一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计计算说明书（精编版）

1、一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计计算说明书题目 1：一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计（见图1）图 11- 大带轮； 2- 轴承； 3- 齿轮； 4- 轴原始数据见表1-1 。表 1-1设计方案及原始数据设计方案项目3p137表5-1 p=3.3kwn=750r/mi nz3=25轴输入功率p / kw3.3m=3mm轴转速750=20°n / r/ mind=75mm齿轮齿数z 325ft =1121n齿轮模数m / mm齿轮宽度b / mm3大带轮直径160d / mm带型号a带根数z480160100fr =408n p232表 8-1dmin=25.0mm d=

2、160mm带型号为 a型带根数 z=4带传动轴压力q / n950l=160mm1、设计目的轴承旁螺栓直径12d / mms=100mm d1 =25.0mm通过完成轴系部分大作业，要求掌握：l 1=63mm（1）轴的结构设计过程；d2=30mm（2）轴的强度计算方法；l 2=57.5mm（3）轴承的选型设计和寿命计算；d3= 35mm（4）轴承的组合结构设计方法和过程。l 3=52mm2、设计步骤d4=38mm（1）根据已知条件计算传动件的作用力。l 4=78mm 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，由表5-1，d5=44mml 5=10mm大齿轮采用45#钢正

3、火， 162217hbs；d6=40mm 直 齿 轮 所 受 转 矩t9.5510 6 pn=9.55× 106×l 6=21.5mm3.3/750=42020n.mm； 计算齿轮受力：齿轮分度圆直径：d=mz3=3× 25=75mm齿轮作用力：圆周力ft =2t/d=2× 42020/75=1121n径向力 fr=fttan=1120.5× tan20°=408n；（2） ）选择轴的材料，写出材料的机械性能：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 优质碳素结构钢调制处理，其机械性能由表8-1查得：

4、 b=637mpa, s=353mpa, -1 =268mpa, -1 =155mpad7=35mm l 7=20mm d=75mm da=81mmdf =67.5mm db=70.78mm v=2.94m/s p151表5-6p32附 表1-1 、由表 1-5 查得：轴主要承受弯曲应力、扭转应力、表面状态1-2为车削状态，弯曲时：0.34 ，扭转时：0.34 ；（3） ）进行轴的结构设计： 按扭转强度条件计算轴的最小直径dmin ，然后按机械设计手册圆整成标准值：由式（ 8-2）及表 8-2 t=30mpa， a0=118得 dmin =a0=118×=19.34mm,圆整后取 d

5、min =20.0mm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； 以圆整后的轴径为基础，考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等要求，设计其余各轴段的直径长度如下：1） 大带轮开始左起第一段：带轮尺寸为： ds=25mm ，宽度 l=65mm并取第一段轴端段长为l1=63mm； 2） 左起第二段，轴肩段：轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d2=30mm 。由l2=s-l/2-10=57.5mm，取 l2=57.5mm； 3） 左起第三段，轴承段：初 步 轴 承 型 号 选 择 ， 齿

6、轮 两 侧 安 装 一 对6207型（gb297-84）深沟球轴承。 其宽度为 17mm ，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。该段轴径 d3= 35mm；4） 左起第四段，齿轮轴段：取轴径 d4=38mm，齿轮宽度 b=80mm，则取 l4=78mm； 5） 左起第五段，轴环段：取轴径 d5=44mm，l5=10mm；6） 左起第六段，轴肩段： 取轴径 d6=40mm；7） 左起第七段，轴承段：取轴径 d7 =35mm， l7=20mm； 8） 确定 l3， l6 ，轴套尺寸：经计算， l3=52mm， l6=21.5mm，轴套外径取45mm 。9） 轴承盖：取螺钉数 6 个，d1=45mm

7、 ，d3=8mm，b=10mm，h=10mm，e=1.2d3=9.6mm， d0=d+2.5d3=92mm， d4=d-(1015)mm，则取 d4=d-12=60mm，d1=68mm，d2=112mm，m=17mm； 10） 其它定位尺寸：选用 6207 型轴承，其宽度为17mm，考虑到箱体的铸造误差及装配时留有必要的间隙，取齿轮端面至箱体壁间的距离为 21.5mm，滚动轴承与箱内边距为10mm ，轴承处箱体凸缘宽度应按箱盖与箱座连接螺栓尺寸及结构要求确定，暂取42mm 。 考虑轴上零件的周向固定，选择连接形式和配合符号1） 轴与透盖之间的密封圈为间隙配合，符号为 30h/7m62） 轴与两

8、轴承为过盈配合，符号为 35h/7k63） 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=mz3=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

9、 ×3=67.5mm齿轮基圆直径： db=dcos =75× cos20°=70.78mm圆周速度： v=dn/(60× 1000)=× 75× 750/(60 ×1000)=2.94m/s由表 5-6 ，选齿轮精度为8 级。 其余细部结构考虑轴的结构工艺性，在轴的左端和右端均制成1× 45° 倒角，两端装轴承处为磨削加工，留有砂轮越程槽，为了便于加工，齿轮、带轮的键槽布置在同一母线上，并取同一截面尺寸。（4） 轴的疲劳强度校核 绘制轴的受力图2-1图 2-1 计算轴的支反力水平面的支承反力：=垂直面的支

10、承反力:则可得：=1172n=1004n 绘制轴的弯矩图和扭矩图（如图2-3,2-4,2-5 所示） 设计的轴的结构如图2-2 所示图 2-2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： m hv=0垂直面弯矩： mvv=q 100=950 100=95000n mm合成弯矩后m v=95000 n mm截面处弯矩为：水平面弯矩： mh=r2h 80=16320n mmmv =r1v× 80=92320 nmm合成弯矩后m 1=93751 n mm9500093320图 2-316320图 2-49500093751图 2-5扭矩图如图2-7， t

11、=42020 n mm，计算弯矩图如图2-8。弯矩按脉动循环变化处理，=0.6mca1 =25212 nmmmca2 =98288 nmmmca3 =97082n mm mca4 =m1=93751n mm42020图 2-798288970829375125212图 2-8确定危险截面， 计算计算应力、 其安全系数， 校核轴的疲劳强度1） 计算计算应力：左起阶梯轴一、二之间的截面直径最小dmin = 25mm ，计算弯矩较大；轴承 2 受力点处截面d=35mm，轴径不是最大但所受计算弯矩最大。故此两处较危险，校核此两处。线性插值取近似值得：mca5=48962 n mm剖面处计算应力ca=m

12、ca5/w=31.3mpa剖面处计算应力ca=mca3/w=17.7mpa由表 8-3 插值得 b -1 =58.7 mpa ca< b -1 ，故安全。2） 校核疲劳强度，计算其安全系数： - 截面均为有应力集中源的剖面, 均可能是危险截面,、剖面均为过渡圆角引起应力集中，计算弯矩值很接近，只验算面即可。剖面与剖面相比较，只是应力集中影响不 同，可取应力集中系数大的进行验算。和剖面相比较直径相 同，剖面计算弯矩值较大，但应力集中影响较小（过盈配合及 键槽引起的应力集中均在两端），所以剖面较危险，需进行验算。校核面疲劳强度。面由键槽引起的应力集中系数，由附表 1-1 插值可得， k=1.

13、82,k =1.60 。面因配合（ h7/k6 ）引起的应力集中，系数由附表1-1插值可得， k=1.97 ， k=1.51 。 剖面由过渡圆角引起的应力集中系数，由附表1-2可得，3(d-d)/r=(35-30)/1=5， r/d=1/30=0.033； k =1.98 ， k =1.63 。故应按过渡圆角引起应力集中系数校核面。 max=t/wt=42020/ （0.2 × 30 ）=7.8mpa a= m= max/2=3.9mpa绝对尺寸影响系数由附表1-4查得， =0.88 ， r =0.81 ，表面质量系数由附表1-5 插值得， =0.92 ， =0.92 。 面的安全系

14、数取s=1.51.8，故 s>s ，面安全校核和剖面疲劳强度，剖面因配合（h7/r6 ）引起的应力集中系数由附表1-1 插值得， k =1.97 ，k =1.8 。剖面因过渡圆角引起应力集中系数，由附表1-2 插值得（ d-d）/r=(38-35)/1=3，r/d=1/35=0.028，k =2.12 ，k =1.98 面因键槽引起应力集中系数由附表1-1插 值 可得，k=1.86 ， k=1.62故剖面按配合产生应力集中计算3mv=67766 nmm t=42020n mm max=mv/w=67766/（0.1 × 30 ）=25.1mpa = max=25.1mpa m=03 max=t/w=42020/（0.2 × 30 ）=7.8 mpa m= = max/2=3.9 mpa =0.81 ， =0.76 ， =0.92 ， =0.92 s =s =s=16.2 s=1.51.8s>s ，安全。（5） ）