《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 项目四任务二知识点：4-2-5案例分析

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用主讲教师|程畅

任务2输送机齿轮减速器输出轴的设计知识点5

案例分析轴的组成及分类1轴的常用材料2轴的结构设计3轴设计的基本方法与步骤45案例分析

已知输出轴传递功率P=4.63kW，转速n=88.3r/min；输出轴上大齿轮的分度圆直径d1=250mm，齿轮轮毂宽b1=55mm；联轴器与输出轴连接部位的毂宽b2=112mm；输出轴上的轴承采用7212C角接触球轴承，运转载荷平稳。试对此输出轴进行结构设计及强度计算，并绘制轴的工作简图。任务描述

本任务中，带式输送机用的减速器为一般机械。输出轴上中间部位只安装一大齿轮，两端通过两角接触球轴承安装在箱体上，最小直径处安装半联轴器，结构较简单。结构设计上主要考虑齿轮、轴承、联轴器的轴向与周向固定及两键槽的加工工艺性等。由于输出轴上载荷不大，其轴的失效形式主要是轴在扭矩和弯矩作用下的疲劳破坏，因此主要计算是强度计算，其强度须满足弯曲和扭转组合作用的要求。减速器传递的功率不大，对轴所选用的材料无特殊要求，一般选用轴常用材料45中碳钢。设计与联轴器连接部位轴的长度时，如采用弹性柱销联轴器，须考虑联轴器柱销的拆装。任务分析任务实施

一、根据齿轮减速器的传动简图中输出轴的结构功能，确定输出轴上零件的布置方案图。

二、轴的材料选择与热处理：轴无特殊要求，选用45钢，调质处理，查表得抗拉强度极限，许用弯曲应力。

三、计算基本直径查表取C=115根据公式：由于左轴端安装联轴器处有一键槽，故轴的直径需加大5%。则

d≥43.03×1.05=45.18mm，故取该轴的基本轴径dmin=50mm。

四、轴系零部件的结构设计确定各零件轴向、周向定位固定方式及装配方案，绘制轴的结构简图。

五、确定各轴段尺寸

1、确定各轴段直径

①段：d1=Φ50mm，依据最小直径估算法的计算值。②段：d2=Φ60mm，与轴承配合，根据7212C角接触球轴承标准内径选取。③段：d3=Φ70mm，查角接触球轴承标准（GB/T292-2007），damin=60mmmm，且轴肩高度不能超过轴承内圈高度，取d3=70mm。

④段：d4=Φ83mm，轴环高h=（0.07～0.1）d3，，取h=6mm，故

。

⑤段：d5=Φ71mm，轴肩高度h=（2～3）c，查表得，c=2.5，取h=2×2.5=5mm。故安装齿轮处的尺寸尽量圆整为标准值，查表，确定d5=71mm。⑥段：d6=Φ60mm，与轴承配合，根据7212C角接触球轴承标准内径选取。

五、确定各轴段尺寸

2、确定各轴段长度

对于轴长，取决于轴上零件的宽度及它们的相对位置。选用7212C轴承，其宽度为22mm；考虑到箱体的铸造误差及装配时留有必要的间隙，取齿轮端面至箱壁间的距离取a=15mm；滚动轴承与箱内壁距s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱盖与箱座连接螺栓尺寸及结构要求确定，暂取其宽度：宽度=（轴承宽）＋（0.08～0.1）a＋（10～20）mm，取50mm；轴承盖厚度取12mm；若考虑到装拆弹性套柱销，左轴承盖与联轴器间距离取为40mm；根据两齿轮的宽度、两齿轮之间的距离10mm及安装间隙要求，取减速箱内壁距离为135mm。

五、确定各轴段尺寸

2、确定各轴段长度

①段：l1=110mm，联轴器轮毂宽112mm，l1要小于轮毂2～3mm。②段：l2=97mm，l2=（轴外露长40mm）＋（轴承端盖厚12mm）＋（箱体50mm）－（轴承与箱内壁距离5mm）。③段：l3=60mm，l3=（减速箱内壁距135mm）－（齿轮端面至箱壁间的距离15mm）－（齿轮宽度55mm）－（轴环宽10mm）＋（轴承与箱内壁距离5mm）。④段：l4=10mm，l4即轴环宽，轴环宽b≈1.4h=1.4×6=8.4mm，取=10mm。⑤段：l5=53mm，小于齿轮轮毂宽2～3mm。

⑥段：l6=46mm，l6=（齿轮端面至箱壁间的距离15mm）＋（轴承与箱内壁距离5mm）＋（轴承宽22mm）＋（2×外伸2mm）。

六、校核轴的强度各段直