机械基础课程设计..docVIP

机械基础课程设计 题 目 减速器低速轴的设计与加工工艺 系 别 机电工程系 专 业 机电一体化技术 班 级 2222 学生姓名 3333 指导教师 333 完成日期 2011-12-13 河南质量工程职业学院 河南质量工程职业学院 《机械基础》课程设计任务书 班级 姓名 学号 指导 教师 设计题目 减速器低速轴的设计与加工工艺 主要研究内容 本设计根据减速器的内部结构设计出低速轴的基本尺寸和精度要求.设计出符合要求的减速器低速轴,其次,对该轴进行分析,确定它的材料、热处理、加工路线等 主要技术指标 1.轴的热处理 2.轴表面的加工方法 3.轴的定位基准4.划分加工阶段 5.切削用量的选择入手。 基本 要求 强度计算是使轴具有工作能力的根本保证，结构设计是合理确定轴的结构和尺寸，它除应考虑强度和钢度因素外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。 主要参考资料 及文献 隋冬杰主编：《机械基础》 1.轴的结构设计 1.1最小轴径的设计 按扭矩初算最小轴径，本轴是属于中、小轴，在减数器重工作时要承受各种负荷和冲击载荷并且要具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，因此该轴材料选用45钢即可满足其要求。所以选用45#调质，硬度217-255HBS.根据文献P26514.4表，取c=118, 又因为设计要求P=3.42,n=60 所以, d≥(P/N)1/3118 =(3.42/60)1/3mm=46mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=46(1+5%)mm=48.3 mm∴选d=50mm 1.2 轴的结构设计 1.2.1轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定。 1.2.2 确定轴各段直径和长度 为了使计算方便、易懂，现画草图如下（图上的阶梯轴从左到右依次是I段、II段、III段、Ⅳ段、Ⅴ段、Ⅵ段） 2.1 轴的草图 I段：d1=50mm 长度取L1=47mm∵h=2c c=1.5mm II段:取轴肩高3.5mm，作定位用，∴d2=57mm 初选用一对6213型角滚动轴承，其内径为65mm,宽度为23mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为50mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm, 故II段长：L2=85mm III段直径d3=65mm， L3=55mm 根据轴承安装要求，轴肩高h=2.5 mm Ⅳ段直径d4=70mm， L4=80mm Ⅴ段直径d5=82mm. 长度L5=9mm Ⅵ段直径d6=65 mm，长度L6=23 mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=299mm 1.2.3 按弯矩复合强度计算 1.求分度圆直径：已知d=3×Z1=27mm 2.求转矩：已知T1=544350N·mm 3.求圆周力：Ft 根据参考文献P267得 Ft=2T1/d1=2×544350/324=3360N 4.求径向力Fr 根据参考文献P267得 Fr=Ft·tanα=3360×tan200=1220N 2.2 轴的受力图 1)绘制轴的受力图如图a 2）水平面内的弯矩图(图b)，支点反力为：FHA=FHB=Fr/2=1680N 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 MH=FHA×64=10752(N·mm) 3) 垂直面内的弯矩图（图c） FVA= FHB=64×Fr/2=534.79(N·mm) 截面处的弯矩为: MVI= 646.95×64=34226.56(N·mm) 4)绘制合弯矩图（如图d） MI=(MH2+MV2)1/2=(1075202+34226.562)1/2=112836.199N·mm 5)绘制扭矩图（如图e） 转矩：aT=0.6×544.35=326610N·mm 6)绘制当量弯矩图（如图f） 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取α=0.6，截面C处的当量弯矩： Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[112836.1992+3266102]1/2=345550N·mm 7)校核危险截面C的强度 由式（6-3）d(Mec/0.1[σ-1])1/3=238594/0.1×551/3=39.5mm 因截面C处开有键槽，故将轴直径加大5%，即为39.5×1.05=41.475mm， 结构设计草图该处直径为70mm，强度足够。轴的结构简图如下：