《機械設計基礎》大作業(yè)(軸承部件設計——直齒圓柱齒輪減速器的輸出軸).ppt

輸出軸部件設計過程主要包括 1 初定尺寸 2 畫結構草圖 3 校核計算 4 完成部件圖設計 5 完成零件圖設計 11 9減速器輸出軸軸系部件設計 一級圓柱齒輪減速器由輸入軸部件 輸出軸部件和機體組成 輸出軸部件設計流程圖 教材P228圖11 21 習題課 輸出軸部件設計 試設計帶式運輸機中齒輪減速器的輸出軸部件 已知 輸出軸功率P 2 74kW 轉矩T 289458N mm 轉速n 90 4r min 圓柱齒輪分度圓直徑d 253 643mm 齒寬b 62mm 圓周力F1 2282 4N 徑向力Fr 849 3N 軸向力Fa 485 1N 載荷平穩(wěn) 單向轉動 工作環(huán)境清潔 兩班工作制 使用年限5年 大批量生產(chǎn) 1 選擇軸的材料 因傳遞的功率P 2 74kW 不大 并且?guī)竭\輸機屬一般設備 結構無特殊要求 故選用軸常用材料 45號鋼 調(diào)質處理 解 2 初算軸徑 減速器的輸出軸 轉軸 按扭轉強度初算軸徑 查表10 2得C 106 118 考慮軸端彎矩比轉矩小 取C 106 2 初算軸徑 續(xù)前 軸端與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)結 鍵槽對軸的強度有所削弱 3 結構設計 1 軸承部件的結構形式 為便于軸承部件的裝拆 機體采用剖分式結構 傳遞的功率小 齒輪減速器效率高 發(fā)熱小 估計軸不會長 軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式 減速器輸出軸結構圖 軸段1 軸段2 軸段3 軸段4 軸段5 軸段6 軸段7 2 聯(lián)軸器選擇及軸段1直徑d1 長度l1確定 為補償聯(lián)軸器所連接的兩軸的安裝誤差 隔離振動 選彈性柱銷聯(lián)軸器 聯(lián)軸器安裝在軸端上 軸端直徑d1應與聯(lián)軸器孔徑相同 聯(lián)軸器的選型計算 根據(jù) 軸傳遞的轉矩T設備類型 本題帶式運輸機 計算聯(lián)軸器計算轉矩Tc 查教材266頁表13 1 KA 1 5 2 聯(lián)軸器選擇及軸段1直徑d1 長度l1確定 續(xù) 由 機械設計手冊 GB5014 1985 HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器符合要求 公稱轉矩為630N m 即630000N mm 434187N mm HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器性能及尺寸參數(shù) 公稱轉矩為630N m 許用轉速為5000r min 本題轉速90 4r min 軸孔直徑范圍30 38mm 軸孔長度60mm 取聯(lián)軸器軸孔直徑為35mm dmin 34 7mm 軸孔長度為60mm J型軸孔 A型平鍵聯(lián)結 聯(lián)軸器主動端的代號為 HL335 60GB5010 1985 2 聯(lián)軸器選擇及軸段1直徑d1 長度l1確定 續(xù) 取軸端的直徑d1 35mm 該軸段長度應比聯(lián)軸器主動端軸孔長度60mm略短2 3mm 取l1為58mm 3 密封圈與密封圈所在軸段2 軸段2用軸肩對聯(lián)軸器起軸向定位作用 h 2 45 3 5mm 則軸段2的直徑d2 d1 h 40 42mm 3 密封圈與密封圈所在軸段2 續(xù) 軸段2上有密封圈 工作環(huán)境清潔 估計軸頸的圓周速度v 4 5m s 用毛氈圈密封 查 機械設計手冊 氈圈油封JB ZQ4606 1986 選軸徑為40mm的氈圈 d2 40mm 4 軸承與軸段3及軸段7 軸段3 7上有軸承 軸上有軸向力 選擇角接觸球軸承 為便于軸承安裝 d3 d2 40mm軸承內(nèi)徑d3應在標準值系列內(nèi) 30 35 40 45 d3 45mm 查 機械設計手冊 得軸承代號號為 7209C 其主要參數(shù)為 內(nèi)徑d 45mm 外經(jīng)D 85mm 寬度B 19mm 定位軸肩直徑da 52mm 軸肩定位處圓角半徑 安裝尺寸 rAS 1mm 基本額定動載荷C 29800N 基本額定靜載荷C0 23800N 油潤滑極限轉速nlim 9000r min 脂潤滑極限轉速6700r min 4 軸承與軸段3及軸段7 續(xù) 一般情況下 同一軸上的兩個軸承應取相同的型號 則軸段3 7的軸承相同 直徑相同 d7 d3 45mm 軸段7的長度l7 B 19mm 5 齒輪與軸段4 為便于齒輪安裝 d4略 d3 45mm 且d4內(nèi)應取整數(shù) 取d4 48mm 也可取46或47 49 為便于套筒對齒輪的準確定位 軸段4的長度l4應比齒輪輪轂寬度略短2 3mm 此處 齒輪輪轂寬度 齒寬b 62mm l4 b 2 60mm 6 軸段5與軸段6 軸段5為肩環(huán) 對齒輪軸向定位 d5 d4 h h根據(jù)齒輪的導角C1確定為 h 3 36 4 8mm d5 d4 h 48 3 36 4 8 51 36 52 8 mm 取整為55mm 也可取為53或54mm 肩環(huán)的寬度b 1 4h 1 4 d5 d4 2 1 4 55 48 2 4 9mm取為10mm 即l5 10mm 軸段6對軸承軸向定位 且考慮便于軸承拆卸 da d6 d7 45mmda 軸承安裝尺寸52mm 取d6 da 52mm 19 20 2 41 7 機體與軸段2 3 6長度 50 19 5 10 20 56 8 鍵連接 聯(lián)軸器及齒輪與軸的周向連接均用A型普通平鍵連接 分別為鍵10 56GB1096 1990及鍵14 56GB1096 1990 4 軸的受力分析 1 畫軸的受力簡圖 2 計算支撐反力 在水平面上 2 計算支撐反力 續(xù) 在垂直平面上 軸承I的總支撐反力 軸承II的總支撐反力 3 畫彎扭矩圖 在水平面上 a a剖面的左側 3 畫彎矩圖 續(xù) 在水平面上 a a剖面的右側 在垂直平面上 a a剖面 合成彎矩 a a剖面左側 a a剖面右側 4 畫轉矩圖 5 校核軸的強度 用安全系數(shù)法 a a剖面的左側 彎矩大有轉矩鍵槽有應力集中 a a剖面左側為危險剖面 由教材P201附表10 1查得 有鍵槽的a a剖面抗彎剖面模量W 抗扭剖面模量WT的計算公式分別為 5 校核軸的強度 續(xù) 計算a a剖面左側彎曲應力 計算扭剪應力 對于調(diào)質處理的45鋼 由教材P188表10 1查得 由教材P197查得 碳素鋼的平均應力折算為應力幅的等效系數(shù) 5 校核軸的強度 續(xù) S 6 72 S 1 5a a剖面安全 6 校核鍵連接的強度 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應力 取鍵 軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼 查教材P84表6 1 靜連接條件下 顯然 齒輪處鍵連接的擠壓應力 取鍵 軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼 查教材P84表6 1 靜連接條件下 顯然 7 校核軸承壽命 由 機械設計 手冊查得7209C的C 29800N C0 23800N 1 計算軸承的軸向力 由教材P219表11 13查得7000C型軸承的內(nèi)部軸向力計算公式為 則軸承I II的內(nèi)部軸向力分別為 S1 0 4Fr1 0 4 1474 1 589 6 N S2 0 4Fr2 0 4 1144 3 457 7 N 只須校核軸承I的壽命 1 計算軸承的軸向力 續(xù) 2 計