兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、合麻年險(xiǎn)HefeiUniversity項(xiàng)目設(shè)計(jì)PROJECT題目:兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)系別：機(jī)械工程系專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化學(xué)制：四年學(xué)號(hào)：xxxxxxxx21導(dǎo)師：2016年11月18日第1章二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)41.1. 設(shè)計(jì)題目41.2. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)41.3. 設(shè)計(jì)要求4作業(yè)目的4第2章二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算62.1. 軸的材料選擇62.2. 初算軸徑62.3. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)72.3.1. 軸承部件的結(jié)構(gòu)形式72.3.2. 尺寸設(shè)計(jì)72.3.3. 軸上零件的周向定位72.3.4. 軸的結(jié)構(gòu)工藝性72.4. 中間軸強(qiáng)度計(jì)算82.4.1計(jì)算支撐反力82.4

2、.2.計(jì)算彎矩92.5. 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算92.5.1.校核軸的強(qiáng)度9軸承壽命計(jì)算10設(shè)計(jì)小結(jié)12參考文獻(xiàn)13附件圖紙141.1. 第1章二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目圖3-1所示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，該減速器用丁機(jī)械加工車(chē)間起重機(jī)械的起重機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)中。已知數(shù)據(jù)見(jiàn)下表1.2. 圖3-1二級(jí)斜齒圓柱齒輪凌速器的結(jié)梅簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，主要容包括：中間軸的強(qiáng)度計(jì)算，軸承類(lèi)型選擇和壽命計(jì)算。1.3. 畫(huà)出中間軸的結(jié)構(gòu)圖。（提示：表中給出的b2、b4為兩級(jí)大齒輪的寬度，小齒輪的寬度應(yīng)增加（510）mm作業(yè)目的1. 利用課堂所學(xué)的基本知識(shí)設(shè)計(jì)二級(jí)斜齒圓柱齒

3、輪減速器的中間軸。2. 掌握軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。3. 掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4. 運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決設(shè)計(jì)中所遇到的具體實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，以及初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，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(wèn)題。5. 熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)查閱手冊(cè)和運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。第2章二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1.軸的材料選擇因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用材料45鋼，回火處理。2.2.初算軸徑對(duì)丁轉(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：6P9.5510一0.2d3AP0.55106-0.2C3PC-查表10.2得C=103,考

4、慮到軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取C=110。若取每對(duì)齒輪的機(jī)械效率為0.97,則:50.970.974.70kw1450n2322.22r/min4.581其中：i=一4.518則dmin以性110*4.7026.88mm考慮到鍵槽的影響并根據(jù)軸承徑,'n2322.22取圓整：d=30mm結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)長(zhǎng)，估軸承部件采用兩端固定方式。2.3.1. 尺寸設(shè)計(jì)(1) di30mm,與軸承(角接觸球軸承7306C)配合，取l=20mm軸承寬度B=19mm(2) d2d12h302.5x

5、235mm,h=(0.07-0.1)d1,軸肩h=2.5mm,l2=39mm考慮到軸承與箱體壁S=510(取S=5),箱體壁與齒輪的距離a=515(取a=15)。(3) d3d2+(12)mm=35+2=37mml3的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，已知b2=60mm故取l3=58。(4) d444mm軸肩h=3.5mm,l41.4h，取l4=15mmd5=37mml3=58mml3的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪轂長(zhǎng)略短，已知齒寬b4=80mm故取l5=78mm(5) d6=35mm軸肩h=2.5mm取l6=39mm長(zhǎng)度與l2相同。(6) D=30mm與軸承配合，l7=20mm長(zhǎng)度與l1相同。(7) 槽寬b,槽深t,根

6、據(jù)軸的直徑查手冊(cè)2.3.2. 鍵長(zhǎng)L=0.85l,l一有鍵的軸段的長(zhǎng)度，并查手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度L軸上零件的周向定位齒輪和軸的周向定位采用平鍵連接，d3段查得平鍵剖面bh=108(GB1095-H7m61979),鍵槽用鍵槽銖刀加工，長(zhǎng)為40mm為保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合代號(hào)料，同樣，d5段也采用平鍵剖面，其配合代號(hào)旦。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是靠過(guò)盈配合來(lái)保證的，此處選擇2.3.3. r6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；軸端倒角C=1mm為便與加工，兩端齒輪的鍵槽應(yīng)布置同一母線(xiàn)上中間軸強(qiáng)度計(jì)算2.4.1計(jì)算支撐反力(1) 計(jì)算高速

7、級(jí)中間軸齒輪圓周力日(2) 計(jì)算低速級(jí)中間軸齒輪圓周力Ft3(3) 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承圓周力64729.551062T2322.221147.59Ndd23812T22dd329.551064.70322.224100.93N417Rh1Ft3l1Ft21112I112134100.93201147.5920392039581850.38N計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承圓周力Rh2=-Ft2Ft3Rh11147.594100.931850.383398.13N計(jì)算高速級(jí)中間軸齒輪徑向力Fr2Ft2-taJL1147.59tan2?421.87Ncoscos9計(jì)算低速級(jí)中間軸齒輪徑向力力電兄歸匚4100

8、.93也當(dāng)1507.58Ncoscos9計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承徑向力RFr21il2%1421.8720391507.58209697Nv1111213203958.計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承徑向力Rv2Fr2Fr3Rv1421.871507.5896.97998.74N(4) 計(jì)算高速級(jí)中間軸齒輪軸向力唱Ft2tan1147.59tan90162.92N(5) 計(jì)算低速級(jí)中間軸齒輪軸向力Fa3%tan4100.93tan90582.18N計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承總支承反力R1JR21R21寸(1850.38)296.9721852.92N計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承總支承反力R2Jr22R如J3398.1329

9、88.7423539.06N2.4.2.計(jì)算彎矩(1) 計(jì)算高速級(jí)中間軸水平彎矩(2) 計(jì)算低速級(jí)中間軸水平彎矩(3) 計(jì)算局速級(jí)中1可軸垂宜彎矩Mh1Ft2l1l21147.59203967707.81NmmMh2F3l14100.932082018.6Nmm1121。1Mv1Fr2l1l2421.87203924890.33Nmm(4) 計(jì)畀低速級(jí)中1可軸垂宜彎覽(5) 計(jì)算高速級(jí)中間軸彎矩Mv2F3l1421.872V2131!08437.4NmmM1VM21M21J67707.8224890.33272137.88Nmm(6)計(jì)算低速級(jí)中間軸彎矩M2M22M2282018.628473

10、.4282449.96Nmm(7)計(jì)算高速級(jí)中間軸當(dāng)量彎矩Mcai(8)計(jì)算低速級(jí)中間軸當(dāng)量彎矩,M12T2272137.882139307.882144893.73NmmMca2<M2T12J82018.6232931.03282677.06Nmm軸的強(qiáng)度校核計(jì)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)W1兀d332btcLt2兀44310544522d43224437498.71mm3(2)計(jì)算a-a剖面右側(cè)抗扭截面系數(shù)兀d3btd4t23W1T15853.16mm162d4(3)計(jì)算a-a剖面右側(cè)彎曲應(yīng)力b1M172137.8819.62mpa,即W17498.

11、71a1b19.62Mpa;且m10Mpa。(4)計(jì)算a-a剖面右側(cè)剪切應(yīng)力T1T2W仃139394.4115853.168.79MpaT1a1T4.39Mpa;且m14.39Mpa。(5) 由p192表，10.1查得：45號(hào)鋼回火處理抗拉強(qiáng)度極限B=600.00Mpa,45號(hào)鋼回火處理彎曲疲勞極限1=275.00Mpa,45號(hào)鋼回火處理扭轉(zhuǎn)疲勞極限i=140.00Mpa，碳素鋼等效系數(shù)=0.20,=0.10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(duì)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)214.031.51m-9.620.

12、200.950.781Ka14013.171.554.390.104.390.950.70SSs2s214031317,s.3.19，查表10.5的：S=1.31.5，顯然S>S,14.03213.172a-a剖面安全。(8)對(duì)丁單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，即取折合系數(shù)a=0.6o(9)計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力b14(T1)2.9.62240.68.79214.28Mpa(10)由p201表10.4查得碳素鋼的許用彎曲應(yīng)力1b=60.00Mpa,顯然化，故強(qiáng)度足夠2.6.軸承壽命計(jì)算1. 由GB/T292-1994查得:7307C軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=26500.00N,7307C軸承

13、基本額定靜載荷Cor=19800.00N。2. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承部軸向力S10.7R10.71850.381297.05N03. 計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承部軸向力S20.7R20.73539.062473.34N,即低速級(jí)中間軸軸承軸向力Ra2S22477.34N。4. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承軸向力Ra1S2Fa2477.34419.272896.61N05. 由p220表11.12查得：軸承動(dòng)載荷徑向系數(shù)X=0.41;軸承動(dòng)載荷軸向系數(shù)丫=0.87。6. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承當(dāng)量動(dòng)載荷PXR1YRa10.411852.920.872896.613279.75N。7.計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承當(dāng)量動(dòng)載

14、荷F2XR2YR20.413539.060.872477.343606.30N。8.由p218表11.9查得溫度系數(shù)fT=1.00;由p219表11.10查得載荷系數(shù)fP=1.00。Lh=8X2X250X9.計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承預(yù)期壽命和低速級(jí)中間軸軸承預(yù)期壽命5=20000h。10.計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承壽命Lh110660n23fpR10660322.2231.02560024597.66h；低速級(jí)中間軸軸承壽命1.003279.75Lh210660n2f<fpR10660322.2213606.3031.002560020523.26h。設(shè)計(jì)小結(jié)通過(guò)這次設(shè)計(jì)讓我熟悉了齒輪軸的受力分析、齒