1、 Hefei University 课程 设计 COURSE PROJECT 题目： 二级斜齿圆柱齿轮减速器 中间轴设计 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 学号： 导师： 2010 年 12 月 07 日i 目录 第 1 章 二级斜齿圆柱齿轮减速器中间轴设计 . 1 1.1. 设计题目 . 1 1.2. 设计数据 . 1 1.3. 设计要求 . 1 第 2 章 轴的设计与计算 2 2.1. 轴的材料 . 2 2.2. 初算轴径 . 2 2.3. 结构的设计 2 2.4. 轴的受力分析 3 2.5. 轴的校核 . 4 设计小结 . 8 参考文献 . 8 键入
2、文字 1 第 1 章 二级斜齿圆柱齿轮减速器 中间轴设计 1.1. 设计题目 齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种形式，其轴 的设计一样很重要。 图 1为二级斜齿圆柱齿轮减速器的结构简图。 图 1 二级斜齿圆柱齿轮减速器的结构简图 1.2. 设计数据 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器简图。该减速器用于机械加工车间起重机械的起重机构的传动系统中。已知数据见下表： 方案 输入轴转速 n1 （ r.p.m） 输入轴功率 p1 （ KW） 高速级 低速级 Z2/Z1 mn（ mm） a1 b2 Z4/Z3 mn（ mm） a1 b2 2 1450 8 80/18 3 150 60 78/20 4 200
3、80 表 1 设计数据 1.3. 设计要求 1. 设计说明书一份，主要内容包括：中间轴的强度计算，轴承类型选择和寿命计算。 2. 画出中间轴的结构图。 提示：表中给出的 b2、 b4 为两级大齿轮的宽度，小齿轮的宽度应增加（ 5 10） mm。 键入文字 2 第 2 章 轴的设计 与计算 2.1. 轴的材料 因为传递的功率不是太大，并对质量和结构尺寸没有 特殊要求，故选用 45#，调质处理。 2.2. 初算轴径 对于转轴 ，按扭转强度初算轴径，查表 10.2 得 C=106118，轴的转矩， 选 C=106，则 18.7mm。 考虑到键的影响，取 2.3. 结构的设计 （ 1）轴承部件的结构形
4、式：为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用跑分式结构。因传递功率不是太大，齿轮的效率较高、发热小、估计轴不会太长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定式。由此，所设计的轴承部件的结构如图（ 1）所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从 初开始。 由于 段 要装配轴承，所以查手册表 6-6 取 ，选用7209C 轴承， 图 1 45 号刚 ，调质处理 C=106 取 7209C 轴承 机械设计课程设计 查设计手册的轴承的参数如下： 外径： ， 内径： d=40mm， 宽度： B=19mm，公称接触角： 。 段：由于一个轴上的轴承一样，所以和 段的轴承相同，为 7209C， 。 段 ： 要装 高 速级
5、 大 齿轮，且 ，取 ，。 所以 键的规格 由 设计手册上查得（圆头普通平键） mm 段 ： 为轴肩，由于两个齿轮中间用一个轴肩，为齿轮的轴向固定 所以 。 由于轴肩定位两个齿轮所以宽度 。 段：主要安装低速级小齿轮，且 ，所以取 mm。 . 键的规格由手册查得（圆头普通平键） mm 。 2.4. 轴的受力分析 齿轮 1、 2 的传动比 齿轮 2.、 3 的转矩： 作用在齿轮 2、 3 上的圆周力 ： 高速级的螺旋角 （ ） （ ） 低速级的螺旋角 （ ） （ ） 所以端面压力角 d=40mm B=19mm 机械设计课程设 计 径向力 ： 轴向力： = 。 。 2.5. 轴的校核 （ 1） 画
6、轴的受力简图（图 2， b） （ 2） 计算力 斜齿轮 2、 3 的端面模数： 斜齿轮 2、 3 的分度圆直径： 由图可知 在水平面上： 。 N 负号表示力的方向与受力见图中所设的方向相反。 在垂直平面上： （ 1） 当只有 ， （ ）540.9N （ 2）当只有 。 ， N 540.9N 机械设计课程设计 所以， +1948.1=3356.6N 轴承 1 上总的支承反力 轴承 2 上总的支承力 （ 3） 弯矩图 （ c）、（ d）、（ e） 在水平面上： a- a 剖面左侧 b- b 剖面左侧 右侧 在垂直面上： a- a 剖面左侧 b- b 剖面左侧 合成弯矩 a- a 剖面左侧 b- b
7、 剖面左侧 右侧 （ 4） 画转矩图（ f） （ 5） 轴的强度校核 b-b 剖面左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故 b-b 剖面左侧为危险剖面。 由附表 10.1，抗弯剖面模量 抗扭剖面模量 机械设计课程设 计 弯曲应力 扭剪应力 对于调制处理的 45 刚，由表 10.1 查得 ， ， ； 由表 10.1 注查得材料的等效系数 ， 。 键槽引起的应力集中系数，由附表 10.4 查得 ，。 绝对尺寸系数 ，由附图 10.1 查得 ， 。 轴磨削时的表面质量系数由附图 10.2 查得 。 安全系数 。 查表 10.5 得需用安全系数 S=1.31.5,显然 SS，故 b-b 剖面
8、安全。 对于一般用途的转轴，也可按弯扭合成强度进行校核计算。 对于单向转轴，通常转矩按脉动循环处理，故折和系数 ，则当量应力 （ ） （ ） 已知轴的材料为 45 刚，调质处理，由表 10.1 查得 ，由表 10.4 查得 。显然， ,故轴的 b-b 剖面左侧的强度满足要求。 （ 6） 校核键的强度 齿轮处键连接的挤压应力 （ ） 取键、轴及齿轮的材料都为刚，查表得 。显然 ,故满足条件。 （ 7） 校核转轴 承 的寿命 满足要求 满足要求 满足要求 机械设计课程设计 由机械手册查得 7209C 轴承得 C=29800N,C0=23800N。 1、 计算轴承的轴向力。由表 11.13 查得 7
9、209C 轴承内部轴 向力 计算 公式，则轴承的内部轴向力分别为 、 的方向如图所示。 和 A 同向，则 +A=1345+786.2=2131.2N 显然， +A ,因此，轴有向左运动的趋势，但由于轴承部件的结构图分析可知轴承 I 将是轴保持平稳，故两轴承的轴向力分别为 比较两轴承的受力，因 ,且 ，故只需校核轴承 。 2、计算当量动载荷。 由 =2131.2/23800=0.0895，查表 11.12 得 e=0.4606。 因为 。 所以 X=0.44， Y=1.23 当量动载荷 P=X +Y =0.44 =4656.4N 3、校核轴的寿命。 轴承在 以下工作，查表 11.9 得 。 载荷
10、变动小，为减速器用轴承查表 11.10。得 。 轴承 的寿命 C=29800N C0=23800N +A= =2131.2N e=0.4606 X=0.44 Y=1.23 P=X +Y =4656.4N 机械设计课程设 计 设计小结 通过轴的 设计让我掌握了，减速器的有关设计参数及计算，学会了对各种书籍的查去来获得有关参数， 我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学等方式，使自己学到了不少知识， 使我捡起了很多遗忘的知识， 也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大
11、大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的 不是 太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。 在这次设计中我也体会到了，作为一个设计者的艰辛和设计的喜悦。 学到了设计中的一些注意事项。例如，在设计中有一个尺寸设计的不合格，就可能导致前面的好多尺寸的更改。在设计中要细心，每个数据都要有理有据，只有那样才能是设计更加的合理完美。 参考文献 1王黎钦，陈铁鸣主编 .机械设计 .哈尔滨工业大学出版社 ,2010.1. 2 吴宗泽，罗胜国 .机械设计课程设计手册 M.高等教育出版社 ,2006 3 大连理工大学工程画教研室 .机械制图 M.高等教育出版社 ,2003 4 郑文纬 ，吴克坚主编 .机械原理，高等教育出版社， 1997 5刘鸿文主编 .简明材料 力学 .高等教育出版社， 2008 机械设计课程设计 9 弯矩转矩图 机械设计课程设 计 轴的附图
