兩級斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計.doc

Hefei University 項項目目設(shè)設(shè)計計 PROJECT 題目 兩級斜齒圓柱齒輪減速器軸的設(shè)計 系別 機械工程系 專業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué)制 四年 姓名 學(xué)號 xxxxxxxx21 導(dǎo)師 2016 年 11 月 18 日 項目設(shè)計 2 第第 1 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器軸軸的的設(shè)設(shè)計計 3 1 1 設(shè)計題目 3 1 2 設(shè)計數(shù)據(jù) 3 1 3 設(shè)計要求 3 1 4 作業(yè)目的 3 第第 2 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器的的軸軸的的設(shè)設(shè)計計與與計計算算 5 2 1 軸的材料選擇 5 2 2 初算軸徑 5 2 3 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 6 2 3 1 軸承部件的結(jié)構(gòu)形式 6 2 3 2 尺寸設(shè)計 6 2 3 3 軸上零件的周向定位 6 2 3 4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 6 2 4 中間軸強度計算 7 2 4 1 計算支撐反力 7 2 4 2 計算彎矩 7 2 5 軸的強度校核計算 8 2 5 1 校核軸的強度 8 2 6 軸承壽命計算 8 設(shè)設(shè)計計小小結(jié)結(jié) 10 參參考考文文獻獻 11 附附件件 圖圖紙紙 12 機械設(shè)計課程設(shè)計 3 第第 1 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器軸軸的的設(shè)設(shè)計計 1 1 設(shè)設(shè)計計題題目目 圖 3 1 所示為二級斜齒圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)簡圖 該減速器用于機械加工車間起 重機械的起重機構(gòu)的傳動系統(tǒng)中 已知數(shù)據(jù)見下表 1 2 設(shè)設(shè)計計數(shù)數(shù)據(jù)據(jù) 1 3 設(shè)設(shè)計計要要求求 1 設(shè)計說明書一份 主要內(nèi)容包括 中間軸的強度計算 軸承類型選擇和壽命計算 2 畫出中間軸的結(jié)構(gòu)圖 提示 表中給出的 b2 b4 為兩級大齒輪的寬度 小 齒輪的寬度應(yīng)增加 5 10 mm 1 1 4 4 作作業(yè)業(yè)目目的的 1 利用課堂所學(xué)的基本知識設(shè)計二級斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸 2 掌握軸強度設(shè)計 項目設(shè)計 4 3 掌握軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 運用所學(xué)的知識解決設(shè)計中所遇到的具體實際問題 培養(yǎng)獨立工作能力 以及初 步學(xué)會綜合運用所學(xué)知識 解決材料的選擇 強度計算和剛度計算 制造工藝與裝配工 藝等方面的問題 5 熟悉有關(guān)設(shè)計資料 學(xué)會查閱手冊和運用國家標(biāo)準(zhǔn) 機械設(shè)計課程設(shè)計 5 第第 2 章章 二二級級斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪減減速速器器的的軸軸的的設(shè)設(shè)計計與與計計算算 2 1 軸軸的的材材料料選選擇擇 因傳遞功率不大 并對質(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 初初算算軸軸徑徑 對于轉(zhuǎn)矩 按轉(zhuǎn)矩強度計算 由材料力學(xué)可知 軸受轉(zhuǎn)矩作用時 其強度條件為 3 6 d2 0 n 1055 9 P W T T 或 3 3 6 n2 0 n 1055 9 d P C P 查表 10 2 得 C 103 126 考慮到軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小 故取C 110 若取每對齒輪 的機械效率為 0 97 則 Pkw70 4 97 097 0 5 1112 P min r22 322 5 4 1450 i n n 1 2 其中 i 5 4 18 81 則 dmm 考慮到鍵槽的影響并根據(jù)軸承內(nèi)徑 88 26 22 322 70 4 110 n 3 3 2 2 min P C 取圓整 d 30mm 2 3 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的設(shè)設(shè)計計 2 3 1 軸承部件的結(jié)構(gòu)形式 為方便軸承部件的裝拆 減速器的機體采用剖分式結(jié)構(gòu) 因傳遞功率小 齒輪減速 項目設(shè)計 6 器效率高 發(fā)熱小 估計軸不會長 估軸承部件采用兩端固定方式 2 3 2 尺寸設(shè)計 1 d與軸承 角接觸球軸承 7306C 配合 取 l 20mm 軸承寬度 mm30 1 1 B 19mm 2 h 0 07 0 1 d 軸肩 mm352x5 230h2dd 12 1 h 2 5mm l 39mm 考慮到軸承與箱體內(nèi)壁 S 5 10 取 S 5 箱體內(nèi)壁與齒 2 輪的距離 a 5 15 取 a 15 3 d 1 2 mm 35 2 37mm l 的長度應(yīng)比齒輪轂長略短 已知 23 d 3 b 60mm 故取 l 58 23 4 44mm 軸肩 h 3 5mm l1 4h 取 l 15mm 4 d 4 4 5 d 37mm l 58mm l 的長度應(yīng)比齒輪轂長略短 已知齒寬b 80mm 5334 故取 l 78mm 5 6 d 35mm 軸肩 h 2 5mm 取 l 39mm 長度與 l 相同 662 7 D 30mm 與軸承配合 l 20mm 長度與 l 相同 71 8 槽寬 b 槽深 t 根據(jù)軸的直徑查手冊 9 鍵長 L 0 85l l 有鍵的軸段的長度 并查手冊取標(biāo)準(zhǔn)長度L 2 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 b h 10 8 GB1095 3 1979 鍵槽用鍵槽銑刀加工 長為40mm 為保證齒輪與軸的配合有良好的對中 性 故選齒輪輪轂與軸的配合代號 同樣 d 段也采用平鍵剖面 其配合代 6r 7H 5 號 滾動軸承與軸的周向定位是靠過盈配合來保證的 此處選擇 6r 7H m6 7H 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 機械設(shè)計課程設(shè)計 7 2 4 中中間間軸軸強強度度計計算算 2 4 1 計算支撐反力 1 計算高速級中間軸齒輪圓周力N59 1147 813 322 22 4 7 1055 9 2 d T2 F 6 d2 2 t2 2 計算低速級中間軸齒輪圓周力N93 4100 174 22 322 70 4 1055 9 2 d2 T2 F 6 d3 2 t3 3 計算高速級中間軸軸承圓周力 N38 1850 583920 392059 11472093 4100 lll llFlF R 321 21t21t3 h1 4 計算低速級中間軸軸承圓周力 h2 R N13 339838 185093 410059 1147RFF h1t3t2 5 計算高速級中間軸齒輪徑向力N87 421 9cos 20tan 59 1147 cos tan FF 0 0 n t2r2 6 計算低速級中間軸齒輪徑向力力N58 1507 cos9 20tan 93 4100 cos tan FF 0 0 n t3r3 7 計算高速級中間軸軸承徑向力 N97 96 583920 2058 1507392087 421 lll lFllF R 321 1r321r2 v1 8 計算低速級中間軸軸承徑向力 N74 99897 9658 150787 421RFFR v1r3r2v2 9 計算高速級中間軸齒輪軸向力N92 162tan959 1147tanFF 0 t2a2 10 計算低速級中間軸齒輪軸向力N18 582tan993 4100tanFF 0 t3a3 11 計算高速級中間軸軸承總支承反力 N92 185297 9638 1850RRR 2 22 v1 2 h11 12 計算低速級中間軸軸承總支承反力 N06 353974 98813 3398RRR 2 2 2 v2 2 h22 項目設(shè)計 8 2 4 2 計算彎矩 1 計算高速級中間軸水平彎矩 Nmm81 67707392059 1147llFM 21t2h1 2 計算低速級中間軸水平彎矩Nmm 6 820182093 4100lFM 1t3h2 3 計算高速級中間軸垂直彎矩 Nmm33 24890392087 421llFM 21r2v1 4 計算低速級中間軸垂直彎矩Nmm4 84372087 421lFM 1r3v2 5 計算高速級中間軸彎矩 Nmm88 7213733 24890 8 67707MMM 222 v1 2 h11 6 計算低速級中間軸彎矩Nmm96 82449 4 8473 6 82018MMM 222 v2 2 h22 7 計算高速級中間軸當(dāng)量彎矩 mm73 14489388 13930788 72137TMM 222 2 2 1ca1 N 8 計算低速級中間軸當(dāng)量彎矩 mm06 8267703 32931 6 82018TMM 222 1 2 2ca2 N 2 5 軸軸的的強強度度校校核核計計算算 2 5 1 校核軸的強度 1 計算 a a 剖面右側(cè)抗彎截面系數(shù) 3 2 3 4 2 4 3 4 1 mm71 7498 442 544510 32 44 d2 tdbt 32 d W 2 計算 a a 剖面右側(cè)抗扭截面系數(shù) 3 4 2 4 3 4 T1 mm16 15853 d2 tdbt 16 d W 3 計算 a a 剖面右側(cè)彎曲應(yīng)力 即pa62 9 71 7498 88 72137 W M 1 1 b1 M 且 Mpa62 9 b1a1 Mpa0 m1 4 計算 a a 剖面右側(cè)剪切應(yīng)力 即pa79 8 16 15853 41 139394 W T T1 2 T1 M 且 pa39 4 2 T1 a1 M Mpa39 4 m1 機械設(shè)計課程設(shè)計 9 5 由 p192 表 10 1 查得 45 號鋼回火處理抗拉強度極限 600 00Mpa 45 B 號鋼回火處理彎曲疲勞極限 275 00Mpa 45 號鋼回火處理扭轉(zhuǎn)疲勞極限 1 140 00Mpa 碳素鋼等效系數(shù) 0 20 0 10 1 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 絕對尺 寸系數(shù) 0 78 0 70 表面質(zhì)量系數(shù) 0 95 7 計算安全系數(shù) S03 14 02 062 9 78 095 0 51 1 00 275 ma 1 K 17 13 39 4 10 0 39 4 70 095 0 55 1 140 S ma 1 K 查表 10 5 的 S 1 3 1 5 顯然 S S 19 3 17 1303 14 17 1303 14 2222 SS SS S 故 a a 剖面安全 8 對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸 通常轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理 即取折合系數(shù) 0 6 9 計算當(dāng)量應(yīng)力 pa28 1479 8 6 0462 9 4 2 22 1 2 b1 M T 10 由 p201 表 10 4 查得碳素鋼的許用彎曲應(yīng)力 60 00Mpa 顯然 b1 故強度足夠 b1 2 2 6 6 軸軸承承壽壽命命計計算算 1 由 GB T 292 1994 查得 7307C 軸承基本額定動載荷 Cr 26500 00N 7307C 軸承基 本額定靜載荷 Cor 19800 00N 2 計算高速級中間軸軸承內(nèi)部軸向力 NRS05 129738 18507 07 0 11 3 計算低速級中間軸軸承內(nèi)部軸向力 即低速級中間NRS34 247306 35397 07 0 22 軸軸承軸向力 NSR34 2477 22a 4 計算高速級中間軸軸承軸向力 NFSRa61 289627 41934 2477 a21 5 由 p220 表 11 12 查得 軸承動載荷徑向系數(shù) X 0 41 軸承動載荷軸向系數(shù) Y 0 87 6 計算高速級中間軸軸承當(dāng)量動載荷 項目設(shè)計 10 NYRXRP75 327961 289687 0 92 185241 0 a111 7 計算低速級中間軸軸承當(dāng)量動載荷 NYRXRP30 360634 247787 0 06 353941 0 a222 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) T f 1 00 P 9 計算高速級中間軸軸承預(yù)期壽命和低速級中間軸軸承預(yù)期壽命 L 8 2 250 5 20000h h 10 計算高速級中間軸軸承壽命L 低速級中間軸軸承壽命 Lh66 24597 75 327900 1 256000 1 22 32260 10 P Cf n60 10 3 6 1P T 2 6 1h f h2 h26 20523 30 36061 2560000 1 22 32260 10 P Cf n60 10 3 6 2P T 2 6 f 機械設(shè)計課程設(shè)計 11 設(shè)設(shè)計計小小結(jié)結(jié) 通過這次設(shè)計讓我熟悉了齒輪軸的受力分析 齒輪軸的設(shè)計 齒輪軸的強度校核 齒輪 軸