本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 小型混泥土攪拌機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院：姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：年 級(jí)：指導(dǎo)教師Ⅰ摘 要目前，混泥土攪拌機(jī)在國內(nèi)外都有著飛速的發(fā)展，國際競爭力在不斷提高。為了滿足市場需求，完善產(chǎn)品系列，適應(yīng)小型建筑施工和實(shí)驗(yàn)室工作的需求，設(shè)計(jì)了此混泥土攪拌機(jī)。本課題主要研究立軸式混泥土攪拌機(jī)的工作原理以及攪拌機(jī)攪拌系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)混泥土攪拌機(jī)的攪拌系統(tǒng)初步定型，并對(duì)攪拌系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。主要設(shè)計(jì)結(jié)論如下：（1）攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計(jì)本攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)是由機(jī)架、攪拌裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)所主成。 機(jī)架是整個(gè)設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、減速器、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)所組成。（2）攪拌裝置的設(shè)計(jì)攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)筒內(nèi)物料進(jìn)行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。（3）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)是由V帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)來傳遞運(yùn)動(dòng)的。電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過 V帶傳動(dòng)傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機(jī)的主軸，主軸帶動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來完成攪拌的工作。關(guān)鍵詞：攪拌機(jī)；立軸；混泥土ⅡAbstractAt present, concrete mixer at home and abroad have a rapid development, international competitiveness in the continuous high. In order to meet market demands, improving the product series, adapt to the small building construction and laboratory work demand, design the concrete mixer.This topic research vertical shaft type concrete mixer work principle and blender mixing system design. According to the requirements of the design of concrete mixer, the mixing system, and the preliminary finalize the design of the main parts by mixing system design and calculation. The main conclusions are as follows:(1)mixer with the overall structural design of program analysisThe structure is a rack mixer, mixing equipment, drive into the main. The support of the entire equipment rack is part of the channel steel and steel pipe welded. Mixing device consists of the mixing tube, shaft, mixing shovel into a film by Lord Spatula piece fixed to the mixing arm, and with the main shaft into one, Spatula and mixing tube at the end of the gap can be micro-adjusted. Transmission from the motor, gearbox, belt drive, chain drive of the composition.(2) mixing device designMixing device is installed in the sleeve piece on the shovel blade, blade rotation with the axis of rotation of the barrel for mixing the material, the material is mixed, stirring arm extended upward, may play a role in mixing the material above.(3) transmission system designTransmission by V belt drive and chain drive to transfer movement. Motor output speed to pass through the V-belt transmission to the gearbox, gearbox and chain drive to speed to pass through to the mixer spindle drive shaft rotation, so that the mixing blades rotating, stirring to complete the work.Keywords Mixer Vertical axis Concrete目 錄1 總體概述 11.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 11.2 設(shè)計(jì)的總體要求 11.3 設(shè)計(jì)大綱 11.3.1 設(shè)計(jì)原則 11.3.2 原始數(shù)據(jù) 11.4 泥土攪拌機(jī)的概述 12、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .22.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 22.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 22.3 機(jī)座與支架的設(shè)計(jì) 32.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33、主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì) .33.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 33.1.1 攪拌桶的設(shè)計(jì) 33.1.2 攪拌葉片的設(shè)計(jì) 43.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 63.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 63.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 83.2.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .153.2.4 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 .243.2.5 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算 .263.2.6 減速器附件的選擇 .273.2.7 潤滑與密封 .273.3 機(jī)座與支架的設(shè)計(jì) .273.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .284、參考文獻(xiàn) 2911 總體概述1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題小型混泥土攪拌機(jī)1.2 設(shè)計(jì)的總體要求① 滿足使用要求② 滿足經(jīng)濟(jì)性要求③ 力求整機(jī)的布局緊湊合理④ 工業(yè)性要求簡單而實(shí)用⑤ 滿足有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.3 設(shè)計(jì)大綱1.3.1 設(shè)計(jì)原則 ① 攪拌機(jī)技術(shù)條件應(yīng)滿足 GB9142-2000《混泥土攪拌機(jī)技術(shù)條件》規(guī)范；② 所用圖紙的幅面應(yīng)符合 GB4457-2000《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖》中的相關(guān)定。1.3.2 原始數(shù)據(jù)1.4 泥土攪拌機(jī)的概述 混泥土攪拌機(jī)種類繁多，混泥土攪拌機(jī)按作業(yè)方式分有循環(huán)作業(yè)式和連續(xù)作業(yè)式兩種。循環(huán)作業(yè)式的供料、攪拌、卸料三道工序是按一定的時(shí)間間隔周攪拌機(jī)類型：多功能攪拌機(jī) 應(yīng)用領(lǐng)域：固、液、干粉、飼料、肥料、混泥土、沙石、灰漿、泥灰、灰泥、沙漿、砂漿、膏體、粉末、水泥、泥漿動(dòng)力類型： 電動(dòng) 布局形式： 立式作業(yè)方式： 連續(xù)作業(yè)式 型號(hào)： JY1-150攪拌方式： 強(qiáng)制式攪拌攪拌鼓形狀：鼓筒型裝置方式： 移動(dòng)式 料桶容量： 150（L）生產(chǎn)能力： 120（L） 轉(zhuǎn)速范圍： 30（r/min） 2期進(jìn)行的，即按份拌制。由于拌制的各種物料都經(jīng)過準(zhǔn)確的稱量，故攪拌質(zhì)量好。目前大多采用此種類型的作業(yè)方式。連續(xù)作業(yè)式的上述三道工序是在一個(gè)較長的筒體內(nèi)連續(xù)進(jìn)行的。雖然其生產(chǎn)率較循環(huán)作業(yè)式高，但由于各料的配合比、攪拌時(shí)間難以控制，故攪拌質(zhì)量差。目前使用較少?；炷嗤翑嚢铏C(jī)按攪拌方式分有自落式攪拌、強(qiáng)制式攪拌兩種。自落式攪拌機(jī)就是把混合料放在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的攪拌鼓內(nèi)，隨著攪拌鼓的旋轉(zhuǎn)，鼓內(nèi)的葉片把混合料提升到一定的高度，然后靠自重自由撒落下來。這樣周而復(fù)始地進(jìn)行，直至拌勻?yàn)橹?。這種攪拌機(jī)一般拌制塑性和半塑性混泥土。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是攪拌鼓不動(dòng)，而由鼓內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸上均置的葉片強(qiáng)制攪拌。這種攪拌機(jī)拌制質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高；但動(dòng)力消耗大，且葉片磨損快。一般適用于拌制干硬性混泥土?；炷嗤翑嚢铏C(jī)按裝置方式分有固定式和移動(dòng)式兩種。固定式攪拌機(jī)是安裝在預(yù)先準(zhǔn)備好的基礎(chǔ)上，整機(jī)不能移動(dòng)。它的體積大，生產(chǎn)效率高。多用于攪拌樓或攪拌站。移動(dòng)式攪拌機(jī)本身有行駛車輪，且體積小，重量輕，故機(jī)動(dòng)性能好。應(yīng)用于中小型臨時(shí)工程?；炷嗤翑嚢铏C(jī)的出料方式分有為傾翻式和非傾翻式兩種。傾翻式靠攪拌鼓傾翻卸料，而非傾翻式靠攪拌鼓反轉(zhuǎn)卸料。混泥土攪拌機(jī)可按攪拌鼓的形狀不同，有梨型、鼓筒型、雙錐形、圓盤立軸式和圓槽臥軸式五種。前三種系自落式攪拌；后兩種為強(qiáng)制式攪拌，目前國內(nèi)較少使用?；炷嗤翑嚢铏C(jī)按攪拌容量分有大型（出料容量 1000~3000L） 、中型（出料容量 300~500L）和小型（出料容 50~250L） 。各攪拌機(jī)的分類。2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì)攪拌裝置是混泥土攪拌機(jī)的主要裝置，主要起將物料攪拌攪拌均勻的作用，主要由攪拌軸、攪拌葉片和攪拌桶組成。2.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置主要起動(dòng)力傳輸以及控制轉(zhuǎn)速作用，主要由齒輪、皮帶輪，軸、軸承等一系列零件組成。減速機(jī)與攪拌主軸間采用鼓型齒聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，攪拌主軸采用高速端十字軸萬向聯(lián)軸器同步，使兩軸作反向同步運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到強(qiáng)制攪拌效果，與傳統(tǒng)的大小的鏈輪傳動(dòng)，大齒輪同步的結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，遇非正常過載時(shí)能通過皮帶打滑保護(hù)等特點(diǎn)。32.3 機(jī)座與支架的設(shè)計(jì)機(jī)座與支架主要起固定支撐作用，使混泥土攪拌機(jī)能正常穩(wěn)定的工作而不至于在攪拌的時(shí)候由于攪拌導(dǎo)致機(jī)器的晃動(dòng)。2.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要通過控制電機(jī)和傳動(dòng)裝置來調(diào)節(jié)攪拌速度和精度。3 主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì)攪拌裝置包括：主要由攪拌軸、攪拌葉片和攪拌桶組成。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示3.1.1 攪拌桶的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求 攪拌類型：強(qiáng)制式攪拌攪拌鼓形：為鼓桶型鼓桶容量：150L底端內(nèi)徑：D=600mm 底端外徑：D 1=620mm鼓桶大致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下：圖 1 鼓桶4鼓桶強(qiáng)度計(jì)算：混泥土密度不固定，根據(jù)配料比例不同，密度會(huì)不一樣，一般來說：輕質(zhì)泡沫混泥土的密度小，密度等級(jí)一般為 300-1800kg/m3。所以在鼓桶滿載的情況下鼓桶中混泥土的重量為：M=ρ×V=1800×0.15=270kg則延鼓桶軸線作用于同底的作用力為：F=Mg=270×9.8=2646N鼓桶的壁厚 δ=10mm，δ ，所以鼓桶為薄壁圓筒。所以鼓桶的橫截面積為：A=πDδ=3.14×600×10=18840mm2=1.88×10-2m2所以鼓桶截面上的最大應(yīng)力為：σ`= =140445.86N/m2鼓桶材料選?。篞345鼓桶制作工藝：采用沖壓工藝3.1.2 攪拌葉片的設(shè)計(jì)攪拌葉片是混泥土攪拌機(jī)實(shí)現(xiàn)其工作性能的關(guān)鍵，攪拌桶攪拌性能是通過攪拌葉片對(duì)拌合料連續(xù)不斷的碰撞而實(shí)現(xiàn)的，因此攪拌葉片的設(shè)計(jì)直接影響攪拌機(jī)整體設(shè)計(jì)的成敗。目前攪拌葉片的形式大致分為渦輪式、螺旋槳式、槳式三種。一般常用的形式為平直葉片渦輪式、傾斜葉片渦輪式、船用螺旋槳式、錨式、帶式。葉片螺旋線母線：目前攪拌葉片普片采用直板螺旋面，其圓筒母線采用的線型是阿基米德螺旋線，錐筒葉片采用對(duì)數(shù)螺旋線接頭處進(jìn)行螺旋線的擬合。母線在繞軸線作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí), 沿軸線方向作勻速或變速直線運(yùn)動(dòng), 該母線的運(yùn)動(dòng)軌跡形成等螺距或變螺距螺旋面。母線為直線形成直紋螺旋面母線為曲線形成非直紋螺旋面。軸線與螺旋面軸線重合的圓柱面或圓錐面同該螺旋面的交線分別稱為圓柱螺線或圓錐螺線。螺線的切線和圓柱面或圓錐面的母線之間的夾角稱為螺旋角, 用 β表示。斜面傾角和物料下滑角：性質(zhì)一定的物料，在性質(zhì)（主要是粗糙度）一定的傾角平板上，由于自身重力在斜面方向的分力剛夠克服平板對(duì)物料的摩擦力和粘附力而開始下滑，這時(shí)平板的斜角 ɑ 叫做該種物料對(duì)于該種平板的下滑角，用 Ψ表示。物料沿斜線下滑的條件是 ɑ≥Ψ。AF20D5圖 2 混泥土下滑實(shí)驗(yàn)曲線斜面最大傾斜線 S：斜面上物料的下滑方向，是沿著斜面的最大傾斜線 S的方向，如圖 3 所示,即斜面上對(duì)水平面 H 的最大傾斜線 AC 由圖 3 可知（1）圖 3 斜面及最大傾斜線 n???cosisiin?6（1）由（1）式得 又因?yàn)? ????n故有 ??? ??sincos)cos(???代入上式得： （2）（3）由（2）或（3）式可求出最大傾斜位置。代入數(shù)據(jù)，根據(jù)臨界線圖可得出圓住螺旋角為 68o。3.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)圖 4 傳動(dòng)裝置3.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 Y 系列全封閉自扇冷式籠型三相異步立式電動(dòng)機(jī)。功率的確定：????siconn?in1itgnr??iitn71)工作機(jī)所需功率Vm=30×0.32×3.14/60=0.1413m/sPw=FwVw=3.0×0.1413=0.429KW2)電機(jī)至工作間總效率的確定：取聯(lián)軸器效率 η1＝0.99；滾動(dòng)軸承效率 η2＝0.99；錐齒輪傳動(dòng)效率 η3＝0.97圓柱齒輪傳動(dòng)效率 η4＝0.98 工作機(jī)效率 ηw＝0.96；則總效率 η＝(η 1)2(η2)2(η3)2(η4)2ηw≈0.83。3)電動(dòng)機(jī)所需功率 Pd：P d＝P w/η≈0.517KW。4)電動(dòng)機(jī)額定功率 Pm：因 Pm≥Pd，故取 Pm＝550W，查《機(jī)械設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)》表 17－7 選擇型號(hào)為 Y80M1—4 的電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)額定功率 Pm＝550W，滿載轉(zhuǎn)速 nm＝1390r/min。傳動(dòng)比的分配：1)總傳動(dòng)比：鼓桶轉(zhuǎn)速 nw=30r/min，則總傳動(dòng)比 i＝n m/mw≈46.33。2)確定一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)比 i1：i 1＝3.1。3)確定二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比 i2：i 2＝2.0。4)確定三級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)比 i3：i 3=7.5。傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算：1)各級(jí)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算（r/min）高速軸Ⅰ轉(zhuǎn)速:n 1=nm=1390r/min。 中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：n 2=n1/i1=448.4r/min。低速軸Ⅲ轉(zhuǎn)速：n 3=n2/i2=224.2r/min。滾筒的轉(zhuǎn)速：n 4=n3/i3=30r/min。2)各軸輸入功率計(jì)算(KW)高速軸Ⅰ的輸入功率 P1＝ Pmη1＝0.545kW。 中間軸Ⅱ的輸入功率 P2＝ P1η2η3＝0.523KW。低速軸Ⅲ的輸入功率 P3＝ P2η2η4＝0.507W。鼓筒錐齒輪的輸入功率 P4＝P 3η2η3＝0.487KW。3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩(N?mm)高速軸Ⅰ的輸入轉(zhuǎn)矩 T1＝9550P 1/n1＝3.74×10 5N?mm。中間軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩 T2＝9550P 2/n2＝1.11×10 6N?mm。低速軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩 T3＝9550P 3/n3＝2.16×10 6?mm。8鼓筒的輸入轉(zhuǎn)矩 T4＝9550P 4/n4＝1.55×10 7N?mm。3.2.2 直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì)選材:所設(shè)計(jì)的小型混泥土攪拌機(jī)工作工作有輕微振動(dòng)。經(jīng)常滿載、空載起動(dòng)、不反轉(zhuǎn)、單班制工作，運(yùn)輸帶允許的速度誤差為５％，小批量生產(chǎn)，使用期限 10 年。由課本表 12.7 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為241HB～286HB。大齒輪材料為 45 剛（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 229HB～286HB。齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算:齒數(shù) Z:選取小齒輪齒數(shù)為 Z1＝23，大齒輪齒數(shù)為Z2＝Z 1i1＝23×3.1＝71.3，取 Z2＝71。精度等級(jí)：估算 vm≈3m/s，由表 12.6 可選 8 級(jí)精度。使用壽命 KA：由表 12.9 可選 KA=1.0。動(dòng)載荷系數(shù) KV：由圖 12.9 可選 KV=1.17齒間載荷分配系數(shù) KHɑ： 由表 12.10，估計(jì) KAFt/b100N/mm當(dāng)量齒數(shù)：端面重合度：齒向載荷分布系數(shù) Kβ ：由表 12.20 及注 3，取 Kβ =1.9載荷系數(shù) K：K=K AKVKHɑKβ=1×1.17×1.32×1.9=2.93 轉(zhuǎn)矩 T1： 95.016.31cos22????i?3221?i21.495.03cos11???zv 8.72Z???cos)](8[21vvz??73.1854.3-10????）（ .0714?vZ?? 2.8.012??HmNP??????8.719059n05.96169彈性系數(shù) ZE:由表 12.12，Z E=189.8 aMP節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH:由圖 12.16，Z H=2.5接觸疲勞極限 ：由圖 12.7c, =710MPa； =680MPalim?lim1?lim2H?接觸最小安全系數(shù) ：由表 12.14， =1.05inSinS接觸壽命：由題意 Z1=Z2=1.0許用接觸應(yīng)力[ ]: [ ]H1H[ ]2?小輪大端分度圓直徑 d1:取 3.0?R?確定傳動(dòng)主要尺寸：大端模數(shù) m： mm 由表 12.3，取 m=1.5實(shí)際大端分度圓直徑 d: d1=mz1=1.5×23=34.5mmd2=mz2=1.5×71=106.5mm錐距 R: 齒寬 b: 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：齒形系數(shù) YFa：由圖 12.30，Y Fa1=2.73 YFa2=2.15應(yīng)力修正系數(shù) Ysa：由圖 12.31，Y sa1=1.64 Ysa2=2.07重合度系數(shù) Yε : 齒間載荷分布系數(shù) KFɑ: 由表 12.10，K AFt/b100N/m載荷系數(shù) K: K=KAKVKFɑKβ =1.35×1.17×1.47×1.9=4.41彎曲疲勞極限 ：由圖 12.23c, =600MPa =570MPaFlim?Flim1?Flim2?彎曲最小安全系數(shù) SFlim：由表 12.14，S Flim=1.25彎曲壽命系數(shù) YN:由題意 YN1=YN2=1.0Pa6705.il ???N48.1min2l MSZ?? m57.31648.052.91.3.0513.087924 22 ??????????????3 21][4??????HEiKT??1?z mzR97.535.21 ????R.697.0b??68.073.152075.2.0v????? 4?F10尺寸系數(shù) YX：由圖 12.25，Y X=1.0許用彎曲應(yīng)力[ ]： F?2)斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1)圓錐－斜齒圓柱齒輪減速器是通用減速器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度2)選擇材料根據(jù)課本表 12.7 選擇大小齒輪材料均為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，小齒輪齒面硬度250HBS，小齒輪硬度為 220HBS選擇小齒輪齒數(shù)為 Z1=23,大齒輪齒數(shù) Z2＝Z 1i2=23×2=463)初選螺旋角 β＝14°按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式為1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù) Kt＝1.6小齒輪轉(zhuǎn)矩 T2＝1.11×10 6N?mm選齒寬系數(shù) Φd＝1由 12.16 選區(qū)域系數(shù) ZH＝2.433由圖 12.31 查得 εa1＝0.765，ε a2＝0.866，則 εa＝ εa1+εa2＝1.631由表 12.12 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE＝189.8MPa^0.5計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60n 2jLh＝60×448.4×1×（1×8×300×10）＝6.457×10 8N2＝N 1/i2＝3.228×10 7由圖 12.17c 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim1＝600MPa ，大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限 σHlim2＝570MPa由圖 12.18 取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1＝0.95K HN2＝0.98計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S＝1，得[σH1]＝K HN1σHlim1/S＝0.95×600/1MPa ＝570 MPa[σH2]＝K HN2σHlim2/S＝0.98×570/1MPa ＝558.6 MPa?? a48025.160min1l1 MPSFXN???6.7in2l2??321 )(HEdttTk????????11則許用接觸應(yīng)力[σ H]＝（[σ H1]+[σH2]）/2＝564.3 MPa2）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑 d1t，由公式得=62.7mm計(jì)算圓周速度 vv＝πd 1tn2/（60×1000）＝3.14×62.7×241.2/（60×1000）=0.79m/s計(jì)算齒寬 b 級(jí)模數(shù) mntb＝Φ dd1t＝1×62.7mm ＝62.7mmmnt＝d 1tcosβ/Z1＝62.7×cos14°/23＝2.645mmh＝2.25m nt＝2.25×2.645＝5.95mmb/h＝62.7/5.95＝10.54計(jì)算縱向重合度εβ：ε β＝0.318Φ dZ1tanβ＝0.318×1×23×tan14° ＝1.824計(jì)算載荷系數(shù) K根據(jù) v＝0.79m/s，7 級(jí)精度，由課本圖 12.9 查得動(dòng)載荷系數(shù) Kv＝1.06由【4】表 12.10 查得齒間載荷分配系數(shù) KHа＝ KFа=1.4由【4】表 12.9 查得使用系數(shù) KA＝1.25由【4】表 12.10 查得齒向載荷分配系數(shù) KHβ ＝1.42，由圖 12.31 和b/h＝10.54 查得 KFβ＝1.34載荷系數(shù) K＝K AKVKHaKHβ＝1.25×1.06×1.4×1.42＝2.63按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1 ＝d 1t ＝74mm計(jì)算模數(shù) mnmn＝d 1cosβ/Z1＝74×cos14°/23＝3.12mm，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式為：1）確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù) K＝K AKVKFaKFβ＝1.25×1.06×1.4×1.34＝2.486根據(jù)縱向重合度 εβ＝1.824，從圖 10－28 查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝0.88.??3 253 221 )3.564819.2(61.0)(1≥ ???????HEdtt ZTk?????[]321FSaαdβn σYεzφYT?cos≥336.27.??t12計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1＝Z 1/cos3β＝23/cos 314°＝25.18Zv2＝Z 2/cos3β＝92/cos 314°＝50.34查取齒形系數(shù)由【4】圖 12.21 查得 YFa1＝2.6164，Y Fa2＝2.18由【4】圖 12.22 查得應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1＝1.5909 ，Y sa2＝1.7由【4】圖 12.23c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σFE1＝440MPa 大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σFE2＝ 425MPa由【4】圖 10－18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1＝0.9K FN2＝0.92計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù) S＝1.4，得[σF1]＝K HN1σFE1/S＝0.9×440/1.4＝282.86MPa[σF2]＝K HN2σFE2/S＝0.92×425/1.4 ＝279.3MPa計(jì)算大小齒輪的 YFaYSa/[σ F]并加以比較YFa1YSa1/[σF1]＝2.6164×1.5909/282.86＝0.01472YFa2YSa2/[σF1]＝2.18×1.7/279.3＝0.01327小齒輪數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算=2.19mm對(duì)比計(jì)算結(jié)構(gòu)，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn 大于有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 mn＝2.19，已可滿足彎曲強(qiáng)度，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mn＝2.5。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度原直徑d1＝74mm 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有 Z1＝d 1cosβ/mn＝74×cos14°/2.5＝28.72 取Z1＝29 ，Z 2＝ i2Z1＝2×29 ＝ 584.2.4 幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a＝（Z 1+Z2）m/（2cosβ）＝（29+58）×2.5/ （2×cos14°）＝112.1mm 將中心距圓整為 112mm??3 225321 01472.*84.*3cos0.486.*2cos≥??FSadn YzKTm??????13（2）按圓整后的中心距修正螺旋角β＝arccos（Z 1+Z2）mn/ （2a）＝arccos（Z1+Z2）×2.5/(2×187)=14°14′24““（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1＝Z 1mn/cosβ＝29×2.5/cos14°14′24“ ＝74.8mmd2＝Z 2mn/cosβ＝58×2.5/cos14°14′24“ ＝149.6mm（4）計(jì)算齒輪寬度b＝Φ dd1＝1×74.8mm＝74.8圓整后取 B＝75mm（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪齒頂圓直徑小于 160mm，故，做成實(shí)心結(jié)構(gòu)；大齒輪齒頂圓直徑大于160mm 而又小于 500mm 故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸按[4]圖10－39 薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)數(shù)值結(jié)果直接標(biāo)注在大齒輪零件圖上。大齒輪零件圖見附圖 1。3)鼓桶圓錐齒輪選材:所設(shè)計(jì)的小型混泥土攪拌機(jī)工作工作有輕微振動(dòng)。經(jīng)常滿載、空載起動(dòng)、不反轉(zhuǎn)、單班制工作，鼓桶允許的速度誤差為 ５％，小批量生產(chǎn)，使用期限１０年。由課本表 12.7 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為241HB～286HB。大齒輪材料為 45 剛（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 229HB～286HB。齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算:齒數(shù) Z:選取小齒輪齒數(shù)為 Z1＝24，大齒輪齒數(shù)為Z2＝Z 1i1＝24×7.5＝71.3，取 Z2＝180。精度等級(jí)：估算 vm≈1m/s，由[4]表 12.6 可選 9 級(jí)精度。使用壽命 KA：由[4]表 12.9 可選 KA=1.0。動(dòng)載荷系數(shù) KV：由[4]圖 12.9 可選 KV=1.17齒間載荷分配系數(shù) KHɑ： 由[4]表 12.10，估計(jì) KAFt/b100N/mm端面重合度：98.015.7cos2231???i?3223i???cos)]1(.81[2vvz???73.1854.-0???）（ 0371?vZ??14齒向載荷分布系數(shù) Kβ ：由表 12.20 及注 3，取 Kβ =1.9載荷系數(shù) K：K=K AKVKHɑKβ=1×1.17×1.32×1.9=2.93 轉(zhuǎn)矩 T1： 彈性系數(shù) ZE:由表 12.12，Z E=189.8 aMP節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH:由圖 12.16，Z H=2.5接觸疲勞極限 ：由圖 12.7c, =710MPalim?lim1?=680MPali2接觸最小安全系數(shù) ：由表 12.14， =1.05inHSinHS接觸壽命：由題意 Z1=Z2=1.0許用接觸應(yīng)力[ ]: [ ]?1[ ]2H小輪大端分度圓直徑 d1:取 3.0?R?確定傳動(dòng)主要尺寸大端模數(shù) m： mm，由表 12.3，取 m=3.5實(shí)際大端分度圓直徑 d: d1=mz1=3.5×24=82mmd2=mz2=3.5×180=630mm錐距 R: 齒寬 b: mR34.957.13.0b????4)整理圓錐齒輪：m＝1.5，Z 1＝23，Z 2＝71，d 1＝34.5mm，d 2＝106.5mm ，δ 1＝18°δ2＝72°， ，B＝14mm2.187.02???ZHmNP??????1.2596.40715.9n105.966 Pa6705.1mi1l ???NZ48.in2l MS??? m02.84647.528.195.73.013.026974 2??????????????21][4??HERZiKT??z79.180.22??.481?z15斜齒圓柱齒輪：mn＝2.5，Z 1＝29，Z 2＝58，d 1＝75mm，d 2＝150mmβ＝14°，B ＝ 75mm，中心距 a＝112.5mm鼓桶圓錐齒輪：m＝7.5，Z 1＝24，Z 2＝180，d 1＝82mm，d 2＝630mm ，δ 1＝12°δ2＝78°，B＝16mm3.2.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1)輸入軸設(shè)計(jì)輸入軸上的功率 P1、轉(zhuǎn)速 n1、和轉(zhuǎn)矩 T1：P1=0.545KW,轉(zhuǎn)速 n1＝1930r/min，T 1=9550P1/n1=3.74×102N?m求作用在齒輪上的力：已知小圓錐齒輪的分度圓直徑為 d1=34.5mm，則平均分度圓直徑dm＝d 1=（1- ）=34.5×(1-0.5×0.3)mm=29.3mm 而R?5.0Ft=2T1/dm=2×3.74×105/29.3=25529N初步確定軸的最小直徑：先初步估計(jì)軸的最小直徑。選取材料為 45 鋼，調(diào)制處理。根據(jù)[4]表15－3，取 Ao＝112，得=14.77mm輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 d12，為了使所選的軸直徑 d12 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca＝K AT3，查表 12.9，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故選KA＝1.3 則：T ca＝K AT3＝ 1.3×5.25×104＝68250N?mm查 GB/T4224－2002，選 HL1 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N?mm，半聯(lián)軸器的孔徑為 d1＝20mm，故選 d12＝20mm，半聯(lián)軸器長度L＝50mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長為 38mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)3310min 9054.*2?PA16圖 5 擬定軸的結(jié)構(gòu)（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1－2 斷軸右端需制出一軸肩，故 2－3 段的直徑 d23＝27mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) d23＝27mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15－7 中初步取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為d×D×T＝30mm×72mm×20.75mm,d 34=d56=30mm,而 l34＝20.75mm，為了便于套筒可靠地壓緊左端軸承，套筒需向軸承端伸出少許，也就是說 3-4 段應(yīng)增長少短，故最終取 l34＝20mm。這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由表 15－7 查得30306 型軸承的定位軸肩高度 h＝3.5mm，因此取 d45＝37mm。取安裝齒輪出的軸段 6－7 的直徑 d67＝25mm ，為使套筒可靠得壓緊軸承，5－6 段應(yīng)略短與軸承寬度，故取 l56＝19mm。軸承端蓋的總寬度為 20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的間距為 l＝30mm，故取l23＝50mm。錐齒輪輪轂寬度為 67.27mm，為使套筒斷面可靠地壓緊齒輪取l67＝70mm。4－5 段裝定位套筒，套筒長度不固定，故取 l45＝50mm 認(rèn)為比較合適。（3）軸上的周向定位圓錐齒輪和半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 d67由[4]表 6-1 查得平鍵截面鍵寬 b×鍵高 h＝8mm×7mm 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 50mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/k6；同樣，聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵為 6mm×6mm×25mm，半連州其與軸的配合為H7/k6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是有過度配合來保證的，吃出選軸的尺寸公差為 k6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考[4]表 15-2，取軸端倒角為 2×45°。各軸肩處的圓角半徑見圖。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)句軸的單向選裝，扭轉(zhuǎn)求應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取а＝0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力17＝2.65MPa?? )701./()526.0(854/ 3222 ??????WaTMca?根據(jù)已選定的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，查[]表 15－1 的[σ-1]＝60MPa。因此 σ ca＜[σ-1]，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：（1）判斷危險(xiǎn)截面靠近齒輪滾動(dòng)軸承的支反力作用點(diǎn)所在截面 C 所受彎矩最大，但應(yīng)力不集中，且前面所計(jì)算得到的這段直徑能滿足力學(xué)要求，故不是危險(xiǎn)截面，不必校核。而由圖易知，截面 5 右端最靠近截面 C，且截面 5 出有圓角，應(yīng)力集中最嚴(yán)重。所以截面 5 右側(cè)最危險(xiǎn)。（2）截面 5 右側(cè)抗彎截面系數(shù) W＝0.1d 3＝0.1×30 3＝2700mm抗扭截面系數(shù) W T＝0.2d 3＝0.2×30 3＝5400mm截面 5 右側(cè)彎矩 M 及彎曲應(yīng)力M＝（F NH22+ FNV2） 0.5?（l56-a） ＝（2840 2+13.62） 0.5?（0.019-0.015）＝11360N?mm其中 a 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-1 查軸承 30306 得到。a≈15mmσ b＝M/W＝11360/2700＝4.21MPa扭矩 T1＝52525N? mm τ T＝T 1/WT＝52525/5400＝9.73MPa軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表 15－1 查得 σ B＝640MPa，σ -1＝275MPa τ -1＝155MPa截面上由于周建而形成的理論集中系數(shù) аσ 及 τ 按附表 3-2 插取。因r/d＝2.0/30＝0.067，D/d＝37/30＝1.233，經(jīng)插值后查得а σ ＝1.93，а τ ＝1.55又由[4]附圖 3-1 可得材料敏感系數(shù)為 qa＝0.82，q τ ＝0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為:kσ＝1+q σ（a σ-1）＝1+0.82×（1.93-1）＝1.76kτ＝1+q τ（a τ-1）＝1+0.85×（1.55-1）＝1.47由[4]附圖 3-2 得尺寸系數(shù) εσ＝0.85，ε τ＝0.87軸按磨削加工，有附圖 3-4 的表面質(zhì)量系數(shù)為 β σ ＝β τ ＝0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，及 β q＝1 則綜合系數(shù)Kσ ＝k σ/εσ+1/βσ -1＝1.76/0.85+1/0.92-1＝2.1618Kτ ＝k τ/ετ+1/βτ -1＝1.47/0.87+1/0.92-1＝1.78取碳鋼特性系數(shù)為 ψσ=0.1,ψτ=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù) Sca值，得Sσ＝σ -1/（K σσa+ψσσm）＝ 275/（2.61×4.21+0.1×0）＝25Sτ＝τ -1/（K ττa+ψττm）＝155/（1.47×9.73/2+0.05×9.73/2）＝20.96Sca= SσSτ/(Sσ2+Sτ2)0.5=25×20.96/(25^2+20.96^2)^0.5=16.06＞＞S＝1.5故安全。2)中間軸設(shè)計(jì)求中間軸上的功率 P2、轉(zhuǎn)速 n2和轉(zhuǎn)矩 T2：P2＝0.523KW n2＝448.4r/min，T 2＝1.11×10 6N?mm求作用在齒輪上的力：已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑 d1＝75mm,而Ft1＝2T 3/d1＝ 2×1.11×106/75＝2960NFr1=Ft1tanα/cosβ=4011×tan20°/cos14°14′24″＝1506NFa1＝F t1tanβ＝4011×tan20°＝1460N已知圓錐直齒輪的平均分度圓直徑dm2＝d 2（1-0.5 ）＝106.5×（1-0.5×0.33 ）＝90.525mm 而R?Ft2＝2T 2/dm2＝1302NFr2＝F t2tanαcosδ1=150NFa2=Ft2tanαsinδ1＝450N圓周力 Ft1、F t2，徑向力 Fr1、F r2，軸向力 Fa1、F a2的方向及軸的彎矩和扭矩圖如圖 6 所示19圖 6初步確定軸的最小直徑：先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。取 Ao＝105，得 ＝26.32mm，中間軸最小的直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑 d12和 d56。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)如圖所示（見圖 7）圖 7（2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) d12＝d 56＞26.32mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-7 初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度及的單列圓錐滾子軸承 30306，其尺寸為 d×D×T＝30mm×72mm×20.75mm，d 12＝d 56＝30mm這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由， 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-7 查30306 型軸承的定位軸肩高度 h＝3.5mm 應(yīng)查取套筒的直徑為 37mm。取安裝齒輪的軸段 d23＝d 45＝35mm，錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，由課本圖 10-39 可知，錐齒輪輪轂長為 L≈（1～1.2）D 23＝（1～1.2）×35＝35～42mm，取平均值 L＝38.5mm。但為了是套筒端面可靠地壓緊輪轂端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長，故去 l23＝35mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 h＞0.007d，故取 h＝4mm，則軸環(huán)出的直徑為 d34＝43mm已知圓柱斜齒輪齒寬 B1＝80mm；為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于圓柱齒輪輪轂長，故取 l45＝76mm取軸肩寬 l34＝12mm， ，初選左右兩套筒分別長為 35. 75mm 和 30.25mm，則可3320min 4.8520??PAd20確定 l12＝60mm，l 56＝55mm，軸總長為 238mm。（3）軸上的周向定位圓錐齒輪和圓柱斜齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 d23＝d 45＝35mm 由[4]表6-1 查得平鍵截面 b×h＝10mm×8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為25mm，50mm 同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選初論輪轂與軸的配合 H7/m6；滾動(dòng)軸承與軸的定位是由過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為6mm.(4)確定軸上的圓角和倒角尺寸取軸端倒角為 2×45°按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及中軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，區(qū) α＝0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力＝60MPa?? )035.1/()56.0(241/ 222 ?????WaTMca?前面已經(jīng)選定軸的材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，有課本表 15-1 查得[σ-1]＝70MPa，σ ca[σ-1]，故安全。精確校核中歐疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面由彎矩圖知，截面 C 處彎矩最大，但前面已經(jīng)校核過截面 C 所在軸段的強(qiáng)度，完全滿足設(shè)計(jì)要求，故不是最危險(xiǎn)截面。由軸零件圖易知，截面 5 右端軸段直徑 d56較 d45小，且截面 5 處存在圓角，會(huì)引起應(yīng)力集中，故截面 5 右側(cè)最危險(xiǎn)。（2）截面 5 右側(cè)抗彎截面系數(shù) W＝0.1d 563＝2700mm抗扭截面系數(shù) WT＝0.2d 563＝5400mm截面 5 的右側(cè)彎矩及彎曲應(yīng)力分別為??????m123605.0.9742a5.0256.02 ?????????? NlFMNVH其中，a 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-1 查滾動(dòng)軸承 30306 得到。a≈15mmσb＝M/W=123620/2700MPa=45.8MPa扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分別為 T2＝150000N?mm τT＝T2/W T＝150000/5400MPa＝27.8MPa軸材料為 40Cr，調(diào)制處理，有表 15-1 查得 σB＝735MPa ，σ -1＝355Mpa， 21τ-1＝200MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ασ及 ατ按[4]附表 3-2 查取，因 r/d＝2.0/30＝0.067，D/d＝35/30＝1.167，經(jīng)插值后查得ασ＝ 1.90，α τ ＝1.47又由[4]附圖 3-1 得軸的材料銘感系數(shù)為 qσ ＝0.82，q τ ＝0.85。故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：kσ＝1+q σ（α σ-1）＝1.74kτ＝1+q τ（α τ-1）＝1.40由《機(jī)械設(shè)計(jì)》附圖 3-2 得尺寸系數(shù) εσ＝0.85，由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)ετ＝0.87軸按磨削加工，由附圖 3-4 的表面質(zhì)量系數(shù)為 βσ＝βτ＝0.92。軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，及 β q＝1，得綜合系數(shù)為Kσ＝k σ/εσ+1/βσ-1＝1.74/0.85+1/0.92-1＝2.13Kτ＝k τ/ετ+1/βτ-1＝1.40/0.87+1/0.92-1＝1.70取合金鋼的特性系數(shù) ψ σ ＝0.1，ψ τ ＝0.05計(jì)算安全系數(shù) Sca值，得Sσ＝σ -1/（K σσa+ψσσm）＝ 355/（2.13×45.8+0.1×0）=3.64Sτ＝τ -1/（K τστ+ψττm）=200/(1.70×27.8/2+0.05×27.8/2)=8.22Sca= SσSτ/(Sσ2+Sτ2)0.5＝3.64×8.22/(3.64 2+8.222)0.5=3.33＞S=1.5故可知安全。3)低速軸的設(shè)計(jì)求輸出軸上的功率 P3、轉(zhuǎn)速 n3、和轉(zhuǎn)矩 T3：P3＝0.507KW，n 3＝224.2r/min，T 3＝2.16×10 6?mm求作用在齒輪上的力:已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑 d2＝150mm，則Ft＝2T 3/d2＝ 2×2.16×106/150＝28800NFr＝ Fttanα/cosβ＝3904×tan20°/cos14°14′24″＝1466NFa=Fttanβ=3904×tan14°14′24″=991N圓周力 Ft、徑向力 Fr、軸向力 Fa及軸的彎矩圖如圖 8 所示22圖 8初步估算軸的最小直徑:選取軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，根據(jù)課本表 15-3，取 Ao＝112，得＝34.14mm， ，輸出軸的最小直徑為安裝。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)如圖所示（見圖 9）圖 9（2）根據(jù)軸向的定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2 軸段右端需制出一軸肩，故取 2-3 段的直徑 d23＝62mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑 D＝65mm ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 L1＝84mm，為了幫助軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 1-2 段的長度應(yīng)比 L1略短一些，現(xiàn)取 l12＝82mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)的 d23＝62mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-7 中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30313，其尺寸為 d×D×T＝65mm×140mm×36mm，故 d34＝d 78＝65mm，l 34＝36mm左端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由表 15-7 查得 30313 型軸承的定位軸肩高度為 h＝6mm，因此，取 d45＝77mm；齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為 75mm，為了是套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短 330min 2.45071??PA23于輪轂寬度，故取 l67=72mm。取安裝齒輪處的軸端 6-7 的直徑 d67＝70mm，齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度 h＞0.07d，故取 h＝6mm， ，則軸環(huán)出直徑d56＝82mm。軸環(huán)寬度 b≥1.4h，取 l56＝12mm軸承端蓋的總寬度為 20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆級(jí)便于對(duì)軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離為 l＝30mm 故取l23＝50mm。由于中間軸長為 238mm，則低速軸在減速箱部分的軸長也應(yīng)為 238mm，則有l(wèi)45+l78+l 端蓋+l34+l56+l67＝l45+l78+20+36+12+72＝l45+l78+140=238，即有 l45+l78＝98mm。同時(shí)，需滿足大小斜齒圓柱齒輪正確嚙合，對(duì)比中間軸和低速軸，可適當(dāng)取 l78＝58mm，則 l45＝40mm，套筒長 19mm。(3)軸上的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按 d67和 d12有[4]表 6-1 查得兩處平鍵截面尺寸分別為 b×h＝20mm×12mm 和 b×h＝16mm×10mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為 50mmm 和 63mm。 。同時(shí)為幫助齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂、半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/m6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是有過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 k6。 （4）確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為 2×45°。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度:根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)即軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α＝0.6 軸的計(jì)算應(yīng)力σ ca＝[（M 2+（αT 3） 2]0.5/W＝[169.4 2+（0.6×584） 2]0.5/（0.1×0.070 3）＝11.35MPa前面已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，由[4]表 15-14 查得[σ-1]＝60MPa，σ ca[σ-1]，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度:（1）判讀危險(xiǎn)截面由彎矩圖知道截面 C 的應(yīng)力最大，但前面已經(jīng)校核過，C 截面所在軸段的強(qiáng)度完全滿足設(shè)計(jì)要求，故不是最危險(xiǎn)截面。由軸零件圖易知，截面 7 右端軸段直徑 d78較 d67小，且截面 7 處存在圓角，會(huì)引起應(yīng)力集中，故截面 7 右側(cè)最危險(xiǎn)。（2）截面 7 右側(cè)24抗彎截面系數(shù) W＝0.1d 3＝0.1×65 3＝27462.5mm扭截面系數(shù) WT＝0.2d 3＝0.2×65 3＝54925mm截面 7 右側(cè)彎矩 M 及彎曲應(yīng)力 σb 分別為M＝（FNH2 2+FNV22） 0.5×（l78－a）＝（2317 2+6532） 0.5×（0.058-0.029）＝69811mm其中 a 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-1 軸承 30313 查得。a≈29mmσb＝M/W ＝ 69811/27462.5＝2.54MPa截面上扭矩 T3 及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 τ T分別為T3＝584000N×mm ，τ T＝T 3/WT＝584000/54925＝10.63MPa軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[4]表 15-1 查得 σ B＝640MPa，σ -1＝275MPa，τ -1＝155MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) α σ 及 α τ 由附表 3-2 查取。因r/d＝2/65＝0.031，D/d＝70/65＝1.08，經(jīng)插值后可查得α σ ＝2.0，α τ ＝1.31。又由[4]附圖 3-1 可查得材料的敏感系數(shù)為qσ ＝0.82，q τ ＝0.85 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：kσ＝1+q σ（α σ-1）＝1+0.82× （2-1）＝1.82kτ＝1+ q τ(ατ-1)=1+0.85×(1.31-1)=1.26由附圖 3-2 得尺寸系數(shù) ε σ ＝0.67，由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)ε τ ＝0.82軸按磨削加工，由附圖 3-4 的表面質(zhì)量系數(shù)為 β σ ＝β τ ＝0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 β q＝1，得綜合系數(shù)為Kσ ＝k σ /ε σ +1/β σ -1＝1.82/0.67+1/0.92-1＝2.80Kτ ＝k τ /ε τ +1/β τ -1＝1.26/0.82+1/0.92-1＝1.62又取碳鋼的特性系數(shù) ψ σ ＝0.1，ψ τ ＝0.05計(jì)算安全系數(shù) Sca值Sσ＝σ -1/（k σσa+ψσσm）＝275/（2.80×2.54+0.1×0 ）＝ 38.68Sτ＝τ -1/（K ττa+ψττm）＝155/（1.62×10.63/2+0.05×10.63/2 ）＝17.46Sca＝S σSτ/（S σ2+ Sτ2） 0.5＝38.68×17.46/ （38.68 2+17.462）0.5＝15.91＞＞S ＝1.5，故安全。3.2.4 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算輸入軸滾動(dòng)軸承計(jì)算:25初步選擇滾動(dòng)軸承為 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為 d×D×T＝30mm×72mm×20.75mm，F(xiàn)a＝472N，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 15-1 得 e＝0.31，Y＝1.9，基本額定負(fù)載 Cr＝59.0KN載荷 水平面 H 垂直面 VFNH1＝-1473N FNV1＝143.4N支反力 FFNH2＝2840N FNV1＝13.6NFr1＝ 1480N，F(xiàn) r2＝2840N則 Fd1＝F r1/（2Y）＝1480/ （2×