两级斜齿圆柱齿轮减速器轴的设计

1、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.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.52.1.轴的材料选择 .52.2.初算轴径 .52.3.结构的设计 .62.3.1.

2、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 机械设计课程设计3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

3、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（ 510）mm。1 1. .4 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42.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

4、手册和运用国家标准。机械设计课程设计5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： 36d2 . 0n1055. 9PWTT或 336n2 . 0n1055. 9dPCP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： Pkw70. 497. 097. 051112P mi

5、n/ r22.3225 . 41450inn12其中：i=，5 . 41881则 dmm，考虑到键槽的影响并根据轴承内径，88.2622.32270. 4110n3322minPC取圆整： d=30mm。 项目设计62.3.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，mm3011B=19mm。（2）h=（0.070.1）d ，轴肩，mm352x5 . 230h2

6、dd121h=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2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23d3b =60mm，故取 l =58。23（4）44mm，轴肩 h=3.5mm，l1.4h，取 l =15mm。4d44（5）d =37mm，l =58mm，l 的长度应比齿轮毂长略短，已知齿宽b =80mm，5334故取 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

7、，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 b h=10 8（GB109531979），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6r7H5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。6r7Hm67H2.3.4.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；机械设计课程设计7 （2）轴端倒

8、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N59.1147813322.224.71055. 92dT2F6d22t2（2）计算低速级中间轴齿轮圆周力N93.410017422.32270. 41055. 92d2T2F6d32t3（3）计算高速级中间轴轴承圆周力N38.1850583920392059.11472093.4100lllllFlFR32121t21t3h1（4）计算低速级中间轴轴承圆周力=-h2RN13.339838.185093.410059.1147RFFh1t3t

9、2（5）计算高速级中间轴齿轮径向力N87.4219cos20tan59.1147costanFF00nt2r2（6）计算低速级中间轴齿轮径向力力N58.1507cos920tan93.4100costanFF00nt3r3（7）计算高速级中间轴轴承径向力N97.965839202058.1507392087.421llllFllFR3211r321r2v1（8）计算低速级中间轴轴承径向力N74.99897.9658.150787.421RFFRv1r3r2v2（9）计算高速级中间轴齿轮轴向力N92.162tan959.1147tanFF0t2a2（10）计算低速级中间轴齿轮轴向力N18.582

10、tan993.4100tanFF0t3a3（11）计算高速级中间轴轴承总支承反力N92.185297.9638.1850RRR222v12h11）（12）计算低速级中间轴轴承总支承反力N06.353974.98813.3398RRR222v22h22项目设计82.4.2.计算弯矩（1）计算高速级中间轴水平弯矩Nmm81.67707392059.1147llFM21t2h1（2）计算低速级中间轴水平弯矩Nmm6 .820182093.4100lFM1t3h2（3）计算高速级中间轴垂直弯矩Nmm33.24890392087.421llFM21r2v1（4）计算低速级中间轴垂直弯矩Nmm4 .843

11、72087.421lFM1r3v2（5）计算高速级中间轴弯矩Nmm88.7213733.248908 .67707MMM222v12h11（6）计算低速级中间轴弯矩Nmm96.824494 .84736 .82018MMM222v22h22（7）计算高速级中间轴当量弯矩mm73.14489388.13930788.72137TMM222221ca1N（8）计算低速级中间轴当量弯矩mm06.8267703.329316 .82018TMM222122ca2N2.5.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323424341mm71.7498

12、4425445103244d2tdbt32dW（2）计算 a-a 剖面右侧抗扭截面系数342434T1mm16.15853d2tdbt16dW（3）计算 a-a 剖面右侧弯曲应力，即pa62. 971.749888.72137WM11b1M；且。Mpa62. 9b1a1Mpa0m1（4）计算 a-a 剖面右侧剪切应力 ，即pa79. 816.1585341.139394WTT12T1M； 且。pa39. 42T1a1MMpa39. 4m1机械设计课程设计9（5）由 p192 表，10.1 查得：45 号钢回火处理抗拉强度极限=600.00Mpa，45B号钢回火处理弯曲疲劳极限=275.00Mp

13、a，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，=0.101（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 S03.1402 . 062. 978. 095. 051. 100.275ma1K 17.1339. 410. 039. 470. 095. 055. 1140Sma1K,查表 10.5 的：S=1.31.5，显然 SS,19. 317.1303.1417.1303.142222SSSSS故 a-a 剖面安全。（8）对于单向转动

14、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. 86 . 0462. 9)(422212b1MT（10）由 p201 表 10.4 查得碳素钢的许用弯曲应力 =60.00Mpa，显然b1,故强度足够。b12 2. .6 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 . 0113.计算低速级中间轴轴承内部轴向力,即低速级中间

15、NRS34.247306.35397 . 07 . 022轴轴承轴向力。NSR34.247722a4.计算高速级中间轴轴承轴向力。NFSRa61.289627.41934.2477a215.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项目设计10。NYRXRP75.327961.289687. 092.185241. 0a1117.计算低速级中间轴轴承当量动载荷。NYRXRP30.360634.247787. 006.353941. 0a2228.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Tf =1.00。P9.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。h10.计算高速级中间轴轴承寿命L；低速级中间轴轴承寿命 Lh66.2459775.327900. 1256000 . 122.3226010PCfn6010361PT261hfh2。h26.2052330.360612560000. 122.3226010PCfn6010362PT26f机械设计课程设计11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