一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系部件設(shè)計(jì)

1機(jī)械設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 ： 一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系部件設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程與自動(dòng)化 專 業(yè) 機(jī)械工程 學(xué) 號(hào) 設(shè) 計(jì) 者 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 2目錄一 、確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算作用在齒輪上的作用力 .........................................41.1 選擇齒輪的結(jié)構(gòu)型式 ........................................................................................41.2 計(jì)算輸出軸的轉(zhuǎn)矩 T.........................................................................................41.3 計(jì)算作用在齒輪上的圓周力、徑向力 .............................................................4二、選擇軸的材料 .................................................................................................4三、初步估算軸的最小直徑 ..................................................................................5四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 ..............................................................................54.1 聯(lián)軸器的選擇 ...................................................................................................54.2 軸上零件的位置與固定方式的確定 .................................................................64.3 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定 ................................................................................6（1）各軸段直徑的確定 ..............................................................................................................6（2）各軸段長(zhǎng)度的確定 ..............................................................................................................84.4 按彎扭合成應(yīng)力校驗(yàn)軸的強(qiáng)度 .........................................................................94.5 滾動(dòng)軸承校驗(yàn) .................................................................................................11（1）輸出軸軸承壽命。 ............................................................................................................11（2）軸承潤(rùn)滑方式的確定。 ....................................................................................................12五、鍵的選擇與強(qiáng)度校核 ....................................................................................125.1 輸出軸外伸端處 .............................................................................................12（1）選擇鍵連接的種類和尺寸。 .............................................................................................12（2）校核鍵連接的強(qiáng)度。 ........................................................................................................135.2 輸出軸大齒輪連接處 ......................................................................................13（1）選擇鍵連接的種類和尺寸。 .......................................................................13六、設(shè)計(jì)小結(jié)（300 字） .....................................................................................14七、參考資料 .......................................................................................................143計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果一、確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算作用在齒輪上的作用力1.1 選擇齒輪的結(jié)構(gòu)型式da=m(z+2)=3×（101+2）=309(mm)齒頂圓直徑位于 200mm<da≤500mm 時(shí)，為了減輕重量，節(jié)約材料，常采用腹板式齒輪。1.2 計(jì)算輸出軸的轉(zhuǎn)矩 T69.31015cos3cos?????ntt mzdmNT???3.1741375.29n9221.3 計(jì)算作用在齒輪上的圓周力、徑向力 NdTFt29.13169.0/74??mNT??3.1742NFt29.12?NFr74.182?MPa640B??35s271?Pa??60][1??3~2A4計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果NFFttr74.1815cos20tan29. cosant?????????二、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，所以初選軸的材料為45鋼，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16-1，得：軸材料的硬度為217~225HBW，抗拉強(qiáng)度極限 ，屈服強(qiáng)MPa640B??度極限 ，彎曲疲勞極限Pa35s?，剪切疲勞極限 ，271?? 15??許用彎曲應(yīng)力 ；查表16-2，得][1?。03~60?A三、初步估算軸的最小直徑 mnPAd17.2~17.335.)06(30min????考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，取 =110得 =28.93mm0Amind? m35din2?5計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果mdd95.303.2871%)(minmin????參考聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取 in?四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核4.1 聯(lián)軸器的選擇由于載荷較平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表 7-9，聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)，故3.1KA?mNmNTAca? ???8.283.173.2查表 7-6 選用 LT6 型，公稱轉(zhuǎn)矩 ，250n?故 ，采用 Y 型軸孔，A 型鍵，軸孔直徑nca?，軸孔長(zhǎng)度 ，取彈性套柱銷35d?8L?的裝配距離 。4K24.2 軸上零件的位置與固定方式的確定大齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩側(cè)。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器靠軸肩軸向固定。齒輪靠軸環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向固定。軸承采用兩端固定，脂潤(rùn)滑，通過(guò)封油環(huán)和軸承蓋固定。輸出軸軸系結(jié)構(gòu)如圖所示mNTca??18.23Tn??2503d8Lm4K26計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果4.3 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定（1）各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝聯(lián)軸器外伸軸段，2dm35in?：密封處軸段。根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，定位軸肩為 5.3~4.21.0~7.d)(h??）（查表 1-19，并考慮到氈圈油封的標(biāo)準(zhǔn)，取。該處軸的圓周速度m54定 位 套Dsmsnv/4/387.01063751062?????ππ 定 位 套故選用氈圈油封合格，由表 9-9，選取氈圈 55JB/ZQ4606-m35d21?mD54?定 位 套選取氈圈55JB/ZQ4606-1997。 md502?TD75.219?7計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果1997。：滾動(dòng)軸承處軸段。考慮拆裝方便， ，取2d 21d?。考慮到軸既承受徑向力又承受徑向力，故選用m50?圓錐滾子軸承。由 ，查表 6-3，初選代號(hào) 30210md502?軸承，其基本尺寸為mTDd 75.219??安裝尺寸 。ma57?mda57?：低速級(jí)大齒輪安裝軸段，取23 d523?：軸環(huán)，該軸段為齒輪提供定位作用，定位軸肩高度：4d5.~8. )1.0~.()10(h4??則 ，md67.27.h34??查表 1-19，取標(biāo)準(zhǔn)值d6324：滾動(dòng)軸承處軸段， 。25d md5025?（2）各軸段長(zhǎng)度的確定：安裝聯(lián)軸器軸和定位套段。1L此段長(zhǎng)度除與軸上零件有關(guān)外，還與軸承寬度及軸承端蓋等零件有關(guān)。查表 15-1，軸承端蓋螺釘直徑 M10、查表 4-13，取螺栓 GB/T 5782-2000 M8×30。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，可知外伸端軸頭長(zhǎng)度初定為 140mm：大齒輪配合段。由齒寬 ，為了23Lm80b2?md523?m63d25?0m1402?L7838計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果便于定位可靠，同理取 。mL7823?：軸環(huán)的寬度。 。24L15.94(退刀槽)5?：右側(cè)安裝封油環(huán)、軸承的軸段。26mTL75.18526????：右側(cè)安裝封油環(huán)、軸承的軸段。由裝配關(guān)系以及給定的設(shè)計(jì)參數(shù)可知，mL125.49 125.975.1.38-02? ???。125.4978125.926254??LL輸出軸的總軸長(zhǎng) 3075.18125.978125.4910 26432 ????? LLLL兩軸承間的跨度 mL608??4.4 按彎扭合成應(yīng)力校驗(yàn)軸的強(qiáng)度輸出軸的受力簡(jiǎn)圖如圖所示m2L169計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果NFFBZAZ 64.529.12t ???NFFFBYA BY27.5013808845.6610raYr????????? NFAY53.82??AZ6.NFBY27501?Z.10計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果NFFBZBYBAZAYA 34.78645.27.501 74.56164.53.8222222 ??????截面 C 處的水平彎矩 mNLFMAZZ?? ??45. 2/16.0645.2/2截面 C 處垂直彎矩 mNLFBYY????10.4 2/16.03.512/2截面 C 處的合成彎矩 mNMMZCYC ???? 87.5932.1045.42222輸出軸所受轉(zhuǎn)矩 m.72?NT危險(xiǎn)截面 C 的當(dāng)量彎矩：因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)軸，所以轉(zhuǎn)矩切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) ，則6.?NFBA34.78561?mMZC??45.2YC??10.4mNMC??87.592mNMe??50.12Paca60][43.71????軸強(qiáng)度足夠11計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果mNTMCe????50.12)3.1746.(87922222?MPaMPadWeeca 60][243.7 51.021. 3324??? ?????故軸強(qiáng)度足夠。軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖kNC2.73r?90.1fp12計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果4.5 滾動(dòng)軸承校驗(yàn)（1）輸出軸軸承壽命。查表 6-5 得：圓錐滾子軸承 30210 的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷 。kNC2.73r? kNC920?計(jì)算系數(shù) ,預(yù)計(jì)壽命為 10000h。4.1YNFBrA3.7856? 26.74.123782 1.0.561???YFBrBdArAd。查表 6-14，當(dāng)收到輕微沖擊，取滾動(dòng)軸承載荷系數(shù)。查表 6-3 得圓錐滾子軸承的 e 值為 0.42.1fp對(duì)于 A 軸承因?yàn)?， ;e/?raFNPA7.561r?對(duì)于 B 軸承因?yàn)?，/?rNPBaB06.97 )7.2961.20(4.13.48. ..0r? ????1.694?AP7B13計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果NPfPBpBAA 5.1960.972.1456???最 終最 終hhPCfnLhhPCfnLrtBhrtAh 107.10947.963236601102.7439.67432160601326 326?????????????????????????????????故軸承壽命符合要求。（2）軸承潤(rùn)滑方式的確定。齒輪的圓周速度 smsndv/2/27.060145362????ππ故軸承采用脂潤(rùn)滑五、鍵的選擇與強(qiáng)度校核hLh10?軸承壽命符合要求軸承采用脂潤(rùn)滑 mLhb63810?MPa][p?l4k14計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果5.1 輸出軸外伸端處（1）選擇鍵連接的種類和尺寸。，考慮到鍵在軸中部安裝，m35din2?查表 4-27，選鍵 10X63 GB/T 1096-2003，。選擇材料為 45 鋼，查表 4-Lhmb6,8,10?28，鍵靜連接時(shí)的許用擠壓應(yīng)力為，MPa~][p?取 。工作長(zhǎng)度 。鍵與輪轂鍵槽的接觸高mbl531063???度 。48.h.k?（2）校核鍵連接的強(qiáng)度。 ][93.47354108.1721023ppMPakldT???????故鍵的強(qiáng)度足夠，選擇鍵 10X63 GB/T 1096-2003 合適。5.2 輸出軸大齒輪連接處（1 ）選擇鍵連接的種類和尺寸。大齒輪連接處 ， ，m5d24?78L24?考慮到鍵在軸中部安裝，查表 4-27，選鍵 16X70 GB/T 1096-2003， 。0,1h,6b選擇材料為 45 鋼，查表 4-28，鍵靜連接時(shí)的許用擠壓應(yīng)力][93.47pMPa???鍵的強(qiáng)度足夠，選擇鍵 10X63 GB/T 1096-200315計(jì) 算 及 說(shuō) 明 主 要 結(jié) 果為 ，MPa120~][p??取 。工作長(zhǎng)度 。鍵與輪m5467bLl??轂鍵槽的接觸高度 。1.h.k?][95.2354083.72103243ppMPakldT???????故鍵的強(qiáng)度足夠，選擇鍵 16X70 GB/T 1096-2003 合適。六、設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)的練習(xí)，讓我了解一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系部件設(shè)計(jì)的大體步驟，一開(kāi)始遇到了不少困難,一遍又一遍的計(jì)算,一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改，這都暴露出在這設(shè)計(jì)方面經(jīng)驗(yàn)不足，只有通過(guò)這樣的訓(xùn)練才能一步步提高我們的工程能力,將理論應(yīng)用于實(shí)際，取得了較大的進(jìn)步。在用 CAD 畫圖時(shí)，由于上一學(xué)期的練習(xí)，在這次畫的相對(duì)比較順利，進(jìn)一步提高了自己的繪圖能力，相信通過(guò)不斷的練習(xí)，自己的繪圖能力會(huì)達(dá)到一定的高度。 設(shè)計(jì)完后我們用 UG 軟件畫出了三維模型，直觀的了解了一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的軸系部件的結(jié)構(gòu)。在這次課程設(shè)計(jì)中也讓我們更深的明白了合作的重要性，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法,對(duì)我們更好的理解知識(shí)有了極大的幫助。相信在以后的課程設(shè)計(jì)中一定會(huì)做的更好，更完善。七、參考資料[1]傅燕鳴主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2013.[2]濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 8 版. 北京：高等教育出版社，2006.m70L1h6b?MPa][p?54lk][9.23p???鍵的強(qiáng)度足夠，選擇鍵 16X70 GB/T 1096-200316