大连理工大学-带式运输机传动装置设计(编辑修改稿)

大连理工大学-带式运输机传动装置设计(编辑修改稿)内容摘要：

许用弯曲应力 【σ 1b】 =60Mpa （ 2）按扭矩强度估算直径 根据表 153 得 c=118～ 107，又由式（ 152）得 d≥ c(p/n)1/3 21 =(107～ 118) ()1/3=～ 考虑到轴的最小直径处要求安装联轴器，会有键槽存在，故将计算直径加3%～ 5%取 ～ ,由设计手册取标准直径 d1=42mm （ 3）设计轴的结构并绘制草图 由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧轴的外伸端安装半联轴器。 1）、确定轴上零件的位置和固定方式，要确定轴的结构形状，必须确定轴上零件的装拆顺序和固定方式，确定齿轮从右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置完全被确定，齿轮的周向固定采用平键联接，轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向固定采用过盈配合。 2）、确定各轴段的直径，如图所示，轴段 a（外伸端）直径最小， d1=42mm,考虑到要对安 装在轴段 a 上的联轴器进行定位，轴段 b 上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段 c、 f 上安装轴承，轴段 c、 f 必须满足轴承的内径的标准，故取轴段 c、 f 的直径分别为 d3=55mm d6=55mm,用相同的方法确定轴段 b、 d、 e 的直径 d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,选用 6211 轴承。 3）、确定各轴段的长度，齿轮的轮毂宽为 72mm，为保证齿轮固定可靠，轴段 d 的长度应略短于齿轮轮毂宽，取 L4=70mm。 为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距取该间距为 13mm。 为保证 轴承安装在轴承座孔中（轴承宽度为 21mm）并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为 5mm。 所以轴段 e 的长度 L5=18mm, 轴段 f 的长度 L6=20mm。 轴段 c 由轴承安装的对称性知， L3=40mm,轴段 b 的长度 L2=66mm,轴段 a 的长度由联轴器的长度确定得 L1=83mm(由轴颈 d1=42mm 知联轴器和 22 轴配合部分的长度为 84mm),在轴段 a 、 d 上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约 5— 10mm,键槽的宽度按轴段直径查手册得到， a 处选用平键 12 8 70， d 处选用平键 18 11 60。 4）、选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。 （ 4）按弯扭合成强度校核轴径： 23 Ft2=2T2/d2=2 Fr2=Ft2 tgα’ = tg200N= 如图在水平面内： FHA=FHB= Ft2/2=I— I 截面处的弯矩为： MHI=MHC= 128/2 Nm= II— II 截面处的弯矩为： 24 MHII= 28 Nm= 在垂直面内： FVA=FVB=Fr2/2=I— I 截面处的弯矩为 MVI=MVC= 128/2 Nm= II— II截面处的弯矩为 MVII= 28 Nm= I— I 截面 ： MI=(MVI2+MHI2)1/2=(+)1/2 Nm= II— II截面 ： MII=(MHII2+MVII2)1/2=(+)1/2 Nm= T=9550 p/n=9550 I— I 截面 ： M e I=(MI2+(α t)2)1/2=(+( 415)2)1/2 Nm= II— II截面 ： M e III=(MII2+(α t)2)1/2=(+( 415)2)1/2 Nm= II 截面： σ e I=Me I/w=( 603) Mpa =[σ 1b] IIII 截面 : σ e II=Me II/w=( 553) Mpa =[σ 1b] 例 24 高速轴设计 已知传递的功率 P=，主动轮的转速n=, 直 齿 圆 柱 齿 轮 分 度 圆 直 径 d1=, 传 递 的 转 矩T= 25 （ 1）选择材料，确定许用力类似于低速轴。 （ 2）按扭矩强度估算最小直径 C＝ 107~118， d≥ C(P/n)1/3=24~26,安装带轮需键联接直径扩大 5％ ,取 d1=30mm。 （ 3）轴的结构设计 1）轴上的零件固定和固定方式，齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧 ，轴的外伸端安装带轮。 齿轮从左端装入，右端轴肩定位，左端用套筒定位，周向用平键定位。 2）确定各轴段直径，如图所示，轴段 a（外伸端）直径最小，要对带轮定位，轴段上设计轴肩 ,若选用６２０７ ,则d1=30mm,d2=35mm,d3=40mm,d4=45mm,d5=35mm。 3）确定各段长度，带轮的轮毂宽为 78mm， L1=76mm,L25+δ1+C1+C2+(5~10)+m+e,取 L2=85mm,Ｌ 3==17mm,L5=16mm。 （ 4）轴的强度 校核同 低速轴。 （ 5）键的选取，带轮处： b h l=8 7 70,齿轮处： b h l=12 8 70。 由于齿轮直径较小，齿根圆到键槽底部的距离Ｋ＝ ，采用齿轮轴。 结构如图所示。 26 d1L 1 L 2 L 3 L 4 L 5d2 d3d4d5 （ 3）轴承、键的强度校核 轴承寿命一般按减速器的使用年限选定。 对初选的轴承型号，应根据负荷情况确定其寿命，如不合要求，一般可更换轴承系列或类型，但不轻易改变轴承内孔尺寸。 具体计算方法见教材。 例 本减速器中根据具体情况采用一对深球沟轴承且选择轴承号为 6211，校核所选轴承 P=f p (XFr+YFa),X=1,Y=0, Fr1=(FHa2+FVA2)=(+)1/2=。 Fr2=(FHB2+FVB2)=(+)1/2=。 P= 1 (+)1/2N= L10h=106/(60n)(ftC/P)ε =106/(60 )(1 43200/)3h= Lh=5 52 24 5h=31200h 所以本轴承完全能满足要求。 27 采用平键联接，键槽的宽度和深度根据轴颈确定（见教材） ,键长根据毂长确定。 平键联接主要校核挤压与剪切强度。 计算中许用挤压应力应选取轴、键、轮毂三者中最弱的。 例 校核联轴器 HL3 查表得 HL3 联轴器 Tm=630Nm 【 n】 =5000r/min Tc=KT= 415=Tm n=【 n】 HL3 联轴器能满足要求。 例 校核平键 12 8 70 18 11 60 σ jy=4T/dhl=4 415/(42 8 70) Mpa =【σ jy】 σ jy=4T/dhl=4 415/(60 11 60) Mpa =【σ jy】 滚动轴承的组合设计 为保证轴承正常工作，除正确确定轴承型号外，还要正确设计轴承组合结构，包括轴系的固定、轴承的润滑和密封等。 （ 1）轴系部件的轴向固定 圆柱齿轮减速器轴承支点跨距较小，齿轮传动效率高、温升小，因此轴热膨胀伸长量很小，所以轴系常采用两端固定方式：内圈轴向固定采用轴肩或套筒，外圈在箱体轴承座孔中，常用轴承盖作轴向固定。 轴承盖与轴承外端面间，装有调整垫片，用以补偿轴 系零件的轴间制造误差、调整轴承游隙和少量调整齿轮的轴间位置。 （ 2）轴承的润滑与密封 1）润滑 采用脂润滑时，为防止箱内润滑油进入轴承，通常在箱体轴承座内端面一侧装设封油盘，封油盘结构见图 46。 采用油润滑时，要在上箱盖分箱面处制出坡口，在箱座分箱面上制出 28 油沟，在轴承盖上制出缺口和环形通路。 输出沟结构见图 41。 图 41 封油盘的结构 图 41 输油沟结构 2）密封：内密封采用封油盘和挡油盘；外密封如采用接触式可用毡圈或橡胶圈密封，如采用非接触式可用油沟密封或迷宫密封。 结构见图 4。 （ 3）轴承盖的结构和尺寸 轴承盖结构形式分凸缘式和嵌入式两种，前者调整轴承间隙方便，密封性好；后者不用螺钉联接，结构简单，但座孔加工麻烦。 具体结构尺寸见表 42。 二、绘制装配图 减速器装配图是用来表达减速器的工作原理及各零件间装配关系的图样，也是制造、装配减速器和拆绘减速器零件图的依据。 必须认真绘制且用足够的视图和剖面将减速器结构表达清楚。 装配图设计前的准备工作 （ 1）绘制装配图之前，应将传动装置的总体设计、传动件及轴的设计计算所得的尺寸、数据进行归纳、汇总并确定减速器箱体的结构方案。 （ 2）绘图前，选好比例尺，布置好视图位置，对于准备工作中没有计 29 算的一些具体尺寸，可边绘图边计算交叉进行。 装配图视图布置形式 图 42 视图布置参考图（图中 A、 B、 C 见表） 装配图设计的第一阶段 这一阶段的主要内容如下： （ 1）确定减速器箱体内壁及箱体内各主要零件之间的相关位置。 1）内壁位置的确定 如图 42 所示，在主视图中根据前面计算内容定出各齿轮中心线位置，画分度圆，在俯视图中定出各齿轮的对称中心线，画出齿轮的轮廓。 注意高速级齿轮和低速级轴不能相碰，否则应重新分配传 动比，小齿轮宽度应略大于大齿轮宽度 5~10，以免因安装误差影响齿轮接触宽度。 △ 1—— 大齿轮齿顶圆和机体内壁之间的距离。 技术特性 技术要求 明 细 表 标题栏 30 △ 2—— 小齿轮端面和机体内壁之间的距离。 —— 机体内壁的宽度，应圆整。 1— 机盖壁厚。 —— 机盖顶面与水面的倾角。 应注意  不能太大，否则会与高速轴上的齿轮运动干涉并影响视孔盖上通气塞的安装；  也不能太小，否则会使机体结构增大。  大小应根据具体结构而定。 2）轴承及轴承座位置的确定 B— 内壁与轴承座端面的距离，取决于壁厚 、轴承旁联接螺栓 d1及其所需的扳手空间 C C2的尺寸。 因此 B=+C1+C2+(5~8)mm， (5~8)mm为区分加工面与毛坯面所留出的尺寸即轴承座端面凸出箱体外表面的距离 ,其目的是为了便于进行轴承座端面的加工。 两轴承座端面间的距离应进行圆整。 △ 3—— 轴承内侧与机体内壁之间的距离。 如果轴承用箱体内润滑油润滑，△ 3 值见表，如轴承采用油脂润滑 ,则需要装挡油环，△ 3 值见表。 a 30 ~50HR 31 1 Bc1c25~822 图 43 传动件、轴承座端面及箱壁位置 (2)初步计算轴径 按纯 扭转受力状态初步估算轴径，计算时应降低许用扭转剪应力确定轴端最小直径 dmin,具体计算方法参见教材。 若轴上开有键槽，计算出的轴径应增大 5%，并尽量圆整为标准值。 若轴与联轴器联接，则轴径与联轴器孔径一致。 绘制出减速器各零、部件的相互位置之后，尚须进行轴的结构设计；轴的支点距离和力的作用点的确定；轴、键、轴承的强度校核，如前所述。 (3)轴的结构设计 轴结构设计的主要内容是确定轴的径向尺寸、轴向尺寸以及键槽的尺寸、位置等。 1)确定轴的径向尺寸 确定轴的径向尺寸时，应考虑轴上零件的定位和固定、加工工艺和装拆 等的要求。 一般常把轴设计成中部大两端小的阶梯状结构，其径向尺寸的变化应考虑以下因素，如图 44。 ①定位轴肩的尺寸 直径 d3和 d d6 和 d7的变化处，轴肩高度 h应比零件孔的倒角 C或圆角半径 r大 2~3mm,轴肩的圆角半径 r应小于零件孔的倒角 C 或圆角半径 r’。 装滚动轴承的定位轴肩尺寸应查轴承标准 32 中的有关安装尺寸。 ②非定位轴肩的尺寸 图中的 d4和 d d5和 d6的直径变化处，其直径变化量较小，一般可取为 ~3mm。 ③有配合处的轴径 为便于装配及减小应力集中，有配合的轴段直径变化处常做成引导锥，如图 所示。 ④轴径尺寸 初选滚动轴承的类型及尺寸 ,则与之相配合的轴颈尺寸即被确定下来 ,同一轴上要尽量选择同一型号的轴承。 ⑤加工工艺要求 当轴段需要磨削时，应在相应轴段落上留出砂轮越程槽；当轴段需切毛巾制螺纹时，应留出螺纹退刀槽。