【文章內(nèi)容簡介】 按齒面接觸疲勞強度計算 小齒輪選用 45鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 大齒輪選用 45鋼 ,正火調(diào)質(zhì)處理 Z1=20 Z 2 =66 K= d? = [σH] 1=532MPa [σ F]1=309MPa [σ H]2=491MPa [σF] 2=291MPa T1=44344N?mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械設計基礎課程設計 12 由【 1】 (P148表 113),知 EZ =,取較小的許用接觸應力 [σH] 2代 入： d1=[KT/ d? (u+1)/u( EZ /[σH] 2)2]1/3 =51(mm) 式中： d 1—— 小齒輪的分度圓直徑 ,T 1—— 小齒輪的轉(zhuǎn)矩 ,u—— 齒數(shù)比 ,u= Z 2/ Z1 d? —— 齒寬系數(shù) ,[σH] 2—— 許用接觸應力 。 齒輪的模數(shù)為 ： m=d 1/Z1? 51/20mm= 取標準模數(shù) m=。 計算齒輪的主要幾何尺寸 分度圓直徑 :d 1 = m Z1 =179。 20mm=50mm ， d 2 = m Z 2 =179。 66mm=165mm 齒頂圓直徑 :d a1=( Z1+ 2h *a)m=[(20+2179。 1)179。 ]mm =55mm d a2=( Z2+ 2h *a)m =[(66+2179。 1)179。 ]mm=170mm 中心距： a=(d 1+d 2)/2=(50+165)/2mm= 齒寬 :b=φ bd 1=50 mm 故取 b2=50mm,b1=b2+(5~10)mm,取 b1=60mm。 按齒根彎曲疲勞強度校核 確定有關系數(shù)如下： (1)、齒形系數(shù) FaY 查【 1】 (P149表 114), 1FaY =, 2FaY = (2)、應力修正系數(shù) SaY 查【 1】 (P149表 114), 1SaY =, 2SaY = 代入： σ F1 =2KT1/(bm2Z1)YFa1 YSa2=2179。 179。 44344/(50179。 179。 20)179。 179。 MPa = ? [σ F]1 =309MPa σ F2=σ F1179。 YFa2YSa2/ YFa1 YSa1=179。 179。 (179。 ) MPa =? [σF] 2=291 MPa 齒根彎曲強度校核合格。 計算齒輪的圓周速度 V 齒輪 ： V 齒輪 =π d1n1/(60179。 1000)= EZ = m= d 1 =50mm d 2 =165mm d a1=55mm d a2=170mm a= b2=50mm b1=60mm σ F1 = σ F2= V 齒輪 = 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械設計基礎課程設計 13 七、軸的設計 結(jié) 果 （一） 輸出軸的設計計算 軸的設計要求 在進行軸的設計時 ,為了保證其具有足夠的工作能力 ,必須根據(jù)使用條件對軸進行強度計算；對于有剛度要求的軸 ,還要進行剛度計算；對于高速運轉(zhuǎn)的軸 ,要進行 震動穩(wěn)定性的計算。但對于一般的機械設備中的軸 ,因轉(zhuǎn)速不高 ,只要保證強度或剛度要求就行了。另外 ,還要根據(jù)裝配、加工等具體要求 ,合理的進行軸的結(jié)構(gòu)設計。 軸的材料的選擇 由于工作時軸上的應力多為交變應力 ,所以軸的失效一般為疲勞斷裂 ,因此軸的材料首先應有足夠的疲勞強度；對應力集中敏感性低；還應滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性的要求了 ,并具有良好的加工性。軸的常用材料主要有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、和高強度鑄鐵。 因此 ,軸的材料選擇為 45 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理。查【 1】 (P224表 151)可知： 強度極限 σb=650MPa ,屈服極限 σs=360MPa ,許用彎應力 [σ ]=60 MPa, 硬度 217～ 255 HBS。 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑 軸徑 d的設計計算公式為 d≥ A(P2/n2) 1/3 查【 1】 (P230表 153),取 A=115,代入上面公式 ,得 : d≥ 28mm 考慮鍵槽影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準 ,將直徑增大 5%,則 d=28179。(1+5%)mm=2 取 d=30mm合適。 因此 ,可取最細的軸徑 d1=30mm。 軸的結(jié)構(gòu)設計 (1) 軸上零件的定位 ,固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央 ,相對兩軸承對稱分布 ,齒輪左面由軸肩定位 ,右面用套筒軸向固定 ,聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定 ,兩軸承分別以軸肩和大筒定位 ,則采用過渡配合固定 。 (2) 確定軸各段直徑 繪制軸的計算簡圖 45鋼調(diào)質(zhì)處理 σb=650MPa σs=360MPa [σ ]=60 MPa P2= n2= (r/min) A=115 d=30mm d1=30mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械設計基礎課程設計 14 圖 輸出軸的結(jié)構(gòu) 圖 查【 2】 (P42),定位軸肩：當直徑變化時為了固定軸上零件或承受軸向力時 ,其軸肩高度要大些 ,如圖 d1與 d2,d4與 d5, d6與 d7的軸肩 . 查【 1】 (P226表 152),可知 ,為保證零件與定位面靠緊 ,軸上的過度圓角半徑 r應小于軸上的零件圓角半徑 R和倒角 C。一般取定位軸肩高度 a=(～ )d,軸環(huán)寬度 b? 。 所以 ,d2= d1+2(～ )d1=～ 36mm ?。?d2=34mm 查【 2】 (P42),有配合或安裝標準件的直徑：軸上有軸、孔配合要求的直徑 ,如圖 所示的安裝齒輪和聯(lián)軸器處的直徑 d d1,一般應取標準值 (見 查【 2】 表 107表 141)。另外 ,安裝軸承及密封元件處的軸徑 d d7和 d3 ,應與軸承及密封元件孔徑的標準尺寸一致 (查【 2】 表132和表 175)。 查【 2】 (P43),非定位軸肩： 軸徑變化僅為裝拆方便時 ,相鄰直徑要小些 ,一般為 (1～ 3)mm,如圖 71中的 d2與 d3,d3與 d4,d5與 d6處的直徑變化。 因此 ,由初算并考慮鍵影響及聯(lián)軸器孔徑方位等 ,d1=30mm,考慮前面所述決定徑向尺寸的各種因素 ,其他各段直徑可確定為： 求 d3： 齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入 ,考慮裝拆方便以及零件固定的要求 ,裝軸處 d3應大于 d2, 所以 ,d3=d2+(1～ 3)=35mm～ 37mm ，取 d3=35mm。 求 d4： 為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑 d4應大于 d3， 所以 ,d4= d3+(1～ 3)=38mm～ 40mm d4處安裝齒輪一般取標準值 ,查【 2】 (P97表 107).可知取 d4=40mm。 求 d5： 考慮 在 d4與 d5處 用軸肩實現(xiàn)軸 向定位 ， d2=34mm d3=36mm d4=40mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械設計基礎課程設計 15 所以， d5=d4+2(～ )d4=～ 48mm ，取 d5=46mm。 求 d7： 滿足齒輪定位的同時 ,還應滿足右側(cè)軸承的安裝要求 ,根據(jù)選定軸承型號確定 .右端軸承型號與左端軸承相同 ,取 d7=35mm 求 d6： d6與 d7用軸肩實現(xiàn)軸向定位 ,齒輪在左 端用軸環(huán)定位 ,軸環(huán)直徑 d6, 所以 ， d6=d7+2(～ )d7=～ 42mm，取 d6=42mm。 (3)選擇軸承型號 由于 d7和 d3兩處都安裝軸承 ,且 d7=35mm,初選深溝球軸承 ,查【 2】 (P130表 132),可知 ,軸承代號可為 6007,軸承寬度 B=14mm,安裝尺寸為 damin=41mm。所以 d6 =41mm。 (4)確定軸各段 的長度 如圖 d d d7處的長度由齒輪、聯(lián)軸器的輪轂寬度及軸承寬度確定。輪轂寬度 L0與孔徑有關 ,查【 2】 (P43).知 ,一般情況下 ,輪轂寬度 L0=(～ )d,最大寬度 Lmax? (～2)d,輪轂過緊則軸向尺寸不緊湊 ,裝拆不便 ,而且鍵連接不能過長 ,鍵長一般不大于 (～)d,以免壓力沿鍵長分布不均勻現(xiàn)象嚴重 .軸上零件靠套筒或軸端擋圈軸向固定時 ,軸段長度 L應較輪轂寬 L0短 (2～ 3)mm,以保證軸上零件定位可靠 .因此可以得到 L1=(～ 2)d2=(～ 2)179。 303=51mm～ 57mm 取 L1=52mm L4=(～ )d43=(～ )179。 403=45mm～ 61mm 取 L4=48mm 因為軸端倒角 45度 ,所以 ， L7=B+2=16mm。 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁 ,軸承端面和箱體內(nèi)壁 的 距離 取為 2mm(采用脂潤滑 ),取套筒長L 套筒 =16mm；所以 ， L3= B+L 套筒 +2=16+16+2=34mm。 齒輪位于軸的中間 ,即 L5+ L6=L 套筒 ,所以可得 L5=6mm,L6=10mm。 在圖 中 ,L2與箱體軸承座孔的長度、軸承的寬度及伸出軸承蓋外部分的長度 .軸承座孔及軸承的軸向位置和寬度在前面已確定。此次設計的為凸緣式軸承蓋 ,查【 2】 (表 415),伸出端蓋外部分的長度 LB 與伸出端安裝的零件有關 ,與端蓋固定螺釘?shù)难b拆有關 ,查【 2】(P44)。可取 B? (～ 4) d3 螺釘 ,此處 d3為軸承端蓋固定螺釘直徑 ,軸上零件不影響螺釘?shù)鹊牟鹦?,查【 2】 (P44),這時可取 LB=(～ ) d3 螺釘 。由裝拆彈性套銷距離 B確定 (B值可由聯(lián)軸器標準查出 ).軸承蓋軸段長應根據(jù)軸承蓋的寬度 ,并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定。 查【 2】 (P21),可知 地腳螺栓直徑： df=+12=179。 +12= d5=46mm d7=35mm d6=42mm L1=52mm L4=48mm B=14mm L7=16mm L3=34mm L5=6mm L6=10mm df= 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械設計基礎課程設計 16 軸承蓋螺釘直徑： d3 螺釘 =(～ ) df =～ ， 取 d3 螺釘 =7mm 所以 LB=(～ ) d3 螺釘 =～ LB=。 查【 2】 (P37表 415).可知 ： e=(1～ )d3螺釘 =7mm～ 取 e=8mm,同時取 m=。 則 L2 =e+m+LB=8++=26mm 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距 ： L=L3+L4+L5+L6=60+34+6+10=110mm 求作用在軸上的外力和支反力 根據(jù)軸系機構(gòu)圖繪制軸的計算簡圖 ,