一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计(上海大学机械设计2大作业)

1、word格式整理版机械设计大作业设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计内 装：1.设计任务书1份2. 设计计算说明书1份3. 装配工作图1张学院机电工程及自动化专业机械工程及自动化学号11121112设 计者华爆会指导教师 傅燕鸣完成日期 2014 年2月9日成 绩学习参考机械设计大作业计算说明书设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计学院机电工程及自动化专业机械工程及自动化学号11121112设 计者华爆会指导教师傅燕鸣完成日期 2014 年2月9日计算及说明主要结果一、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力1.1 选择齿轮的结构型式根据机械设计课程设计手册第1

2、6章第5节，确定齿 轮结构为齿轮轴。1.2 计算输出轴的转矩T丁 9550P9550M 3.0T2n2153=187.25N m1.3 计算作用在齿轮上的圆周力、径向力Ft2 = 2T2/d2 = 2T24mM z)=2M 187.25/(0.003713)=1104.72NFr2 = Ft2 父 tana=1104.72父 tan20,=402.09N二、选择轴的材料T2 = 187.25N mFt2 = 1104.72NFr2 = 402.09N因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴的材料为45钢，并经过调质处理。查机械设计课程设计手册表16-1 ,得：轴材料的硬度为2

3、17225HBW抗拉强度极限。B = 640MPa ,屈服强度极限仃s = 355MPa,弯曲疲劳极限仃1 = 275MPa , s1剪切疲劳极限t 1 = 155MPa ,许用弯曲应力仃 _1=60MPa ；查表 16-2,得A。= 126103。o B = 640MPa“355MPa s二_1 = 275MPa_1 =155MPa二_1 = 60MPaA0 = 126103计算及说明主要结果三、初步估算轴的最小直径d2 - Ao3rP n2(126103)3.0153=33.98 27.77mm考虑键槽对轴强度的影响，d2 mpi =35mm取 d2mm = 1.07d2 = 29.71m

4、m参考联轴器孔径系列标准，取 d2mm = 35mm四、轴的结构设计及强度校核4.1 联轴器的选择由十被荷较平稳，速度不图，无特殊要求，故选用弹性 柱销联轴器。查表7-9 ,联轴器的工作情况系数 KA =13 故Tca= KAT2= 1.3父 187.25N m=243.43N m查表7-6选用LT6型，公称转矩Tn = 250N m , 故Tca < Tn，采用丫型轴孔，a型键，轴孔直径 d = 35mm,轴孔长度L = 82mm,取弹性套柱销 的装配距离K 2 = 45mm。4.2 轴上零件的位置与固定方式的确定大齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两侧。轴 外伸端安装联轴器，联轴

5、器靠轴肩轴向固定。齿轮靠轴环和 套筒实现轴向固定。轴承采用两端固定，脂润滑，通过封油 环和轴承盖固定。输出轴轴系结构如图所示Tca = 243.43N mTn = 250N md = 35mmL = 82mmK2 = 45mm计算及说明主要结果4.3 各轴段直径和长度的确定(1)各轴段直径的确定d21：最小直径，安装联轴器外伸轴段，d21 ; d2min = 35mmd22:密封处轴段。根据联轴器的轴向定位要求，定位 轴肩为h = (0.07 0.1)d21=(0.07 0.1) 35= 2.45 3.5mm查表1-19 ,并考虑到毡圈油封的标准，取d22 = 40mm。该处轴的圆周速度兀 d

6、22n2兀父 40M 153v =60 100060 1000=0.32m/s 4m/s故选用毡圈油封合格，由表9-9,选取毡圈45JB/ZQ4606-1997。d21 =35mmd22 = 40mm选取毡圈45JB/ZQ4606-1997。d23：滚动轴承处轴段。考虑拆装方便，d23 > 22, 取d23 = 50mm 0考虑到轴只受径向力，故选用深沟球轴承。由d23 = 50mm,查表6-5,初选代号6210轴 承，其基本尺寸为d 煞 D 乂 B = 50mm 父 90mm煞 20mm 安装尺寸da = 57mm。d23 = 50mmdx Dm B=50mm 父 90mm父 20mm

7、da = 57mma计算及说明主要结果d24：低速级大齿轮安装轴段，取 d24 55mm d25:轴环，该轴段为齿轮提供定位作用，定位轴肩高度：h = (0.07 0.1)d24 = (0.07 0.1尸 55 =3.85 5.5mm则 d25= d24 + 2h= 55+ 7.7 11=62.7 66mm查表1-19,取标准值d25 = 63mm d26:滚动轴承处轴段，d26 = d23 = 50mm 0(2)各轴段长度的确定L21 :安装联轴器轴段。为了保证轴向定位可靠，该轴 段的长度应比联轴器轴孔的长度短 23mm现联轴器轴孔长 为 82mm 故取 L21 = 80mmL 24:大齿轮

8、配合段。由齿宽b2 = 80mm，为了 便于定位可靠，同理取 L24 78mm oL22:此段长度除与轴上零件肩关外，还与轴承宽度d24 = 55mmd25 = 63mmd26 = 50mm及轴承端盖等零件有美。且此轴段FS分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。取L22 = 60mmL25：轴环的宽度。L25 = 10mm。L26：右侧安装封油环、轴承的轴段。L26= B- 2= 18mmL23:此段装轴承与套筒。取套筒长度为 30mm则L23 = 20- 2+ 30+ 2= 50mm。L21 = 80mmL24 = 78mmL22 = 60mmL25 = 10mmL26 = 18mmL23=

9、 50mm计算及说明主要结果输出轴的总轴长L2 = L21 + L22 + L23 + L24 + L25+ L26=80十 78十 60十 10十 18+ 50= 296mm两轴承间的跨度L= 20+ 30父 2+80= 160mm4.4 按弯扭合成应力校验轴的强度输出轴的受力简图如图所示L2 = 296mmL = 160mmFay =Fby =Fr2402.092=201.05NFAZ = FBZ =Ft21104.72=552.36NFay = 201.05NFaz = 552.36N计算及说明主要结果22FA = FB = FAYFAZFA " FB =587.81N= 20

10、1.052 552.362 = 587.81NMC2Z= 44.19N m截面C处的水平弯矩MC2Y =16.08N mMC2Z 二 FAZL/2 = 552.36 0.16/2 =44.19N m 截面c处垂直弯矩MC2= 47.02N mMC2Y 二 FAYL/2= 201.05 0.16/2 =16.08N m 截面c处的合成弯矩22M C2 ; MC2Y MC2Z=16.082 44.192 = 47.02N m输出轴所受转矩Me2=121.79N mc & = 7.32MPa ca“二 _1= 60MPa轴强度足够T = T2 = 187.25N m危险截面c的当量弯矩：因为

11、是单向回转轴，所以转矩切应 力视为脉动循环变应力，取折合系数 支=0.6,则M e2 - M C22 ( T)2 22: 47.022 (0.6 187.25)2=121.79N m3Me Me2 121.79 103Q" = = = caW 0.1d2430.1 553=7.32MPa 1-1 = 60MPa故轴强度足够主要结果计算及说明轴的弯矩图和转矩图T4.5滚动轴承校验(1)输出轴轴承寿命。查表6-5得：深沟球轴承 6210的基本额定动载荷Cr = 35.0kNC0 = 23.2kN fp = 1.2X = X 2 = 1Y1 = Y2 = 0P1 =309.16Cr = 3

12、5.0kN ，基本额定静载荷C0 = 23.2kN预计寿命为 io。' Fr2 = Fr1 = 257.63N。查表 6-14,当收到轻微冲击，取滚动轴承载荷系数 f = 1.2。p因为Fa/Fr =。，查表6-15得深沟球轴承的最小e值为 。.22 ,故此时% / Fr w e ,则径向动载荷系数 X1 X21?轴向动裁何系数丫1 - 丫2 一。.P1 =fp(XFn +丫五1)=1.2乂 257.63+ 0)= 309.16P2 = fp(X2Fr2+ Y2Fa2)=12 257.63+ 0)= 309.16F2 =309.16计算及说明主要结果6 , 一 z 叫叼h 60n2 1

13、 P J_ 106f 1135000360753 I 309.16 >=158.06父 106h> 10000h故轴承寿命符合要求。(2)轴承润滑方式的确定。齿轮的圆周速度Lh= 158.06x106h>10000h轴承寿命符合要求兀 d2n2 厂 35M 153v =6000060000=0.28m/s 2m/s故轴承采用脂润滑。轴承采用脂润滑五、键的选择与强度校核5.1 输出轴外伸端处(1)选择键连接的种类和尺寸。d21 " d2mm = 35mm，L21 = 80mm，考虑到键在轴中部安装，查表4-27,选键10X80 GB/T1096-2003,b = 10

14、mm, h = 8mm,L = 80mm。选择材料为45钢，查表4-28,键静连接时的许用挤压应力为b = 10mmh 二 8mmL =80mm二/=110MPa pl = 70mmk = 4mm。° = 100120MPa, p J取 Kp = 110MPa。工作长度l=L - b= 80-10 = 70mm。键与轮毂键槽的接触高度k = 0.5h = 0.5父8= 4mm。(2)校核键连接的强度。计算及说明主要结果_332T2 M 103 2M 187.25父 103 ppp kld214M 70M 35=38.21MPa < bp L p J故键的强度足够，选择键10X8

15、0 GB/T 1096-2003合适。5.2输出轴大齿轮连接处(1)选择键连接的种类和尺寸。大齿轮连接处d24 = 55mm, L24 = 78mm,考虑到键在轴中部安装，查表4-27,选键16X70 GB/T1096-2003,b = 16mm,h = 10mm,L = 70mm。选择材料为45钢，查表4-28,键静连接时的许用挤压应力为Kp = 100120MPa,取% = 110MPa。 L p J工作长度l = L - b = 70-16 = 54mmo键与轮毂键槽的接触高度k = 0.5h = 0.5父10= 5mm。2T2 M 103 2M 187.25x 103p kld245M 54M 55=25.22MPa < % L p J故键的强度足够，选择键16X70 GB/T 1096-2003合适