大作业-机械.docx

设计计算说明书姓名：韦金超 学号：201171030 班级：运船1102 日期：2013.12.11一、设计简图与数据题目三：单级开式斜齿圆柱齿轮传动装置输入轴的组合结构设计轴系结构简图 原始数据见表1名称字母表示及单位3-10轴输入功率P/kW6.3轴转速n/(r/min)330齿轮齿数z19齿轮模数m/mm5齿轮宽度B/mm65齿轮螺旋角β9°l/mm185s/mm90表1 设计方案及原始数据二、根据已知条件计算传动件的作用力2.1计算齿轮处转矩T、圆周力Ft、径向力Fr及轴向力Fa已知：轴输入功率P=6.3kW，转速n=330r/(min)。转矩计算公式： 将数据代入公式中，得： 齿轮直径计算公式： 将数据代入公式中，得：圆周力计算公式： 将转矩T带入其中，得： 径向力计算公式： 将圆周力Ft带入其中，得： 轴向力计算公式： 将圆周力Ft带入其中，得： 三、初选轴的材料，确定材料的机械性能 根据所求的数据以及课本P241页所列轴类的各项数据，进行材料选择。下表为所选材料及其性能：材料牌号45热处理方法调质毛皮直径/mm硬度/HBS217~255/MPa650/MPa360/MPa300/MPa30~40/MPa215 /MPa103 /MPa60表2 材料牌号及机械性能四、进行轴的结构设计4.1按扭转强度计算轴的最小值 其设计公式为： 查《机械设计基础》中表14-2，可知由轴的材料及承载情况确定的系数C=118~107，由于只传递转矩，故初选小值，选定C=107。将数据轴输入功率P=6.3kW，转速n=330r/(min)带入公式中，得： 由于轴上开有键槽，轴径增大5%，得： 圆整成标准值，得： 4.2 以圆整后的轴径为基础，设计其余各轴段的直径和长度 1、设计各轴段直径考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承的选型，为了便于计算，初取35mm。考虑半联轴器和轴承的固定，取33mm。两轴承取同一型号。将分别取40mm、45mm、40mm 、30mm 、35mm。2、设计各个轴段长度首先计算轴承的总长，通过简图我们可知轴承总长大约为290mm左右；再考虑齿轮的装拆及左端定位，L4取60mm；考虑半联轴器，L1取60mm；再考虑最右端轴承d的固定以及装拆，L8取12mm；再根据左端轴承与齿轮的相对位置及左端轴承右端的固定，L3取75mm；考虑半联轴器与轴承之间的相对位置，L2取35mm；考虑齿轮右端的固定及轴环强度问题，L5取23mm；考虑齿轮与右端轴承之间的相对位置以及轴环长度，L6取30mm,L7是2mm。3、轴的初步结构设计图轴的初步结构设计图4、初选轴承型号以及连接键的选择查《机械设计基础》中P322附表2初选轴承型号为70000AC的角接触球轴承；键型号依据带轮处与齿轮处轴径大小、分别为30mm、40mm，查课本P156中表10-9初选半联轴器处键的公称尺寸为10×8，而键长初取32mm；初选齿轮处键的公称尺寸为12×8，键长初取45mm。5、齿轮的各项数据计算 由已知条件可知，如下表所示 ：名称符号计算公式结果/mm分度圆直径d 95基圆直径da 89.27齿顶高ha 5齿根高hf 6.25齿高h 11.25齿顶圆直径da 105齿根圆直径df 82.5齿距p 15.7齿厚s 7.85齿槽宽e 7.85 五、轴的强度校核5.1轴的受力图轴受力分析简图5.2计算轴的支反力1、计算垂直面（XOZ）支反力由受力分析图可知，可以利用垂直面力矩平衡原理（ΣMz=0）得出求解b点垂直面支反力Rbz的计算公式： 带入求得的b点垂直面支反力： 2、计算水平面（XOY）支反力根据受力分析图，我们可以利用水平面力矩平衡原理（）得出求解d点水平面支反力Rdy的计算公式： 代入径向力Fr的值，得： 根据水平面受力平衡原理（），得出求解b点水平面支反力Rby的计算公式： 带入d点水平力支反力 的值，得： 由扭矩平衡知联轴器上扭矩Q为： 5.3绘制弯矩图1、垂直面弯矩图依据受力分析图分析易得：在垂直面（XOZ）平面，a-b处弯矩为零，而c点处弯矩最大，且由于无外加弯矩作用，根据《材料力学》中的理论得，c点左右弯矩相等。计算公式： 带入说明书2.2中已经计算得出的垂直面支反力数据，得：c点垂直面弯矩左侧右侧又因为在齿轮为斜齿轮，所以在齿轮截面出有弯矩: 所以 C点左侧 右侧 垂直面弯矩图 2、水平面弯矩图依据受力分析图分析易得：在水平面（XOY）平面，a-b处弯矩为零，而c点处弯矩最大，且由于无外加弯矩作用，根据《材料力学》中的理论得，c点左右弯矩相等。计算公式： 由于在数值上，所以c点左右两侧的水平弯矩相等，为： 水平面弯矩图3、合成弯矩图依据上面两个步骤求得的水平面及垂直面弯矩，进行合成。计算公式：