资源描述
1、设计要求 设计一用于链板式运输机传动装置，其为圆锥 条有效拉力F=11000N,链速 V=s,链节距为 日两班制，寿命 10 年，传动不逆转，有中等冲击，链速允许误差为 5%。 2、选择电动机 动机容量 轮的输出功率 由 F=1000 动机输出功率 w / 取 1=轮） , 2=齿轮） , 3=轴器） , 4=动轴承） , 5=锥齿轮）； 6=柱齿轮） = 1 2（ 3） 2 （ 4） 4 5 6= 动机额定功率 由此可知选取型号为 率为 n=1440r/3、计算传动装置的运动和动力参数 于链轮输出功率与转速 V=100060 动装置的总传动比 I=n/440/配各级传动比 选择链轮传动比 ,圆锥齿轮 4,圆柱斜齿齿轮 轴转速 共 6 根轴，各轴序号如简图 440 r / n2=1440 440 /4= 360r / 360/5r/n5=75 r / 5r/轴输入功率： . 5 3=3= 5= 5=43=. 90 4轴输入转距： 550 550 440=m 9550 m 550 P3/m 550 m 550P5/ m 550P6/锥直齿齿轮设计 料及齿 数 1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用 7 级精度 2）材料选择 由机械设计（第八版）表 10择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40）选小齿轮齿数为 25,大齿轮齿数 1004252 3 2 (1) 1） ） 42251 3） 械设计（第八版）表 10取齿宽系数 R ） 械设计（第八版）表 10得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a5） 械设计（第八版）图 10得小齿轮的接触疲劳强度极限； 大齿轮的接 触疲劳强度极限 6） 992 101 4105 5 8N 905 . 0 4 5 8103 0 08214 4 0160 7)械设计（第八版）图 10得接触疲劳寿命系数 0 8 , 2H N 1 8) 取失效率为 1%，安全系数 S=1，故 81 62l (2). 计算 1). 试 算 小 齿 轮 分 度 圆 直 径1 224 2) 0 060 1 4 4 0 060 3) 根据 v s， 7 级精度，由图 10得动载荷系数 齿轮 ； K =1,由表 10得使用系数 据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查表得 ，则 7 接触强度载荷系数 ) 35)取整为 4)计算齿轮相关系数 6215075901014193ar 01 0 041 0 02547)圆整并确定齿宽 圆整取 5,70 12 1)确定弯曲强度载荷系数 )计算当量齿数 82 4 0co 查取齿形系数和应力校正系数 由表 10得 F ，4)由机械设计（第八版）图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限， 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 5)由机械设计（第八版）图 10弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S= 22111 7)校核弯曲强度 根据弯曲强度公式 Y 22 进行校核 122412211111 222412212212 满足弯曲强度，所以参数合适。 柱斜齿轮设计 1. 选定齿轮的精度等级、材料及齿数 1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度 2）材料选择 由表 10择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40）选小齿轮齿数为 23 ,大齿轮齿数 Z ,取 001 4) 选取螺旋角。初选螺旋角 14o 2131 2 1t （ 1） 1)2)械设计（第八版）图 10取区域系数 )机械 设计 （第 八版 ） 图 10得 ， 4) 52253 由机械设计（第八版）表 10取齿宽系数 1d 6)械设计（第八版）表 10得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a7)械设计（第八版）图 10得小齿轮的接触疲劳强度极限 ； 大齿轮的接触疲劳强度极限 8) 901 . 2 6106538213 2 060 892 103 4101 N 9)械设计（第八版）图 10得接触疲劳寿命系数 0 9 5 , 2H N 1 10)取失效率为 1%，安全系数 S=1，故 01 i 11) 5 6 4 . 3 M P 1 （ 2） 1). 25 2) 0 060 3 6 0 060 3)b 及模数 4) 5) 由机械设计（第八版）表 10得使用系数 ； 根据v=s， 7 级精度，由机械设计（第八版）图 10得动载荷 系数 ,由表10得 ,由图 10得 ,由表 10得 1 故载荷系数 2 6)37)2314c o o 8）几何尺寸计算 1、 计算中心距 11023co 将中心距圆整为 158、 按圆整后的中心距修正螺旋角 11023a r c c o r c c o s 因值改变不多，故 ,等值不必修正。 （ 3） 齿轮的分度圆直径 0c o o （ 4） 圆整后取 7 6 m m ，213 212 c o sF a S an Y （ 1） 1） 2 . 5 41 . 3 41 . 0 41 . 11 . 5 2） ，从图 10得螺旋角影响系数 3） 齿数 0c o 0c o o o Z4） 由 机 械 设 计 （ 第 八 版 ） 表 10 F ， 5）由机械设计（第八版）图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限， 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 6）由机械设计（第八版）图 10弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S= 8） 齿轮的加以比较 大齿轮的数值大。 （ 2） 225n 圆整 3故 取 23，2 式齿轮 度等级、材料及齿数 1）按传动方案，选用开式直齿圆柱齿轮传动 2）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用 7 级精度 3）材料选择 由表 10择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40）选小齿轮齿数为 21 ,大齿轮齿数 633212 Z 3 d 1（ 1） 1） ） 54451 3） 机械设计（第八版） 表 10取齿宽系数 d1 4） 机械设计（第八版） 表 10得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a5). 由 机械设计（第八版） 图 10得小齿轮的接触疲劳强度极限； 大齿轮的接触疲劳强度极限 6) 8 58217560 782 7)机械设计（第八版） 图 10得接触疲劳寿命系数 0 9 6 , 2H N 1 8) 取失效率为 1%，安全系数 S=1，故 i i （ 2） 1） . 试算小齿轮分度圆直径1入 H 中较小的值 24 2) 3)计算齿宽 b 51 4)计算齿宽与齿高之比 模 数 5齿高 5) 由 机械设计（第八版） 表 10得使用系数 1 。 根据 v=s， 7 级精度，由 机械设计（第八版） 图 10 得动载荷系数 ,由 机械设计（第八版） 表10得 ,由 机械设计（第八版） 图 10得 ,由表 10得1F 故载荷系数 1 . 3 3 61 . 3 2 311 . 0 11 6)37)m 6 按齿根弯曲强度设计 3 F （ 1） . 确定公式内的个各算数值 1)由 机械设计（第八版） 图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ， 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 2)机械设计（第八版） 图 10得弯曲疲劳寿命系数 0 9 6 , 2F N 1 3) 取弯曲疲 劳安全系数 S= 61 . 4 0 . 9 83 8 02 4)计算载荷系数 K 1 . 2 9 31 . 2 811 . 0 11 5)由 机械设计（第八版） 表 10得 5 6,2 . 2 F ，6） . 计算大、小齿轮的加以比较 0 1 4 7 67 7 0 1 大齿轮的数值大。 （ 2） . 设计计算 25 圆整 4，可满足齿根弯曲疲劳强度， 故 1 则872932 （ 1） . 计算分度圆直径 （ 2） . 计算中心距 481162 1 （ 3） . 计算齿轮宽度 61 1 61 圆整后取 1 2 5 m 0 m 2 ， 5 轴的设计计算 入轴设计 输入轴上的功率 1P 、转速 2n 和转矩 2T i n,/1 4 4 2， 作用在齿轮上的力 已知高速级小圆锥齿轮的分度圆直径为 6 1 1(233)d 111 m 而 i a i nt a o a o st a 圆周力 径向力 轴向力 方向如图所示 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢（调质），根据机械设计（第八版）表 15 0 112A ，得 4 04 4 0m ，输入轴的最小 直径为安装联轴器的直径 12d ，为了使所选的轴直径 12d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩1，查机械设计（第八版）表 14于转矩变化很小，故取 ，则 4 6 9 4 33 6 1 1 械设计课程设计选 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 160000N ，半联轴 器的孔径 01 ，故取 021 ，半联轴器长度 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度为 38 （ 1） . 拟定轴上零件的装配方案如下 (2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1） 1段右端需制出一轴肩，故取 2的直径2 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力 ，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 732 ，由机械设计课程设计手册初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 303006，其尺寸为 ，,306543 而 143 。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得 30310 型轴承的定位轴肩高度 ，因此取 3）取安装齿轮处的轴段 6直径 576 ；为使套筒可靠地压紧轴承， 5应略短于轴承宽度，故取 。 4）轴承端盖的总宽度为 20据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求， 求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离 30l ，故取 2350l 5）锥齿轮轮毂宽度为 使套筒端面可靠地压紧齿轮取 076 6）由于 2，故取 （ 3） 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按 67d 由表 6得平键截面 8 ，键槽用键槽铣刀加工，长为 50时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 76滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为 （ 4） . 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 2 45 5)6)根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ，轴 的计算应力 212 前已选定轴的材料为 45 钢（调质），由表 15得 116 0 , a ，故安全。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 201 201 H 15842 V 弯矩 M 总弯矩 精确校核轴的疲劳强度 （ 1） . 判断危险截面 截面 5 右侧受应力最大 （ 2） . 截面 5 右侧 抗弯截面系数 333 1 抗扭截面系数 33T 5 4 0 00 .2 dW 截面 5 右侧弯矩 M 为 68270 截面 5 上的扭矩 1T 为 361102 截面上的弯曲应力 M P 0 06 82 7 0 截面上的扭转切应力 0 03 6 1 1 01 轴的材料为 45 钢，调质处理。由机械设计（第八版）表 15得116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a 。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数b及 按机械设计（第八版）附表 3取。因 插值后查得 又由机械设计（第八版）附图 3得轴的材料敏感系数为 0 . 8 2 , 0 . 8 5 故有效应力集中系数为 (1kq 由机 械设计（第八版）附图 3得尺寸系数 ，由机械设计（第八版）附图 3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3表面质量系数为 0 轴未经表面强化处理，即 1q ，则综合系数为 计算安全系数 . 故可知安全。 间轴设计 输入轴上的功率 2P 、转速 2n 和转矩 2T i n,/360,22 作用在齿轮上的力 已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为 9233d 11 而 a a o a o st a 已知圆锥齿轮的平均分度圆直径为 m d 222 而 o st 0 圆周力 径向力 轴向力 方向如图所示 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 40 调质），根据 机械设计（第八版） 表15 108，得 23 6 0m ， 2 轴的最小直径显然是安装滚动轴承的直径 21d 和65（ 1） . 拟定轴上零件的装配方案如下 (2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 66521 ，由机械设计课程设计初步选取 0 基本游隙组，标 准精度级的单列圆锥滚子轴承 30306，其尺寸为 ，,306521 这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得30306 型轴承的定位轴肩高度 ，因此取套筒直径 37 2）取安装齿轮处的轴段 5 ；锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮毂长 L=55了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取2 ，齿轮的右端面采用轴间定位，轴间高度 ，故取 ，则轴环处的直径为 343 。 3）已知圆柱斜齿轮齿宽 B ，为使套筒端面可靠地压紧端面，此轴应略短于轮毂长，故取 。 4）箱体 小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取 ，。 （ 3） 圆 锥 齿 轮 的 周 向 定 位 采 用 平 键 连 接 ， 按32d由表 6 得 平 键 截 面10b ，键槽用键槽铣刀加工，长为 22时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为67柱齿轮的周向定位采用平键连接，按54得平键截面 10b ，键槽用键槽铣刀加工，长为 56时为保证齿轮与轴配合有良好的对中 性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为6m。 （ 4） . 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 2 45 根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ，轴 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 021 H 97412 V 08412 弯矩 M 3 a x 的计算应力 222m a 前已选定轴的材料为 40质），由机械设计（第八版）表 15得 1 P ，故安全。 确校核轴的疲劳强度 精确校核轴的疲劳强度 （ 1） . 判断危险截面 截面 5 右侧受应力最大 （ 2） . 截面 5 右侧 抗弯截面系数 333 1 抗扭截面系数 33T 5 4 0 00 .2 dW 截面 5 右侧弯矩 M 为 98582 截面 5 上的扭矩3 1387403截面上的弯曲应力 M P 截面上的扭转切应力 M P T 0 01 3 8 7 42 轴的材料为 45 钢，调质处理。由机械设计（第八版）表 15 0,3 5 5,7 3 5 11 M P 。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数b及 按附表 3取。因 插值后查得 又由附图 3得轴的材料敏感系数为 0 , 0 故有效应力集中系数为 (1kq 由附图 3得尺寸系数 ，由附图 3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图 3表面质量系数为 0 轴未经表面强化处理，即 1q ，则综合系数为 计算安全系数 3 故可知安全。 （ 3） . 截面 5 左侧 抗弯截面系数 333 8 1 抗扭截面系数 33T 85750 .2 dW 截面 5 左侧弯矩 M 为 98582 截面 5 上的扭矩3 1387403截面上的弯曲应力 M P 6 7 409 58 5 2 轴的材料为 45 钢，调质处理。由机械设计（第八版）表 15 0,3 5 5,7 3 5 11 M P 。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数b及 按附表 3取。因 插值后查得 又由附图 3得轴的材料敏感系数为 0 . 8 2 , 0 . 8 5 故有效应力集中系数为 (1kq 由机械设计（第八版）附图 3得尺寸系数 ，由机械设计（第八版）附图 3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由机械设计 （第八版）附图 3表面质量系数为 0 轴未经表面强化处理，即 1q ， 计算安全系数 故可知安全。 出轴设计 输入轴上的功率 4P 、转速 4n 和转矩 4T 作用在齿轮上的力 已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为 3 01 1 03d 22 而 5 8c o st 8 41 圆周力 径向力 轴向力 方向如图所示 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢 （调质），根据机械设计（第八版）表15 112，得 47 4 0 1d 30m ，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径 12d ，为了使所选的轴直径 12d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取连轴器型号。 联轴器的计算转矩3，查表 14于转矩变化很小，故取 ，则 3 3 6 5 184 1 2 7 械设计课程设计选 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 1250000N ，半联轴器的孔径 41 ，故取 421 ，半联轴器长度 112 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度为 84 （ 1） . 拟定轴上零件的装配方案如下 (2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1） 足半联轴器的轴向定位， 1段右端需制出一轴肩，故取 2的直径2 ，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径 56 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度 84 ，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故取1的长度应比 1L 略短些，现取 1 。 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选 用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 532 ，由机械设计课程设计初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30312，其尺寸为 060d ，,608743 而 。 3）左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计手册查得 30311 型轴承的定位轴肩高度 ，因此取 ，齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮齿宽为 85 为 了 使 套 筒 端 面 可 靠 地 压 紧 齿 轮 ， 此 轴 段 应 略 短 于 轮 毂 宽 度 故 取7,67 7676 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取 ，则轴环处的直径为 465 。轴环宽度 ，故取 65 4）轴承端盖的总宽度为 20据 轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求， 求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距 0 ，故取 2350l 5）箱体 小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取 4, 。 （ 3） 齿轮、半联轴器的周向定位采用平键连接，按76d由机械设计（第八版）表 6得平键截面220b ，键槽用键槽铣刀加工，长为 56时为保证 齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为67同样半联轴器与轴连接，选用平键 14970联轴器与轴的配合为67滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为 6k 。 （ 4） . 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 2 45 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 471 H 16222 V 87412 弯矩 M 8 总弯矩 扭矩 T 根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循 环变应力，取 ，轴 的计算应力 2222 前已选定轴的材料为 45 钢（调质），由机械设计（第八版）表 15得 1 P ，故安全。 确校核轴的疲劳强度 精确校核轴的疲劳强度 （ 1） . 判断危险截面 截面 7 右侧受应力最大 （ 2） . 截面 7 右侧 抗弯截面系数 333 1 抗扭截面系数 33T 4 3 2 0 00 .2 dW 截面 7 右侧弯矩 M 为 截面 7 上的扭矩 1T 为 截面上的弯曲应力 M P 截面上的扭转切应力 M P 2 0 06 4 1 2 7 01 轴的材料为 45 钢，调质处理。由机械设计（第八版）表 15得116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a 。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数b及 按机械设计（第八版）附表 3取。因 插值后查得 又由机械设计（第八版）附图 3得轴的材料敏感系数为 0 , 0 故有效应力集中系数为 (2(1kq 由机械设计（第八版）附图 3得尺寸系数 ，由机械设计（第八版）附图 3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3表面质量系数为 0 轴未经表面强化处理，即 1q ，则综合系数为 计算安全系数 故可知安 全。 6、滚动轴承的选择及计算 入轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30306 ，其尺寸为 ， ,31.0e =10/3,C=55800N, 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 201 V H 15842 V 1 7, 0 2 则 1 721 7 022211d 254461792 1 06 2 5221故 ( （） 535 5 80 01 4 4060 106010 ，故合格 间轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计 初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥 滚 子 轴 承 30306 ， 其 尺 寸 为 ，r 8, 5 8 0 0, 5 1, 2 7 2 则 5 2 722211d 5 2 4221载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F H 14021 701 H 19742 V 10842 故 ( （） 故 085 5 80 036060 106010 ，故合格 出轴滚动轴承计算 初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥 滚 子 轴 承 30312 ， 其 尺 寸 为 060d ，r 62, 595 2 则 rdrd
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