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1、.斜齒圓柱齒輪減速器結構設計說明 機械工程 系 機械工程及自動化 專業(yè) 機械12-7 班設計者 林鍵 指導教師 王春華 2014 年 12 月 26 日 遼寧工程技術大學 .題目二：二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器輸出軸結構簡圖及原始數(shù)據(jù)lsb2al軸系結構簡圖項目設計方案名稱字母表示及單位4輸入功率P/kW6.1軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)150齒輪齒數(shù)z2107齒輪模數(shù)mn/mm4齒輪寬度b2/mm80齒輪螺旋角8634”a/mm80l/mm215s/mm100鏈節(jié)距p/mm25.4鏈輪齒數(shù)z29軸承旁螺栓直徑d/mm16二、根據(jù)已知條件計算傳動件的作用力1.計算齒輪處轉(zhuǎn)矩T、圓周力Ft、徑向力F
2、r、軸向力Fa及鏈傳動軸壓力Q。已知：軸輸入功率P=6.1kW，轉(zhuǎn)速n=150r/(min)。轉(zhuǎn)矩計算：分度圓直徑計算：圓周力計算：徑向力計算：軸向力計算：軸壓力計算：計算公式為：由于轉(zhuǎn)速小，沖擊不大，因此取KQ=1.2,帶入數(shù)值得：QR2zR2yRrRtRaR1yR1z軸受力分析簡圖2.計算支座反力(1)計算垂直面（XOZ）支反力(2)計算垂直面（XOY）支反力三、初選軸的材料，確定材料機械性能初選材料及機械性能材料牌號45號熱處理調(diào)質(zhì)毛坯直徑/mm200硬度/HBS217255B/MPa637s/MPa353-1/MPa268-1/MPa155+1 /MPa2160 /MPa98-1 /M
3、Pa59四、進行軸的結構設計1.確定最小直徑按照扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的最小值dmin。其設計公式為：查表8-2，因彎矩較大故A0取大值118，帶入計算得：因開有鍵槽，軸徑需增大5%得：D=42.63mm圓整成標準值得：D1=45mm2.設計其余各軸段的直徑和長度，且初選軸承型號(1)設計直徑考慮軸上零件的固定、裝拆及加工工藝要求。首先考慮軸承選型，其直徑末尾數(shù)必須是0、5，且為了便于計算，故D3初取60mm?？紤]鏈輪及軸承2的固定，故D2取55?？紤]齒輪由軸套固定，故D4取62?？紤]軸承選型相同及齒輪固定問題D5取70，D6取66，D7取60。(2)設計各軸段長度考慮齒輪的拆裝與定位L4取78。
4、考慮最左側(cè)軸承的拆裝與定位L7取25?？紤]鏈輪寬度B=72，L1取70?？紤]軸承2與齒輪的相對位置及軸承2的左端固定L3取54?？紤]鏈輪與軸承2的相對位置及軸承2的右端固定，故L2取52?？紤]齒輪左端固定及軸環(huán)強度問題，L5取8?？紤]齒輪與軸承1之間的相對位置及軸環(huán)的寬度，L6取75。(3)軸的初步結構設計圖7 6 5 4 3 2 1(4)初選軸承型號由于，故選擇向心推力軸承，考慮軸徑為60，初選軸承型號為圓錐滾子軸承30212。3.選擇連接形式與設計細部結構(1)選擇連接形式 連接形式主要是指鏈輪與齒輪的周向固定：初步選擇利用鍵連接以固定鏈輪與齒輪。而鍵的型號依據(jù)鏈輪與齒輪處軸徑大小D1、D
5、4分別為45mm、62mm，查機械設計課程設計中表20-1初選鏈輪處鍵的公稱尺寸為149，而鍵長L1初取56mm；初選齒輪處鍵的公稱尺寸為1811，鍵長L2初取63(2)其余細部結構五、軸的疲勞強度校核1.軸的受力圖QR2zR2yRrRtRaR1yR1z12432.繪制軸的彎矩圖與轉(zhuǎn)矩圖(1)垂直面（XOZ）彎矩圖142390256Nm(2)水平面（XOY）彎矩圖1423216405Nmm397500Nmm(3)合成彎矩圖1423234472.3Nmm397500Nmm(4)繪制轉(zhuǎn)矩圖1423T=388366.7Nm3.確定危險截面,計算安全系數(shù),校核軸的疲勞強度 （ ）（ ）通過對軸上零件的
6、受力分析，繪制彎矩及轉(zhuǎn)矩圖，并綜合考慮軸徑大小及鍵槽、圓角等因素對軸的應力影響，最終確定了5個危險截面。截面彎矩較大，且開有鍵槽，有應力集中。截面彎矩較大，且有應力圓角，有應力集中。截面彎矩最大。截面彎矩不大但截面小，有圓角，有應力集中。截面彎矩小，但開有鍵槽，有應力集中。(1)計算截面處的安全系數(shù)綜合影響系數(shù)，如下；有效應力集中系數(shù)K=1.81K=1.60絕對尺寸系數(shù)=0.78=0.74加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應力I截面處最大彎矩I截面最大扭矩將彎曲應力看成對稱循環(huán)應力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應力將扭轉(zhuǎn)切應力看作脈動循環(huán)應
7、力求解，有：按疲勞強度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)(2)計算截面處的安全系數(shù)有效應力集中系數(shù)K=1.58K=1.41絕對尺寸系數(shù)=0.81=0.76加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應力看成對稱循環(huán)應力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應力將扭轉(zhuǎn)切應力看作脈動循環(huán)應力求解，有：按疲勞強度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)(3)計算截面處的安全系數(shù)有效應力集中系數(shù)K=1K=1絕對尺寸系數(shù)=0.81=0.76加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應力截面最大彎矩截面最大
8、扭矩將彎曲應力看成對稱循環(huán)應力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應力將扭轉(zhuǎn)切應力看作脈動循環(huán)應力求解，有：按疲勞強度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)(4)計算截面處的安全系數(shù)有效應力集中系數(shù)K=2.26K=2.14絕對尺寸系數(shù)=0.84=0.78加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.95應力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應力看成對稱循環(huán)應力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應力將扭轉(zhuǎn)切應力看作脈動循環(huán)應力求解，有：按疲勞強度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)(5)計算截面處的安全系數(shù)有效應力集中系數(shù)K=1.81K=1.60絕對尺寸系數(shù)=0.84=0.78加工表面的表面質(zhì)量系數(shù)=0.9
9、5應力總數(shù)彎曲=0.34扭轉(zhuǎn)=0.21計算抗彎模量與抗扭模量計算彎曲應力截面處最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應力看成對稱循環(huán)應力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應力將扭轉(zhuǎn)切應力看作脈動循環(huán)應力求解，有：按疲勞強度計算安全系數(shù)綜合安全系數(shù)綜上所述：所校核截面的安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)S=2.0，故軸設計滿足安全。六、選擇軸承型號，計算軸承壽命1.計算軸承所受支反力2.計算派生軸向力3.求軸承軸向載荷4.計算軸承當量動載荷查表，取X1=0.4，Y1=1.5查表9-6，取X2=1，Y2=0查表9-7，取fd=1.5根據(jù)彎矩圖可得，fm1=1,fm2=25.計算軸承壽命因P2P1，故計算按P2計算，查表9-4得ft=1，圓錐滾子軸承取10/3，查表得Cr=97800N。軸承壽命符合要求。七、鍵連接的計算校核平鍵的強度平鍵的擠壓應力計算公式為：鏈輪處平鍵尺寸：h=9,d=45,l=56齒輪處平鍵尺寸：h=11,d=62,l=63帶入公式得：因兩鍵均受沖擊載荷，且為靜聯(lián)接，故許用壓應力經(jīng)過比較，兩鍵的計算應力均小于許用應力，故判斷其強度均合格。八、軸系部件的結構裝配圖軸系部件結構裝配圖如圖所示。.
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