机械设计大作业

机械设计大作业 单级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合设计 班级 学号 姓名 题目 目录 题目一 单级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合设计 3 一 设计方案数据 3 二 设计目的 3 三 设计步骤 4 1 根据已知条件计算传动件的作用力 4 2 选择轴的材料 写出材料的机械性能 4 3 进行轴的结构设计 4 4 轴的强度校核 6 5 选择轴承的型号 计算轴承寿命 10 6 键连接的强度计算 11 四 齿轮零件图 12 五 齿轮装配图 13 题目一 单级直齿圆柱齿轮减速器输入轴题目一 单级直齿圆柱齿轮减速器输入轴 组合设计组合设计 一 设计方案数据 一 设计方案数据 题号 轴输 入功 率 P kW 轴转 速N1 r min 齿轮 齿数z1 齿轮 模数m 齿轮 宽度b mm 大带 轮直 径 D mm 带型 号 带根 数Z L mm S mm 带传 动压 轴力 Q N 1 5 3 3 750 25 3 80 160 A 4 210 100 950 二 二 设计目的 通过完成轴系部件大作业 学会 1 轴的结构设计过程 2 轴的强度计算方法 3 轴承的选型设计和寿命计算 4 轴承组合结构设计方法和过程 三 三 设计步骤 1 1 根据已知条件计算传动件的作用力根据已知条件计算传动件的作用力 1 选择直齿圆柱齿轮的材料 传动无特殊要求 为便于制造采用软齿面齿轮 由课本 P166 表 11 1 大齿轮 采用 45 钢正火 硬度为 156 217HBS 接触疲劳极限 Hlim 350 400Mpa 弯曲疲 劳极限 FE 280 340Mpa 2 直齿轮所受转矩 9 55 106 3 3 750 42020N mm n P T 6 1055 9 3 计算齿轮受力 齿轮分度圆直径 d mz1 3 25 75mm 齿轮作用力 圆周力 Ft 2T d 2 42020 75 1121N 径向力 Fr Fttan 1121 tan20 408N 2 2 选择轴的材料 写出材料的机械性能 选择轴的材料 写出材料的机械性能 1 选择轴的材料 该轴传递中小功率 转速较低 无特殊要求 故选择 45 调制处理 机械性能由书上 P241 表 14 1 查得 B 650MPa s 360MPa 1 300MPa 1 155MPa 该材料的 30 40MPa C 118 107 由 P245 表 14 2 得 3 3 进行轴的结构设计 进行轴的结构设计 1 按扭转强度计算轴的最小值dmin 然后按机械设计手册圆整成标准值 取 35MPa C 118 得 dmin C 118 19 34mm 圆整后取 dmin 20 0mm 3 3 3 3 750 计算所得为最小轴端处直径 由于该轴段需要开一个键槽 应将此处轴径增大 3 5 即 dmin 1 5 d 21 0 圆整后取 dmin 25 0mm 2 以圆整后的轴径为基础 考虑轴上零件固定 装拆及加工工艺性能要求 设计其余各轴段的直径和长度 包括初选滚动轴承的型号 设计时 要考虑轴上 所有零件的轴向 周向固定与定位 由于没有轴向力的存在 且载荷 转速较低 考虑到经济因素选用深沟球轴承 轴 低速旋转 且两轴承间无传动件 所以采用脂润滑 毛毡垫密封 由于轴承间无传动件 轴承跨距不可能很长 故采用两端固定 A 大带轮开始左起第一段 带轮尺寸为 ds 25mm 查询机械设计手册 取第一段轴端段轴径为 d1 25mm 考虑到轴端挡盖作轴向固定的影响 则应把装带轮的轴段长度做的比带轮轮毂 短 2 3mm 因为带轮宽度 lb为 65mm 故取 l1 63mm B 左起第二段 1 2 轴段间的轴肩确定 轴肩的 h 0 07d1 3 0 1d1 5 mm 故取 h 5mm 则 d2 d1 h 25 5 30mm 6207 型深沟球轴承的 B 17mm 则由 l2 S lb 2 B 2 确定 l2 100 65 2 17 2 59mm 则 l2 59mm C 左起第三段 初选轴承型号选择 齿轮两侧安装一对 6207 型深沟球轴承 查询机械设计手册 知 6207 型轴径 d3 35mm 考虑到套筒的影响 则应把装带轮的轴段长度做的比 带轮轮毂短 2 3mm 由齿轮与轴承中心的距离为 L 2 105mm 则可确定 l3 B 2 L 2 b 2 2 17 2 105 2 40 2 2 39 mm D 左起第四段 齿轮轴段 3 4 轴段间的轴肩确定 轴肩的 h 0 07d3 3 0 1d3 5 mm 故取 h 5mm 则 d4 d3 h 35 5 40mm 齿轮宽度 b 80mm 则 l4 b 2 80 2 78mm E 左起第五段 轴环段 4 5 轴段间的轴肩确定 轴肩的 h 0 07d4 3 0 1d4 5 mm 故取 h 5mm 则 d5 d4 h 40 5 45mm 轴肩宽 l5取 20mm F 左起第六段 轴肩段 5 6 轴段间的轴肩确定 轴肩的 h 0 07d4 3 0 1d4 5 mm 故取 h 5mm 则 d6 d5 h 45 5 40mm 取轴径 d6 40mm l6 L 2 b 2 l5 B 2 105 40 20 17 2 36 5mm G 左起第七段 轴承段 6 7 轴段间的轴肩确定 轴肩的 h 0 07d4 3 0 1d4 5 mm 故取 h 5mm 则 d7 d6 h 40 5 35mm 取轴径 d7 35mm l7 B 2 17 2 19mm H 确定轴套尺寸 查询机械设计手册 轴套外径取 45mm I 轴承盖 取螺钉数 6 个 d1 45mm d3 8mm b 10mm h 10mm e 1 2d3 9 6mm D0 D 2 5d3 92mm D4 D 10 15 mm 则取 D4 D 12 60mm D1 68mm D2 112mm m 17mm J 虑轴上零件的周向固定 选择连接形式和配合符号 轴与透盖之间的密封圈为间隙配合 符号为 30H7 m6 轴与两轴承为过盈配合 符号为 35H7 K6 直齿轮与轴 带轮与轴之间通过平键连接 通过查设计手册得键截面尺寸分别为 b h 10mm 8mm 和 8mm 7mm 齿轮处键槽长度为 70mm 带轮处键槽长度 为 50mm 键槽深度分别为 5mm 4mm 其中 直齿轮采用平辐板铸造齿轮 参数如下 齿轮分度圆直径 d mz1 3 25 75mm 齿轮齿顶圆直径 da d 2ha m 75 2 1 0 3 81mm 齿轮齿根圆直径 df d 2 ha c m 75 2 1 25 3 67 5mm 齿轮基圆直径 db dcos 75 cos20 70 78mm 圆周速度 v d n 60 1000 75 750 60 1000 2 94m s 选齿轮精度为 8 级 4 4 轴的强度校核 轴的强度校核 1 绘制轴的受力简图 2 计算轴承的支反力 所给图上有歧义 将 所给图上有歧义 将L 2L 2看做是到齿轮看做是到齿轮3 3的中点 的中点 垂直面的支承反力R1V R2V 204N 1 2 408 2 R2V 204N 2 408 2 水平面的支承反力R1H R2H R1H 869N 105 310 210 1121 100 950 310 210 R2H 1013N 100 105 210 950 100 1121 105 210 则 893N 1 1 2 1 2 2042 869 2 1033N 2 2 2 2 2 2042 10132 3 绘制轴的弯矩图和转矩图 轴的简图如下 水平面弯矩图为 MH 垂直面弯矩为 MV 合成弯矩为 M 截面处的弯矩为 水平面弯矩 MHV F 100 950 100 95000N mm 垂直面弯矩 MVV 0 合成弯矩后 MV 95000 N mm 截面处弯矩为 水平面弯矩 MH R2H 105 106365N mm 垂直面弯矩 MV R2V 105 21420 N mm 合成弯矩后 M 108500N mm 2 2 1063652 214202 水平力简图与水平力弯矩图 垂直力简图与垂直力弯矩图 T 42020 N mm 扭矩图 弯矩按脉动循环变化处理 0 6 Mca1 25212 N mm Mca2 98289N mm 2 2 950002 252122 Mca3 111391N mm 2 2 1085002 252122 Mca4 MVIII 108500N mm 得出 Mca 图 4 确定危险剖面 计算轴的强度 采用弯扭合成强度计算 1 由当量弯扭图可以看出 有VIIIVIII危险截面危险截面 故校核该截面 由轴的材料 为45调制碳素钢 650MPa 故知 60MPa Me 111391N mm 1 111391 17 4MPa 60MPa 1 0 1 3 2 2 1 0 1 403 1 故采用弯扭合成强度计算VIII截面满足强度 2 校核核IIIIII处处截面 由轴的材料为45调制碳素钢 650MPa 故知 60MPa 线性插值求出Me 69058N mm 1 69058 44 2MPa 1033N 因为 2 1 893 所以 则P 1 1033 1033N 基本额定动载荷C 6207轴承的C 15 0KN 15000N 球轴承取 3 h 106 60 106 60 750 15000 1033 3 6 8 104 6 6 键连接的强度计算 键连接的强度计算 轴与齿轮 轴与带轮间均采用平键连接 键材料用 45 号钢 采用 A 型键 轻载冲击 110MPa 在带轮处 由轴的直径为 25mm 通过查机械设计手册知键的尺寸为 b 8mm h 7mm L 50mm 因为是 A 型键 故 l L b 50 8 42mm 23MPa 110MPa 4 4 42020 25 7