_ 机械综合实训——课程设计部分《机械技术基础》课程设计任务书班级机电一体化学生姓名学生学号指导教师费冬青上海电视大学日期2011 年月日前言设计任务书一、减速器总体方案设计二、V带传动的设计三、齿轮的设计计算及结构说明四、轴的设计计算及校核五、滚动轴承的校核六、键的选择及校核七、参考文献一、设计任务书设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器原始数据：工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为±5%。
电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，减速器低速轴为2轴，滚筒轴为3轴。
相邻两轴间的传动比表示为i01、i12、i23；相临两轴间的传动效率为η01、η12、η23；；各轴的输入功率为P0、P1、P2、P3；各轴的转速为n0、n1、n2、n3；各轴的输入转矩为T0、T1、T2、T3。
在设计计算传动装置时，通常用电动机所需的工作功率P d进行计算，而不用电动机的额定功率P ed。
只有当有些通用设备为留有储备能力以备发展，或为适应不同工作的需要，要求传动装置具有较大的通用性和适应性时，才按额定功率P ed来设计传动装置。
传动装置的输入转速可按电动机额定功率时的转速,即满载转速n m计算，这一转速与实际工作时的转速相差不大。
0轴（电机轴）P0=P d=2.4KW根据上述需要初定轴的结构应是阶梯轴，阶梯轴的各轴段为：①安装大带轮；轴段②为轴段①提供轴肩对带轮定位和安装密封圈。
轴段③用于安装轴承；轴段④是轴环，对轴承进行轴向定位；轴段⑤是小齿轮；轴段⑥是轴环，对轴承进行轴向定位；轴段⑦用于安装轴承。
如下图所示：c）确定轴各段直径和长度①段：轴段①的直径为最小，已确定为d1=22mm。
若将d1=22mm定为带轮轮毂孔径，则带轮的大致宽度为：L=（1.5~2）d1=（1.5~2）×22=33~44mm那么轴段①的长度L1=44mm.②段：根据h=（0.07~0.1）d1的计算方法，（h为轴肩单侧高度）h=（0.07~0.1）×22=1.54~2.2mm，考虑到装带轮放大一点，取轴段②的直径为d2=28mm考虑到轴承端盖的厚度与拆卸紧固螺钉的空间，取L2=45mm。
③、⑦段：根据教材P120表12-1选择深沟球轴承，由于本设计载荷很小而且平稳，参照轴径要求按照经验初步选择型号6207，其内径为d3=35mm（d7=35mm）轴承的宽度为17mm，考虑到大齿轮圆周速度小于2m/s，所以可以采用脂润滑，挡油环的厚度为6~9，则取轴段③、⑦的长度为L3=L7=17+6=23mm。
④、⑥段：是轴环，考虑到轴承的定位与装拆，由教材P120表12-1，取d4=42mm （d6=42mm）长度为L4= L6≈0。
7（d4-d3）=0.7×（42-35）=4.9mm ，考虑到要保证箱体内表面与齿轮端面之间的距离，取L4= L6=10mm⑤段：用于齿轮轴部分，根据小齿轮定尺寸，Z1=25，m=2，d1=50mm，d a1=54mm，d f1=45mm小齿轮的齿宽为：b1=55mm，则轴段⑤的长度为：L5=55mm。
则输入轴的基本尺寸如图：d）确定两轴承之间的支承跨距l1（两支反力作用点距离）由教材第120页查出代号为6207的深沟球轴承的外形尺寸，D=72mm，B=17mm。
将轴承装到轴上，并取支承点为轴承宽度的中点，即可求l1。
l1=104mma）绘制并计算轴上的作用力由于是直齿圆柱齿轮，齿轮所受法向力可以分解为两个相互垂直的分力，即圆周力F t和径向力F r。
此外，皮带轮传递进来扭矩T与轴压力F Q。
F t=2T/d=（2×45760）/50=1830.4NF r= F t tanα=1830.4×tan20°=666.21N其中:T为高速轴的输入转矩d为小齿轮的分度圆直径α为分度圆压力角以下求解F AY、F AZ、F BY、F BZ。
由于空间平衡的力系，在任意平面上的投影力系也平衡，所以分别作出XY平面与XZ平面上的受力简图，利用平面一般力系的平衡方程，即可解出F AY、F AZ、F BY、F BZ。
XY面受力图：列方程求解：∑M B（F）=0F AY×104+F r×52-F Q×197=0F AY×104+666.24×52-738.24×179.5=0F AY=941.05N∑F Y=0F Q- F AY- F BY-F r=0F BY= F Q- F AY-F r=738.24-941.05-666.21= -869.02N XZ面受力图：列方程求解：∑M B（F）=0-F AZ×104- F t×52=0-F AZ×104-1830.4*52=0F AZ = -915.2N∑F Z=0F AZ + F t+ F BZ = 0-915.2+1830.4+ F BZ=0F BZ=915.2-1830.4= -915.2b）作出XY面弯矩图与XZ面弯矩图XY面弯矩图M XY：XZ面弯矩图M XZ：c ）作出合成弯矩图M=√M XY2+M XZ2d ）作出扭矩图e ）作出当量弯矩图M ’=√M 2+（αT ）2 ，并判断危险截面 因为是单向回转轴，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，修正系数α=0.6由当量弯矩图可看到，小齿轮的中间位置承受弯矩最大，设定为Ⅰ号危险截面，①号轴段与②号轴段的连接处也承受了较大的扭矩，而且此处也是轴的最细段，设顶定为Ⅱ号危险截面. Ⅱ号危险截面处的弯矩保守取(62132+27456)/2=44794N.mm. f ) 对危险截面强度校核由《机械技术基础》第335页表20-3选[σ-1]b =55MpaⅠ号危险截面:ⅠⅡd=30.28×(1+5%)=31.79mm输出轴最小直径处安装联轴器，故轴径应取标准值，即安装联轴器的轴头直径d=32mm。
a ）轴的结构分析考虑轴的装拆顺序，是轴从齿轮的左侧安装，轴向可以用轴环和套筒固定齿轮。
因此，初定轴的结构应是阶梯轴。
由于是直齿轮传动，传动过程中只受径向作用力，不会有轴向力，由《机械技术基础》第303页表19-2 选用深沟球轴承。
根据上述需要初定轴的结构应是阶梯轴，阶梯轴的各轴段为：①安装联轴器；轴段②为轴段①提供轴肩对联轴器定位和安装密封圈。
轴段③用于安装轴承与套筒；轴段④用于安装齿轮；轴段⑤是轴环，对齿轮定位；轴段⑥用于安装轴承。
如下图所示：b ）确定各段直径和长度取d5=46mm，长度为L5≈0。
7（d5-d4）=0.7×（46-42）=2.8mm ，考虑到要保证箱体内表面与齿轮端面之间的距离，并保证轴承与小齿轮轴的轴承安装得平行，取L5=10mm⑥段：为安装轴承的轴径，d6=40m，采用脂润滑，挡油环的厚度为6~9，则取轴段的长度为L6=15+8=23mm。
其中8为挡油环厚度。
则输出轴的基本尺寸如图：c ）确定两轴承之间的支承跨距l1（两支反力作用点距离）由教材第120页查出代号为6008的深沟球轴承的外形尺寸，D=68mm，B=15mm。
将轴承装到轴上，并取支承点为轴承宽度的中点，即可求l1。
l1=102mma ）绘制并计算轴上的作用力由于是直齿圆柱齿轮，齿轮所受法向力可以分解为两个相互垂直的分力，即圆周力F t和径向力F r。
此外，还有滚筒的负载扭矩。
F t=2T/d=（2×174290）/200=1742.9NF r= F t tanα=1742.9×tan20°=634.36N其中:T为低速轴的输入转矩d为大齿轮的分度圆直径α为分度圆压力角以下求解F AY、F AZ、F BY、F BZ。
由于空间平衡的力系，在任意平面上的投影力系也平衡，所以分别作出XY平面与XZ平面上的受力简图，利用平面一般力系的平衡方程，即可解出F AY、F AZ、F BY、F BZ。
XY面受力图：由于F AY与F BY对称布置，所以F AY=F BY列方程求解：∑F Y=0F r+F AY+F BY = 0F AY =F BY= - F r /2 = -317.18NXZ面受力图：由于F AZ与F BZ对称布置，所以F AZ=F BZ列方程求解：∑F Z=0F t+F AZ+F BZ = 0F AZ =F BZ= - F t /2 = -871.45N b )作出XY面弯矩图与XZ面弯矩图XY面弯矩图M XY：XZ面弯矩图M XZ：c ）作出合成弯矩图M=√M XY2+M XZ2d ）作出扭矩图e ）作出当量弯矩图M’=√M2+（αT）2 ，并判断危险截面因为是单向回转轴，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，修正系数α=0.6ⅠⅡ由当量弯矩图可看到，安装大齿轮的轴段的中间位置承受弯矩最大，设定为Ⅰ号危险截面，①号轴段为最细轴段，也承受了较大的扭矩，设定为Ⅱ号危险截面) ，以下对危险截面进行强度校核。
由《机械技术基础》第335页表20-3选[σ-1]b=55MpaⅠ号危险截面:σ1e=M1e/W=114772.19/(0.1×423)=15.49Mpa<[σ-1]bⅡ号危险截面:σ2e=M2e/W=104574/(0.1×323)= 31.91Mpa<[σ-1]b 故该轴强度满足要求，合格。
F AY=941.05N F AZ =915.2NF A=√941.052+915.22=1312.69NF BY=-869.02N F BZ =915.2NF B=√(-869.02)2+915.22=1262.06N由于F A> F B，所以只需校核A处轴承。
F AY= F BY=317.18N F AZ = F BZ =871.45NF A= F B=√317.182+871.452=927.38N由于F A= F B且没有轴向力，所以当量动载荷P=F A=927.38N由于常温下工作，由《机械技术基础》第308页表19-6，查得f t=1；由于载荷较平稳，由《机械技术基础》第308页表19-7，查得f p=1.1。
所用轴承为深沟球轴承，代号6008，由教材120页查得，C r=17.0KN=17000N轴承的转速就是输入轴的转速，n = 120 r/min轴承的预期寿命为10（年）×300 （天）×16 （小时）= 48000 h。