福州大学机械设计大作业齿轮及轴系零件设计

实用文档标准机械设计大作业齿轮及轴系零件设计学院：机械学院设计者：郝承志学号：021400809指导老师：陈亮完成时间：2016.12.01实用文档标准目录一、目的…………………………………（3）二、题目及方案…………………………（3）三、结构简图……………………………（3）四、计算内容……………………………（4）五、参考文献……………………………（12）附：1、装配简图实用文档标准一．目的1、掌握齿轮及轴系零件结构设计的方法2、培养独立设计能力3、学会查阅有关手册及设计资料二．题目及方案1、题目：齿轮及轴系零件设计2、设计方案：项目输出轴转速（r/min）输出轴功率（kW）大齿轮齿数Z2大齿轮模数mn大齿轮螺旋角β（左旋）大齿轮宽度B小齿轮齿数Z1设计方案170611339°228026三．结构简图：实用文档标准计算及说明：四．计算内容（一）估算轴径1）选材，定热处理45钢，调质，1=60MPa2)初步确定轴的最小直径按许用切应力的方法初步估算轴的最小直径，根据表15-3，取0A11433min04.5d11438.70115PAmmn（二）选取联轴器1)轴的转矩由题可知P=6KW,n170minr，PT=9550000n，可得：T=337059Nmm2）联轴器的计算转矩输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩caTAKT，考虑转矩变化很小，查表14-1，取AK1.3则caT1.3337059438176.5NAKTmm3)半联轴器的主要参数及尺寸按照计算转矩cTa应小于联轴器转矩的条件，查标准GB/T5014-2003,选用LX3型弹性柱销联轴器结论：轴径选取45钢，调质处理轴的最小直径初定为38.70mmTca=438176.5Nmm选用LX3型弹性柱销联轴器实用文档标准半联轴器的孔径：d=40mm,故取d40IIImm半联轴器长度：L=112mm半联轴器与轴配合的毂孔长度：IL=84mm4）半联轴器标记1LX3JA4084GB/T5014-2003联轴器（三）选择轴承1）轴承选用7210AC2）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，参照工作要求，并根据48mmIIIIId由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承46210，其尺寸为：509020578326.3dDBdaDaa（四）计算和确定齿轮的各部分尺寸1）齿轮：2Z1133nm2B80mm内孔直径d52mmIVI*22343.58213cos(922')349.66aanddhmmm1D10349.66103319.66andmmmC0.2B10mm,C=16mm所以11.61.65283.2ddmm011D0.5Dd)0.5(319.6683.2)201.43mm（211d0.25()0.25(319.6683.2)59.16Ddmm1C0.8C=0.816=12.8mmH0.8d0.85241.6mmS=0.17H10mm,S取=12mm2）结构简图：d40IIImmd=40mmL=112mmIL=84mm轴承选用7210AC实用文档标准（五）初步设计轴的结构1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，由密封圈处轴径标准值系列：25,28,30,32,35,38,40,42,45,48,50,55,60可得：取d45mmIIIII2）II-III轴段右端的轴肩为非定位轴肩，由轴承标准系列综合考虑，取50mmIIIIVd由于两个轴承成对，故尺寸相同，所以d50IIIIVVIIVIIIdmm因为轴承宽度B=20mm,所以，VII-VIIIL=20mm3）半联轴器与轴配合的毂孔长度1L112mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-IIL长度应比1L略短一些，取I-IIL110mm各轴段长度和半径：d45mmIIIII50mmIIIIVdd50IIIIVVIIVIIIdmmVII-VIIIL=20mmI-IIL110mm实用文档标准4）由齿轮内孔轴径及III-IV轴段右端轴肩考虑，该轴肩为非定位轴肩，取IV-V=52dmmIV-V轴段右端轴肩为定位肩，所以取60mmVVId，h取8mm，轴环宽度1.4bh，取V-VIL12mm5）VII-VIII轴段左端的轴肩为定位肩故取d58mmVIVII6）由于齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段长度应略短于轮毂宽度，故取IV-VL=76mm7）轴承端盖的总宽度为20mm,根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面和半联轴器右端间的距离L介于20~25之间，取L=22mm，故II-IIIL=42mm。由于齿轮转速mV2s齿，所以选择润滑油方式，58）取齿轮距箱体内壁距离a=12mm角接触球轴承宽度B=20mm所以III-IVL=B++a(8076)20512441mmVI-VIIL=12-12+5=5mm（六）选择键的类型和尺寸1）选择键的类型：齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接IV-V=52dmm60mmVVIdV-VIL12mmd58mmVIVIIIV-VL=76mmII-IIIL=42mmmV2s齿5III-IVL=41mmVI-VIIL=5mm实用文档标准2）确定尺寸①齿轮与轴的周向定位键的选择按IV-V52dmm，由表6-1查得平键截面1610bh键槽用键槽铣刀加工，长为63mm同时为了保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H7n6②半联轴器与轴的周向定位键的选择同样，半联轴器与轴的链接，选用平键为12870bhl3）写出标记半联轴器与轴的周向定位键标记GB/T1096128Ah70键圆头普通平键（型）、b=12、=8、L=齿轮与轴的周向定位键标记GB/T10961610Ah键圆头普通平键（型）、b=16、=10、L=63（七）轴的强度校核1）跨距计算1112L=+4226.3=124.3mm2280L4126.3-4+50.72mm380L1252026.350.7mm22）作受力简图由题可知，P=6KW，170minnr，PT9550000337059nNmm22'3113dcos343.58cos(922)nmZmm。222337059F1962.04343.58tTNd选择圆头普通平键1L=124.3mm2L50.7mm3L50.7mmT337059Nmm实用文档标准rtan1962.04tan20F723.77coscos(922')tnFNtFFtan1962.04tan(922')323.64NtNF1962.04F=2116.17coscoscos20cos(922')nN3）求弯矩M①求水平支反力和弯矩HMt3H123F1962.0450.7F=981.0250.750.7LNLL所以H2F=981.02NH1H2H12MM=FL=981.0250.7=49737.71Nmm2d343.58mmF1962.04tNrF723.77NF323.64NNF=2116.17N实用文档标准②求垂直面支反力和弯矩VM32V123F2723.7750.7323.64343.582F=186.4150.750.7raLFdNLLV2r1F=F723.77(186.41)910.18NVFV1V12M=FL=(-186.4150.7=-9450.99Nmm）V2V23M=FL=910.1850.7=46146.13Nmm③求合成弯矩M22221H1V1M=M+M=(49737.71)+(-9450.99)=50627.67Nmm22222H2V2M=M+M=(49737.71)+(46146.13)=67847.66Nmm④扭矩T=337059Nmm⑤求当量弯矩caM222211M()(50627.67)(0.6337059)208476.18mmcaMTN22M67847.66caMNmm⑥校核危险截面强度Mca最大处1ca1332208476.1814.83600.10.152caMMPaMPad（八）滚动轴承的寿命计算1）求作用在轴承上的径向力r1F，r2F2222r111F()()(981.02)(186.41)998.57HVFFN2222r222F()()(981.02)(910.18)1338.22HVFFN2）求派生轴向力1Fd，d2F11F0.68F0.68998.57679.03drN22F0.68F0.681338.22909.99drNH1F=981.02NH2F=981.02NH1H2MM=49737.71NmmV1F186.41NV2F910.18NV1M=-9450.99NmmV2M=46146.13Nmm1M=50627.67Nmm2M=67847.66NmmT=337059Nmm1M208476.18mmcaN22M67847.66caMNmm实用文档标准aF323.64eN12FFFaedd，所以左侧的轴承放松，右侧的轴承压紧11F=F679.03Nad21F=FF323.64679.031002.67Nadae3）求当量动载荷1P，2Pa1111F0.681Y=0reXF，a2222F0.760.41Y=0.87reXF，11111Pf()1.1998.571098.43PraXFYFN22222Pf()1.10.411338.220.871002.671563.09PraXFYFN（）取12max,1563.09PPN4)计算轴承寿命查表可得：C40.8KW,3取6633101040.810L()()174352660601701563.09hChnP（九）键连接的强度计算1）齿轮与轴的周向定位键的强度校核（hK2）3P1112T102337059=41.15100KLd56352PMPaMPa2）半联轴器与轴的周向定位键的选择（hK2）3P2222T102337059=60.19100KLd47040PMPaMPa（十）联轴器的校核计算caT1.3337059438176.71250000AKTNmmTNmmca114.8360MPaMPa12P=max,1563.09PPN轴承寿命L1743526hh符合要求P1=41.15100PMPaMPa符合强度要求P260.19100PMPaMPa符合强度要实用文档标准需用最大转速为r4700min，符合要求。五．参考文献（1）濮良贵，纪名刚主编机械设计（第八版）高等教育出版社（2）吴宗泽，罗圣国主编机械设计课程设计手册高等教育出版社（3）龚溎义主编机械设计课程设计图册（第三版）高等教育出版社求caT360435.41250000NmmTNmm符合校核计算实用文档标准