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机械设计齿轮传动轴的设计
设计项目:齿轮传动轴的设计
院系:机电工程系
专业:机电一体化
班级:2班
学号
姓名:
指导教师:
工作条件:连续单向运转,荷载平稳,空载启动使用年限10年, 小批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差为5%。
已知条件:电机转速1440n/m,带轮传动比为2.5,运输带工作拉力为16000N,运输带工作速度为1.8m/s,卷筒直径为300mm,=90%。大齿轮转速n=114.6r/min,分度圆直径d=312mm,压力角an=20°,螺旋角β=15°。
计算内容 计算说明 计算结果 1选择轴的材料,确定许用应力。 由已知条件得减速器传递功率
P=F.V/×0.95×0.98= 29.8kw
(主:由资料得知带轮上功率损失为0.92~0.97,轴上功率损失为0.98~0.99)
故选择45号钢,调质处理。
由教材P215表15-1查的σb=650Mpa,
由教材P220表 15-3查的许用弯曲应力[σ-1b]=60Mpa 选用45号钢,调质处理
σb=650Mpa
[σ-1b]=60Mpa 2初步设计轴结构图 如左图 3按抗扭强度估算轴的直径 由教材P219表15-2查的C=118~107,则轴的最小直径为:
dD≥=110=70.21mm
考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大3%,即dm=d(1+3%)=72.32mm。由设计手册取dD=75mm。
根据轴系结构确定取dc=85mm。
dD=75mm
dc=85mm 4齿轮上的作用力的计算 齿轮所受的转矩为:
T=9.55×106×=2483333.3N·mm
圆周力Ft==15918.8N·mm
径向力Fr==5998.3N
轴向力Fa=Frtanβ=4265.4N T=2483333.3N·mm
Ft=15918.8N·mm
Fr=5998.3N
Fa=4265.4N 5选取轴承 由题知T=2483333.3N·mm且受径向力和轴向力,转速不高。查教材P230 和零件设计手册P118得选用型号为30216的圆锥滚子轴承。 选用型号为30216的圆锥滚子轴承。 6画出轴的受力图 如左图 7计算水平支反力,画水平弯矩图 水平支反力为:
FAH=FBH==7959.4N
C-C截面处的水平面弯矩为:
MCH=7959.4×N·mm=955128N·mm
FAH=7959.4N
MCH=955128N·mm 8计算垂直面支反力,画垂直面弯矩图 垂直面支反力为:
FAV×L-Fr×+Fa×=0
FAV=226.64N
FBV=Fr-FAV=5998.3N-226.64N=5771.7N
C-C截面的左侧垂直面弯矩
MCV左=226.64×N·mm=27196.8N·mm
C-C截面的右侧垂直面弯矩:
MCV右=5771.7×N·mm=692604N·mm
FAV=226.64N
FBV=5771.7N
MCV左=27196.8N·mm
MCV右=692604N·mm
9画合成成弯矩图 MC左==≈9.5×105N·mm
MC右==≈1.18×106N·mm
MC左=9.5×105N·mm
MC右= 1.18×106N·mm
10画出转矩图 由题知T=2483333.3N·mm
T
如左图 11计算当量弯矩 因减速器单向运转,故可认为转矩脉动循环变化,取系数=0.6
Mec=≈1.89×106N·mm Mec=1.89×106N·mm
12校核强度 =
[σ-1b]=60Mpa
[σ-1b]=60Mpa
故轴强度足够。 轴强度足够 13轴的零件图
(图详见CAD图)
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