两级斜齿圆柱齿轮减速器轴的设计.doc

精品资料 Hefei University 项项目目设设计计 PROJECT 题目 两级斜齿圆柱齿轮减速器轴的设计 系别 机械工程系 专业 机械设计制造及自动化 学制 四年 姓名 学号 xxxxxxxx21 导师 2016 年 11 月 18 日 项目设计 2 第第 1 章章 二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器轴轴的的设设计计 3 1 1 设计题目 3 1 2 设计数据 3 1 3 设计要求 3 1 4 作业目的 3 第第 2 章章 二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器的的轴轴的的设设计计与与计计算算 5 2 1 轴的材料选择 5 2 2 初算轴径 5 2 3 结构的设计 6 2 3 1 轴承部件的结构形式 6 2 3 2 尺寸设计 6 2 3 3 轴上零件的周向定位 6 2 3 4 轴的结构工艺性 6 2 4 中间轴强度计算 7 2 4 1 计算支撑反力 7 2 4 2 计算弯矩 7 2 5 轴的强度校核计算 8 2 5 1 校核轴的强度 8 2 6 轴承寿命计算 8 设设计计小小结结 10 参参考考文文献献 11 附附件件 图图纸纸 12 精品资料 第第 1 章章 二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器轴轴的的设设计计 1 1 设设计计题题目目 图 3 1 所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器的结构简图 该减速器用于机械加工车间 起重机械的起重机构的传动系统中 已知数据见下表 1 2 设设计计数数据据 1 3 设设计计要要求求 1 设计说明书一份 主要内容包括 中间轴的强度计算 轴承类型选择和寿命计 算 2 画出中间轴的结构图 提示 表中给出的 b2 b4 为两级大齿轮的宽度 小齿轮 的宽度应增加 5 10 mm 1 4 作作业业目目的的 1 利用课堂所学的基本知识设计二级斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴 项目设计 4 2 掌握轴强度设计 3 掌握轴结构设计 4 运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题 培养独立工作能力 以及 初步学会综合运用所学知识 解决材料的选择 强度计算和刚度计算 制造工艺与装 配工艺等方面的问题 5 熟悉有关设计资料 学会查阅手册和运用国家标准 精品资料 第第 2 章章 二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器的的轴轴的的设设计计与与计计算算 2 1 轴轴的的材材料料选选择择 因传递功率不大 并对质量及结构尺寸无特殊要求 故选用材料 45 钢 回火处 理 2 2 初初算算轴轴径径 对于转矩 按转矩强度计算 由材料力学可知 轴受转矩作用时 其强度条件为 3 6 d2 0 n 1055 9 P W T T 或 3 3 6 n2 0 n 1055 9 d P C P 查表 10 2 得 C 103 126 考虑到轴端弯矩比转矩小 故取 C 110 若取每对齿轮 的机械效率为 0 97 则 Pkw70 4 97 097 0 5 1112 P min r22 322 5 4 1450 i n n 1 2 其中 i 5 4 18 81 则 dmm 考虑到键槽的影响并根据轴承内径 88 26 22 322 70 4 110 n 3 3 2 2 min P C 取圆整 d 30mm 项目设计 6 2 3 结结构构的的设设计计 2 3 1 轴承部件的结构形式 为方便轴承部件的装拆 减速器的机体采用剖分式结构 因传递功率小 齿轮减速 器效率高 发热小 估计轴不会长 估轴承部件采用两端固定方式 2 3 2 尺寸设计 1 d与轴承 角接触球轴承 7306C 配合 取 l 20mm 轴承宽度 mm30 1 1 B 19mm 2 h 0 07 0 1 d 轴肩 h 2 5mm l 39mm 考 mm352x5 230h2dd 12 12 虑到轴承与箱体内壁 S 5 10 取 S 5 箱体内壁与齿轮的距离 a 5 15 取 a 15 3 d 1 2 mm 35 2 37mm l 的长度应比齿轮毂长略短 已知 23 d 3 b 60mm 故取 l 58 23 4 44mm 轴肩 h 3 5mm l1 4h 取 l 15mm 4 d 4 4 5 d 37mm l 58mm l 的长度应比齿轮毂长略短 已知齿宽 b 80mm 故 5334 取 l 78mm 5 6 d 35mm 轴肩 h 2 5mm 取 l 39mm 长度与 l 相同 662 7 D 30mm 与轴承配合 l 20mm 长度与 l 相同 71 8 槽宽 b 槽深 t 根据轴的直径查手册 9 键长 L 0 85l l 有键的轴段的长度 并查手册取标准长度 L 2 3 3 轴上零件的周向定位 齿轮和轴的周向定位采用平键连接 d 段查得平键剖面 b h 10 8 GB1095 3 1979 键槽用键槽铣刀加工 长为 40mm 为保证齿轮与轴的配合有良好的对中 性 故选齿轮轮毂与轴的配合代号 同样 d 段也采用平键剖面 其配合代号 6r 7H 5 滚动轴承与轴的周向定位是靠过盈配合来保证的 此处选择 6r 7H m6 7H 2 3 4 轴的结构工艺性 1 考虑到轴结构工艺性 轴肩处的轴角半径 r 1mm 2 轴端倒角 C 1mm 为便与加工 两端齿轮的键槽应布置同一母线上 精品资料 2 4 中中间间轴轴强强度度计计算算 2 4 1 计算支撑反力 1 计算高速级中间轴齿轮圆周力N59 1147 813 322 22 4 7 1055 9 2 d T2 F 6 d2 2 t2 2 计算低速级中间轴齿轮圆周力N93 4100 174 22 322 70 4 1055 9 2 d2 T2 F 6 d3 2 t3 3 计算高速级中间轴轴承圆周力 N38 1850 583920 392059 11472093 4100 lll llFlF R 321 21t21t3 h1 4 计算低速级中间轴轴承圆周力 h2 R N13 339838 185093 410059 1147RFF h1t3t2 5 计算高速级中间轴齿轮径向力N87 421 9cos 20tan 59 1147 cos tan FF 0 0 n t2r2 6 计算低速级中间轴齿轮径向力力N58 1507 cos9 20tan 93 4100 cos tan FF 0 0 n t3r3 7 计算高速级中间轴轴承径向力 N97 96 583920 2058 1507392087 421 lll lFllF R 321 1r321r2 v1 8 计算低速级中间轴轴承径向力 N74 99897 9658 150787 421RFFR v1r3r2v2 9 计算高速级中间轴齿轮轴向力N92 162tan959 1147tanFF 0 t2a2 10 计算低速级中间轴齿轮轴向力N18 582tan993 4100tanFF 0 t3a3 11 计算高速级中间轴轴承总支承反力 N92 185297 9638 1850RRR 2 22 v1 2 h11 12 计算低速级中间轴轴承总支承反力 N06 353974 98813 3398RRR 2 2 2 v2 2 h22 项目设计 8 2 4 2 计算弯矩 1 计算高速级中间轴水平弯矩 Nmm81 67707392059 1147llFM 21t2h1 2 计算低速级中间轴水平弯矩Nmm 6 820182093 4100lFM 1t3h2 3 计算高速级中间轴垂直弯矩 Nmm33 24890392087 421llFM 21r2v1 4 计算低速级中间轴垂直弯矩Nmm4 84372087 421lFM 1r3v2 5 计算高速级中间轴弯矩Nmm88 7213733 24890 8 67707MMM 222 v1 2 h11 6 计算低速级中间轴弯矩Nmm96 82449 4 8473 6 82018MMM 222 v2 2 h22 7 计算高速级中间轴当量弯矩 mm73 14489388 13930788 72137TMM 222 2 2 1ca1 N 8 计算低速级中间轴当量弯矩 mm06 8267703 32931 6 82018TMM 222 1 2 2ca2 N 2 5 轴轴的的强强度度校校核核计计算算 2 5 1 校核轴的强度 1 计算 a a 剖面右侧抗弯截面系数 3 2 3 4 2 4 3 4 1 mm71 7498 442 544510 32 44 d2 tdbt 32 d W 2 计算 a a 剖面右侧抗扭截面系数 3 4 2 4 3 4 T1 mm16 15853 d2 tdbt 16 d W 3 计算 a a 剖面右侧弯曲应力 即pa62 9 71 7498 88 72137 W M 1 1 b1 M 且 Mpa62 9 b1a1 Mpa0 m1 4 计算 a a 剖面右侧剪切应力 即pa79 8 16 15853 41 139394 W T T1 2 T1 M 且 pa39 4 2 T1 a1 M Mpa39 4 m1 5 由 p192 表 10 1 查得 45 号钢回火处理抗拉强度极限 600 00Mpa 45 号 B 精品资料 钢回火处理弯曲疲劳极限 275 00Mpa 45 号钢回火处理扭转疲劳极限 1 140 00Mpa 碳素钢等效系数 0 20 0 10 1 6 由 p207 表 10 4 查得键槽引起的应力集中系数 K 1 51 K 1 55 绝对尺寸 系数 0 78 0 70 表面质量系数 0 95 7 计算安全系数 S03 14 02 062 9 78 095 0 51 1 00 275 ma 1 K 17 13 39 4 10 0 39 4 70 095 0 55 1 140 S ma 1 K 查表 10 5 的 S 1 3 1 5 显然 S S 故 a a19 3 17 1303 14 17 1303 14 2222 SS SS S 剖面安全 8 对于单向转动的转轴 通常转矩按脉动循环处理 即取折合系数 0 6 9 计算当量应力 pa28 1479 8 6 0462 9 4 2 22 1 2 b1 M T 10 由 p201 表 10 4 查得碳素钢的许用弯曲应力 60 00Mpa 显然 b1 b1 故强度足够 2 6 轴轴承承寿寿命命计计算算 1 由 GB T 292 1994 查得 7307C 轴承基本额定动载荷 Cr 26500 00N 7307C 轴承基本 额定静载荷 Cor 19800 00N 2 计算高速级中间轴轴承内部轴向力 NRS05 129738 18507 07 0 11 3 计算低速级中间轴轴承内部轴向力 即低速级中间NRS34 247306 35397 07 0 22 轴轴承轴向力 NSR34 2477 22a 4 计算高速级中间轴轴承轴向力 NFSRa61 289627 41934 2477 a21 5 由 p220 表 11 12 查得 轴承动载荷径向系数 X 0 41 轴承动载荷轴向系数 Y 0 87 6 计算高速级中间轴轴承当量动载荷 NYRXRP75 327961 289687 0 92 185241 0 a111 7 计算低速级中间轴轴承当量动载荷 项目设计 10 NYRXRP30 360634 247787 0 06 353941 0 a222 8 由 p218 表 11 9 查得温度系数 f 1 00 由 p219 表 11 10 查得载荷系数 f 1 00 TP 9 计算高速级中间轴轴承预期寿命和低速级中间轴轴承预期寿命 L 8 2 250 5 20000h h 10 计算高速级中间轴轴承寿命 L 低速级中间轴轴承寿命 Lh66 24597 75 327900 1 256000 1 22 32260 10 P Cf n60 10 3 6 1P T 2 6 1h f h2 h26 20523 30 36061 2560000 1 22 32260 10 P Cf n60 10 3 6 2P T 2 6 f 精品资料 设设计计小小结结 通过这次设计让我熟悉了齿轮轴的受力分析 齿轮轴的设计 齿轮轴的强度校核 齿轮 轴的寿命计算 之前的设计只需要运用机械设计知识 而这次设计却多次用到工程力 学的知识 及时的复习了工程力学的相关知识 同时也回顾了齿