畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）減速器輸入軸的設(shè)計(jì)

1、襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院（畢業(yè)）論文減速器輸入軸的設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造學(xué) 生：指導(dǎo)教師：教學(xué)單位：襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué) 號(hào)：052310345 畢 業(yè) 屆： 2008屆2008年6月8日鄭重聲明本設(shè)計(jì)（論文）系本人在范興平老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的設(shè)計(jì)（論文），本人擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，沒(méi)有抄襲、剽竊他人成果，由此造成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛由本人負(fù)責(zé)。學(xué)生：何偉2008年6月8日襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械電子信息工程學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）課 題 任 務(wù) 書(shū)機(jī)械電子信息工程學(xué)院 模具專(zhuān)業(yè)0503班 學(xué)生：何偉一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題 減速器輸入軸的設(shè)計(jì) 二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作自 2008年 05月 01日起至

2、2008年 06月 01日止三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)行地點(diǎn) ： 襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的課題要求：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（課題要求由指導(dǎo)教師完成）五、 教師指定的主要參考文獻(xiàn)1. XXX著. XXXXX. XXXX出版社,XX:XXXXXXX序號(hào) 作者 署名 出版社 年份 起止頁(yè)2.3.4.指導(dǎo)教師：范興平：目 錄目 錄4摘要4關(guān)鍵詞41軸的材料的選擇42.軸的初步計(jì)算 4 21初步確定輸入軸的最小

3、直徑：5 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)531根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長(zhǎng)度6 32軸上零件的周向定位 6 33確定軸上圓角和倒角尺寸 6 34求軸上的載荷7 35扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度8 36精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 8 致謝11 參考文獻(xiàn)12 減速器輸入軸的設(shè)計(jì) 學(xué)生：何偉指導(dǎo)教師：范興平機(jī)械電子信息工程學(xué)院摘要：國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀?國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外

4、匯。60年代開(kāi)始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過(guò)大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒(méi)有突破因此，沒(méi)能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便

5、。北京理工大學(xué)研制成功的內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位當(dāng)今發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要保障就是機(jī)械制造工業(yè)的飛速發(fā)展。隨著時(shí)間的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平以及國(guó)防力量的重要標(biāo)志之一。所以進(jìn)行零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)有著重要的意義。關(guān)鍵詞：輸入軸軸的結(jié)構(gòu)圖 1 輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.軸的材料的選擇軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高

6、其耐磨性和抗疲勞度，故采用碳鋼制造尤為廣泛。材料選擇：45#鋼，采用熱處理（調(diào)質(zhì)）和表面未強(qiáng)化處理，由機(jī)械手冊(cè)查得，45號(hào)鋼采用調(diào)質(zhì)處理硬度為217255HB。2.軸的初步計(jì)算1 初步確定輸入軸的受力計(jì)算：已知：輸入軸上的輸入功率P=14.85KW；轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)矩；前面已經(jīng)算出軸上齒輪分度圓直徑: ，；求作用在蝸桿上的力； 圓周力，徑向力，軸向力的方向如圖 42所示。2 初步確定輸入軸的最小直徑：；式中：查表15-3，初步選定為120，代入上式可得：；軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d1-2直徑與聯(lián)軸器的孔徑，以及電動(dòng)機(jī)的輸出軸相適應(yīng)，故需先確定聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：；由于提升機(jī)的

7、工作效率不大，工作轉(zhuǎn)矩變化小，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)。查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故選；則：=按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用HL1型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為160000。半聯(lián)軸器的孔徑=24mm，故取=24mm；半聯(lián)軸器長(zhǎng)度32mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖41 輸入軸的結(jié)構(gòu)（1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長(zhǎng)度1、為使12軸段滿足半聯(lián)軸器的配合要求，需制出一軸肩，取12段直徑。左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=34mm。又因?yàn)樗x聯(lián)軸器與軸配合的軸孔長(zhǎng)度L=27mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在端面上，故12軸

8、段的長(zhǎng)度l略短一些，取l=25mm。2、初步選擇滾動(dòng)軸承因所選用的齒輪為斜齒輪，則軸承同時(shí)承受有徑向和軸向力的作用，鼓選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d=30mm，查手冊(cè)，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31307，其尺寸為,故。3、兩端都采用套筒定位，所以，在4處設(shè)計(jì)成軸環(huán)，h0.07d,所以取h=3.5mm,因?yàn)?.4h,所以取b=10mm，即。4、軸承端蓋的總寬度20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。5、取蝸輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm，因?yàn)樯厦嬉呀?jīng)算了蝸輪的分度圓的直徑，即，所以6的

9、左面的軸肩h取值為5mm， ，而直徑。又已知，因?yàn)椋?，而，取蝸輪與箱壁的距離為16mm,所以至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。（2） 軸上零件的周向定位根據(jù)軸12處的直徑，查手冊(cè)得鍵的型號(hào)為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。（3） 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取左軸端倒角為，右軸端倒角，2、3處倒圓r=1.0mm，6、7、8、9處r=2.0mm,其它處倒圓r=1.3mm。（4） 求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖41，作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖42，在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)手冊(cè)查取a值。對(duì)于32217型的滾動(dòng)軸承

10、，由手冊(cè)查得a=17mm。又滾動(dòng)軸承如圖5-1正裝，則作為簡(jiǎn)支梁的軸承跨距L=。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖42。圖42 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖從軸的機(jī)構(gòu)圖以及扭矩圖中可以看出，C截面是軸的危險(xiǎn)截面。1、求軸承的支反力和2、截面C上的、則：總彎矩為：；（5） 扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上所算得的數(shù)據(jù)，并取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為：前已選定軸的材料為45鋼，由表15-1查得=60，故軸工作安全。（6） 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1 判斷危險(xiǎn)截面： 此蝸桿312是關(guān)于中心線對(duì)稱(chēng)的。面1、2、3、4只受扭矩的作用，雖然鍵槽

11、、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕來(lái)確定的，所以以上截面無(wú)需在校核。從應(yīng)力集中對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面6、7、8、處應(yīng)力集中嚴(yán)重。從受載的情況來(lái)看，截面C上的應(yīng)力最大。其中截面5、6、7、8、9、10、11，截面8、9、10、11不受扭矩作用，故不必作強(qiáng)度校核。截面C雖然應(yīng)力最大，但不集中，故也不用校核。6和7比較，7處的直徑比6處的直徑要大，因而該軸只需校核截面6，因?yàn)橛覀?cè)半徑比左側(cè)半徑大，那么校核截面6左側(cè)就可。2 對(duì)危險(xiǎn)截面6左側(cè)校核：抗彎截面系數(shù)：；抗扭截面系數(shù)：；截面左側(cè)的彎矩M為：;截面上的彎曲應(yīng)力：；截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：

12、；軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得，。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。因?yàn)椋?，?jīng)插值后可查得：；又由附圖3-1可得軸的材料的敏感系數(shù)為：；有效集中系數(shù)：；由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：；軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)； 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化，即則得綜合系數(shù)值為：；碳鋼的特性系數(shù)：，取；，??；計(jì)算安全系數(shù)值：；S=1.5；故可知其安全。致 謝本論文是在我和孟靈老師親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從論文題目的選擇到論文的最終完成，孟老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。孟老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向孟老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)研究論文生生活的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。他們對(duì)本論文做了不少工作