机械设计课程设计-减速器-齿轮轴设计与校核

1、Fr=Ft tan ： = 2275 NFa=0二).齿轮轴的设计I .输出轴上的功率P”转速n和转矩T5由上可知 P =8.63kw , n u = 303.125 rjmin , T = 2.719 乂 10 N mmn.求作用在齿轮上的力因已知高速小齿轮的分度圆直径d1 = mz1 = 3 29 = 87 mm52T-2 2.71910Ft= = = 6250 .57 N87d19m.初步确定轴的最小直径材料为45钢，调质处理根据机械设计表 15-3，取A0 = 115minA03 凸=35 .115 mm由丁键槽的影响，故 dmin - 1.03 d min =36.17 mm，根据带

2、输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径 di，取di=38mm轮结构和尺寸，取k=10。mm。IV.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1) .为了满足带轮的轴向定位要求，I - II段右端需制出一轴肩，故取u直径d u=42 mm ；2) .初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角 接触球轴承。按照工作要求并根据d u=42 mm ,查手册选取单列角接触球轴 承 7209AC , 其尺寸 为 dKDxB=45 mm 尺 85 mm 尺 19 mm , 故d / 书=d vii-viii =45 mm ;而 1 用 |颈 =19 mm。=87

3、mm3) . 由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴段V-VI的直径dV-V|lV-Vi =92mm。轴肩高度h > 0.07 d川-IV，故取h = 3.5mm ,则轴环处的直径d n=d用顼=52 mm。轴环宽度bX.4h，取l = 6.5 mm ,因为要使大小齿轮对齐啮合，故lVI-VII =26 .5mm 04) .轴承端盖的总宽度为20 mm (由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根 据轴承端盖的装拆及便丁对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮右 端面间的距离l =30mm，故l 顼=50 mm。5) . 取齿轮距箱体内壁的距离a=15mm ,考虑到箱体的铸造误差，在确定 滚动轴

4、承位置时，应距箱体内壁一段距离 s,取s= 8.5mm ,已知滚动轴承宽度 T =19mm ,贝U邕顼 =T 十s+al n=(19 +8.5+15 6 )mm = 36 .5 mm(2) .轴上零件的周向定位带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按 di由机械设计表6-1查得平 键截面b x h = 10 mm x 8mm，键槽用键槽铢刀加工，长为 80 mm。滚动轴承与 轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。(3) .确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端圆角2 乂45 L至此，已初步确定了轴的各段和长度，简图如下：X7ia®4|ZlQ.DJ

5、&|A-E|I. 观(龙如八典口3： *游那代切勉足BFT 1804-气45N * 粤¥ E邻M胞岫工忡JLL3林19Mt牛朋岫TII琳*长+版V .求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。 在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对丁 7209AC型角接触球轴承，由手册中查得 a = 24 .7mm此。作为简支梁的轴的支撑跨距L2十L3 =130 .6mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图现将计算处的此截面处的M H、M V及M的值列丁下表。载荷水平面H垂直面V支反力FFnh 1 =3197 .08 N ,Fnh 2 =3053 .5NFnvi =1163

6、 .6N ,Fnv2 =1111 .4N弯矩MM H = 203973 .8 N mmM v =74241 .52 N .mm总弯矩M =217064 .77 N mm扭矩TT = 271900 N -mmVI.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 a =0.6，轴的计算应力M 12(: T)2173675 .2 2(0.6 271900 )2c ca = =3 = 3.6MPaW0.1 87前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得 。=60M Pa，因

7、此oca « 3室,故安全。三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 LH =8 8 2 300 =38400 hI计算输入轴承(1) .已知 n 口 = 303 .125 r/m i n 两轴承的径向反力FR1 =3197 .08 N , FR2 =3053 .5N由选定的角接触球轴承 7209AC查机械设计表13-7可知：轴承派生轴向 力 Fs =0.63 Fr ,即 Fsi = 0.68 x 3197 .08 = 2174 .0144 N , FS2 = 2076 .38 N(2) . 因为 Fsi +Fa = Fs2，所以 Fa = -97 .6344 N故 FA1 = FS1 =

8、 2174 .0144 N , fa2 = FS2 + Fa = 2174 .0144 N.Fai/Fri=0.68 , FA2/FR2 =0.71 ,查手册可得 e = 0.68由丁 FA1/FR"e,故 Xi =1,丫1 = °FA2,/FR2e,故 乂2=0.41,丫2=0.87.计算当量载荷P1、P2由机械设计表13-6，取fp =1.2 , WJP1 = fp(X1Fr YFA) = 3836 .5NP2 = f p(X 2Fr Y2FA) = 3772 N(5).轴承寿命计算由丁 Pi A P2，取P =3836 .5 N，角接触球轴承，取& = 3 ,

9、 ft =1查手册得7209AC®角接触球轴承的Cr =36.8 , WJ 6-610ftC .1036.8 1000 3'LH =6?7(Vr%0 303.125 ( 3836.5)=花5" ' 故满足预期寿命。n.计算输出轴承(1). 已知 nm = 62.1r/m i g 两轴承的径向反力 FR1 = 2872 .82 N , FR2 =3089.62 N由选定的角接触球轴承7214AC轴承内部的轴向力Fs =0.63FFS1 =0.63Fr = 1809 .9N , FS2 = 0.63FR = 1946 .5 N.因为 Fs1 +Fa = Fs2，

10、所以 Fa =136 .6N故 Fa1 = Fs1 + Fa =1946 .5N , Fa2 = Fs2 = 1946 .5N.Fa1/Fr1=0.67 , Fa2,/Fr2=0.63，查手册可得 e=0.68由丁 FA1/FR1 <e,故 X1 =1,丫1 =F；FA2，FR2<e，故 乂2=1，丫2=0.计算当量载荷P1、P2由机械设计表13-6，取fp =1.2 , WJP1 = fp (X1FrY1FA) = 3447 .384 NP2 = fp(X2F" Y2FA)=3707 . 544 N(5).轴承寿命计算由丁 P1 = P2，取P = 3707 .544

11、N，角接触球轴承，取 8 = 3,匕=1查手册得7214AC型角接触球轴承的C= 69.2KN，则10 6 ftC .=(-) =1745084 h LH故满足预期寿命。8. 键联接设计I .带轮与输入轴问键的选择及校核轴径d =38mm，轮毂长度L =100 mm，查手册，选A型平键，其尺寸为b =10mm , h = 8mm , L = 80 mm (GB/T 1096-79)h 现校核其强度：l = Lb=70mm,T = 271900 N mm , k =2332T 102 10271 .900c p51 .109 MPakld4 70 38查手册得bp = (100 120 )MPa

12、，因为。Qp,故键符合强度要求。n.输出轴与齿轮问键的选择及校核 hb轴径d =75mm，轮毂长度L = 85 mm，查手册，选A型平键，其尺寸为b = 20 mm , h =12mm , L = 70 mm (GB/T 1096-79)h 现校核其强度：l = L - b = 50 mm , T = 1270000 N mm k =3_ 2T 10kld23=113 MPa_ 2 1012706 50 75查手册得2p = (100 120)MPa，因为bpQp,故键符合强度要求。m.输出轴与联轴器问键的选择及校核轴径d =60mm，轮毂长度L =105 mm，查手册，选C型平键，其尺寸为b

13、=18mm , h=11mm , L = 90 mm (GB/T 1096-79) h 现校核其强度：I = L _ b = 72 mm , T = 1210000 N .mm , k=2332T 102 101210c p = = = 102 MPakid5.5 7260查手册得bp = (100120 )MPa，因为bp<2p,故键符合强度要求。9. 箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造(HT200)制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量，H 7大端盖分机体米用 配合.k61. 机体有足够的刚度在机体外加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其

14、传动件速度小丁 12m/s,故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大丁 40mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘 应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为Ra633. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以 便丁能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便丁机械 加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B油螺塞：放油孔位丁油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧

15、，以便放油， 放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便丁观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出 .D通气孔：由丁减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便丁排气，在机盖顶部的窥 视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡 .E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各 安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体 减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚aa = 0.025 a

16、+i 芝 88箱盖壁厚。15 =0.02a +i 芝 88箱盖凸缘厚度biS =i.59i2箱座凸缘厚度bb = 1.5<ji2箱座底凸缘厚 度b2b? = 2.5 er20地脚螺钉直径d fd f = 0.036 a 十 I2M20地脚螺钉数目n查手册4轴承方联接螺栓直径did = 0.75d fMi6机盖与机座联 接螺栓直径d2d2= (0.50.6 ) d fMi2轴承端盖螺钉 直径dsds= (0.40.5 ) d fMi0视孔盖螺钊宜 径d4d4= (0.30.4 ) d fM8定位销直径dd = (0.70.8 ) d2i0d f , di , ch 至外机壁距离Ci查机械设计课程设 计拓导书表5-32422i8d f , d2至凸缘边缘距离C2查机械设计课程设 计拓导书表5-324i6外机壁至轴承座端面距离lili=Ci +C2+ (8i2)48大凶轮顶圆与 内机壁距离1Ai >i.2。i0齿轮端面与内机壁距离22。>8机座肋厚mm 全 0.85。m = 8轴承端盖外径D2D2 = D + (5-5.5) d318014010. 润滑密封设计对丁单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置届丁轻型的，且传速较低，所以5其速度远远小丁（1.52）妇0 mrn