机械设计课程设计—同轴式二级圆柱齿轮减速器课程设计

1、机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 机械设计课程设计机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减同轴式二级圆柱齿轮减 速器速器 目录目录 一、设计任务书一、设计任务书 . . 1 1 二、传动方案的拟定及说明二、传动方案的拟定及说明 . . 1 1 三、电动机的选择三、电动机的选择. . 3 3 四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比四、计算传动装置总传动比和分配各级传动比. 3 3 五、计算传动装置的运动和动力参数五、计算传动装置的运动和动力参数 . . 4 4 六、传动件的设计计算六、传动件的设计计算 . . 5 5 1. V 带传动设计计算 . 5 2. 斜齿轮传动设计计算. 7 七、轴

2、的设计计算七、轴的设计计算. . 1 12 2 1. 高速轴的设计 .12 2. 中速轴的设计 .15 3. 低速轴的设计 .19 精确校核轴的疲劳强度.22 八、滚动轴承的选择及计算八、滚动轴承的选择及计算 . . 2 26 6 1. 高速轴的轴承 .26 2. 中速轴的轴承 .27 3. 低速轴的轴承 .29 九、键联接的选择及校核计算九、键联接的选择及校核计算 . . 3 31 1 十、联轴器的选择十、联轴器的选择. . 3 32 2 十一、减速器附件的选择和箱体的设计十一、减速器附件的选择和箱体的设计.32 2 十二、润滑与密封十二、润滑与密封.33 3 十三、设计小结十三、设计小结.

3、34 4 十四、参考资料十四、参考资料 . 3 5 5 0 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明结果 一、一、 设计任务书设计任务书 设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器 1. 总体布置简图 2. 工作情况 工作平稳、单向运转 3.原始数据 运输机卷筒运 输 带卷 筒 直 径 扭矩（Nm） 速度（mm） （m/s） 13500.70320 带速允许使用年限 偏差（%） （年） 510 工作制度 （班/日） 2 4. 设计内容 (1) 电动机的选择与参数计算 (2) 斜齿轮传动设计计算 (3) 轴的设计 (4) 滚动轴承的选择 (5) 键和联轴器的选择与校核 (6)

4、 装配图、零件图的绘制 (7) 设计计算说明书的编写 5. 设计任务 (1) 减速器总装配图 1 张（0 号或 1 号图纸） (2) 齿轮、轴零件图各一张（2 号或 3 号图纸） (3) 设计计算说明书一份 二、二、 传动方案的拟定及说明传动方案的拟定及说明 如任务书上布置简图所示，传动方案采用 V 带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采 1 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 用 V 带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。 设计计算及说明结果 2 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 nw 601000v6010000.7 41.778r /min D320 三、三、 电动

5、机的选择电动机的选择 1. 电动机类型选择 按工作要求和工作条件，选用一般用途的（IP44）系列三相异步电动机。它为卧 式封闭结构。 2. 电动机容量 (1) 卷筒轴的输出功率P w 213502T 0.70v Fv 0.320D P w 5.90625kW 100010001000 (2) 电动机的输出功率P d P w 5.90625kW P d P w 32 传动装置的总效率1 2 3 4 5 1,2 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。 式中，由 机 械设计课程设计 （以下未作说明皆为此书中查得）表 2-4 查得：V 带传动 1 0.955；滚动轴承 2 0.9875；圆柱

6、齿轮传动 3 0.97；弹性联轴 器 4 0.9925；卷筒轴滑动轴承 5 0.955，则 0.9550.987530.9720.99250.955 0.82015 5.9625 7.2014kW 故P d 0.82015 (3) 电动机额定功率P ed 由第二十章表 20-1 选取电动机额定功率P ed 7.5kW。 3. 电动机的转速 由表 2-1 查得 V 带传动常用传动比范围i1 24，由表 2-2 查得两级同轴式圆 柱齿轮减速器传动比范围i2 860，则电动机转速可选范围为 0.82015 P w P d 7.2014kW P ed 7.5kW 设计计算及说明 3 结果 机械设计课程

7、设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 可见同步转速为 750r/min、1000r/min、1500r/min 和 3000r/min 的电动机均符合。 这里 初选同步转速分别为 1000r/min 和 1500r/min 的两种电动机进行比较， 如下表： 方电 动 机额定功电动机转速 （r/min） 电 动 机传动装置的传动比 案型号率（kW）质量 同步满载总传动V带传两级减 （kg） 比动速器 1Y132M-47.5150014408134.4682.513.787 2Y160M-67.5100097011923.2182.210.554 由表中数据可知两个方案均可行， 但方案 1 的电动机质量较

8、小， 且比价低。 因此， 可采用方案 1，选定电动机型号为 Y132M-4。 4. 电动机的技术数据和外形、安装尺寸 由表 20-1、表 20-2 查出 Y132M-4 型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸， 并列表记录备份。 额 定 功同步转速满载转速堵转转 矩最大转 矩 型号 率(kw)(r/min)(r/min)额定转矩额定转矩 Y132M-47.5150014402.22.3 HDEGKL质量（kg） 132388033125151081 四、四、 计算传动装置总传动比和分配各级传动比计算传动装置总传动比和分配各级传动比 1. 传动装置总传动比 n1440 n d n w i 1 i

9、 2 66810026r /min i m n w 41.778 34.468 i 34.468 2. 分配各级传动比 取 V 带传动的传动比i1 2.5，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为 i1 2.5 i34.468 i 2 i 3 13.787 i 1 2.5 i 2 i 3 3.713 i 2 i 3 3.713 所得i2i3符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 设计计算及说明 4 结果 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 五、五、 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 1. 各轴转速 电动机轴为 0 轴，减速器高速轴为轴，中速轴为轴，低速轴

10、为轴，各轴 转速为 n 0 n m 1440r /min n n 0 1440 576r /min i 1 2.5 n 1 576 n 155.13r /min i 2 3.713 n n 2 155.13 45.78r /min i 3 3.713 2. 各轴输入功率 按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率，即 P 0 P ed 7.5kW P P 01 7.50.955 7.1625kW P P 1 23 7.16250.98750.97 6.8608kW P P 223 6.86080.98750.97 6.5718kW 3. 各州转矩 T 0 9550 T 9550 P 0 7.5 9

11、550 49.74N m n 0 1440 P7.1625 9550118.75N m n 576 P6.8608 9550 422.36N m n 155.13 P 6.5718 95501370.92N m n 45.78 电动机轴高速轴 1440 7.20 49.74 576 6.91 118.75 中速轴 153.6 6.64 422.36 低速轴 40.96 6.37 1370.92 T 9550 T 9550 转速 （r/min） 功率（kW） 转矩 （Nm） 设计计算及说明 5 结果 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 六、六、 传动件的设计计算传动件的设计计算 1.1.

12、V V 带传动设计计算带传动设计计算 （1 1）确定计算功率确定计算功率 由于是带式输送机，每天工作两班，查机械设计（V 带设计部分未作说明皆查此 书）表 8-7 得， 工作情况系数K A 1.2 P ca K A P d 1.27.5 9kW （2 2）选择选择 V V 带的带型带的带型 由P ca 、 n 0 由图 8-11 选用 A 型 （3 3）确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径d d 并验算带速并验算带速v 初选小带轮的基准直径d d1 。由表 8-6 和表 8-8，取小带轮的基准直径 P ca 9kW A 型 d d1 125mm 验算带速 v。按式(8-13)验算带的速度 d

13、d1 125mm v d d1n0 601000 1251440 601000 9.425m/s 因为5m/s v 30m/s,故带速合适。 计算大带轮的基准直径。根据式(8-15a),计算大带轮基准直径d d2 d d2 i 1dd1 2.5125 312.5mm 根据表 8-8，圆整为d d2 315mm （4 4）确定确定 V V 带的中心距带的中心距 a a 和基准长度和基准长度Ld 根据式(8-20)，初定中心距a0 500mm。 由式(8-22)计算带所需的基准长度 d d2 315mm (d d2 d d1 )2 d d2 ) 4a 0 L d0 (d d2 d d1 )2 2a

14、 0 (d d1 d d2 ) 2a 0 (d d1 24a 0 2 (315125)2 2500(125315)1709.2mm 24500 由表 8-2 选带的基准长度Ld1800mm L d 1800mm 设计计算及说明 6 结果 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 按式(8-23)计算实际中心距 a。 a a 0 L d L d1 18001709.2 500 545.4mm 22 a 545.4mm 中心距变化范围为 518.4599.4mm。 （5 5）验算小带轮上的包角验算小带轮上的包角 1 1 180(d d2 d d1 ) 57.357.3 180(315125)160

15、 90 a545.4 1 160 5 根 （6 6）确定带的根数确定带的根数 计算单根 V 带的额定功率 由d d1 125mm和n 0 1440r /min，查表 8-4a 得P 0 1.91kW 根据n01440r /min，i=2.5 和 A 型带，查表 8-4b 得P 0 0.03kW 查表85得K 0.95，表8 2得K L 0.99于是 P r (P 0 P 0 )KK L 1.91kW 1.8246kW 计算 V 带的根数 z。 P ca 9 z 4.93 P r 1.8246 取 5 根。 （7 7）计算单根计算单根 V V 带的初拉力的最小值带的初拉力的最小值(F0) min

16、 由表 8-3 得 A 型带的单位长度质量 q=0.1kg/m，所以 (F 0 ) min 165N (F 0 ) min 500 500 165N (2.5 K )P ca qv2 K zv (2.50.95)9 0.19.4252N 0.9559.425 应使带的实际初拉力F0 (F0) min （8 8）计算压轴力计算压轴力F p (F p ) min 2z(F 0 ) min sin 1 2 25165sin 152 1622N 2 (F p ) min 1622N 设计计算及说明 7 结果 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 按低速级齿轮设计：小齿轮转矩T 1 T 422.36

17、N m，小齿轮转速 n 1 n 155.13r /min，传动比i i 3 3.713。 （1 1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮 运输机为一般工作机器，速度不高，故选7 级精度（GB10095-88）7 级精度 由机械设计 （斜齿轮设计部分未作说明皆查此书）表10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS；大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS，二者 硬度差为 40HBS。 选小齿轮齿数z1 24：大齿轮齿数z 2 i z 1 3.71324 89 初选取螺旋角14 （2 2）按齿面接触

18、强度设计按齿面接触强度设计 按式(10-21）试算，即 2.2. 斜齿轮传动设计计算斜齿轮传动设计计算 z 1 24 14 d 1t 3 2K tT1 u 1 Z H Z E2() d u H 确定公式内各计算数值 a)试选载荷系数K t 1.6 b)由图 10-30 选取区域系数Z H 2.433 c)由图 10-26 查得10.78, 2 0.88， 1 2 0.78 0.88 1.66 d)小齿轮传递的传矩T 1 422.36N m e)由表 10-7 选取齿宽系数 d 1 f)由表 10-6 查得材料弹性影响系数Z E 189.8MPa g)由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接

19、触疲劳强度极限 H lim1 600MPa； 大齿轮的接触疲劳强度极限 H lim2 550MPa h)由式 10-13 计算应力循环次数： 1 2 N 1 60n 1 jL h 605761(2836510) 2.02109 N 1 2.02109 N 2 5.44108 i 1 3.713 设计计算及说明 8 结果 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 i)由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 K HN1 0.90,K HN 2 0.94 j)计算接触疲劳许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式(10-12)得 H1 K HN1 H lim1 H 2 S K HN2H

20、lim2 S 0.90600 MPa 540MPa; 1 0.94550 MPa 517MPa 1 540 517 528.5MPa 2 H H1 H 2 2 计算 k)许用接触应力 a)试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得 2 d 1t 3 21.6422.361033.7131 2.433189.8 mm 92.40mm 11.663.713 528.5 d 1t 92.40mm b)计算圆周速度 v d 1t n 1 601000 92.40155.13 601000 m s 0.7505m s v 0.7505m s c)齿宽 b 及模数 mnt b d d 1t 1.092.40

21、mm 92.40mm d 1t cos92.40cos14 m nt mm 3.74mm z 1 24 h 2.25m nt 2.253.74mm 8.41mm b/h 92.40/8.4110.76 d)计算纵向重合度 0.318 d z 1 tan 0.318124tan141.903 e)计算载荷系数 K 由表 10-2 查得使用系数K A 1 根据v 0.7505m s，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数K v 1.04；由表 10-4 查得K H 的值与直齿轮的相同，故 K H 1.321；因 K A F t /b 1422.36/(92.4/2)/92.4 98.9N /mm

22、100N /mm表 10-3 查得K H K F 1.4；图 10-13 查得K F 1.28 9 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 故载荷系数： K K A K V K H K H 11.041.41.321 1.92 f)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10-10a)得 结果 d 1 d 1t 3 K1.92 90.403mm 98.19mm K t 1.6 g)计算模数mn d 1 cos98.19cos14 m n mm 3.97mm z 1 24 （3 3）按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 由式(10-17) m n 3.97mm m n 3

23、 2KT 1Y cos2 Y FaYSa F d z 1 2 确定计算参数 a)计算载荷系数 K K A K V K F K F 11.041.41.28 1.86 b)根据纵向重合度 1.903，从图 10-28 查得螺旋角影响系数Y 0.88 c)计算当量齿数 z v1 z v2 z 1 24 26.27 cos3cos314 z 2 89 97.43 33coscos 14 d)查取齿形系数 由表 10-5 查得YFa1 2.592,YFa2 2.185 e)查取应力校正系数 由表 10-5 查得YSa11.596,YSa21.787 f) 计算弯曲疲劳许用应力 由图 10-20c 查得

24、小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1 500MPa；大齿轮的弯曲 疲劳强度极限 FE2 380MPa 10 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数K FN1 0.84,K FN 2 0.88 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式(10-12)得 结果 F1 K FN1 FE1 F2 S K FN2FE2 S 0.84500 300.0MPa 1.4 0.88500 238.9MPa 1.4 g)计算大、小齿轮的 Y FaYSa ，并加以比较 F Y Fa1 Y Sa1 F1 2.5921.596 0.01379 300 Y Fa2 Y Sa

25、2 F2 2.1851.787 0.01634 238.9 大齿轮的数值大 设计计算 m n 3 21.86422.361030.88 cos14 12421.66 2 0.01634mm 2.81mm m n 2.81mm 对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强 度计算的法面模数，取mn 3mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳 强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1 98.19mm来计算应有的齿数。于 是由 z 1 d 1 cos98.19cos14 31.76 m n 3z 1 32 z 2 119 取z1 32，则z 2 uz 1 3.71

26、324 119 （4 4）几何尺寸计算几何尺寸计算 计算中心距 a Z 1 Z 2 m n 2cos 32 1193 mm 233.43mm 2cos14 将中心距圆整为 233mm 按圆整后的中心距修正螺旋角 a 233.43mm 11 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 arccos 结果 Z 1 Z 2 m n 2a (32119)3 arccos133355 2233 因值改变不多，故参数 ,K ,Z H 等不必修正 计算大、小齿轮的分度圆直径 Z 1 m n 323 mm 98.75mm coscos133355 Z m1193 d 2 2nmm 367.24m

27、m coscos133355 d 1 计算齿轮宽度 d 1 98.75mm d 2 367.24mm b d d 1 198.75mm 98.75mm 圆整后取B1105mm,B2100mm B 1 105mm B 2 100mm 由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完 全相等的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度 一定能满足高速级齿轮传动的要求。 为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分， 故高速级小齿轮采用左旋， 大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。 传动比 模数(mm) 螺旋角 中心距(mm) 齿数 齿宽(mm

28、) 直径 齿根圆 (mm) 齿顶圆 旋向 高速级 小齿轮大齿轮 3 133355 233 32 105 98.75 91.25 104.75 左旋 119 100 367.24 359.74 373.24 右旋 3.713 低速级 小齿轮大齿轮 32 105 98.75 91.25 104.75 右旋 119 100 367.24 359.74 373.24 左旋 分度圆 12 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明结果 七、七、 轴的设计计算轴的设计计算 1.1. 高速轴的设计高速轴的设计 (1)(1) 高速轴上的功率、转速和转矩高速轴上的功率、转速和转矩 转速 （r/mi

29、n） 高速轴功率（kw） 转矩 T（N m） 5766.91118.75 (2)(2) 作用在轴上的力作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为d=98.75mm，根据机械设计 （轴的设计计算 部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则 2T2118.75 2405.06N d98.75103 F tan n tg20 F r t 2405.06 900.49N coscos1333 55 F a F t tan 2405.06tg20 875.37N F t Fp1622N F t 2405.06N F r 900.49N F a 875.37N Fp1622N (3)(3) 初步确定轴的

30、最小直径初步确定轴的最小直径 先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。 选取轴的材料为45 钢， 调质处理。 根据表 15-3， 取A0112,于是得 d min A 0 3 P6.91 112 3 25.64mm n576 d min 25.64mm (4)(4) 轴的结构设计轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案（如图） 13 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足 V 带轮的轴向定位， -轴段右端需制出一轴肩， 故取-段的直径 d V 带轮与轴配合的长度 L1=80mm， 为了保证轴端档圈只压在V 带轮上而 -=

31、32mm。 不压在轴的端面上，故-段的长度应比 L1略短一些，现取 L-=75mm。 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，故选用单列圆锥滚 子轴承。参照工作要求并根据d-=32mm，由轴承产品目录中初步选取0 基本游隙 组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30307，其尺寸为 dDT=35mm80mm 22.75mm，故 d-=d-=35mm；而 L-=21+21=42mm，L-=10mm。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得30308 型轴承的定位轴肩高度 h=4.5mm，因此，套筒左端高度为4.5mm，d-=44mm。 取安装齿轮的轴段-的直径 d-=40mm，

32、取 L-=103mm 齿轮的左端与左端 轴承之间采用套筒定位。 轴承端盖的总宽度为36mm（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，取端盖的外端面与V 带轮右端面间的距离L=24mm，故取 L-=60mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3）轴上零件的轴向定位 V 带轮与轴的周向定位选用平键10mm8mm63mm，V 带轮与轴的配合为H7/r6； 齿轮与轴的周向定位选用平键 12mm8mm70mm，为了保证齿轮与轴配合有良 好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过 渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 4）确定轴上圆

33、角和倒角尺寸 参考表 15-2，取轴端倒角1.245，各圆角半径见图 轴段编号 总长度 长度（mm） 直径（mm） 75 60 42 103 10 23 30 32 35 40 44 35 配合说明 与 V 带轮键联接配合 定位轴肩 与滚动轴承 30307 配合，套筒定位 与小齿轮键联接配合 定位轴环 与滚动轴承 30307 配合 313mm 结果 （5 5）求轴上的载荷求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 30307 型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=18mm。因此，轴的支撑跨距为 L1=118mm， L2+L3=74.5+67.5

34、=142mm。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以 看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面C 处的 MH、MV及 M 的值列于下表。 14 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明结果 15 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 载荷 支反力 F C 截面 弯矩 M 总弯矩 扭矩 水平面 H垂直面 V 结果 ca 28.61Mpa F NH1 1143N，F NH 2 1262N M H F NH 2 L 3 85185N mm F NV1 2237N，F NV 2 1516N M V F NV 2 L 3 M a

35、145551N mm 22M max M H M V 8518521455512168646N mm T 118750N mm （6 6）按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取 0.6，轴的计 算应力 已选 定轴的材料 为 45Cr，调 质处理。由 表 15-1 查得 -1 70MPa。因此 安全 ca -1 ，故安全。 2. 2. 中速轴的设计中速轴的设计 (1)(1) 中速轴上的功率、转速和转矩中速轴上的功率、转速和转矩 转速 （r/min） 中速轴功率（kw） 转矩 T （N m） 153.66.64422.

36、36 (2)(2) 作用在轴上的力作用在轴上的力 已知高速级齿轮的分度圆直径为d1 367.24mm，根据式(10-14)，则 2T2422.36 F t1 2300.19N 3d367.2410 F t1 2300.19N F t tan n tg20 F r1 2300.19 861.22N F r1 861.22N coscos133355 F a1 F t tan 2300.19tg20 837.20N F a1 837.20N M2(T)216864620.6118750 ca Mpa 28.61Mpa 3W0.140 2 已知低速级齿轮的分度圆直径为d 2 98.75mm，根据式(

37、10-14)，则 16 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 2422.36 8554.13N 398.7510 F tan n tg20 F r2 t 8554.13 3202.79N coscos133355 F a2 F t tan 8554.13tg20 3113.45N F t2 (3)(3) 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。 选取轴的材料为45 钢， 调质处理。 根据表 15-3， 取A0112,于是得 结果 F t2 8554.13N F r2 3202.79N F a2 3113.45N d min A 0

38、3 (4)(4) 轴的结构设计轴的结构设计 P6.64 112 3 39.31mm n153.6 d min 39.31mm 1）拟订轴上零件的装配方案（如图） 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 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，故选用单列圆锥滚 子轴承。 参照工作要求并根据 d-=d-=45mm， 由轴承产品目录中初步选取标准精 度级的单列圆锥滚子轴承 30309，其尺寸为 dDT=45mm100mm27.25mm， 故 L-=L-=27+20=47mm。 两端滚动轴承采用套筒进行轴向定位。由手册上查得30309 型轴承的定位轴肩高度 h=4.5mm，因此，左

39、边套筒左侧和右边套筒右侧的高度为4.5mm。 取安装大齿轮出的轴段-的直径 d-=50mm； 齿轮的左端与左端轴承之间采用 套筒定位。 为了使大齿轮轴向定位，取d-=55mm，又由于考虑到与高、低速轴的配合，取 L-=100mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 17 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 3）轴上零件的轴向定位 大小齿轮与轴的周向定位都选用平键 14mm9mm70mm，为了保证齿轮与轴配 合有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位 是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 4）确定轴上圆角和倒角尺寸

40、参考表 15-2，取轴端倒角1.245，各圆角半径见图 轴段编号 总长度 长度（mm） 直径（mm） 49 98 90 103 45 45 50 55 50 45 配合说明 与滚动轴承 30309 配合，套筒定位 与大齿轮键联接配合 定位轴环 与小齿轮键联接配合 与滚动轴承 30309 配合 385mm 结果 （5 5）求轴上的载荷求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 30309 型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=21mm。因此，轴的支撑跨距为 L1=76mm， L2=192.5，L3=74.5mm。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和

41、扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以 看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面C 处的 MH、MV及 M 的值列于下表。 载荷 支反力 F 水平面 H垂直面 V F NH1 68N F NH 2 6186N M H F NH 2 L 3 460875N mm F NV1 1382N F NV 2 2682N C 截面 弯矩 M 总弯矩 扭矩 M V F NV 2 L 3 M a2 353536N mm 22M max M H M V 46087523535362 580856N mm T 422360N mm 18 机械设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明结果 19 机械

42、设计课程设计同轴式二级圆柱齿轮减速器 设计计算及说明 （6 6）按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度 根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取 0.6，轴的计 算应力 结果 M2(T)258085620.6422360 ca Mpa 50.70Mpa 3W0.150 2 ca50.70Mpa 安全 已选定 轴的材 料为 45Cr，调质 处理。 由表 15-1 查得 -1 70MPa。因 此 ca -1 ，故安全。 3. 3. 低速轴的设计低速轴的设计 (1)(1) 低速轴上的功率、转速和转矩低速轴上的功率、转速和转矩 转速 （r/min） 中速轴功率（kw） 转矩 T （N m） 40.966.371370.92 (2)(2) 作用在轴上的力作用在轴上的力 已知低速级齿轮的分度圆直径为d 367.24mm，根据式(10-14)，则 2T21370.92 7466.07N d367.24103 F tan n tg20 F r t 7466.07 2791.54N coscos1333 55 F a F t tan 7466.07tg20 2717.43N F t (3)(3) 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。 选取轴的材料为45 钢， 调质处理。 根据表 15-3， 取A0112