一級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)算說明書設(shè)計(jì)題目 ： 一級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 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 各軸段直徑和長度的確定 .6（1）各軸段直徑的確定 .6（2）各軸段長度的確定 .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 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<da500mm 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 T69.31015cos3cosntt mzdmNT3.1741375.29n9221.3 計(jì)算作用在齒輪上的圓周力、徑向力 NdTFt29.13169.0/74mNT3.1742NFt29.12NFr74.182MPa640B35s271Pa60132A4計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果NFFttr74.1815cos20tan29. cosant二、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，所以初選軸的材料為45鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表16-1，得：軸材料的硬度為217225HBW，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。0360A三、初步估算軸的最小直徑 mnPAd17.217.335.)06(30min考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的影響，取 =110得 =28.93mm0Amind m35din25計(jì) 算 及 說 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3.1KAmNmNTAca 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，軸孔長度 ，取彈性套柱銷35d8L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，脂潤滑，通過封油環(huán)和軸承蓋固定。輸出軸軸系結(jié)構(gòu)如圖所示mNTca18.23Tn2503d8Lm4K26計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果4.3 各軸段直徑和長度的確定（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 5.34.21.07.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 定 位 套故選用氈圈油封合格，由表 9-9，選取氈圈 55JB/ZQ4606-m35d21mD54定 位 套選取氈圈55JB/ZQ4606-1997。 md502TD75.2197計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果1997。：滾動(dòng)軸承處軸段?？紤]拆裝方便， ，取2d 21d?？紤]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 30210md502軸承，其基本尺寸為mTDd 75.219安裝尺寸 。ma57mda57：低速級大齒輪安裝軸段，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）各軸段長度的確定：安裝聯(lián)軸器軸和定位套段。1L此段長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)，可知外伸端軸頭長度初定為 140mm：大齒輪配合段。由齒寬 ，為了23Lm80b2md523m63d250m1402L7838計(jì) 算 及 說 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 。125.4978125.926254LL輸出軸的總軸長 3075.18125.978125.4910 26432 LLLL兩軸承間的跨度 mL6084.4 按彎扭合成應(yīng)力校驗(yàn)軸的強(qiáng)度輸出軸的受力簡圖如圖所示m2L169計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果NFFBZAZ 64.529.12t NFFFBYA BY27.5013808845.6610raYr NFAY53.82AZ6.NFBY27501Z.10計(jì) 算 及 說 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 mNLFBYY10.4 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.72NT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.NFBA34.78561mMZC45.2YC10.4mNMC87.592mNMe50.12Paca6043.71軸強(qiáng)度足夠11計(jì) 算 及 說 明 主 要 結(jié) 果mNTMCe50.12)3.1746.(87922222MPaMPadWeeca 60243.7 51.021. 3324 故軸強(qiáng)度足夠。軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖kNC2.73r90.1fp12計(jì) 算 及 說 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 1.0.561YFBrBdArAd。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對于 A 軸承因?yàn)?， ;e/raFNPA7.561r對于 B 軸承因?yàn)?，/rNPBaB06.97 )7.2961.20(4.13.48. .0r 1.694AP7B13計(jì) 算 及 說 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）軸承潤滑方式的確定。齒輪的圓周速度 smsndv/2/27.060145362故軸承采用脂潤滑五、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滑 mLhb63810MPapl4k14計(jì) 算 及 說 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-Lhmb6,8,1028，鍵靜連接時(shí)的許用擠壓應(yīng)力為，MPap取 。工作長度 。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 ， ，m5d2478L24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 明 主 要 結(jié) 果為 ，MPa120p取 。工作長度 。鍵與輪m5467bLl轂鍵槽的接觸高度 。1.h.k95.2354083.72103243ppMPakldT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)過此次課程設(shè)計(jì)的練習(xí)，讓我了解一級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)，在這次畫的相對比較順利，進(jìn)一步提高了自己的繪圖能力，相信通過不斷的練習(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，聽聽不同的看法,對我們更好的理解知識有了極大的幫助。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. 上海：上?？茖W(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.m70L1h6bMPap54lk9.23p鍵的強(qiáng)度足夠，選擇鍵 16X70 GB/T 1096-200316