齿轮与轴的三种连接方式.docx

齿轮与轴的连接方式齿轮传动设计1、 选择材料及确定许用应力 考虑到传动功率不大（=2.85kw）,所以齿轮选择软齿面由已知条件（单向传动、载荷较平稳）通过查《机械设计基础》表11-1，小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度217~286HBS，=730Mpa，=580Mpa；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197~286HBS，=600Mpa，=450Mpa由表11-5，取=1.1,=1.25所以，===664Mpa==545Mpa===464Mpa==360Mpa2、 按齿面接触强度设计根据表11-2，设齿轮按8级精度设计由表11-3取载荷系数K=1.2,由表11-6取齿宽系数=0.8,小齿轮转矩=0.48×N·mm,由表11-4取=188,又,所以=≈49.99mm取=20，==6×20=120（《机械设计指导》表16-2）模数m==㎜=2.5齿宽b==0.8×49.99mm=39.99mm大齿轮的齿宽b=40mm小齿轮的齿宽b=45mm取=45mm,=50mm,按表4-1取m=2.5mm,实际的=m=20×2.5mm=50mm,=120×2.5mm=300mm中心距==175mm验算轮齿弯曲强度齿形系数=2.94（图11-8）,=1.56（图11-9）=2.13,=1.81===105.7Mpa=464Mpa==Mpa=88.85Mpa=360Mpa,安全。

3、 齿轮的圆周速度=m/s=1.47m/s6m/s（对照课本表11-2），选择8级精度是合适的七、输入轴的设计1、按扭转强度初步计算轴径根据课本表14-1，材料选用45号钢调质，硬度217~255HBS，由表14-2取c=115=115mm=19.8mm考虑有键槽加大5%,=19.8（1+5%）=19.86mm取=20mm2、 轴的结构设计将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面用轴肩定位，左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，右轴承从右面装入，齿轮、套筒、左轴承、轴承盖和皮带轮依次从左面装入，轴端挡圈固定皮带轮3、 确定轴的各段直径和长度根据《机械设计指导》表10-1初选用6005深沟球轴承,其内径为25mm,宽度为12mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则该段长32mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm则此段长度=（2+12+20+47）mm=81mm轴承盖安装安装直径=66mm,高度31mm；齿轮安装直径=28mm；轴肩直径=（28+2×6）mm=40mm，宽度为8mm。

31+12+0.6）mm=43.6mm,带轮安装轴径L=（1.5~2）=（15~20）mm取L=20mm机械设计手册6.1-21） V带轮缘宽B=（Z－1）e+2f=（（4－1）×（150.3）+2×9）)mm=（630.9）mm,取B=63mm63+22+8－2）mm=91mm4、 按弯矩复合强度计算由上已知:分度圆直径=50mm,转矩=290.8N.m① 圆周力==2×48.48N.m/50mm=1939.2N② 向力=tan=1939.2N×tan=705.81N③ 轴进行受力分析 齿轮位于两轴承中央,所以==48.5mm C ④绘制垂直面弯矩图轴承支反力：==/2=352.91N==/2=969.6N由两边对称，知截面C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为==17.12N.m，水平面弯矩==47.025N.m,合弯矩==50.04N.m画出弯矩图 C T ④ 求轴传递的转矩T=×d/2 = 11635.2×300/2 =290.88 N.M⑥如图可知C是危险截面,绘制其当量弯矩图=, 可认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数а=0.6所以==181.56N.M C ⑦校验危险截面==Mpa=3.961Mpa=55Mpa所以该轴的强度足够八、 输出轴的设计1、 按扭矩初算轴径根据课本表14-1选用45#调质钢，硬度（217~255HBS），取c=115，已知=2.85kw,=93.57,根据公式c=115×mm=35.9mm,考虑有键槽应加大5%,=35.9（1+5%）=37.7mm取=38mm2、 轴的结构设计将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮、套筒、右轴承和皮带轮依次从右面装入,轴承挡圈固定带轮。

3、 确定各段直径和长度根据《机械设计指导》表10-1初步选用6010深沟球轴承,内径50mm,宽度16mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm'=（50+20+16+2）mm=88mm，'=（16+1+15）mm=32mm轴承盖高度取31mm，安装直径=110mm；轴肩宽度为3mm，直径为=78mm齿轮安装直径为==68mm，==38mm3、 按弯扭复合强度计算已知：分度圆直径=300mm，转矩=290.88N.m① 圆周力:==2×290.88N.m/320mm=1939.2N② 径向力:==1939.2N×=705.81N⑤ 支承反力因为齿轮安装在两轴承中央,所以'='=63mm'='=/2=352.90N'='=/2=969.60N⑥ 定危险截面,并计算弯矩由设计以及输入轴的计算可确定同样截面C为危险截面所以在C截面垂直面弯矩 '='=22.23N.m,水平面弯矩'==61.08N.m合弯矩为'==65.00N.m当量弯矩:取=0.6,所以==186.24N.m⑦ 验危险截面=Mpa=7.82Mpa=40Mpa所以此轴的强度足够九、滚动轴承寿命的校核计算根据已知条件,计算要求寿命为16×8×360=46080h1、 计算输入轴轴承已知条件:初选6005深沟球轴承,两轴承径向反力==352.91N,转速=561.4,寿命计算公式①当量动载荷p的计算因为只受径向力,所以根据课本机械设计基础表16-11,取径向动载荷系数X=1,轴向动载荷系数Y=0,故P==352.91N②寿命计算根据《机械设计指导》表10-1得基本额定动载荷=10.0KN。

取=3，所以寿命==69092h>46080h预期寿命足够2、计算输出轴轴承已知条件:初选6010深沟球轴承,两轴承径向反力==352.90N,转速=93.57,寿命计算公式①当量动载荷p的计算同理P==352.90N②寿命计算根据《机械设计指导》表10-1得基本额定动载荷=30.2KN同样取=3，所以寿命==111637979h>46080h预期寿命足够十、键连接的选择和强度校核计算1、 带轮与输入轴连接已知轴径=20mm,转矩=48.48N.m材料选用45#钢，根据《机械设计基础》表10-10，取=110Mpa根据《机械设计指导》表9-25选用A型平键,标记为6×40 GB/T 1096-1979,h=6mm则平键挤压强度==4×48.48N.m/（20mm×6mm×40mm）=40.4Mpa=110Mpa 强度足够2、 输入轴与齿轮连接已知轴径=28mm，转矩=48.48N.m材料选用45#钢，根据《机械设计基础》表10-10，取=110Mpa根据《机械设计指导》表9-25选用A型平键,标记为8×40 GB/T 1096-1979,h=7mm则平键挤压强度==4×48.48N.m/（28mm×7mm×40mm）=24.73Mpa=110Mpa 强度足够3、 输出轴与齿轮连接已知轴径=68mm,转矩=290.88N.m。

材料选用45#钢，根据《机械设计基础》表10-10，取=110Mpa根据《机械设计指导》表9-25选用A型平键,标记为20×50 GB/T 1096-1979,h=12mm则平键挤压强度==4×290.88N.m/（62mm×11mm×50mm）=34.12Mpa=110Mpa 强度足够十一、 输入轴与传送机连接联轴器选择1、 选择类型选用弹性套柱销联轴器2、 求计算转矩已知输入轴转矩=48.48N.m由《机械设计基础》表17-1选择机器工作情况系数=1.5,故计算转矩==1.5×48.48N.m=72.72N.m3、 确定型号由《机械设计课程设计》表8-164选取HL1弹性柱销联轴器其公称转矩为160N·m，钢性材料许用转速为7100r/min，允许的轴孔直径中有20mm以上数据均满足要求，故适用十二、 减速器的润滑油及润滑方式的选择1、齿轮润滑此减速器装置是采用闭式，齿轮传动为一级圆柱展开式，其齿轮的最大线速度：=m/s=1.47m/s <12m/s故选用机械油AN15型号（GB443-89）浸油润滑方式，浸油深度为h=4mm，一级圆柱齿轮减速器需设一个(浸油)小齿轮以使第一级齿轮得到良好的润滑，详见装配图。

2、轴承润滑滚动轴承在本设计中均采用深沟球轴承因为最大齿轮的速度=m/s=1.47m/s ,故可以采用脂润滑，便于密封、维护、运转时间长且不易流失，查《机械课程设计》选用1号通用锂基润滑脂（GB 7324-87）。