二级展开式斜齿轮减速器输出轴组合结构设计-文档资料

1、斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明机械工程及自动化班设计者指导教师_2019 年 12 月26 日辽宁工程技术大学一、设计任务书及原始数据题目：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴组合结构设计轴系结构简图 原始数据表1项目设计方 案名称字母表示及 单位2输入功率P/kW4.3轴转速n/(r/mi n)130齿轮齿数Z2103齿轮模数mn/mm4齿轮宽度b2/mm80齿轮螺旋角8° 6'4”a/mm80l/mm215s/mm100链截距p/mm25.4链轮齿数z29轴承旁螺栓 直径d/mm16表1设计方案及原始数据二、根据已知条件计算传动件的作用力2.1计算齿轮处转矩T、圆周力Ft、

2、径向力Fr、轴向力Fa及链传 动轴压力Q。已知：轴输入功率 P=4.3kW转速n=130r/(min)。转矩计算：分度圆直径计算：圆周力计算 径向力计算 轴向力计算 轴压力计算1000KqPnpz/( 601000)计算公式为：Q二1000KqPv轴受力分析简图 2.2计算支座反力1、计算垂直面（XOZ支反力2、计算垂直面（XOY支反力3、计算垂直面（YOZ支反力Ra=0N三、初选轴的材料，确定材料机械性能 初选材料及机械性能见表2材料牌号45号热处理调质毛坏直径/mm< 200硬度/HBS217255(T p/MPa637(T s/MPa353(T -i/MPa268t -i/MPa1

3、55(T +i /MPa216(T 0 /MPa98(T -i /MPa59四、进行轴的结构设计4.1确定最小直径按照扭转强度条件计算轴的最小值d6其设计公式为d K ；9 55；P fPT 0. 2 缺 nY n查表8-2，因弯矩较大故Ao取大值118,带入计算得： 因开有键槽，轴径需增大5%得：D=40.01mm圆整成标准值得：D=45mm4.2设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号1、设计直径考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承 选型，其直径末尾数必须是 0、5,且为了便于计算，故 D3初取 60mm考虑链轮及轴承2的固定，故D2取55。考虑齿轮由轴套 固定，故D4取

4、62。考虑轴承选型相同及齿轮固定问题 D5取70, D6取 66，D7 取 60。2、设计各轴段长度考虑齿轮的拆装与定位L4取78。考虑最左侧轴承的拆装与 定位L7取25。考虑链轮宽度B=72, L1取70。考虑轴承2与齿 轮的相对位置及轴承2的左端固定L3取54。考虑链轮与轴承2 的相对位置及轴承2的右端固定，故L2取52。考虑齿轮左端固 定及轴环强度问题，L5取&考虑齿轮与轴承1之间的相对位置 及轴环的宽度，L6取75。3、轴的初步结构设计图76543214、初选轴承型号由于Fa216 0.387 1，故选择向心推力轴承，考虑轴径Fr 558.23为60,初选轴承型号为圆锥滚子轴承

5、 30212。4.3选择连接形式与设计细部结构1、选择连接形式连接形式主要是指链轮与齿轮的周向固定：初步选择利用键连接以固定链轮与齿轮。而键的型号依据链轮与齿轮处轴径大小D1、D4分别为45mm 62mrp查机械设计课程设计中表 20-1 初选链轮处键的公称尺寸为14X9,而键长L1初取56mm初选 齿轮处键的公称尺寸为18X11，键长L2初取632、设计细部结构五、轴的疲劳强度校核5.1轴的受力图5.2绘制弯矩图1、垂直面(XOZ弯矩图M4z = Rz 叩a)二 R2八a =564.9 (215 80)=953.4 80 = 76272Nmm2、水平面（XOY弯矩图3、合成弯矩图323300

6、N mm5.3绘制转矩图T=315884.6N m14235.4确定危险截面通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考 虑轴径大小及键槽、圆角等因素对轴的应力影响，最终确定了5个危险截面。I截面弯矩较大，且开有键槽，有应力集中。"截 面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。皿截面弯矩最大。W 截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。V截面弯矩小， 但开有键槽，有应力集中。5.4计算安全系数，校核轴的疲劳强度1、计算I截面处的安全系数综合影响系数，如下；有效应力集中系数K, = 1.81Kt =1.60绝对尺寸系数£ =0.78£t =0.74加工表面的表

7、面质量系数B =0.95应力总数弯曲 =0.34扭转Wt =0.21计算抗弯模量与抗扭模量W =如3 / 32 - bt(d -t )2 /( 2d)工黒泊 623 / 32 - 18R62 -7)2/( 262) = 20324mnnW 二:d3 / 16 - bt(d -t )2 /( 2d)-623 / 16 - 187( 62 -7)2/( 262) = 43722mnn计算弯曲应力I截面处最大弯矩I截面最大扭矩将弯曲应力看成对称循环应力求解，有： 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有: 按疲劳强度计算安全系数综合安全系数2、计算H截面处的安全系数有效应力集中系数K. =

8、 1.58Kt =1.41绝对尺寸系数£ =0.81£ t =0.76加工表面的表面质量系数B =0.95应力总数弯曲S =0.34扭转S =0.21计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力H截面最大弯矩H截面最大扭矩将弯曲应力看成对称循环应力求解，有： 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有: 按疲劳强度计算安全系数综合安全系数3、计算皿截面处的安全系数有效应力集中系数Kff = 1Kt =1绝对尺寸系数£ =0.81£ t =0.76加工表面的表面质量系数B =0.95应力总数弯曲S =0.34扭转S =0.21计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯

9、曲应力皿截面最大弯矩皿截面最大扭矩将弯曲应力看成对称循环应力求解，有： 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有: 按疲劳强度计算安全系数综合安全系数4、计算W截面处的安全系数有效应力集中系数Kff =2.26Kt =2.14绝对尺寸系数£ a =0.84£ t =0.78加工表面的表面质量系数B =0.95应力总数弯曲S =0.34扭转Wt =0.21计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力W截面最大弯矩W截面最大扭矩将弯曲应力看成对称循环应力求解，有： 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有: 按疲劳强度计算安全系数综合安全系数5、计算V截面处的安全系

10、数有效应力集中系数Ka =1.81Kt =1.60绝对尺寸系数£ a =0.84£ t =0.78加工表面的表面质量系数B =0.95应力总数弯曲Wa =0.34扭转Wt =0.21计算抗弯模量与抗扭模量W =：d3/32 - bt(d t)2/(2d)二二 45 I 32 - 14 5. 545 - 5. 5)2/( 2 45)= 7611 3mfri W =间3 / 16 bt(d t )2 /( 2d)=兀汇 45" / 16 14 汉 5. 545 5. 5)2 /( 2 汉 45) = 16557. 5mrn 计算弯曲应力V截面处最大弯矩V截面最大扭矩

11、将弯曲应力看成对称循环应力求解，有： 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：按疲劳强度计算安全系数综合安全系数综上所述：所校核截面的安全系数均大于许用安全系数S=2.0 , 故轴设计满足安全。六、选择轴承型号，计算轴承寿命6.1计算轴承所受支反力6.2计算派生轴向力6.3求轴承轴向载荷6.4计算轴承当量动载荷查表，取 X1=0.4 , Y1 = 1.5查表 9-6，取 X2=1, Y2=0查表 9-7 ,取 fd=1.5根据弯矩图可得，fm=1,f m2=2P =fd+¥A) =1.5灯汉(0.4灯4138十1.5汉1469.3) =4154.2NP2 =fd fm2(X2R2 Y2A2) =1.5 2 (1 5175.8 0 1725.3) =15527.4N6.5计算轴承寿命因P2>R,故计算按P2计算，查表9-4得ft=