幅t ta=(t tmaxt tmin)/2 =t t0/2=10.61N/mm2 计算平均应力计算平均应力t tm=(t tmax+t tmin)/2 =t t+0/2=10.61N/mm2

42、 2023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(五五)按疲劳强度进行精确校核按疲劳强度进行精确校核107.578.578.5BCADzyx107009.788238057.92CC*D截面校核截面校核查表得：有效应力集中系数查表得：有效应力集中系数（按过盈配合，内插值计算）Kt t=1.89查表得：尺寸系数查表得：尺寸系数e et t=0.88查表得：表面质量系数查表得：表面质量系数按按(Ra=1.6)b b=0.93查表得：应力折算系数查表得：应力折算系数y yt t=0.052023年2月1日星期三低速轴的设计低速轴的设计(五五)按疲劳强度进行精确校核按疲劳强度进行精确校核107.57

43、8.578.5BCADzyxCC*D截面校核截面校核计算安全系数：计算安全系数：nnt t=Kt tbebet t t t 1 t tmax+y yt tt tm=155 10.61+0.0510.611.890.930.88=6.19安全系数：安全系数：n=nt t=6.19n=1.31.5足够安全足够安全2023年2月1日星期三2023年2月1日星期三高速轴滚动轴承的选择高速轴滚动轴承的选择(一一)轴承所承受的载荷轴承所承受的载荷由于轴承仅受径向载荷作用，选用单列向心球轴承：0308因因RARB，故取，故取RA=2763.523N计算计算RA=R2AX+R2AZ =1280.9722+24

44、48.7082=2763.523NRB=R2BX+R2BZ =1280.9722+302.9642=1316.312N(二二)轴承的当量载荷轴承的当量载荷查表：轴承的当量载荷为：查表：轴承的当量载荷为：P=R=2763.523N2023年2月1日星期三高速轴滚动轴承的选择高速轴滚动轴承的选择(三三)轴承型号确定轴承型号确定查表：取轴承的寿命为：查表：取轴承的寿命为：Lh=10000(h)查表得：查表得：fh=2.71 ，fF=1.5由轴转速：由轴转速：n1=546.718(r/min)查表：查表：fn=0.394(内插值计算)，ft=1(工作温度100)由此得：由此得：Cf=P=fhfFfnf

45、t2.711.50.3941 12763.523=28511.982N查表得：查表得：308型号轴承的型号轴承的 C=32000(N)满足满足CjC的要求，故高速轴轴承选用合适。的要求，故高速轴轴承选用合适。额定载荷额定载荷2023年2月1日星期三低速轴滚动轴承的选择低速轴滚动轴承的选择(一一)轴承所承受的载荷轴承所承受的载荷同高速轴，轴承仅受径向载荷作用，选用单列向心球轴承：0310因因RA=RB，取，取R=2763.523N计算计算RA=R2AX+R2AZ =1280.9722+466.2362=1363.182NRB=R2BX+R2BZ =1280.9722+466.2362=1363.

46、182N(二二)轴承的当量载荷轴承的当量载荷查表：轴承的当量载荷为：查表：轴承的当量载荷为：P=R=RA=RB=1363.182N2023年2月1日星期三低速轴滚动轴承的选择低速轴滚动轴承的选择(三三)轴承型号确定轴承型号确定查表：取轴承的寿命为：查表：取轴承的寿命为：Lh=10000(h)查表得：查表得：fh=2.71 ，fF=1.5由轴转速：由轴转速：n2=120(r/min)查表：查表：fn=0.652，ft=1(工作温度100)由此得：由此得：Cf=P=fhfFfnft2.711.50.6521 11363.182=8498.98N 所需所需C值甚小，但根据低速轴结构要求，必须保证轴承

47、内径值甚小，但根据低速轴结构要求，必须保证轴承内径d=50mm 因此改选因此改选210型轴承，型轴承，C=27500(N)轴承轴承B=20mm，D=90mm。低速轴跨度改变为低速轴跨度改变为l=150mm，小于初定，小于初定的的l=157mm，轴强度足够。，轴强度足够。2023年2月1日星期三2023年2月1日星期三高速轴与带轮联结键高速轴与带轮联结键(一一)键的型号确定键的型号确定带和轴配合选钩头楔型键：带和轴配合选钩头楔型键：bh=108取键长：取键长：L=80mm键的工作长度：键的工作长度：l=L-(-(b+h)=)=62mm(二二)键的强度计算键的强度计算键的材料键的材料45号钢，带轮

48、为铸钢号钢，带轮为铸钢查表得键联结的许用比压为：查表得键联结的许用比压为：p=100120N/mm2 2钢对铸钢的摩擦系数取：钢对铸钢的摩擦系数取：f =0.15工作比压：工作比压：12T6l(b+6fd)p=1292230662(10+60.1532)=76.679N/mm2p 合适合适2023年2月1日星期三低速轴与齿轮联结键低速轴与齿轮联结键(一一)键的型号确定键的型号确定齿轮和轴配合选普通齿轮和轴配合选普通A型平键：型平键：bh=1811取键长：取键长：L=70mm。即：键即：键1870 GB/T1096-90键的工作长度：键的工作长度：l=L-b=52mm高度：高度：k=h/2=11

49、/2=5.5mm(二二)键的强度计算键的强度计算键的材料键的材料45号钢，齿轮为号钢，齿轮为45钢钢查表得键联结的许用比压为：查表得键联结的许用比压为：p=100120N/mm2键的许用切应力为：键的许用切应力为：t t=90N/mm22023年2月1日星期三低速轴与齿轮联结键低速轴与齿轮联结键(二二)键的强度计算键的强度计算键联结的工作比压：键联结的工作比压：2Tdklp=2403488605.552=47.027N/mm2 p 合适合适键的切应力：键的切应力：2Tdblt t=2403488601852=14.369N/mm2 t t 合适合适2023年2月1日星期三低速轴与联轴器联结键低

50、速轴与联轴器联结键(一一)键的型号确定键的型号确定齿轮和联轴器选普通齿轮和联轴器选普通A型平键：型平键：bh=128取键长：取键长：L=80mm。即：键即：键1280 GB/T1096-90键的工作长度：键的工作长度：l=L-b=68mm高度：高度：k=h/2=8/2=4mm(二二)键的强度计算键的强度计算键的材料键的材料45号钢，联轴器为号钢，联轴器为ZG45钢钢查表得键联结的许用比压为：查表得键联结的许用比压为：p=100120N/mm2键的许用切应力为：键的许用切应力为：t t=90N/mm22023年2月1日星期三低速轴与联轴器联结键低速轴与联轴器联结键(二二)键的强度计算键的强度计算