二级展开式斜齿轮减速器输出轴组合结构设计

斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明

机械工程及自动化

班

设计者

指导教师

2014 年12 月26 日

辽宁工程技术大学

一、设计任务书及原始数据

题目：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴组合结构设计

轴系结构简图

原始数据表1

二、根据已知条件计算传动件的作用力

2.1计算齿轮处转矩T 、圆周力F t 、径向力F r 、轴向力F a 及链传动轴压力Q 。

已知：轴输入功率P=4.3kW ，转速n=130r/(min)。 转矩计算：

mm N n P T •=⨯⨯=⨯=6.315884130/3.410550.9/10550.966 分度圆直径计算：

mm z m d n 1.4164368cos /1034cos /21='''⨯=•= β 圆周力计算：

N d T F t 3.15181.416/6.3158842/21=⨯==

径向力计算：

N F F n t r 2.5584368cos /20tan 3.1518cos /tan ='''⨯== βα

轴向力计算：

N F F t a 2164368tan 3.1518tan ='''⨯== β

轴压力计算： 计算公式为：)

100060/(10001000⨯=

=

npz P

K v

P

K Q Q Q

由于转速小，冲击不大，因此取K Q =1.2,带入数值得：

N Q 3233)

100060/(294.251303

.42.11000=⨯⨯⨯⨯⨯=

轴受力分析简图

2.2计算支座反力

1、计算垂直面（XOZ ）支反力

N

l a l R s l Q R r y 2.5087215

)

80215(2.558)100215(3233)()(2=-•++⨯=-•++•=

N R Q R R r y y 12962.55832332.508721=--=--= 2、计算垂直面（XOY ）支反力

N l a l R R t z 4.953215

)

80215(3.1518)(2=-⨯=-=

N R R R z t z 9.5644.9533.151821=-=-=

3、计算垂直面（YOZ

）支反力

t

Ra=0N

三、初选轴的材料，确定材料机械性能 初选材料及机械性能见表2

四、进行轴的结构设计 4.1确定最小直径

按照扭转强度条件计算轴的最小值d min 。 其设计公式为[]303

62.01055.9n

P

A n P d T =⨯≥

τ

查表8-2，因弯矩较大故A 0取大值118，带入计算得：

mm d 1.38130

3

.41183

== 因开有键槽，轴径需增大5% 得：D=40.01mm 圆整成标准值得： D 1=45mm

4.2设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号 1、设计直径

考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承选型，其直径末尾数必须是0、5，且为了便于计算，故D3初取60mm 。考虑链轮及轴承2的固定，故D2取55。考虑齿轮由轴套固定，故D4取62。考虑轴承选型相同及齿轮固定问题D5取

70，D6取66，D7取60。

2、设计各轴段长度

考虑齿轮的拆装与定位L4取78。考虑最左侧轴承的拆装与定位L7取25。考虑链轮宽度B=72，L1取70。考虑轴承2与齿轮的相对位置及轴承2的左端固定L3取54。考虑链轮与轴承2的相对位置及轴承2的右端固定，故L2取52。考虑齿轮左端固定及轴环强度问题，L5取8。考虑齿轮与轴承1之间的相对位置及轴环的宽度，L6取75。 3、轴的初步结构设计图

4、初选轴承型号

由于

3

1387.02.558216>==r a F F ，故选择向心推力轴承，考虑轴径为60，初选轴承型号为圆锥滚子轴承30212。

4.3选择连接形式与设计细部结构 1、选择连接形式

连接形式主要是指链轮与齿轮的周向固定：初步选择利用键连接以固定链轮与齿轮。而键的型号依据链轮与齿轮处轴径大小D1、D4分别为45mm 、62mm ，查《机械设计课程设计》中表20-1初选链轮处键的公称尺寸为14×9，而键长L1初取56mm ；初选齿轮处键的公称尺寸为18×11，键长L2初取63 2、设计细部结构

五、轴的疲劳强度校核 5.1

轴的受力图

5.2绘制弯矩图

1、垂直面（XOZ ）弯矩图

mm

N a R a l R M z z z •=⨯=-⨯=•=-•=76272804.953)80215(9.564)(214

2、水平面（XOY ）弯矩图

mm N a l R M y y •=-⨯=-•=174960)80215(1296)(14 mm N s Q M y •=⨯=•=32330010032332

3、合成弯矩图

mm N M M M y z •=+=3.1908622

4244

mm N M M y •==32330022

1

4 2 3

174960N ·mm

323300N ·

mm

t

1

4 2 3

76272N ·m

5.3绘制转矩图

5.4确定危险截面

通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考

虑轴径大小及键槽、圆角等因素对轴的应力影响，最终确定了5个危险截面。Ⅰ截面弯矩较大，且开有键槽，有应力集中。Ⅱ截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。Ⅲ截面弯矩最大。Ⅳ截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。Ⅴ截面弯矩小，但开有键槽，有应力集中。

5.4计算安全系数，校核轴的疲劳强度 1、计算Ⅰ截面处的安全系数 综合影响系数，如下；

1

4 2

3

T=315884.6N ·m

1

4 2 3

190826.3N ·mm

323300N ·mm

mm N T •=6.315884