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1、.斜齒圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計者 林鍵 指導(dǎo)教師 王春華 2014 年 12 月 26 日 遼寧工程技術(shù)大學(xué) .題目二：二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器輸出軸結(jié)構(gòu)簡圖及原始數(shù)據(jù)lsb2al軸系結(jié)構(gòu)簡圖項目設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)計其余各軸段的直徑和長度，且初選軸承型號(1)設(shè)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。考慮軸承選型相同及齒輪固定問題D5取70，D6取66，D7取60。(2)設(shè)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。考慮齒輪與軸承1之間的相對位置及軸環(huán)的寬度，L6取75。(3)軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計細部結(jié)構(gòu)(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(shè)計課程設(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)力集中。截面彎矩較大，且有應(yīng)力圓角，有應(yīng)力集中。截面彎矩最大。截面彎矩不大但截面小，有圓角，有應(yīng)力集中。截面彎矩小，但開有鍵槽，有應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力I截面處最大彎矩I截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)
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(yīng)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(yīng)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(yīng)力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力截面最大彎矩截面最大
8、扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力截面最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力截面處最大彎矩截面最大扭矩將彎曲應(yīng)力看成對稱循環(huán)應(yīng)力求解，有：計算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力將扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力看作脈動循環(huán)應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)力經(jīng)過比較，兩鍵的計算應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故判斷其強度均合格。八、軸系部件的結(jié)構(gòu)裝配圖軸系部件結(jié)構(gòu)裝配圖如圖所示。.
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