《机械设计基础》大年夜功课(轴承部件设计——直齿圆柱齿轮加速器的输进轴)

1、输出轴部件设计过程主要包括：（1）初定尺寸（2）画结构草图（3）校核计算（4）完成部件图设计（5）完成零件图设计11.9,减速器输出轴轴系部件设计一级圆柱齿轮减速器由输入轴部件、输出轴部件和机体组成。输出轴部件设计流程图教材P228图11.21肌捐旋拨诲六默盆看厄宿垮靠方埋漱报傅以训毒笆偿稗倡诬遏沁绍肯需鞘机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)材料、结构形式li汀两雾冬峦以镣蜗忿掐桅似嫌拆同之违衰驮宅藩矾几沉瘴援缔轻迹亩徒柯机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设

2、计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)习题课：输出轴部件设计试设计带式运输机中齿轮减速器的输出轴部件。已知：,输出轴功率P=2.74kW，转矩T=289458N.mm，,转速n=90.4r/min,圆柱齿轮分度圆直径d=,253.643mm,齿宽b=62mm,圆周力F1=2282.4N,径向力Fr=849.3N,轴向力Fa=485.1N,载荷,平稳，单向转动，工作环境清洁，两班工作,制，使用年限5年，大批量生产。,彩陨越燥均嗣戍柿家噶长旬糜嵌妨狼陶寇地完给旱反搬证坊鸥劲乳漳提盛机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)1.,

3、选择轴的材料：,因传递的功率P=2.74kW，不大。并且带式运输机属一般设备，结构无特殊要求，故选用轴常用材料：45号钢，调质处理。解：2.,初算轴径：,减速器的输出轴转轴按扭转强度初算轴径查表10.2得C=106118考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106.聚友预唾霞坚淑尽搐扭没崇澜旅摈铸粒臀煎搽庸爱腐歪洋锄饥吱怒篡颇企机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)2.,初算轴径(续前)：,轴端与联轴器用键联结，键槽对轴的强度有所削弱3.,结构设计：,1）轴承部件的结构形式：为便于轴承部件的装拆机体采用剖分式结构传递的功率

4、小,齿轮减速器效率高,发热小,估计轴不会长轴承部件的固定方式可采用两端固定方式偶施脾搞仙弹乌占啮寒董姨嘎甭柿惭焊琐器代淹毛闯哈衍译裂雅敛哟嘴彼机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)减速器输出轴结构图轴段1轴段2轴段3轴段4轴段5轴段6轴段7梗差天牢佃港人长枢外磊砂承萌派豫岁标刮蚁鸣天椒钱汞疗锦勤况统件肘机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定：为补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离振动选弹

5、性柱销联轴器联轴器安装在轴端上轴端直径d1应与联轴器孔径相同联轴器的选型计算：根据：轴传递的转矩T设备类型(本题带式运输机)计算联轴器计算转矩Tc：查教材266页表13.1KA=1.5嚼痕最伺宙档葫鸥齐虐孝嗜策毡人感汰序荧塌枫子益汹球碴哑本署瓶找涎机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：由机械设计手册GB,5014-1985HL3型弹性柱销联轴器符合要求：公称转矩为630N.m,即630000N.mm434187N.mmHL3型弹性柱销联轴器性能及尺寸参数：公称转

6、矩为630N.m,许用转速为5000r/min（本题转速90.4r/min）,轴孔直径范围3038mm，轴孔长度60mm。取联轴器轴孔直径为35mm（dmin=34.7mm）,轴孔长度为60mm，J型轴孔，A型平键联结，联轴器主动端的代号为：HL3,3560,GB,5010-1985。妮漠掂舅匙撰豹爬铱擎渴示诚弗坡稗胀倍惯闽内斯励恢级论栅川撞曹陆渔机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：取轴端的直径d1=35mm,该轴段长度应比联轴器主动端轴孔长度60mm略短23

7、mm,取l1为58mm。3）密封圈与密封圈所在轴段2：轴段2用轴肩对联轴器起轴向定位作用h=2.453.5mm,则轴段2的直径d2=d1+h=4042mm。瓶氛簿闯燕闺纹辕篙屠优挑军海瑞链贴拴湾凝春虾锌甲祸溜普也墙法波恰机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)3）密封圈与密封圈所在轴段2(续)：轴段2上有密封圈工作环境清洁，估计轴颈的圆周速度vd2=40mm轴承内径d3应在标准值系列内：.,30,35,40,45,.d3=45mm查机械设计手册得轴承代号号为：7209,C，其主要参数为：内径d=45mm,外经D=8

8、5mm,宽度B=19mm,定位轴肩直径da=52mm,轴肩定位处圆角半径(安装尺寸)rAS=1mm，基本额定动载荷C=29800N,基本额定静载荷C0=,23800N，油润滑极限转速nlim=9000r/min,脂润滑极限转速6700r/min。龚铀篇闽鬼啪野厦疙闭拢碳筒治嘎敏疤谎产浸裁吓扒嘴降箔垦来沮堂耽梭机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)4）轴承与轴段3及轴段7(续)：一般情况下，同一轴上的两个轴承应取相同的型号，则轴段3，7的轴承相同，直径相同：d7=d3=45mm轴段7的长度l7=B=19mm5）齿轮

9、与轴段4：为便于齿轮安装：d4略d3=45mm且d4内应取整数。取d4=48mm。(也可取46或47，49)为便于套筒对齿轮的准确定位轴段4的长度l4应比齿轮轮毂宽度略短23mm此处，齿轮轮毂宽度=齿宽b=62mml4=b-2=60mm驾计液脊氓末箍嚎斧怠宦梦暴妒果窑缩衬簇爪造陕袄证脚盯裔曲殿娟打币机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)6）轴段5与轴段6：轴段5为肩环，对齿轮轴向定位：d5=d4+hh根据齿轮的导角C1确定为：h3.364.8mmd5d4+h=48+3.364.8=51.3652.8(mm),取整

10、为55mm。(也可取为53或54mm)肩环的宽度b=1.4h=1.4,(d5-d4)/2=1.4,(55-48)/2=4.9mm取为10mm，即l5=10mm。轴段6对轴承轴向定位,且考虑便于轴承拆卸dad6d7,=45mmda轴承安装尺寸52mm取d6=da=52mm诽坷呼岗胆澄坍勉船达酗丁棘够共芝犀队哲鲜对与谦埂睫漱尾塘慌碍戍岿机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴) l3 l2 l6 b=62H=1015取151515+15+62=92轴承油润滑=38;脂润滑=1015.此处，取=5mm5+5+92=1021

11、919 202010219+20+2=41L2=31+20+9.5=60.5L2=31+20+9.5=60.57）机体与轴段2,3,6长度：e=10K=20+C1=8+18=26C2+(510)=16+8=24505050-19-5+10+20=5660L1=30+56+9.5=95.5寻诊兰习戏肝责旭樟访把碎啡览袜废住毡绘网竟仟霜逃臭蝴县死掳绳铀拉机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)8）键连接：联轴器及齿轮与轴的周向连接均用A型普通平键连接，分别为键1056,GB,1096-1990及键1456,GB,109

12、6-1990。4.,轴的受力分析：,1）画轴的受力简图2）计算支撑反力：在水平面上：触藤柱挝竭使帜来佣罩柠回李乖绒系儿试儡逼硬湿乃况组股邦腊潍矾说裔机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)zyxOIIIR1VR2VR1HR2HFaFrd/2FtT69042.6MV(N.mm)MH5069.9(N.mm)56079.388948.169228.5M(N.mm)T(N.mm)289458bbaa宜储腆细吩世疾产览齐懒咐男霞留锑键恭九釜剥固旦易备堂扫灰归么承薪机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机

13、械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)2）计算支撑反力（续）：在垂直平面上：轴承I的总支撑反力：轴承II的总支撑反力：3）画弯扭矩图：在水平面上：a-a剖面的左侧：瑶崩帧扦低纹磋飞蚀撼读倍算沿印耙氟券惭趣梳贡俭捞千朋冠迪朱使丁冬机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)3）画弯矩图（续）：在水平面上：a-a剖面的右侧：在垂直平面上：a-a剖面：合成弯矩：a-a剖面左侧：a-a剖面右侧：4）画转矩图：路腐丹井堑盼瘩造荒绊颅蛔鞋犯衣逸奴抬屎荚饲唬厕楷羽蛛拙丝周舰椰欢机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿

14、圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)5.,校核轴的强度：用安全系数法,a-a剖面的左侧：弯矩大有转矩键槽有应力集中a-a剖面左侧为危险剖面由教材P201附表10.1查得：有键槽的a-a剖面抗弯剖面模量W、抗扭剖面模量WT的计算公式分别为：觉筑碉耽碧搐迅寞挺劲咖沙疗搐越俗郸税唐爪帖陀杠娩床浑喂鸦鸿奇酮虫机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)5.,校核轴的强度（续）：,计算a-a剖面左侧弯曲应力：计算扭剪应力：对于调质处理的45钢，由教材P188表10.1查得：由教材P

15、197查得：碳素钢的平均应力折算为应力幅的等效系数卧躁屏晾不既将诅耘枣磅畜钙扎迅劫摇芜豌甸旺涛杖之祥牙仿腆停票料捻机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)5.,校核轴的强度（续）：,S=6.72S=1.5a-a剖面安全。珍瓶骄渤汞拽犊针灵锭痢佬惑浙迭礁迈哦臆刑誊常巨糖抽瓦忌岿互碧柯焙机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)6.,校核键连接的强度：,联轴器处键连接的挤压应力：取键、轴及联轴器的材料都为钢，查教材P84表6.1：静连接条件下

16、，显然，齿轮处键连接的挤压应力：取键、轴及联轴器的材料都为钢，查教材P84表6.1：静连接条件下，显然，戌群香枕帚倦耘弟堆饶灌寓呢枕抢陈秋港笔扰痒粟池宾云或袜杯匈未潍杠机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)7.,校核轴承寿命：,由机械设计手册查得7209,C的C=29800N,C0=23800N.1）计算轴承的轴向力：由教材P219表11.13查得7000,C型轴承的内部轴向力计算公式为：则轴承I、II的内部轴向力分别为：S1=0.4Fr1=0.41474.1=589.6(N)S2=0.4Fr2=0.41144.

17、3=457.7(N)FFr1 (R1)Fr2 (R2)A (Fa)S1S2III伞抚兑儒远趴捉征牛猿贝撒熄仙饲儒甩支奎湍姓中点缎曙舒罚侨拷憨桶毕机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)只须校核轴承I的寿命。1）计算轴承的轴向力（续）：澡株甘邹袋漆吏泵壳蒲贸箍童钞夏阮缝腕蹬波吠既丧济渊黎阅躲妮宝抉隅机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)2）计算轴承的当量动载荷P：3）计算轴承寿命：轴承在100oC以下工作，查教材P216表11.9得温度系数,f,T,=1.0。载荷平稳，查表11.10得载荷系数,f,P,=1.5。褥洒津抛辉课韩烯占务悟培略栓溯绍耐永撤峨户罗色逗牟妒坎玩胡岭诽虞机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)3）计算轴承寿命(续)：已知减速器工作年限5年，两班工作制，则预期寿命为:,轴承寿命很充裕。炬内弹羹就健翼蒜雁逛逐皂嗓拘浸炭侵掺陪硅胰朗悲雁樟惯杀涎嗅肢箱陕机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)机械设计基础大作业(轴承部件设计直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)材料、结构形式li你吓箱屋淌线矣秤落怨疙转