单级圆柱齿轮带传动_机械课程设计(编辑修改稿)

单级圆柱齿轮带传动_机械课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

轮宽度 B 及轮毂宽度 L： 因为大带轮基准直径 =375mm≥ = 21=,又 ≤300mm，故做成轮辐式。 查参考文献 [1]图 814 知道带轮宽度轮毂宽度 L 轮 =（ ～ 2） dⅠ =（ 45～ 60） mm， 轮毂外径 d1=（ ～ 2） dⅠ =（ 54～ 60） mm， d1=58mm。 查参考文献 [3]表 810 选取带轮槽间距 e=15mm。 第一槽对称面至端面距离 f=13≥ 9mm 则带轮宽度 B=(z1)e+2f=(31) 15+2 13=56mm,因为 B =45mm，故不必令 L=B，考虑到 B,故 取 L 轮 =60mm，则应选取=L =58mm。 带轮槽截面尺寸如表 7 L =60mm L =58mm 轮辐式 d1=58mm B=56mm L 轮 =60mm =L =58mm 表 7 带轮槽截面尺寸 槽型 A 基准宽度bd 基准线上槽 ha 基准线下槽深 hf 槽间距e=15 177。 第一槽对称面至端面距离 11mm 15mm 取 f=13 带轮宽 B=（ z1）e+2f 外径da=d+2ha 轮槽角 极限偏差 56mm 380mm 38 177。 确定键： 查参考文献 [2]表 41 选取轴段Ⅰ上的键为普通平键 A型。 表 8 键的数据如下表 轴 键 键槽 公称直径d 公称尺寸 b h 宽度 深度 公称尺寸 b 轴 t 公称尺寸 毂 t1 公称尺寸 30 8 7 8 因为 =58mm，则 查参考文献 [1] 表 1211 中键的长度系列，选取=50mm 键的外型图和键槽的安装图如图 4 图 4 键的外型图和键槽的安装 =50mm ②轴段Ⅱ的长度 因为 = （ ：右轴承端盖的宽度； ：大带轮轮毂到右轴承端盖的距离） 轴承端盖的主要数据要根据装配图确定。 故暂时取 = =61mm. 因为轴承端盖的部分数据需要根据与之相配合的轴承，故先选择轴承。 查参考文献 [2]表 61，选取滚动轴承 6208，其图如图 5 图 5 滚动轴承 6208 的外形 滚动轴承 6208 部分数据如表 9: 表 9 滚动轴承 6208 的数据 轴承代号 基本尺寸 安装尺寸 6208 d D B 40 80 18 47 73 基本额定动载核 基本额定静载荷 极限转速 Cr/KN /KN 脂润滑 8000 ③轴段Ⅲ 与 根据滚动轴承确定，即 =B=18mm, = =40mm. ④轴段 轴肩Ⅲ 为定位轴肩，查参考文献 [2]，定位轴肩高度 =61mm =B=18mm = =40mm = =（ ~） =(~) 40mm=(~)mm,取 =3mm,，则= +2 =（ 40+2 3） =46mm,暂取 . =46mm =46mm 轴段 的长度 暂取 = ⑤齿轮段宽度 由前面计算得齿轮宽度 B =71mm ⑥确定轴段 根据对称性，轴段 与轴段 尺寸一样， 即 = =； = =46mm ⑦确定轴段 根据对称性，轴段 与轴段 Ⅲ尺寸一样， 即 = =18mm； = =40mm ⑧选取左轴承端盖 左轴承端盖的部分尺寸与右轴承端盖一样，但左轴承端盖采用内嵌式闷盖。 左右轴承端盖的具体尺寸待以后查参考文献 [2]表 1110，并结合箱体共同确定。 ⑨轴的总长度 + + + + + + =58+61+18++71++18=251mm 6 求轴上的载荷 轴的载荷分析图如图 6 = B =71mm = =46mm ==18mm =40mm 251mm 图 6 轴 的载荷分析图 (1)受力分析，并绘制受力分析图 前面已经算出带轮作用在轴上的压轴力 高速轴的齿轮直径为 d1=66mm 扭矩 T1= 则作用于齿轮上的圆周力： Ft= 径向力： Fr= T1= Ft= Fr= 法向力 ： Fn= ① 求垂直面的支承反力 FNV1=== FNV2=FNV1= ②求水平面的支撑反力 外力 F 作用方向与带的布置有关，在未有具体确定前，按最不利的情况考虑。 （ 2）求垂直弯矩，绘垂弯矩图 （ 3）求水平弯矩，绘水平弯矩图 （ 4）求合成弯矩 (5）求扭矩，绘扭矩图 轴传递的转矩 =104800mm 7 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时通常之校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。 根据查参考文献 [1]以及前面第 5 步中的数据，又轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取 ，齿轮轴取最小直接d=21mm, 查参考文献 [1]表 154 计算的抗弯截面系数 W≈ ,则轴的计算应力为： 根据选定轴材料为 40Cr，调质处理，查参考文献 [2]表 151 得Fn= FNV1= FNV2= =104800mm W ，可见 ，故安全。 ，安全 8 精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面 截面 A、 C、 D 只受扭矩作用，虽然键槽，轴肩及过渡配合引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直接选取较宽裕，故截面 A、 C、 D均无需校核，截面 B 虽然应力较大，但由于是齿轮轴，相当于轴的直径最大，故截面 B也不必校核。 因此，此齿轮轴较简单，无其他危险截面。 9 轴承的选择与校核 （ 1）根据前面设计，选取左右轴承都为深沟球轴承 6208，查本设计任务书表 8 得：基本额定动载荷 Cr=, 查参考文献 [1]得轻微冲击时的载荷系数 fp 的范围是 ~，取 fp=。 （ 2）轴上受力分析 前面已经求得以下数据： 轴上传递的扭矩 T1= 齿轮圆周力 FT= 齿轮径向 Fr= 轴上的垂直支撑反力： 轴上的水平支撑反力： ； 计算合力： （ 3）计算当量动载荷 ①求比值 轴承 1：因为选用的直齿齿轮轴不受轴向力，所以 Fa1= Fa2=0,故比值Fa/Fr =0,则查参考文献 [1]表 135 得深沟球轴承的最小半段系数 e 值为，可见比值 :Fa/Fr＜ e ② 算当量动载荷 P 查参考文献 [1]表 135 得： 径向动载荷系数 X=1。 轴向动载荷系数 Y=0， 根据参考文献 [2] 得 = 1 +0 =。 fp= Fa/Fr=0＜ e。 = 1 +0 =. 为确保安全，选用较大的 进行校核。 ③ 由条件知道工作时间为 8年，且每天两班制工作，则大概总的各种时间为 =38400h。 ④根据参考文献 [2]，求轴承应该有的基本额定动载荷值： 则按照参考文献 [1]表 132，较充裕地选择 C=47500的深沟球轴承 6406。 ⑤验算轴承 6406 轴承的寿命，根据参考文献 [2]得 可见 ,所以轴承 6406 合格。 10 键的选择和校核 （ 1）根据前面分析，选用圆头 A 型普通平键，根据其所在轴段的直径=30mm，查参考文献 [2] 表 41 选用键 8 50GB10962020,其中 b h=8 7。 (2)键连接的强度校核 根据工作件查参考文献 [2]表 62 的强度校核公式，按轻微冲击设计选取静连接时需用挤压应力 ，对于键 850GB10962020 有： 键与轮毂的接触高度 ： k== 7= 键的工作长度： l=Lb=508=42mm 键的挤压应力：σ p=2T 带轮 /d1lk=2 104800/(30 42 ) = 可见 ,故安全。 至此，高速轴的设计与校核结束。 Ⅱ输出轴（低速轴Ⅱ）的设计计算 齿轮机构参数如表 10 38400h ,合格 k= l=42mm σ p= ,安全 Ⅱ输出轴（低速轴Ⅱ）的设计计算 齿轮机构参数如表 10 表 10 齿轮机构参数 z2 m(mm) 齿宽 158 2 20 1 B2=66 1 求输出轴上的功率 ,转速 和转矩 前面已经求得： 2 求作用在大齿轮上的力 因为分度圆直径 d2=316mm, 圆周力 Ft=2 /d2=2 115280/174N=。 径向力 Fr =Ft tan = tan20 = 沿啮合线作用在齿面上的法向载荷 Fn=Ft/cos == 3 按扭矩 初步确定轴的最小直径 按参考文献 [1]初步估算轴的最小直径，轴选用的材料为 45 号钢（调质），硬度为 217~255HBS，选取 240HBS。 根据参考文献 [2]表 153 取 A =118，得： dmin=A0=118 = 输出轴最小直径是安装联轴器的，轴上需开键槽，故需将直径增大 5%， 即 dmin=。 4 轴的结构设计 （ 1）轴的零件定位，固定和装配 ①固定单级减速器中大齿轮也应该安装在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用套筒定位，右面用轴肩定位；左轴承用套筒和轴承端盖固定，右轴承用轴肩和轴承端盖固定；联轴器在最左端，用轴肩 d2=316mm Ft= Fr = Fn= dmin= 和轴端挡圈固定。 ②周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。 键槽用键槽铣刀加工，同时为了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 ；同样，半联轴器与轴连接时，半联轴器与轴的配合为。 滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合。 ③安装 轴呈阶梯状，右轴承和右轴承端盖依次从右面装入；齿轮，齿轮套筒，左轴承，左轴承端盖和联轴器依次从左面装入。 ④ 的结构与装配如图 7： ⑤ 图 7 轴的结构与装配图 （ 2）确定轴各段直径和长度 从轴最细段 —— 轴段 开始分析计算 ① 轴段 因为 ≥ =。 由于轴段直径 应该与联轴器孔径相适应，故需首先选取联轴器的型号。 联轴器计算转矩 ，查 参考文献 [1]表 141，考虑到转矩变化很小，工作机为运输机，故取工作情况系数 则计算转矩： = 481300= 半联轴器的选择： 按照计算转矩 应该小于联轴器公称转矩的条件， 查参考文献 [2]表 87，选用 LX3 型弹性柱销联轴器，其公称转矩 Tn=，半联轴器的孔径 =48mm，故取 =48mm，半联轴器的长度 L1=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度 L=84mm 查参考文献 [1]可以确定轴段 的轴伸长度为 82mm ,为了保证轴端挡圈只压在轴的端面 上，故 应该比 略短一些，且综合考虑轴伸要求，现取 LⅦ =82mm 键的选择： 根据轴段 的直径和长度，轴段 上的键为普通平键。