机械工艺课程设计 - 同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计(3)

d2?中心距a?mnz23?115??357.78mm 0cos?cos15.361?d1?d2??224mm 2齿轮宽度b??d?d1?0.9?90.22?81.198mm，取b2?80mm,b1?85mm

3.14?90.22?976.67?4.61m/s，八级精度可以。

60?100060?1000 （3)校核齿根弯曲强度 ①符合齿形系数

圆周速度v??d1n1?小齿轮zv1?z129??32.34

cos3?cos315.360z2115??128.26 330cos?cos15.36 zv2?由图6-30查得复合齿形系数YFS1?4.13YFS2?3.95

②确定许用弯曲应力，由图6-31查得?Flim1?530MPa；?Flim2?360MPa，

由表6-8查得SFmin?1，故得??F1??530Mpa；??F2??360Mpa

③式中已知K=1.6，T1?529.56N.M，mn=3，b=80mm，d1?90.22mm ④校核计算

?F2?1.6?1.6?529.56?1000?3.95?244.25MPa

80?90.22?3 ?F1??F2?YFS1YFS2?244.25?4.13?255.38MPa

（4）结构设计

三、 轴的设计计算

1.高速轴的设计。 由上可知： 转速 高速轴功 转矩T 齿数z 分度圆直径 b 模数mn （r/min） 率（kw） （N?m） （mm） （mm） 976.67 14.4 140.8 29 3 90.22 80 第 10 页 共 30页

（1）选择轴的材料。

减速器的功率不大，又无特殊要求，故选最常用的45号钢并作正火处理。由表12-1查得?B?600MPa。 （2）按转矩估算轴的最小直径。 由表12-2取C=118，于是得，d?C?3p14.4?118?3?28.93mm，计算所n976.67得是最小直径，该轴段因有键槽，因加大并圆整，取d=32mm

（3）轴的结构设计。

根据估算所得直径、轮毂宽及安装条件，轴的结构及尺寸可进行草图设计，如图a所示，

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ

为了满足V带轮的轴向定位，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径d

用作定位。V带轮与轴配合的长度L1=80mm。齿轮两侧对称安装一队7210Ⅱ-Ⅲ=40mm，

（GB/T202-1994）角接触轴承，其宽度为20mm。左轴承由轴筒定位，右轴承采用轴肩定位，根据轴承对称安装尺寸的要求，轴肩高度取为3.5mm。轴与齿轮、轴与皮带轮均用平键联接，根据减速器的内壁到齿轮和轴承端面的距离以及轴承盖、皮带轮的装拆等需要，参考手册。 （4）计算齿轮受力

已知高速级齿轮的分度圆直径d1=90.22mm，根据《机械手册》则， Ft?

2T2?140.8??1000?3121.26N d90.22Fttan?n3121.26?tan200 Fr???1178.16N 0cos?cos15.36

Fa?Fttan??3121.26?tan20?1136.04N （5）计算轴承反力

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水平面R?H?Fa?d90.22?64Fr1136.04??64?1178.1622??989.45N 128128 R?H?Fr?F?H?1178.16?989.42?188.74N 垂直面R?V?R?V?（6）绘制弯矩图。

水平面弯矩图（-d)

截面b：M/bH?64R?H?64?989.54?63330.56N M//bHFt3121.26??1560.63N 22?M/bH?Fa?d1136.04?90.22?63330.56??12083.8N 22 垂直面弯矩图（-f）

MbV?64R?V?64?1560.63?99880.32N 合成弯矩图（-g） Mb? M//b/2M/2bH?MbV?63330.562?99880.322?118265.96N

2?M//2bH?MbV?12083.82?99880.322?100605.6N

（7）绘制扭矩图（-h）

由前知T=140800N.mm，又根据

?B?60M0Pa,由表12-3查得

95 ?T?0.58?140800?81664N.mm

（8）绘制当量弯矩图（-i） 对于截面b： M M/be和??0?b?95MPa,故??55?0.58。 ???1?b?55MPa?M/2b???T??118265.962?816642?143721.42N.mm

2//be?M//b?100605.6N.mm

对于截面?和?

Mae?M?e??T?81664N.mm

（9）分别计算轴截面a和b处的直径。 da?3

Mae81664?3?24.58mm

0.1???1?b0.1?55M/be143721.42?3?29.67mm db?30.1???1?b0.1?55第 12 页 共 30页

两截面虽有键槽消弱，但结构设计所确定的直径已分别达到32mm和44mm，所以，强度足

够。 （10）精确计算校核轴的疲劳强度

下面以b截面处为例，精确校核该截面的疲劳强度。查表12-1得，??1?275MPa，

??1?140MPa。分别计算弯曲应力和扭转应力

M/b32M/b32?118265.96 ?a? ???14.15MPaW?d33.14?443

?m?0

1T8T8?140800 ???3??4.21MPa322WT?d3.14?441??4.21MPa 2 ?a? ?m?轴的弯曲等效系数，???0.2。轴的剪切等效系数，???0.1。查表12-4可得键槽处的弯曲、扭转有效应力集中系数为，k??1.76,k??1.54

查表12-4得到，弯曲、扭剪时轴的绝对尺寸系数为，???0.81查表12-8得到，,???0.76。轴的表面质量系数??0.95。按无限寿命考虑，取寿命系数KN?1;正火处理45号钢、轴材质均匀、载荷与应力计算比较精确，取?S?=1.5，由公式：

S??KN??1k????? S???a????mKN??11?275?0.81?0.95 ?8.4971.76?14.15k??1401.54?4.21?0.1?4.210.76?0.95?14.89

??? S?2?a????m?S?S?S??S?28.497?14.898.497?14.8922?7.38??S?

因此，轴的b截面有足够个疲劳强度、安全。

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2.中速轴的设计 第 14 页 共 30页

由上可知：

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