《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》大作業(yè)(軸承部件設(shè)計(jì)-直齒圓柱齒輪減速器的輸出軸)

輸出軸部件設(shè)計(jì)過程主要包括：（1）初定尺寸（2）畫結(jié)構(gòu)草圖（3）校核計(jì)算（4）完成部件圖設(shè)計(jì)（5）完成零件圖設(shè)計(jì)11.9

減速器輸出軸軸系部件設(shè)計(jì)一級(jí)圓柱齒輪減速器由輸入軸部件、輸出軸部件和機(jī)體組成。輸出軸部件設(shè)計(jì)流程圖——教材P228圖11.21材料、結(jié)構(gòu)形式li習(xí)題課：輸出軸部件設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中齒輪減速器的輸出軸部件。已知：輸出軸功率P=2.74kW，轉(zhuǎn)矩T=289458N.mm，轉(zhuǎn)速n=90.4r/min,圓柱齒輪分度圓直徑d=253.643mm,齒寬b=62mm,圓周力Ft=2282.4N,

徑向力Fr=849.3N,載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作環(huán)境清潔，兩班工作制，使用年限5年，大批量生產(chǎn)。

1.選擇軸的材料：

因傳遞的功率P=2.74kW，不大。并且?guī)竭\(yùn)輸機(jī)屬一般設(shè)備，結(jié)構(gòu)無特殊要求，故選用軸常用材料：45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。解：2.初算軸徑：

減速器的輸出軸轉(zhuǎn)軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑查表10.2得C=106~118考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106.2.初算軸徑(續(xù)前)：軸端與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)結(jié)，鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度有所削弱3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

1）軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：為便于軸承部件的裝拆機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)傳遞的功率小,齒輪減速器效率高,發(fā)熱小,估計(jì)軸不會(huì)長軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式減速器輸出軸結(jié)構(gòu)圖軸段1軸段2軸段3軸段4軸段5軸段6軸段72）聯(lián)軸器選擇及軸段1直徑d1、長度l1確定：為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接的兩軸的安裝誤差，隔離振動(dòng)選彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)軸器安裝在軸端上軸端直徑d1應(yīng)與聯(lián)軸器孔徑相同聯(lián)軸器的選型計(jì)算：根據(jù)：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T設(shè)備類型(本題帶式運(yùn)輸機(jī))計(jì)算聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc：查教材266頁表13.1KA=1.52）聯(lián)軸器選擇及軸段1直徑d1、長度l1確定(續(xù))：由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》GB5014-1985HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m,即630000N.mm>434187N.mmHL3型彈性柱銷聯(lián)軸器性能及尺寸參數(shù)：公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m,許用轉(zhuǎn)速為5000r/min（>本題轉(zhuǎn)速90.4r/min）,軸孔直徑范圍30~38mm，軸孔長度60mm。取聯(lián)軸器軸孔直徑為35mm（>dmin=34.7mm）,軸孔長度為60mm，J型軸孔，A型平鍵聯(lián)結(jié)，聯(lián)軸器主動(dòng)端的代號(hào)為：HL335×60GB5010-1985。2）聯(lián)軸器選擇及軸段1直徑d1、長度l1確定(續(xù))：取軸端的直徑d1=35mm,該軸段長度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔長度60mm略短2~3mm,取l1為58mm。3）密封圈與密封圈所在軸段2：軸段2用軸肩對(duì)聯(lián)軸器起軸向定位作用h=2.45~3.5mm,則軸段2的直徑d2=d1+h=40~42mm。3）密封圈與密封圈所在軸段2(續(xù))：軸段2上有密封圈工作環(huán)境清潔，估計(jì)軸頸的圓周速度v<4~5m/s用毛氈圈密封查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》氈圈油封JB/ZQ4606-1986：選軸徑為40mm的氈圈。d2=40mm。d24）軸承與軸段3及軸段7：軸段3，7上有軸承，軸上有軸向力選擇深溝球軸承為便于軸承安裝：d3>d2=40mm軸承內(nèi)徑d3應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)值系列內(nèi)：...,30,35,40,45,...d3=45mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得軸承代號(hào)號(hào)為：6209C，其主要參數(shù)為：內(nèi)徑d=45mm,外經(jīng)D=85mm,寬度B=19mm,定位軸肩直徑da=52mm,軸肩定位處圓角半徑(安裝尺寸)rAS=1mm，基本額定動(dòng)載荷C=31500N,基本額定靜載荷C0=20500N，油潤滑極限轉(zhuǎn)速nlim=9000r/min,脂潤滑極限轉(zhuǎn)速7000r/min。4）軸承與軸段3及軸段7(續(xù))：一般情況下，同一軸上的兩個(gè)軸承應(yīng)取相同的型號(hào)，則軸段3，7的軸承相同，直徑相同：d7=d3=45mm軸段7的長度l7=B=19mm5）齒輪與軸段4：為便于齒輪安裝：d4略>d3=45mm且d4內(nèi)應(yīng)取整數(shù)。取d4=48mm。(也可取46或47，49)為便于套筒對(duì)齒輪的準(zhǔn)確定位軸段4的長度l4應(yīng)比齒輪輪轂寬度略短2~3mm此處，齒輪輪轂寬度=齒寬b=62mml4=b-2=60mm6）軸段5與軸段6：軸段5為肩環(huán)，對(duì)齒輪軸向定位：d5=d4+hh根據(jù)齒輪的導(dǎo)角C1確定為：h≥3.36~4.8mmd5≥d4+h=48+3.36~4.8=51.36~52.8(mm),取整為55mm。(也可取為53或54mm)肩環(huán)的寬度b=1.4h=1.4(d5-d4)/2=1.4×(55-48)/2=4.9mm取為10mm，即l5=10mm。軸段6對(duì)軸承軸向定位,且考慮便于軸承拆卸da≥d6>d7=45mmda—軸承安裝尺寸52mm取d6=da=52mml3l2l6b=62H=10~15取151515+15+62=92軸承油潤滑Δ=3~8;脂潤滑Δ=10~15.此處，取Δ=5mm5+5+92=1021919202010219+20+2=41L2=31+20+9.5=60.5L2=31+20+9.5=60.57）機(jī)體與軸段2,3,6長度：e=10K=20δ+C1=8+18=26C2+(5~10)=16+8=24505050-19-5+10+20=5660L1=30+56+9.5=95.58）鍵連接：聯(lián)軸器及齒輪與軸的周向連接均用A型普通平鍵連接，分別為鍵10×56GB1096-1990及鍵14×56GB1096-1990。4.軸的受力分析：

1）畫軸的受力簡圖2）計(jì)算支撐反力：在水平面上：zyxOIIIR1VR2VR1HR2HFrd/2FtT?MV(N.mm)T(N.mm)289458bbaa?M(N.mm)?MH(N.mm)2）計(jì)算支撐反力（續(xù)）：在垂直平面上：軸承I的總支撐反力：軸承II的總支撐反力：3）畫彎扭矩圖：在水平面上：a-a剖面的左側(cè)：3）畫彎矩圖（續(xù)）：在水平面上：a-a剖面的右側(cè)：在垂直平面上：a-a剖面：合成彎矩：a-a剖面左側(cè)：a-a剖面右側(cè)：4）畫轉(zhuǎn)矩圖：5）計(jì)算當(dāng)量彎矩圖（續(xù)）：a-a剖面為危險(xiǎn)截面，一般減速器中，軸受彎矩扭矩，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的彎曲應(yīng)力視為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，扭切應(yīng)力可做脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。對(duì)此做彎扭合成強(qiáng)度校核（教材公式10-6）：查教材表10-46.校核鍵連接的強(qiáng)度：

聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力：取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，查教材P84表6.1：靜連接條件下，顯然，齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力：取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，查教材P84表6.1：靜連接條件下，顯然，7.校核軸承壽命：

由《機(jī)械設(shè)計(jì)》手冊(cè)查得6209C的基本額定動(dòng)載荷C=31500N,基本額定靜載荷C0=20500N1）本軸系中軸承沒有軸向力：2）本軸系中軸承徑向力：3）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P：3）計(jì)算軸承壽命：軸承在100oC以下工作，查教材P216表11