减速器中间轴设计报告

机械设计大作业

轴系设计报告

02015732 曾祥

东南大学机械工程学院

指导老师：钱瑞明 2017.11.16

东南大学机械工程学院 曾祥

目录

减速器中间轴的设计 ............................................................................................................2

一、

二、

三、 轴系基本尺寸的设计计算 ...............................................................................2 减速器中间轴的绘制 .......................................................................................8 心得体会 .......................................................................................................18

减速器中间轴设计

东南大学机械工程学院 曾祥

减速器中间轴的设计

一、轴系基本尺寸的设计计算

1.选择轴的材料

由题意轴的材料为45调质钢,查表19.1,硬度为217~255 HBS,对称循环弯曲许用应力[σ-1]=180Mpa。 2.初步计算轴径

根据式（19.3），查表19.3，A取115，得

dminA3P20115346.6mm n300因为轴上开有两个键槽，直径增大10%~15%，轴的直径为52mm，为了更好的选取合适的轴承，轴的直径取55mm。 3.轴的机构设计

1) 拟定轴上齿轮、轴承、轴承盖等零件的装配方向、顺序和相互关系，轴上零件的布置方案如图一所示。 2) 轴上零件的定位和轴的主要尺寸的确定参见图一（第8页） a) 最小轴径为两端安放轴承的部位，初步选定30211圆锥滚子轴承面对面布置，其尺寸dDB为55mm100mm21mm，即两端与轴承配合的轴径为55mm。左端轴承采用端盖轴套轴向定位，配合轴段长度l125mm，右侧轴承采用轴套端盖轴向定位。

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取齿轮2安装段直径dg158mm，配合选b)

H7，配合轴段长度应该比齿轮2略宽，取r6l298mm，为了便于安装，左侧端面采用锥面导向结构，齿轮2右侧和齿轮3左侧通过轴肩轴向定位固定，齿轮3安装段直径同样选dg258mm，配合选

H7，配合轴段r6长度应该比齿轮3略宽，取l3118mm，为了便于安装，左侧端面采用锥面导向结构，由题目要求轴肩宽20mm，轴肩高度hc)

0.07d，取h6mm，轴环直径dr67mm

齿轮2距箱体内壁20mm，，左侧轴承距箱体内壁5mm，则轴套1长25mm。齿轮3距箱体内壁15mm，右侧轴承距箱体内壁5mm，则轴套2长20mm。

d) 齿轮

2、3轴向定位采用平键，查GB/T 1095-2003，其尺寸分别为16mm10mm90mm、16mm10mm110mm

e) 3) 轴承盖总厚取42mm。

轴结构的工艺性

取轴端倒角为245,按规定确定各轴肩的圆角半径，键槽位于同一轴线。

4.按弯扭合成校检轴的强度

1) 中间轴转矩的计算

2) T2T39.55106P/n=9.5510620/300636666.67Nmm

画出轴空间受力简图（图2a）将轴上的力分解为垂直面（图b）和水平面受力（图c），集中力取齿轮的中点和圆锥滚子轴承中心垂线与轴的交点。

3) 轴上受力分析

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Fr2Ft2Fa2l1l2Fa3Ft3Fr3l3

图 2a

Fr2Fa2FvaFa3Fr3Fvb

图 2b 70414.86Nmm64912.85Nmm3795.27Nmm93273.32Nmm

图2c

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Ft2FhaFt3Fhb

图2d 15991.63Nmm430026.93Nmm

图2e 齿轮2的圆周力

Ft22T22T22636666.673001.22N d2z2mn2/cos2835/cos12齿轮2的径向力

tanntan20Fr2Ft23001.221116.76N cos2cos12齿轮的轴向力

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Fa2Ft2tan23001.22tan12637.93N

齿轮3的圆周力

Ft32T22T22636666.678406.28N d3z3mn3/cos3256/cos8齿轮2的径向力

tanntan20Fr3Ft38406.283089.70N cos3cos8齿轮的轴向力

Fa3Ft3tan38406.28tan81181.43N

4) 计算作用于轴上的支反力 水平面支反力

FhbFt2l1Ft3(l1l2)5196.70Nmm l1l2l3FhaFt2Ft3Fhb208.36Nmm

垂直面反力

Fr2(l2l3)Fa2d2d3Fa3Fr3l322l1l2l3Fva845.77Nmm

FvbFr2Fr3Fva1127.17Nmm

5) 计算轴的弯矩，并画出弯矩图 齿轮2中心水平面处弯矩为

MHg2l1Fha76.75208.3615991.63Nmm

齿轮2中心垂直面处弯矩为（最大）

d2835】76.75845.77【637.93】22cos12

-64912.85Nmm【70414.86】Mvg2l1Fva【Fa2齿轮3中心水平面处弯矩为

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MHg3l3Fhb82.755196.70430026.93Nmm

齿轮3中心垂直面处弯矩为（最大）

d3256】82.751127.17【1181.43】 22cos8-93273.32Nmm【3795.27】Mvg3l3Fvb【Fa36) 分别画出垂直面水平面的弯矩图（图c、e）；求两处合成弯矩（两者方向遵循矢量叠加原理，在此只需要大小，方向不予计算给出）

Mg2Mvg22MHg2272207.93NmmMg3Mvg32MHg32440026.22Nmm

7) 8) 画扭矩图（图f） 校核轴的强度

只校核危险截面（承受最大弯矩和扭矩的截面）和轴径较小的截面。轴单向转动，转矩为脉动循环，取0.7，实心轴取0，考虑键槽影响，d乘以0.875，，则有

Mg32(T)2440026.222(0.7636666.67)2c47.91MPa0.1d30.1(0.87558)3

故轴安全。 9) 轴承寿命计算 圆锥滚子轴承

1Fr1Fva2Fha2871.06N Fr2Fvb2Fhb25317.54N

FAFa3Fa2543.5N查表17.7，e1.5tan

1.5tan150.402，查表17.5，Y1.49

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Fs1Fr1292.30N 2YFr21784.41N2Y Fs2Fa1FAFs22327.91N Fa2Fs21784.41N

e1.5tan1.5tan150.402,Fa1X10.40,Y11.49;X21,Y20P1fp(X1Fr1Y1Fa1)1.1(0.40871.061.492327.91)4198.71NFr12.67e,Fa2Fr20.34e

P2fp(X2Fr2Y2Fa2)1.1(0.405317.5401784.41)2339.72N

查GB/T 297-1994， 30211的Cr=90.8kN,则

16670C10L10h()31.57106h

nP

1二、减速器中间轴的绘制

中间轴2D、3D图绘制如下

减速器中间轴设计

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图3

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图 1

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减速器中间轴设计

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图4 轴3D俯视图

图5轴3D左视图

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图 6 轴3D正视图

图7

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轴3D装配图

图8

轴装配3D主视图

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图9

轴装配3D左视图

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图10

轴装配3D俯视图

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图11

轴装配3D轴测图

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三、心得体会

经过一个多月的设计绘图，我终于把减速器中间轴画好。其中碰到很多困难，比如solidworks不会用，轴上零件定位固定装置的选用问题。设计环节遇到问题时，我通过参考教材p406例题以及参考资料一步步地解决。技术上遇到问题，通过借阅相关书籍熟练掌握了solidworks的基本用法。

轴的设计是综合性很强的一个项目，不仅仅要考虑轴的长度，还要考虑轴上零件定位固定、轴的强度、轴承的选用及寿命。运算量最大的部分就是通过弯扭合成检验轴的强度，弯矩图、扭矩图、强度理论这些都是材料力学的重要知识，在计算遇到困难时我会查询材料力学相关资料来完成扭矩图弯矩图的绘制，最后完成轴强度的校验。在参考课本上例题计算弯矩时，发现了例题上一个不太精确的取值。P406例题19.1选用7211C滚动轴承，属于角接触轴承，接触角为15，但是在计算轴承跨距时忽略了接触角的影响，直接把滚子中心坐垂线与轴线交点作为受力中心，精度不高的情况下可以这样做，但是为了提高计算精度，我选用圆柱滚子轴承30211，采用面对面布置并且考虑接触角的影响，减小了误差。

这次设计任务提高了我对轴承代号、选用和寿命的计算的能力，熟悉了轴的设计和强度校核，同时学会了solidworks的简单应用，不仅为期末考试减少了复习任务，还提高了机械设计的能力。

减速器中间轴设计

二级减速器 课程设计 轴的设计

圆柱齿轮减速器设计开题报告

《主减速器设计》

减速器附件设计

二级减速器设计

减速器箱体设计

减速器设计小结

减速器设计心得体会

机械设计课程设计展开式二级直齿圆柱齿轮减速器的轴的设计

低速轴设计

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