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二级圆柱齿轮减速器设计论文+说明书+CAD图 第4页

更新时间:2010-5-8:  来源:毕业论文
二级圆柱齿轮减速器设计论文+说明书+CAD图 第4页
【参考文献】
  (1)《机械零件设计手册(第二版)》 中册  东北工学院《机械零件设计手册》编写组编  冶金工业出版社
  (2)《机械设计课程设计》 任金泉 主编  西安交通大学出版社
  (3)《机械设计》 吴克坚、于晓红、钱瑞明 主编  高等教育出版社
  (4)《画法几何及机械制图》 范思冲 主编  机械工业出版社
  (5)《机械设计手册》单行本.润滑与密封  成大先 主编  机械工业出版社
【设计任务】
    对于教材415页题19.5所示的二级斜齿圆柱齿轮减速器(如下图),其中齿轮2的宽度B2=230mm, 齿轮3的宽度B3=160mm。试对轴Ⅱ进行机构设计,并按弯扭合成强度计算方法对轴进行设计计算。然后利用软件绘制轴的工作图并对轴系进行三文造型设计,结构和尺寸参考教材P406图19.18。
【分析设计】
>>1.轴的材料:轴为45钢调质,硬度为217~255HBS,[σ-1]=180MPa
>>2.初步计算轴径:
     根据文献(3)式(19.3),取β=0,并由表19.3选取A=115,得
               dmin=A   =115× =67mm
因为键槽会削弱轴的强度,故将轴径增大4%,取70mm。
>>3.轴的结构设计:

     轴上零件的布置方案如图所示。(注:本图是从AutoCAD中导入)
主要尺寸的确定:
     初定dⅡ-Ⅲ=73mm,由此据文献(1)P194取7215C型滚动轴承,其尺寸为    75×130×25 mm,其配合段的直径为75 mm(Ⅱ-Ⅲ及dⅥ-Ⅷ),T=27~27.5 mm,取齿轮安装段直径dⅣ-Ⅲ=dⅤ-Ⅵ=78 mm。据文献(1)P134,轴环的宽度LⅣ-Ⅴ=20mm ≈1.4a,故取a=15mm,所以轴环的高度dⅣ-Ⅴ=93 mm。与7215C型轴承配合段的长度LⅡ-Ⅲ=T+L轴套+余量=27.5+(20+5)+4.5=57mm。齿轮的周向定位采用平键,其尺寸为16×10×100mm[GB1096—79(90)]。
 
>>4.轴结构的工艺性:
     轴肩倒圆半径r=4mm(文献(1)P135),轴端倒角均为2×45°,键槽位于同一轴线上。
 【抗弯扭合成校核轴的强度】
>>(1)画轴空间受力简图。
将轴上作用力分解为垂直面受力(图b)和水平面受力(图d)。取集中力作用于齿轮和轴承宽度的中点。>>(2)轴上受力分析:
轴传递的转矩为      T=9.55×106×40/200=1910000N.mm
 齿轮的周向力       = = =5552N
                    = = =22471N
 齿轮的径向力      
                 ∴ 2073N
                    8318N 齿轮的轴向力:    
                 ∴ =5552×tan12.833°=1265N
                    =22471×tan10.483°=4158N
>>(3)求水平面内的支承反力:
由  =0得    ∴ =1609.68N
由    得   =15309.32N
>>(4)求竖直面内的支承反力:
由 
得   =796 N, =5449 N
>>(5)计算轴的弯矩、扭矩,分别画出垂直面的弯矩图b)、水平面的弯矩图e)及扭矩图g)。求合成弯矩并画出其弯矩图f)。
 =1890713 N.mm
(注:上图是从AutoCAD中导入)
>>(6)校核轴的强度:C处为危险截面,根据文献(3)式(19.6),取α=0.7(单向转动,转矩按脉动变化),β=0(实心轴),考虑键槽影响, 乘以0.94,得     =58.75 MPa<<[σ-1]
故安全。
【轴承寿命计算】
由于选用了7215C型滚动轴承,故可以查得Cr=79.2 KN, =65.8 KN
由文献(3)表17.8得fp=1.0(轴承所受载荷平稳)
>>(1)计算附加轴向力(如下图,从AutoCAD中导入)
由文献(3)表17.5得7215C型滚动轴承的附加轴向力为Fs=0.5Fr
 =2893N
 =897.87N
 =8125.07N
>>(2)计算轴承所受轴向载荷
 =3790.87N<
∴轴承A被“压紧”而D被“放松”
由此可得   =3790.87N, =8125.07N
>>(3)计算当量动载荷
对于A轴承:
由文献(3)表17.7,可求得:        
由 查表17.7,可求得: =0.44, =1.30
∴ =5718.2566N
同理对于D轴承: 
由文献(3)表17.7,可求得: 
由 查表17.7,可求得: =0.44, =1.19
∴ =16818.8949N
>>(4)轴承寿命计算
因 ,故按轴承D来计算轴承寿命: ≈8702h

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