本文格式為Word版，下載可任意編輯——機械設計課程設計二).齒輪軸的設計

Ⅰ.輸出軸上的功率P??、轉速n??和轉矩T??

由上可知P???8.63kw，n???303.125rmin，T???2.719?10N?mmⅡ.求作用在齒輪上的力

因已知高速小齒輪的分度圓直徑

d1?mz1?3?29?87mm而Ft?2T??d1?2?2.719?108755?6250.57N

Fr?Fttan??2275NFa?0Ⅲ.初步確定軸的最小直徑

材料為45鋼，調質處理。根據《機械設計》表15-3，取A0?115，于是

d'min?A03P??n???35.115mm

由于鍵槽的影響，故dmin?1.03dmin?36.17mm

輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的直徑dⅠ?Ⅱ，取dⅠ?Ⅱ?38mm，根據帶輪結構和尺寸，取lⅠ?Ⅱ?100mm。Ⅳ.齒輪軸的結構設計

(1).根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度

1).為了滿足帶輪的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直徑dⅡ?Ⅲ?42mm；

2).初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，應選用角接觸球軸承。依照工作要求并根據dⅡ?Ⅲ?42mm，查手冊選取單列角接觸球軸承

7209AC，其尺寸為

d?D?B?45mm?85mm?19mm'，故

dⅢ?Ⅳ?dVII-VIII?45mm；而lⅥI?VIII?19mm。

1

3).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸段V-VI的直徑dV-VI?87mm，

lV-VI?92mm。軸肩高度h?0.07dIII-IV，故取h?3.5mm，則軸環處的直徑dⅣ?Ⅴ?dⅥ?Ⅶ?52mm。軸環寬度b?1.4h，取lⅣ?Ⅴ?6.5mm，由于要使大小

齒輪對齊嚙合，故lVI-VII?26.5mm。

4).軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結構設計而定)。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與大帶輪右端面間的距離l?30mm，故lⅡ?Ⅲ?50mm。

5).取齒輪距箱體內壁的距離a?15mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取s?8.5mm，已知滾動軸承寬度T?19mm，則

lⅢ?Ⅳ?T?s?a?lⅣ?Ⅴ?(19?8.5?15?6)mm?36.5mm(2).軸上零件的周向定位

帶輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按dⅠ?Ⅱ由《機械設計》表6-1查得平鍵截面b?h?10mm?8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm。滾動軸承與軸的周向定位是由過度協同來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。(3).確定軸上圓角和倒角尺寸

參考《機械設計》表15-2，取軸端圓角2?45?。至此，已初步確定了軸的各段和長度，簡圖如下：

Ⅴ.求軸上的載荷

首先根據軸的結構圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應從手

2

冊中查取a值。對于7209AC型角接觸球軸承，由手冊中查得a?24.7mm。因此。作為簡支梁的軸的支撐跨距L2?L3?130.6mm。根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。

從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出齒輪所在截面是軸的危險截面。現將計算處的此截面處的M載荷H、MV及M的值列于下表。

垂直面VFNV1?1163.6N,FNV2水平面H支反力FFNH1?3197.08N,FNH2?3053.5N?1111.4N3

彎矩MMH?203973.8N?mmMV?74241.52N?mm總彎矩扭矩TM?217064.77N?mmT?271900N?mmⅥ.按彎扭合成應力校核軸的強度

進行校核時，尋常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。根據上表數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環變應力，取

??0.6，軸的計算應力

?ca?M1?(?T)W22?173675.2?(0.6?271900)0.1?87322?3.6MPa

前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由《機械設計》表15-1查得

[??1]?60MPa，因此?ca??[??1]，故安全。

三).滾動軸承的校核

軸承的預計壽命LH?8?8?2?300?38400hⅠ計算輸入軸承(1).已知

n???303.125rmin，

'兩軸承的徑向反力

FR1?3197.08N,FR2?3053.5N

由選定的角接觸球軸承7209AC，查《機械設計》表13-7可知：軸承派生軸向力FS?0.63Fr，即FS1?0.68?3197.08?2174.0144N，FS2?2076.38N(2).由于FS1?Fa?FS2，所以Fa??97.6344N

故FA1?FS1?2174.0144N，FA2?FS2?Fa?2174.0144N(3).FA1FR1?0.68，FA2FR2?0.71，查手冊可得e?0.68由于FA1FR1?e，故X1?1,Y1?0;FA2FR2?e,故X2?0.41,Y2?0.87(4).計算當量載荷P1、P2

4

由《機械設計》表13-6，取fp?1.2，則P1?fp(X1Fr?Y1FA)?3836.5NP2?fp(X2Fr?Y2FA)?3772N(5).軸承壽命計算

由于P1?P2，取P?3836.5N，角接觸球軸承，取??3，ft?1查手冊得7209AC型角接觸球軸承的Cr?36.8，則

6L10003'H?1060n(ftCP)??10660?303.125?(36.8?3836.5)?48525h?LH

故滿足預期壽命。Ⅱ.計算輸出軸承(1).

已

知

n????62.1rmin，

兩軸承的徑向FR1?2872.82N,FR2?3089.62N

由選定的角接觸球軸承7214AC，軸承內部的軸向力FS?0.63FrFS1?0.63FR?1809.9N,FS2?0..63FR?1946.5N(2).由于FS1?Fa?FS2，所以Fa?136.6N

故FA1?FS1?FA?1946.5N，FA2?FS2?1946.5N(3).FA1FR1?0.67，FA2FR2?0.63，查手冊可得e?0.68由于FA1FR1?e，故X1?1,Y1?0;FA2FR2?e,故X2?1,Y2?0(4).計算當量載荷P