《机械设计基础》大作业(轴承部件设计——直齿圆柱齿轮减速器的输出轴)解析
大作业――一级直齿圆柱齿轮减速器设计PPT课件
副（齿轮、带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率。 （p4）
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3）确定电动机转速
601000v
• 已知卷筒转速为nw（r/min） nw D
• 电动机转速的可选范围为 nd' i'nw(i1'i2 'i3 '...in ' )nw
• 对于闭式软齿面齿轮传动，通常z1在20～40之间选取。为 了使重合度较大，取z1＝20，则z2＝iz1。
② 模数m=d1/z1 • 标准模数应大于或等于上式计算出的模数。 ③ 分度圆直径d1 ④ 中心距a ⑤ 齿轮宽度b
• 大齿轮宽度 b2 dd1
• 小齿轮宽度 ⑥ 其他几何尺寸的计算（齿顶圆直径、齿根圆直径 ）
• 其中，i1'、i2'、i3'、 ...、in' 为各级传动的合理传动比
范围（p196，表14-2 ）。 • 常用转速有 750 r/min, 1000 r/min, 1500 r/min
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• 根据选定的电动机类型、功率和转速， 由表12-1~表12-14查出电动机型号；
• 记录其型号、额定功率、满载转速、外 形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键连接尺 寸、地脚尺寸等参数备用；
• 设计传动装置时，一般按工作机实际需
要的电动机输出功率Pd计算，转速则取
满载转速。
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1 计算总传动比及分配各级传动比
• 传动装置的总传动比为：i n m
nw
• 式中，nm为电动机满载转速，r/min； nw 为工作机转速， r/min。
• 多级传动中，总传动比应为：ii1i2i3...in • 式中，i1、i2、i3、...、in为各级传动机构的传动
一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计(上海大学机械设计2大作业)
一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计(上海大学机械设计2大作业)学院机电工程及自动化专业机械工程及自动化学号 11121112 设计者华爆会指导教师傅燕鸣完成日期 2014年2月9日mN 25.1871530.39550T 2n P 95502⋅=⨯==1.3计算作用在齿轮上的圆周力、径向力N72.1104)113003.0/(25.1872)z m /(T 2d /T 2F 2222t =⨯⨯=⨯==N09.40220tan 72.1104tan F F 2t 2r =⨯=α⨯=二、选择轴的材料因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴的材料为45钢，并经过调质处理。
查《机械设计课程设计手册》表16-1，得：轴材料的硬度为217~225HBW ，mN 25.187T 2⋅=N 72.1104F 2t =N 09.402F 2r =计 算 及 说 明主 要 结 果三、初步估算轴的最小直径mm77.27~98.33153.3)103~126(n P A d 33202=⨯=≥考虑键槽对轴强度的影响， 取mm 71.29d 07.1d 2min 2==参考联轴器孔径系列标准，取mm 35d min 2=的装配距离mm45K 2=。
4.2轴上零件的位置与固定方式的确定 大齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两侧。
轴外伸端安装联轴器，联轴器靠轴肩轴向固定。
齿轮靠轴环和套筒实现轴向固定。
轴承采用两端固定，脂润滑，通过封油环和轴承盖固定。
输出轴轴系结构如图所示mN 43.243T ca ⋅=m N 250T n ⋅=mm 35d = m m 82L =mm 45K 2=计 算 及 说 明主 要 结 果mm 40d 22=。
该处轴的圆周速度s/m 4s /m 32.010*******40100060n d v 222<=⨯⨯⨯=⨯=ππ 故选用毡圈油封合格，由表9-9，选取毡圈45JB/ZQ4606-1997。
机械设计基础习题答案第8章
8-1 轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。
工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。
用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。
主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。
轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。
8-2 轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。
合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。
8-3 为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。
因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。
阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。
8-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况8-5 试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？（a）（b）习题8-5图答：（a）图第一种布置形式的弯矩图第二种布置形式的弯矩图根据弯矩图，第二种布置形式更合理。
（b）图第一种布置形式的弯矩图第二种布置形式的弯矩图根据弯矩图，第一种布置形式更合理。
8-6 轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接8-7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？习题8-7图答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。
减速器装配图、大齿轮零件图和输出轴零件图解读
第1章初始参数及其设计要求保证机构件强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。
初始参数：功率P=2.8kW，总传动比i=5第2章电动机2.1 电动机的选择根据粉碎机的工作条件及生产要求，在电动机能够满足使用要求的前提下，尽可能选用价格较低的电动机，以降低制造成本。
由于额定功率相同的电动机，如果转速越低，则尺寸越大，价格越贵。
粉碎机所需要的功率为kw=，故P8.2选用Y系列（Y100L2-4）型三相笼型异步电动机。
Y系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会（IEO）标准设计的，具有国际互换性的特点。
其中Y系列（Y100L2-4）电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B 级绝缘,工作环境不超过＋40℃,相对温度不超过95%,海拔高度不超过1000m,额定电压为380V,频率50HZ,适用于无特殊要求的机械上，如农业机械。
Y系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、且提高了防护等级为IP54、提高了绝缘等级、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。
其主要技术参数如下：型号：4YL2100-同步转速：min1500r/额定功率：kw=P3满载转速：min1420r/堵转转矩/额定转矩：)⋅TN/(2.2mn最大转矩/额定转矩：)/(T⋅N2.2mn质量：kg3.4极数：4极机座中心高：mm100该电动机采用立式安装，机座不带底脚，端盖与凸缘，轴伸向下。
2.2电机机座的选择第3章 传动比及其相关参数计算3.1 传动比及其相关参数的分配根据设计要求，电动机型号为Y100L2-4，功率P=3kw ，转速n=1420r/min 。
输出端转速为n=300r/min 。
总传动比： 73.430014401===n n i ； （3-1）分配传动比：取3=D i ； 齿轮减速器：58.1373.4===D L i i i ； （3-2） 高速传动比：5.158.14.14.112=⨯==L i i ； （3-3）低速传动比：05.15.158.11223===i i i L 。
大作业——一级直齿圆柱齿轮减速器设计共54页文档
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
பைடு நூலகம்
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
《机械精度设计》大作业示例模板
机械精度设计课程大作业题目：圆柱齿轮减速器输出轴的精度设计
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圆柱齿轮减速器输出轴的精度设计
如图所示为一圆柱齿轮减速器输出轴，该轴材料为45钢，生产批量为大批量，该轴上的φ55mm轴颈分别与两个规格相同的0级滚动轴承的内圈配合，轴承工作时外圈固定，内圈与轴颈一起旋转，负荷状态为轻负荷，φ60mm的轴径和φ45mm轴头分别与齿轮基准孔配合，φ62mm轴段的两端面分别为齿轮和滚动轴承内圈的轴向定位基准面，试设计该轴的尺寸精度、几何精度、表面精度，并将设计结果以零件图的形式表达。
1、轴类零件的结构简图(电子版)
说明：表达出零件的结构和基本尺寸即可，各项公差要求是要设计的部分，无需标注。
2、评分标准（该表可单独作为1页）
3、轴类零件的精度设计图（A3手绘）TG801 65 P224。
机械设计基础课程设计一级圆柱齿轮减速器设计说明书、零件图和装配图
机械设计基础课程设计一级圆柱齿轮减速器设计说明书、零件图和装配图机械设计基础课程设计一级圆柱齿轮减速器设计说明书一、设计要求1：减速比：根据实际需求确定减速比。
2：安装空间：根据实际使用场景，为齿轮减速器设计合适的安装空间。
3：轴向和径向载荷：根据实际工作负载，计算并确定减速器所能承受的轴向和径向载荷。
4：传动效率：设计具有高传动效率的减速器。
5：噪音和振动：减速器在运转时应尽量减少噪音和振动的产生。
二、设计步骤及详细说明1：确定减速比：根据实际需求确定减速比，考虑到工作负载和转速要求。
2：确定齿轮数目和模数：根据减速比和齿轮模数的关系，计算所需齿轮数目和模数。
3：计算齿轮参数：根据设计公式，计算齿轮齿数、齿宽、齿向系数等参数。
4：绘制齿轮零件图：根据计算结果，绘制齿轮零件的图纸，包括齿轮齿数、齿宽、法向压力角等。
5：绘制齿轮装配图：根据齿轮零件图，绘制齿轮减速器的装配图，标注零件之间的配合关系和装配顺序。
6：分析齿轮传动系统：利用仿真软件对齿轮传动系统进行分析，验证齿轮的传动效率和载荷承受能力。
7：选取材料并计算强度：根据齿轮传动系统的设计参数，选取合适的材料，并进行强度计算，保证齿轮的可靠性和使用寿命。
8：考虑润滑和冷却：根据实际工况和齿轮传动系统的特点，设计合适的润滑和冷却装置。
9：进行产品优化：对设计的减速器进行优化，考虑减少重量、减小尺寸和提高传动效率等方面。
10：绘制装配顺序图：绘制减速器的装配顺序图，指导实际生产过程。
11：进行减速器的试制和测试：根据设计图纸，进行减速器的试制和测试，验证设计的减速器性能。
附：齿轮减速器设计相关附件本文所涉及的法律名词及注释：1：减速比：指减速器输出轴的转速与输入轴的转速之比。
2：轴向载荷：作用在减速器轴承上的力，与轴线平行。
3：径向载荷：作用在减速器轴承上的力，与轴线垂直。
机械设计基础课程设计-带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器
湖南工学院说明书机械设计制造专业二零零五级机制0506 班题目带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器姓名陈亚夫指导教师任芝兰职称讲师2007年01月6日课程设计评语：课程设计答辩负责人签字年月日目录一、设计任务书二、传动方案的拟订三、电动机的选择四、传动装置传动比的分配五、计算传动装置的运动和运动参数六、普通V带的设计计算七、齿轮的设计计算八、传动轴的设计计算九、箱体结构的设计计算十、键连接的选择十一、滚动轴承的设计计算十二、润滑与密封十三、联轴器的选择十四、设计小结附录：参考资料目录一、设计任务书题目：设计一台带式运输机中使用的单级直齿圆柱齿轮减速器1、原始数据：2、工作条件：运输机连续工作,单向运转载荷变化不大，空载启动。
减速器小批量生产，使用期限5年，一班制工作，卷筒不包括其轴承效率为97%，运输带允许速度误差为5%。
一班制。
3、设计任务：1）、装配图一张（一号图纸），轴零件图一张和齿轮零件图一张（2-3号图纸）2）、设计说明书一份（8000字以上）4、设计内容：1）、机械系统总体传动方案的分析和拟订：2）、电动机的选择与传动装置运动参数的计算；3）、传动件（齿轮、带轮）等的计算；4）、轴的设计；5）、轴承及其组合部件设计；6）、键连接和联轴器的选择；7）、润滑设计；8）、箱体、机架等零件设计；9）、有关附件的设计（油标、透视窗口）等；10）、装配图与零件图设计及绘图5、设计进度：1）、设计准备，拟定传动方案，传动比分配等（1天）2）、强度校核；（轴、齿轮）（1天）3）、其它结构设计（0.5天）4）、编写使用说明书（1天）5）、绘制装配图（3天）6）、绘制零件图（1天）二、传动方案的拟定根据设计要求拟定下图所示为本次设计的传动方案：三、电动机的选择设计说明及数据计算备注1．选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y 型2．选择电动机的容量根据原始数据，运输带拉力F 和运输带速度V ，可得运输带所需功率 P 卷筒 = FV=2.5×1.6=4.0KW 。
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轴承油润滑Δ=3~8;脂润滑 Δ=10~15.此处，取Δ=5mm
15+15+62=92 20 2 H=10 ~15 取15 20
19
60
b=62
15
l2
19+20+2=41
l3
l6
50-19-5+10+20=56
L1=30+56+9.5 10 L =31+20+9.5=60.5 L2=31+20+9.5=60.5 2 =95.5 C2+(5~10)= 16+8=24 δ+C1=8+18=26 50 50
为补偿联轴器所连接的两 轴的安装误差，隔离振动 联轴器安装在轴端上 联轴器的选型计算： 根据： 轴传递的转矩T 设备类型(本题带式运输机) 计算联轴器计算转 矩Tc： 选弹性柱 销联轴器 轴端直径d1应与 联轴器孔径相同
查教材266页表13.1
KA=1.5
2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：
8）键连接：
联轴器及齿轮与轴的周向连接均用A型普通平键连接， 分别为键10×56 GB 1096-1990及键14×56 GB 1096力简图 2）计算支撑反力：
在水平面上：
b b T
R1V R1H Ft
a a
R2V R2H y x z O
I
Fr
d/2
II
此处，齿轮轮毂宽度=齿宽b=62mm
l4=b-2=60mm
6）轴段5与轴段6：
轴段5为肩环，对 齿轮轴向定位： d5=d4+h h根据齿轮的导角 C1确定为：h≥3.36~4.8mm d5≥d4+h=48+3.36~4.8=51.36~52.8(mm),取整为55mm。 (也可取为53或54mm)
4）轴承与轴段3及轴段7(续)：
一般情况下，同一轴上的两 个轴承应取相同的型号，则 轴段3，7的轴承相同，直径 相同： d7=d3=45mm 轴段7的长度l7=B=19mm
5）齿轮与轴段4：
为便于齿轮安装： d4略>d3=45mm 且d4内应取整数。 取d4=48mm。(也可取46或47，49) 轴段4的长度l4应 为便于套筒对齿轮的准确定位 比齿轮轮毂宽度 略短2~3mm
2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：
取轴端的直径d1=35mm,该轴段长度应比联轴器主 动端轴孔长度60mm略短2~3mm,取l1为58mm。
3）密封圈与密封圈所在轴段2：
轴段2用轴 肩对联轴 器起轴向 定位作用 h=2.45~3.5mm,则轴段2的直径 d2=d1+h=40~42mm。
轴端与联轴器用键联结， 键槽对轴的强度有所削弱
3. 结构设计：
1）轴承部件的结构形式：
为便于轴承部件的装拆 传递的功率小, 齿轮减 速器效率高, 发热小,估 计轴不会长 机体采用剖分式结构
轴承部件的固定方式 可采用两端固定方式
减速器输出轴结构图
轴段7
轴段1 轴段2 轴段3 轴段4 轴段5 轴段6
2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定：
试设计带式运输机中齿轮减速器的输出轴部件。 已知： 输出轴功率P=2.74kW，转矩T=289458N.mm， 转速n=90.4r/min, 圆柱齿轮分度圆直径d= 253.643mm,齿宽b=62mm,圆周力Ft=2282.4N, 径向力Fr=849.3N,载荷平稳，单向转动，工 作环境清洁，两班工作制，使用年限5年，大批 量生产。
3）密封圈与密封圈所在轴段2(续)：
轴段2上 有密封圈 用毛毡 圈密封 工作环境清洁， 估计轴颈的圆周 速度v<4~5m/s
查《机械设计手册》 毡圈油封JB/ZQ 46061986：选轴径为40mm 的毡圈。d2=40mm。
d2
4）轴承与轴段3及轴段7：
轴段3，7上 选择深 有轴承，轴 沟球轴 上有轴向力 承 为便于轴承安装：d3>d2=40mm 轴承内径d3应在标准值系列 d3=45mm 内：...,30,35,40,45,... 查《机械设计手册》得轴承代号号为：6209 C， 其主要参数为： 内径d=45mm,外经D=85mm,宽度B=19mm,定位轴肩直径 da=52mm,轴肩定位处圆角半径(安装尺寸)rAS=1mm， 基本额定动载荷C=31500N,基本额定静载荷C0= 20500N，油润滑极限转速nlim=9000r/min,脂润滑极 限转速7000r/min。
11.9 减速器输出轴轴系部件设计
一级圆柱齿轮减速器由输入轴部件、输出轴部件和机体 组成。 输出轴部件设计过程主要包括：
（1）初定尺寸
（2）画结构草图
（3）校核计算 （4）完成部件图设计 （5）完成零件图设计
输出轴部件设计流程图——教材P228图11.21
li
材料、结构形式
习题课：输出轴部件设计
由《机械设计手册》 GB 5014-1985 HL3型弹性柱销联轴器符合 要求：公称转矩为630N.m, 即630000N.mm>434187N.mm HL3型弹性柱销联轴器性能及尺寸参数： 公称转矩为630N.m,许用转速为5000r/min（>本 题转速90.4r/min）,轴孔直径范围30~38mm，轴 孔长度60mm。 取联轴器轴孔直径为35mm（>dmin=34.7mm）,轴孔 长度为60mm，J型轴孔，A型平键联结，联轴器主 动端的代号为：HL3 35×60 GB 5010-1985。
肩环的宽度b=1.4h=1.4 (d5-d4)/2=1.4× (55-48)/2=4.9mm 取为10mm，即l5=10mm。 轴段6对轴承轴 da≥d6>d7 =45mm 取d6=da= 向定位,且考虑 da—轴承安装尺 52mm 便于轴承拆卸 寸52mm
5+5+92=102
7）机体与轴段2,3, 6长度：
解：
1. 选择轴的材料：
因传递的功率P=2.74kW，不大。并且带式运输机 属一般设备，结构无特殊要求，故选用轴常用材 料：45号钢，调质处理。
2. 初算轴径：
减速器的输出轴 转轴 按扭转强度初算轴径 考虑轴端弯矩比转 矩小，取C=106.
查表10.2得C=106~118
2. 初算轴径(续前)：
? ?
MH (N.mm) MV (N.mm)
M
(N.mm)
?
2）计算支撑反力（续）：
在垂直平面上： 轴承I的总支撑反力：