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　　Hefei University 机械设计基础 COURSE PROJECT 系别： 机械工程系 班级： 14级机制三班 学制： 四年 姓名： 学号： 导师： 王勇 20 16 年 11 月 27日 姓 名 班 级 机制三 学号 设计题目： 一级减速器的输出轴部件设计 设计条件： 1. 额定功率P=6.79KW 2. 转速N=120 r/min 3. 圆柱齿轮分度圆直径d=300mm 4. 齿轮轮毂长度L=78mm 5. 圆周力Ft=3600N 6. 径向力Fr=1500N 7. 轴向力Fa=450N 8. 建议轴承类型：6 9. 载荷平稳，单向转动，工作环境清洁 10. 两班工作制，使用年限5年，大批量生产 设计工作量： 1、设计轴的结构，绘制草图（徒手画）一张； 2、验算轴的危险截面尺寸（至少2处）； 3、确定轴承的参数，计算轴承寿命（轴承采用3个方案，可以与轴的寿命不一致）； 4、联轴器和齿轮处的键的强度要校核计算，如果强度不足，可适当修改尺寸（包括齿轮轮毂长度）； 5、轴的零件工作图一张（A3或A4图），严格按要求绘制； 6、齿轮零件工作图一张（A3或A4图），严格按要求绘制； 7、设计计算说明书一份。 目录 一、机构简图 4 二、设计计算说明书 5 （一）选择轴的材料 5 （二）初算轴径 5 （三）结构设计 5 1.轴承部件的结构形式 5 2.联轴器及轴段① 6 3.密封圈与轴段② 6 4.轴承与轴段③及轴段⑦ 7 5.齿轮与轴段④ 8 6.轴段⑤与轴段⑥ 8 7.机体与轴段②、③、⑥的长度 8 8.键连接 9 (四)轴的受力分析 10 1.画轴的受力图 10 2.计算支撑反力 10 3.画弯矩图（c）、（d）、（e） 11 4.画转矩图（f） 12 （五）校核轴的强度 12 1.安装齿轮处 12 由书P205附表10.1，抗弯剖面模量 12 2.安装联轴器部分 14 抗弯剖面模量 14 （六）校核键的连接强度 15 1.联轴器处键连接的挤压应力 15 2.齿轮处键连接的挤压应力 16 （七）校核轴承寿命 16 1.计算轴承的轴向力 16 2.计算当量动载荷 17 3.校核轴承寿命 17 三、参考文献 17  一、机构简图 二、设计计算说明书 （一）选择轴的材料 因为传递功率较大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故常选用材料45号钢，调质处理。 （二）初算轴径 对于转轴，按扭转强度初算轴径，查书P193表10.2得C=103～118，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=110，则 dmin=C3Pn=110×36.79120≈42.23mm 考虑键槽的影响，取dmin=42.23×0.1+42.23=46.45mm （三）结构设计 1.轴承部件的结构形式 为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构。因为传递功率较大，齿轮减速器效率高、发热较大，估计轴不小，所以轴承部件的固定方式可采用一端固定、一端游动方式。由此，所设计的轴承部件的结构形式如上图所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从dmin处开始设计。 2.联轴器及轴段① 在本次设计中，dmin就是轴段①的直径，又考虑轴段①上安装联轴器，因此，轴段①的设计应与联轴器的设计同时进行。 为补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查书P270表13.1取载荷系数K=1.5，则计算转矩TC=K·T=1.5×9550×6.79120=810.56N·m。由机械设计手册P103查得GB/T5014-2003中的L×3型联轴器符合要求：公转转矩为1250N·m，许用转速为4700r/min，轴孔直径范围为40～48mm。考虑dmin=42.23mm，所以取联轴器轴孔直径45mm，轴孔长度为84mm，J型轴孔，B型键槽，联轴器主动端的代号为L×3 45×60 GB/T 5014-2003。 同理，轴段①的直径d1=45mm,轴段①的长度应该比联轴器主动端轴孔长度略短，故取l1=82mm。 3.密封圈与轴段② 在确定轴段②的直径时，应该考虑联轴器的固定及密封圈的尺寸两个方面。当联轴器右端用肩轴固定时，由h=0.07～0.1d1计算轴肩高度，为h=3.15～4.5mm，相应的轴段②的直径d2的范围为51～55mm。轴段②的直径最终由密封圈确定。查机械设计手册P94表7-12，可选用轴径为55mm的毡圈，则轴段②的直径d2=55mm。 4.轴承与轴段③及轴段⑦ 考虑齿轮有轴向力，且轴的转速中等偏高，所以选取三种轴承类型进行比较。 方案一：选取调心球轴承 轴段③上安装轴承，其直径应该既便于轴承安装，又符合轴承内径系列。查设计手册P73GB/T 281-1994取代号1212的轴承，内径d=60mm,外径D=110mm，宽度B=22mm，定位轴肩直径da=69mm，轴上定位端面的圆角半径rAS=1.5mm。故轴段③的直径d3=60mm。 方案二：选取深沟球轴承 轴段③上安装轴承，其直径应该既便于轴承安装，又符合轴承内径系列。查设计手册P68 GB/T 276-1994取代号6012的轴承，内径d=60mm,外径D=95mm，宽度B=18mm，定位轴肩直径da=67mm，轴上定位端面的圆角半径rAS=1mm。故轴段③的直径d3=60mm。 方案三：选取角接触球轴承 轴段③上安装轴承，其直径应该既便于轴承安装，又符合轴承内径系列。查设计手册P77 GB/T 292-2007取代号7012C的轴承，内径d=60mm,外径D=95mm，宽度B=18mm，定位轴肩直径da=67mm，轴上定位端面的圆角半径rAS=1mm。故轴段③的直径d3=60mm。 综合造价、结构等问题最终选取方案三中的角接触轴承。 通常用一根轴上的两个轴承取相同型号，故轴段⑦的直径d7=60mm，轴段⑦的长度与轴承宽度相同，故取l7=18mm。 5.齿轮与轴段④ 轴段④上安装齿轮，为便于齿轮的安装，d4应该略大于d3，可取d4=64mm。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④的长度l4应该比齿轮毂长略短，故取l4=76mm。 6.轴段⑤与轴段⑥ 齿轮右端用轴肩固定，由此可确定轴段⑤的直径。根据公式h=0.07～0.1d4=4.48～6.4mm，取d5=74mm。根据公式计算得轴环宽度b=1.4h=d5-d42=1.4×74-642=7mm，可取l5=10mm。 为减小应力集中，并考虑右轴承的拆卸，轴段⑥的直径应该根据7012C轴承的定位肩轴直径确定，即d6=da=67mm。 7.机体与轴段②、③、⑥的长度 轴段②、③、⑥的长度l2、l3、l6除了与轴上零件有关外，还与机体及轴承盖等有关。通常从齿轮端面开始向两端展开来确定这些尺寸。为避免转动齿轮与不动体相撞，应在齿轮端面与机体内壁间留有足够间距H，由书P198表10.3，可取H=15mm。为了补偿机体铸造误差，轴承应该深入轴承孔座内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔上，为此取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离Δ=5mm。为了保证拧紧上下轴承座连接螺栓所需扳手空间，轴承座应该有足够的宽度C，可取C=50mm。根据轴承7012C的外圈直径，由机械设计手册查得轴承盖凸缘厚度e=10mm。为避免联轴器轮毂端面转动时与不动的轴承盖连接螺栓相碰，联轴器轮毂端面与轴承改制件应该有足够的间距K，可取K=15mm。在确定齿轮、机床、轴