机械设计课程设计-减速器-齿轮轴设计与校核

1、二).齿轮轴的设计I.输出轴上的功率P/转速n和转矩T5.由上可知Pjj=8.63kw,n口=303.12517min,T口=2.719父10Nmmn.求作用在齿轮上的力因已知高速小齿轮的分度圆直径d1=mz1=329=87mm5Ft=6250.57N2T22.71910d187Fr=Fttan=2275NFam.初步确定轴的最小直径材料为45钢，调质处理根据机械设计表15-3,取A。=115minA03回=35.115mm由于键槽的影响，故dmin=1.03dmin=36.17mm输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径d，取di=38mm轮结构和尺寸，取Lq=100mm。IV.齿轮轴的结构设

2、计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1) .为了满足带轮的轴向定位要求，I-R段右端需制出一轴肩，故取R-田段的2) .初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据d旬=42mm,查手册选取单列角接触球轴承7209AC,其尺寸为dMDMB=45mm父85mm父19mm,故限=dvii-viii=45mm;而%mi=19mm。二87mm3),由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴段V-VI的直径dVV1V-VIlV-VI=92mm。轴肩高度ha0.07d川小，故取h=3.5mm,则轴环处的直径dw=dv!q=52mm。轴环宽度b>l.4h

3、,取l汗=6.5mm,因为要使大小齿轮对齐啮合，故1Vl-VII=26.5mm04),轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮右端面间的距离l=30mm,故1口=50mm。5),取齿轮距箱体内壁的距离a=15mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s,取s=8.5mm,已知滚动轴承宽度T=19mm,贝1皿=T十s+a%=(19+8.5+15-6)mm=36.5mm(2),轴上零件的周向定位带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按di由机械设计表6-1查得平键截面b父h=10m

4、mx8mm,键槽用键槽铳刀加工，长为80mm。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。(3),确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2,取轴端圆角2M45二。至此，已初步确定了轴的各段和长度，简图如下：仪1n004|45期中商工¥氏博瑞0§Mt姚的比川KiI.稗口HE3.3：般酎阳的埼辅由B/T1804-口,V,求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于7209AC型角接触球轴承，由手册中查得a=24.7mm此。作为简支梁的轴的支撑跨距L2+L3=130.6mm0根据轴的计算简图做出

5、轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出齿轮所在截面是轴的危险截面。现将计算处的此截面处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平向H垂直面V支反力FFnh1=3197.08N,Fnh2=3053.5NFnvi=1163.6N,Fnv2=1111.4N弯矩MMH=203973.8NmmMv=74241.52N.mm总弯矩M=217064.77Nmm扭矩TT=271900N.mmVI.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6,轴的计算应力M12(lT)217

6、3675.22(0.6271900)2二ca=3=3.6MPaW0.187前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得仃=60MPa,因止匕。ca«。,故安全。三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命LH-882300=38400hI计算输入轴承(1) .已知n=303.125r/min两轴承的径向反力FR1=3197.08N,FR2=3053.5N由选定的角接触球轴承7209AC查机械设计表13-7可知：轴承派生轴向力Fs=0.63Fr,即Fsi=0.68父3197.08=2174.0144N,FS2=2076.38N(2) .因为Fsi+Fa=Fs2,所以Fa=-97.

7、6344N故FA1=FS1=2174.0144NFA2=FS2+F=2174.0144NA1SIA2S2a(3) .Fa，Fri=0.68,Fa2，Fr2=0.71,查手册可得e=0.68由于Fai/Fri",故Xi=1,丫1=0;Fa2Fr2e,故X2=0.41,丫2=0.87(4) .计算当量载荷巳、P2由机械设计表13-6,取fp=1.2,则P1=fD(X1FrY1FA)=3836.5NpIP2-fp(X2FrY2Fa)=3772N(5) .轴承寿命计算由于Pl>P2,取P=3836.5N,角接触球轴承，取6=3,ft=1查手册得7209ACa角接触或由承的Cr=36.8

8、,则6-610ftC.1036.810003'Lh=()=()=48525hLh60nP60303.1253836.5故满足预期寿命。n.计算输出轴承(1) .已知nm=62.1r/min两轴承的径向反力FR1=2872.82N,FR2=3089.62N由选定的角接触球轴承7214AC轴承内部的轴向力Fs=0.63F1FS1=0.63Fr=1809.9N,FS2=0.63FR=1946.5N(2) .因为Fs1+Fa=Fs2,所以Fa=136.6N故Fa1=Fs1+Fa=1946.5N,Fa2=Fs2=1946.5N(3) .FaJFr1=0.67,Fa2,/Fr2=0.63,查手册可

9、得e=0.68由于Fa/FR1Me,故X1=1,丫1=。；FA2；FR2；e,故X2=1，丫2=0.计算当量载荷R、P2由机械设计表13-6,取fp=1.2,则P1=fp(X1FrY1FA)=3447.384NP2=fp(X2FrY2FA)二3707.544N(5),轴承寿命计算由于p1=P2,取p=3707.544N,角接触球轴承，取w=3,3=1查手册得7214AC型角接触或由承的Cr=69.2KN，则106ftC.Lh=(一)'=1745084hLH60nP故满足预期寿命。8.键联接设计I,带轮与输入轴问键的选择及校核轴径d=38mm,轮毂长度L=100mm,查手册，选A型平键，

10、其尺寸为b=10mm,h=8mm,L=80mm(GB/T1096-79)h现校核其强度：l=L-b=70mm,T=271900Nmm,k=2332T10210271.900二p51.109MPakld47038查手册得仃p=(100120)MPa,因为bp<<Tp,故键符合强度要求。n,输出轴与齿轮间键的选择及校核hb轴径d=75mm,轮毂长度L=85mm,查手册，选A型平键，其尺寸为b=20mm,h=12mm,L=70mm(GB/T1096-79)h现校核其强度：l=L-b=50mm,T=1270000Nmm,k=233二113MPa_2T10_2101270kld65075查手

11、册得仃p=(100120)MPa,因为仃pWgp,故键符合强度要求。m.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径d=60mm,轮毂长度L=105mm,查手册，选C型平键，其尺寸为b=18mm,h=11mm,L=90mm(GB/T1096-79)现校核其强度：l=L一b=72mm,T=1210000Nmm32T10二p二kld32101210二102MPa5.57260查手册得仃p=(100120)MPa,因为仃pWQp,故键符合强度要求。9.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造(HT200)制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量，H7大端盖分机体米用配合.k61 .机体有足够的刚度在机体外加肋，外轮

12、廓为长方形，增强了轴承座刚度2 .考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为Ra633 .机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8mm,圆角半径为R=5o机体外型简单，拔模方便.4 .对附件设计A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B油螺塞

13、：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体减速器机体结构尺寸如下：名称符号

14、计算公式结果箱座壁厚aa=0.025a+i至88箱盖壁厚3cri=0.02a+i>88箱盖凸缘厚度bibi=i.55i2箱座凸缘厚度bb=i.5仃i2箱座底凸缘厚度b2b2=2.5仃20地脚螺钉直径dfdf=0.036a+i2M20地脚螺钉数目n查手册4轴承旁联接螺栓直径didi=0.75dfMi6机盖与机座联接螺栓直径d2d2=(0.50.6)dfMi2轴承端盖螺钉直径dsds=(0.40.5)dfMi0视孔盖螺钉直径d4d4=(0.3-0.4)dfM8定位销直径dd=(0.70.8)d2i0df,di,ch至外机壁距离Ci查机械设计课程设计指导书表5-32422i8df,d2至凸缘边缘距离C2查机械设计课程设计指导书表5-324i6外机壁至轴承座端面距离lili=Ci+C2+(8i2)48大四中匕贝圆与内机壁距离14>i.2仃i0齿轮端面与内机壁距离22>。>8机座肋厚mm之0.85。m=8轴承端盖外径D2D2=D+(5-5.5)d318014010.润滑密封设计对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以5其速度远远小于（1.52）父10mm.r/min,所以采用脂润滑，箱体内选用S