机械设计课程设计说明书（单级蜗杆减速器）

F?d1143.8?50Ma?a11??28595N?mm22M?Fr1?L328595?416.31?88.75Fv1?a??369.25N L177.5F?L?Ma416.31?88.75?28595Fv2?r12??47.06NL177.5绘水平面的弯矩图 Ma=28595 Fv1=369.25 Fv2=47.06 Mh?18122.75?mmMh?Fh1L2?204.2?88.75?18122.75N?mm 绘垂直面的弯矩图 Mv1?Fv1L2?369.25?88.75?32770.94N?mmMv2?Fv2L3?47.06?88.75?4176.58N?mm绘合成弯矩图 22 Mv1=32770.94 Mv2=4176.58 M1?Mh?Mv1?18122.752?32770.942?37448.21N?mmM2?Mh?Mv2?18122.75?4176.58?18597.79N?mm 该轴所受扭矩为：T1?10.21N·m=10210N·mm 按弯扭合成应力校核轴的强度 由图可知轴承上截面C为危险截面，根据文献1式（15-5）及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，轴的计算应力 2222M1=37448.21 M2=18597.79 T1?10210N·mm ?ca?M12???T1?W237448.212??0.6?10210??MPa?6.58MPa 30.1?372?ca?6.58MPa 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表15-1查得[??1]?60MPa。因此?ca<[??1]，故安全。 由于轴的最小直径是按扭转强度很宽裕地确定的，由蜗杆轴受力情况知截面C处应力最大，但其轴径也较大，且应力集中不大，各处应力集中都不大，故蜗杆轴的其它截面的疲劳强度不必校核。 蜗轮轴的设计 蜗轮上的转矩T2圆周力：Ft2?112.8N?m。则作用于齿轮上的 2T22?117240??1143.8N d2205?Fa1?Ft2?Fa1?1143.8N 轴向力：Fa2径向力：Fr22T2?10210?Ft1?1??408.4N d150Fa2?Ft1?408.4N Fr2?Fr1?416.31N ?Fr1?Ft2tana?1143.8?tan20??416.31N 初步确定轴的最小直径 先按文献1式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A0?115，于是得 dmin?A03P21.51?115?3?26.53mm n2123 dmin?26.53mm ?175.86N?mm 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12。为了使所选的轴的直径d12与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩Tca?KA?T2，查文献1表14-1，考虑到转矩变化很小，故取KA?1.5，则： Tca?KAT2?1.5?112.8?175.86N?mm 按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查参考文献2表14-4， 选用LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250N·m。半联轴器的孔径d1=35mm,故取d12=35mm,半联轴器长度L=82mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 根据蜗轮结构尺寸，取d45=45mm。为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右段需制出一轴肩，故取2-3段直径d23=38mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=40mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比L1短一些，现取L12=58mm。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d23Tca?38mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30208，其基本尺寸d?D?T?40mm?80mm?19.75mm，故d34?d78?40mm，而l78?19.75mm。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。取轴肩高度h=5mm，因此，取d67=50mm。蜗轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h＞0.07d，故取h=5mm，则轴环直径d56=55mm。轴环宽度b?1.4h，则取l56=10mm。轴承端盖的总宽度为20 mm，根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l?20mm，故取l23?40mm。轴承宽度为19.75mm，取l67=16mm。 l45=d45，取挡圈宽度为15mm，所以l34=20+15+2=37mm。（1.2～1.8）则取l45=60mm；所选轴承的外形如前面所选轴承图所示。 蜗轮轴的校核 设蜗杆齿宽的法向中心线的有侧长为L2，左侧的长度为L3，则： L1?81mm L2?48mmL3?51mmL?L2?L3?95mm 水平面的支承反力（图a） Fh1?Fh2?Ft1?L2408.4?45??193.45NL95 Fh1?Fh2?193.45N 垂直面的支承反力（图b） Ma?Fa1?d21143.8?205??117239.5N?mm22M?Fr1?L3117239.5?416.31?50Fv1?a??1453.21NL95F?L?Ma416.31?45?117239.5Fv2?r12???1036.9NL95绘水平面的弯矩图 Mh?Fh1L2?193.45?45?8705.25N?mm 绘垂直面的弯矩图 Mh=8705.25 Mv1?Fv1L2?1453.21?45?65394.45N?mmMv2?Fv2L3??1036.9?50??51845N?mm绘合成弯矩图 Mv1=65394.45 Mv2=-51845 M1?Mh2?Mv12?8705.252?65394.452?65971.32N?mmM2?Mh2?Mv22?8705.252?518452?52570.77N?mm 该轴所受扭矩为 M1=65971.32 M2=525750.77 T2?117240N?m 按弯扭合成应力校核轴的强度 由图可知轴承上截面C为危险截面，根据文献1式（15-5）及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，轴的计算应力 T2?117240N?m ?ca?M12???T2?W2?65971.322??0.6?117240?0.1?453 2MPa?10.58MPaσca =10.58 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表15-1查得[??1]?60MPa。因此?ca<[??1]，故安全。 由于轴的最小直径是按扭转强度很宽裕地确定的，由蜗轮轴受力情况知截面C处应力最大，但其轴径也较大，且应力集中不大，各处应力集中都不大，故蜗轮轴疲劳强度不必校核。 1(a)A2L13B4CL2567DL38FtwFh1FrFaFh2Fv1Fv2Ft(b)Fh1MhFh2MhFrFaDaMa=2aFaFv1(c)Fv1Mv1,Fv2Mv(d)Mv2M1M2M(e)图5-3 滚动轴承的校核 蜗杆轴滚动轴承校核 TT 蜗杆上的轴承代号为：30206 蜗杆受力 蜗杆的转矩T1则作用于齿轮上的圆周力：Ft1?9.75N?m。 ?Fa2?2T12?10210 ??408.4N F?F?408.4Nt1a2d150 T1?10.21N?m 轴向力： Fa1?Ft2?2T22?117240??1143.8N d2205Fa1?Ft2?1143.8N