轴设计计算说明书

课 程 设 计 报 告 书

学 院 名 称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 成 绩

设 计 题 目： 轴系部件结构设计

宁波工程学院化学工程学院油气储运教研室

课 程 设 计 任 务 书

设计题目 课程名称 学生姓名 班 级 1. 传动机构： 闭式直齿圆柱齿轮传动的输出轴轴系部件结构设计，下图所示为本题目的齿轮传动机构简图，原始数据见下表。 直齿圆柱齿轮传动的输出轴轴系部件结构设计（五） 机械设计基础 1 设计类型 学 号 联系电话 课程设计 2. 设计原始数据： 输出轴转速 n2（r/min） 165 输出功率 P（kW） 3.5 齿轮数z2 齿轮模数 齿轮宽度 m（mm） 3 b（mm） 70 载荷变化情况 轻微冲击 115 轴承中心轴承中点轴承间距 外伸端轴线到轴承中心到外伸端轴头L（mm） 头长度l（mm） 距离a（mm） 中点距离c（mm） 150 3. 设计要求： （1） 绘制输出轴轴系部件结构装配件图一张； （2） 编写设计计算说明书一份

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目录

第一章 齿轮的设计计算 ................................................................................................................. 3

一、 齿轮的材料及热处理的选择 ......................................................................................... 3 二、 齿轮几何尺寸的设计计算 ............................................................................................. 3

1 齿轮许用应力及转矩的计算 ....................................................................................... 3 2 齿轮弯曲强度校核 ....................................................................................................... 3 3 齿轮几何尺寸的确定 ................................................................................................... 4 三、 齿轮的结构设计 ............................................................................................................. 5 第二章 轴的设计计算 ..................................................................................................................... 7

一、 轴的材料及热处理的选择 ............................................................................................. 7 二、 轴几何尺寸的设计计算 ................................................................................................. 7

1 估算输出轴的最小直径 ............................................................................................... 7 2 轴的结构设计 ............................................................................................................... 7

第三章 轴承、键和联轴器的选择 ................................................................................................. 9

一、 轴承的选择 ..................................................................................................................... 9 二、 键的选择 ......................................................................................................................... 9 三、 联轴器的选择 ................................................................................................................. 9 四、 毡圈油封及槽的选择 ..................................................................................................... 9 五、 轴承盖的设计及垫片的设计 ....................................................................................... 10 六、 套筒的设计 ................................................................................................................... 10 参考文献......................................................................................................................................... 11

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第一章 齿轮的设计计算

一、 齿轮的材料及热处理的选择

因齿轮载荷有轻微冲击，速度一般，齿轮选用40Cr合金钢，调制处理，齿面硬度为250 HBS。

二、 齿轮几何尺寸的设计计算

1 齿轮许用应力及转矩的计算

1）确定齿轮的许用应力

由参考资料一查得

Flim2580MPa，SF1.25

Hlim2700MPa，SH1

Flim2F2S F得F25801.254MPa Hlim2H2S H得H27001700MPa 2）输出轴的转矩T2

由参考资料一查得

T5P295.510n 2得T5295.51053.165Nmm2.0105Nmm 2 齿轮弯曲强度校核

根据设计原始数据：b70mm，m3mm，z2115 由参考资料一查得：z100，YFa2.19，YSa1.80； z200，YFa2.12，YSa1.865； 3

1-1

1-2

1-3

YSaYsa1Ysa2zz2Ysa2 1-4

z1z2由线性插值法求得：

YFa22.1795，YSa21.80975

载荷基本平稳且为软齿面齿轮，齿轮相对轴承对称布置，取载荷系数K1.8

F22KT2YY 1-5 2F2sa2bz2m得21.82.0105F270115322.17951.8097539.20MPaF2 齿轮的弯曲强度足够

3 齿轮几何尺寸的确定

由参考资料一查得

ha1，c0.25

1）分度圆直径

d2mz2 得d23115345mm 2）齿顶高

haham 得ha133mm 3）齿根高

hfhacm 得hf10.2533.75mm 4）齿顶圆直径

da2d22ha 得da234523351mm 5）齿根圆直径

df2d22hf 得df234523.75337.5mm

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1-6

1-7 1-8

1-9

1-10

6）分度圆齿距

pm 1-11

得p3.1439.42mm 7）分度圆齿厚

1sm 1-12

2 得p13.1434.71mm 2三、齿轮的结构设计

由参考材料一得

因160mmda2351mm500mm，故齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构 齿轮尺寸计算如下： 1）轴孔直径

dc60mm

2）轮毂直径

D31.6dc 1-13

得D31.66096mm 3）轮毂长度

lb70mm

4）轮缘内径

D0da10m 1-14

得D0351103321mm 5）腹板厚度

C0.2~0.3b 1-15

得C14~21mm，取C17.5mm 6）腹板中心孔直径

D10.5D0D3 1-16

得D10.532196208.5mm 7）腹板孔直径

5

D20.3D0D3 1-17

得D20.33219667.5mm 8）齿轮倒角

n0.5m 1-18

得n0.531.5mm 9）齿轮圆角

r5mm

设计与数据见下图：

图1齿轮的结构设计

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第二章 轴的设计计算

一、 轴的材料及热处理的选择

轴选用45钢，调质处理，硬度为250 HBS

b750MPa，s550MPa

二、 轴几何尺寸的设计计算

1 估算输出轴的最小直径

d2minA3P 2-1 n查参考资料一，A106~97，取A100 得d2min10033.527.68mm 165考虑键槽d2min27.6810.0529.06mm 圆整后得d2min30mm

2 轴的结构设计

根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，输出轴设计为阶梯轴如下图2。（自右向左排）。

130mm；l170mm

240mm；l245mm 3745mm；l361mm

460mm；l468mm 570mm；l510mm 660mm；l618.5mm；

l720mm。

7

图2轴的结构设计

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第三章 轴承、键和联轴器的选择

一、 轴承的选择

因为输出轴3745mm，且载荷仅为轻微冲击，径向与轴向载荷都很小，所以由参考资料一，选择深沟球轴承6309 2个（GB/T 276—1994）。 由参考资料二，画下图

图3轴承的设计

二、键的选择

参考资料一

1）输出轴外伸端d30mm

选择键 850 GB/T 1096—2003，选45钢，即选键8750 2）与齿轮联接处d45mm

选择键 1850 GB/T 1096—2003，选45钢，即选键181150

三、 联轴器的选择

由参考资料三，选用VI 型凸缘联轴器（GB/T 5843—2003），材料选Q235—A

四、 毡圈油封及槽的选择

由参考资料三，选用正方形毡圈和梯形沟槽 (JB/ZQ4606—1986)

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五、轴承盖的设计及垫片的设计

由参考资料三，选择螺钉联接式轴承盖，由轴承外径在70～100之间，螺钉直径为8mm，螺钉数目为6，材料HT150。

图4轴承盖垫片毡圈的结构设计

六、套筒的设计

材料为45钢。由轴径和需要定位的位置，设计如下：

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图5套筒的结构设计

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参考文献

参考资料1，汪信远、奚鹰. 《机械设计基础》. 同济大学，东北大学，中国石油大学；

参考资料2，何铭新、钱可强.《机械制图》. 同济大学，上海交通大学； 参考资料3，刘会英、杨志强. 《机械基础综合课程设计》. 机械工业出版社。

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