一、 设计任务书及原始数据。
题目：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴组合结构设计。
轴系结构简图。
原始数据表1
表1 设计方案及原始数据。
二、根据已知条件计算传动件的作用力。
2.1计算齿轮处转矩t、圆周力ft、径向力fr、轴向力fa及链传动轴压力q。
已知：轴输入功率p=6.1kw，转速n=150r/(min)。
转矩计算：分度圆直径计算：
圆周力计算：
径向力计算：
轴向力计算：
轴压力计算：
计算公式为：
由于转速小，冲击不大，因此取kq=1.2,带入数值得：
轴受力分析简图。
2.2计算支座反力。
1、计算垂直面（xoz）支反力。
2、计算垂直面（xoy）支反力。
3、计算垂直面（yoz）支反力。
三、初选轴的材料，确定材料机械性能。
初选材料及机械性能见表2
四、进行轴的结构设计。
4.1确定最小直径。
按照扭转强度条件计算轴的最小值dmin。
其设计公式为。
查表8-2，因弯矩较大故a0取大值118，带入计算得：
因开有键槽，轴径需增大5%
得：d=42.63mm
圆整成标准值得：
d1=45mm
4.2设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号。
1、设计直径。
考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承选型，其直径末尾数必须是，且为了便于计算，故d3初取60mm。考虑链轮及轴承2的固定，故d2取55。
考虑齿轮由轴套固定，故d4取62。考虑轴承选型相同及齿轮固定问题d5取70，d6取66，d7取60。
2、设计各轴段长度。
考虑齿轮的拆装与定位l4取78。考虑最左侧轴承的拆装与定位l7取25。考虑链轮宽度b=72，l1取70。
考虑轴承2与齿轮的相对位置及轴承2的左端固定l3取54。考虑链轮与轴承2的相对位置及轴承2的右端固定，故l2取52。考虑齿轮左端固定及轴环强度问题，l5取8。
考虑齿轮与轴承1之间的相对位置及轴环的宽度，l6取75。
3、轴的初步结构设计图。
4、初选轴承型号。
由于，故选择向心推力轴承，考虑轴径为60，初选轴承型号为圆锥滚子轴承30212。
4.3选择连接形式与设计细部结构。
1、选择连接形式。
连接形式主要是指链轮与齿轮的周向固定：初步选择利用键连接以固定链轮与齿轮。而键的型号依据链轮与齿轮处轴径大小d1、d4分别为45mm、62mm，查《机械设计课程设计》中表20-1初选链轮处键的公称尺寸为14×9，而键长l1初取56mm；初选齿轮处键的公称尺寸为18×11，键长l2初取63
2、设计细部结构。
五、轴的疲劳强度校核。
5.1轴的受力图。
5.2绘制弯矩图。
1、垂直面（xoz）弯矩图。
2、水平面（xoy）弯矩图。
3、合成弯矩图。
5.3绘制转矩图。
5.4确定危险截面。
通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考虑轴径大小及键槽、圆角等因素对轴的应力影响，最终确定了5个危险截面。ⅰ截面弯矩较大，且开有键槽，有应力集中。ⅱ截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。
ⅲ截面弯矩最大。ⅳ截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。ⅴ截面弯矩小，但开有键槽，有应力集中。
5.4计算安全系数，校核轴的疲劳强度。
1、计算ⅰ截面处的安全系数。
综合影响系数，如下；
计算抗弯模量与抗扭模量。
计算弯曲应力。
i截面处最大弯矩。
i截面最大扭矩。
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
计算扭转切应力。
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
按疲劳强度计算安全系数。
综合安全系数。
2、计算ⅱ截面处的安全系数。
计算抗弯模量与抗扭模量。
计算弯曲应力。
截面最大弯矩。
截面最大扭矩。
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
计算扭转切应力。
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
按疲劳强度计算安全系数。
综合安全系数。
3、计算ⅲ截面处的安全系数。
计算抗弯模量与抗扭模量。
计算弯曲应力。
截面最大弯矩。
截面最大扭矩。
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
计算扭转切应力。
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
按疲劳强度计算安全系数。
综合安全系数。
4、计算ⅳ截面处的安全系数。
计算抗弯模量与抗扭模量。
计算弯曲应力。
截面最大弯矩。
截面最大扭矩。
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
计算扭转切应力。
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
按疲劳强度计算安全系数。
综合安全系数。
5、计算ⅴ截面处的安全系数。
计算抗弯模量与抗扭模量。
计算弯曲应力。
截面处最大弯矩。
截面最大扭矩。
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
计算扭转切应力。
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
按疲劳强度计算安全系数。
综合安全系数。
综上所述：所校核截面的安全系数均大于许用安全系数[s]=2.0，故轴设计满足安全。
六、选择轴承型号，计算轴承寿命。
6.1计算轴承所受支反力。
6.2计算派生轴向力。
6.3求轴承轴向载荷。
6.4计算轴承当量动载荷。
查表，取x1=0.4，y1=1.5
查表9-6，取x2=1，y2=0
查表9-7，取fd=1.5
根据弯矩图可得，fm1=1,fm2=2
6.5计算轴承寿命。
因p2>p1，故计算按p2计算，查表9-4得ft=1，圆锥滚子轴承取10/3，查表得cr=97800n。
轴承寿命符合要求。
七、键连接的计算。
校核平键的强度。
平键的挤压应力计算公式为：
链轮处平键尺寸：h=9,d=45,l=56
齿轮处平键尺寸：h=11,d=62,l=63
带入公式得：
因两键均受冲击载荷，且为静联接，故许用压应力。
经过比较，两键的计算应力均小于许用应力，故判断其强度均合格。
八、轴系部件的结构装配图。
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