一級直齒圓柱齒輪減速器輸入軸組合結(jié)構(gòu)設(shè)計計算說明書（精編版）

1、一級直齒圓柱齒輪減速器輸入軸組合結(jié)構(gòu)設(shè)計計算說明書題目 1：一級直齒圓柱齒輪減速器輸入軸組合結(jié)構(gòu)設(shè)計（見圖1）圖 1 1- 大帶輪； 2-軸承； 3-齒輪； 4-軸原始數(shù)據(jù)見表1-1 。表 1-1 設(shè)計方案及原始數(shù)據(jù)項目設(shè)計方案 3 軸輸入功率kwp/ 3.3 軸轉(zhuǎn)速min/ rn 750 齒輪齒數(shù)3z 25 齒輪模數(shù)mmm/ 3 齒輪寬度mmb/ 80 大帶輪直徑mmd / 160 帶型號 a 帶根數(shù)z 4 160 100 帶傳動軸壓力nq / 950 軸承旁螺栓直徑mmd / 12 1、設(shè)計目的p137 表5-1 p=3.3kw n=750r/min z3=25 m=3mm =20d=75

2、mm ft=1121n fr=408n p232表 8-1 dmin =25.0mm d=160mm 帶型號為 a型帶根數(shù) z=4 l=160mm s=100mm d1 =25.0mm 通過完成軸系部分大作業(yè)，要求掌握：（1）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程；（2）軸的強度計算方法；（3）軸承的選型設(shè)計和壽命計算；（4）軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和過程。2、設(shè)計步驟（1）根據(jù)已知條件計算傳動件的作用力。 選擇直齒圓柱齒輪的材料：傳動無特殊要求，為便于制造采用軟齒面齒輪，由表5-1，大齒輪采用 45#鋼正火， 162217hbs ； 直 齒 輪 所 受 轉(zhuǎn) 矩npt61055.9=9.55 1063.3/750=4

3、2020n.mm； 計算齒輪受力：齒輪分度圓直徑：d=mz3=325=75mm 齒輪作用力：圓周力ft=2t/d=242020/75=1121n 徑向力 fr=fttan =1120.5tan20=408n；（2）選擇軸的材料，寫出材料的機械性能：選擇軸的材料： 該軸傳遞中小功率， 轉(zhuǎn)速較低， 無特殊要求，故選擇 45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼調(diào)制處理，其機械性能由表8-1查得： b=637mpa,s=353mpa, -1=268mpa, -1=155mpa l1=63mm d2=30mm l2=57.5mm d3= 35mm l3=52mm d4=38mm l4=78mm d5=44mm l5=10m

4、m d6=40mm l6=21.5mm d7=35mm l7=20mm d=75mm da=81mm df=67.5mm db=70.78mm v=2.94m/s p151 表5-6 p32附 表1-1、由表 1-5 查得：軸主要承受彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、表面狀態(tài)為車削狀態(tài)，彎曲時：34.0，扭轉(zhuǎn)時：34.0；（3）進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的最小直徑dmin，然后按機械設(shè)計手冊圓整成標準值：由式（ 8-2）及表 8-2t=30mpa，a0=118 得 dmin=a0=118=19.34mm, 圓整后取 dmin=20.0mm 計算所得為最小軸端處直徑，由于該軸段需要開一個鍵槽，應(yīng)

5、將此處軸徑增大3%5% ，即 dmin=(1+5%)d=21.0,圓整后取dmin =25.0mm； 以圓整后的軸徑為基礎(chǔ)，考慮軸上零件的固定、裝拆及加工工藝性等要求，設(shè)計其余各軸段的直徑長度如下：1） 大帶輪開始左起第一段：帶輪尺寸為： ds=25mm，寬度 l=65mm 并取第一段軸端段長為l1=63mm；2） 左起第二段，軸肩段：軸肩段起定位作用，故取第二段軸徑d2=30mm。由l2=s-l/2-10=57.5mm，取 l2=57.5mm；3） 左起第三段，軸承段：初 步 軸 承 型 號 選 擇 ， 齒 輪 兩 側(cè) 安 裝 一 對6207 型（gb297-84）深溝球軸承。 其寬度為 1

6、7mm，左軸承用軸1-2 套定位，右軸承用軸肩定位。該段軸徑 d3= 35mm；4） 左起第四段，齒輪軸段：取軸徑 d4=38mm，齒輪寬度 b=80mm，則取 l4=78mm；5） 左起第五段，軸環(huán)段：取軸徑 d5=44mm，l5=10mm；6） 左起第六段，軸肩段：取軸徑 d6=40mm；7） 左起第七段，軸承段：取軸徑 d7=35mm，l7=20mm；8） 確定 l3，l6，軸套尺寸：經(jīng)計算， l3=52mm，l6=21.5mm，軸套外徑取45mm。9） 軸承蓋：取螺釘數(shù) 6 個，d1=45mm，d3=8mm，b=10mm，h=10mm，e=1.2d3=9.6mm，d0=d+2.5d3=

7、92mm，d4=d-(1015)mm，則取 d4=d-12=60mm，d1=68mm，d2=112mm，m=17mm；10）其它定位尺寸：選用 6207 型軸承，其寬度為17mm，考慮到箱體的鑄造誤差及裝配時留有必要的間隙，取齒輪端面至箱體壁間的距離為 21.5mm，滾動軸承與箱內(nèi)邊距為10mm，軸承處箱體凸緣寬度應(yīng)按箱蓋與箱座連接螺栓尺寸及結(jié)構(gòu)要求確定，暫取42mm。 考慮軸上零件的周向固定，選擇連接形式和配合符號1）軸與透蓋之間的密封圈為間隙配合，符號為30h7 /m62）軸與兩軸承為過盈配合，符號為35h7 /k63）直齒輪與軸，帶輪與軸之間通過平鍵連接，通過查設(shè)計手冊得鍵截面尺寸分別為

8、b h=10mm 8mm 和 8mm7mm，齒輪處鍵槽長度為70mm，帶輪處鍵槽長度為50mm，鍵槽深度分別為5mm、4mm。其中，直齒輪采用平輻板鑄造齒輪，參數(shù)如下：齒輪分度圓直徑： d=mz3=325=75mm 齒輪齒頂圓直徑： da=d+2ham=75+2 1.0 3=81mm 齒輪齒根圓直徑：df=d-2(ha+c) m=75-2 1.25 3=67.5mm 齒輪基圓直徑： db=dcos=75cos20=70.78mm 圓周速度： v=dn/(60 1000)= 75750/(60 1000)=2.94m/s 由表 5-6 ，選齒輪精度為8 級。 其余細部結(jié)構(gòu)考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸

9、的左端和右端均制成145倒角，兩端裝軸承處為磨削加工，留有砂輪越程槽，為了便于加工，齒輪、帶輪的鍵槽布置在同一母線上，并取同一截面尺寸。（4） 軸的疲勞強度校核 繪制軸的受力圖2-1 圖 2-1 計算軸的支反力水平面的支承反力：=垂直面的支承反力: 則可得：=1172n =1004n 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖2-3,2-4,2-5 所示）設(shè)計的軸的結(jié)構(gòu)如圖2-2 所示圖 2-2 水平面彎矩圖為mh，垂直面彎矩為mv，合成彎矩為m 截面處的彎矩為：水平面彎矩： mhv=0 垂直面彎矩： mvv=q 100=950 100=95000n mm 合成彎矩后 mv=95000 n mm 截面處彎矩

10、為：水平面彎矩： mh=r2h80=16320n mm mv=r1v80=92320 n mm 合成彎矩后m1=93751 n mm 圖 2-3 圖 2-4 圖 2-5 扭矩圖如圖 2-7，t=42020 n mm，計算彎矩圖如圖2-8。彎矩按脈動循環(huán)變化處理，=0.6 mca1= =25212 n mm mca2=98288 n mm mca3=97082n mm mca4=m1=93751n mm 95000 93320 16320 95000 93751 圖 2-7 圖 2-8 確定危險截面， 計算計算應(yīng)力、 其安全系數(shù)， 校核軸的疲勞強度1）計算計算應(yīng)力：左起階梯軸一、二之間的截面直徑

11、最小dmin= 25mm，計算彎矩較大；軸承 2 受力點處截面d=35mm，軸徑不是最大但所受計算彎矩最大。故此兩處較危險，校核此兩處。線性插值取近似值得：mca5=48962 n mm 剖面處計算應(yīng)力ca=mca5/w=31.3mpa 剖面處計算應(yīng)力ca=mca3/w=17.7mpa 由表 8-3 插值得 b-1=58.7 mpa cas ，面安全校核和剖面疲勞強度，剖面因配合（h7/r6 ）引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1 插值得， k=1.97 ，k=1.8。剖面因過渡圓角引起應(yīng)力集中系數(shù)，由附表1-2 插值得（d-d） /r=(38-35)/1=3， r/d=1/35=0.028， k=2.12 ， k=1.98 面因鍵槽引起應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1插 值 可 得 ，k=1.86 ，k=1.62 故剖面按配合產(chǎn)生應(yīng)力集中計算mv=67766 n mm t=42020n mm max=mv/w=67766/（0.1 303）=25.1mpa =max=25.1mpa m=0 max=t/w=42020/（0.2 303）=7.8 mpa m=max/2=3.9 mpa =0.81 ，=0.76 ，=0.92 ，=0.92 s=s=s=16.2 s=1.51.8 ss ，安全。（5）軸承壽命校核已算出軸承支反力r1=1172n ，r2=1004n