低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明

計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果.輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3n=85.03r/minP=8.5025kW3T=954930N?mm3.求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為d=271.67mm2而F=二=2*954930=7030Ntd 271.672tana tan20 ””入「F=F -tt=7030x =2623NrtcosP cos12.726F=FtanP=1588N圓周力“徑向力Fr,及軸向力Fa的方向3。初步確行由的最小直徑先按下式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取A0=112,于是得7 4P「八［8.5025 …d=AJt=112xJ =52.0mmmin03n 385.03輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑dI一口。為了使所選的軸直徑di-u與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T「KAT3,查表14一1,考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取K=1。3,則:A按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ta應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014—2003或手冊(cè)，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000N?mm.半聯(lián)軸器的孔徑4=551^,故取d.「55mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L=84mmo14.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)擬定軸上零件的裝配方案(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I—II軸段右端需制出一軸肩，故取H—in段的直徑d「：62mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L=84mm,為了保證軸端擋圈1只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-H段的長(zhǎng)度應(yīng)比%略短一些，現(xiàn)取l.j82mmo2)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d『n=62mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313,其尺寸為dXDXT=65mmX140mmX36mm,故dn“二d皿皿=65mm,W1n”=36mm.右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得型軸承的定位軸肩高度為h=6mm,因此,取d「v=77mm。3）取安裝齒輪處的軸段W-皿的直徑dw_:70mm;齒輪的左端與左軸承之間采用軸肩定位 ，軸肩高度h=（2?3）R，由軸徑d=70mm查表15-2，得R=2mm,故取h=6mm,則軸環(huán)處的直徑d—；82mm.軸環(huán)寬度bN1.4h,取l_：12mm。齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位.已知齒輪輪轂寬為75mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取\_；69mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm,,故取l][[]]=50mm。5）確定ni—w、w—v段的長(zhǎng)度1^^=64mm；l”v=68mmo至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d”v由表6—1查得平鍵截面bXh=20mmX12mm,鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為80mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為16mmX10mmX70mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為H7。滾動(dòng)軸k6承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。(4)確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15—2,取軸端倒角為C2,各軸肩處的圓角半徑如下圖所示.5.求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖.在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取A值。對(duì)于型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得A=29mm。因此,作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L+L=125mm+110mm=235mm。根據(jù)軸的計(jì)算2 3簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1=3291NFnh2=3739NFnv1=1228NFnv2=1395N彎矩MM=411375N?mmHMv1=153500N?mmMv2=153450N?mm總彎矩M1=J4113752+1535002=439080N?mmM2="113752+1534502=439063N?mm扭矩TT=954930N?mm36。按扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度.根據(jù)下式及上表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力(M2+(aT> (4390802+(0.6義9549302ca―W— 0.1義703 一.前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得[o—J=60MPa。因此，q<[oj,故安全。7。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)判斷危險(xiǎn)截面截面A、n、ni、B只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A、n、ni、b均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面w和v處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面c上的應(yīng)力最大。截面w的應(yīng)力集中不大(過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端)，而且這里的軸的直徑最大，故截面c也不必校核。截面w和v顯然更不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核截面皿左右兩側(cè)即可。(2)截面皿右側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1義653mm3=27463mm3抗扭截面系數(shù)W=0.2d3=0.2x653mm3=54925mm3T截面皿右側(cè)的彎矩M=439080x96-50N?mm=210393N?mm96截面W上的扭矩T=954930N?mm3截面上的彎曲應(yīng)力。=M=登史MPa=7.66MPabW27463截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t=T=954930MPa=17.39MPatW54925

T軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15—1查得oj640MPa,j=275MPa,T_i=155MPa.截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)%及5按附表3—2查取。因工=20=0.031、D=四=1,08，經(jīng)插d65 d65值后可查得、=2.0,a=1.31又由附圖3—1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q廣0.82,q=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)按下式為k=1+q(a-1)=1+0.82x(2.0-1)=1.82k=1+q(a-1)=1+0.85x(1.31-1)=1.26由附圖3-2得尺寸系數(shù)%=0.67；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)”=0.82。軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為

R=B=0.92。軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即0=1,則按下式及式得綜合q系數(shù)為：1.26 1 1… 1 1=1.620.820.92T又由碳鋼的特性系數(shù)為：①—0,1，、=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按下式得275ko+①o2.80x7.66+于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按下式得275ko+①o2.80x7.66+0.1x0=12.82ScaoaomT

1

ko+中o1551.62x1739+0.05x212.82X10.671739=10.672SSS2+S212.822+10.672=8.20>>S=1.5故可知其安全。(3)截面皿左側(cè)抗彎截面系數(shù)W按表15—4中的公式計(jì)算。w=0.1d3=0.1X703mm3=34300mm3抗扭截面系數(shù)W=0.2d3=0.2x703mm3=68600mm3T彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=210393N?mm.M210393WM210393W34300MPa=6.13MPa扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：T=954930N?mm。t=T=954930MPa=13.92MPatW68600

T

過(guò)盈配合處的工，由附表3—8用插值法求出，并取￡o￡=0.8J'于是得力=3.16,￡=0.8x3.16=2.53TOC\o"1-5"\h\z￡ ￡ ￡ ￡軸按磨削加工，由附圖3—4得表面質(zhì)量系數(shù)故得綜合系數(shù)為:k=JL-1=3.16+--1=3.25o￡ 0 0.92ook 1 1k=i-1=2.53+——-1=2.62?！?0 0.92T所以軸在截面皿左側(cè)的安全系數(shù)為:Scao 1 kFFmT

Scao 1 kFFmT