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1、斜齿圆柱齿轮减速器构造设计阐明 机械工程及自动化 班 设计者 指导教师 年 12 月 26 日 辽宁工程技术大学 一、 设计任务书及原始数据 题目：二级展开式斜齿圆柱齿轮
2、减速器输出轴组合构造设计 l s b2 al 轴系构造简图 原始数据表1 项目 设计方案 名称 字母体现及单位 2 输入功率 P/kW 4.3 轴转速 n/(r/min) 130 齿轮齿数 z 2 103 齿轮模数 mn/mm 4 齿轮宽度 b2/mm 80 齿轮螺旋角 β 8°6’34” a/mm 80 l/mm 215 s/mm 100 链截距 p/mm 25.4 链轮齿数 z 29 轴承旁螺栓直径 d/mm 16 表1 设计方案及原始数据 二、根据已知条件计算传动件作用力 2.1
3、计算齿轮处转矩T、圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa及链传动轴压力Q。 已知：轴输入功率P=4.3kW，转速n=130r/(min)。 转矩计算： 分度圆直径计算： 圆周力计算： 径向力计算： 轴向力计算： 轴压力计算： 计算公式为： 由于转速小，冲击不大，因而取KQ=1.2,带入数值得： Q R2z R2y Rr Rt Ra R1y R1z 轴受力分析简图 2.2计算支座反力 1、计算垂直面（XOZ）支反力 2、计算垂直面（XOY）支反力 3、计算垂直面（YOZ）支反力 Ra=0N 三、初选轴材料，确定材
4、料机械性能 初选材料及机械性能见表2 材料牌号 45号 热处理 调质 毛坯直径/mm ≤200 硬度/HBS 217~255 σB/MPa 637 σs/MPa 353 σ-1/MPa 268 τ-1/MPa 155 [σ+1] /MPa 216 [σ0] /MPa 98 [σ-1] /MPa 59 四、进行轴构造设计 4.1确定最小直径 按照扭转强度条件计算轴最小值dmin。 其设计公式为 查表8-2，因弯矩较大故A0取大值118，带入计算得： 因开有键槽，轴径需增大5% 得：D=40.01mm 圆整成原则值得： D1=
5、45mm 4.2设计别旳各轴段直径和长度，且初选轴承型号 1、设计直径 考虑轴上零件固定、装拆及加工工艺规定。首先考虑轴承选型，其直径末尾数必要是0、5，且为了便于计算，故D3初取60mm。考虑链轮及轴承2固定，故D2取55。考虑齿轮由轴套固定，故D4取62。考虑轴承选型相似及齿轮固定问题D5取70，D6取66，D7取60。 2、设计各轴段长度 考虑齿轮拆装与定位L4取78。考虑最左侧轴承拆装与定位L7取25。考虑链轮宽度B=72，L1取70。考虑轴承2与齿轮相对位置及轴承2左端固定L3取54。考虑链轮与轴承2相对位置及轴承2右端固定，故L2取52。考虑齿轮左端固定及轴环强度问题，L
6、5取8。考虑齿轮与轴承1之间相对位置及轴环宽度，L6取75。 3、轴初步构造设计图 7 6 5 4 3 2 1 4、初选轴承型号 由于，故选用向心推力轴承，考虑轴径为60，初选轴承型号为圆锥滚子轴承30212。 4.3选用连接形式与设计细部构造 1、选用连接形式 连接形式重要是指链轮与齿轮周向固定：初步选用运用键连接以固定链轮与齿轮。而键型号根据链轮与齿轮处轴径大小D1、D4分别为45mm、62mm，查《机械设计课程设计》中表20-1初选链轮处键公称尺寸为14
7、×9，而键长L1初取56mm；初选齿轮处键公称尺寸为18×11，键长L2初取63 2、设计细部构造 五、轴疲劳强度校核 5.1轴受力图 Q R2z R2y Rr Rt Ra R1y R1z 1 2 4 3 5.2绘制弯矩图 1、垂直面（XOZ）弯矩图 1 4 2 3 76272N·m 2、水平面（XOY）弯矩图 1 4 2 3 174960N·mm 323300N·mm 3、合成弯矩图 1 4 2 3 190826.3N·mm 323300N·mm 5.3绘制转矩图 1 4
8、 2 3 T=315884.6N·m 5.4确定危险截面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ⅣⅤ （ ） （ ） 通过对轴上零件受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考虑轴径大小及键槽、圆角等原因对轴应力影响，最终确定了5个危险截面。Ⅰ截面弯矩较大，且开有键槽，有应力集中。Ⅱ截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。Ⅲ截面弯矩最大。Ⅳ截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。Ⅴ截面弯矩小，但开有键槽，有应力集中。 5.4计算安全系数，校核轴疲劳强度 1、计算Ⅰ截面处安全系数 综合影响系数，如下； 有效应力集中系数 Kσ=1.81 Kτ=1.60
9、 绝对尺寸系数 εσ=0.78 ετ=0.74 加工表面表面质量系数 β=0.95 应力总数 弯曲 Ψσ=0.34 扭转 Ψτ=0.21 计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力 I截面处最大弯矩 I截面最大扭矩 将弯曲应力当作对称循环应力争解，有： 计算扭转切应力 将扭转切应力看作脉动循环应力争解，有： 按疲劳强度计算安全系数 综合安全系数 2、计算Ⅱ截面处安全系数 有效应力集中系数 Kσ=1.58 Kτ=1.41 绝对尺寸系数 εσ=0.81 ετ=0.76 加工表面表面质量系数 β=0.95 应力总数
10、 弯曲 Ψσ=0.34 扭转 Ψτ=0.21 计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力 Ⅱ截面最大弯矩 Ⅱ截面最大扭矩 将弯曲应力当作对称循环应力争解，有： 计算扭转切应力 将扭转切应力看作脉动循环应力争解，有： 按疲劳强度计算安全系数 综合安全系数 3、计算Ⅲ截面处安全系数 有效应力集中系数 Kσ=1 Kτ=1 绝对尺寸系数 εσ=0.81 ετ=0.76 加工表面表面质量系数 β=0.95 应力总数 弯曲 Ψσ=0.34 扭转 Ψτ=0.21 计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力
11、 Ⅲ截面最大弯矩 Ⅲ截面最大扭矩 将弯曲应力当作对称循环应力争解，有： 计算扭转切应力 将扭转切应力看作脉动循环应力争解，有： 按疲劳强度计算安全系数 综合安全系数 4、计算Ⅳ截面处安全系数 有效应力集中系数 Kσ=2.26 Kτ=2.14 绝对尺寸系数 εσ=0.84 ετ=0.78 加工表面表面质量系数 β=0.95 应力总数 弯曲 Ψσ=0.34 扭转 Ψτ=0.21 计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力 Ⅳ截面最大弯矩 Ⅳ截面最大扭矩 将弯曲应力当作对称循环应力争解，有： 计
12、算扭转切应力 将扭转切应力看作脉动循环应力争解，有： 按疲劳强度计算安全系数 综合安全系数 5、计算Ⅴ截面处安全系数 有效应力集中系数 Kσ=1.81 Kτ=1.60 绝对尺寸系数 εσ=0.84 ετ=0.78 加工表面表面质量系数 β=0.95 应力总数 弯曲 Ψσ=0.34 扭转 Ψτ=0.21 计算抗弯模量与抗扭模量 计算弯曲应力 Ⅴ截面处最大弯矩 Ⅴ截面最大扭矩 将弯曲应力当作对称循环应力争解，有： 计算扭转切应力 将扭转切应力看作脉动循环应力争解，有： 按疲劳强度计算安全系数 综
13、合安全系数 综上所述：所校核截面安全系数均不不不小于许用安全系数[S]=2.0，故轴设计满足安全。 六、选用轴承型号，计算轴承寿命 6.1计算轴承所受支反力 6.2计算派生轴向力 6.3求轴承轴向载荷 6.4计算轴承担量动载荷 查表，取X1=0.4，Y1=1.5 查表9-6，取X2=1，Y2=0 查表9-7，取fd=1.5 根据弯矩图可得，fm1=1,fm2=2 6.5计算轴承寿命 因P2>P1，故计算按P2计算，查表9-4得ft=1，圆锥滚子轴承取10/3，查表得Cr=97800N。 轴承寿命符合规定。 七、键连接计算 校核平键强度 平键挤压应力计算公式为： 链轮处平键尺寸：h=9,d=45,l=56 齿轮处平键尺寸：h=11,d=62,l=63 带入公式得： 因两键均受冲击载荷，且为静联接，故许用压应力 通过比较，两键计算应力均不不小于许用应力，故判断其强度均合格。 八、轴系部件构造装配图
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