《《机械设计基础》大作业(轴承部件设计——直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《机械设计基础》大作业(轴承部件设计——直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、输出轴部件设计过程主要包括： （1）初定尺寸（2）画结构草图（3）校核计算（4）完成部件图设计（5）完成零件图设计11.9 减速器输出轴轴系部件设计一级圆柱齿轮减速器由输入轴部件、输出轴部件和机体 组成。输出轴部件设计流程图教材P228图11.21材料、结构形式li习题课：输出轴部件设计试设计带式运输机中齿轮减速器的输出轴部件。 已知：输出轴功率P=2.74kW，转矩T=289458N.mm，转速n=90.4r/min, 圆柱齿轮分度圆直径d=253.643mm,齿宽b=62mm,圆周力F1=2282.4N,径向力Fr=849.3N,轴向力Fa=485.1N,载荷平稳，单向转动，工作环境清洁，
2、两班工作制，使用年限5年，大批量生产。1. 1. 选择轴的材料：选择轴的材料： 因传递的功率P=2.74kW，不大。并且带式运输机 属一般设备，结构无特殊要求，故选用轴常用材 料：45号钢，调质处理。解：解：2. 2. 初算轴径：初算轴径： 减速器的输出轴转轴按扭转强度初算轴径查表10.2得C=106118考虑轴端弯矩比转 矩小，取C=106.2. 2. 初算轴径初算轴径( (续前续前) )： 轴端与联轴器用键联结， 键槽对轴的强度有所削弱3. 3. 结构设计：结构设计： 1）轴承部件的结构形式：为便于轴承部件的装拆机体采用剖分式结构 传递的功率小, 齿轮减 速器效率高, 发热小,估 计轴不会
3、长轴承部件的固定方式 可采用两端固定方式减速器输出轴结构图轴段1 轴段2轴段3轴段4轴段5轴段6轴段72）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定：为补偿联轴器所连接的两 轴的安装误差，隔离振动选弹性柱 销联轴器联轴器安装在轴端上轴端直径d1应与 联轴器孔径相同 联轴器的选型计算：根据： 轴传递的转矩T 设备类型(本题带式运输机)计算联轴器计算转 矩Tc：查教材266页表13.1KA=1.52）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：由机械设计手册 GB 5014-1985HL3型弹性柱销联轴器符合 要求：公称转矩为630N.m, 即630000N.mm434187N.mm HL3型弹
4、性柱销联轴器性能及尺寸参数： 公称转矩为630N.m,许用转速为5000r/min（本 题转速90.4r/min）,轴孔直径范围3038mm，轴 孔长度60mm。取联轴器轴孔直径为35mm（dmin=34.7mm）,轴孔 长度为60mm，J型轴孔，A型平键联结，联轴器主 动端的代号为：HL3 3560 GB 5010-1985。2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：取轴端的直径d1=35mm,该轴段长度应比联轴器主 动端轴孔长度60mm略短23mm,取l1为58mm。3）密封圈与密封圈所在轴段2：轴段2用轴 肩对联轴 器起轴向 定位作用h=2.453.5mm,则轴段2的直径 d2
5、=d1+h=4042mm。3）密封圈与密封圈所在轴段2(续)：轴段2上 有密封圈工作环境清洁， 估计轴颈的圆周 速度vd2=40mm 轴承内径d3应在标准值系列内： .,30,35,40,45,.d3=45mm查机械设计手册得轴承代号号为：7209 C， 其主要参数为： 内径d=45mm,外经D=85mm,宽度B=19mm,定位轴肩直径 da=52mm,轴肩定位处圆角半径(安装尺寸)rAS=1mm， 基本额定动载荷C=29800N,基本额定静载荷C0= 23800N，油润滑极限转速nlim=9000r/min,脂润滑极 限转速6700r/min。4）轴承与轴段3及轴段7(续)： 一般情况下，同
6、一轴上的两 个轴承应取相同的型号，则 轴段3，7的轴承相同，直径 相同：d7=d3=45mm 轴段7的长度l7=B=19mm 5）齿轮与轴段4：为便于齿轮安装： d4略d3=45mm 且d4内应取整数。 取d4=48mm。(也可取46或47，49)为便于套筒对齿轮的准确定位轴段4的长度l4应 比齿轮轮毂宽度 略短23mm此处，齿轮轮毂宽度=齿宽b=62mml4=b-2=60mm6）轴段5与轴段6： 轴段5为肩环，对 齿轮轴向定位： d5=d4+h h根据齿轮的导角 C1确定为：h3.364.8mm d5d4+h=48+3.364.8=51.3652.8(mm),取整为55mm。 (也可取为53
7、或54mm)肩环的宽度b=1.4h=1.4 (d5-d4)/2=1.4 (55-48)/2=4.9mm 取为为10mm，即l5=10mm。 轴段6对轴承轴 向定位,且考虑 便于轴承拆卸dad6d7 =45mm da轴承安装尺 寸52mm取d6=da= 52mml3 l2 l6b=62H=10 15 取151515+15+62=92轴承油润滑=38;脂润滑 =1015.此处，取=5mm5+5+92=102191920 2010219+20+2=41L2=31+20+9.5=60.5L2=31+20+9.5=60.57）机体与轴段2,3,6长度：e=10K=20+C1=8+18=26C2+(510
8、)= 16+8=24505050-19-5+10+20=5660L1=30+56+9.5 =95.58）键连接： 联轴器及齿轮与轴的周向连接均用A型普通平键连接 ，分别为键1056 GB 1096-1990及键1456 GB 1096-1990。4. 4. 轴的受力分析：轴的受力分析： 1）画轴的受力简图2）计算支撑反力：在水平面上：zyx OIIIR1VR2VR1HR2HFaFrd/2FtT69042.6MV(N.mm)MH5069.9 (N.mm)56079.388948.169228.5 M(N.mm) T(N.mm)289458bbaa2）计算支撑反力（续）：在垂直平面上：轴承I的总支
9、撑反力：轴承II的总支撑反力：3）画弯扭矩图：在水平面上： a-a剖面的左侧：3）画弯矩图（续）：在水平面上： a-a剖面的右侧：在垂直平面上： a-a剖面：合成弯矩： a-a剖面左侧：a-a剖面右侧：4）画转矩图：5. 5. 校核轴的强度：校核轴的强度：用安全系数法用安全系数法 a-a剖面的左侧：弯矩大 有转矩 键槽有应力集中a-a剖面左侧 为危险剖面由教材P201附表10.1查得：有键槽的a-a剖面抗弯 剖面模量W、抗扭剖面模量WT的计算公式分别为 ：5. 5. 校核轴的强度（续）：校核轴的强度（续）： 计算a-a剖面左侧弯曲应力：计算扭剪应力：对于调质处理的45钢，由教材P188表10.
10、1查得：由教材P197查得：碳素钢的平均应力折算为应力幅 的等效系数5. 5. 校核轴的强度（续）：校核轴的强度（续）： S=6.72S=1.5 a-a剖面安全。6. 6. 校核键连接的强度：校核键连接的强度： 联轴器处键连接的挤压应力：取键、轴及联轴器的材料都为钢，查教材P84表 6.1：静连接条件下， 显然，齿轮处键连接的挤压应力：取键、轴及联轴器的材料都为钢，查教材P84表 6.1：静连接条件下， 显然，7. 7. 校核轴承寿命：校核轴承寿命： 由机械设计手册查得7209 C的C=29800N, C0=23800N. 1）计算轴承的轴向力：由教材P219表11.13查得7000 C型轴承
11、的内部轴向力 计算公式为：则轴承I、II的内部轴向力分别为： S1=0.4Fr1=0.41474.1=589.6(N) S2=0.4Fr2=0.41144.3=457.7(N)FFr1 (R1)Fr2 (R2) A (Fa)S1S2III只须校核轴承I的寿命。1）计算轴承的轴向力（续）：2）计算轴承的当量动载荷P：3）计算轴承寿命： 轴承在100oC以下工作，查教材P216表11.9得温度 系数 f T =1.0。 载荷平稳，查表11.10得载荷系数 f P =1.5。3）计算轴承寿命(续)：已知减速器工作年限5年，两班工作制，则预期寿 命为: 轴承寿命很充裕。材料、结构形式li1、大作业（P28） 2、登记第4次实验
