斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明
机械工程系机械工程及自动化专业
机械12-7 班
设计者林键
指导教师王春华
2014 年 12 月 26 日
辽宁工程技术大学
题目二：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴结构简图及原始数据
轴系结构简图
二、根据已知条件计算传动件的作用力
1.计算齿轮处转矩T 、圆周力F t 、径向力F r 、轴向力F a 及链传动轴压力Q 。
已知：轴输入功率P=6.1kW ，转速n=150r/(min)。 转矩计算：
mm N n P T •=⨯⨯=⨯=7.388366150/1.610550.9/10550.966
分度圆直径计算：
mm z m d n 3.4324368cos /1074cos /21='''⨯=•=οβ
圆周力计算：
N
d T F t 7.17963.432/7.3883662/21=⨯==
径向力计算：
N F F n t r 6.6604368cos /20tan 7.1796cos /tan ='''⨯==οοβα
轴向力计算：
N F F t a 2564368tan 7.1796tan ='''⨯==οβ
轴压力计算： 计算公式为：)
100060/(10001000⨯=
=
npz P
K v
P
K Q Q Q
由于转速小，冲击不大，因此取K Q =1.2,带入数值得：
N Q 3975)
100060/(294.251501
.62.11000=⨯⨯⨯⨯⨯=
轴受力分析简图
2.计算支座反力
(1)计算垂直面（XOZ ）支反力
N
l a l R s l Q R r y 6.6238215
)
80215(6.660)100215(3975)()(2=-•++⨯=-•++•=N R Q R R r y y
16036.66039756.623821=--=--=
(2)计算垂直面（XOY ）支反力
N l a l R R t z 2.1128215
)
80215(7.1796)(2=-⨯=-=
N R R R z t z
5.6682.11287.179621=-=-=
三、初选轴的材料，确定材料机械性能
初选材料及机械性能
t
四、进行轴的结构设计
1.确定最小直径
按照扭转强度条件计算轴的最小值d min 。 其设计公式为：[]303
62.01055.9n
P
A n P d T =⨯≥
τ
查表8-2，因弯矩较大故A 0取大值118，带入计算得：
mm d 6.40150
1
.61183
== 因开有键槽，轴径需增大5% 得：D=42.63mm
圆整成标准值得：D 1=45mm
2.设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号 (1)设计直径
考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承选型，其直径末尾数必须是0、5，且为了便于计算，故D3初取60mm 。考虑链轮及轴承2的固定，故D2取55。考虑齿轮由轴套固定，故D4取62。考虑轴承选型相同及齿轮固定问题D5取70，D6取66，D7取60。 (2)设计各轴段长度
考虑齿轮的拆装与定位L4取78。考虑最左侧轴承的拆装与定位L7取25。考虑链轮宽度B=72，L1取70。考虑轴承2与齿轮的相对位置及轴承2的左端固定L3取54。考虑链轮与轴承2的相对位置及轴承2的右端固定，故L2取52。考虑齿轮左端固定及轴环强度问题，L5取8。考虑齿轮与轴承1之间的相对位置及轴环的宽度，L6取75。 (3)轴的初步结构设计图
(4)初选轴承型号
由于
3
1
388.06.660256>==r a F F ，故选择向心推力轴承，考虑轴径为60，初
选轴承型号为圆锥滚子轴承30212。
3.选择连接形式与设计细部结构 (1)选择连接形式
连接形式主要是指链轮与齿轮的周向固定：初步选择利用键连接以固定链轮与齿轮。而键的型号依据链轮与齿轮处轴径大小D1、D4分别为45mm 、62mm ，查《机械设计课程设计》中表20-1初选链轮处键的公称尺寸为14×9，而键长L1初取56mm ；初选齿轮处键的公称尺寸为18×11，键长L2初取63 (2)其余细部结构
7 6 5 4 3 2 1
五、轴的疲劳强度校核
1.轴的受力图
2.绘制轴的弯矩图与转矩图
(1)垂直面（XOZ ）弯矩图
mm
N a R a l R M z z z •=⨯=-⨯=•=-•=90256802.1128)80215(5.668)(214
(2)水平面（XOY ）弯矩图
mm N a l R M y y •=-⨯=-•=216405)80215(1603)(14
mm N s Q M y •=⨯=•=39750010039752
(3)合成弯矩图
1
4 2 3
216405N ·mm
397500N ·
mm
t
1
4 2 3
90256N ·m
mm N M M M y z •=+=
3.23447224244
mm N M M y •==39750022
(4)绘制转矩图
3.确定危险截面,计算安全系数,校核轴的疲劳强度
通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考虑轴径大小及键槽、圆
角等因素对轴的应力影响，最终确定了5个危险截面。Ⅰ截面弯矩较大，且开有键槽，有应力集中。Ⅱ截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。Ⅲ截面弯矩最大。Ⅳ截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。Ⅴ截面弯矩小，但开有键槽，有应力集中。 (1)计算Ⅰ截面处的安全系数
1
4 2 3
T=388366.7N ·m
1
4 2 3
234472.3N ·mm
397500N ·mm
mm
N T •=7.388366
