齿轮与轴的三种连接方式

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1、齿轮与轴的连接方式齿轮传动设计1、 选择材料及确定许用应力 考虑到传动功率不大（=2.85kw）,所以齿轮选择软齿面。由已知条件（单向传动、载荷较平稳）通过查机械设计基础表11-1，小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度217286HBS，=730Mpa，=580Mpa；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197286HBS，=600Mpa，=450Mpa。由表11-5，取=1.1,=1.25。所以，=664Mpa=545Mpa=464Mpa=360Mpa2、 按齿面接触强度设计根据表11-2，设齿轮按8级精度设计。由表11-3取载荷系数K=1.2,由表11-6取齿宽系数=0.8,小齿轮转矩=0.48Nm

2、m,由表11-4取=188,又,所以=49.99mm取=20，=620=120（机械设计指导表16-2）模数m=2.5齿宽b=0.849.99mm=39.99mm大齿轮的齿宽b=40mm小齿轮的齿宽b=45mm取=45mm,=50mm,按表4-1取m=2.5mm,实际的=m=202.5mm=50mm,=1202.5mm=300mm中心距=175mm验算轮齿弯曲强度齿形系数=2.94（图11-8）,=1.56（图11-9）=2.13,=1.81=105.7Mpa=464Mpa=Mpa=88.85Mpa=360Mpa,安全。3、 齿轮的圆周速度=m/s=1.47m/s6m/s（对照课本表11-2）

3、，选择8级精度是合适的。七、输入轴的设计1、按扭转强度初步计算轴径根据课本表14-1，材料选用45号钢调质，硬度217255HBS，由表14-2取c=115=115mm=19.8mm考虑有键槽加大5%,=19.8（1+5%）=19.86mm取=20mm2、 轴的结构设计将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面用轴肩定位，左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，右轴承从右面装入，齿轮、套筒、左轴承、轴承盖和皮带轮依次从左面装入，轴端挡圈固定皮带轮。3、 确定轴的各段直径和长度根据机械设计指导表10-1初选用6

4、005深沟球轴承,其内径为25mm,宽度为12mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则该段长32mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。则此段长度=（2+12+20+47）mm=81mm。轴承盖安装安装直径=66mm,高度31mm；齿轮安装直径=28mm；轴肩直径=（28+26）mm=40mm，宽度为8mm。=（31+12+0.6）mm=43.6mm,带轮安装轴径L=（1.52）=（1520）mm取L=20mm。（机械设计手册6.1-21） V带轮缘宽B=（Z1）e+2f=（41）（150.3）+29）)mm=（630.9）mm,取B=63mm。=（63+22+82）m

5、m=91mm4、 按弯矩复合强度计算由上已知:分度圆直径=50mm,转矩=290.8N.m 圆周力=248.48N.m/50mm=1939.2N 向力=tan=1939.2Ntan=705.81N 轴进行受力分析 齿轮位于两轴承中央,所以=48.5mm C 绘制垂直面弯矩图轴承支反力：=/2=352.91N=/2=969.6N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为=17.12N.m，水平面弯矩=47.025N.m,合弯矩=50.04N.m。画出弯矩图 C T 求轴传递的转矩T=d/2 = 11635.2300/2 =290.88 N.M如图可知C是危险截面,绘制其当量弯矩图=,

6、 可认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数=0.6所以=181.56N.M C 校验危险截面=Mpa=3.961Mpa=55Mpa所以该轴的强度足够八、 输出轴的设计1、 按扭矩初算轴径根据课本表14-1选用45#调质钢，硬度（217255HBS），取c=115，已知=2.85kw,=93.57,根据公式c=115mm=35.9mm,考虑有键槽应加大5%,=35.9（1+5%）=37.7mm取=38mm2、 轴的结构设计将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，

7、轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮、套筒、右轴承和皮带轮依次从右面装入,轴承挡圈固定带轮。3、 确定各段直径和长度根据机械设计指导表10-1初步选用6010深沟球轴承,内径50mm,宽度16mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。=（50+20+16+2）mm=88mm，=（16+1+15）mm=32mm。轴承盖高度取31mm，安装直径=110mm；轴肩宽度为3mm，直径为=78mm。齿轮安装直径为=68mm，=38mm。3、 按弯扭复合强度计算已知：分度圆直径=300mm，转矩=290.88N.m 圆周力:=2290

8、.88N.m/320mm=1939.2N 径向力:=1939.2N=705.81N 支承反力因为齿轮安装在两轴承中央,所以=63mm=/2=352.90N=/2=969.60N 定危险截面,并计算弯矩由设计以及输入轴的计算可确定同样截面C为危险截面。所以在C截面垂直面弯矩 =22.23N.m,水平面弯矩=61.08N.m合弯矩为=65.00N.m当量弯矩:取=0.6,所以=186.24N.m 验危险截面=Mpa=7.82Mpa=40Mpa所以此轴的强度足够九、滚动轴承寿命的校核计算根据已知条件,计算要求寿命为168360=46080h1、 计算输入轴轴承已知条件:初选6005深沟球轴承,两轴承

9、径向反力=352.91N,转速=561.4,寿命计算公式当量动载荷p的计算因为只受径向力,所以根据课本机械设计基础表16-11,取径向动载荷系数X=1,轴向动载荷系数Y=0,故P=352.91N寿命计算根据机械设计指导表10-1得基本额定动载荷=10.0KN。取=3，所以寿命=69092h46080h预期寿命足够2、计算输出轴轴承已知条件:初选6010深沟球轴承,两轴承径向反力=352.90N,转速=93.57,寿命计算公式当量动载荷p的计算同理P=352.90N寿命计算根据机械设计指导表10-1得基本额定动载荷=30.2KN。同样取=3，所以寿命=111637979h46080h预期寿命足够

10、十、键连接的选择和强度校核计算1、 带轮与输入轴连接已知轴径=20mm,转矩=48.48N.m。材料选用45#钢，根据机械设计基础表10-10，取=110Mpa。根据机械设计指导表9-25选用A型平键,标记为640 GB/T 1096-1979,h=6mm。则平键挤压强度=448.48N.m/（20mm6mm40mm）=40.4Mpa=110Mpa 强度足够2、 输入轴与齿轮连接已知轴径=28mm，转矩=48.48N.m。材料选用45#钢，根据机械设计基础表10-10，取=110Mpa。根据机械设计指导表9-25选用A型平键,标记为840 GB/T 1096-1979,h=7mm。则平键挤压强

11、度=448.48N.m/（28mm7mm40mm）=24.73Mpa=110Mpa 强度足够3、 输出轴与齿轮连接已知轴径=68mm,转矩=290.88N.m。材料选用45#钢，根据机械设计基础表10-10，取=110Mpa。根据机械设计指导表9-25选用A型平键,标记为2050 GB/T 1096-1979,h=12mm。则平键挤压强度=4290.88N.m/（62mm11mm50mm）=34.12Mpa=110Mpa 强度足够十一、 输入轴与传送机连接联轴器选择1、 选择类型选用弹性套柱销联轴器2、 求计算转矩已知输入轴转矩=48.48N.m。由机械设计基础表17-1选择机器工作情况系数=

12、1.5,故计算转矩=1.548.48N.m=72.72N.m3、 确定型号由机械设计课程设计表8-164选取HL1弹性柱销联轴器。其公称转矩为160Nm，钢性材料许用转速为7100r/min，允许的轴孔直径中有20mm。以上数据均满足要求，故适用。十二、 减速器的润滑油及润滑方式的选择1、齿轮润滑此减速器装置是采用闭式，齿轮传动为一级圆柱展开式，其齿轮的最大线速度：=m/s=1.47m/s 12m/s。故选用机械油AN15型号（GB443-89）浸油润滑方式，浸油深度为h=4mm，一级圆柱齿轮减速器需设一个(浸油)小齿轮以使第一级齿轮得到良好的润滑，详见装配图。2、轴承润滑滚动轴承在本设计中均采用深沟球轴承。因为最大齿轮的速度=m/s=1.47m/s ,故可以采用脂润滑，便于密封、维护、运转时间长且不易流失，查机械课程设计选用1号通用锂基润滑脂（GB 7324-87）。