二级斜齿圆柱齿轮减速器中间轴设计.doc

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1、Hefei University 课课程程设设计计 COURSE PROJECT题目：二级斜齿圆柱齿轮减速器中间轴设计系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 学号： 导师： 2010 年 12 月 15日目目录录第第 1 1 章章二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器高高速速级级齿齿轮轮传传动动的的设设计计任任务务书书 .11.1.设计题目 .1 1.3.设计要求 .1 1.4.作业目的 .1第第 2 2 章章二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器高高速速级级齿齿轮轮传传动动的的设设计计与与计计算算.22.1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级.2

2、2.2.初步计算传动主要尺寸 .3 2.3.确定传动尺寸 .4 2.4.校核齿根弯曲疲劳强度 .5 2.5.计算齿轮传动其他几何尺寸 .6设设计计小小结结 .7参参考考文文献献 .8第第 1 1 章章 二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器中中间间轴轴的的 设设计计任任务务书书1 1. .1 1. .设设计计题题目目图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器简图。该减速器用于机械加工车间起重 机械的起重机构的传动系统中。两班工作制，使用8 年。图 1 二级斜齿圆柱齿轮减速器 1 1. .2 2. .设设计计数数据据 表 1设计数据高速级低速级方 案输入轴转 速 n1 （r.p.m）输入轴 功率 p1

3、（KW）Z2/Z1mn（m m）a1b2Z4/Z3mn（m m）a2b44500978/1942008078/1963001201 1. .3 3. .设设计计要要求求1、 设计说明书一份，主要内容包括：中间轴的强度计算，轴承类型选择和寿命计算。2、 画出中间轴的结构图。提示：表中给出的 b2、b4为两级大齿轮的宽度，小齿轮的宽度应增加（510）mm。1 1. .4 4. .作作业业目目的的1. 熟悉二级斜齿圆柱齿轮减速器的工作原理，设计与计算的方法；2. 运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造工艺

4、与装配工艺等方面的问题。3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。第第 2 2 章章 二二级级斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器中中间间轴轴的的设设计计与与计计算算2 2. .1 1. .选选择择轴轴的的材材料料、热热处处理理方方式式和和精精度度等等级级计算机说明结果因为该减速器用于机械加工车间起重机械的起重机构的传动系统 中，故选用常用材料 45 钢,调制处理。选用常 用材料 45 钢, 调制处 理。2 2. .2 2. .初初算算轴轴径径计算机说明结果对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表10.2 的 C=106118，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=110，则3min3311032

5、.011950078PdCmmn =mind32.01mm2 2. .3 3. .结结构构设设计计轴承部件的结构形式：采用两端固定型。2 2. .4 4. .轴轴的的受受力力分分析析计算机说明结果画轴的受力简图：图 2 轴的受力简图及弯矩、扭矩图高速级中间轴齿轮转速v2129.893 m/s低速级中间轴齿轮转速v355.903 m/s高速级中间轴齿轮圆周力Ft2377.769 N高速级中间轴齿轮径向力Fr2140.303 N高速级中间轴齿轮轴向力Fa276.715 N低速级中间轴齿轮圆周力Ft3877.757 N低速级中间轴齿轮径向力Fr3325.998 N低速级中间轴齿轮轴向力Fa3178.

6、250 N计算l1l154.000 mm计算l2l2100.000 mm计算l3l339.000 mm高速级中间轴轴承圆周力Rh1-547.022 N低速级中间轴轴承圆周力Rh2-708.504 N高速级中间轴轴承径向力Rv120.740 N低速级中间轴轴承径向力Rv2-206.435 N高速级中间轴水平弯矩Mh158176.424 Nmm低速级中间轴水平弯矩Mh247398.897 Nmm高速级中间轴垂直弯矩Mv121606.684 Nmm低速级中间轴垂直弯矩Mv217603.918 Nmm高速级中间轴弯矩M162059.206 Nmm低速级中间轴弯矩M250562.371 Nmm高速级中间

7、轴当量弯矩Mca162590.668 Nmm低速级中间轴当量弯矩Mca251213.280 Nmm26022 2ddn26023 2ddn21*2ddTcostan2n tFtan2tF312ddTcostan3n tFtan3tF32113212 llllFllFrr 132vrrRFF32121213 lllllFlFtt 132httRFF212llFt13lFt 212llFr13lFr2 12 1vhMM2 22 2vhMM2 22 1TM2 22 2TM2 2. .5 5. .校校核核轴轴的的强强度度计算及说明结果 a-a 剖面右侧，因当量弯矩大，且有键槽引起的应力集中， 故 a-

8、a 剖面右侧为危险剖面。a-a剖面右侧抗弯截面系数W11250.963mm3a-a剖面右侧抗扭截面系数W1T2784.166mm3a-a剖面右侧弯曲应力49.609 Mpa49.609 Mpa0.000 Mpaa-a剖面右侧剪切应力2.923 Mpa1.462 Mpa1.462 Mpa45号钢调制处理抗拉强度极限由表10.1查得，p192650.000 Mpa45号钢调制处理弯曲疲劳极限由表10.1查得，p192300.000 Mpa45号钢调制处理扭转疲劳极限由表10.1查得，p192155.000 Mpa碳素钢等效系数由表10.1注查得，p1920.200由表10.1注查得，p1920.1

9、00键槽引起的应力集中系数由附表10.4查得，p2071.825由附表10.4查得，p2071.625绝对尺寸系数由附图10.1查得，p2070.800由附图10.1查得，p2070.760表面质量系数由附图10.2查得，p2070.9202 22 2TM 42 43 4 232dtdbtd42 43 4 216dtdbtd1b11 WMTWT121a11ba1T1a21T1m1m21TB11KK安全系数2.43943.745S2.435折合系数0.600当量应力49.733Mpa碳素钢许用弯曲应力由表10.4查得，p20160.000MpaS 111maK S 111maK 22 SSSSe

10、2 12 14Tb b1 因为 SS,所以轴的 a-a 剖面右侧面的强度满足 be1 要求。2 2. .6 6. .校校核核键键连连接接的的强强度度计算机说明结果高速级齿轮处键连接的挤压应力7.752 Mpa键连接许用挤压应力由表6.1查得，p85 120150MpaPbLhdT424 P 因为，所以键连接满足强度要求。 PP2.7.校校核核轴轴承承寿寿命命计算机说明结果轴承内部轴向力的受力如图所示图：由计算，因此轴有右移趋势，但由轴承部件的结12SFSa 构图分析可知轴承将使轴保持平衡，故可计算出两轴承的轴 向力，进而校核轴承的寿命。7204AC轴承基本额定动载荷Cr由GB/T 292-19

11、94查得14000.000 N7205AC轴承基本额定静载荷Cor由GB/T 292-1994查得7820.000 N高速级中间轴轴承内部轴向力S1105.504 N低速级中间轴轴承内部轴向力S2139.478 N高速级中间轴轴承轴向力Ra1S2+Fa167.169 N低速级中间轴轴承轴向力Ra2S2139.478 N轴承动载荷径向系数 X由表11.12查得，p2200.410 轴承动载荷轴向系数 Y由表11.12查得，p2200.870高速级中间轴轴承当量动载荷P1207.232 N低速级中间轴轴承当量动载荷P2203.040 N温度系数fT由表11.9查得，p2181.000载荷系数fP由

12、表11.10查得，p2191.500高速级中间轴轴承预期寿命8*2*250*832000.000 h低速级中间轴轴承预期寿命8*2*250*832000.000 h高速级中间轴轴承寿命Lh15815533.130 h低速级中间轴轴承寿命Lh26183249.621 h17 . 0 R27 . 0 R11aYRXR 22aYRXR 1hL 2hL31266010 PfCfnPrT32266010 PfCfnPrT很显然，故轴承满足寿命要求。 11hhLL 22hhLL设设计计小小结结此次对二级斜齿圆柱齿轮减速器中间轴的设计，不仅考察了我们对轴的 设计的相关要求，同样考察了我们在齿轮传动方面的知识

13、一级键槽的尺寸选 择与轴的尺寸之间的关联性。 通过此次的设计，也让我了解到，输出轴上大齿轮的轮缘部分的设计可 依据由齿轮传动强度条件计算而得到的数据来进行，然而轮毂、轮辐部分的 设计却依赖于与之相配合的轴段的直径，同样，虽然与大齿轮相配合的轴段 的直径可按轴的安装要求及前一轴段的直径来确定，但是该轴段的长度要依 赖于齿轮轮毂的宽度。因而，齿轮轮毂与相配合的轴段必须同时进行设计。 在完成此次大作业的过程中，也检查出自己课本知识点的不足之处，通 过这次作业也正好在进行查询相关表格和公式的时候予以弥补。参参考考文文献献1 王黎钦，陈铁鸣 .机械设计 ，2010，1.2吴宗泽，罗盛国 .机械设计课程设计手册 ，2010，3.