一級直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系部件設(shè)計上海大學(xué)機械設(shè)計2大作業(yè)

1、一級直齒圓柱齒輪減速器輸出 軸的軸系部件設(shè)計 （ 上海大學(xué)機 械設(shè)計 2 大作業(yè) ）機械設(shè)計大作業(yè)設(shè)計題目：一級直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系部件設(shè)計內(nèi) 裝：1 設(shè)計任務(wù)書1份2. 設(shè)計計算說明書1份3. 裝配工作圖1張學(xué)專學(xué)設(shè)院機電工程及自動化機械工程及自動化號11121112計者華爆會指導(dǎo)教師傅燕鳴完成日期 2014年2月9日成 績機械設(shè)計大作業(yè)計算說明書設(shè)計題目:二柱齒輪減廛器撿出軸的軸系部件設(shè)i+學(xué)院機電工程及自動化專業(yè)機械工程及自動化學(xué)號11121112設(shè)計者華爆會指導(dǎo)教師傅燕鳴完成日期2014 年 2 月 9 日主要結(jié)果計算及說明T2 187.25N mFt2 1104.72NFr

2、2 402.09NB 640MPa s 355MPa1 275MPa1 155MPa一、確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，計算作用在齒輪上的作用力1.1 選擇齒輪的結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 第 16 章第 5 節(jié)，確定齒 輪結(jié)構(gòu)為齒輪軸。1.2 計算輸出軸的轉(zhuǎn)矩 TT 9550P 9550 3.0T2n2153187.25N m1.3 計算作用在齒輪上的圓周力、徑向力Ft2 2T2 /d2 2T2 /(m z) 2 187.25/(0.003 113) 1104.72NFr2 Ft2 tan1104.72 tan20 402.09N二、選擇軸的材料 因傳遞的功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，

3、所以初選軸的材料為 45鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。查機械設(shè)計 課程設(shè)計手冊表16-1 ，得：軸材料的硬度為 217225HBW， 抗 拉 強度 極 限 B 640MPa ， 屈 服強 度 極限 s 355MPa ，彎曲疲勞極限 1 275MPa ， 剪 切 疲 勞 極 限 1 155MPa ， 許用 彎 曲 應(yīng)力 1 60MPa ； 查 表 16-2 ， 得 A 0 126 103。 1 60MPa A 0 126 103計算及說明主要結(jié)果三、初步估算軸的最小直徑Pd2 A 03n23.0(126 103) 315333.98 27.77mm考慮鍵槽對軸強度的影響，取 d2 min 1.07d2 2

4、9.71mm參考聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取 d2 min 35mm四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核4.1 聯(lián)軸器的選擇由于載荷較平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器 。查表 7-9 ，聯(lián)軸 器的工作情況系數(shù)K A 1.3，故Tca K AT2 1.3 187.25N m243.43N m查表 7-6 選用 LT6型，公稱轉(zhuǎn)矩 Tn 250N m ， 故 Tca Tn ， 采 用 Y 型 軸 孔 ， A 型 鍵 ， 軸 孔 直 徑 d 35mm ，軸孔長度 L 82mm ，取彈性套柱銷 的裝配距離 K 2 45mm 。d2min 35mm4.2 軸上零件的位置與固定方式的確定大齒輪安排在箱體中

5、央，軸承對稱布置在齒輪兩側(cè)。軸 外伸端安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器靠軸肩軸向固定。齒輪靠軸環(huán)和 套筒實現(xiàn)軸向固定。軸承采用兩端固定，脂潤滑，通過封油 環(huán)和軸承蓋固定。輸出軸軸系結(jié)構(gòu)如圖所示Tca 243.43N m計算及說明Tn 250N m d 35mmL 82mmK 2 45mm主要結(jié)果4.3 各軸段直徑和長度的確定 （1）各軸段直徑的確定 d 21：最小直徑，安裝聯(lián)軸器外伸軸段， d21 d2min35mmd22：密封處軸段。根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求， 定位軸肩為h (0.07 0.1)d21(0.07 0.1) 35 2.45 3.5mm查 表 1-19 ， 并 考 慮 到 氈 圈 油 封 的

6、標(biāo) 準(zhǔn) ， 取d22 40mm 。該處軸的圓周速度d 22n2 40 153d21 35mmv60 1000 60 10000.32m / s 4m/ s故 選 用 氈 圈 油 封 合 格 ， 由 表 9-9 ， 選 取 氈 圈 45JB/ZQ4606-1997。d 23 ：滾動軸承處軸段。考慮拆裝方便， d 23 d22 ，取 d23 50mm ?？紤]到軸只受徑向力， 故選用深溝球 軸承。由 d23 50mm ，查表 6-5 ，初選代號 6210 軸 承，其基本尺寸為d D B 50mm 90mm 20mm 安裝尺寸 da 57mm 。d22 40 mm選取氈圈 45JB/ZQ4606-19

7、 97。d23 50 mmdDB50mm 90mm20mmda 57mm計算及說明主要結(jié)果d 24：低速級大齒輪安裝軸段，取 d24 55mm d25：軸環(huán)，該軸段為齒輪提供定位作用，定位軸肩高度： h (0.07 0.1)d24 (0.07 0.1) 553.85 5.5mmd24 55mmd25 d24 2h 55 7.7 11 則 25 24 ， 62.7 66mm 查表 1-19 ，取標(biāo)準(zhǔn)值d25 63mmd 26 ：滾動軸承處軸段， d26 d23 50mm 。（2）各軸段長度的確定L 21 ：安裝聯(lián)軸器軸段。為了保證軸向定位可靠， 該軸段的長度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔的長度短 23mm，現(xiàn)聯(lián)

8、軸器軸 孔長為 82mm，故取 L 21 80mmL 24 ：大齒輪配合段。由齒寬 b2 80mm ， 為了便于定位可靠，同理取 L 24 78mm 。L 22 ：此段長度除與軸上零件有關(guān)外，還與軸承寬 度及軸承端蓋等零件有關(guān)。且此軸段一部分長度用于裝軸承 蓋， 一部分伸出箱體外。取 L 22 60mmL 25：軸環(huán)的寬度。 L 25 10mm 。L 26 ：右側(cè)安裝封油環(huán)、軸承的軸段。L 26 B 2 18mmL 23 ：此段裝軸承與套筒。取套筒長度為 30mm，則L 23 20 2 30 2 50mm 。d25 63mmd26 50mmL 21 80mmL 24 78mmL 22 60mm

9、L 25 10mmL 26 18mmL 23 50mm計 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果輸出軸的總軸長L 2 296mmL2 L21 L22 L23 L24 L25 L2680 78 60 10 18 50 296mmL 160mm兩軸承間的跨度L 20 30 2 80 160mm4.4 按彎扭合成應(yīng)力校驗軸的強度 輸出軸的受力簡圖如圖所示FAYFBYFr22402.09 201.05N2FAY 201.05NFAZFBZFt221104.72 552.36N2FAZ 552.36N計算及說明主要結(jié)果FA FBFAY 2 FAZ 2FA FB587.81N201.052 552.362 587

10、.81N截面 C 處的水平彎矩M C2Z FAZ L / 2 552.36 0.16/ 2 44.19N m截面 C 處垂直彎矩M C2 ZM C2Y FAY L / 2 201.05 0.16/ 2 16.08N m截面 C 處的合成彎矩44.19N m22M C2 M C2Y M C2ZM C2Y16.082 44.192 47.02N m16.08N m輸出軸所受轉(zhuǎn)矩T T2 187.25N m危險截面 C 的當(dāng)量彎矩：因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以轉(zhuǎn)矩切應(yīng)M C2力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 0.6 ，則47.02N mM e2M C22 ( T)247.022 (0.6 187.25)2

11、121.79N mMeM e23121.79 103ca 3W 0.1d24330.1 5537.32MPa 1故軸強度足夠60MPaMe2121.79N mca 7.32MPa 1 60MPa 軸強度足夠主要結(jié)果計算及說明 軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖4.5 滾動軸承校驗（1）輸出軸軸承壽命。查表 6-5 得：深溝球軸承 6210 的基本額定動載荷 Cr 35.0kN ，基本額定靜載荷 C0 23.2kN預(yù)計壽命為 10000h。 Fr2 Fr1 257.63N 。查表 6-14 ，當(dāng)收到輕微沖擊，取滾動軸承載荷系數(shù) fp 1.2。 因為 Fa/Fr 0，查表 6-15 得深溝球軸承的最小 e 值為

12、0.22 ， 故 此 時 Fa /Fr e ， 則 徑 向 動 載 荷 系 數(shù) X1 X 2 1，軸向動載荷系數(shù) Y1 Y2 0. P1 f p (X 1Fr1 Y1Fa1)1.2 (1 257.63 0) 309.16P2 fp(X2Fr2 Y2Fa2)1.2 (1 257.63 0) 309.16Cr 35.0kN C0 23.2kN fp 1.2X1 X 2 1 Y1 Y2 0 P1 309.16P2 309.16計算及說明主要結(jié)果6 Lh 106 ftCr h 60n2 P631061 3500060 153 309.16 158.06 106h 10000hLh158.06 106h

13、10000h 軸承壽命符合要 求故軸承壽命符合要求。（2）軸承潤滑方式的確定。齒輪的圓周速度 d2n2 35 153v60000 60000軸承采用脂潤滑0.28m / s 2m/s 故軸承采用脂潤滑。五、鍵的選擇與強度校核5.1 輸出軸外伸端處（1）選擇鍵連接的種類和尺寸。d21 d2min 35mm ， L21 80mm ，考b 10mm慮到鍵 在軸中 部安裝，查表 4-27， 選鍵 10X80 GB/Th 8mm1096-2003，L 80mmb 10mm, h 8mm,L 80mm 。選擇材料 p 110MPa為 45 鋼 ， 查 表 4-28 ， 鍵 靜 連 接 時 的 許 用 擠

14、壓 應(yīng) 力 為l 70mm p 100 120MPa ， 取 p 110MPa 。k 4mm工作長度 l L b 80 10 70mm 。鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k 0.5h 0.5 8 4mm 。（2）校核鍵連接的強度。計算及說明主要結(jié)果33p 38.21MPa2T2 103 2 187.25 103ppkld214 70 35 p鍵的強度足夠，38.21MPa p選 擇 鍵 10X80GB/T 1096-2003故鍵的強度足夠，選擇鍵 10X80 GB/T 1096-2003 合適。5.2 輸出軸大齒輪連接處（1）選擇鍵連接的種類和尺寸。大齒輪連接處 d24 55mm， L24 78mm，考 慮到鍵 在軸中 部安裝， 查表 4-27， 選鍵 16X70 GB/T 1096-2003 ， b 16mm, h 10mm,L 70mm 。選擇材 料為 45 鋼，查表 4-28 ，鍵靜連接時的許用擠壓應(yīng)力為 p 100 120MPa ， 取 p 110MPa 。工作長度 l L b 70 16 54mm 。鍵與輪 轂鍵槽的接觸高度 k 0.5h 0.5 10 5mm 。2T2 103 2 187.25 103 p kld24 5 54 55 25.22MP