一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计计算说明书

1、级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计计算说明书题目1:一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计（见图1）图11-大带轮；2-轴承；3-齿轮；4-轴P137 表5-1P二n=750r/mi原始数据见表1-1 0表1-1设计方案及原始数据项目设计方案n3Z3=25轴输入功率P /KWm=3mm轴转速750a =20°n/ r / mind=75mm齿轮齿数Z325Ft = 1121N齿轮模数3Fr=408Nm/mmP232表 8-1齿轮B/mm宽度80dmin大带轮直径160=25.0mmD/mmD=160mm带型号A带型号为A带根数Z4型160带根数z=4100带传动轴压力Q/N95

2、0l=160mm轴承旁螺栓直径12s=100mmd/mm1、设计目的d1 =25.0mm通过完成轴系部分大作业，要求掌握:I i=63mm轴的结构设计过程;轴的强度计算方法;轴承的选型设计和寿命计算;轴承的组合结构设计方法和过程。d2=30mmI 2=d3= 35mmI 3=52mmd4=38mm(1)根据已知条件计算传动件的作用力。I 4=78mm2、设计步骤d5=44mm传动无特殊要求，为便于制造采用软齿面齿轮，由表5-1,I 5=10mm大齿轮采用45#钢正火，162217HBSd6=40mm 直齿轮所受转矩T 9.55 106 = = X 106X 750=; n计算齿轮受力:齿轮分度

3、圆直径：d=mz3=3 X 25=75mm齿轮作用力：圆周力 Ft=2T/d=2X 42020/75=1121N径向力 Fr=Fttan a=x tan20 ° =408N;(2)选择轴的材料，写出材料的机械性能:I 6=d7=35mmI 7=20mmd=75mmda=81mmdf=67.5mm选择直齿圆柱齿轮的材料:db=70.78mm故选择45优质碳素结构钢调制处理,v=2.94m/s其机械性能由表8-1 查得：C b=637MP a, a s=353MPa, a-1 =268M Pa,T -1=155MPa由表1-5查得：轴主要承受弯曲应力、扭转应力、表面状态P151 表5-6

4、P32附表1-1、选择轴的材料：该轴传递中小功率，转速较低，无特殊要求,为车削状态，弯曲时:0.34，扭转时:0.34 ;1-2(3)进行轴的结构设计:按扭转强度条件计算轴的最小直径dmin，然后按机械设计手册圆整成标准值:由式（8-2）及表 8-2t t=30MPa，Ao=1183卩 工巨得 dmin二AoJj118X j750=i9.34mm,圆整后取 dmin=20.0mm计算所得为最小轴端处直径，由于该轴段需要幵一个键槽,应将此处轴径增大3%5%即dmin=(1+5%)d=圆整后取dmin=25.0mm ；以圆整后的轴径为基础，考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等要求，设计其余各轴段

5、的直径长度如下:1) 大带轮幵始左起第一段:带轮尺寸为：ds=25mm，宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为li =63mm ；2) 左起第二段，轴肩段:轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d2=30mm。由12=s-1/2-10=，取 12=；3) 左起第三段， 轴承段:初步轴承型号选择，齿轮两侧安装一对6207型(GB297-84)深沟球轴承。其宽度为17mm，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。该段轴径d3= 35mm ；4）左起第四段，齿轮轴段:取轴径d4=38mm，齿轮宽度 B=80mm,则取l4=78mm;5）左起第五段，轴环段:取轴径 d5=44mm , l5=10mm;6）左起第

6、六段，轴肩段:取轴径d6=40mm ；7）左起第七段，轴承段:取轴径 d7=35mm，l7=20mm ；8）确定l3，l6，轴套尺寸:经计算，l3=52mm，b二，轴套外径取 45mm。9） 轴承盖:取螺钉数 6 个，di=45mm，d3=8mm，b=10mm，h=10mm，e= ，Do=D+=92mm ， D4=D-(1015)mm ， 贝U 取D4=D-12=60mm， Di=68mm， D2=112mm，m=17mm ；10）其它定位尺寸:选用6207型轴承，其宽度为17mm，考虑到箱体的铸造误差及装配时留有必要的间隙，取齿轮端面至箱体壁间的距离为，滚动轴承与箱内边距为10mm，轴承处箱

7、体凸缘宽度应按箱盖与箱座连接螺栓尺寸及结构要求确定，暂取42mm。考虑轴上零件的周向固定，选择连接形式和配合符号1）轴与透盖之间的密封圈为间隙配合，符号为30H/m62)轴与两轴承为过盈配合，符号为 35H/K63)直齿轮与轴，带轮与轴之间通过平键连接，通过查设计手册得键截面尺寸分别为b x h=10mm x 8mm 和8mm x7mm，齿轮处键槽长度为 70mm，带轮处键槽长度为 50mm,键槽深度分别为5mm、4mm。其中，直齿轮采用平辐板铸造齿轮，参数如下:齿轮分度圆直径：d=mz3=3 x 25=75mm齿轮齿顶圆直径：da=d+2hax m=75+2xx 3=81mm齿轮齿根圆直径：

8、df=d-2(ha+c) x m=75-2 x x3=67.5mm齿轮基圆直径：db=dcos a =75x cos20 ° =70.78mm圆周速度：V二宜 dn/(60 x 1000)=区 x 75 x 750/(60 x1000)=2.94m/s由表5-6，选齿轮精度为8级。其余细部结构考虑轴的结构工艺性，在轴的左端和右端均制成1 x 45°倒角，两端装轴承处为磨削加工，留有砂轮越程槽，为了便于加工，齿轮、带轮的键槽布置在同一母线上，并取同一截面尺寸。(4)轴的疲劳强度校核绘制轴的受力图2-1图2-1计算轴的支反力水平面的支承反力:垂直面的支承反力:则可得：血=J R

9、J十 20护= 1172NRh = J 3' + 先尹+2(IF=1004N绘制轴的弯矩图和扭矩图（如图 2-3,2-4,2-5所示）设计的轴的结构如图2-2所示图2-2水平面弯矩图为 Mh,垂直面弯矩为Mv,合成弯矩为MV截面处的弯矩为:水平面弯矩：Mhv=0垂直面弯矩： Mvv二Q100=950100=95000Nmm合成弯矩后Mv=95000 Nmm哑截面处弯矩为:水平面弯矩：Mh扯=R2H80=16320NmmMvw=RivX 80=92320 NmmMi=5h 別 2 + Mv別 2=V 1632C2 + 92320 2=93751 Nmm后a"jhn-F”ftw；

10、16320；图2-5扭矩图如图2-7, T=42020 Nmm,计算弯矩图如图 2-8。 *图2-4弯矩按脉动循环变化处理,cai=灯=25212 Nmmca2=vlMv2 + ( a T)=98288 Nmmca3=vM12 + ( a T)=97082NmmMa4=M=93751Nmm图2-8确定危险截面，计算计算应力、其安全系数，校核轴的疲劳强度1）计算计算应力:左起阶梯轴一、二之间的截面直径最小dmin= 25mm，计算弯矩较大;轴承2受力点处截面d=35mm，轴径不是最大但所受计算弯矩最大。故此两处较危险,校核此两处。线性插值取近似值得:Mca5=48962 Nmm川剖面处计算应力c

11、ca=M ca5/W=哑剖面处计算应力Cca=M ca3/W=由表8-3插值得(T b -1= MPa（T caV （T b -1，故安全。2）校核疲劳强度，计算其安全系数:I -X截面均为有应力集中源的剖面，均可能是危险截面川、rv> V剖面均为过渡圆角引起应力集中，计算弯矩值很接近,只验算n面即可。I剖面与n剖面相比较，只是应力集中影响不同，可取应力集中系数大的进行验算。和哑剖面相比较直径相同，哑剖面计算弯矩值较大，但应力集中影响较小（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），所以剖面较危险，需进行验算。校核n面疲劳强度。n面由键槽引起的应力集中系数，由附表1-1插值可得，k0 =,k

12、 T =0I面因配合（H7/k6）弓1起的应力集中，系数由附表1-1插值可得，k 0 = , kt二。m剖面由过渡圆角引起的应力集中系数，由附表 1-2可得,(D-d)/r=(35-30)/1=5, r/d=1/30= ; k 0 = , k t 二。故应按过渡圆角引起应力集中系数校核川面。3T maFT/W=42020/ (X 30 )=T a= T m= T ma)/2 =绝对尺寸影响系数由附表 1-4查得，£0_,£ r=,表面质量系数由附表1-5插值得，P 0 = ,3 T二。n面的安全系数严 赃 J二 =17占朿 X 4 + 少* X % OJZxO.31 X 工

13、9 十 0.2 X 3 ?取S二，故S>S ,n面安全校核和哑剖面疲劳强度，哑剖面因配合（H7/r6 ）引起的应力集中系数由附表1-1插值得，k 0 = , k T =。W剖面因过渡圆角引起应力集中系数，由附表1-2插值得(D-d) /r=(38-35)/1=3, r/d=1/35二,k. = , kt =%面因键槽引起应力集中系数由附表1-1插值可得，k0二，kT =故剖面按配合产生应力集中计算r异=67766 NmmT=42020Nmm(TmaFM/W=67766/ (X 303)=(T(Tm=03ma>=T/W=42020/ (X 30 ) = MPan= T a = T ma)/2= Mpa(7=，£ T =，3 b =，3 TSbStHn茹磊卄单® pxM+aaxa.=16.4S=S>S，安全。(5)轴承寿命校核已算出轴承支反力 Ri=1172N