（说明书）--联轴器-展开式二级斜齿圆柱-联轴器，F=2800,v=1

目录

第一章设计任务书 ........................................................................................................................... 3

1.1设计题目............................................................................................................................. 3 1.2设计步骤............................................................................................................................. 3 第二章传动装置总体设计方案 ....................................................................................................... 3

2.1传动方案............................................................................................................................. 3 2.2该方案的优缺点 ................................................................................................................. 3 第三章电动机的选择 ....................................................................................................................... 4

3.1选择电动机类型 ................................................................................................................. 4 3.2确定传动装置的效率 ......................................................................................................... 4 3.3选择电动机的容量 ............................................................................................................. 4 3.4确定电动机参数 ................................................................................................................. 4 3.5确定传动装置的总传动比和分配传动比 ......................................................................... 5 第四章计算传动装置运动学和动力学参数 ................................................................................... 5

4.1电动机输出参数 ................................................................................................................. 5 4.2高速轴Ⅰ的参数 ................................................................................................................. 6 4.3中间轴Ⅱ的参数 ................................................................................................................. 6 4.4低速轴Ⅲ的参数 ................................................................................................................. 6 4.5滚筒轴的参数 ..................................................................................................................... 6 第五章减速器高速级齿轮传动设计计算 ....................................................................................... 7

5.1选精度等级、材料及齿数 ................................................................................................. 7 5.2按齿面接触疲劳强度设计 ................................................................................................. 7 5.3确定传动尺寸 ................................................................................................................... 10 5.4校核齿根弯曲疲劳强度 ................................................................................................... 10 5.5计算齿轮传动其它几何尺寸 ........................................................................................... 11 5.6齿轮参数和几何尺寸总结 ............................................................................................... 11 第六章减速器低速级齿轮传动设计计算 ..................................................................................... 12

6.1选精度等级、材料及齿数 ............................................................................................... 12 6.2按齿面接触疲劳强度设计 ............................................................................................... 12 6.3确定传动尺寸 ................................................................................................................... 14 6.4校核齿根弯曲疲劳强度 ................................................................................................... 15 6.5计算齿轮传动其它几何尺寸 ........................................................................................... 16 6.6齿轮参数和几何尺寸总结 ............................................................................................... 16 第七章轴的设计 ............................................................................................................................. 17

7.1高速轴设计计算 ............................................................................................................... 17 7.2中间轴设计计算 ............................................................................................................... 23 7.3低速轴设计计算 ............................................................................................................... 29 第八章滚动轴承寿命校核 ............................................................................................................. 35

8.1高速轴上的轴承校核 ....................................................................................................... 35 8.2中间轴上的轴承校核 ....................................................................................................... 36 8.3低速轴上的轴承校核 ....................................................................................................... 37 第九章键联接设计计算 ................................................................................................................. 38

9.1高速轴与联轴器配合处的键连接 ................................................................................... 38

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9.2中速轴与齿轮2配合处的键连接 ................................................................................... 38 9.3中速轴与齿轮3配合处的键连接 ................................................................................... 39 9.4低速轴与齿轮4配合处的键连接 ................................................................................... 39 9.5低速轴与联轴器配合处的键连接 ................................................................................... 39 第十章联轴器的选择 ..................................................................................................................... 40

10.1高速轴上联轴器 ............................................................................................................. 40 10.2低速轴上联轴器 ............................................................................................................. 40 第十一章减速器的密封与润滑 ..................................................................................................... 40

11.1减速器的密封 ................................................................................................................. 40 11.2齿轮的润滑..................................................................................................................... 41 11.3轴承的润滑..................................................................................................................... 41 第十二章减速器附件设计 ............................................................................................................. 41

12.1轴承端盖......................................................................................................................... 41 12.2油面指示器..................................................................................................................... 41 12.3通气器 ............................................................................................................................ 42 12.4放油孔及放油螺塞 ......................................................................................................... 42 12.5窥视孔和视孔盖 ............................................................................................................. 42 12.6定位销 ............................................................................................................................ 42 12.7启盖螺钉......................................................................................................................... 43 12.8螺栓及螺钉..................................................................................................................... 43 第十三章减速器箱体主要结构尺寸 ............................................................................................. 43 第十四章设计小结 ......................................................................................................................... 44 第十五章参考文献 ......................................................................................................................... 44

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第一章设计任务书

1.1设计题目

展开式二级斜齿圆柱减速器，拉力F=2800N，速度v=1.4m/s，直径D=350mm，每天工作小时数：16小时，工作年限（寿命）：8年，每年工作天数：300天，配备有三相交流电源，电压380/220V。

1.2设计步骤

1.传动装置总体设计方案 2.电动机的选择

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 4.计算传动装置的运动和动力参数 5.减速器内部传动设计计算 6.传动轴的设计 7.滚动轴承校核 8.键联接设计 9.联轴器设计 10.润滑密封设计 11.箱体结构设计

第二章传动装置总体设计方案

2.1传动方案

传动方案已给定，减速器为展开式二级圆柱齿轮减速器。

2.2该方案的优缺点

展开式二级圆柱齿轮减速器由于齿轮相对轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。

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第三章电动机的选择

3.1选择电动机类型

按工作要求和工况条件，选用三相笼型异步电动机，电压为380V，Y型。

3.2确定传动装置的效率

查表得：

联轴器的效率：η1=0.99 一对滚动轴承的效率：η2=0.99 闭式圆柱齿轮的传动效率：η3=0.98 工作机效率：ηw=0.97 故传动装置的总效率

242

????=??1??2??3????=0.877

3.3选择电动机的容量

工作机所需功率为

????=

??×??2800×1.4

==3.92???? 100010003.4确定电动机参数

电动机所需额定功率:

????=

工作转速：

????=

60×1000×??60×1000×1.4

==76.43??????

??×??3.14×350????3.92

==4.47???? ????0.877经查表按推荐的合理传动比范围，二级圆柱齿轮减速器传动比范围为：8--40因此理论传动比范围为：8--40。可选择的电动机转速范围为nd=ia×nw=(8--40)×76.43=611--3057r/min。进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：Y132M2-6的三相异步电动机，额定功率Pen=5.5kW，满载转速为nm=960r/min，同步转速为nt=1000r/min。 电机主要外形尺寸：

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中心高 外形尺寸 地脚安装尺寸 A×B 216×178 地脚螺栓孔直径 K 12 轴伸尺寸 键部位尺寸 H 132 L×HD 515×315 D×E 38×80 F×G 10×33 3.5确定传动装置的总传动比和分配传动比

（1）总传动比的计算

由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw，可以计算出传动装置总传动比为：

????=

（2）分配传动装置传动比 高速级传动比

??1= 1.35×????=4.12

则低速级的传动比

??2=3.05

减速器总传动比

????=??1×??2=12.566 ????960

==12.561 ????76.43第四章计算传动装置运动学和动力学参数

4.1电动机输出参数

功率：??0=????=4.47????

第5页/共45页

转速：??0=????=960??????

扭矩：??0=9.55×106×

??04.47=9.55×106×=44467.19??????? ??09604.2高速轴Ⅰ的参数

功率：??1=??0×??1=4.47×0.99=4.43???? 转速：??1=??0=960??????

扭矩：??1=9.55×106×

??14.43=9.55×106×=44069.27??????? ??19604.3中间轴Ⅱ的参数

功率：??2=??1×??2×??3=4.43×0.99×0.98=4.3????

转速：??2=

扭矩：??2=9.55×106×

??1960

==233.01?????? ??14.12??24.3=9.55×106×=176237.07??????? ??2233.014.4低速轴Ⅲ的参数

功率：??3=??2×??2×??3=4.3×0.99×0.98=4.17????

转速：??3=

扭矩：??3=9.55×106×

??2233.01

==76.43?????? ??23.05??34.17=9.55×106×=521045.4??????? ??376.434.5滚筒轴的参数

2

功率：????=??3×????×??1×??2=4.17×0.97×0.99×0.99×0.99 =3.92????

转速：????=??3=76.43??????

扭矩：????=9.55×106×

????3.92=9.55×106×=489807.67??????? ????76.43运动和动力参数计算结果整理于下表:

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轴名 功率P(kW) 输入 输出 4.47 4.39 转矩T(N?mm) 输入 输出 转速传动比i (r/min) 1 效率η 电动机 轴 Ⅰ轴 4.43 44467.19 960 960 0.99 44069.27 43628.5773 176237.07 174474.6993 4.12 233.01 3.05 76.43 1 76.43 0.97 Ⅱ轴 4.3 4.26 0.97 Ⅲ轴 4.17 4.13 521045.4 515834.946 511049.33 506051.29 0.96 工作机4.09 轴 4.05 第五章减速器高速级齿轮传动设计计算

5.1选精度等级、材料及齿数

（1）由选择小齿轮45(调质)，硬度为240HBS，大齿轮45(正火(常化))，硬度为190HBS （2）选小齿轮齿数Z1=24，则大齿轮齿数Z2=Z1×i=24×4.12=100。 实际传动比i=4.167 （3）初选螺旋角β=16°。 （4）压力角α=20°。

5.2按齿面接触疲劳强度设计

（1）由式试算小齿轮分度圆直径，即

????×????×????×????22×??????×????+1

≥ ××

???? ??????3

??1??

1）确定公式中的各参数值 ①试选载荷系数KHt=1.3 ②小齿轮传递的扭矩:

第7页/共45页

??=9.55×106×

③查表选取齿宽系数φd=1 ④由图查取区域系数ZH=2.45

??4.43=9.55×106×=44069.27??????? ??960

⑤查表得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa ⑥重合度 端面重合度为：

1111

????= 1.88?3.2 + ????????= 1.88?3.2 + ??????16°=1.65

??1??224100轴向重合度为：

????=0.318×????×??1×????????=0.318×1×24×??????16°=2.19

查得重合度系数Zε=0.629 查得螺旋角系数Zβ=0.98 ⑧计算接触疲劳许用应力[ζH]

由图查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为：

??????????1=600??????，??????????2=550??????

计算应力循环次数

????1=60×??×??×???=60×960×1×16×300×8=2.212×109

????2

由图查取接触疲劳系数：

??????1=0.836，??????2=0.916

取失效概率为1%，安全系数S=1，得

???? 1= ???? 2=

??????1×??????????10.836×600

==502??????

??1??????2×??????????20.916×550

==504??????

??1????12.212×109

===5.369×108 ??4.12取[ζH]1和[ζH]2中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即

???? =502??????

2）试算小齿轮分度圆直径

第8页/共45页

??1??

????×????×????×????22×??????×????+1

≥ ×× ???? ??????3

2×1.3×44069.274.12+12.45×189.8×0.629×0.982

= ×× 14.125023

=35.941????

（2）调整小齿轮分度圆直径 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度ν

??=

齿宽b

??=????×??1??=1×35.941=35.941????

2）计算实际载荷系数KH ①查表得使用系数KA=1 ②查图得动载系数Kv=1.086 ③齿轮的圆周力。

????=2×????×

??44069.27

=2×=2452?? ??135.941??×??1??×????×35.941×960

==1.806

60×100060×1000????245268??100??

=1×=< ??35.941????????查表得齿间载荷分配系数：KHα=1.4 查表得齿向载荷分布系数：KHβ=1.432 实际载荷系数为

????=????×????×??????×??????=1×1.086×1.4×1.432=2.177

3）按实际载荷系数算得的分度圆直径

32.177????

??1=??1??× =35.941× =42.68????

??????1.33

4）确定模数

????=

??1×????????42.68×??????16°==1.709????，取????=2????。 ??124第9页/共45页

5.3确定传动尺寸

（1）计算中心距

??1+??2 ×??????==129????，圆整为130????

2×????????（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

??1+??2 ×????

??=acos =17.4842°

2×??β=17°29'3\

（3）计算小、大齿轮的分度圆直径

??1=??2=

（4）计算齿宽

??=????×??1=50.32????

取B1=60mm B2=55mm

??1×????

=50.325????

??????????2×????

=209.688????

????????5.4校核齿根弯曲疲劳强度

齿根弯曲疲劳强度条件为

????=

2×??×??2

×??????×??????×????×????×cos??≤ ?? ?? ??×????×??1

1） K、T、mn和d1同前 齿宽b=b2=55

齿形系数YFa和应力修正系数YSa，当量齿数为： 小齿轮当量齿数：

????1=

大齿轮当量齿数：

????2

查表得：

??????1=2.53，??????2=2.148 ??????1=1.61，??????2=1.822

第10页/共45页

??124=°=27.659 cos3??cos317.4842??2100==°=115.247 cos3??cos317.4842

????=0???????

g.转矩和扭矩图

??1=43628.58???????

h.绘制当量弯矩图 截面A处当量弯矩：

??????=0???????

截面B处当量弯矩：

2

??????= ????+ ???? 2= 0 2+ 0.6×43628.58 2=26177???????

截面C左侧当量弯矩：

2??????左= ????+ ???? 2= 69616 2+ 0.6×43628.58 2=74375??????? 左截面C右侧当量弯矩：

??????右=????右72678???????

截面D处当量弯矩：

2

??????= ????+ ???? 2= 0 2+ 0.6×43628.58 2=26177???????

第21页/共45页

f.按弯扭合成强度校核轴的强度

第22页/共45页

其抗弯截面系数为

??×??3

??==10187.63????3

32抗扭截面系数为

??×??3

????==20375.26????3

16最大弯曲应力为

??=

剪切应力为

??=

??

=2.16?????? ????

??

=7.3?????? ??按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向传动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数α=0.6，则当量应力为

??????= ??2+4× ??×?? 2=7.75??????

查表得45，调质处理，抗拉强度极限ζB=640MPa，则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa，ζe<[ζ-1b]，所以强度满足要求。

7.2中间轴设计计算

（1）已经确定的运动学和动力学参数

转速n=233.01r/min；功率P=4.3kW；轴所传递的转矩T=176237.07N?mm （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力

由表选用45，调质处理，硬度为217∽255HBS，许用弯曲应力为[ζ]=60MPa （3）按扭转强度概略计算轴的最小直径

由于中间轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取A0=115。

3??34.3

??≥??0× =115× =30.39????

??233.01由于最小直径轴段处均为滚动轴承，故选标准直径dmin=35mm （4）设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析

由于齿轮3的尺寸较大，其键槽底到齿根圆距离x远大于2，因此设计成分离体，即齿轮3

安装在中速轴上，中速轴设计成普通阶梯轴。显然，轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸轴上齿轮3、齿轮2及两个轴承。

与轴承相配合的轴径需磨削。两齿轮之间以轴环定位；两齿轮的另一端各采用套筒定位；齿

第23页/共45页

轮与轴的连接选用普通平键，A型。联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。 b.确定各轴段的长度和直径。

确定各段轴直径

d1：滚动轴承处轴段，应与轴承内圈尺寸一致，选取d1=35mm，选取轴承型号为角接触轴承7207AC

d2：过渡轴段，故选取d2=40mm。 d3：轴肩段，故选取d3=50mm。 d4：过渡轴段，故选取d4=40mm。

d5：滚动轴承轴段，要求与d1轴段相同，故选取d5=35mm。 各轴段长度的确定

L1：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L1=34mm。

L2：由小齿轮的宽度确定，为保证轴向定位可靠，长度略小于齿轮宽度，选取L2=78mm。 L3：轴肩段，取L3=15mm。

L4：由大齿轮的宽度确定，为保证轴向定位可靠，长度略小于齿轮宽度，选取L4=53mm。 L5：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L5=36.5mm。 轴段 1 2 3 4 5 第24页/共45页

直径(mm) 长度(mm) 35 34 40 78 50 15 40 53 35 36.5 （5）弯曲-扭转组合强度校核 a.画中速轴的受力图

如图所示为中速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力

齿轮2所受的圆周力（d2为齿轮2的分度圆直径）

????2=2×

齿轮2所受的径向力

????2=????2×

齿轮2所受的轴向力

????2=????2×????????=1681×??????17.4842°=530??

齿轮3所受的圆周力（d3为齿轮3的分度圆直径）

′??2176237.07

????3=2×=2×=4748??

??374.229??2176237.07=2×=1681?? ??2209.688??????????????20°=1681×=641?? ??????????????17.4842°

齿轮3所受的径向力

????3=????3×

齿轮3所受的轴向力

????3=????3×????????=4748×??????14.077°=1191??

c.计算作用在轴上的支座反力

轴承中点到低速级小齿轮中点距离La=65mm，低速级小齿轮中点到高速级大齿轮中点距离

Lb=82.5mm，高速级大齿轮中点到轴承中点距离Lc=55mm 轴承A在水平面内支反力

????3×?????????2× ????+???? +????2×

????+????+????

=

1781×65?641× 65+82.5 +530×

65+82.5+55209.688

2

??22

??????????????20°

=4748×=1781?? ??????????????14.077°??????=

?????3×

??32

?1191×

74.2292

= 161??

轴承B在水平面内支反力

??????=????3????????????2=1781? 161 ?641=979??

轴承A在垂直面内支反力

第25页/共45页

??????=

????3×????+????2× ????+???? 4748×65+1681× 65+82.5

== 2748??

????+????+????65+82.5+55轴承B在垂直面内支反力

??????=

????3× ????+???? +????2×????4748× 82.5+55 +1681×55

== 3681??

????+????+????65+82.5+55轴承A的总支承反力为：

22????= ??????+??????= 161 2+ 2748 2=2752.71??

轴承B的总支承反力为：

22????= ??????+??????= 979 2+ 3681 2=3808.96??

d.绘制水平面弯矩图

截面A和截面B在水平面内弯矩

??????=??????=0

截面C右侧在水平面内弯矩

??????右=???????×????=? 161×55 =?8855???????

截面C左侧在水平面内弯矩

??????左=????2×

??2209.688

???????×????=530×? 161×55 =46712??????? 22截面D右侧在水平面内弯矩

??????右=??????×?????????3×

截面D左侧在水平面内弯矩

??????左=??????×????=979×65=63635???????

e.绘制垂直面弯矩图 截面A在垂直面内弯矩

??????=??????=0???????

截面C在垂直面内弯矩

??????=??????×????=2748×55=151140???????

截面D在垂直面内弯矩

??????=??????×????=3681×65=239265???????

f.绘制合成弯矩图

??374.229

=979×65?1191×=19432??????? 22第26页/共45页

截面A和截面B处合成弯矩

????=????=0???????

截面C右侧合成弯矩

22

????右= ??????+??????= ?8855 2+ 151140 2=151399??????? 右截面C左侧合成弯矩

22????左= ??????+??= 46712 2+ 151140 2=158194??????? ????左截面D右侧合成弯矩

22????右= ??????+??= 19432 2+ 239265 2=240053??????? ????右截面D左侧合成弯矩

22????左= ??????+??= 63635 2+ 239265 2=247583??????? ????左f.绘制扭矩图

??2=174474.7???????

g.绘制当量弯矩图

截面A和截面B处当量弯矩

??????=??????=0???????

截面C右侧当量弯矩

2??????右= ????+ ???? 2= 1513992+ 0.6×174474.7 2=184067??????? 右截面C左侧当量弯矩

2??????左= ????+ ???? 2= 1581942+ 0.6×174474.7 2=189695??????? 左截面D右侧当量弯矩

2??????右= ????+ ???? 2= 2400532+ 0.6×174474.7 2=261886??????? 右截面D左侧当量弯矩

2??????左= ????+ ???? 2= 2475832+ 0.6×174474.7 2=268805??????? 左第27页/共45页

h.校核轴的强度

第28页/共45页

因轴截面D处弯矩大，同时截面还作用有转矩，因此此截面为危险截面。 其抗弯截面系数为

??×??3

??==6280????3

32抗扭截面系数为

??×??3

????==12560????3

16最大弯曲应力为

??=

剪切应力为

??=

??

=14.03?????? ????

??

=42.8?????? ??按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向传动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数α=0.6，则当量应力为

??????= ??2+4× ??×?? 2=45.99??????

查表得45，调质处理，抗拉强度极限ζB=640MPa，则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa，ζe<[ζ-1b]，所以强度满足要求。

7.3低速轴设计计算

（1）已经确定的运动学和动力学参数

转速n=76.43r/min；功率P=4.17kW；轴所传递的转矩T=521045.4N?mm （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力

由表选用45，调质处理，硬度为217∽255HBS，许用弯曲应力为[ζ]=60MPa （3）按扭转强度概略计算轴的最小直径

由于低速轴受到的弯矩较小而受到的扭矩较大，故取A0=112。

34.17??

??≥??0×=112× =42.48???? ??76.433

由于最小轴段直径截面上要开1个键槽，故将轴径增大7%

????????= 1+0.07 ×42.48=45.45????

查表可知标准轴孔直径为48mm故取dmin=48 （4）设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析。

第29页/共45页

低速轴设计成普通阶梯轴，轴上的齿轮、一个轴承从轴伸出端装入和拆卸，而另一个轴承从轴的另一端装入和拆卸。轴输出端选用A型键，b×h=18×11mm(GB/T 1096-2003)，长L=56mm；定位轴肩直径为53mm；联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。

b.确定各轴段的长度和直径。

各轴段直径的确定

d1：用于连接联轴器，直径大小为联轴器的内孔径，d1=48mm。

d2：密封处轴段，左端用于固定联轴器轴向定位，根据联轴器的轴向定位要求，轴的直径大小较d1增大5mm，d2=53mm

d3：滚动轴承处轴段，应与轴承内圈尺寸一致，且较d2尺寸大1-5mm，选取d3=55mm，选取轴承型号为角接触轴承7211AC

d4：考虑轴承安装的要求，查得7211AC轴承安装要求da=64mm，根据轴承安装尺寸选择d4=64mm。

d5：轴肩，故选取d5=79mm。 d6：齿轮处轴段，选取直径d6=64mm。

d7：滚动轴承轴段，要求与d3轴段相同，故选取d7=d3=55mm。 各轴段长度的确定

L1：根据联轴器的尺寸规格确定，选取L1=110mm。

L2：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，取L2=63mm。 L3：由滚动轴承宽度确定，选取L3=21mm。

第30页/共45页

L4：过渡轴段，由箱体尺寸和齿轮宽度确定，选取L4=85mm。 L5：轴肩，选取L5=10mm。

L6：由低速级大齿轮宽度确定，长度略小于齿轮宽度，以保证齿轮轴向定位可靠，选取L6=73mm。

L7：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L7=40.5mm。 轴段 1 2 53 63 3 55 21 4 64 85 5 79 10 6 64 73 7 55 40.5 直径48 (mm) 长度110 (mm) （5）弯曲-扭转组合强度校核 a.画低速轴的受力图

如图所示为低速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力

齿轮4所受的圆周力（d4为齿轮4的分度圆直径）

????4=2×

齿轮4所受的径向力

????4=????4×

齿轮4所受的轴向力

????4=????4×????????=4616×??????14.077°=1157??

c.计算作用在轴上的支座反力

第一段轴中点到轴承中点距离Lc=67mm，轴承中点到齿轮中点距离Lb=142.5mm，齿轮中点到轴承中点距离La=129mm d.支反力

轴承A和轴承B在水平面上的支反力RAH和RBH

????×????+????×

????+????

??2

??3521045.4=2×=4616?? ??4225.78??????????????20°=4616×=1731?? ??????????????14.077°??????=

=

1731×67+1157×

67+142.5225.782

= 1177??

??????=???????????=?1731? 1177 =554??

轴承A和轴承B在垂直面上的支反力RAV和RBV

??????=????×

第31页/共45页

????67

=4616×= 1476??

????+????67+142.5

??????=????×

轴承A的总支承反力为：

????142.5

=4616×= 3140??

????+????67+142.522

????= ??????+??????= 1177 2+ 1476 2=1887.83??

轴承B的总支承反力为：

22????= ??????+??????= 554 2+ 3140 2=3188.5??

e.画弯矩图弯矩图如图所示： 在水平面上，轴截面A处所受弯矩：

??????=0???????

在水平面上，轴截面B处所受弯矩：

??????=0???????

在水平面上，大齿轮所在轴截面C处所受弯矩：

??????=??????×????=554×67=37118???????

在水平面上，轴截面D处所受弯矩：

??????=0???????

在垂直面上，轴截面A处所受弯矩：

??????=0???????

在垂直面上，轴截面B处所受弯矩：

??????=0???????

在垂直面上，轴截面C右侧所受弯矩：

??????右=??????×????=1476×67=98892???????

在垂直面上，轴截面C左侧所受弯矩：

??????左=??????×?????????×

??225.78

=3140×67?1157×=79766??????? 22在垂直面上，轴截面D处所受弯矩：

??????=0???????

f.绘制合成弯矩图 截面A处合成弯矩弯矩：

22

????= ??????+??????= 0 2+ 0 2=0???????

截面B处合成弯矩：

第32页/共45页

????=0???????

截面C左侧合成弯矩：

22

????左= ??????+??????= 37118 2+ 79766 2=87979??????? 左截面C右侧合成弯矩：

22????右= ??????+??????= 37118 2+ 98892 2=105628??????? 右截面D处合成弯矩：

????=0???????

g.绘制扭矩图

??=515834.95???????

h.绘制当量弯矩图 截面A处当量弯矩：

??????= ????+ ???? 2= 0+ 0.6×515834.95 2=309501???????

截面B处当量弯矩：

??????=????=0???????

截面C左侧当量弯矩：

??????左=????左=87979???????

截面C右侧当量弯矩：

2

??????右= ????+ ???? 2= 105628 2+ 0.6×515834.95 2=327029??????? 右截面D处当量弯矩：

??????= ????+ ???? 2= 0+ 0.6×515834.95 2=309501???????

第33页/共45页

h.校核轴的强度

第34页/共45页

因大齿轮所在轴截面弯矩大，同时截面还作用有转矩，因此此截面为危险截面。 其抗弯截面系数为

??×??3

??==25722.88????3

32抗扭截面系数为

??×??3

????==51445.76????3

16最大弯曲应力为

??=

剪切应力为

??=

??

=10.13?????? ????

??

=12.71?????? ??按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向传动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数α=0.6，则当量应力为

??????= ??2+4× ??×?? 2=17.59??????

查表得45，调质处理，抗拉强度极限ζB=640MPa，则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa，ζe<[ζ-1b]，所以强度满足要求。

第八章滚动轴承寿命校核

8.1高速轴上的轴承校核

轴承型号 7208AC 内径(mm) 40 外径(mm) 80 宽度(mm) 18 基本额定动载荷(kN) 35.2

根据前面的计算，选用7208AC角接触球轴承，内径d=40mm，外径D=80mm，宽度B=18mm 当Fa/Fr≤0.68时，Pr=Fr；当Fa/Fr>0.68，Pr=0.41Fr+0.87Fa 轴承基本额定动载荷Cr=35.2kN，轴承采用正装。 要求寿命为Lh=19200h。

由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力，则可以计算得到合成支反力：

22

????1= ??????+??????= 419 2+ 1279 2=1345.88??

第35页/共45页

22

????2= ??????+??????= 249 2+ 472 2=533.65??

????1=0.68×????1=0.68×1345.88=915.2?? ????2=0.68×????2=0.68×533.65=362.88??

由计算可知，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。

????1=????1=915.2?? ????2=????1???????=363.2??

????1

=0.68 ????1

????2

=0.681 ????2

查表得X1=0.41，Y1=0.87，X2=0.41，Y2=0.87 查表可知ft=1，fp=1

????1=??1×????1+??1×????1=0.41×1345.88+0.87×915.2=1348.03?? ????2=??2×????2+??2×????2=0.41×533.65+0.87×363.2=534.78??

取两轴承当量动载荷较大值带入轴承寿命计算公式

106????×????

???=× =309106?>19200?

60??????×????

由此可知该轴承的工作寿命足够。

3

8.2中间轴上的轴承校核

轴承型号 7207AC 根据前面的计算，选用7207AC角接触球轴承，内径d=35mm，外径D=72mm，宽度B=17mm 当Fa/Fr≤0.68时，Pr=Fr；当Fa/Fr>0.68，Pr=0.41Fr+0.87Fa 轴承基本额定动载荷Cr=29kN，轴承采用正装。 要求寿命为Lh=19200h。

由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力，则可以计算得到合成支反力：

22

????1= ??????+??????= 161 2+ 2748 2=2752.71??

内径(mm) 35 外径(mm) 72 宽度(mm) 17 基本额定动载荷(kN) 29 22

????2= ??????+??????= 979 2+ 3681 2=3808.96??

????1=0.68×????1=0.68×2752.71=1871.84??

第36页/共45页

????2=0.68×????2=0.68×3808.96=2590.09??

由计算可知，轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。

????1=??????+????2=3251.09?? ????2=????2=2590.09??

????1

=1.181 ????1

????2

=0.68 ????2

查表得X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0 查表可知ft=1，fp=1

????1=??1×????1+??1×????1=0.41×2752.71+0.87×3251.09=3957.06?? ????2=??2×????2+??2×????2=1×3808.96+0×2590.09=3808.96??

取两轴承当量动载荷较大值带入轴承寿命计算公式

106????×????

???=× =28155?>19200?

60??????×????

由此可知该轴承的工作寿命足够。

3

8.3低速轴上的轴承校核

轴承型号 7211AC 根据前面的计算，选用7211AC角接触球轴承，内径d=55mm，外径D=100mm，宽度B=21mm 当Fa/Fr≤0.68时，Pr=Fr；当Fa/Fr>0.68，Pr=0.41Fr+0.87Fa 轴承基本额定动载荷Cr=50.5kN，轴承采用正装。 要求寿命为Lh=19200h。

由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力，则可以计算得到合成支反力：

22

????1= ??????+??????= 1177 2+ 1476 2=1887.83??

内径(mm) 55 外径(mm) 100 宽度(mm) 21 基本额定动载荷(kN) 50.5 22

????2= ??????+??????= 554 2+ 3140 2=3188.5??

????1=0.68×????1=0.68×1887.83=1283.72?? ????2=0.68×????2=0.68×3188.5=2168.18??

由计算可知，轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。

第37页/共45页

????1=??????+????2=3325.18?? ????2=????2=2168.18??

????1

=1.761 ????1

????2

=0.68 ????2

查表得X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0 查表可知ft=1，fp=1

????1=??1×????1+??1×????1=0.41×1887.83+0.87×3325.18=3666.92??

????2=??2×????2+??2×????2=1×3188.5+0×2168.18=3188.5??

取两轴承当量动载荷较大值带入轴承寿命计算公式

106????×????

???=× =569580?>19200?

60??????×????

由此可知该轴承的工作寿命足够。

3

第九章键联接设计计算

9.1高速轴与联轴器配合处的键连接

高速轴与联轴器配合处选用A型普通平键，查表得b×h=8mm×7mm（GB/T 1096-2003）,

键长63mm。

键的工作长度 l=L-b=55mm

联轴器材料为钢，可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力

????=

4×??

=15??????< ?? ??=120??????

?×??×??9.2中速轴与齿轮2配合处的键连接

中速轴与齿轮2配合处选用A型普通平键，查表得b×h=12mm×8mm（GB/T 1096-2003）,键长63mm。

键的工作长度 l=L-b=51mm

齿轮2材料为钢，可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力

第38页/共45页

????=

4×??

=43??????< ?? ??=120??????

?×??×??

9.3中速轴与齿轮3配合处的键连接

中速轴与齿轮3配合处选用A型普通平键，查表得b×h=12mm×8mm（GB/T 1096-2003）,键长40mm。

键的工作长度 l=L-b=28mm

齿轮3材料为钢，可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力

????=

4×??

=79??????< ?? ??=120??????

?×??×??9.4低速轴与齿轮4配合处的键连接

低速轴与齿轮4配合处选用A型普通平键，查表得b×h=18mm×11mm（GB/T 1096-2003）,键长56mm。

键的工作长度 l=L-b=38mm

齿轮4材料为钢，可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力

????=

4×??

=78??????< ?? ??=120??????

?×??×??9.5低速轴与联轴器配合处的键连接

低速轴与联轴器配合处选用A型普通平键，查表得b×h=14mm×9mm（GB/T 1096-2003）,键长90mm。

键的工作长度 l=L-b=76mm

联轴器材料为钢，可求得键连接的许用挤压应力[ζ]p=120MPa。 键连接工作面的挤压应力

????=

4×??

=63??????< ?? ??=120??????

?×??×??第39页/共45页

第十章联轴器的选择

10.1高速轴上联轴器

（1）计算载荷

由表查得载荷系数K=1.3 计算转矩Tc=K×T=57.29N?mm 选择联轴器的型号 （2）选择联轴器的型号

轴伸出端安装的联轴器初选为GY5凸缘联轴器（GB/T5843-2003），公称转矩Tn=400N?m，许用转速[n]=8000r/min，Y型轴孔，主动端孔直径d=38mm，轴孔长度L1=82mm。从动端孔直径d=30mm，轴孔长度L1=82mm。 Tc=57.29N?m

10.2低速轴上联轴器

（1）计算载荷

由表查得载荷系数K=1.3 计算转矩Tc=K×T=677.36N?mm 选择联轴器的型号 （2）选择联轴器的型号

轴伸出端安装的联轴器初选为LT8型弹性柱销联轴器（GB/T4323-2002），公称转矩Tn=710N?m，许用转速[n]=3000r/min，Y型轴孔，主动端孔直径d=48mm，轴孔长度L1=112mm。从动端孔直径d=48mm，轴孔长度L1=112mm。 Tc=677.36N?m

第十一章减速器的密封与润滑

11.1减速器的密封

为防止箱体内润滑剂外泄和外部杂质进入箱体内部影响箱体工作，在构成箱体的各零件间，如箱盖与箱座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置。对于

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