课程设计传动装置输入轴组合结构设计

一级开式斜齿圆柱齿轮传动装置输入轴组合结构设计说明书题目5（方案5） 设 计 者 学 号 班 级 指导教师 2015 年 1 月 2 日 辽宁工程技术大学 题目5：一级开式斜齿圆柱齿轮传动装置输入轴的组合结构设计已知数据： 设 计 方 案 数 据项目设计方案5轴输入功率 P/kw6.0轴转速 n/(r/min)300齿轮齿数 z19齿轮模数 /mm5齿轮螺旋角 齿轮宽度 b /mm65 l /mm185 s /mm90轴承座形式剖分一. 轴的设计1.选择轴的材料该轴传递中小功率，转速较低，无特殊要求，故选用45优质碳素 结构钢调质处理。其机械性能查表可得2.按扭转强度初步计算轴颈对实心圆轴： (材料45钢 查表8-2为118107 取110)考虑轴端安装联轴器有键槽，将直径加大取标准值d =32mm 3.轴的结构设计(1) 轴上零件的布置图2 轴的结构图a 在轴的输出端安装联轴器，联轴器的尺寸如图b 联轴器的中心平面与轴承的中心平面距离为 s =90mmc 由于齿轮为斜齿轮，对轴有轴向力的作用。选轴承时应选用能够承载轴向载荷的轴承，同时根据装拆需要，安装轴承的轴端直径应比最小直径大。故初选7208C轴承，按课程设计表4.6-2查出，其尺寸为408018，即轴承宽度可暂取18mmd 轴承的中心平面与轴承的中心平面距离为l =185mme 齿轮位于两轴承的中间位置，且齿宽为65mm。(2)轴上零件的固定和定位（见图2）a 斜齿轮用mm轴环定位，齿轮的左端与轴承内端面间采用长度为51mm的轴套，一方面可轴向固定齿轮，另一方面可作为轴承的轴向定位；b 左面的轴承靠的轴肩固定；c 齿轮的周向固定用平键联接，轴承的轴向固定用有过盈量的配合联接。 (3)轴上零件的拆装考虑零件的装拆方便及定位需要，齿轮及左侧的零件从左边装，齿轮右侧的零件从右边装入。轴的两端直径较小，其余各轴段根据需要将轴颈逐渐加大。4.按弯扭合成强度条件校核轴轴的力学模型见图 输出轴转矩 N mm轮上圆周力 轮上轴向力 轮上径向力- 水平面支承反力 水平面支撑反力图 垂直面支承反力 垂直面支承反力图 合成支反力 水平面弯矩 水平面弯矩图 =184029Nmm垂直面弯矩 垂直面弯矩图 合成弯矩 合成弯矩图 M1=201191Nmm M2=191794Nmm转矩转矩图见图T转矩图计算弯矩图T转矩图转矩按脉动循环变化处理，即 校核轴的强度判断危险剖面轴上最小轴径 面，最大转矩存在于面处，面轴颈相同，V面处虽有最大转矩但应力集中影响较小键槽引起的应力集中在两端即面处，面承受较大转矩从在应力集中，故只需对 面、面进行校核即可轴的结构图 按表查得 所以安全5.精确校核轴的疲劳强度通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考虑轴径大小及键槽、圆角等因素对轴的应力影响，最终确定了3个危险截面。 截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。截面弯矩最大，且开有键槽，有应力集中。计算安全系数，校核轴的疲劳强度。(1)校核 由查附表1-2得 剖面产生的扭应力，应力幅、平均应力为 绝对尺寸影响系数由附表1-4查得 表面质量系数由附表1-5查得 则 剖面的安全系数为 取 S， 所以剖面 安全(2)校核、 剖面的应力集中系数查附表1-2得 剖面因键槽引起的应力集中系数，由附表1-1得 故应按过渡圆角引起的应力集中系数检验剖面 剖面承受的弯矩及转矩为： 131852Nmm 剖面产生的正应力及其应力幅，平均应力为： 191000Nmm 剖面产生的扭应力及其应力幅、平均应力为： 绝对尺寸影响系数由附表1-4查得： 表面质量系数由附表1-5查得： 剖面的安全系数为： 取 ， 所以剖面安全。二轴承的设计1.初选轴承型号为7208C2.轴承寿命计算查手册得轴承7208C的额定载荷由表9-8可知，因e纸与有关，现轴承所受轴向力A尚不可知，因此需用试算、逼近法来确定e，S，以及A值之值。初取e=0.4，则 因为，如图 所以 根据初算得到的之值进行计算 轴承1：，查表9-6，用插值法得 这是 轴承2：，查表9-6，用插值法得 这时 固 从试算结果看，算得的值与初算结果相近，故以下就可按试算得到的值及值进行当量动载荷的计算 对轴承1： 由表9-6查得，按，用插值法求得。此轴承承受中等冲击载荷，故按表9-7取冲击载荷系数。则其当量动载为 对轴承2： 由表9-6查得,。此轴承承受力矩载荷，取力矩载荷系数除力矩载荷外，还受中等冲击按表9-7取冲击载荷系数。故当量动载为 比较两个轴承的当量动载荷可知，故应按计算轴承寿命。 由表9-4，取温度系数，轴承2的额定寿命为 所以轴承符合要求。三键联接的计算校核键的强度平键的挤压压力计算公式： 联轴器处平键尺寸： 齿轮处的键尺寸为： 带入公式得 因两键均受冲击载荷，且为静联接，故许用压应力经过比较，两键的计算应力均小于许用应力，故判断其强度均合格。轴系部件的结构装配图见附图