减速器输出轴说明书

斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明

机械工程系机械工程及自动化专业

机械12-7 班

设计者林键

指导教师王春华

2014 年 12 月 26 日

辽宁工程技术大学

题目二：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴结构简图及原始数据

轴系结构简图

二、根据已知条件计算传动件的作用力

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=6.1kW ，转速n=150r/(min)。 转矩计算：

mm N n P T •=⨯⨯=⨯=7.388366150/1.610550.9/10550.966

分度圆直径计算：

mm z m d n 3.4324368cos /1074cos /21='''⨯=•=οβ

圆周力计算：

N

d T F t 7.17963.432/7.3883662/21=⨯==

径向力计算：

N F F n t r 6.6604368cos /20tan 7.1796cos /tan ='''⨯==οοβα

轴向力计算：

N F F t a 2564368tan 7.1796tan ='''⨯==οβ

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 3975)

100060/(294.251501

.62.11000=⨯⨯⨯⨯⨯=

轴受力分析简图

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 6.6238215

)

80215(6.660)100215(3975)()(2=-•++⨯=-•++•=N R Q R R r y y

16036.66039756.623821=--=--=

(2)计算垂直面（XOY ）支反力

N l a l R R t z 2.1128215

)

80215(7.1796)(2=-⨯=-=

N R R R z t z

5.6682.11287.179621=-=-=

三、初选轴的材料，确定材料机械性能

初选材料及机械性能

t

四、进行轴的结构设计

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 6.40150

1

.61183

== 因开有键槽，轴径需增大5% 得：D=42.63mm

圆整成标准值得：D 1=45mm

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

1

388.06.660256>==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。

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)其余细部结构

7 6 5 4 3 2 1

五、轴的疲劳强度校核

1.轴的受力图

2.绘制轴的弯矩图与转矩图

(1)垂直面（XOZ ）弯矩图

mm

N a R a l R M z z z •=⨯=-⨯=•=-•=90256802.1128)80215(5.668)(214

(2)水平面（XOY ）弯矩图

mm N a l R M y y •=-⨯=-•=216405)80215(1603)(14

mm N s Q M y •=⨯=•=39750010039752

(3)合成弯矩图

1

4 2 3

216405N ·mm

397500N ·

mm

t

1

4 2 3

90256N ·m

mm N M M M y z •=+=

3.23447224244

mm N M M y •==39750022

(4)绘制转矩图

3.确定危险截面,计算安全系数,校核轴的疲劳强度

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。 (1)计算Ⅰ截面处的安全系数

1

4 2 3

T=388366.7N ·m

1

4 2 3

234472.3N ·mm

397500N ·mm

mm

N T •=7.388366