兩級斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)

1、Hefei University項(xiàng)項(xiàng)目目設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)PROJECT題目：兩級斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì) 系別： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化 學(xué)制： 四年 姓名： 學(xué)號： xxxxxxxx21 導(dǎo)師： 2016 年 11 月 18 日項(xiàng)目設(shè)計(jì)2第第 1 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器軸軸的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì).31.1.設(shè)計(jì)題目 .31.2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) .31.3.設(shè)計(jì)要求 .31.4.作業(yè)目的 .3第第 2 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器的的軸軸的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與計(jì)計(jì)算算.52.1.軸的材料選擇 .52.2.初算軸徑 .52.3.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .62.3.1.

2、軸承部件的結(jié)構(gòu)形式 .62.3.2.尺寸設(shè)計(jì) .62.3.3.軸上零件的周向定位 .62.3.4.軸的結(jié)構(gòu)工藝性 .62.4.中間軸強(qiáng)度計(jì)算 .72.4.1 計(jì)算支撐反力 .72.4.2.計(jì)算彎矩 .72.5.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 .82.5.1.校核軸的強(qiáng)度 .82.6.軸承壽命計(jì)算 .8設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)小小結(jié)結(jié) .10參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn) .11附附件件 圖圖紙紙 .12 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)3第第 1 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器軸軸的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)1.1.設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)題題目目 圖 3-1 所示為二級斜齒圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)簡圖，該減速器用于機(jī)械加工車間起重機(jī)械的起重機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)中。已知數(shù)據(jù)

3、見下表 1.2.設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)1.3.設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求1. 設(shè)計(jì)說明書一份，主要內(nèi)容包括：中間軸的強(qiáng)度計(jì)算，軸承類型選擇和壽命計(jì)算。2. 畫出中間軸的結(jié)構(gòu)圖。 (提示：表中給出的 b2、b4 為兩級大齒輪的寬度， 小齒輪的寬度應(yīng)增加（ 510）mm。1 1. .4 4. .作作業(yè)業(yè)目目的的1.利用課堂所學(xué)的基本知識設(shè)計(jì)二級斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸。2.掌握軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)43.掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.運(yùn)用所學(xué)的知識解決設(shè)計(jì)中所遇到的具體實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，以及初步學(xué)會綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決材料的選擇，強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，制造工藝與裝配工藝等方面的問題。5.熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料，學(xué)會查閱

4、手冊和運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)5第第 2 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器的的軸軸的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與計(jì)計(jì)算算2.1.軸軸的的材材料料選選擇擇 因傳遞功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用材料45 鋼，回火處理。2.2.初初算算軸軸徑徑 對于轉(zhuǎn)矩，按轉(zhuǎn)矩強(qiáng)度計(jì)算。由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，其強(qiáng)度條件為： 36d2 . 0n1055. 9PWTT或 336n2 . 0n1055. 9dPCP查表 10.2 得 C=103126，考慮到軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取C=110。若取每對齒輪的機(jī)械效率為 0.97，則： Pkw70. 497. 097. 051112P mi

5、n/ r22.3225 . 41450inn12其中：i=，5 . 41881則 dmm，考慮到鍵槽的影響并根據(jù)軸承內(nèi)徑，88.2622.32270. 4110n3322minPC取圓整： d=30mm。 2.3.結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)2.3.1.軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，齒輪減速項(xiàng)目設(shè)計(jì)6器效率高、發(fā)熱小，估計(jì)軸不會長，估軸承部件采用兩端固定方式。2.3.2.尺寸設(shè)計(jì)（1）d與軸承（角接觸球軸承 7306C）配合，取 l =20mm，軸承寬度，mm3011B=19mm。（2）h=（0.070.1）d ，軸肩，mm352x5 . 230h2

6、dd121h=2.5mm，l =39mm，考慮到軸承與箱體內(nèi)壁 S=510（取 S=5），箱體內(nèi)壁與齒2輪的距離 a=515（取 a=15）。（3）d+（12）mm=35+2=37mm，l 的長度應(yīng)比齒輪轂長略短，已知23d3b =60mm，故取 l =58。23（4）44mm，軸肩 h=3.5mm，l1.4h，取 l =15mm。4d44（5）d =37mm，l =58mm，l 的長度應(yīng)比齒輪轂長略短，已知齒寬b =80mm，5334故取 l =78mm。5（6）d =35mm，軸肩 h=2.5mm 取 l =39mm，長度與 l 相同。662（7）D=30mm，與軸承配合， l =20mm

7、，長度與 l 相同。71（8）槽寬 b，槽深 t，根據(jù)軸的直徑查手冊（9）鍵長 L=0.85l，l有鍵的軸段的長度，并查手冊取標(biāo)準(zhǔn)長度L2.3.3.軸上零件的周向定位 齒輪和軸的周向定位采用平鍵連接， d 段查得平鍵剖面 b h=10 8（GB109531979），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40mm，為保證齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合代號，同樣， d 段也采用平鍵剖面，其配合代6r7H5號。滾動軸承與軸的周向定位是靠過盈配合來保證的，此處選擇。6r7Hm67H2.3.4.軸的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）考慮到軸結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的軸角半徑r=1mm； （2）軸端倒角 C=1mm；為

8、便與加工，兩端齒輪的鍵槽應(yīng)布置同一母線上。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)72.4.中中間間軸軸強(qiáng)強(qiáng)度度計(jì)計(jì)算算2.4.1 計(jì)算支撐反力（1）計(jì)算高速級中間軸齒輪圓周力N59.1147813322.224.71055. 92dT2F6d22t2（2）計(jì)算低速級中間軸齒輪圓周力N93.410017422.32270. 41055. 92d2T2F6d32t3（3）計(jì)算高速級中間軸軸承圓周力N38.1850583920392059.11472093.4100lllllFlFR32121t21t3h1（4）計(jì)算低速級中間軸軸承圓周力=-h2RN13.339838.185093.410059.1147RFFh1t3t

9、2（5）計(jì)算高速級中間軸齒輪徑向力N87.4219cos20tan59.1147costanFF00nt2r2（6）計(jì)算低速級中間軸齒輪徑向力力N58.1507cos920tan93.4100costanFF00nt3r3（7）計(jì)算高速級中間軸軸承徑向力N97.965839202058.1507392087.421llllFllFR3211r321r2v1（8）計(jì)算低速級中間軸軸承徑向力N74.99897.9658.150787.421RFFRv1r3r2v2（9）計(jì)算高速級中間軸齒輪軸向力N92.162tan959.1147tanFF0t2a2（10）計(jì)算低速級中間軸齒輪軸向力N18.582

10、tan993.4100tanFF0t3a3（11）計(jì)算高速級中間軸軸承總支承反力N92.185297.9638.1850RRR222v12h11）（12）計(jì)算低速級中間軸軸承總支承反力N06.353974.98813.3398RRR222v22h22項(xiàng)目設(shè)計(jì)82.4.2.計(jì)算彎矩（1）計(jì)算高速級中間軸水平彎矩Nmm81.67707392059.1147llFM21t2h1（2）計(jì)算低速級中間軸水平彎矩Nmm6 .820182093.4100lFM1t3h2（3）計(jì)算高速級中間軸垂直彎矩Nmm33.24890392087.421llFM21r2v1（4）計(jì)算低速級中間軸垂直彎矩Nmm4 .843

11、72087.421lFM1r3v2（5）計(jì)算高速級中間軸彎矩Nmm88.7213733.248908 .67707MMM222v12h11（6）計(jì)算低速級中間軸彎矩Nmm96.824494 .84736 .82018MMM222v22h22（7）計(jì)算高速級中間軸當(dāng)量彎矩mm73.14489388.13930788.72137TMM222221ca1N（8）計(jì)算低速級中間軸當(dāng)量彎矩mm06.8267703.329316 .82018TMM222122ca2N2.5.軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度校校核核計(jì)計(jì)算算2.5.1.校核軸的強(qiáng)度（1）計(jì)算 a-a 剖面右側(cè)抗彎截面系數(shù)323424341mm71.7498

12、4425445103244d2tdbt32dW（2）計(jì)算 a-a 剖面右側(cè)抗扭截面系數(shù)342434T1mm16.15853d2tdbt16dW（3）計(jì)算 a-a 剖面右側(cè)彎曲應(yīng)力，即pa62. 971.749888.72137WM11b1M；且。Mpa62. 9b1a1Mpa0m1（4）計(jì)算 a-a 剖面右側(cè)剪切應(yīng)力 ，即pa79. 816.1585341.139394WTT12T1M； 且。pa39. 42T1a1MMpa39. 4m1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)9（5）由 p192 表，10.1 查得：45 號鋼回火處理抗拉強(qiáng)度極限=600.00Mpa，45B號鋼回火處理彎曲疲勞極限=275.00Mp

13、a，45 號鋼回火處理扭轉(zhuǎn)疲勞極限1=140.00Mpa，碳素鋼等效系數(shù)=0.20，=0.101（6）由 p207 表 10.4 查得鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)K =1.51，K =1.55，絕對尺寸系數(shù)=0.78，=0.70，表面質(zhì)量系數(shù)=0.95。（7）計(jì)算安全系數(shù) S03.1402 . 062. 978. 095. 051. 100.275ma1K 17.1339. 410. 039. 470. 095. 055. 1140Sma1K,查表 10.5 的：S=1.31.5，顯然 SS,19. 317.1303.1417.1303.142222SSSSS故 a-a 剖面安全。（8）對于單向轉(zhuǎn)動

14、的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，即取折合系數(shù)=0.6。（9）計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力pa28.1479. 86 . 0462. 9)(422212b1MT（10）由 p201 表 10.4 查得碳素鋼的許用彎曲應(yīng)力 =60.00Mpa，顯然b1,故強(qiáng)度足夠。b12 2. .6 6. .軸軸承承壽壽命命計(jì)計(jì)算算1.由 GB/T 292-1994 查得:7307C 軸承基本額定動載荷 Cr=26500.00N，7307C 軸承基本額定靜載荷 Cor=19800.00N。2.計(jì)算高速級中間軸軸承內(nèi)部軸向力。NRS05.129738.18507 . 07 . 0113.計(jì)算低速級中間軸軸承內(nèi)部軸向力,即低速級中間

15、NRS34.247306.35397 . 07 . 022軸軸承軸向力。NSR34.247722a4.計(jì)算高速級中間軸軸承軸向力。NFSRa61.289627.41934.2477a215.由 p220 表 11.12 查得:軸承動載荷徑向系數(shù) X=0.41；軸承動載荷軸向系數(shù)Y=0.87。6.計(jì)算高速級中間軸軸承當(dāng)量動載荷項(xiàng)目設(shè)計(jì)10。NYRXRP75.327961.289687. 092.185241. 0a1117.計(jì)算低速級中間軸軸承當(dāng)量動載荷。NYRXRP30.360634.247787. 006.353941. 0a2228.由 p218 表 11.9 查得溫度系數(shù) f =1.00；由 p219 表 11.10 查得載荷系數(shù)Tf =1.00。P9.計(jì)算高速級中間軸軸承預(yù)期壽命和低速級中間軸軸承預(yù)期壽命L=822505=20000h。h10.計(jì)算高速級中間軸軸承壽命L；低速級中間軸軸承壽命 Lh66.2459775.327900. 1256000 . 122.3226010PCfn6010361PT261hfh2。h26.2052330.360612560000. 122.3226010PCfn6010362PT26f機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)11設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)小小結(jié)結(jié)通過這次設(shè)計(jì)讓我熟悉了齒輪軸的受力分析、齒輪軸的設(shè)計(jì)、齒輪軸的強(qiáng)度校核、齒輪軸的壽命計(jì)算。之