一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸入軸組合結(jié)構(gòu)

題目1:一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器輸入軸組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）圖11-大帶輪：2-軸承：3-齒輪；4-軸原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表l-lo表1-1設(shè)計(jì)方案及原始數(shù)據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案3軸輸入功率P/KW3.3軸轉(zhuǎn)速n/(r/niin)750齒輪齒數(shù)Z,25齒輪模數(shù)m!mm3齒輪寬度B/mm80人帶輪直徑D/mm160帶型號(hào)A帶根數(shù)z4I/nun160s/mm100帶傳動(dòng)軸壓力QJN950軸承旁螺栓直徑d!mm121、 設(shè)計(jì)目的通過(guò)完成軸系部分人作業(yè)，要求掌握：（1） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程；（2） 軸的強(qiáng)度計(jì)算方法；（3） 軸承的選型設(shè)計(jì)和壽命計(jì)算：（4） 軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。2、 設(shè)計(jì)步驟P137表5-1P137表5-1P=3.3Kwn=750r/minz3=25選擇直齒圓柱齒輪的材料：傳動(dòng)無(wú)特殊要求，為便于制造采用軟齒面齒輪，由表5-1,人齒輪采用45#鋼正火，162~217HBS；

m=3mma=20°d=75mmFt=1121NFr=408Nm=3mma=20°d=75mmFt=1121NFr=408NP232表8-1直齒輪所受轉(zhuǎn)矩T=9.55x10。一=9.55X106X3.y750=42020N.mm；n計(jì)算齒輪受力：齒輪分度圓直徑：d=mz3=3X25=75mm齒輪作用力：圓周力Ft=2T/d=2X42020/75=1121N徑向力F產(chǎn)Fttana=1120?5Xtan2（T=408N：（2） 選擇軸的材料，寫(xiě)出材料的機(jī)械性能：選擇軸的材料：該軸傳遞中小功率，轉(zhuǎn)速較低，無(wú)特殊要求，故選擇45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼調(diào)制處理，其機(jī)械性能由表8-1查得：oB=637MPaz。s=353MPa,o.i=268MPa,t.!=155MPa由表1-5查得：軸主要承受彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、表面狀態(tài)為車(chē)削狀態(tài)，彎曲時(shí)：00=0.34，扭轉(zhuǎn)時(shí)：$.=0.34；（3） 進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：dmin=25.0mm按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的最小直徑dmin,然后按機(jī)械設(shè)計(jì)于?冊(cè)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值：dmin=25.0mm由式（8-2）及表8-2[TT]=30MPa,Ao=118D=160mm帶型號(hào)為A型帶根數(shù)z=4l=160mms=100mm得dmin=AoD=160mm帶型號(hào)為A型帶根數(shù)z=4l=160mms=100mm計(jì)算所得為最小軸端處直徑，由于該軸段需要開(kāi)一個(gè)鍵槽，應(yīng)將此處軸徑增人3%~5%,即dmin=（l+5%）d=210圓整后取dmin=25.0mm：以圓整后的軸徑為基礎(chǔ)，考慮軸上零件的固定、裝拆及加工工藝性等要求，設(shè)計(jì)其余各軸段的直徑長(zhǎng)度如下：1） 大帶輪開(kāi)始左起第一段：帶輪尺寸為：ds=25mm,寬度L=65mm并取第一段軸端段長(zhǎng)為li=63mm；2） 左起第二段，軸肩段：di=25.0mmli=63mmd2=30mml2=57.5mmd3=35mml3=52mmd4=38mmk=78mmd5=44mmls=10mmd6=40mml6=21.5mmd7=35mmldi=25.0mmli=63mmd2=30mml2=57.5mmd3=35mml3=52mmd4=38mmk=78mmd5=44mmls=10mmd6=40mml6=21.5mmd7=35mml7=20mm3） 左起第三段，軸承段：初步軸承型號(hào)選擇，齒輪兩側(cè)安裝一對(duì)6207型（GB297-84）深溝球軸承。其寬度為17mm,左軸承用軸套定位，右軸承用軸肩定位。該段軸徑d3=35mm；4） 左起第四段，齒輪軸段：取軸徑d4=38mm,齒輪寬度B=80mm?則取l4=78mm；5） 左起第五段，軸環(huán)段：取軸徑d5=44mm,l5=10mm:6） 左起第六段，軸肩段：取軸徑d6=40mm；7） 左起第七段，軸承段：取軸徑d7=35mm,l7=20mm:8） 確定13,16,軸套尺寸：經(jīng)計(jì)算,U=52mmil6=21.5mmt軸套外徑取45mm。

軸承蓋：取螺釘數(shù)6個(gè),di=45mm,d3=8mm,b=10mm,h=10mm,e=1.2d3=9.6mm,Do=D+2.5d3=92mm,D4=D-(10~15)mmf則取D4=D-12=60mm,Di=68mm,D2=112mm,m=17mm；其它定位尺寸：選用6207型軸承，其寬度為17mm,考慮到箱體的鑄造誤差及裝配時(shí)留有必要的間隙，取齒輪端面至箱體壁河的距離為21.5mm,滾動(dòng)軸承與箱內(nèi)邊距為10mm,軸承處箱體凸緣寬度應(yīng)按箱蓋與箱座連接螺栓尺寸及結(jié)構(gòu)要求確定，暫取42mm?？紤]軸上零件的周向固定，選擇連接形式和配合符號(hào)d=75mmda=81mmdf=67.5mmdd=75mmda=81mmdf=67.5mmdb=70.78mmv=2.94m/sP151表5?6軸與兩軸承為過(guò)盈配合，符號(hào)為(P35H7K6直齒輪與軸，帶輪與軸之間通過(guò)平鍵連接，通過(guò)查設(shè)計(jì)手冊(cè)得鍵截面尺寸分別為bXh=10mmX8mm和8mmX7mm,齒輪處鍵槽長(zhǎng)度為70mm,帶輪處鍵槽長(zhǎng)度為50mm,鍵槽深度分別為5mm、4mm。其中，直齒輪采用平輻板鑄造齒輪，參數(shù)如下：齒輪分度圓直徑：d=mz3=3X25=75mm齒輪齒頂圓直徑：da=d+2haXm=75+2X1.0X3=81mm齒輪齒根圓直徑：df=d-2(ha+c)Xm=75-2X1.25X3=67.5mm齒輪基圓直徑：db=dcosa=75Xcos20=70.78mm圓周速度：v=錯(cuò)誤!未找到引用源。dn/(60X1000)=錯(cuò)誤!未找到引用源。X75X750/(60X1000)=2.94m/s由表5-6,選齒輪精度為8級(jí)。其余細(xì)部結(jié)構(gòu)考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右端均制成1X45。倒角，兩端裝軸承處為磨削加工，留有砂輪越程槽，為了便于加工，齒輪、帶輪的鍵槽布置在同一母線上，并取同一截面尺寸。軸的疲勞強(qiáng)度校核①繪制軸的受力圖2-1圖2-1圖2-1②計(jì)算軸的支反力水平面的支承反力：錯(cuò)誤!未找到引用源。二錯(cuò)誤!未找到引用源。錯(cuò)誤!未找到引用源。二錯(cuò)誤!未找到引用源。垂直面的支承反力：1601121X30+950X100160=1154JV1601121X30+950X100160=1154JV=—983N耳X80-<?X260 1121X80-=—983N160二160則可得：錯(cuò)誤!未找到引用源。二錯(cuò)誤味找到引用源。=1172N

錯(cuò)誤!未找到引用源。=錯(cuò)誤!未找到引用源。=1004N③繪制軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖2-3,2-425所示）設(shè)計(jì)的軸的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示Iinnivv\tvhvidkii1 11111ivv vnixx圖2-2水平面彎矩圖為Mu，垂直面彎矩為Mv，合成彎矩為MV截面處的彎矩為：水平面彎矩：Mhv=O垂直面彎矩：Mw=Qxl00=950xl00=95000Nmm合成彎矩后Mv=95000Nmm訓(xùn)截面處彎矩為：水平面彎矩：Mh滬R2hx80=16320NmmMv;ii=Rivx8O=9232ONmm合成彎矩后M尸錯(cuò)誤味找到引用源。二錯(cuò)誤!未找到引用源。=93751Nmm

圖2-4扭矩圖如圖2-7,T=42020Nmm,計(jì)算彎矩圖如圖2-8。彎矩按脈動(dòng)循壞變化處理，a=0.6Mcai=錯(cuò)誤!未找到引用源。=25212NmmMca2=錯(cuò)誤味找到引用源。=98288NmmMca3=錯(cuò)誤!未找到引用源。=97082NmmMca4=Mi=93751Nmm④確定危險(xiǎn)截面，計(jì)算計(jì)算應(yīng)力、其安全系數(shù)，校核軸的疲勞強(qiáng)度1） 計(jì)算計(jì)算應(yīng)力：左起階梯軸一、二之間的截面直徑最小dmin=25mm,計(jì)算彎矩較大；軸承2受力點(diǎn)處截面d=35mm,軸徑不是最人但所受計(jì)算彎矩最人。故此兩處較危險(xiǎn)，校核此兩處。線性插值取近似值得：MC35=48962NmmIII剖面處計(jì)算應(yīng)力oca=MCas/W=31.3MPa訓(xùn)剖面處計(jì)算應(yīng)力Oca=Mca3/W=17.7MPa由表8-3插值得[ob]，i=58.7MPaoca<[0b]-i?故安全。2） 校核疲勞強(qiáng)度，計(jì)算其安全系數(shù)：I-X截面均為有應(yīng)力集中源的剖面，均可能是危險(xiǎn)截面，111、IV、V剖面均為過(guò)渡圓角引起應(yīng)力集中，計(jì)算彎矩值很接近，只驗(yàn)算I【面即可。I剖面與I【剖面相比較，只是應(yīng)力集中影響不同，可取應(yīng)力集中系數(shù)人的進(jìn)行驗(yàn)算。VII和訓(xùn)剖面相比較直徑相同，訓(xùn)剖面計(jì)算彎矩值較人，但應(yīng)力集中影響較?。ㄟ^(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），所以VH剖面較危險(xiǎn)，需進(jìn)行驗(yàn)算。校核II面疲勞強(qiáng)度。I【面由鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由附表1-1插值可得,ko=1.82/kx=1.60oI面因配合(H〃k6)引起的應(yīng)力集中,系數(shù)由附表M插值可得,"1.97,kT=1.51oII【剖面由過(guò)渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由附表1-2可得，(D-d)/r=(35-30)/l=5,r/d=VB0=0.033：ko=1.98,21.63。故應(yīng)按過(guò)渡圓角引起應(yīng)力集中系數(shù)校核III面。Tmax=T/WT=42020/(0.2x303)=7.8MPaTa=Tm=TmaxZ2=3.9Mpa絕對(duì)尺寸影響系數(shù)由附表1-4查得，“0.88,￡r=0.81,表面質(zhì)屋系數(shù)由附表1-5插值得，時(shí)0.92,時(shí)0.92。P32附表1-1P32附表1-1>1-25=5r5=5r= xTq十0TXTm1.51?、?5T.8,故S>⑸,II面安全校核VII和訓(xùn)剖面疲勞強(qiáng)度，VIII剖面因配合(H7/r6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1T插值得,ko=1.97?kT=1.8oVI剖面因過(guò)渡圓角引起應(yīng)力集中系數(shù)，由附表1-2插值得(D-d)/r=(38-35)/l=3,r/d=1^5=0.02&ko=2.12,k訐1.98VII面因鍵槽引起應(yīng)力集中系數(shù)由附表M插值可得，ko=1.86,k訐1.62故VH剖面按配合產(chǎn)生應(yīng)力集中計(jì)算Mv錯(cuò)誤!未找到引用源。=67766NmmT=42020Nmm錯(cuò)誤味找到引用源。=6776於(0.1x303)=25.1MPaOa=Omax=25.1MPaOm=0Tma尸錯(cuò)誤味找到引用源。=42020/(0.2x303)=7.8MPaTm=Ta=Tmax/2=3.9Mpaeo=0.81,s=0.76,po=0.92,px=0.92S&錯(cuò)誤!未找到引用源。二錯(cuò)誤味找到引用源。Sg錯(cuò)誤味找到引用源。S=錯(cuò)誤!未找到引用源。=16.2[S]=1.5~1.8S>[S],安全。軸承壽命校核已算出軸承支反力Ri=1172N,R2=1004No向心軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷P=fmR，Ri>R2?取fm