二級展開式斜齒輪減速器輸出軸組合結(jié)構(gòu)設(shè)計說明

1、 斜齒圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計說明機(jī)械工程與自動化 班設(shè)計者指導(dǎo)教師 2014 年 12 月 26 日 工程技術(shù)大學(xué) 12 / 14一、 設(shè)計任務(wù)書與原始數(shù)據(jù)題目：二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器輸出軸組合結(jié)構(gòu)設(shè)計lsb2al軸系結(jié)構(gòu)簡圖原始數(shù)據(jù)表1項目設(shè)計方案名稱字母表示與單位2輸入功率P/kW4.3軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)130齒輪齒數(shù)z2103齒輪模數(shù)mn/mm4齒輪寬度b2/mm80齒輪螺旋角8°634”a/mm80l/mm215s/mm100鏈截距p/mm25.4鏈輪齒數(shù)z29軸承旁螺栓直徑d/mm16表1 設(shè)計方案與原始數(shù)據(jù)二、根據(jù)已知條件計算傳動件的作用力2.1計算齒輪處轉(zhuǎn)矩

2、T、圓周力Ft、徑向力Fr、軸向力Fa與鏈傳動軸壓力Q。已知：軸輸入功率P=4.3kW，轉(zhuǎn)速n=130r/(min)。轉(zhuǎn)矩計算：分度圓直徑計算：圓周力計算：徑向力計算：軸向力計算：軸壓力計算：計算公式為：由于轉(zhuǎn)速小，沖擊不大，因此取KQ=1.2,帶入數(shù)值得：QR2zR2yRrRtRaR1yR1z軸受力分析簡圖2.2計算支座反力1、計算垂直面（XOZ）支反力2、計算垂直面（XOY）支反力3、計算垂直面（YOZ）支反力Ra=0N三、初選軸的材料，確定材料機(jī)械性能初選材料與機(jī)械性能見表2材料牌號45號熱處理調(diào)質(zhì)毛坯直徑/mm200硬度/HBS217255B/MPa637s/MPa353-1/MPa2

3、68-1/MPa155+1 /MPa2160 /MPa98-1 /MPa59四、進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1確定最小直徑按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算軸的最小值dmin。其設(shè)計公式為查表8-2，因彎矩較大故A0取大值118，帶入計算得：因開有鍵槽，軸徑需增大5%得：D=40.01mm圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：D1=45mm4.2設(shè)計其余各軸段的直徑和長度，且初選軸承型號1、設(shè)計直徑考慮軸上零件的固定、裝拆與加工工藝要求。首先考慮軸承選型，其直徑末尾數(shù)必須是0、5，且為了便于計算，故D3初取60mm?？紤]鏈輪與軸承2的固定，故D2取55。考慮齒輪由軸套固定，故D4取62?？紤]軸承選型一樣與齒輪固定問題D5取70，D6取6

4、6，D7取60。2、設(shè)計各軸段長度考慮齒輪的拆裝與定位L4取78。考慮最左側(cè)軸承的拆裝與定位L7取25。考慮鏈輪寬度B=72，L1取70?？紤]軸承2與齒輪的相對位置與軸承2的左端固定L3取54?？紤]鏈輪與軸承2的相對位置與軸承2的右端固定，故L2取52?？紤]齒輪左端固定與軸環(huán)強(qiáng)度問題，L5取8。考慮齒輪與軸承1之間的相對位置與軸環(huán)的寬度，L6取75。3、軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計圖7 6 5 4 3 2 14、初選軸承型號由于，故選擇向心推力軸承，考慮軸徑為60，初選軸承型號為圓錐滾子軸承30212。4.3選擇連接形式與設(shè)計細(xì)部結(jié)構(gòu)1、選擇連接形式 連接形式主要是指鏈輪與齒輪的周向固定：初步選擇利用鍵連

5、接以固定鏈輪與齒輪。而鍵的型號依據(jù)鏈輪與齒輪處軸徑大小D1、D4分別為45mm、62mm，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計中表20-1初選鏈輪處鍵的公稱尺寸為14×9，而鍵長L1初取56mm；初選齒輪處鍵的公稱尺寸為18×11，鍵長L2初取632、設(shè)計細(xì)部結(jié)構(gòu)五、軸的疲勞強(qiáng)度校核5.1軸的受力圖QR2zR2yRrRtRaR1yR1z12435.2繪制彎矩圖1、垂直面（XOZ）彎矩圖142376272N·m2、水平面（XOY）彎矩圖1423174960N·mm323300N·mm3、合成彎矩圖1423190826.3N·mm323300N·

6、mm5.3繪制轉(zhuǎn)矩圖1423T=315884.6N·m5.4確定危險截面 （ ）（ ）通過對軸上零件的受力分析，繪制彎矩與轉(zhuǎn)矩圖，并綜合考慮軸徑大小與鍵槽、圓角等因素對軸的應(yīng)力影響，最終確定了5個危險截面。截面彎矩較大，且開有鍵槽，有應(yīng)力集中。截面彎矩較大，且有應(yīng)力圓角，有應(yīng)力集中。截面彎矩最大。截面彎矩不大但截面小，有圓角，有應(yīng)力集中。截面彎矩小，但開有鍵槽，有應(yīng)力集中。5.4計算安全系數(shù)，校核軸的疲勞強(qiáng)度1、計算截面處的安全系數(shù)綜合影響系數(shù)，如下；有效應(yīng)力集中系數(shù)K=1.81K=1.60絕對尺寸系數(shù)=0.78=0.74加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應(yīng)力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0

7、.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應(yīng)力I截面處最大彎矩I截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)力求解，有：按疲勞強(qiáng)度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)2、計算截面處的安全系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)K=1.58K=1.41絕對尺寸系數(shù)=0.81=0.76加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應(yīng)力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應(yīng)力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)力求解，有：按疲勞強(qiáng)度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)3、計算截面處的安全系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)K=1K=1絕對尺寸系數(shù)

8、=0.81=0.76加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應(yīng)力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應(yīng)力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)力求解，有：按疲勞強(qiáng)度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)4、計算截面處的安全系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)K=2.26K=2.14絕對尺寸系數(shù)=0.84=0.78加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應(yīng)力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應(yīng)力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)力求解，有：按疲勞強(qiáng)度計算安全系數(shù)

9、綜合安全系數(shù)5、計算截面處的安全系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)K=1.81K=1.60絕對尺寸系數(shù)=0.84=0.78加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應(yīng)力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應(yīng)力截面處最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)力求解，有：按疲勞強(qiáng)度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)綜上所述：所校核截面的安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)S=2.0，故軸設(shè)計滿足安全。六、選擇軸承型號，計算軸承壽命6.1計算軸承所受支反力6.2計算派生軸向力6.3求軸承軸向載荷6.4計算軸承當(dāng)量動載荷查表，取X1=0.4，Y1=1.5查表9-6，取X2=1，Y2=0查表9-7，取fd=1.5根據(jù)彎矩圖可得，fm1=1,fm2=2 6.5計算軸承壽命因P2>P1，故計算按P2計算，查表9-4得ft=1，圓錐滾子軸承取10/3，查表得Cr=97800N。軸承壽