天津理工大学 机械工程学院 《机械设计》课程设计
项 目 计 算 及 说 明 计算结果 六、轴的阶梯化设计 6.1 估算最小轴径 由参考文献【1】P314 内容知，初算轴径可按降低许用切应力法。计算式为： d?39.55?10?p0.2???T??n6?C?3pn （参考文献【1】式 16.2） 式中： p ---- 轴传递的功率（Kw） n ---- 轴的转速（r/min） C ---- 系数，由查表得之。 由参考文献【4】P21 内容知，关于C值的取值，当轴的材料选用45钢时C=118-107。对于外伸轴，一般是初步估算轴的外伸端直径，此时取C=113-107，并且根据轴受弯矩大小决定C值大小。一般来说，如果外伸轴轴端安装联轴器时C取小值，如果安装带轮或链轮时C取大值。对非外伸轴，初算轴径为安装传动件处的直径，此时取C=118-113。 计算Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）的最小直径 转速nⅠ 输入功率PⅠ入 材料系数CⅠ 设计说明书第四章已求 设计说明书第四章已求 由参考文献【1】表16.2 高速轴I材料为45钢，经调质处理，外接带轮 则： CⅠ =118 nⅠ = 320 r/min PⅠ入 =3.22 kw CⅠ =118 最小直径d minⅠ d minⅠ = CⅠ (PⅠ入/nⅠ)1/3 =118×(3.22/320) 1/3 =25.5 mm 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径 5% - 8%，d minⅠ =25.5×（1+5%）=26.78mm 计算Ⅱ轴（中间轴）的最小直径 转速nⅡ 设计说明书第四章已求 取d minⅠ =28 mm nⅡ = 81.01 r/min 项 目 输入功率PⅡ入 材料系数CⅡ 计 算 及 说 明 设计说明书第四章已求 由参考文献【1】表16.2 - 16 -
计算结果 PⅡ入 = 3.13 kw 天津理工大学 机械工程学院 《机械设计》课程设计
最小直径d minⅡ 中间轴II材料为45钢,经调质处理 则： CⅡ =112 d minⅡ = CⅡ (PⅡ入/nⅡ)1/3 =112×(3.13/81.1) 1/3 =37.82 mm 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径 5% - 8%， 计算Ⅲ轴（低速级大齿轮轴）的最小直径 CⅡ =112 取d minⅡ =37 mm nⅢr/min =27.01 转速nⅢ 输入功率PⅢ入 材料系数CⅢ 设计说明书第四章已求 设计说明书第四章已求 由参考文献【1】表16.2 中间轴II材料为45钢,经调质处理，外接联轴器 则： CⅢ =112 PⅢ入 = 3.04 kw CⅢ =112 d minⅢ = CⅢ (PⅢ入/nⅢ)1/3 ==112×(3.02/27.01) 1/3 最小直径d minⅢ =53.84 mm 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径 5% - 8%， 取d minⅢ =60 mm 七、联轴器的选择 7.1 选择联轴器的工作要求 (1)由设计说明书第四章表4.1可知，Ⅲ轴的输出转速为27.01（r/min），所以所选联轴器允许的最大转速应大于18（r/min）。 (2)由设计说明书第四章表4.1可知，Ⅲ轴的输出功率为3.04（N·mm），即320（N·m），所以所选联轴器允许的最大转矩应大于320（N·m）。 (3)由设计说明书第六章可知，Ⅲ轴的最小估算直径为d min Ⅲ =70 (mm)，所以，联轴器的轴孔直径因大于70 (mm)。 项 目 7.2 联轴器的选择 计 算 及 说 明 计算结果 本次设计的减速器属于小型的减速器，减速器的输出轴可 采用弹性套柱销联轴器，它加工制造容易，装拆方便，成本低，- 17 -
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能缓冲减振。 由参看文献【7】表7-64 弹性套柱销联轴器（GB 4323-2002），选得联轴器的型号为LT9，材料为铁。其尺寸示意图如图7.1所示，相关参数见表7.1。 图7.1 弹性套柱销联轴器尺寸示意图 表7.1 TL11型联轴器相关参数 轴孔公称转矩 许用转速 直径 /(N·mm) /(r/min) /mm 1000 2850 55 112 250 60 0.2130 L(Y型) 轴孔长度D/mm A/mm /(kg·m-2) 转动惯量 项 目 计 算 及 说 明 计算结果 八、滚动轴承的选择 由于减速机Ⅰ、II、III轴上的齿轮都采用了斜齿轮，有一定的轴向力，故这里采用角接触球轴承。角接触球轴承尺寸的示意图，如图8-1所示。 - 18 -
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图8.1 角接触球轴承尺寸示意图 选择Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）的轴承 最小直径估算值d minⅠ 轴承内径dzcⅠ 轴承代号NⅠ 基本尺寸 设计说明书第六章已求 由于Ⅰ轴外接带轮，故此轴的最小直径应该为外伸端，所以可知轴承内径dzcⅠ ＞28 mm。 由参考文献【3】表13-4 由参考文献【3】表13-4 由参考文献【3】表13-4 dzcⅠ =40 mm DzcⅠ =68mm BzcⅠ =15mm 由参考文献【3】表13-4 da minⅠ =46 mm Da maxⅠ =62 mm ra maxⅠ =1 mm d minⅠ =28 mm 取dzcⅠ =40 mm 取NⅠ =6008 dzcⅠ =40mm DzcⅠ =68mm BzcⅠ =15mm da minⅠ =46 mm Da maxⅠ =62 mm 安装尺寸 ra maxⅠ =1mm 项 目 计 算 及 说 明 计算结果 选择II轴（中间轴）的轴承 最小直径估算设计说明书第六章已求 值d min II 轴承内径dzc II d min II =37 mm 由于II轴没有外伸端，故此轴的最小直径应该在轴 承处，所以可知轴承内径dzcⅠ ≥45 mm。 由参考文献【3】表13-4 - 19 -
取dzc II =40 mm 天津理工大学 机械工程学院 《机械设计》课程设计
轴承代号NII 基本尺寸 安装尺寸 由参考文献【3】表13-4 由参考文献【3】表13-4 dzc II =40 mm Dzc II =68 mm Bzc II =15 mm 由参考文献【3】表13-4 da min II =46 mm Da max II =62 mm ra max II =1 mm 取NII =6008 dzc II =40 mm Dzc II =68 mm Bzc II =15 mm da min II =46 mm Da max II =62 mm ra max II =1 mm 选择III轴（低速级大齿轮轴）的轴承 最小直径估算设计说明书第六章已求 d min Ⅲ =60 mm 值d min Ⅲ 由于III轴外接联轴器，故此轴的最小直径应该为外 伸端，所以可知轴承内径dzc Ⅲ ＞70 mm。 轴承内径dzc Ⅲ 轴承代号NⅢ 基本尺寸 由参考文献【3】表13-4 由参考文献【3】表13-4 由参考文献【3】表13-4 dzc Ⅲ =70 mm Dzc Ⅲ =110 mm Bzc Ⅲ =20 mm 由参考文献【3】表13-4 da min Ⅲ =77 mm Da max Ⅲ =103 mm ra max Ⅲ =1.1mm 取dzc Ⅲ =70 mm 取NⅢ =6014 dzc Ⅲ =70mm Dzc Ⅲ =110 mm Bzc Ⅲ =20 mm da min Ⅲ =77 mm Da max Ⅲ =103 mm ra max Ⅲ =1.1 mm 安装尺寸
项 目 计 算 及 说 明 计算结果 九、润滑和密封的选择 9.1 润滑 9.1.1 传动件的润滑。 9.1.1.1 润滑方式 由本设计说明书第五章知，减速器高速级大齿轮的直径为- 20 -