兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)

1、Hefei University項(xiàng)目設(shè)計(jì)PROJECT題目：兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì) 系別： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)制： 四年 姓名： 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx21 導(dǎo)師： 2016年11月18日第1章 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)31.1.設(shè)計(jì)題目31.2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)31.3.設(shè)計(jì)要求31.4.作業(yè)目的3第2章 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算52.1.軸的材料選擇52.2.初算軸徑52.3.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)62.3.1.軸承部件的結(jié)構(gòu)形式62.3.2.尺寸設(shè)計(jì)62.3.3.軸上零件的周向定位62.3.4.軸的結(jié)構(gòu)工藝性62.4.中間軸強(qiáng)度計(jì)算72.4.1計(jì)算支撐

2、反力72.4.2.計(jì)算彎矩72.5.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算82.5.1.校核軸的強(qiáng)度82.6.軸承壽命計(jì)算8設(shè)計(jì)小結(jié)10參考文獻(xiàn)11附件 圖紙12 第1章 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計(jì)1.1.設(shè)計(jì)題目 圖 3-1 所示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)簡圖，該減速器用于機(jī)械加工車間起重機(jī)械的起重機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)中。已知數(shù)據(jù)見下表1.2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.3.設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)說明書一份，主要內(nèi)容包括：中間軸的強(qiáng)度計(jì)算，軸承類型選擇和壽命計(jì)算。2. 畫出中間軸的結(jié)構(gòu)圖。 (提示：表中給出的b2、b4為兩級(jí)大齒輪的寬度，小齒輪的寬度應(yīng)增加（510）mm。1.4.作業(yè)目的1.利用課堂所學(xué)的基本知識(shí)設(shè)計(jì)二級(jí)

3、斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸。2.掌握軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。3.掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決設(shè)計(jì)中所遇到的具體實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力，以及初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決材料的選擇，強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，制造工藝與裝配工藝等方面的問題。5.熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)查閱手冊(cè)和運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)。第2章 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1.軸的材料選擇 因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用材料45鋼，回火處理。2.2.初算軸徑 對(duì)于轉(zhuǎn)矩，按轉(zhuǎn)矩強(qiáng)度計(jì)算。由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，其強(qiáng)度條件為：或查表10.2得C=103126，考慮到軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取C=110。若取每對(duì)齒

4、輪的機(jī)械效率為0.97，則： P其中：i=，則dmm，考慮到鍵槽的影響并根據(jù)軸承內(nèi)徑，取圓整：d=30mm。 2.3.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.3.1.軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)長，估軸承部件采用兩端固定方式。2.3.2.尺寸設(shè)計(jì)（1） d與軸承（角接觸球軸承7306C）配合，取l=20mm，軸承寬度B=19mm。（2） h=（0.070.1）d，軸肩h=2.5mm，l=39mm，考慮到軸承與箱體內(nèi)壁S=510（取S=5），箱體內(nèi)壁與齒輪的距離a=515（取a=15）。（3） d+（12）mm=35+2=37mm，

5、l的長度應(yīng)比齒輪轂長略短，已知b=60mm，故取l=58。（4） 44mm，軸肩h=3.5mm，l1.4h，取l=15mm。（5） d=37mm，l=58mm，l的長度應(yīng)比齒輪轂長略短，已知齒寬b=80mm，故取l=78mm。（6） d=35mm，軸肩h=2.5mm取l=39mm，長度與l相同。（7） D=30mm，與軸承配合，l=20mm，長度與l相同。（8） 槽寬b，槽深t，根據(jù)軸的直徑查手冊(cè)（9） 鍵長L=0.85l，l有鍵的軸段的長度，并查手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)長度L2.3.3.軸上零件的周向定位 齒輪和軸的周向定位采用平鍵連接，d段查得平鍵剖面bh=108（GB10951979），鍵槽用鍵槽銑刀

6、加工，長為40mm，為保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合代號(hào)，同樣，d段也采用平鍵剖面，其配合代號(hào)。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是靠過盈配合來保證的，此處選擇。2.3.4.軸的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）考慮到軸結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的軸角半徑r=1mm； （2）軸端倒角C=1mm；為便與加工，兩端齒輪的鍵槽應(yīng)布置同一母線上。2.4.中間軸強(qiáng)度計(jì)算2.4.1計(jì)算支撐反力（1） 計(jì)算高速級(jí)中間軸齒輪圓周力（2） 計(jì)算低速級(jí)中間軸齒輪圓周力（3） 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承圓周力（4） 計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承圓周力=-（5） 計(jì)算高速級(jí)中間軸齒輪徑向力（6） 計(jì)算低速級(jí)中間軸齒輪徑向力力（7） 計(jì)算高速

7、級(jí)中間軸軸承徑向力（8） 計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承徑向力（9） 計(jì)算高速級(jí)中間軸齒輪軸向力（10） 計(jì)算低速級(jí)中間軸齒輪軸向力（11） 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承總支承反力（12） 計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承總支承反力2.4.2.計(jì)算彎矩（1） 計(jì)算高速級(jí)中間軸水平彎矩（2） 計(jì)算低速級(jí)中間軸水平彎矩（3） 計(jì)算高速級(jí)中間軸垂直彎矩（4） 計(jì)算低速級(jí)中間軸垂直彎矩（5） 計(jì)算高速級(jí)中間軸彎矩（6） 計(jì)算低速級(jí)中間軸彎矩（7） 計(jì)算高速級(jí)中間軸當(dāng)量彎矩（8） 計(jì)算低速級(jí)中間軸當(dāng)量彎矩2.5.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算2.5.1.校核軸的強(qiáng)度（1） 計(jì)算a-a剖面右側(cè)抗彎截面系數(shù)（2） 計(jì)算a-a剖面右側(cè)抗扭截面系數(shù)（3）

8、 計(jì)算a-a剖面右側(cè)彎曲應(yīng)力，即；且。（4） 計(jì)算a-a剖面右側(cè)剪切應(yīng)力 ，即； 且。（5） 由p192表，10.1查得：45號(hào)鋼回火處理抗拉強(qiáng)度極限=600.00Mpa，45號(hào)鋼回火處理彎曲疲勞極限=275.00Mpa，45號(hào)鋼回火處理扭轉(zhuǎn)疲勞極限=140.00Mpa，碳素鋼等效系數(shù)=0.20，=0.10（6） 由p207表10.4查得鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)K=1.51，K=1.55，絕對(duì)尺寸系數(shù)=0.78，=0.70，表面質(zhì)量系數(shù)=0.95。（7） 計(jì)算安全系數(shù) ,查表10.5的：S=1.31.5，顯然S>S,故a-a剖面安全。（8） 對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，即取

9、折合系數(shù)=0.6。（9） 計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力（10） 由p201表10.4查得碳素鋼的許用彎曲應(yīng)力=60.00Mpa，顯然>,故強(qiáng)度足夠。2.6.軸承壽命計(jì)算1. 由GB/T 292-1994查得:7307C軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=26500.00N，7307C軸承基本額定靜載荷Cor=19800.00N。2. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承內(nèi)部軸向力。3. 計(jì)算低速級(jí)中間軸軸承內(nèi)部軸向力,即低速級(jí)中間軸軸承軸向力。4. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承軸向力。5. 由p220表11.12查得:軸承動(dòng)載荷徑向系數(shù)X=0.41；軸承動(dòng)載荷軸向系數(shù)Y=0.87。6. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承當(dāng)量動(dòng)載荷。7. 計(jì)算

10、低速級(jí)中間軸軸承當(dāng)量動(dòng)載荷。8. 由p218表11.9查得溫度系數(shù)f=1.00；由p219表11.10查得載荷系數(shù)f=1.00。9. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承預(yù)期壽命和低速級(jí)中間軸軸承預(yù)期壽命L=8×2×250×5=20000h。10. 計(jì)算高速級(jí)中間軸軸承壽命L；低速級(jí)中間軸軸承壽命L。設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次設(shè)計(jì)讓我熟悉了齒輪軸的受力分析、齒輪軸的設(shè)計(jì)、齒輪軸的強(qiáng)度校核、齒輪軸的壽命計(jì)算。之前的設(shè)計(jì)只需要運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，而這次設(shè)計(jì)卻多次用到工程力學(xué)的知識(shí)，及時(shí)的復(fù)習(xí)了工程力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)也回顧了齒輪鍵的設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)，也讓我了解到了下面的減速器設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。參考文獻(xiàn)【1】張建中 周家澤 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 高等教育出版社