机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计
由《机械设计（第八版）》附图3-2的尺寸系数???0.69，扭转尺寸系数???0.83。轴按磨削加工，由《机械设计（第八版）》附图3-4得表面质量系数为??????0.92 设计计算及说明 轴未经表面强化处理，即?q?1，则综合系数为 结果 1.911??1?2.86????0.690.92k?11.461K????1???1?1.85????0.830.92 K????1?又取碳钢的特性系数为 k?1???0.1 ???0.05 计算安全系数Sca值 275?23.4K??a????m2.86?4.11?0.1?0??1155S????20.86 K??a????m1.85?2.78?0.05?2.7822S?S?23.4?20.86Sca???15.57??S?1.5S?^2?S?^223.4^2?20.86^2S???1??故可知安全。 （3）截面左侧 33.5mm3 抗弯截面系数 W?0.1d?0.1?55?1663733mm3 抗扭截面系数Wt?0.2d?0.2?55?33275 截面右侧弯矩M?MH2?MV2?102.713N.m 截面上的扭矩TIII=390.92N.M 截面上的弯曲应力 21
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?b?截面上的扭转切应力 M102713??6.17MPa W16637.5 ?T?T??390920??11.75MPa WT33275 结果 设计计算及说明 过盈配合处取 k?????k?k??3.14则?2.51 ????故有效应力集中系数为 ?0.8k?1?1?3.23????0.92又取碳钢的特性系数为 k?11K????1?2.51??1?2.6????0.92K????1?3.14?计算安全系数Sca值 k?1275?13.8K??a????m3.23?6.17??1155??9.96 S??K??a????m1.85?11.75?0.05?11.7522S?S?13.8?9.96Sca???8.07??S?1.5S?^2?S?^213.8^2?9.96^2S???1??故可知安全。 5.3中间轴（II轴）的设计 1、求输入轴上的功率P、转速n和转矩T P??4.655 kw n?=436.36r/min T?=101.88N.M 2、求作用在齿轮上的力 已知小斜齿轮的分度圆直径为 d?mz?62mm d?mz?62mm ??14?35?33??
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2T22?101880??3286Nd162tan?ntan20? Fr1?Ft1?3286??1236N cos?cos14?35'33''Fa1?Ft1tan??3286?tan14?35'33''?855.6NFt1?Ft1?3286.5NFr1?1236NFa1?855.6N 已知圆锥直齿轮的平均分度圆直径 设计计算及说明 结果 dm2?165.5mmdm2?d2(1?0.5?R)?mtZ2(1?0.5?R)?2.75?73?(1?0.5?0.35)?165.6mm 2T32?101.88??1230.4Ndm20.1656Fr2?Ft2tan?cos?2?1230.4?tan20??cos65?40'30''?184.5N Fa2?Ft2tan?sin?2?1230.4?tan20??sin65?40'30''?408NFt2?圆周力Ft1、Ft2，径向力Fr1、Fr2及轴向力Fa1、Fa2的方向如图八所示 Ft2?1230.4NFr2?184.5NFa2?408N 23
图八、中间轴受载荷图
机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计 3、初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40Cr（调质），根据《机械设计（第八版）》表15-3，取A0?110，得dmin?A03间 4.655?24.21mm，中 436.36dmin?24.21mm 结果 计计算及说明 轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径d1?2和d5?6 4、轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案（见图九） 图九、中间轴上零件的装配 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据d1?2?d5?6?24.21mm，由《机械设计课程设计》表13.1中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为d?D?T?30mm?72mm?20.75mm，d1?2?d5?6?30mm。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由《机械设计课程设计》表13.1查得30306型轴承的定位轴肩高度37mm，因此取套筒直径37mm。 2）取安装齿轮的轴段d2?3?d4?5?35mm，锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长L?42mm，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取l2?3?38mm，齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 d1?2?30mm d5?6?30mm d2?3?35mm d4?5?35mm l2?3?38mm h?0.07d，故取h?4mm，则轴环处的直径为d3?4?43mm。 3）已知圆柱直齿轮齿宽B1?67mm，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴
d3?4?43mm l4?5?63mm 24
机械设计课程设计：二级圆锥-圆柱齿轮减速器设计 段应略短于轮毂长，故取l4?5?63mm。 4）齿轮距箱体内比的距离为a=16mm，大锥齿轮于大斜齿轮的距离为c=20mm，在确定滚动轴承的位置时应距箱体内壁一段距离s=8mm。则取l1?2?53.75mm l1?2?53.75mm l3?4?20mm l3?4?20mm l5?6?46.75mm （3）轴上的周向定位 l5?6?46.75mm 结果 25
设计计算及说明 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按d2?3由《机械设计（第八版）》表6-1查得平键截面b?h?10mm?8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为32mm，同时为保H7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m6；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按d4?5由《机械设计（第八版）》表6-1查得平键截面b?h?10mm?8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴H7配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为m6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为2?45?，轴肩处的倒角可按R1.6-R2适当选取 5、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简图，在确定支点时查得30310型的支点距离a=15.3mm。所以轴承跨距分别为L1=55.45mm，L2=74.5mm。L3=60.95mm做出弯矩和扭矩图（见图八）。由图八可知斜齿轮支点处的截面为危险截面，算出其弯矩和扭矩值如下： 载荷 支反力F 水平面H 垂直面V FNH1?1922.3N FNH2?25940.58N FNV1?52.19N FNV2?1103.69N 弯矩M MH1??106590N.mm MH2??158140N.mm Mv1??2893N.mm Mv2?30888N.mmMv3?40746N.mmMv4?67270N.mm 总弯矩 扭矩T
22=171853N.mm M?158140?67270 T?=101.88N.mm