圆柱齿轮减速器小锥齿轮轴组合结构设计说明Word文件下载.docx

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P/n=35.9N·

m

2、选择材料并按扭矩初算轴径

选用轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计手册表查得：

硬度217~255HBS，σb=650Mpa，σs=360Mpa，σ-1=270Mpa，

τ-1=155Mpa

根据课本公式8-2，取A0=115

dmin=1153 

√5.5/1460￣mm=18.50mm

考虑到最小直径处要连接联轴器要有键槽，将直径增大并取标

准值，则dmin=20mm

3、初步选择联轴器

要使轴颈与联轴器轴孔相适应，故应选择联轴器型号查课本P264，查工况系数K=1.5，Tc=K*T=1.5*35.9=59.25N·

m

查《机械设计课程设计》P149表4.7-1得，取HL1弹性柱销联轴器，其额定转矩160N·

m，半联轴器的孔径d1=20mm,故取d1-2=20mm,轴孔长度L=38mm,联轴器的轴配长度L1=36mm.

4.轴的结构设计

（1）拟定轴的装配方案如下图：

（2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位

为了定位半联轴器，1-2轴右端有一轴肩，取d2-3=28mm

选滚动轴承：

因轴承同时承受有径向力和轴向力，故选用系列圆锥滚子轴承。

参考d2-3=28mm。

查《机械设计课程设计》P146，表4.6-3.选取标准精度约为03.尺寸系列30206.尺寸：

d×

D×

T=30×

62×

17.25

故d3-4=d5-6=30mm，而L3-4=17mm此两对轴承均采用轴肩定位，查表18-4，3030轴承轴肩定位高度h=4.5mm。

对圆锥滚子轴承还应有一个挡圈用来定位。

因此取d4-5=32mm。

同时还需要一个轴套来定位。

取安装齿轮处的直径d6-7=24mm，使套筒可靠的压在轴承上，故l5-6<

T=18.25mm，l5-6=17mm。

轴承端盖宽度查《机械设计课程设计》表4.9-4得e=1.2d3=14.4mm，由结构确定m值为17.1mm由于装拆及添加润滑油的要求，轴承端盖与外端面与半联轴器右端面的距离l=30mm，故l2-3=14.4+30+17.1=61.5mm。

取l4-5=83mm

圆锥齿轮的轮毂宽度lh=（1.2~1.5）d6-7，取lh=36mm，齿轮端面与箱壁间距取5.5mm，l6-7=41.5mm。

轴上零件的周向定位

半联轴器与轴、齿轮与轴采用平键连接，即过度配合。

由《机械设计课程设计》表4.5-1，并考虑便于加工，取半联轴器的键剖面尺寸,齿轮键长L=半联轴器轮毂宽度-（5~10）=22mm，取齿轮处的键剖面尺寸，齿轮键长L=齿轮轮毂宽度-（5~10）=28mm。

配合均用H7/k6，滚动轴承采用轴肩及套筒定位。

轴承圈与轴的配合采用基孔制，轴尺寸公差为k6。

轴圆角：

5、轴强度的计算及校核

①求平均节圆直径:

已知小锥齿轮齿数Z1=25mm,大锥齿轮齿数Z2=99mm,模数

m=3.5mm,

大端分度圆直径d=m·

Z1=87.5,一般压力角α=20度

齿数比u=Z2/Z1=cotδ1=3.96，δ1=14.8度

系数ΦR=,

齿宽——b，常用ΦR=0.3。

齿宽中点分度圆直径dm和模数mm

dm=d（1-0.5ΦR）=87.5×

（1-0.5×

0.3）=74.375mm

mm=m（1-0.5ΦR）=3.5×

0.3）=2.98mm

②锥齿轮受力：

已知T=35.9N·

m,则

圆周力：

Ft=2000=2000×

35.9/74.375=965.3N

径向力：

Fr=Ft·

tanα·

cosδ1=339.8N

轴向力：

Fa=Ft·

sinδ1=89.6N

计算轴承的径向支反力

（1）、绘制轴受力简图见图（a）

（2）、轴承支反力

水平面上的支反力：

由MH2=0R1H=Ft×

58.5/83=965.3×

58.5/83=680.4N

由MH1=0R2H=Ft×

141.5/83=965.3×

141.5/83=1645.6N

垂直方向支反力：

由MV2=0

R2V=（Fr×

141.5-Fa×

dm/2）/83=539.2N

由MV1=0

R1V=（Fr×

58.5-Fa×

dm/2）/83=199.4N

合成支反力：

R1==709.1N

R2==1731.7N

④画弯矩图、转矩图、计算转矩图

水平面弯矩图见图（c）

=83×

R1H=83×

680.4=56473.2N·

mm

垂直面弯矩图见图（e）

Mv1=83×

R1V=83×

199.4=16550.2N·

Mv2=141.5×

R1V-58.5×

R2V=141.5×

199.4-58.5×

539.2=-3328.1N·

合成弯矩图见图（f）

M1==58848.4N·

M2==3328.1N·

转矩图见图（g）

T=45800N·

mm

计算转矩图见图（h）,转矩按脉动循环处理，即α≈0.6

Mca1==

=27680.8N·

Mca2==

=64948.3N·

Mca3=ΑT=0.6×

45800=27480N·

⑤校核轴的强度

由轴承装配图可知：

1）、轴颈d1-2处剖面的直径最小而计算弯矩Mca3较大，故为危险截面。

该剖面的计算应力为

σca=Mca3/w=27480/（0.1×

183）=47.1Mpa

2）、B剖面所承受的计算弯矩最大而轴径也为最大值，而直径与邻段直径相差不大，故剖面B为危险截面。

σca=Mca2/w=64948.3/（0.1×

323）=19.8MPa

按表8-3查得：

[σb]-1=59Mpa

σca<

[σb]-1，所以安全。

⑥按疲劳强度计算安全系数

计算B剖面的安全系数

有效应力集中系数

kσ=2.16

kτ=1.92

绝对尺寸系数

εσ=0.88

ετ=0.81

加工表面的表面质量系数

β=0.92

应力总数

弯曲

Ψσ=0.34

扭转

Ψτ=0.21

计算抗弯模量与抗扭模量：

计算弯曲应力：

B截面最大弯矩

M1=58848.4.N

B截面最大扭矩

将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：

计算扭转切应力：

将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：

按疲劳强度计算安全系数

综合安全系数

取[s]=1.5~1.8

S>

[S],所以B剖面安全。

⑦计算滚动轴承的使用寿命

=709.1N

=1731.7

做弯矩图：

计算派生轴向力

查《机械设计课程设计》表4.6-3得：

30305轴承的Y=2,Cr=44800，e=0.3

求轴承轴向载荷

由结构知，

计算轴承当量动载荷

查表，取X1=0.56，Y1=1.45

查表9-6，取X2=1，Y2=0

查表9-7，取fd=1.5

根据弯矩图可得，fm1=1.5,fm2=2

计算轴承寿命

因P2>

P1，故计算按P2计算，

查表9-4得ft=1，圆锥滚子轴承取10/3，查表得Cr=44800N。

轴承寿命符合要求。

⑧键连接的强度计算

校核平键的强度

平键的挤压应力计算公式为：

半联轴器处平键尺寸：

h=6,d=20,l=22

圆锥齿轮处平键尺寸：

h=7,d=24,l=28

带入公式得：

因两键均受冲击载荷，且为静联接，

故：

许用压应力

即：

两键的计算应力均小于许用应力，故判断其强度均合格。

轴组合结构设计计算说明书

专业：

机械工程（流体传动与智能控制课组）

班级：

机械14-6

设计者：

卢洪宇

学号：

1407100218

2016年12月12日

工程技术大学