两级斜齿圆柱齿轮减速器中间轴设计

设计要求：

图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器简图。该减速器用于机械加工车间桥式起重机的起升机构中，已知数据如下表：

题号

输入轴转速n1

r/min

输入轴功率P1 KW

高 速 级

低 速 级

Z 2/z 1 m n a 12 b 2 Z 4/z 3 m n a 34 b 4 4 960 5．5

75/21

3

150

50

74/24

4

200

80

设计步骤： 一、选取轴的材料

考虑该减速器用于机械加工车间桥式起重机的起升机构中，选择中间轴材料为40Cr,调质处理,取C=100

二、求中间轴的功率 2P 、转速2n 以及扭矩2T

若取每对齿轮的机械效率97.0=η

kw P P 335.597.05.52=⨯==η

min 8.26875

21

96012r i n n =⨯==

m N n p T ⋅=⨯⨯=⨯=34.1895438

.268335

.51055.91055.96226

2 三、初步估算最小轴径

轴材料为40Cr,调质处理,取C=100，于是得：

mm n P C d 990.278

.268335.510033

22min =⨯==

根据减速器的结构，轴Ⅱ的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选圆锥滚子轴承32006，故取min d =30mm

四、轴的结构设计

1、轴Ⅱ的设计图如下：

2、确定各段的直径

A 段:1d =30mm,与轴承（圆锥滚子轴承32006）配合

B 段：2d =40mm

C 段：3d =56mm, 定位轴肩

D 段：4d =46mm,

E 段：5d =30mm ，与轴承（圆锥滚子轴承32006）配合

3、然后确定各段距离：

A 段： 1L =42mm, 考虑轴承（圆锥滚子轴承32006）宽度T=17，轴承与箱体内壁

距离10~5=S （取S=5），箱体内壁与齿轮的距离10~5=a （取16=a ）及齿轮轮毂与装配轴段的长度差（ 此处取4）等尺寸决定

B 段：2L =86mm, 根据由低速级齿轮轮毂宽度决定，为使齿轮轴向定位，2L 应略小于4b ，取862=l

C 段：3L =10mm, 轴环宽度一般不小于轴肩高度的1.4倍，取103=l

D 段：4L =48mm, 根据高速级齿轮轮毂宽b 2减去2mm （为了安装固定）

E 段：5L =44mm, 考虑轴承（圆锥滚子轴承32006）宽度T=17，轴承与箱体内壁

距离10~5=S （取S=5），箱体内壁与齿轮的距离10~5=a （取18=a ）及齿轮轮毂与装配轴段的长度差（ 此处取4）等尺寸决定 4、轴上零件的周向定位

齿轮、轴的周向定位均采用平键连接，B 段查得平键剖面

)19791095(812-⨯=⨯GB h b ，键槽用键槽铣刀加工，长为mm ，为保证齿轮与轴的配合

有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合代号6

7r H ，同样，D 段也采用平键剖面，

其配合代号6

7

r H ，滚动轴承与轴的周向定位是靠过盈配合来保证的，此处选择6

7

m H 。

5、轴的结构工艺性

考虑轴的结果工艺性，轴肩处的轴角半径r

轴端倒角取mm c 2=；为便于加工，两端齿轮的键槽布置在同一母线上。

五、轴的强度验算

1. 计算齿轮上作用力的大小

mm z m d n 22575322=⨯=⋅=

N d T F t 16858.1684225

34.189********≈=⨯==

N a F F n t 6398.638cos 20tan 1865cos tan 2

≈=⋅==︒β

βσ

()()()()

N F F a z z m N

a F F N d T F mm z m d N F F a z z m t a n n t r t n t a n 8029.801tan 3949tan "

42'28112002247442arccos 14676.1466cos 20tan 3949cos tan 34948.394896

34.18954322962444925.491tan 1685tan "371516150

221753arccos 2arccos

333234433233'1221≈=⋅===⋅+⨯=+=≈=⋅==≈=⨯==

=⨯=⋅=≈====⨯+⨯=+=︒︒

︒ββββ

ββββ

2. 计算轴承支反力

水平面：

()()()N

L L L L F L L F R N

L L L L L F R t t HD t HA 4.118200

70

39498070168521466.2145200

50

168513039493

211

213

2132323-=⋅-+=

++⋅-+=

-≈-=⨯+⨯-=

+++=

垂直：

()()N L L L d F d F L L F L F R N L L L d F d F L F L L F R a a r r VD a a r r VA 43.503200

2

225

4922968021506397014672232557.324200

2

225492296802506391301467223

21232113212333223

2323

23-=⋅-⋅-⋅+⋅-=++--++-=

≈=⋅-⋅-⋅-⋅=++---+=

3. 画弯矩图 水平面：

mm N L L R L F L R M HD t HA HB ⋅-=⋅-⋅+⋅-=+++=308121304.118801685702146)(32221mm

N L R L F L L R M HD t HA HC ⋅-=⋅-⋅+⋅-=+++=327820504.1188039491502146)(32321竖直面：

mm N L F d F L L R L R M r a VD VA VB ⋅=⋅+⋅-⋅+⋅=+-+-=83966806392

225492130503703252)(2222

3212