青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）
面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数2.6618，并圆整为标准值m=3mm，按接触强度算得的分度圆直径
d1=92.312mm，算出小齿轮齿数Z1=4)几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径
d1==31,故Z2=i2Z1=111.78， 取Z2=112。 md1=Z1m=31?3?93mm
d2=Z2m=112?3?222mm
(2)计算中心距
a?d1?d2?214.5mm 2 (3)计算齿轮宽度
b=?dd1=93 mm
取B2=93mm, B1=100mm
（4）结构设计
小齿轮：因其齿顶圆直径da1<160mm，故选用实心结构，结构尺寸见零件图。 大齿轮：因其齿顶圆直径160mm 3.2.3 III轴（输出轴）设计 已知：PIII=6.71 KW，nIII=64.53 r/min，TIII=993.03 N·m 低速级大齿轮分度圆直径为d2=292 mm 1)求作用在齿轮上的力 331.24×103/310=2984 N (4-1) Ft=2TIII/d2=2× Fr=Fttgα=2984×tg20o=1086 N (4-2) 2)初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。据《机械设计》表15-3，取A0=112 ∴dmin=A0PIII3.43=112×3=56 mm (4-3) nIII98.93输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径dI?II（图3.1）。为了使所选的 18 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文） 轴直径dI?II与联轴器的孔径适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩Tca=KAT3，查《机械设计》表14-1，取KA=1.5，则： m (4-4) Tca=KAT3=1.5×331.24=497 N· 按照计算转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件，查《课程设计》表17-5JB/ZQ4384-1986，选用KL6型滑块联轴器，KL6联轴器JB/ZQ4384-1986，其公称转矩为500 N·m。主动端轴孔长度L1=50mm，主动端孔径d=95mm，故取dI?II=60mm。 3)结构设计[9] (1)拟订轴上零件的装配方案 (2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 <1>为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，故取 dII?III=45mm；左端用轴端挡环定位，按轴端直径取挡圈直径D=50mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=82 mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II段的长度应比L1略短，现取LI?II=80 mm。 <2>初步选择滚动轴承：因轴承主要承受径向力的作用，故选用深沟球轴承。 参照工作要求并根据dII?III=45mm，查取《课程设计》表１８－２选取 滚动轴承6010GB/T276—1994，其尺寸为d×D×B＝50mm×80mm×16mm，故dIII?IV=dVII?VIII=５０mm，由于在左端轴承内侧的Ⅲ-Ⅳ段需加一―甩油环‖，由后面设计知，甩油环的宽度 L=10mm，故 lIII?IV=16mm+10mm=26mm，取dIV?V=56mm。 <3>安装齿轮处的轴段Ⅵ-Ⅶ的直径dVI?VII=５５ mm，齿轮的右端与右轴承 间采用甩油环定位。已知齿轮轮毂的宽度为70mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lVI?VII=66mm。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，故取h=5mm，则轴环处直径 dV?VI=65mm，轴环宽度b≥1.4h，取lV?VI=10mm。 <4>轴承端盖的总宽度约为46mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑 的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端间的距离l=54mm，故取lII?III=100mm。 <5>取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm，小齿轮轴上两齿轮端面间距c=２０ mm。考虑到箱体的铸造过程误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体 19 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文） 内壁一段距离Ｓ，取Ｓ=８mm，已知滚动轴承宽度Ｂ=１６mm，小齿轮比大齿轮宽75-70=5mm，高速级大齿轮宽B2=４８mm，小齿轮宽B1=５３mm。则：lVII?VIII=B+S+a+(70-66)=16+8+16+4=44mm lIV?V=B2+ a+c+S+5/2–lV?VI–l=48+16+20+8+2.5–10–10=74.5mm (3)轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按dVI?VII由《课程设计》表15-25查得平键截面b×h=16mm×10mm，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为了保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H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为10mm×8mm×70mm，半联轴器与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 (4)确定轴上圆角和倒角尺寸 取端倒角为2×45?，各轴肩处的圆角半径均为R2。 4)求轴上的载荷 首先作出轴的计算简图。并根据计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图及弯矩图、扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。将计算出的截面C处的 MH、MV及M的值列于表3-1。 表3-1 C截面的受力大小 载荷 支反力F 弯矩M 总弯矩 扭矩T 5)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据《机械设计》式15-5及上表中的数值，并取α=0.6，轴的计算应力 水平面H 垂直面V FNH1=978N，FNH2=2006N MH=134402N?mm FNV1=356N，FNV2=730N MV=48910 N?mm 2222?48910?MVM=MH=134402=143025 N?mm T3=331240 N?mm ?ca= M2?(?T3)2W2143025?(0.6?331240)2=MPa=14.7 Mpa (4-5) 30.1?55查得调质处理的45钢[??1]=60Mpa。因此?ca<[??1]，故安全。 6)轴承验算 2222(1)左侧轴承所受径向力Fr1=FNH1?FNV1=978?356=1041N 2220062?7302=2135N 左侧轴承所受径向力Fr2=FNH2?FNV2= 20 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文） 故按右侧所算的Fr2计算。 (2)计算当量动载荷P： P=fp（XFr+YFa） ∵此题中轴承主要承受径向力，轴向力很小，故可按公式P=fpFr计算； 按45钢表13-6，fp=1.0~1.2，取fp=1.2，则P=1.2×2135=2562N。 (3)查得6010型轴承的基本额定动载荷C=22000N； 轴承预期计算寿命L'h=8×300×10=24000；对于球轴承ε=3。 (4)验算6010轴承的寿命 106106?C??2200??????=Lh=?=106705h>24000h (4-6) 60n?P?60?98.9?2562?即高于预期计算寿命。故符合要求。 7)键的强度校核[12] 以齿轮处的键为例： 已知：T=331.24N?m，轴径d=55mm，键的尺寸 b×h×L=16mm×10mm×56mm。 键、轴和轮毂的材料都是钢，由《机械设计》表6-2查得许用挤压应力[?p]=100~120Mpa，取[?p]=110 Mpa。 键的工作长度L=L–b=56–16=40mm 键与轮毂键槽的接触高度K=0.5h=0.5×10mm=5mm 332T?1032?331.24?103==60.2 Mpa<[?p]=110 pa (4-7) ?p= 5?40?55Kld故联接的挤压强度足够，符合要求。 3.2.4 II轴结构设计 已知：PII=3.53KW，nII=316.5r/min，TII106.51N?m 1)初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。据《机械设计》表15-3，取A0=112 ∴dmin=A03PII3.53=112×3=45 mm nII316.5输出轴的最小直径显然是安装轴承处的直径dI?II和dV?VI（图3.3）。为了使所选的轴直径dI?II与联轴器的孔径适应，故需同时选取轴承的型号。由《课程设计》表18-2，选用6006型深沟球轴承，其尺寸为d×D×B=30mm×55mm×13mm，故取dI?II=dV?VI50mm。 21 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文） 2)轴的结构设计 (1)拟订轴上零件的装配方案 (2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 <1>取安装齿轮处的轴段II-III、IV-V的轴径dII?III=dIV?V=45mm；大齿轮 的左端、小齿轮的右侧与轴承之间采用甩油环定位。已知大小齿轮轮毂宽度分别为48mm、75mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lII?III=44 mm，lIV?V=70mm。大齿轮的右侧、小齿轮的左侧采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，取h=5mm，则轴环处的直径dIII?IV=45mm。轴环宽度即为两齿轮间距c，取c=20mm，即 lIII?IV=20mm。 <2>∵轴Ⅱ上的小齿轮与轴Ⅲ上的大齿轮啮合，故它们的对称轴线应重合。 轴Ⅲ上大齿轮对称轴线到箱体内壁距离l1=31+20=51mm，∴轴Ⅱ上小齿轮对称轴线到箱体内壁距离l2=75/2+a=51mm，∴a=13.5mm。仍取S=8mm。 ∴lV?VI=（75-70）+a+S+B=5+13.5+8+13=39.5mm。 ∵在计算Ⅲ轴时已确定Ⅱ轴上大齿轮左侧距箱体内壁a=16mm， ∴lI?II=（48-44）+a+S+B=4+16+8+13=41mm。 <3>轴上零件轴向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键联接。按dII?III由《课程设计》表15-25查得平键截面b×h=10mm×8mm，键长为32mm，同时为了保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H7/n6；同理查得dIV?V处选用平键为10mm×8mm×56mm，齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 <4> 确定轴上圆角和倒角尺寸 取端倒角为1×45?，各轴肩处的圆角半径均为R1。 3.2.5 I轴结构设计 已知：PI=3.64KW，nI=1440r/min，TI=24.14N?m； 因此轴为齿轮轴，故轴的材料应与齿轮材料相同，为40Cr。 22