1、1XXX 大学 XX 学院课程设计说明书课 程 名 称 机械设计基础（零件） 课程设计题目 皮带运输机减速器主动轴的结构设计（3-IX） 学生姓名 学 号 专 业 指导教师 年 月 日2一、设计要求1、设计皮带运输机减速器的主动轴。斜齿轮宽度 B 自定（50120mm） ，轴端装有联轴器。其它参数如下表：电机功率 轴转速 齿数 齿轮模数 螺旋角 齿面硬度P=25kw 280r/min Z1=34 5mm 15.5 软齿面2、利用 pro/E 进行三维建模，并转换成 AutoCAD 绘制零件图（两面视图，用 A2 或 A3 纸绘图） ，并标注公差、粗糙度。二、设计背景及国际国内现状国内的减速器多
2、以齿轮传动、蜗杆传动为主，存在着功率与重量比小，传动比大、机械效率低的缺点，而国外的减速器的品质要比国内的先进一些。目前，国内减速器正朝着体积小、效率高的节能型方向发展。主动轴可以说是减速器的核心，决定着减速器性能的优劣，所以主动轴的设计非常重要。三、设计思路、方法根据轴设计的基本理论及方法，先选定轴的材料，再根据轴上零件的参数计算出轴的各段直径，以及所需段长，轴的各个尺寸确定好以后，进行轴的强度校核，以保证轴能正常工作。在保证各个参数准确后，通过 PRO/E 三维软件建立模型，之后转换成 AUTOCAD 绘制零件图。四、设计步骤：1、计算皮带运输机减速器的主动轴的转矩 T由设计要求知：输入功
3、率 P=25kw，轴转速 n=280r/min，于是有：T=9550000 =9550000 Nmm 852679NmmnP25802、求作用在齿轮上的力已知斜齿轮的齿数为 34，模数 5mm，则斜齿轮的分度圆的直径为d=mz53417而 t2869032NTFnrtatan1789coscos5.at03t2F3圆周力， 径向力， 轴向力tFraF3、初步确定轴的最小直径轴的示意图如下：先按公式（15-2）估算出轴的最小直径。选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。根据表 15-3（这里的公式 15-2，表 15-3 来自机械设计第八版 高等教育出版社 ，下同） ，取 =112，于是得：0A3
4、3minP25d=1=0.1m8主动轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径 ，为了使所选的联A-Bd轴器的孔径 相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 ，A-B caT=K查表 14-1，考虑到转矩变化很少，故取 则aK1.3caT.852679084N:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的要求，查机械设计手册，选用 HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ,故m:1d=5m取 =55mm，半联轴器长度 L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度 。A-Bd L844、轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，A-B 段
5、右端需要制出一轴肩，故，取 B-C 段的直径 ；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡B-Cd=62m4圈直径 D=65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度 ，为了保证轴1L=84m端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 A-B 段的长度应比略短一些。这里取 。1LA-BL=82m2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承 。参照工作需求并根据 ，由机械设计手册B-Cd=62初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313，其尺寸为 ，故 ；而dDT=651403-DGH5m。G-HL3m3）取安装齿轮处的轴段 D-E 的直径 ；齿轮的左端与
6、左轴承之间D-Ed=7采用套筒定位。这里取齿轮轮毂宽度为 80mm，为了使套筒端面可以压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂的宽度，故取 ，齿轮的右端采D-EL6用轴肩定位，轴肩的高度 h0.07d，故取 h=6mm，则轴环处直径。轴环宽度 b 1.4h，取 。E-Fd=82E-F=12m4）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的右端面间的距离 L=25mm，故取 。B-CL455）取齿轮距箱体内壁的距离为 16mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离 s，取 s=8mm。
7、已知轴承宽度为36mm，则 。C-DL=64m 轴上零件的周向固定齿轮、联轴器和轴的周向定位都采用平键连接。按 由表 6-1 查得平D-Ed键截面 ，键槽用键槽铣刀加工，长为 63mm，同时为了保bh201证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样H7n6半联轴器与轴的连接，选用平键 ，半联轴器与轴的配6m107合为 ；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的6k7H直径尺寸公差为 m6。 确定轴上圆角和倒角尺寸参考表 15-2，取轴端倒角为 ，各轴肩处的圆角半径见零件图。2455、计算轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，需
8、从手册中查取 a 值。对于 30313 型圆锥滚子轴承，由手册中查得 a=29mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距 。根据轴的计算简图作出弯矩23L+=71m5930和扭矩图。5从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面 II（齿轮所在截面）是轴的危险截面。现将计算出的危险截面处地 MH，M v，及 M 的值列于下表：载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F NH1N2453， F5479NV1N2F358.6,F50.4弯矩M 6m:1V24.m,17.6Nm:总弯矩2212M=36+50=957.36N扭矩T 8T:6、按弯矩合成应力校核轴的强度6根据式（15-5）及上表中的数据，以及轴单
9、向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ，轴的计算应力=0.623221ca 3M+（ T） 4915+（ 0.6879） =1.8MPaW前面已经确定轴的材料为 45 号钢，调质处理，由表 15-1 查得。-1=60P因此 ，故安全。ca-17、精确校核轴的疲劳强度截面 D 右侧：抗弯截面系数： 333W=0.d65=274.m抗扭截面系数： T2.9截面 D 右侧的弯矩： 1-M08.N7:截面 D 上的扭矩为： =856N:截面上的弯曲应力为： b24.3=5MPaW截面上的扭转切应力： T79=1.5轴的材料为 45 号钢，调质处理。由表 15-1 查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力
10、B-1-1=640MPa， 275， Pa集中系数 按附表 3-2 查取。因 ，经插及r2D70=.31， =.8d65d65值后查得 =2.0， 13又由附图 3-1 可得轴的材料的敏感系数为 q0.2， .故有效应力集中系数为 k=1+q（ -） 0.82（ .-1） =.8（ ） 5（ 3） 6由附图 3-2 的尺寸系数 ；由附图 3-3 的扭转尺寸系数 。.7 =0.82轴按磨削加工，由附图 3-4 得表面质量系数为 =.97轴未经表面强化处理，即 ，则按式 3-12 及式 3-12a 得综合系数为q=1k.82K=+-+-=.80067.9.11.62.又由 3-1 及 3-2 得碳
11、钢的特性系数=02， 取 =0.5， 取 5 :于是，计算安全系数 值。按式 15-615-8 则得caS-1am-ca2227=13.6K+.80.5+0.92.6S139=8.1S.5+:故可知其安全。截面 D 左侧：抗弯截面系数： 333W=0.1d70=4m抗扭截面系数： T2.68截面 D 左侧的弯矩： 1-M952.3N7:截面 D 上的扭矩为： =N:截面上的弯曲应力为： b084.=MPaW3截面上的扭转切应力： T52679=1.过盈配合处的 ，由附表 3-8 用插值法求出，并取 ，于是得k k=0.8=3.16， 08.2.538轴按磨削加工，由附图 3-4 得表面质量系数
12、为 =0.92故得综合系数为 k11K=+-3.6-3.25092.5=.所以轴在截面 D 左侧的安全系数为 -1am-ca227S=14.39K+38+05=42.619S=7.83S1.5+.3:故该轴在截面 D 左侧的强度也是足够的。五、总结及心得体会：本次课程设计是皮带运输机减速器的主动轴的设计，刚开始看到设计题目我的感觉是不知该从何下手，但是经过仔细分析和参考教材之后，渐渐有了思路。轴在机械工业的一般传动中应用十分广泛，所以就要求所设计的轴结构简单、价格低廉、运行效率较高。通过这次课程设计我熟悉了基本的机械设计流程，锻炼了查找手册、选择合适参数的能力，在对自己所设计的轴进行参数计算校核的过程中，又进一步巩固了上学期所学的材料力学的相关知识。其次通过本次课程设计，我进一步掌握了 PRO/E 和 AUTOCAD 这两门绘图软件的一些基本操作，这些都为以后的学习和工作打下了坚实的基础。参考资料【1】 机械设计 第八版 濮良贵 纪名刚 高等教育出版社
