两级斜齿圆柱齿轮减速器轴的设计.docx

Hefei University项目设计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日第1章 二级斜齿圆柱齿轮减速器轴的设计31.1.设计题目31.2.设计数据31.3.设计要求31.4.作业目的3第2章 二级斜齿圆柱齿轮减速器的轴的设计与计算52.1.轴的材料选择52.2.初算轴径52.3.结构的设计62.3.1.轴承部件的结构形式62.3.2.尺寸设计62.3.3.轴上零件的周向定位62.3.4.轴的结构工艺性62.4.中间轴强度计算72.4.1计算支撑反力72.4.2.计算弯矩72.5.轴的强度校核计算82.5.1.校核轴的强度82.6.轴承寿命计算8设计小结10参考文献11附件 图纸12 第1章 二级斜齿圆柱齿轮减速器轴的设计1.1.设计题目 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.设计数据1.3.设计要求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（510）mm。1.4.作业目的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。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。第2章 二级斜齿圆柱齿轮减速器的轴的设计与计算2.1.轴的材料选择 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.初算轴径 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： 或 查表10.2得C=103126，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： P 其中：i=，则dmm，考虑到键槽的影响并根据轴承内径，取圆整：d=30mm。 2.3.结构的设计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B=19mm。（2） h=（0.070.1）d，轴肩h=2.5mm，l=39mm，考虑到轴承与箱体内壁S=510（取S=5），箱体内壁与齿轮的距离a=515（取a=15）。（3） d+（12）mm=35+2=37mm，l的长度应比齿轮毂长略短，已知b=60mm，故取l=58。（4） 44mm，轴肩h=3.5mm，l1.4h，取l=15mm。（5） d=37mm，l=58mm，l的长度应比齿轮毂长略短，已知齿宽b=80mm，故取l=78mm。（6） d=35mm，轴肩h=2.5mm取l=39mm，长度与l相同。（7） D=30mm，与轴承配合，l=20mm，长度与l相同。（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L2.3.3.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bh=108（GB10951979），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。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。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。2.4.中间轴强度计算2.4.1计算支撑反力（1） 计算高速级中间轴齿轮圆周力（2） 计算低速级中间轴齿轮圆周力（3） 计算高速级中间轴轴承圆周力（4） 计算低速级中间轴轴承圆周力=-（5） 计算高速级中间轴齿轮径向力（6） 计算低速级中间轴齿轮径向力力（7） 计算高速级中间轴轴承径向力（8） 计算低速级中间轴轴承径向力（9） 计算高速级中间轴齿轮轴向力（10） 计算低速级中间轴齿轮轴向力（11） 计算高速级中间轴轴承总支承反力（12） 计算低速级中间轴轴承总支承反力2.4.2.计算弯矩（1） 计算高速级中间轴水平弯矩（2） 计算低速级中间轴水平弯矩（3） 计算高速级中间轴垂直弯矩（4） 计算低速级中间轴垂直弯矩（5） 计算高速级中间轴弯矩（6） 计算低速级中间轴弯矩（7） 计算高速级中间轴当量弯矩（8） 计算低速级中间轴当量弯矩2.5.轴的强度校核计算2.5.1.校核轴的强度（1） 计算a-a剖面右侧抗弯截面系数（2） 计算a-a剖面右侧抗扭截面系数（3） 计算a-a剖面右侧弯曲应力，即；且。（4） 计算a-a剖面右侧剪切应力 ，即； 且。（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=140.00Mpa，碳素钢等效系数=0.20，=0.10（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 ,查表10.5的：S=1.31.5，显然SS,故a-a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（10） 由p201表10.4查得碳素钢的许用弯曲应力=60.00Mpa，显然,故强度足够。2.6.轴承寿命计算1. 由GB/T292-1994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。3. 计算低速级中间轴轴承内部轴向力,即低速级中间轴轴承轴向力。4. 计算高速级中间轴轴承轴向力。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。7. 计算低速级中间轴轴承当量动载荷。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。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=822505=20000h。10. 计算高速级中间轴轴承寿命L；低速级中间轴轴承寿命L。设计小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，同时也回顾了齿轮键