机械设计课程设计系列 - 华中科技大学 - 二级展开式斜齿圆柱齿轮(4)

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筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段5的长度l5应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽b?50mm,故取l5?48mm。齿轮右端用肩固定,由此可确定轴段6的直径, 轴肩高度h?0.07~0.1d,取

d6?40mm,l6?1.4h,故取l6?5mm

为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段7的直径应根据６００５的深沟球轴承的定位轴肩直径da确定,即d7?da?31mm，l7?12mm

（5）取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得L1?55.5mm,L2?125.5mm，L3?48.5mm (6)参考表15－2，取轴端为1?45，各轴肩处的圆角半径见CAD图。

0输入轴的结构布置

5．受力分析、弯距的

计算

（１）计算支承反力 在水平面上

FAX?Ft?L3972.5N?375.8N FBX?Ft?FAX?

L2?L3FAY?Fa?337.0N

（２）在垂直面上

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?MB?0,FAZ?FrL3?Fad1L2?L32?215.3N

故FBZ?Fr?FAZ?505.8?215.3?290.5N 总支承反力

222FA?FAX?FAY?FAZ?375.82?337.02?215.32?548.8N 22FB?FBX?FBZ?972.52?290.52?1015.0N

２）计算弯矩并作弯矩图 （１）水平面弯矩图

MAX?FAX?L2?375.8?125.5?47162.9N.mm MBX?MAX?47162.9N.mm （２）垂直面弯矩图

MAZ?FAZ?L2?215.3?1252.5?27020.2N?mm MBZ?FBZ?L3?290.5?48.5?14089.3N?mm （３）合成弯矩图 MA? MB?22MAX?MAZ?47162.92?27020.22?54354.6N?mm 22MBX?MBZ?47126.92?14089.32?49184.2N?mm

3）计算转矩并作转矩图

T?T28.14N6? m1?

6．作受力、弯距和扭距图

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7．选用键校核

键连接：联轴器：选单圆头平键（C型）b?h?6mm?6mm L?25mm

齿轮：选普通平键 （A型）b?h?8mm?7mm L?45mm

联轴器:由式６－１，?p?4T14?28.146??47.4MPa d1hl18?6?(25?3)?10?9查表６－２，得[?p]?100~120MPa ?p?[?p]，键校核安全 齿轮: ?p?4T14?28.146??14.5MPa ?9d4hl30?7?(45?8)?10查表6－2，得[?]?100~120MPa ?p?[?p]，键校核安全

p8．按弯扭合成应力校核轴的强度

由合成弯矩图和转矩图知，C处左侧承受最大弯矩和扭矩，并且有较多的应力集中，故c截面为危险截面。根

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据式１５－５，并取??0.6，轴的计算应力

?ca?MA2?(?T1)2/W?14.7MPa

由表１５－１查得[??1]?60MPa，?ca?[??1]，故安全 9．校核轴承和计算寿命

（１） 校核轴承A和计算寿命 径向载荷FAr?22FAZ?FAX?215.32?375.82?433.1N

轴向载荷FAa?Fa?337N

由FAa/FAr?0.778?e，在表１３－５取X＝0.56。相对轴向载荷为

Fa337.0??0.0427，在表中介C07880于0.040－0.070之间，对应的e值为0.24－0.27之间，对应Y值为1.8－1.6，于是，用插值法求得

Y?1.6?(1.8?1.6)?(0.07?0.0427)?1.782，故X?0.56,Y?1.782。

0.07?0.04由表１３－６取fp?1.2 则，A轴承的当量动载荷

PA?fp(XFAr?YFAa)?1011.7N?Cr，校核安全

106Cr3106140003()??()?30670h 该轴承寿命该轴承寿命LAh?60n1PA60?14401011.7（２） 校核轴承B和计算寿命

径向载荷FBr?22FBZ?FBX?290.52?972.52?1015.0N

当量动载荷PB?fpFBr?1.2?1015.0?1218.0N?Cr，校核安全

106Cr3106140003()??()?17576h 该轴承寿命该轴承寿命LBh?60n1PB60?14401218.0

2．２轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计

1. 中间轴上的功率P2?4.034kw,转速n2?342.86r/min 转矩T2?11.239?10N?mm

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２．求作用在齿轮上的力 高速大齿轮:

2T22?11.239?104Ft1???1275.4Nd2176.25tanantan20? Fr1?Ft1?1275.4??478.5N ?cos?cos14.03Fa1?Ft1tan??1275.4?tan14.03??318.7N低速小齿轮:

2T22?11.239?104Ft2???3295.9Nd168.2Fr2?Ft2tanan?3295.9?tan20??1199.6N

３．初定轴的最小直径 选轴的材料为４５钢，调质处理。

根据表１５－３，取A??112，于是由式１５－２初步估算轴的最小直径

dmin?A?3P2/n2?11234.034/342.86?25.5mm

这是安装轴承处轴的最小直径d1

4．根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

（ 1 ）初选型号6206的深沟球轴承 参数如下

d?D?B?30?62?16 da?36mm Da?56mm 基本额定动载荷Cr?19.5KN 基本额定静载荷C?r?11.5KN 故d1?d7?30mm。轴段1和7的长度与轴承宽度相同,故取l1?l7?16mm，d2?d6?da?36mm，l2?l6?20mm

( 2 )轴段3上安装低速级小齿轮,为便于齿轮的安装,d3应略大与d2,可取d3?40mm。齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段3的长度l3应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽

b1?75mm，取l3?70mm。小齿轮右端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度h?0.07~0.1d,取

d4?44mm,l4?1.4h,故取l4?6mm

( 3)轴段5上安装高速级大齿轮,为便于齿轮的安装, d5应略大与d6,可取d5?40mm。齿轮右端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段5的长度l5应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽

b?45mm，取l5?41mm。大齿轮左端用轴肩固定,由此可确定轴段4的直径, 轴肩高度h?0.07~0.1d,取d4?44mm,l4?1.4h,故取l4?6mm。

取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得L1?63mm, L2?62mm，L3?51mm

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