齿轮及轴系零件结构大作业

机械设计大作业 题目齿轮及轴系零件设计 机械工程及自动化 学院 机械设计制造及其自动化 专业 10 年级 1 班 设计者 陈安德 指导教师 陈亮 完成日期 2012年11月10日
目 录 一、目的…………………………………（3） 二、题目及方案…………………………（3） 三、结构简图……………………………（3） 四、计算内容……………………………（4） 五、参考文献……………………………（7） 附：1、装配简图
一． 目的 1、掌握齿轮及轴系零件结构设计的方法 2、培养独立设计能力 3、学会查阅有关手册及设计资料 二． 题目及方案 1、题目： 齿轮及轴系零件设计 2、设计方案： 项目 输出轴转速（r/min） 输出轴功率（kW） 大齿轮齿数Z2 大齿轮模数mn 大齿轮螺旋角β（左旋） 大齿轮宽度B 小齿轮齿数Z1 设计方案 135 2.5 97 3 9°22 80 19 三．结构简图：
计算及说明： 四．计算内容 （一）估算轴径 1）选材，定热处理 45钢，调质，1=60MPa 2) 初步确定轴的最小直径 按许用切应力的方法初步估算轴的最小直径，根据表15-3，取0A114 33min02.5d11530.43135PAmmn （二）选取联轴器 1) 轴的转矩 由题可知P=2.5KW,n135minr，PT=9550000n， 可得：T=176852Nmm 2）联轴器的计算转矩 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩caTAKT，考虑转矩变化很小，查表14-1， 取AK1.3 则caT1.3176852229908NAKTmm 3) 半联轴器的主要参数及尺寸 按照计算转矩cTa应小于联轴器转矩的条件， 查标准GB/T4323-2002,选用LT6型弹性套柱销联轴器 结论： 轴径选取45钢， 调质处理 轴的最小直径初定为30.43mm Tca=229908Nmm 选用LT6型弹性柱销联轴器
半联轴器的孔径：d=40mm,故取d40IIImm 半联轴器长度： L=112mm 半联轴器与轴配合的毂孔长度：IL=84mm 4）半联轴器标记 1LT6JA4084GB/T4323-2002联轴器 （三）选择轴承 1）轴承选用7210AC 2）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，参照工作要求，并根据48mmIIIIId由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承46210，其尺寸为： 509020578326.3dDBdaDaa （四）计算和确定齿轮的各部分尺寸 1）齿轮：2Z97 3nm 2B80mm 内孔直径 d52mmIVI *22294.93213cos(922')301.01aanddhmmmo 1D10301.01103271.01andmmm C0.2B10mm, C=16mm所以 11.61.65283.2ddmm 011D0.5Dd)0.5(271.0183.2)177.11mm（ 211d0.25()0.25(271.0183.

2)46.95Ddmm 1C0.8C=0.816=12.8mm H0.8d0.85241.6mm S=0.17H10mm,S取=12mm 2）结构简图： d40IIImm d=40mm L=112mm IL=84mm 轴承选用7210AC
（五）初步设计轴的结构 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，由密封圈处轴径标准值系列：25,28,30,32,35,38,40,42,45,48,50,55,60可得： 取 d42mmIIIII 2）II-III轴段右端的轴肩为非定位轴肩，由轴承标准系列综合考虑， 取50mmIIIIVd 由于两个轴承成对，故尺寸相同， 所以d50IIIIVVIIVIIIdmm 因为轴承宽度B=20mm, 所以，VII-VIIIL=20mm 3）半联轴器与轴配合的毂孔长度1L112mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-IIL长度应比1L略短一些， 取I-IIL110mm 4）由齿轮内孔轴径及III-IV轴段右端轴肩考虑，该轴肩为非定位轴肩， 取IV-V=52dmm IV-V轴段右端轴肩为定位肩， 所以取60mmVVId， h取4mm，轴环宽度1.4bh， 取V-VIL6mm 5）VII-VIII轴段左端的轴肩为定位肩 故取d58mmVIVII 6）由于齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段 各轴段长度和半径： d42mmIIIII 50mmIIIIVd d50IIIIVVIIVIIIdmm VII-VIIIL=20mm I-IIL110mm
长度应略短于轮毂宽度， 故取IV-VL=76mm 7）轴承端盖的总宽度为20mm,根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面和半联轴器右端间的距离L介于20~25之间，取L=25mm， 故II-IIIL=45mm。 由于齿轮转速mV2s齿，所以选择润滑油方式，5 8）取齿轮距箱体内壁距离a=12mm 角接触球轴承宽度B=20mm 所以 III-IVL=B++a(8076)20512441mm VI-VIIL=12-12+5=5mm （六）选择键的类型和尺寸 1）选择键的类型： 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 2）确定尺寸 ①齿轮与轴的周向定位键的选择 按IV-V52dmm，由表6-1查得平键截面1610bh 键槽用键槽铣刀加工，长为63mm 同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7n6 ②半联轴器与轴的周向定位键的选择 同样，半联轴器与轴的链接，选用平键为12870bhl 3）写出标记 IV-V=52dmm 60mmVVId V-VIL6mm d58mmVIVII IV-VL=76mm II-IIIL=45mm mV2s齿 5 III-IVL=41mmVI-VIIL=5mm 选择圆头普通平键
半联轴器与轴的周向定位键标记 GB/T1096 128Ah70键圆头普通平键（型）、b=12、=8、L= 齿轮与轴的周向定位键标记 GB/T1096 1610Ah键圆头普通平键（型）、b=16、=10、L=63 （七）轴的强度校核 1）跨距计算 1112L=+5026.3=124.3mm2 280L4226.3-4+51.72mm 380L682026.347.7mm2 2）作受力简图 由题可知，P=2.5KW，135min

nr，PT9550000176852nNmm 22'397dcos294.93cos(922)nmZmm。 222176852F1199.28294.93tTNd rtan1199.28tan20F442.40coscos(922')tnFNoo tFFtan1199.28tan(922')197.82No tNF1199.28F=1293.49coscoscos20cos(922')nNoo 1L=124.3mm 2L51.7mm 3L47.7mm T176852Nmm 2d294.93mm F1199.28tN
3）求弯矩M ①求水平支反力和弯矩HM t3H123F1199.2847.7F=575.5151.747.7LNLL 所以H2F=575.51N H1H2H12MM=FL=575.5147.7=27451.8Nmm ②求垂直面支反力和弯矩VM 32V123F2442.4047.7197.82294.932F=81.1551.747.7raLFdNLL V2r1F=F442.40(81.15)523.55NVF V1V12M=FL=(-81.1551.7=-4195.46Nmm） V2V23M=FL=523.5547.7=24970.95Nmm rF442.40N F197.82N NF=1293.49N H1F=575.51N H2F=575.51N
③求合成弯矩M 22221H1V1M=M+M=(27451.8)+(-4195.46)=27770.5Nmm 22222H2V2M=M+M=(27451.3)+(24970.95)=37109.6Nmm ④扭矩T=176852Nmm ⑤求当量弯矩caM 222211M()(27770.5)(0.6176852)109684.9mmcaMTN 22M37109.6caMNmm ⑥校核危险截面强度 Mca最大处 1ca1332109684.97.80600.10.152caMMPaMPad （八）滚动轴承的寿命计算 1）求作用在轴承上的径向力r1F，r2F 2222r111F()()(575.51)(81.15)581.20HVFFN 2222r222F()()(575.51)(523.55)778.02HVFFN 2）求派生轴向力1Fd，d2F 11F0.68F0.68581.20395.22drN 22F0.68F0.68778.02529.05drN aF197.82eN 12FFFaedd，所以左侧的轴承放松，右侧的轴承压紧 11F=F395.22Nad 21F=FF395.22197.82593.04Nadae 3）求当量动载荷1P，2P H1H2MM=27451.8Nmm V1F81.15N V2F523.55N V1M=-4195.46Nmm V2M=24970.95Nmm 1M=27770.5Nmm 2M=37109.6Nmm T=176852Nmm 1M109684.9mmcaN 22M37109.6caMNmm ca17.8060MPaMPa 12P=max,834.93PPN 轴承寿命
a1111F0.681Y=0reXF， a2222F0.76>0.41Y=0.87reXF， 11111Pf()1.1581.20639.32PraXFYFN 22222Pf()1.10.41778.020.87593.04834.93PraXFYFN（） 取12max,834.93PPN 4)计算轴承寿命 查表可得：C40.8KW,3取 6633101040.810L()()144060616060135834.93hChnP （九）键连接的强度计算 1）齿轮与轴的周向定位键的强度校核（hK2） 3P1112T102175852=21.59100KLd56352PMPaMPa 2）半联轴器与轴的周向定位键的选择（hK2） 3P2222T102176852=31.58100KLd47040PMPaMPa （十）联轴器的校核计算 caT1.3176852229907.61250000AKTNmmTNmm 需用最大转速为r4700min，符合要求。 五．参考文献 （1）濮良贵，纪名刚主编 机械设计（第八版） 高等教育出版社 （2）吴宗泽，罗圣国主编 机械设计课程设计手册 高等教育出版社 （3）龚溎义主编 机械设计课程设计图册（第三版） 高等教育出版社 L1

4406061hh 符合要求 P1=21.58100PMPaMPa符合强度要求 P231.58100PMPaMPa 符合强度要求 caT22991250000NmmTNmm07.6符合校核计算