表11-4查得弹性系数ZE=188区域系数ZH= 2kT1u?1?ZEZHZε???d1≥ 3 ??Ψdu?［σH］?2?1.2?4.26?1043.96?1?188?2.5? =3?? 0.83.96?560?22 = mm 齿数取Z1=25 d1Z1Z2=119 模数m==25=按表4-1取m=2 则实际的分度圆直径 d1=m·Z1 =25×2=50mm d2=m·Z2=119×2=238mm 齿宽b=Ψd·d1=37.76mm取b1=45mm,b2=40mm 4）轮齿弯曲强度校核计算 由图11-8,11-9得 YFa1=,YFa2=; YSa1=,YSa2=; σF1=2KT1YSa1YFa1b2z1m2 =2×1.2×4.26×105×1.59×2.7340×25×222.21×1.812.73×1.59 = Mpa<[σF1]=448Mpa (合适) σ2= σF1YFa2·YSa2YFa1·YSa1=× =<[σF2] =352Mpa (合适) 4）齿轮的圆周速度 Ｖ=π×d1×n2π×150×57260×1000=60×1000= m/s 对照表11-2可知选择9级精度合适。 5）齿轮的几何尺寸 分度圆直径d1=m·Z1 =25×2=50mm d2=m·Z2=119×2=238mm齿顶圆直径 da1?m?z1?2??2??25?2??54㎜ da2?m?z2?2??2??119?2??242㎜ 齿根圆直径 df1?m?z1?2.5??2??25?2.5??45㎜ df2?m?z2?2.5??2??119?2.5??233㎜ 小齿轮与轴做成一体为齿轮轴结构；大齿轮采用锻造轮辐式结构
六、轴的设计计算 1、主动轴（齿轮轴）的设计与校核 （1）选择轴的材料，确定许用应力。 选45钢，调质处理，其硬度为217-255HBS，抗拉强度为600MPa （2）按扭转强度估算轴的直径 取C=118，因此有 d≥C3P/n=1182.55572mm= mm 考虑该段轴上有一键槽，拟取d=×= mm圆整d=25mm （3）对轴进行结构设计 ① 确定轴上零件的位置和定位、固定方式。 由于是单级齿轮减速器，应把齿轮布置在箱体内壁的中间，轴承对称布置在齿轮的两边，轴的外伸端安装带轮。 齿轮靠轴环实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定。两端轴承靠轴肩实现轴向定位和固定，靠过盈配合实现周向固定。轴通过两端轴承盖实现轴向定位。带轮靠轴肩、平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向固定。 (3)确定轴各段直径和长度 1从大带轮开始右起第一段，D1=25mm，轮的宽度50mm，取 ○L1=50mm 2右起第二段直径取D2=30mm ○根据轴承端盖箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离，则取第二段的长度L2=40mm 3右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承○有径向力，而轴向力为零，选用6207型轴承，其尺寸为d×D×B=35×75×17，那么该段的直径为D3=35mm，长度为L3=17mm 4右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承○的内圈外径，取D4=42mm，长度取L4= 15mm 5右起第五段，该段为齿轮轴段，齿轮的宽度为45mm，则，此○段的直径为D5=54mm，长度为L5=45mm 6右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承○的内圈外径，取D6=42mm 长度取L6= 15mm 7右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为○D7=35mm，长度L7=17mm 4） 齿轮上作用力的大小、方向 1小齿轮分度圆直径：d1=50mm ○
d1=50mm T1= N·m Ft=1704N Fr= d≥ d≥
2作用在齿轮上的转矩为：T1 = N·m ○3求圆周力：Ft=2T1/d1=2××103/50=1704N ○4求径向力Fr=Ft·tanα=1704×tan200= ○5）校核的强度 ① 制轴的计算简图，如图(a)所示。 ② 制水平面内弯矩图，如图（b）所示。 水平方向支反力 1704=852 N 22L截面C处的弯矩为 MhC=FhA=852×= N·m 2FFhA=FhB=t=③ 绘制垂直面内弯矩图，如图(c)。 两支承端的约束反力为 FvA=FvB=Fr=620.21= 22L0.139 Mcv=FvA.=×= d1 22④ 绘制合成弯矩图，如图(d)。 截面C的合成弯矩为： ⑤ 制扭矩图，如图（e）。 轴传递的转矩T= Ft×d1/2= N·m ⑥ 制当量弯矩图，如图（f）。 因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数为α≈,危险截面C处的弯矩为: ⑦ 算危险截面C处满足强度要求的轴径： 由弯扭组合强度校核强度公式［σ-1b］=60Mpa d≥3MeC/0.1[??1b]= 由于C处有键槽，故将轴径加大4%， 即d=×=。而结构设计草图中强度足够。 2、从动轴的设计与校核 2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217~255HBS 轴的输入功率为PⅡ= KW 转速为nⅡ=min 根据课本13-2式，并查表13-2，取c=118 3d≥C·P22.45?118?3?32.24mm n2120.17
考虑到有两个键槽d=d×= 圆整35mm 3)确定轴各段直径和长度 1从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则○轴35mm，查标准GB/T 5014—2003，选用LH3型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=60mm,轴段长L1=58mm 2右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取○40mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，端盖的外端面与半联轴器左端面的距离，故取该段长为L2=40mm 3右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴○承有径向力，而轴向力为零，选用6209型轴承，其尺寸为d×D×B=45×85×19，那么该段的直径为45mm，长度为L3=35mm 4右起第四段，该段装有齿轮第四段的直径取50mm,齿轮○宽为b=40mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=38mm 5右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴○肩的直径为D5=55mm ,长度取L5=16mm 6右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为○D6=45mm，长度L6=19mm 4)求齿轮上作用力的大小、方向 1大齿轮分度圆直径：d1=238mm ○2作用在齿轮上的转矩为：T2 =·m ○3求圆周力：Ft=2T2/d2=2×194940/238= ○4求径向力Fr=Ft·tanα=×tan200= ○Ft，Fr的方向如下图所示 5） 校核从动轴的强度。 ①绘制轴的计算简图，如图(a)所示。 ② 制水平面内弯矩图，如图（b）所示。 水平方向上的支反力为 FFhA=FhB=t=21638.2=（N） 2截面C处的弯矩为 MhC=FhAL=×= N·m 2③ 制垂直面内弯矩图，如图(c)。
垂直方向上的支反力为 FvA=FvB=Fr=(N) 2L Mcv=FvA.=×= N·m 2④绘制合成弯矩图，如图(d)。 截面C的合成弯矩为： ⑤绘制扭矩图，如图（e）。 齿轮与联轴器之间的扭矩为： T= Ft×d2/2=×238/2= N·m ⑥绘制当量弯矩图，如图（f）。 因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数为α≈,危险截面 C处的弯矩为: ⑦算危险截面C处满足强度要求的轴径： 由弯扭组合强度校核强度公式［σ-1b］=60Mpa d≥3MeC/0.1[??1b]= 由于C处有键槽，故将轴径加大4%，即×=。而结构设计草图中，该处的轴径为55mm，故强度足够。 七、键的选择和校核 1．输入轴与大带轮联接采用平键联接 此段轴径d1=25mm,L1=50mm 查手册选用A型平键， 选得：b×h×L=8mm×7mm×40mm l=L-b=40-8=32mm σp=4 ·T1/(d·h·l) =4××1000/（25×7×32） = < [σp] =125Mpa 2、输出轴与大齿轮联接采用平键联接 轴径d2=50mm L2=38mm 查手册 选A型平键 选b×h×L=16mm×10mm×32mm l=L-b=16mm σp=4 ·T2/（d·h·l） =4××1000/（50×10×16） = < [σp] =125Mpa 3、输出轴与联轴器联接用平键联接 轴径d3=35mm L3=58mm 查手册P51 选用A型平键
b×h×L=8mm×7mm×45mm b×h×L=16mm×10mm×36mm b×h×L=10mm×8mm×50mm Cr=> 此轴承合格 Cr=> 此轴承合格
机械设计课程程设计说明书
