1、目錄一選擇電動(dòng)機(jī)21.選擇電機(jī)功率3二傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配31.計(jì)算總傳動(dòng)比32.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算3三齒輪設(shè)計(jì)41.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)42.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算43.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算64.幾何尺寸計(jì)算8四齒輪設(shè)計(jì)（第二對(duì)）81.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)82.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算83.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算104.幾何尺寸計(jì)算12五軸計(jì)算121.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算122. 選取聯(lián)軸器133.選取軸承134.校核鍵135.選取軸承座13六低速軸的設(shè)計(jì)141、作用在大齒輪上的力142支反力F，彎矩M，總彎矩，扭矩T143按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度

2、154、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度15七軸承壽命計(jì)算171.求兩軸受到的徑向載荷172.求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷173.驗(yàn)算軸承壽命18八鍵連接的校核181、低速軸與聯(lián)軸器配合的鍵連接182、高速軸與電機(jī)配合的鍵連接183、低速軸與大齒輪配合的鍵連接184、中速軸與小齒輪配合的鍵連接195、中速軸與大齒輪配合的鍵連接196、高速軸與小齒輪配合的鍵連接19一選擇電動(dòng)機(jī)1.選擇電機(jī)功率查表P11 2-4平帶傳動(dòng)效率=0.95滾筒輸出功率P=F1000=查表P11 2-4選取 圓柱齒輪1=0.96 齒式聯(lián)軸器2=0.99 滾動(dòng)軸承3=0.98 總=12×22×33=0.85n=0.65

3、5;1000×60300×=41.38r/min查表P7 2-2 減速箱傳動(dòng)比i總=840nd'=n×i1=331.041655.2查表P217 20-1 可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速 750 r/min 1000 r/min 1500 r/min 3000 r/min 選取750 r/min的傳動(dòng)比小，電機(jī)型號(hào)Y160M1-8，滿載轉(zhuǎn)速720r/min二傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配1.計(jì)算總傳動(dòng)比i=nmn=72041.38=17.4同軸式圓柱齒輪減速器i1=i2=i=17.4=4.172.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1）各軸轉(zhuǎn)速n1=41.38r/minn2=41.38

4、×4.17=172.6r/minn3=172.6×4.17=720r/min2)各軸輸入功率P0=Ped=3.3kwP1=P0÷32÷2=kwP2=P1÷32÷12=3.69kwP3=P2÷32÷2=3.88kw3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩T1=9550P1n1=800.8NmT2=9550P2n2=204NmT3=9550P3n3=51.5Nm三齒輪設(shè)計(jì)1.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)1）按圖所示傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角=20°2）帶式傳動(dòng)為一般工作機(jī)器，參考表10-6，選7級(jí)精度材料選擇，由表

5、10-1，小齒輪40Cr,齒面硬度280HBS，大齒輪45鋼，齒面硬度240HBS4）選小齒輪齒輪數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=uz1=4.17×24=100.08取z2=1012.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1）小齒輪分度圓直徑d1t32KHtT1du+1u(ZHZEZH)2確定公式中各參數(shù)值KHt=1.3根據(jù)前面計(jì)算T1=51.5Nm由表10-7選取齒寬系數(shù)d=1由P220圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.433由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.9MPa1/2計(jì)算重合度系數(shù)Zt=arctantann/cos=arctantan20°/cos14°=20

6、.562°at1=arccosz1cost/z1+2han*cos=arccos24cos20.562°/24+2×1×cos14°=29.974°at2=arccosz2cost/z2+2han*cos=arccos101cos20.562°/101+2×1×cos14°=23.272°=z1tanat1-tant'+z2tana2-tant'2=24tan29.974°-tan20.562°+101tan23.272°-tan20.56

7、2°2=1.654=dz1tan=24tan14=1.905Z=4-31-+=4-1.65431-1.905+1.9051.654=0.666螺旋角系數(shù)ZZ=cos=cos14°=0.9852)試算小齒輪分度圓直徑查表10-5ZE=189.8d1t32KHtT1du+1uZHZEZZH2=32×1.3×51.5×103110124+1101242.433×189.8×0.985×0.6665232=38.19（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑圓周速度vv=d1tn160×1000=×38.19×

8、;72060×1000=1.414m/s齒寬bb=dd1t=1×38.19=38.19(3)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH×查表10-2 使用系數(shù)KA=1根據(jù)v=1.447m/s 7級(jí)精度 由圖10-8得 KV=1.05圓周力Ft1=2T1d1t=2×5.51×10438.19=2.886×103KAFt1b=2.886×10338.19=75.6N/mm<100N/mm查表10-3KH=1.4載荷系數(shù)查表10-4插值法，查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置KH=1.419載荷系數(shù)為KH=KAKVKHKH=2.086(4)按實(shí)

9、際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=d1t3KHKHt=38.19×32.0861.3=44.71相應(yīng)的齒輪模數(shù)mn=d1cosz1=44.71×cos14°24=1.808mm3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）計(jì)算齒輪模數(shù)mnt32KFtT1YYcos2dz12YFaYsaF試選載荷系數(shù)KFt=1.3計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Yb=arctantancost=arctantan14°cos20.562°=13.14°av=acosb2=1.654cos13.14°2=1.744Y=0.25+0.75av=0.68計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)

10、度的螺旋角系數(shù)YY=1-120°=1-1.90514120=0.778計(jì)算YFaYsaF由當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos3=24cos14°3=26.27 zv2=z2cos3=101cos14°3=110得齒形系數(shù) YFa1=2.62 YFa2=2.15查圖10-18應(yīng)力修正系數(shù) YSa1=1.6 YSa2=1.82YFa1Ysa1F1=2.62×1.6303.57=0.0138YFa2Ysa2F2=2.22×1.78238.86=0.0165YFaYsaF=YFa2Ysa2F2=0.0165(2)試算齒輪模數(shù)mnt32KFtT1YYcos2dz

11、12YFaYsaF=mnt32×1.3×5.15×104×0.68×0.778×cos14°22420.0165=1.241mm(3)調(diào)整齒輪模數(shù)1)計(jì)算前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度vd1=mntZ1cos=1.241×24/cos14°=30.7mmv=d1tn160×1000=×30.7×72060×1000=1.157m/s齒寬bb=dd1t=1×30.7=30.7齒高h(yuǎn)及寬高比b/hh=2han*+cn*mnt=2×1+0.25×1.24

12、1=2.792mmbh=30.72.792=112)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)v=1.157m/s 7級(jí)精度 由圖10-8得 KV=1.04由Ft1=2T1d1t=2×5.51×10430.7=3.4×103KAFt1b=3.4×10330.7=109.28N/mm>100N/mm查表10-3 得齒間載荷分配系數(shù)KF=1.2載荷系數(shù)查表10-4插值法，查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置KH=1.414載荷系數(shù)為KF=KAKVKFKF=1×1.04×1.2×1.414=1.7653)按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù)mn=mnt3

13、KFKFt=1.24131.7651.3=1.374mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)。從滿足彎曲疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取mn=1.5mm；為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=44.71mm計(jì)算小齒輪的齒數(shù)。z1=d1cosmn=44.71cos14°/1.5=28.92取z1=29，則z2=uz1=4.17×29=122，z1，z2互為質(zhì)數(shù).4.幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算中心距a=z1+z2mn2cos=29+122×1.52cos14°=116.717mm考慮模數(shù)從1

14、.374mm增大圓整至1.5mm，為此將中心距減小為115mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角=arccosZ1+Z2mn2a=arccos29+122×1.52×116.717=14°(3)計(jì)算小，大齒輪的分度圓直徑d1=z1mncos=29×1.5cos14°=44.83mmd2=z2mncos=122×1.5cos14°=188.6mm(4)計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1×44.83取b2=45mm b1=50mm四齒輪設(shè)計(jì)（第二對(duì)）1.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)1）按圖所示傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

15、，壓力角=20°2）帶式傳動(dòng)為一般工作機(jī)器，參考表10-6，選7級(jí)精度3）材料選擇，由表10-1，小齒輪40Cr,齒面硬度280HBS，大齒輪45鋼，齒面硬度240HBS4）選小齒輪齒輪數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=uz1=4.17×24=100.08取z2=1012.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1）小齒輪分度圓直徑d1t32KHtT2du+1u(ZHZEZH)2確定公式中各參數(shù)值KHt=1.3根據(jù)前面計(jì)算T2=204Nm由表10-7選取齒寬系數(shù)d=1由P220圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.433由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.9MPa1/2計(jì)算重合度系數(shù)Zt

16、=arctantann/cos=arctantan20°/cos14°=20.562°at1=arccosz1cost/z1+2han*cos=arccos24cos20.562°/24+2×1×cos14°=29.974°at2=arccosz2cost/z2+2han*cos=arccos101cos20.562°/101+2×1×cos14°=23.272°=z1tanat1-tant'+z2tana2-tant'2=24tan29.974&#

17、176;-tan20.562°+101tan23.272°-tan20.562°2=1.654=dz1tan=24tan14=1.905Z=4-31-+=4-1.65431-1.905+1.9051.654=0.666螺旋角系數(shù)ZZ=cos=cos14°=0.9852)試算小齒輪分度圓直徑查表10-5ZE=189.8d1t32KHtT2du+1uZHZEZZH2=32×1.3×204×103110124+1101242.433×189.8×0.985×0.6665232=60.425（2）調(diào)整小

18、齒輪分度圓直徑圓周速度vv=d1tn160×1000=×60.425×172.660×1000=0.5m/s齒寬bb=dd1t=1×60.425=60.425(3)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH×查表10-2 使用系數(shù)KA=1根據(jù)v=4.245m/s 7級(jí)精度 由圖10-8得 KV=1.13圓周力Ft1=2T2d1t=2×204×10360.425=6.752×103NKAFt1b=1×6.752×10360.425=111.7N/mm>100N/mm查表10-3KH=1.2載荷系數(shù)查表1

19、0-4插值法，查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置KH=1.419載荷系數(shù)為KH=KAKVKHKH=1×1.419×1.2×1.13=1.924(4)按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=d1t3KHKHt=60.425×31.9241.3=68.86mm相應(yīng)的齒輪模數(shù)mn=d1cosz1=68.86×cos14°24=2.784mm3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）計(jì)算齒輪模數(shù)mnt32KFtT1YYcos2dz12YFaYsaF試選載荷系數(shù)KFt=1.3計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)Yb=arctantancost=arctantan

20、14°cos20.562°=13.14°av=acosb2=1.654cos13.14°2=1.744Y=0.25+0.75av=0.68計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)YY=1-120°=1-1.90514120=0.778計(jì)算YFaYsaF由當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1cos3=24cos14°3=26.27 zv2=z2cos3=101cos14°3=110得齒形系數(shù) YFa1=2.62 YFa2=2.15查圖10-18應(yīng)力修正系數(shù) YSa1=1.6 YSa2=1.82YFa1Ysa1F1=2.62×1.6303.57=

21、0.0138YFa2Ysa2F2=2.22×1.78238.86=0.0165YFaYsaF=YFa2Ysa2F2=0.0165(2)試算齒輪模數(shù)mnt32KFtT1YYcos2dz12YFaYsaF=mnt32×1.3×204×103×0.68×0.778×cos14°22420.0165=1.963mm(3)調(diào)整齒輪模數(shù)1)計(jì)算前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度vd1=mntZ1cos=1.963×24/cos14°=48.554mmv=d1tn160×1000=×48.554×

22、;172.660×1000=0.439m/s齒寬bb=dd1t=1×60.425=60.425齒高h(yuǎn)及寬高比b/hh=2han*+cn*mnt=2×1+0.25×1.963=4.417mmbh=48.5544.417=112)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)v=1.157m/s 7級(jí)精度 由圖10-8得 KV=0.4由Ft1=2T1d1t=2×204×10348.554=8.4×103NKAFt1b=8.4×10348.554=173.07N/mm>100N/mm查表10-3 得齒間載荷分配系數(shù)KF=1.2載荷系數(shù)查表1

23、0-4插值法查得KH=1.414結(jié)合b/h=11，查圖10-13得KF=1.35載荷系數(shù)為KF=KAKVKFKF=1×1.04×1.2×1.35=0.64823)按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù)mn=mnt3KFKFt=1.96330.6481.3=1.556mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)。從滿足彎曲疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取mn=2mm；為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=68.86mm計(jì)算小齒輪的齒數(shù)。z1=d1cosmn=68.86cos14°/2=33.41取z1

24、=34，則z2=uz1=4.17×34=143，z1，z2互為質(zhì)數(shù).4.幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算中心距a=z1+z2mn2cos=34+143×22cos14°=182.42mm考慮模數(shù)從1.556mm增大圓整至2mm，為此將中心距減小為180mm校核前面一對(duì)齒輪Z1=45 Z2=188(2)按圓整后的中心距修正螺旋角=arccosZ1+Z2mn2a=arccos34+143×22×180=10.5°(3)計(jì)算小，大齒輪的分度圓直徑d1=z1mncos=34×2cos10.5°=69.2mmd2=z2mncos=14

25、3×2cos10.5°=290.9mm(4)計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1×69.2取b2=70mm b1=75mm五軸計(jì)算1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)P366 表15-3軸的材料為45Crt=45A0=395500000.2t=102d1A03P1n1=10233.88720=17.88mmd2A03P2n2=10233.69172.6=33.3mmd3A03P3n3=10233.4741.38=44.65m2. 選取聯(lián)軸器查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P174 選取聯(lián)軸器型號(hào)GYS2-Y型 孔徑d=20mm，軸孔長(zhǎng)度L=52mmGY6-J1型 孔徑d=38mm，軸孔長(zhǎng)度L

26、=60mm3.選取軸承查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P153-154 深溝球軸承 選取軸承型號(hào)6004 d=20mm D=42MM B=12mm6005 d=25mm D=47MM B=12mm6007 d=35mm D=62MM B=14mm6009 d=45mm D=75MM B=16mm軸間選取0.1d4.校核鍵查機(jī)械設(shè)計(jì)P106 表6-15.選取軸承座查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P25a=180mmdf=0.036a+12=180×0.036+12=18.48mmd1=0.75×df=13.86mmd2=0.5×df=9.24mm查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P91表9-96005 d=2

27、5mm D=47MM B=12mmd3=6d0=6+1=7D0=D+2.5d3=47+15=62D2=D0+2.5d3=77e=1.2d3=7.2e1eD4=D-1015=47-10=37六低速軸的設(shè)計(jì)1、作用在大齒輪上的力 圓周力Ft=2T3d2=800.8×103Nmm286mm=2800N 徑向力Fr=Fttanncos=2800×tan20°cos10.5°=1036N軸向力Fa=Frtan=tan10.5°×1036=192N第六段軸中點(diǎn)到齒輪中點(diǎn)距離L1=47.75mm軸承中點(diǎn)到齒輪中點(diǎn)的距離L2=72.5mm齒輪中點(diǎn)到軸

28、承中點(diǎn)的距離L3=101mm2支反力F，彎矩M，總彎矩，扭矩TFNH1+FNH2=FtFNH1L2=FNH2L3FNH1+FNH2=2800NFNH172.5=FNH2101FNH1=1630NFNH2=1170NMH=FNH1L1=77832.5NmmMH=FaD2=192×290.9=27456Nmm FNV1+FNV2=FrFNV1L2-FNV2L3=MaFNV1+FNV2=1036NFNV172.5-FNV2101=27456NFNV1=761.3NFNV2=274.7NMV1=72.5FNV1=55194NmmMV2=-101FNV2=-27744.7NmmM1=MH2+M

29、V12=95416.5NmmM2=MH2+MV22=82629.7Nmm查機(jī)械設(shè)計(jì)P358表15-140Cr-1=70MPa3按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核是，通常只取校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)所求數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取ca=M12+T32W=800.8×103×0.62+95416.520.1×72.53=12.85<-14、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1×72.53=38107.8mm3抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2×72.53=76215.6mm3截面

30、4左側(cè)的彎矩 M=M1×72.5-35.572.5=48695Nmm截面4上的扭矩 T3=800.8×103截面上的彎曲應(yīng)力 b=MW=1.28MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T=T3WT=10.5MPa查機(jī)械設(shè)計(jì)P358表15-1軸材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限=735MPa彎曲疲勞極限=355MPa扭轉(zhuǎn)疲勞極限=200MPa 截面上由于軸肩而形成的的理論應(yīng)力集中系數(shù)rd=550=0.1Dd=5045=1.1查機(jī)械設(shè)計(jì)40附表3-2=1.56=1.59查機(jī)械設(shè)計(jì)P41附圖3-1軸的材料敏性系數(shù) q=0.82q=0.85有效應(yīng)力集中系數(shù)K=1+qq-1=1.459K=1+qq

31、-1=1.5查機(jī)械設(shè)計(jì)P42附圖3-2尺寸系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)P43附圖3-3扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)P44附圖3-4軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù) 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 綜合系數(shù) 40Cr的特性系數(shù)取 取安全系數(shù)故可知其安全截面4左側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面4左側(cè)的彎矩 截面4上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力過(guò)盈配合處的（機(jī)械設(shè)計(jì)P43附表3-8）取軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù) （機(jī)械設(shè)計(jì)P44附圖4-4）綜合系數(shù) 安全系數(shù)故可知其安全七軸承壽命計(jì)算1.求兩軸受到的徑向載荷Fr1V=Fre×72.5-Fae×286272.5+101=274.7NFr2V=Fr-

32、Fr1V=761.3NFr1H=72.572.5+101Ft=1170NFr2H=Fte-Fr1H=1630NFr1=Fr1H2+Fr1V2=274.72+11702=1202NFr2=Fr2H2+Fr2V2=761.32+16302=1799N2.求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P154 深溝球軸承 6009 C0=14.8KNFa=192NFaC0=19214.8=0.013FaFr1=1921202=0.16<eFa2Fr2=1921799=0.11<0.22查機(jī)械設(shè)計(jì)P317 表13-5 對(duì)軸承1 X=1 Y=0對(duì)軸承2 X=1 Y=0P1=Fd=1803NP2=Fa=2698.5N3.驗(yàn)算軸承壽命理論壽命 Ln=2×8&#