一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合
结构
设计计算说明书
2、设计步骤
（1）根据已知条件计算传动件的作用力。
① 选择直齿圆柱齿轮的材料：
传动无特殊要求，为便于制造采用软齿面齿轮，由表5-1，大齿轮采用45#钢正火，162~217HBS ； ② 直齿轮所受转矩n
P
T 6
1055.9⨯==9.55×106×3.3/750=42020N.mm ； ③ 计算齿轮受力：
齿轮分度圆直径：d=mz 3=3×25=75mm
齿轮作用力：圆周力F t =2T/d=2×42020/75=1121N
径向力F r =F t tan α=1120.5×tan20°=408N ；
（2）选择轴的材料，写出材料的机械性能：
选择轴的材料：该轴传递中小功率，转速较低，无特殊要求，故选择45优质碳素结构钢调制处理，
其机械性能由表8-1查得：σB =637MPa,σs =353MPa, σ-1=268MPa, τ-1=155MPa
由表1-5查得：轴主要承受弯曲应力、扭转应力、表面状态为车削状态，弯曲时：
34.0=σψ，扭转时： 34.0=τψ；
（3）进行轴的结构设计：
① 按扭转强度条件计算轴的最小直径d min ，然后按机械设计手册圆整成
标准值：
由式（8-2）及表8-2[τT ]=30MPa ，A 0=118
得d min =A 0=118×=19.34mm, 圆整后取d min =20.0mm
计算所得为最小轴端处直径，由于该轴段需要开一个键槽，应将此处轴径增大3%~5%，即d min =(1+5%)d=21.0,圆整后取d min =25.0mm ； ② 以圆整后的轴径为基础，考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等
要求，设计其余各轴段的直径长度如下： 1） 大带轮开始左起第一段：
带轮尺寸为：d s =25mm ，宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为l 1=63mm ； 2） 左起第二段，轴肩段：
轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d 2=30mm 。由l 2=s-l/2-10=57.5mm ，取l 2=57.5mm ； 3） 左起第三段， 轴承段：
初步轴承型号选择，齿轮两侧安装一对6207 型（GB297-84）深沟球轴承。其宽度为17mm ，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。 该段轴径d 3= 35mm ；
4） 左起第四段，齿轮轴段：
取轴径d 4=38mm ，齿轮宽度B=80mm ，则取l 4=78mm ； 5） 左起第五段，轴环段：
取轴径d 5=44mm ，l 5=10mm ； 6） 左起第六段，轴肩段： 取轴径d 6=40mm ；
7）左起第七段，轴承段：
取轴径d7=35mm，l7=20mm；
8）确定l3，l6，轴套尺寸：
经计算，l3=52mm，l6=21.5mm，轴套外径取45mm。
9）轴承盖：
取螺钉数6个，d1=45mm，d3=8mm，b=10mm，h=10mm，
e=1.2d3=9.6mm，D0=D+2.5d3=92mm，D4=D-(10~15)mm，则取
D4=D-12=60mm，D1=68mm，D2=112mm，m=17mm；
10）其它定位尺寸：
选用6207型轴承，其宽度为17mm，考虑到箱体的铸造误差及装
配时留有必要的间隙，取齿轮端面至箱体壁间的距离为21.5mm，
滚动轴承与箱内边距为10mm，轴承处箱体凸缘宽度应按箱盖与箱
座连接螺栓尺寸及结构要求确定，暂取42mm。
③考虑轴上零件的周向固定，选择连接形式和配合符号
1）轴与透盖之间的密封圈为间隙配合，符号为Ф30H7/m6
2）轴与两轴承为过盈配合，符号为Ф35H7/K6
3）直齿轮与轴，带轮与轴之间通过平键连接，通过查设计手册得键截面尺寸分别为b×h=10mm×8mm和8mm×7mm，齿轮处键槽长度为70mm，带轮处键槽长度为50mm，键槽深度分别为5mm、4mm。
其中，直齿轮采用平辐板铸造齿轮，参数如下：
齿轮分度圆直径：d=mz3=3×25=75mm
齿轮齿顶圆直径：d a=d+2ha×m=75+2×1.0×3=81mm
齿轮齿根圆直径：d f=d-2(ha+c)×m=75-2×1.25×3=67.5mm
齿轮基圆直径：d b=dcosα=75×cos20°=70.78mm
圆周速度：v=dn/(60×1000)= ×75×750/(60×1000)=2.94m/s 由表5-6，选齿轮精度为8级。
④其余细部结构
考虑轴的结构工艺性，在轴的左端和右端均制成1×45°倒角，两端装轴承处为磨削加工，留有砂轮越程槽，为了便于加工，齿轮、带轮的键槽布置在同一母线上，并取同一截面尺寸。
（4）轴的疲劳强度校核
①绘制轴的受力图2-1
图2-1
②计算轴的支反力
水平面的支承反力：
=
=
垂直面的支承反力:
则可得：==1172N
==1004N
③ 绘制轴的弯矩图和扭矩图（如图2-3,2-4,2-5所示）
设计的轴的结构如图2-2所示
图2-2
水平面弯矩图为M H ，垂直面弯矩为M V ，合成弯矩为M Ⅴ截面处的弯矩为：
水平面弯矩：M HV =0
垂直面弯矩：M VV =Q ?100=950?100=95000N ?mm 合成弯矩后M V =95000 N ?mm Ⅷ截面处弯矩为：
水平面弯矩：M H Ⅷ=R 2H ?80=16320N ?mm
M V Ⅷ=R 1V ×80=92320 N ?mm
合成弯矩后M 1=√M H Ⅷ2+M V Ⅷ2=√163202+923202=93751 N ?mm
图2-3
图2-4
图2-5
扭矩图如图2-7，T=42020 N ?mm ，计算弯矩图如图2-8。
弯矩按脉动循环变化处理，?=0.6
M ca1=
=25212 N ?mm
M ca2=√M V 2+(αT)2=98288 N ?mm
95000
93320
16320
95000
93751
