减速器输出轴说明书

1、减速器输出轴说明书-CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明机械工程系机械工程及自动化专业机械12 7班设计者林键指导教师王春华2014年12月26日辽宁工程技术大学 题目二：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴结构简图及原始数据0 /0/轴系结构简图项目设计方案名称字母衣示及单位4输入功率P/kW轴转速n/(r/min)150齿轮齿数Z2107齿轮模数mn/mm4齿轮宽度ba/mm80齿轮螺旋角8 &34a/mm80l/mm215s/mm100链节距p/mm链轮齿数z29轴承旁螺栓宜径d/mm16二. 根据已知条件计算传动件的作用

2、力1.计算齿轮处转矩T、圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa及链传动轴压力Q。已知：轴输入功率P二，转速n=150r/(min)o转矩计算：7 = 9. 550 x 1()6尸 /n = 9. 550 x 106x 6. 1 / 150 = 388366. IN mm分度圆直径计算：d、= m介 zj cos 0 = 4 x 107 / cos 8634 = 432. 3mm圆周力计算：Ft= 2T / d, = 2 x 388366. 7 / 432. 3 = 1796. 7N径向力计算：Fr=人tan / cos p = 1796. 7 x tan 20 / cos 8634” = 660.

3、 6Ar轴向力计算：3Fa=易tan 0 = 1796. 7 x tan 863=256艸 轴压力计算：1000殘尸1000心尸vnpz / (60 x 1000)冲击不大，因此取KQ=,带入数值得：1000 x 1. 2 x 6. 1150 x 25.4 x 29 /(60 x 1000)计算公式为:由于转速小,=3975;V3975 x (215 + 100) + 660. 6 (215一215=6238. 6;V= R _ Q _孔=6238. 6一3975一660. 6 = 1603沖(2)计算垂直面(XOY)支反力RZzRf _ G _ 1796. 7 x (215 - 80) 1

4、215=112 8. 2N心=心一RZz= 1796. 7一1128. 2 = 668. 5N三、初选轴的材料，确定材料机械性能初选材料及机械性能材料牌号45号热处理调质毛坯直径/mmW200硬度/HBS217255oB/MPa637o $/MPa353o -i/MPa268T-i/MPa155。山/MPa216o0 /MPa980-i /MPa59四. 进行轴的结构设计1确定最小直径按照扭转强度条件计算轴的最小值dmino计算垂自Jfti (xoz)支反力0 CZ + s)+ 心(/ 一 R4查农82,因弯矩较大故A。収大值11&带入计算得：d = 118= 40. 6沏？Y150因

5、开有键槽，轴径需增人5%得：D=42.63mm圆整成标准值得：Di=45mm2设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号设计直径考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承选型，其直径末尾数 必须是0、5,且为了便于计算，故D3初取60mm。考虑链轮及轴承2的固定，故D2取55o考虑齿轮由轴套固定，故D4取62。考虑轴*选型相同及齿轮固定问题D5取70, D6取66, D7取60。(2)设计各轴段长度考虑齿轮的拆装与定位L4取78。考虑最左侧轴承的拆装与定位L7取25。考虑链 轮宽度B=72, L1取70。考虑轴承2与齿轮的相对位置及轴承2的左端固定L3取54。考 虑链轮与轴承2的相对

6、位置及轴承2的右端固定，故L2取52。考虑齿轮左端固定及轴 环强度问题，L5取8。考虑齿轮与轴承1之间的相对位置及轴环的宽度，L6取75。轴的初步结构设计图7654321初选轴承型号由于= 0. 388 -,故选择向心推力轴承，考虑轴径为60,初Fr660.63选轴承型号为圆锥滚了轴承30212o3选择连接形式与设计细部结构选择连接形式连接形式主要是指链轮与齿轮的周向固定：初步选择利用键连接以固定链轮与齿轮。而键的型号依据链轮与齿轮处轴径人小D4分别为45mm. 62mm,査机械设计课 程设计中20-1初选链轮处键的公称尺寸为14X9,而键长L1初取56mm：初选齿轮 处键的公称尺寸为18X1

7、1.键长L2初取63其余细部结构五. 轴的疲劳强度校核1轴的受力图其设计公式为:9 55 x 106/7$ 0.2订5(3)合成弯矩图J/, =+ J = 234472. 3N mmMz= M2y= 397500.V nun垂宜面(XOZ)弯矩图= RXz (7 - a) = RZz=668. 5 x (215一80) = 1128. 2 x 80 = 90256nun(2冰平面(XOY)弯矩图My=尼，(7 - a) = 1603 x (215 - 80) = 21640&V mmM.y= Q s = 3975 x 100 = 397500A7 mm2绘制轴的弯矩图与转矩图63975

8、00N m绘制转矩图T = 388366. IN mm3确定危险截ifn：计算安全系数，校核轴的疲劳强度通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考虑轴径人小及键槽、 圆角等因素对轴的应力影响，最终确定了5个危险截而。I截面弯矩较人.且开有键 槽，有应力集中。II截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。III截面弯矩最人。IV截面弯矩不人但截面小，有圆角，有应力集中。V截面弯矩小，但开有键槽，有应力集中。（1）计算I截Ifri处的安全系数 综合影响系数，如下：有效应力集中系数K =K二绝对尺寸系数 .1 =加工衣面的表面质量系数P =应力总数弯曲屮宀扭转计算抗弯模量与抗扭模量W =屈/

9、32 - btld - t)2/(2d) = X 623/ 32 - 18 X 7(62 - 7)2/(2 x 62) = 2032W WT=加尸/16 - btld一t)27/(2d)=兀X 62 /16 - 18 X 7(62一7)2/(2 x 62) = 4372勿血 计算弯曲应力I截面处最大弯矩M = (397500一234472. 3)一80 x 30 + 234472 3 = 295607. IN mmI截面最大扭矩T = 388366. IN mm将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：q = cr = M / W = 295607. 7 / 20324 = 14.6 = 计算扭转切

10、应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：ra= rT/ 2 = 7/(2) = 388366. 7 /(2 x 43722) = 4. WMPara= Ta= 4. WMPa按疲劳强度计算安全系数So= 6 /(心6 /(0丿 + 孔巧)=268/(l. 81 x 14. 5/(0. 95 x 0. 78) + 0. 34 x 0) = 7. 57 S(= j/g/(06)+ g)=155/(1. 6 x 4. 44/(0. 95 x 0. 74) + 0.21 x 4. 44) = 14. 04综合安全系数.=SS =7 57 x 14. 04 Js； + S； yl7. 572+ 14.

11、 042(2)计算II截而处的安全系数有效应力集中系数K =K =绝对尺寸系数 .1 =加工衣面的表面质量系数P =应力总数弯曲屮宀扭转屮宀计算抗弯模量与抗扭卞W=加尸 /32 =龙x 603/ 32 = 21205. 8賦WT=如 /16 =龙X 603/ 16 = 42411.曲计算弯曲应力II截面最大弯矩M = (397500一234472. 3)令80 x 38 + 234472 3 = 311910. 5Ar nunII截面最大扭矩T = 388366. IN mm将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：J =益=M/W = 311910. 5 / 21205. 8 = 14. llMP

12、ab龙=0计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：ra= rr/ 2 = 7/(20；) = 388366. 7/(2 x 42411. 5) = 4. 58MPaTa= Ta= 4. 58.0$按疲劳强度计算安全系数=6. 678s =/(心q /(0岛)+=268/(1. 58 X 14. .71/(0. 95 x 0. 81) + 0. 34 x 0) = 8. 87= j/(AX/(0即 +比兀)=155/(1.41 x 4. 58 / (0. 95 x 0. 76) + 0.21 x 4. 58) = 15.65综合安全系数cSd8.87 X 15.657“,= 7. (

13、2JS； + S： V8. 872+ 15.65(3)计算处的安全系数有效应力集中系数K =1K二1绝对尺寸系数 ,=加1:表面的农而质量系数3 =应力总数弯曲屮心扭转计算抗弯模量与抗扭模量W=兀/ /32 =兀X 603/32 = 21205.曲WT=龙/ 16 =兀X 603/ 16 = 4 2411.曲计算弯曲应力1【|截面最大弯矩M = 39750QV nunIII截面最大扭矩T = 388366.1N mm将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：6 = b 转=M / W = 397500/21205. 8 = 18. lAMPaCTr= 0计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解

14、，有：6 = G / 2 = 7/(2；) = 388366. 7/(2 x 42411. 5) = 4. 58MP& = Ta= 4. 58MPQ按疲劳强度计算安全系数s = b_i /(心Ts /(0心)+ 出 6)=268 /(I x 18. 74 /(0. 95 x 0. 81) + 0. 34 x 0) = 11. 006 = J/(/(0E) + w)=155/(1 x 4. 58 / (0. 95 x 0. 76) + 0. 21 x 4. 58) = 21. 22综合安全系数=9. 77计算IV截曲处的安全系数有效应力集中系数K =K =绝对尺寸系数 = .=加匸农而的

15、农而质量系数3 =应力总数弯曲屮宀扭转屮宀计算抗弯模量与抗扭申W=如 /32 =龙x 453/32 = 8946. 2血WT=如 /16 =龙X 453/ 16 = 17892. 4皿八 计算弯曲应力W截面最大弯矩M = 397500/100 x 36 = 143100A7 mmW截面最大扭矩1L00 x 21.22A/11. 002+ 21. 2229T = 388366. 7Ar mm将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：=% = M / W = 143100/8946.2 = 16. OMPab = 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：ra= Tr/ 2 = T / (2歼

16、)=388366. 7/(2 x 17892. 4) = 10. 9MPaJ = J = 10. MPa按疲劳强度计算安全系数So = CT-! /(心6 /(0心)+=268 /(2. 26 x 16. 0/(0. 95 x 0. 84) + 0. 34 x 0) = 5. 91S = j/g/(06)+ g=155/(2. 14 x 10. 9/(0. 95 x 0. 78) + 0.21 x 10. 9) = 4. 59综合安全系数-SaSr5.91 x 4.59 c S“ = = = 3.63JS： + S；A/5. 912+ 4. 592(5)计算V截面处的安全系数有效应力集中系数K

17、 =K =绝对尺寸系数 .,= ,=加匸衣而的农 rfri 质量系数P =应力总数弯曲屮宀扭转计算抗弯模量与抗扭模量W =刖/32 - bt(d - t)2/(2d) = x 453/ 32 - 14 x 5. 5(45 - 5. 5)2/(2 x 45) = 7611. 3w3WT= ndz/16 - bt(d一t)2/(2J)=兀x 453/ 16 - 14 x 5. 5(45一5. 5)2/(2 x 45) = 16557.计算弯曲应力V截面处最大弯矩M = 397500/100 x 28 = 11130QV mmV截面最大扭矩T = 388366. IN mm将弯曲应力看成对称循环应力

18、求解，有：6 = M / W = 111300/7611. 3 = 14. MPab* = 计算扭转切应力将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：ra= rr/ 2 = 7 /(2林)=388366. 7/(2 x 16557. 5) = 11. IMPaTa= Ta= 11. IMPa按疲劳强度计算安全系数s = b_i /(心乞/(0S)+氏碍)=268/(1. 81 x 14. 4 /(0. 95 x 0. 84) + 0. 34 x 0) = 8. 2110sr= j /(g /(0各)+TrrJ=155/(1 6xll 7/(0 95 x 0. 78) + 0. 21 x 11.7) = 5. 59综合安全系数SaSr_8. 21 x 5. 59Js： + S； 7s. 212+ 5. 592=4. 62综上所述：所校核截面的安全系数均人于许用安全系数=,故轴设计满足安全。六、选择轴承型号，计算轴承寿命1.计算轴承所受支反力 _览=J磴 +氏=V10632+ 668. 52= 1255.