一级斜齿齿轮圆锥滚子轴承轴系部件设计方案

机械设计大作业设计题目： 一级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计内 装：1.设计任务书1份2. 设计计算说明书1份3. 装配工作图1张学院机自学院专业机械工程及自动化学号12120655设计者 指导教师 完成日期 一_成 绩 一、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力1.1选择齿轮的结构型式根据机械设计课程设计手册第16章第5节，确定齿轮结构为齿轮轴。1.2计算输出轴的转矩 T2丁 9. 55106 P 9.551062. 7oo .T2=177.83 N mn21451.3计算作用在齿轮上的圆周力、径向力、轴向力l2T22T22 177827. 58MF21147. 04 N2dmz/cos3107/cos152艮 & tan /cos1147.04 tan 20 / cos15432 22卜Fa2Ft2 tan1147.04 tan15307.35N二、选择轴的材料因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴的材料为45钢，并经过调质处理。由机械设计课程设计手册表16-1可知：轴材料的硬度 217225HBW，抗拉强度极限 B 640MPa，屈服强度极限s 355MPa，弯曲疲劳极限-1 275MPa，剪切疲劳极限-1 155MPa，许用弯曲应力-1 60MPa ；表16-2可知A。126 103。T2177.83 N- m&1147.04 N1F432.22 NFa2307.35NB 640MPas 355MPa-1 275MPa-1 155MPa-1 60MPaA0126 103三、初步估算轴的最小直径d2PAo (126 103)27 33d2mind2min 40 mm键 槽 对 轴 强 度 的 影 响， 取(1. 05 1.07) d228 35mm参考联轴器孔径系列标准，取 d2min 40mm四、轴的结构设计及强度校核4.1联轴器的选择由于载荷较平稳，速度不高，无特殊要求，故选用弹性柱销联轴器。查表 7-9，联轴器的工作情况系数Ka1.3 ,231.18N m250 N m40mm82mm45mm故 TCaKA T21.3 177827.58231.18N m，查表 7-6选用LT6型，公称转矩Tn250N-m ,故TCaTn，采用丫型轴孔，A型键，轴孔直径d40mm轴孔长度L82mm取弹性套柱销的装配距离K245mm4.2轴上零件的位置与固定方式的确定：大齿轮安排在箱体中央， 轴承对称布置在齿轮两侧。 轴外伸端安装联轴 器，联轴器靠轴肩轴向固定。 齿轮靠轴环和套筒实现轴向固定。轴承采用两端固定，脂润滑，通过封油环和轴承盖固定。 输出轴轴系结构如图 所示4.3各轴段直径和长度的确定(1) 各轴段直径的确定d2i：最小直径，安装联轴器外伸轴段，d2id2min40mmd22 :密封处轴段。根据联轴器的轴向定位要求，定位轴肩为h=(0.070.1) d2i=(0.070.1) 35mm =2.453.5mm查表1-19，并考虑到毡圈油封的标准，取d22=40mm。该处轴的圆周速宀d22n23. 1440145 门,度 v22 20.304m/ s4m/ s60 1000 60 1000故选用毡圈油封合格，由表9-9，选取毡圈45JB/ZQ4606-1997。d23：滚动轴承处轴段。考虑拆装方便 ,d23 d22 取d23=50mm。考 虑到轴受径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承。由d23=50mm，查表6 3， 初选代号 30210 轴承，其基本尺寸为d D B 50mm 90mm 20mm安装尺寸da=57mmd24：低速级大齿轮安装轴段，取d24=55mmd25：轴环，该轴段为齿轮提供定位作用，定位轴肩高度：h=(0.070.1) d24=(0.070.1) x55=3.855.5mm贝U d25= d24+2h=55+7.711=62.766mm，查表1-19，取标准值d25=63mmd26：滚动轴承处轴段，d26=d23=50mm。(2) 各轴段长度的确定L21 :安装联轴器轴段。为了保证轴向定位可靠，该轴段的长度应比联轴器轴孔的长度短 23mm ,现联轴器轴孔长为 82mm ,故取L?1=80mm。L24 :大齿轮配合段。由齿宽b-80mm，为了便于定位可靠，同理取L24=78mm。L22 :此段长度除与轴上零件有关外，还与轴承宽度及轴承端盖等零件有关。且此轴段一部分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。取l_22=60mmd2140mm选取毡圈：45JB/ZQ4606-1997d2350mmda57mmd2455mmd2563mmd2650 mmL2180mmL2260mmL2350mmL2478mmL2510mmL2618mmL25:轴环的宽度。 L25=10mmL26 :右侧安装圭寸油环、轴承的轴段。L26=B-2=18mmL23:此段装轴承与套筒。 取套筒长度为 30mm ,则L23=20-2+30+2=50mm输出轴的总轴长：L2=L2i+L22+L23+L24+L25+L26=80+60+50+78+10+18+2=300mm两轴承间的跨度：L=2a=2x80=160mmL2300mmL 160mm4.4按弯扭合成应力校验轴的强度输出轴的受力简图如图所示4.4按弯扭合成应力校验轴的强度输出轴的受力简图如图所示H面Fah2.573. 52N2Fa2307. 353 2107 49.33N?mFA777. 12NHv2a MFr2aHvFBVF2Hv524. 4NFBV-92.18NB处的总支反力:FaFav22Fah777. 12NFBFBv22F BH580. 88NA、FB580.88NM 49. 33N-m取齿轮中心平面左端面为截面c,则截面C处的水平弯矩MHFaha 573. 520. 0845. 88N m截面C处的垂直弯矩MV524.40. 0841.95Nm截面C处的合成弯矩输出轴所受转矩62. 17N-mML 123. 49N-m ca 7. 42MPa故轴强度足够。因为是单向回转轴， 所以转矩切应力视为脉0.6，则62. 1720. 6 177. 83 2123. 49TT2177.83 N-m危险截面C的当量弯矩:动循环变应力，取折合系数i 22MeMCTca123. 491030. 15537. 42MPa,故轴强度足够。轴的弯矩图和转矩图:更 -哑73. 2kNC0r92. 0kN1. 24.5滚动轴承校验(1)输出轴轴承寿命。查表6-3得：圆锥滚子轴承30210的基本额定动载荷Cr73. 2kN，基本额定静载荷C0r92. 0kN。预计寿命为30210的e=0.42、Y=1.4。故此时f2432.22,门“Fd1Fd2154.36N2Y2Y21.410000h。Fr2 Fri 432. 22N。查表6-14，当收到轻微冲击，取滚 动轴承载荷系数f p 1. 2。因为Fd g。查表6-3得圆锥滚子轴承X1YX21Y,0同 时 Fa仁Fae+M=461.71N，Fa2Fd2154. 36N ， 所 以R 518.661. 06,10.36,径向动载0. 4, X,，轴向动载荷系数Y0。f P XiFr 1Y1Fai983. 138f R X2 Fr 2丫2Fa2518. 66F2518.66Lh1682 106轴承采用脂润滑Lh110660n2ftCrR10660145Lh2106 ftCr60n2PLh2Lh1 199 106(2)轴承润滑方式的确定。d2门2601000故轴承采用浸油润滑。1073200 3983. 138199. 610610 61073200 360_145 518. 6610000故轴承寿命符合要求。齿轮的圆周速度3211456010002. 44m/ s1682 10612m/ s五、键的选择与强度校核5.1输出轴外伸端处(1)选择键连接的种类和尺寸。d 21d 2 min35mm L21 80mm考虑到键在轴中部安装，查表4-27，选键10X80 GB/T 1096-2003,b 10mm , h 8mm L70mm选择材料为45钢，查表4-28,键静连接时的许用挤压应力为100120MPa ,输出轴外伸端处：b 10mmh 8mmL70mmp 110MPal 60mmk 4mmp 42. 34MPa键的强度足够，选 择 键10X80 GB/T1096-2003取p110MPa。工作长度1L-b60mm。键与轮毂键槽的接触高度k 0.5h0.5x8=4mm。(2)校核键连接的强度。2T21032177. 83103p42.34MPapkld 2146035输出轴大齿轮连接处：b 16mmh 10mmL 70mmp 110MPal 54mmk 5mm23. 95MPa故键的强度足够，选择键10X80 GB/T 1096-2003合适。5.2输出轴大齿轮连接处(1)选择键连接的种类和尺寸。大齿轮连接处d2455mm L24 78mm考虑到键在轴中部安装，查表 4-27,选键 16X70 gb/t 1096-2003， b 16mm h 10mmL 70mm选择材料为45钢，查表4-28，键静连接时的许用挤压应力为 p 100 120MPa，取 p 110MPa故键的强度足够，选择键16X70 GB/T 1096-2003合适。故键的强度足够，选择键16X70 GB/T 1096-2003合适。工作长度IL - b 70 - 16度 k 0.5h 0.5x10 5mm54mm键与轮毂键槽的接触高2T2103kld242177. 831035545523. 95MPa键的强度足够，选 择 键10X80 GB/T1096-2003故键的强度足够，选择键16X70 GB/T 1096-2003合适。六、设计小结本次机械设计大作业是轴系部件的设计。我们经过了计算，三维建模，二维CAD画图等几个过程，最终把这大作业顺利地完成。从这次设计大作业的过程中，进一步加深了 机械设计的方法与步骤，设计的过程不仅包括尺寸的计算，而且还要对所选的标准件进 行校核，以此来配合所设计的部件；对于每一个尺寸都必须要按照机械设计手册的标准 来选择，不能按着自己所想的去做。本次机械设计大作业收获了不少，进一步了解了UG软件的界面和各种功能，同时也温习了CAD软件。希望这次轴系部件的设计能对自己以后的机械设计有帮助。七、参考资料 :1 傅燕鸣主编 . 机械设计课程设计手册 . 上海：上海科学技术出版社， 2013.2 濮良贵，纪名刚主编 . 机械设计 .8 版 . 北京：高等教育出版社， 2006.