机械设计大作业轴系部件设计.pdf

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1、免费下载机械设计大作业免费下载机械设计大作业设计题目设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计内内装：装：2.2.3.3.设计任务书设计任务书 1 1 份份设计计算说明书设计计算说明书 1 1 份份装配工作图装配工作图 1 1 张张学学院院机电工程及自动化机电工程及自动化专专业业工业工程工业工程学学号号设设计计者者指指 导导 教教 师师邓召义邓召义完完 成成 日日 期期 2015 2015 年年成成绩绩 1.1.计计 算算 及及 说说 明明一、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力一、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力1.11.1

2、 选择齿轮的结构型式选择齿轮的结构型式根据机械设计课程设计手册第16 章第 5 节，确定齿轮结构为齿轮轴。1.21.2 计算输出轴的转矩计算输出轴的转矩 T T主主 要要 结结 果果95503.0T2153187.25Nm9550Pn21.31.3 计算作用在齿轮上的圆周力、径向力计算作用在齿轮上的圆周力、径向力T2187.25NmFt2 2T2/d2 2T2/(mz)2187.25/(0.003113)1104.72NFt21104.72NFr2 Ft2tan1104.72tan20 402.09N二、选择轴的材料二、选择轴的材料因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴的材

3、料为45钢，并经过调质处理。查机械设计课 程 设 计 手 册 表 16-1，得：轴 材 料 的 硬 度 为Fr2 402.09NB 640MPas 355MPa1 275MPa1155MPa1 60MPaA0126 103217225HBW217225HBW，抗拉强度极限B服 强 度 极 限 640MPa，屈，弯 曲 疲 劳 极 限s 355MPa1 275MPa，剪切疲劳极限1155MPa，许 用 弯 曲 应 力1 60MPa；查 表 16-2，得A0126 103。计计 算算 及及 说说 明明三、初步估算轴的最小直径三、初步估算轴的最小直径主主 要要 结结 果果d2 A03Pn23.0(1

4、26 103)3153 33.98 27.77mm考虑键槽对轴强度的影响，取参考联轴器孔径系列标准，取d2min1.07d2 29.71mmd2min 35mmd2min 35mm，四、轴的结构设计及强度校核四、轴的结构设计及强度校核4.14.1 联轴器的选择联轴器的选择由于载荷较平稳，速度不高，无特殊要求，故选用弹性柱销联轴器。查表7-9，联轴器的工作情况系数故KA1.3Tca KAT21.3187.25Nm 243.43NmTca 243.43Nm查表 7-6 选用 LT6型，公称转矩故Tn 250Nm，Tca Tn，采用Tn 250NmY 型轴孔，A 型键，轴孔直径d 35mm，轴孔长度

5、L 82mm，取弹性套柱销的装配距离K2 45mm。4.24.2 轴上零件的位置与固定方式的确定轴上零件的位置与固定方式的确定大齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两侧。轴外伸端安装联轴器，联轴器靠轴肩轴向固定。齿轮靠轴环和套筒实现轴向固定。轴承采用两端固定，脂润滑，通过封油环和轴承盖固定。输出轴轴系结构如图所示计计 算算 及及 说说 明明d 35mmL 82mmK2 45mm主主 要要 结结 果果4.34.3 各轴段直径和长度的确定各轴段直径和长度的确定（1 1）各轴段直径的确定）各轴段直径的确定d21：最小直径，安装联轴器外伸轴段，d21 d2min 35mmd21 35mmd22：密封

6、处轴段。根据联轴器的轴向定位要求，定位轴肩为h (0.07 0.1)d21（0.07 0.1）35 2.45 3.5mmd22 40mm。该处轴的圆周速度查 表1-19，并 考 虑 到 毡 圈 油 封 的 标 准，取d22 40mm选取毡圈45JB/ZQ4606-19945JB/ZQ4606-1997 7。d22n240153v 601000601000 0.32m/s 4m/s故选用毡圈油封合格，由表 9-9，选取毡圈 45JB/ZQ4606-199745JB/ZQ4606-1997。取d23 50mmdDB50mm90mmd23 d22，20mm滚动轴承处轴段。考虑拆装方便，d23：d23

7、 50mm，查表 6-5，初选代号 6210 轴承，d23 50mm。考虑到轴只受径向力，故选用深沟球da 57mm轴承。由其基本尺寸为dDB50mm90mm20mm安装尺寸da 57mm。计计 算算 及及 说说 明明主主 要要 结结 果果d24：低速级大齿轮安装轴段，取d24 55mmd24 55mmd25：轴环，该轴段为齿轮提供定位作用，定位轴肩高度：h (0.07 0.1)d24(0.07 0.1)55 3.85 5.5mmd25 d242h 557.7 11则，62.7 66mm查表 1-19，取标准值d25 63mmd25 63mmd26 50mmd26：滚动轴承处轴段，d26 d2

8、3 50mm。（2 2）各轴段长度的确定）各轴段长度的确定：安装联轴器轴段。为了保证轴向定位可靠，该轴21段的长度应比联轴器轴孔的长度短 23mm，现联轴器轴孔长L为 82mm，故取L2180mmL2180mmL24 78mmL24：大齿轮配合段。由齿宽b280mm，为了便于定位可靠，同理取L24 78mm。L22 60mmL2510mmL2618mmL2350mmL22：此段长度除与轴上零件有关外，还与轴承宽度及轴承端盖等零件有关。且此轴段一部分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。取L22 60mmL25：轴环的宽度。L2510mm。L26：右侧安装封油环、轴承的轴段。L26 B2 18mm

9、L23：此段装轴承与套筒。取套筒长度为 30mm，则L23 20230 2 50mm。计计 算算 及及 说说 明明主主 要要 结结 果果输出轴的总轴长L2 L21L22L23L24L25L26807860101850 296mm两轴承间的跨度L2 296mmL 2030280 160mm 4.4 4.4 按弯扭合成应力校验轴的强度按弯扭合成应力校验轴的强度输出轴的受力简图如图所示L 160mmFAY 201.05NFAZ 552.36NFr2402.09FAY FBY 201.05N22Ft21104.72FAZ FBZ 552.36N22计计 算算 及及 说说 明明主主 要要 结结 果果FA

10、 FBFAYFAZ22截面 C 处的水平弯矩22FA FB587.81N201.05 552.36 587.81NMC2Z FAZL/2 552.360.16/2 44.19Nm截面 C 处垂直弯矩MC2Z 44.19NmMC2Y FAYL/2 201.050.16/216.08Nm截面 C 处的合成弯矩MC2Y16.08NmMC2MC2YMC2Z22输出轴所受转矩22MC2 47.02Nm16.08 44.19 47.02NmT T2187.25Nm危险截面 C 的当量弯矩：因为是单向回转轴，所以转矩切应力视为脉动循环变应力，取折合系数 0.6，则Me2MC2(T)2222Me2121.79

11、Nm47.02(0.6187.25)121.79Nmca 7.32MPacaMeMe2121.7910W0.1d2430.155331 60MPa轴强度足够 7.32MPa 1 60MPa故轴强度足够计计 算算 及及 说说 明明轴的弯矩图和转矩图MC2Y主主 要要 结结 果果MVMC2ZMHMC2MT2T4.54.5 滚动轴承校验滚动轴承校验（1 1）输出轴轴承寿命。）输出轴轴承寿命。查表 6-5 得：深沟球轴承6210 的基本额定动载荷Cr 35.0kN，基本额定静载荷C0 23.2kN。Fr2 Fr1 257.63N。查表6-14，当收到轻微冲击，取滚动轴承载荷系数fp1.2。预计寿命为

12、10000h。因为Cr 35.0kNC0 23.2kNfp1.2X1 X21Y1 Y2 0P1 309.16P2 309.16Fa/Fr 0，查表 6-15 得深沟球轴承的最小 e 值为Fa/Fr e，则 径 向 动 载 荷 系 数0.22，故 此 时X1 X21，轴向动载荷系数Y1 Y2 0.P1 fp(X1Fr1Y1Fa1)1.2(1257.630)309.16P2 fp(X2Fr2Y2Fa2)1.2(1257.630)309.16计计 算算 及及 说说 明明主主 要要 结结 果果10ftCrLh60n2 P 66Lh158.06106h10000h1013500060153 309.16

13、 6故轴承寿命符合要求。3158.0610 h 10000h轴承寿命符合要求（2 2）轴承润滑方式的确定。）轴承润滑方式的确定。齿轮的圆周速度d2n235153v 6000060000 0.28m/s 2m/s故轴承采用脂润滑。五、键的选择与强度校核五、键的选择与强度校核5.15.1 输出轴外伸端处输出轴外伸端处（1 1）选择键连接的种类和尺寸。）选择键连接的种类和尺寸。轴承采用脂润滑d21 d2min 35mm，L2180mm，考虑到键在轴中部安装，查表 4-27，选键 10X80 GB/T 1096-2003，b 10mmh 8mmL 80mmb 10mm,h 8mm,L 80mm。选择材

14、料为 45 钢，查表 4-28，键静连接时的许用挤压应力为p110MPal 70mmk 4mmp100120MPa，取p110MPa。工作长度l Lb 8010 70mm。键与轮k 0.5h 0.58 4mm。毂键槽的接触高度（2 2）校核键连接的强度。）校核键连接的强度。计计 算算 及及 说说 明明主主 要要 结结 果果2T2102187.2510pkld214703538.21MPa p33p38.21MPap故键的强度足够，选择键 10X80 GB/T 1096-2003 合适。5.25.2 输出轴大齿轮连接处输出轴大齿轮连接处（1 1）选择键连接的种类和尺寸。）选择键连接的种类和尺寸。

15、键的强度足够，选择键 10X80 GB/T1096-2003大齿轮连接处d24 55mm，L24 78mm，考虑到键在轴中部安装，查表 4-27，选键 16X70 GB/T 1096-2003，b 16mmb 16mm,h 10mm,Lh 10mm 70mm。选择材L 70mm料为 45 钢，查表4-28，键静连接时的许用挤压应力为p100120MPa，取p110MPal 54mmk 5mmp 25.22MPap110MPa。工作长度l Lb 701654mm。键与轮k 0.5h 0.5105mm33p毂键槽的接触高度2T2102187.2510pkld2455455 25.22MPa p键的强度足够，选。择键 16X70 GB/T1096-2003故键的强度足够，选择键 16X70 GB/T 1096-2003 合适。六、设计小结（六、设计小结（300300 字）字）七、参考资料七、参考资料1傅燕鸣主编.机械设计课程设计手册.上海：上海科学技术出版社，2013.2濮良贵，纪名刚主编.机械设计.8 版.北京：高等教育出版社，2006.