《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》大作業(yè)(軸承部件設(shè)計(jì)——直齒圓柱齒輪減速器的輸出軸)

1、輸出軸部件設(shè)計(jì)過程主要包括：輸出軸部件設(shè)計(jì)過程主要包括：（1）初定尺寸（2）畫結(jié)構(gòu)草圖（3）校核計(jì)算（4）完成部件圖設(shè)計(jì)（5）完成零件圖設(shè)計(jì)11.9 減速器輸出軸軸系部件設(shè)計(jì)減速器輸出軸軸系部件設(shè)計(jì)一級圓柱齒輪減速器由輸入軸部件、輸出軸部件和機(jī)體一級圓柱齒輪減速器由輸入軸部件、輸出軸部件和機(jī)體組成。組成。輸出軸部件設(shè)計(jì)流程圖教材教材P228P228圖11.21材料、結(jié)構(gòu)形式材料、結(jié)構(gòu)形式li習(xí)題課：輸出軸部件設(shè)計(jì)輸出軸部件設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中齒輪減速器的輸出軸部件。已知： 輸出軸功率P=2.74kW，轉(zhuǎn)矩T=289458N.mm， 轉(zhuǎn)速n=90.4r/min, 圓柱齒輪分度圓直徑d= 253

2、.643mm,齒寬b=62mm,圓周力Ft=2282.4N, 徑向力Fr=849.3N,載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作環(huán)境清潔，兩班工作制，使用年限5年，大批量生產(chǎn)。 因傳遞的功率P=2.74kW，不大。并且?guī)竭\(yùn)輸機(jī)屬一般設(shè)備，結(jié)構(gòu)無特殊要求，故選用軸常用材料：45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。減速器的輸出軸轉(zhuǎn)軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑查表10.2得C=106118考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106.軸端與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)結(jié)，鍵槽對軸的強(qiáng)度有所削弱1 1）軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：）軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：為便于軸承部件的裝拆機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)傳遞的功率小, 齒輪減速器效率高, 發(fā)熱小,估計(jì)軸不會長軸承部件的固定方式可采用兩端固定

3、方式減速器輸出軸結(jié)構(gòu)圖減速器輸出軸結(jié)構(gòu)圖軸段軸段1 軸段軸段2軸段軸段3軸段軸段4軸段軸段5軸段軸段6軸段軸段72 2）聯(lián)軸器選擇及軸段）聯(lián)軸器選擇及軸段1 1直徑直徑d1 1、長度、長度l1 1確定：確定：為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接的兩軸的安裝誤差，隔離振動(dòng)選彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)軸器安裝在軸端上軸端直徑d1應(yīng)與聯(lián)軸器孔徑相同聯(lián)軸器的選型計(jì)算：聯(lián)軸器的選型計(jì)算：根據(jù)：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T設(shè)備類型(本題帶式運(yùn)輸機(jī))計(jì)算聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc：查教材266頁表13.1KA=1.52 2）聯(lián)軸器選擇及軸段）聯(lián)軸器選擇及軸段1 1直徑直徑d1 1、長度、長度l1 1確定確定( (續(xù)續(xù)) )：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊GB 5014-1

4、985HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m,即630000N.mm434187N.mmHL3型彈性柱銷聯(lián)軸器性能及尺寸參數(shù)：公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m,許用轉(zhuǎn)速為5000r/min（本題轉(zhuǎn)速90.4r/min）,軸孔直徑范圍3038mm，軸孔長度60mm。取聯(lián)軸器軸孔直徑為35mm（dmin=34.7mm）,軸孔長度為60mm，J型軸孔，A型平鍵聯(lián)結(jié)，聯(lián)軸器主動(dòng)端的代號為：HL3 3560 GB 5010-1985。2 2）聯(lián)軸器選擇及軸段）聯(lián)軸器選擇及軸段1 1直徑直徑d1 1、長度、長度l1 1確定確定( (續(xù)續(xù)) )：取軸端的直徑d1=35mm,該軸段長度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸

5、孔長度60mm略短23mm,取l1為58mm。3 3）密封圈與密封圈所在軸段）密封圈與密封圈所在軸段2 2：軸段2用軸肩對聯(lián)軸器起軸向定位作用h=2.453.5mm,則軸段2的直徑d2=d1+h=4042mm。3 3）密封圈與密封圈所在軸段）密封圈與密封圈所在軸段2(2(續(xù)續(xù)) )：軸段2上有密封圈工作環(huán)境清潔，估計(jì)軸頸的圓周速度vd2=40mm軸承內(nèi)徑d3應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值系列內(nèi)：.,30,35,40,45,.d3=45mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得軸承代號號為：6209 C6209 C，其主要參數(shù)為：內(nèi)徑d=45mm,外經(jīng)D=85mm,寬度B=19mm,定位軸肩直徑da=52mm,軸肩定位處圓角半徑(安裝尺

6、寸)rAS=1mm，基本額定動(dòng)載荷C=31500N,基本額定靜載荷C0= 20500N，油潤滑極限轉(zhuǎn)速nlim=9000r/min,脂潤滑極限轉(zhuǎn)速7000r/min。4 4）軸承與軸段）軸承與軸段3 3及軸段及軸段7(7(續(xù)續(xù)) )：一般情況下，同一軸上的兩個(gè)軸承應(yīng)取相同的型號，則軸段3，7的軸承相同，直徑相同：d7=d3=45mm軸段7的長度l7=B=19mm5 5）齒輪與軸段）齒輪與軸段4 4：為便于齒輪安裝：d4略d3=45mm 且d4內(nèi)應(yīng)取整數(shù)。取d4 4=48mm=48mm。(也可取46或47，49)為便于套筒對齒輪的準(zhǔn)確定位軸段4的長度l4應(yīng)比齒輪輪轂寬度略短23mm此處，齒輪輪轂

7、寬度=齒寬b=62mml4 4= =b-2=60mm-2=60mm6 6）軸段）軸段5 5與軸段與軸段6 6：軸段5為肩環(huán)，對齒輪軸向定位：d5=d4+hh根據(jù)齒輪的導(dǎo)角C1確定為：h3.364.8mmd5 5d4 4+ +h=48+3.364.8=51.3652.8(mm),取整為取整為55mm。(也可取為53或54mm)肩環(huán)的寬度肩環(huán)的寬度b=1.4h=1.4 (d5-d4)/2=1.4 (55-48)/2=4.9mm取為取為10mm，即，即l5=10mm。軸段6對軸承軸向定位,且考慮便于軸承拆卸dad6d7 =45mmda軸承安裝尺寸52mm取取d6 6=da=52mm l3 l2 l6

8、 b=62H=1015取151515+15+62=92軸承油潤滑=38;脂潤滑=1015.此處，取=5mm5+5+92=1021919 202010219+20+2=41L2=31+20+9.5=60.5L2=31+20+9.5=60.57 7）機(jī)體與軸段）機(jī)體與軸段2,3,2,3, 6 6長度：長度：e=10K=20+C1=8+18=26C2+(510)=16+8=24505050-19-5+10+20=5660L1=30+56+9.5=95.58 8）鍵連接：）鍵連接：聯(lián)軸器及齒輪與軸的周向連接均用A型普通平鍵連接，分別為鍵1056 GB 1096-1990及鍵1456 GB 1096-1

9、990。1 1）畫軸的受力簡圖）畫軸的受力簡圖2 2）計(jì)算支撐反力：）計(jì)算支撐反力：在水平面上：zyxOIIIR1VR2VR1HR2HFrd/2FtT?MV(N.mm)bbaa?M(N.mm)?MH(N.mm)2 2）計(jì)算支撐反力（續(xù)）：）計(jì)算支撐反力（續(xù)）：在垂直平面上：軸承I的總支撐反力：軸承II的總支撐反力：3 3）畫彎扭矩圖：）畫彎扭矩圖：在水平面上：a-a剖面的左側(cè)：3 3）畫彎矩圖（續(xù)）：）畫彎矩圖（續(xù)）：在水平面上：a-a剖面的右側(cè)：在垂直平面上：a-a剖面：合成彎矩：a-a剖面左側(cè)：a-a剖面右側(cè)：4 4）畫轉(zhuǎn)矩圖：）畫轉(zhuǎn)矩圖：5 5）計(jì)算當(dāng)量彎矩圖（續(xù)）：）計(jì)算當(dāng)量彎矩圖（續(xù)

10、）：a-a剖面為危險(xiǎn)截面，一般減速器中，軸受彎矩扭矩，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的彎曲應(yīng)力視為對稱循環(huán)變應(yīng)力，扭切應(yīng)力可做脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。對此做彎扭合成強(qiáng)度校核（教材公式10-6）：查教材表10-4聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力：)(85.89)1056(83528945844MPadhlTp取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，查教材P84表表6.1：靜連接條件下，顯然， MPap150120強(qiáng)度足夠。,95.89ppMPa齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力：)(81.63)1456(94828945844MPadhlTp取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，查教材P84表表6.1：靜連接條件下，顯然， MPap150120強(qiáng)度足夠。,81.63ppMPa由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得6209 C的基本額定動(dòng)載荷C=31500N,基本額定靜載荷C0= 20500N1 1）本軸系中軸承沒有軸向力：）本軸系中軸承沒有軸向力：2 2）本軸系中軸承徑向力：）本軸系中軸承徑向力：3 3）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P P：3 3）計(jì)算軸承壽命：）計(jì)算軸承壽命：軸承在100oC以下工作，查教材P216表11.9得溫度系數(shù) f T =1.0。載荷平穩(wěn)，查表11.10得載荷系數(shù) f P