齒輪與軸系零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、機械設(shè)計大作業(yè)題目齒輪及軸系零件設(shè)計機械工程及自動化 學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)08 年級 1 班設(shè)計者志強指導(dǎo)教師亮完成日期 2010年11月24日目 錄 TOC o 1-5 h z 一、目的（3） HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 二、題目及方案（3） HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 三、結(jié)構(gòu)簡圖（3）四、計算容（4）五、參考文獻(xiàn)（7）附：1、裝配簡圖目的1、掌握齒輪及軸系零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法2、培養(yǎng)獨立設(shè)計能力3、學(xué)會查閱有關(guān)手冊及設(shè)計資料二.題目及方案1、題目：齒輪及軸系零件設(shè)計2、設(shè)

2、計方案：項目輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min ）輸出軸功率（kW）人齒輪兇數(shù)Z2大齒輪模數(shù)mn大齒輪螺旋角3（左旋）大齒輪寬度B小齒輪齒數(shù)Z1設(shè)計方家1554.510739228023三.結(jié)構(gòu)簡圖:計算及說明：四.計算容（一）估算*由徑1）選材，定熱處理45 鋼，調(diào)質(zhì)，1 =60MPa2）初步確定軸的最小直徑按許用切應(yīng)力的方法初步估算軸的最小直徑，根據(jù)表15-3,取A0 114dmin Ao 3 P 114 3 空 38.70mm VnY115（二）選取聯(lián)軸器1）軸的轉(zhuǎn)矩由題可知 P=4.5KW , n 155r/in , T=9550000 -,可得：T=277258N mm2）聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩輸出軸

3、的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca KaI ,考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，查表14-1 ,取 Ka 1.3貝UTca KaT 1.3 277258 360435.4N mm3）半聯(lián)軸器的主要參數(shù)及尺寸按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003,選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器半聯(lián)軸器的孔徑：d=40mn#取dI II 40mm半聯(lián)軸距長度：L=84mm結(jié)論：軸徑選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理軸的最小直 徑初定為 38.70mmTca =360435.5Nmm選用LX3型彈 性柱銷聯(lián)軸 器d |

4、40mmd=40mmL=112mmLI =82mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度：LI=82mm4)半聯(lián)軸器標(biāo)記LX3 聯(lián)軸器 J1A40 84 GB/T5014-2003(三)選擇軸承軸承選用7210AC1)軸承選用7210AC2)因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，參照工作 要求，并根據(jù)dii川48mm由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0基本游隙組, 準(zhǔn)精度級的角接觸球軸承46210,其尺寸為：d D B da Da a 50 90 20 57 83 26.3 (四)計算和確定齒輪的各部分尺寸1)齒輪：Z2 107 mn 3B2 80mm 孔直徑 d1V I 52mmdad22 h

5、a*mn 325,34 2 1 3 cos(9o22) 331.34mmD1da10mn331,34 10 3 301.34mmC 0.2 B 10mm,所以 C=16mm d1 1.6 d 1.6 52 83.2mm D00.5(D1d1)0.5 (301.34 83.2) 192.27mmd20.25(D1d- 0.25 (301.34 83.2)54.53mmC1 0.8 C=0.8 16=12.8mm H0.8d0.85241.6mmS=0.17H 10mm,取S=12mm2)結(jié)構(gòu)簡圖：（五）初步設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需制出一軸肩，由密封圈處軸

6、徑標(biāo)準(zhǔn)值系列：25,28,30,32,35,38,40,42,45,48,50,55,60 可得：取 d111H 45mm2） II-III軸段右端的軸肩為非定位軸肩，由軸承標(biāo)準(zhǔn)系列綜合考慮，取 d1111V 50mm由于兩個軸承成對，故尺寸相同，所以 dIII IV dVII VIII 50mm因為軸承寬度B=20mm,所以，Lvii-viii =20mm3）半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 Li 112mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Lt長度應(yīng)比L1略短一些，取 Lt 110mm4）由齒輪孔軸徑及III-IV軸段右端軸肩考慮，該軸肩為非定位軸肩，各軸段長度 和半徑：di

7、i iii 45mmd 1111V50mml| IV dVII VIII50mmLvii-viii =20mmLI-II 110mmdIV-V =52mmdv vi 60mm取 dIV-V =52mmLV-VI 12mmdvi vii 58mmLIV-V =76mmL1Tl =42mmV 齒2rx5Liii-iv =41mmLvi-vii =5mm選擇圓頭普 通平鍵IV-V軸段右端軸肩為定位肩，所以取dV VI 60mm ,h取8mm軸環(huán)寬度b 1.4h ,取 LV-VI 12mm5） VII-VIII軸段左端的軸肩為定位肩故取 dVI VII58mm6）由于齒輪輪轂的寬度為 80mm為了使套

8、筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段長度應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 LIV-V =76mm7）軸承端蓋的總寬度為20mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面和半聯(lián)軸器右端間的距離L介于2025之間,取 L=22mm故 L 1Tl =42mm。由于齒輪轉(zhuǎn)速V齒2m（，所以選擇潤滑油方式，58）取齒輪距箱體壁距離a=12mm角接觸球軸承寬度B=20mm所以 Liii-iv =B+ +a （80 76）20 5 12 4 41mmL VI-VII =12-12+5=5mm（六）選擇鍵的類型和尺寸）選擇鍵的類型：齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接）確定尺寸齒輪與軸的周向定位鍵的

9、選擇按div-v 52mm,由表6-1查得平鍵截面b h 16 10鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為63mm同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7n6半聯(lián)軸器與軸的周向定位鍵的選擇同樣，半聯(lián)軸器與軸的，選用平鍵為 b h l 12 8 703）寫出標(biāo)記半聯(lián)軸器與軸的周向定位鍵標(biāo)記GB/T1096 鍵12 8 圓頭普通平鍵（A型）、b=12、h=8、L=70齒輪與軸的周向定位鍵標(biāo)記GB/T1096 鍵16 10 圓頭普通平鍵（A型）、b=1& h=10、L=63（七）軸的強度校核1）跨距計算112L尸+42 26.3=124.3mm 2L2 41 26.3-4+ 80 5

10、0.7mm280L3 12 5 20 26.3 50.7mm 22）作受力簡圖P由題可知，P=4.5KW , n 155r/min , T 9550000 277258N mm n33 107d2 mn ZJcos,325.34mm2 n 2cos（9 22）Ft 紅 258 1704.43Nd2325.34Fr1704.43 otan20o 628.74 Ncoscos（9 22）FFt tan 1704.43 tan（9022） 281.15NFn-Ft1704.43 o1838.33Ncos n cos cos 20 cos（9 22）L1=124.3mmL2 50.7mmL3 50.7

11、mmT 277258N mmd2 325.34mmFt 1704.43NFr 628.74 NF 281.15NFn-1838.33N3）求彎矩M求水平支反力和彎矩MhFt L31704.43 50.7 852.215NL2 L350.7 50.7所以 FH2=852.215NM H1 MH2=FH1 L2=852.215 50.7=43207.3N mm求垂直面支反力和彎矩MVFrL3Fa d2 2628.74 50.7 281.15 325.34 2L2L350.7 50.7136.66NFv2=Fr Fv1 628.74(136.66) 765.4NM V1 =FV1 L2 =(-136

12、.66) 50.7=-6928.662N mmFH1 =852.215 NFH2=852.215NMh1 Mh2 =43207.3N mmFV1136.66 NFV2765.4NM V1=-6928.662N mmM V2=38805.78N mmM1=43759.3N mmM 2=58075.5N mmM V2=FV2 L3=765.4 50.7=38805.78N mm求合成彎矩MMi= s M2hi+M 2vi = (43207.3)2 +(-136.66)2 =43759.3N mmM 21M 2H2 +M 2V2 = . (43207.3)2+(38805.78)2 =58075.5

13、N mm扭矩 T=277258N mm求當(dāng)量彎矩McaM ca1 M2i ( T)2,(43759.3)2 (0.6 277258)2 172013.9NmmT=277258N mmM ca1 172013.9N mmMca2 M258075.5 N mmca 12.2MPaMca2 M2 58075.5Nmm校核危險截面強度M ca最大處Mca1 ca30.1 d 2172013.90.152312.2MPa1 60MPa(八)1滾動軸承的壽命計算）求作用在軸承上的徑向力Fr1(Fhi)2 (Fvi)2(852.215)2 ( 136.66)2 863.102NFr2、.(Fh2)2 (Fv

14、2)2K852.215)2 (765.4)2 1145.473N）求派生軸向力FdFd2Fd10.68 Fr10.68863.102 586.91NFd20.68 Fr20.681145.473 778.92 N281.15NFd1Fd2 ,所以左側(cè)的軸承放松，右側(cè)的軸承壓緊Fa1=Fd1 586.91NFa2=Fd1 Fae 281.15 586.91 868.06N）求當(dāng)量動載荷R , P2Fa10.68 eFMXi1, Y1=0P= max P , P21347.34NFa20.76eFr2X20.41, Y2=0.87P fP (X1 1Fa1) 1.1 863.102 949.4NP2fp (X2 Fr2 Y2 Fa2)1.1 (0.41 1145.473 0.87 868.06) 1347.34N軸承壽命Lh 2985836h符合要求1347.34N4）計算軸承壽命查表可得：C40.8KW ,取3P1=33.85MPaP 100MPaLh10610660n40.8 1060 155( 1347.343)32985836h符合強度要 求（九）鍵連接的強度計算1）齒輪與軸的周向定位鍵的強度校核（Kh2P2 49.5MPaP 100MPa符合強度要 求2T 103 2 277258 33.85MPaP1KL45 63 52100MPaT 360435.4N mmc