课 程 名：机械设计
设计题目：齿轮传动轴系部设计
院 系：机 械 学 院
班 级：机 制083班
设 计 者：蒋 秀 忠
学 号：108101037
2010—2011第一学期
浙江科技学院
设计内容
一. 设计课题。
设计直式齿轮减速装置的输出轴轴系部仵。
原始数据：输出轴转矩：145r/min; 输出功率p：2.8kW；
齿轮齿数：106； 齿轮模数m：2.5mm；
齿轮宽度b：70mm； 外伸轴头长度：80mm；
载荷变化： 轻微冲击；
轴承寿命：8000h； 工作温度：小于100℃
二．轴系部设计
教材P288
=600MPa
教材P292
式12-2
D=32mm
经机械手册
采用TL6型弹性套柱销联轴器
轴承采用6208深沟球轴承
齿轮分度圆直径
d=265mm
1．选择轴的材料。
该圆柱齿轮传递的功率不大，且无特殊要求，故选用最常用的
45钢并做正火处理。由表12—1得=600MPa。
2．按转矩估算轴的最小直径。
应用式（12-2）估算，由表12-2取C=115，于是得
计算所得应是最小轴径（即安装联轴器）处的直径。该轴段因由
键槽，应加大（3-7）%并调整圆整，取d=32mm。
3．轴的结构设计。
根据估算的直径、轮毂宽及安装情况等要求，轴的结构及尺寸可
进行草图设计，轴的输出端用TL6型（GB/T4325-2002）弹性套柱销
联轴器，孔径d=32mm，孔长=60mm，取轴肩高为3mm作定位用
.=55mm；齿轮两端对称安装一对6208（GB/T292-2007）
深沟球轴承，其宽度为=18mm，直径为=40mm。左轴承用套
筒定位，右轴承用轴肩定位，根据轴承对安装尺寸的要求，轴肩高度
取3mm，故该直径为=46mm， =12mm；轴与齿轮、轴与联轴器均
选用平键联接。不妨取套筒长为20mm，而且安装齿轮段长度应比轮毂宽
度小2mm,所以=40mm；且齿轮宽度为70mm，所以=68mm；不妨
=42mm； =50mm， =8mm；左右角接触球轴承尺寸相同，所以
=40mm， =18mm；综上所述，轴承的跨度为257mm。
4．计算齿轮受力。
齿轮分度圆直径 d=mz=2.5*106=265mm；
T=184413N.mm
=1392N
=
=253.325N
=
=696N
教材P293
表12—3
=
=106765N·mm
齿轮所受转矩 T=9.55*=9.55*=184413N·mm
齿轮作用力
圆周力 ===1392N
径向力
轴向力 N
轴受力的大小和方向如图1-1a所示
5，计算轴承反力（图1-1-c及e）
水平面 ===253.325N
垂直面 ==/2=696N
6．绘制弯矩图
水平弯矩图（图1-1d）
截面b： ==*253.325=16213N·mm
垂直面弯矩图（图1-1f）
==*696=44544N·mm
合成弯矩图（图1-1g）
=·mm
7．绘制扭矩图
由前知 T=184413N·mm
又根据=600MPa，由表12-3查的=55MPa，和=95MPa，故
==0.58； T=106765N·mm
8.绘制当量弯矩图（图1-1i）
对于截面b
N·mm
对于截面a和Ⅰ
==T=106765N·mm
9.分别就算轴截面a和b处的直径
<32mm
<42mm
均满足强度要求
两截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径已经分别达到
32和42，所以，强度足够，如所选轴承和键连接等经计算，
确认寿命和强度均能满足，则上轴的结构设计无须修改
10.校核轴的疲劳强度
下面以b截面处为例，精确校核该截面的疲劳强度，查表12-1得，
=240MPa； 140MPa。
分别计算弯曲应力和扭转应力：
=
轴的弯曲等效系数，；轴的剪切等效系数，。
查表12-4得，键槽处的弯曲，扭转有效应力集中系数为
查表12-4得到，弯曲，扭转时轴的绝对尺寸系数为
；查表12-8得，轴的表面质量系数=0.95。
按无限寿命考虑，取寿命系数=1；正火处理45号钢、轴材质
均匀、载荷与应力计算较精确，取=1.5；将上述数据代入公式
（12-5），计算如下
=16.69
经校核，轴b截面满足疲劳强度
教材P336
教材P337
S=＞
因此，轴的b截面具有足够的疲劳强度，安全
三．滚动轴承强度校核
在轴系部设计中，已初步确定滚动轴承型号为6208的深沟球轴承，
其主要尺寸为d=40mm，D=80mm，b=18mm。
1.确定轴承的载荷
由轴设计过程中已知圆周力=1392N，径向力
轴向力N。
由，得轴承1垂直反力与水平反力
==696N
同理可得到轴承2的垂直反力与水平反力
=253.3N， =696N
则作用在轴承1，2上的径向载荷、为
==740N
根据题意，无轴向载荷
2.计算当量动载荷
轻微冲击，查表14-9，取=1.2轴承1、2均只受径向载荷
故=·=1.2740=888N=
因为选用7208C轴承，查表14-4，得C=29500N， =18000N
3.计算所需基本额定动载荷
、的值相同，两端采用同一型号轴承，按==888N
计算所需的基本额定动载荷，由式14-3得
＜29500N
经校核，该轴承是满足强度要求的
教材P277
教材227
齿轮处键满足强度要求
联轴器处键满足强度要求
所以采用7208C轴承是合适的
四．齿轮处键的校核
1.选择键的类型，材料和尺寸
选用A型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=42mm，查表11-9
选键的宽度b=12mm，高度h=8mm，键长L=50mm
2.键联接强度校核
静联接按挤压强度校核。键和轴的材料均为钢，齿轮材料为铸铁。静载荷，由表11-10查的许用挤压应力=70-80MPa
传递转矩T=9550=9550=184413N·mm
A型键计算长度
由式（11-24）
<，满足强度要求
五．联轴器处键的校核
1.选择键的类型，材料和尺寸
选用A型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=32mm，查表11-9
选键的宽度b=10mm，高度h=8mm，键长L=46mm
2.键联接强度校核
静联接按挤压强度校核。联轴器，键和轴的材料均为钢，
静载荷，由表11-10查的许用挤压应力=125-150MPa
传递转矩T=9550=9550=184413N·mm
A型键计算长度
由式（11-24）
<，满足强度要求
