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4.结构设计
2的轴径d2=d1+2*（3.15～4.5）mm=51.3～54mm，其值最终由段○密封圈确定。该处轴的圆周速度均小于3m/s，可选用毡圈油封，查表8-27初选毡圈55JB/ZQ4606—1997，则d2=55mm 3和轴段○7的设计 考虑齿轮油轴向力存在，(4) 轴承与轴段○但3上安装轴承，其直径此处轴径较大，选用角接触球轴承。轴段○应既便于安装，又符合轴承内径系列。现暂取轴承为7008C 由表11-9得轴承内径d=40mm，外径D=68mm，宽度B=15mm，内圈定位直径da=50mm，外径定位Da=65mm，轴上力作用点与外圈大端面的距离a3=15.7mm，故d3=40mm。由于该减速器锥齿轮的圆周速度大于2m/s，轴承采用油润滑，无需放挡油环，取L3=15mm。为补偿箱体的铸造误差，取轴承靠近箱体内壁的端面与箱体内壁距离??5mm。 通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d7=40mm 6的设计 轴段○6上安装齿轮4，为便于齿轮（5）齿轮与轴段○的安装，d6应略大于d7，可初定d6=42mm,齿轮4轮廓的宽度范围为（1.2～1.5）d6=50.4～63mm，取其轮毂宽度与齿轮宽度b4=60mm相等，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定。为使套筒端面6长度应比齿轮4的轮毂略短，取能够顶到齿轮端面，轴段○L6=58mm 5和轴段○4的设计 轴段○5为齿轮提供轴向定位作（6）轴段○用，定位轴肩的高度为h=（0.07～0.1)d6=2.94～4.2mm，取h=4mm,则d5=50mm，L5=1.4h=5.6mm，取L5=8mm 4的直径可取轴承内圈定位直径，即d4=50mm，齿轮左 轴段○端面与箱体内壁距离为 d2=55mm d3=40mm L3=15mm d7=40mm d6=42m L6=58mm d5=50mm L5=8mm d4=50mm ?4??1?(b3?b4)/2?10?(65?58)/2mm?13.5mm 则轴段○4的长度L4?Bx????4?b4?L5 =194+5-13.5-95-8mm=82.5mm L4=82.5mm 2与轴段○7的长度 轴段○2的长度除与轴上的零件(7) 轴段○ 有关外，还与轴承座宽度及轴承端盖等零件有关。轴承座的宽度 为L???c1?c2?(5~8)mm，轴承旁连接螺栓为M20，则 c1=28mm，c2=24mm，箱体轴承宽度L=10+28+24+（5～8）mm=67～ 70mm，取L=70mm；轴承端盖连接螺钉查表8-29选螺栓 GB/T5781M10?25，其安装圆周大于联轴器轮毂外径，轮毂 外径不与端盖螺钉的拆装空间干涉，故取联轴器轮毂端面与轴承 端盖面的距离为K=10mm。则有 L2=65mm L2?L??t?Bd?K?B??=70+2+12+10-24-5mm=65mm 轴段○7的长度为 L7=61.5mm L7?B????4?(b4?L6)=24+5+12.5+(78-58）mm=61.5mm 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 26 页 共 40 页
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5.键连接 6.轴的受力分析 (8) 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=25.3mm，则由图12-10可得轴支点及受力点间的距离为 l1?L7?L6?b478?a3?61.5?58??25.3mm?55.2mm 22b78l2?L3?L4?L5?4?a3?15?82.5?8??25.3mm 22?119.2mm84?25.3?65?42mm?132.3mm 2 l1?55.2mml2?119.2mml3?132.3mm l3?a3?L2?1及齿轮4由轴段○6间采用A型普通平键连接， 联轴器与轴段○4查表8-31取其型号为键16?100 GB/T1096—1990，齿轮与轴段○间采用A型普通平键连接，型号为键20?100 GB/T1096—1990 （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 R1H?Fr4l2?Fa4l1?l2d42297.4552N 1498.5?119.2?853.5? ?55.2?119.2?296.3NR2H=Fr4-R1H=1498.5-296.3N=1202.2N 在垂直平面上为 R1v?Ft4l24027.7?119.2?N?2752.9N l1?l255.2?119.2R2v?Ft4?R1v?4027.7?2752.9N?1274.8N 轴承1的总支承反力为 R1?R1H?R1v?296.32?2752.92N?2768.8N 轴承2的总支承反力为 22R2?R2H?R2v?1202.22?1274.82N?1752.3N （3）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=-296.3*119.2Nmm=-35319Nmm a-a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 27 页 共 40 页
22 R1H=296.3N R2H=1202.2N R1v=2752.9N R2V=1274.8N R1=2768.8N R2=1752.3N 湖北工业大学商贸学院毕业论文————机电一体化专科三班
MaH′=R2Hl2=1202.2*119.2Nmm=143302.2Nmm 在垂直平面上为 Mav?R1vl1?2752.9?55.2N?mm?151960.1N?mm合成弯矩 Ma?M2aH?M2ava-a剖面为 ?(?35319)2?151960.12N?mm ?156010.6N?mmMa??M?2aH?M2ava-a剖面右侧为?143302.2?151960.1N?mm 22?208871.7N?mm（4）画转矩图 转矩图如图7f所示，T3=574940Nmm 7.校核轴的强度 因a-a剖面弯矩大，同时作用有转矩，a-a剖面为危险面 其抗弯截面系数为 Ma=156010.6Nmm M'a=208871.7Nmm T3=574940Nmm ?d36bt(d6?t)2??42320?7.5?(42?7.5)23W????mm 322d6322?42 3?5144.44mm 抗扭截面系数为 ?d36bt(d6?t)2??42318?7.5?(42?7.5)23WT????mm 162d6162?42 3?12626.87mm 弯曲应力为 M?208871.7 Mpa?40.6Mpa ?b?a? W5144.44扭剪应力为 T3574940 ???Mpa?45.5Mpa WT12626.87 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?40.62?4?(0.6?45.5)2Mpa ?68.04Mpa 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 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 28 页 共 40 页
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???1b??70Mpa，?e????1b?强度满足要求 8.校核键连接的强度 联轴器处键连接的挤压应力为 轴的强度满足要求 键连接的强度足够 ?p1?4T34?574940?Mpa?60.8Mpa d1hl45?10?(100?16)齿轮处键连接的挤压应力为 ?p2?4T34?574940?Mpa?57.0Mpa d6hl42?12?(100?20)取键、轴及带轮的材料都为钢，由表8-33查得???p?125Mpa～150Mpa，?p2????p，强度足够
十、减速器箱体的结构尺寸
圆锥-圆柱齿轮减速器箱体的主要结构尺寸列于表10。 名称 锥齿轮锥距 低速级中心距 下箱座壁厚 上箱座壁厚 下箱座剖分面处凸缘厚度 上箱座剖分面处凸缘厚度 地脚螺栓底脚厚度 箱座上的肋厚 箱盖上的肋厚 地脚螺栓直径 地脚螺栓通孔直径
代号 R a 尺寸/mm 179.65 184 10 9 15 14 25 8 8 M24 30 ? ?1 b b1 P M m1 d? d?′ 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 29 页 共 40 页
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地脚螺栓沉头座直径 底脚凸缘尺寸（扳手空间） 地脚螺栓数目 轴承旁连接螺栓（螺钉）直径 轴承旁连接螺栓通孔直径 轴承旁连接螺栓沉头座直径 剖分面凸缘尺寸（扳手空间） 上下箱连接螺栓（螺钉）直径 上下箱连接螺栓通孔直径 上下箱连接螺栓沉头座直径 箱缘尺寸（扳手空间） 轴承盖螺钉直径 检查孔盖连接螺栓直径 圆锥定位销直径 减速器中心高 轴承旁凸台高度 轴承旁凸台半径 轴承端盖（轴承座）外径 轴承旁连接螺栓距离 箱体外壁至轴承座端面的距离 轴承座孔长度（箱体内壁至轴承座端面的距离） 大齿轮顶圆与箱体内壁间距离 齿轮端面与箱体内壁间的距离
D0 L1 L2 n d1 d1′ D0 c1 c2 d2 d′2 D0 c1 c2 d3 d4 d5 H h 60 38 35 4 M20 22 40 28 24 M16 17.5 32 24 20 M10 M6 5 270 65 24 122.175 122.175 60 70 15.52 10 R? D2 S K ?1 ?2 十一、润滑油的选择与计算
齿轮选择全损耗系统用油L-AN68润滑油润滑，润滑油深度为1.18dm，箱体底面尺寸为6.6dm*1.94dm，箱体内所装润滑油量为
33
V=6.6*1.94*1.18dm=15.11dm
该减速器所传递的功率P0=3.41kw。对于二级减速器，每传递1kw的功率，需油量为
3
V0=0.7～1.4dm，该减速器所需油量为
33
V1=P0V0=3.86*（0.7～1.4)dm=2.702～5.404dm V1 机械设计课程设计计算说明书——圆锥—圆柱齿轮减速器第 30 页 共 40 页