一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计

1机械设计（基础）课程设计计算说明书设计题目 ： 一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计 学 院 机电工程与自动化 专 业 机械工程 学 号 设 计 者 指 导 教 师 完 成 日 期 2目录一 、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力 .41.1 选择齿轮的结构型式 .41.2 计算输出轴的转矩 T.41.3 计算作用在齿轮上的圆周力、径向力 .4二、选择轴的材料 .4三、初步估算轴的最小直径 .5四、轴的结构设计及强度校核 .54.1 联轴器的选择 .54.2 轴上零件的位置与固定方式的确定 .64.3 各轴段直径和长度的确定 .6（1）各轴段直径的确定 .6（2）各轴段长度的确定 .84.4 按弯扭合成应力校验轴的强度 .94.5 滚动轴承校验 .11（1）输出轴轴承寿命。 .11（2）轴承润滑方式的确定。 .12五、键的选择与强度校核 .125.1 输出轴外伸端处 .12（1）选择键连接的种类和尺寸。 .12（2）校核键连接的强度。 .135.2 输出轴大齿轮连接处 .13（1）选择键连接的种类和尺寸。 .13六、设计小结（300 字） .14七、参考资料 .143计 算 及 说 明 主 要 结 果一、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da=m(z+2)=3（101+2）=309(mm)齿顶圆直径位于 200mmda500mm 时，为了减轻重量，节约材料，常采用腹板式齿轮。1.2 计算输出轴的转矩 T69.31015cos3cosntt mzdmNT3.1741375.29n9221.3 计算作用在齿轮上的圆周力、径向力 NdTFt29.13169.0/74mNT3.1742NFt29.12NFr74.182MPa640B35s271Pa60132A4计 算 及 说 明 主 要 结 果NFFttr74.1815cos20tan29. cosant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。查机械设计课程设计手册表16-1，得：轴材料的硬度为217225HBW，抗拉强度极限 ，屈服强MPa640B度极限 ，弯曲疲劳极限Pa35s，剪切疲劳极限 ，271 15许用弯曲应力 ；查表16-2，得1。0360A三、初步估算轴的最小直径 mnPAd17.217.335.)06(30min考虑键槽对轴强度的影响，取 =110得 =28.93mm0Amind m35din25计 算 及 说 明 主 要 结 果mdd95.303.2871%)(minmin参考联轴器孔径系列标准，取 in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，故3.1KAmNmNTAca 8.283.173.2查表 7-6 选用 LT6 型，公称转矩 ，250n故 ，采用 Y 型轴孔，A 型键，轴孔直径nca，轴孔长度 ，取弹性套柱销35d8L的装配距离 。4K24.2 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mNTca18.23Tn2503d8Lm4K26计 算 及 说 明 主 要 结 果4.3 各轴段直径和长度的确定（1）各轴段直径的确定：最小直径，安装联轴器外伸轴段，2dm35in：密封处轴段。根据联轴器的轴向定位要求，定位轴肩为 5.34.21.07.d)(h）（查表 1-19，并考虑到毡圈油封的标准，取。该处轴的圆周速度m54定 位 套Dsmsnv/4/387.01063751062 定 位 套故选用毡圈油封合格，由表 9-9，选取毡圈 55JB/ZQ4606-m35d21mD54定 位 套选取毡圈55JB/ZQ4606-1997。 md502TD75.2197计 算 及 说 明 主 要 结 果1997。：滚动轴承处轴段。考虑拆装方便， ，取2d 21d。考虑到轴既承受径向力又承受径向力，故选用m50圆锥滚子轴承。由 ，查表 6-3，初选代号 30210md502轴承，其基本尺寸为mTDd 75.219安装尺寸 。ma57mda57：低速级大齿轮安装轴段，取23 d523：轴环，该轴段为齿轮提供定位作用，定位轴肩高度：4d5.8. )1.0.()10(h4则 ，md67.27.h34查表 1-19，取标准值d6324：滚动轴承处轴段， 。25d md5025（2）各轴段长度的确定：安装联轴器轴和定位套段。1L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。查表 15-1，轴承端盖螺钉直径 M10、查表 4-13，取螺栓 GB/T 5782-2000 M830。根据设计参数，可知外伸端轴头长度初定为 140mm：大齿轮配合段。由齿宽 ，为了23Lm80b2md523m63d250m1402L7838计 算 及 说 明 主 要 结 果便于定位可靠，同理取 。mL7823：轴环的宽度。 。24L15.94(退刀槽)5：右侧安装封油环、轴承的轴段。26mTL75.18526：右侧安装封油环、轴承的轴段。由装配关系以及给定的设计参数可知，mL125.49 125.975.1.38-02 。125.4978125.926254LL输出轴的总轴长 3075.18125.978125.4910 26432 LLLL两轴承间的跨度 mL6084.4 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m2L169计 算 及 说 明 主 要 结 果NFFBZAZ 64.529.12t NFFFBYA BY27.5013808845.6610raYr NFAY53.82AZ6.NFBY27501Z.10计 算 及 说 明 主 要 结 果NFFBZBYBAZAYA 34.78645.27.501 74.56164.53.8222222 截面 C 处的水平弯矩 mNLFMAZZ 45. 2/16.0645.2/2截面 C 处垂直弯矩 mNLFBYY10.4 2/16.03.512/2截面 C 处的合成弯矩 mNMMZCYC 87.5932.1045.42222输出轴所受转矩 m.72NT危险截面 C 的当量弯矩：因为是单向回转轴，所以转矩切应力视为脉动循环变应力，取折合系数 ，则6.NFBA34.78561mMZC45.2YC10.4mNMC87.592mNMe50.12Paca6043.71轴强度足够11计 算 及 说 明 主 要 结 果mNTMCe50.12)3.1746.(87922222MPaMPadWeeca 60243.7 51.021. 3324 故轴强度足够。轴的弯矩图和转矩图kNC2.73r90.1fp12计 算 及 说 明 主 要 结 果4.5 滚动轴承校验（1）输出轴轴承寿命。查表 6-5 得：圆锥滚子轴承 30210 的基本额定动载荷，基本额定静载荷 。kNC2.73r kNC920计算系数 ,预计寿命为 10000h。4.1YNFBrA3.7856 26.74.123782 1.0.561YFBrBdArAd。查表 6-14，当收到轻微冲击，取滚动轴承载荷系数。查表 6-3 得圆锥滚子轴承的 e 值为 0.42.1fp对于 A 轴承因为 ， ;e/raFNPA7.561r对于 B 轴承因为 ，/rNPBaB06.97 )7.2961.20(4.13.48. .0r 1.694AP7B13计 算 及 说 明 主 要 结 果NPfPBpBAA 5.1960.972.1456最 终最 终hhPCfnLhhPCfnLrtBhrtAh 107.10947.963236601102.7439.67432160601326 326故轴承寿命符合要求。（2）轴承润滑方式的确定。齿轮的圆周速度 smsndv/2/27.060145362故轴承采用脂润滑五、键的选择与强度校核hLh10轴承寿命符合要求轴承采用脂润滑 mLhb63810MPapl4k14计 算 及 说 明 主 要 结 果5.1 输出轴外伸端处（1）选择键连接的种类和尺寸。，考虑到键在轴中部安装，m35din2查表 4-27，选键 10X63 GB/T 1096-2003，。选择材料为 45 钢，查表 4-Lhmb6,8,1028，键静连接时的许用挤压应力为，MPap取 。工作长度 。键与轮毂键槽的接触高mbl531063度 。48.h.k（2）校核键连接的强度。 93.47354108.1721023ppMPakldT故键的强度足够，选择键 10X63 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 ， ，m5d2478L24考虑到键在轴中部安装，查表 4-27，选键 16X70 GB/T 1096-2003， 。0,1h,6b选择材料为 45 钢，查表 4-28，键静连接时的许用挤压应力93.47pMPa键的强度足够，选择键 10X63 GB/T 1096-200315计 算 及 说 明 主 要 结 果为 ，MPa120p取 。工作长度 。键与轮m5467bLl毂键槽的接触高度 。1.h.k95.2354083.72103243ppMPakldT故键的强度足够，选择键 16X70 GB/T 1096-2003 合适。六、设计小结经过此次课程设计的练习，让我了解一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计的大体步骤，一开始遇到了不少困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，这都暴露出在这设计方面经验不足，只有通过这样的训练才能一步步提高我们的工程能力,将理论应用于实际，取得了较大的进步。在用 CAD 画图时，由于上一学期的练习，在这次画的相对比较顺利，进一步提高了自己的绘图能力，相信通过不断的练习，自己的绘图能力会达到一定的高度。 设计完后我们用 UG 软件画出了三维模型，直观的了解了一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件的结构。在这次课程设计中也让我们更深的明白了合作的重要性，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法,对我们更好的理解知识有了极大的帮助。相信在以后的课程设计中一定会做的更好，更完善。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.m70L1h6bMPap54lk9.23p键的强度足够，选择键 16X70 GB/T 1096-200316