湖北工业大学商贸学院毕业论文————机电一体化专科三班
L5?B????1?(L3?L4) ?17?5?10?(49?40)mm ?41mm（6）轴上力作用点的间距 轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离a3=13.8mm，则由图12-7可得轴的支点与受力点间的距离为 L5=41mm l1?T????1?b3?a3285?18.25?5?10??13.8mm 2?61.95mml1?61.95mml2?80.6mm l3?56.35mm 由装配图知l2?80.6mm，l3?56.35mm 5.键连接 齿轮与轴段间采用A型普通平键连接，查表8-31取其型号 4间采用A型普通平为键12?100 GB/T1096—1990，齿轮与轴段○键连接，型号为键12?45 GB/T1096—1990 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 21 页 共 40 页
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6.轴的受力分析 （1）画轴的受力简图 轴的受力简图如图5所示 （2）计算支承反力 在水平面上为 ddFr3(l2?l3)?Fr2l3?Fa2m2?Fa33 22R1H?l1?l2?l3 51.2121.13731.6?(80.6?56.35)?111.7?56.35?120.4??432.6? 22?NR1H=586.2N 54.55?80.6?56.35 ?586.2N R2H=Fr3-R1H-Fr2=731.6-586.2-111.7N=33.7N R2H=33.7N 在垂直平面上为 Ft3(l2?l3)?Ft2l3R1v? l1?l2?l3 1962.9?(80.6?56.35)?879.39?56.35 ?N 54.55?80.6?56.35 ?1662.5NR1v=1662.5N R2v?Ft3?Ft2?R1v ?1962.9?879.39?1662.5N ?1179.8NR2V=1179.8N 轴承1的总支承反力为 2222R1?R1H?R1v?586.2?1662.5N?1762.8N R1=1762.8N 轴承2的总支承反力为 22R2?R2H?R2v?33.72?1179.82N?1180.3N R2=1180.3N （4）画弯矩图 弯矩图如图5c、d、e所示 在水平面上，a-a剖面为 MaH=-R1Hl2=-586.2*54.55=-31977.2Nmm a-a剖面右侧为 d3 M??M?FaHaHa3 2 51.2??31977.2?432.6?N?mm 2 ??20902.6N?mmb-b剖面右侧为 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 22 页 共 40 页
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d??Fa22MbH?MbH2142.5?1899?120.4?N?mm2 ??6679.5N?mm???R2Hl3MbH??33.7?56.35N?mm?1899N?mm在垂直平面上为 Mav?R1vl1?1662.5?54.55N?mm?90689.4N?mmMbv?R2vl3?1179.8?56.35?66481.7N?mm合成弯矩 Ma?M2aH?M2ava-a剖面左侧为 ?(?31977.2)2?90689.42N?mm ?96161.9N?mm??M?2aH?M2avMaa-a剖面左侧为? (?20902.6)2?90689.42N?mm ?93067.1N?mmMb?M2bH?M2bvb-b剖面左侧为? (?6679.5)2?66481.72N?mm ?66816.4N?mm??M?2bH?M2bvMb.7N?mm b-b剖面右侧为?1899?66481?66508.8N?mm（4）画转矩图 转矩图如图5f所示，T2=50250Nmm 22 Ma=96161.9Nmm M'a=93067.1Nmm Mb=66816.4Nmm M′b=66508.8Nmm T2=50250Nmm 虽然a-a剖面左侧弯矩大，但a-a剖面右侧除作用有弯矩外还作用有转矩，其轴颈较小，故a-a剖面两侧均可能为危险面，故分别计算a-a剖面的抗弯截面系数 其抗弯截面系数为 bt(d2?t)2??22312?5?(22?5)2W????mm3 322d2322?22?650mm3机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 23 页 共 40 页
?d32
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7.校核轴的强度 抗扭截面系数为 bt(d2?t)2??22312?5?(22?5)2WT????mm3 162d2162?22?1695.6mm3 a-a剖面左侧弯曲应力为 ?b??d32 轴的强度满足要求 Ma96161.9?Mpa?147.9Mpa W650?93067.1Ma?Mpa?143.2Mpa W650a-a剖面右侧弯曲应力为 ?b'?扭剪应力为 ??T250250?Mpa?29.6Mpa WT1695.6 按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数??0.6，则当量应力为 ?e????2b?4(??)2 ?143.2?4?(0.6?29.6)Mpa 22?147.5Mpa???b，故a-a剖面右侧为安全截面 ?e由表8-26查得45钢调质处理抗拉强度极限?B?650Mpa，则由表8-32查得轴的许用弯曲应力???1b??60Mpa，?e????1b?强度满足要求 8.校核键连接的强度 齿轮2处键连接的挤压应力为 键连接的强度足够 ?p?4T24?50250?Mpa?34.6Mpa d4hl22?8?(45?12) 取键、轴及带轮的材料都为钢，由表8-33查得???p?125Mpa～150Mpa，?p????p，强度足够 齿轮3处的键长于齿轮2处的键，故其强度也足够 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 24 页 共 40 页
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三、低速轴的设计计算
低速轴的设计计算见表9 计算项目 计算及说明 计算结果 1.已知条件 低速轴传递的功率p3=3.49kw,转矩T3=574940Nmm，转速n3=57.97r/min，齿轮4分度圆直径d4=297.455mm，齿轮宽度b4=78mm 2.选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故由表8-26选用常用的材料45钢，调质处理 45钢，调制处理 查表9-8得C=106～135，取中间值C=106，则 p33.49dmin?C3?1063mm?41.54mm dmin=41.54mm n357.973.初算轴径 轴与带轮连接，有一个键槽，轴径应增大3%～5%，轴端最细处直径 d1>41.54+41.54*（0.03～0.05）mm=42.79～43.62mm
（1）轴承部件的结构设计 为方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构，该减速器发热小，轴不长，故 轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从最细处开始设计 1 轴段○1上安装联轴器，（2）联轴器与轴段○此段设计应与联轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所联接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查表8-37，取载荷系数KA=1.5，计算转矩为 Tc=KAT1=1.5*574940Nmm=862410N·mm 由表8-38查得GB/T5014-2003中的LX3型联轴器符合要求：公称转矩为1250N·mm，许用转速4750r/min，轴孔范围为30～48mm。取联轴器孔直径为45mm，轴孔长度L联=112mm，J型轴孔，A型键，联轴器从动端代号为LX3 45*112GB/T5014—2003，相应1 的直径d1=45mm。其长度略小于孔宽度，取L1=110mm 的轴段○2的设计 在确定轴段○2的轴径时，(3) 密封圈与轴段○应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸。 若联轴器采用轴肩定位，轴肩高度h=（0.07～0.1）d1=（0.07～0.1）*45mm=3.15～4.5mm。轴机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 25 页 共 40 页
d1=45mm L1=110mm