高速轴的设计与计算
第2节.高速轴的设计与计算、轴承选择与校核和键的选择与验算
  高速轴的设计与计算见表7-2
                    7-2  高速轴的设计与计算
计算项目
                计算过程及说明
  计算结果
1.已知条件
中间轴传递的功率,转矩,齿轮分度圆直径为:,齿轮宽度为:
2.选择轴的材料
    因为传递的功率不大,并对重量及结果尺寸五特殊要求,所以由8-26查得,该轴选用的材料为45号钢,调质处理
3.初算轴的最小直径
由机械设计手册查得C=106~135,考虑到轴端不承受转矩,只承受少量的弯矩,所以取较小值C=125,则:
   
轴与带轮连接,有一个键槽,轴径增大3%~5%,轴端最小处直径为
4.轴的结构设计
轴的结构构想如图7-3所示
1)轴承部件的结构设计  为了方便轴承部件的装卸,减速器的机体采用剖分式结构,该减速器发热小、轴不长,所以轴承采用两端固定方式。按轴上零件安装顺序,从轴的最小段开始设计。
2)轴段  轴段上安装带轮,此段轴的设计要与带轮轮毂轴孔设计同步进行。根据第三步初步计算的结果,考虑到这段轴径太小,轴承的寿命可能满足不了减速器的预期寿命的要求,初步确定轴段的直径为,带轮轮毂的宽度为
   
结合带轮的结构,取带轮轮毂的宽度为=50mm,轴段的长度略小于轮毂孔宽度,取
3)密封圈与轴段  在确定轴段的轴径是时,应考虑带
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4.轴的结构设计
轮的轴向固定及密封圈的尺寸。带轮有轴肩定位,轴肩高为
轴段的轴径,其最终由密封圈确定,该轴的圆周速度小于3m/s,可用毡圈油封,由机械设计手册选毡圈35  JB/ZQ 4606—1997,则
4)轴承与轴段及轴段  齿轮无轴向力,则选用深沟球轴承。轴段上安装轴承,直径应该与轴承内经系列相符,可暂取为6208,由机械设计手册查得轴承的内经为D=80mm,宽度B=18mm,内圈定位轴肩为,外圈定位直径为,在轴上力的作用点与外圈大端面的距离,所以取轴段的直径。轴承采用脂润滑,需要用挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座,为补偿箱体的铸造误差和安装挡油环,轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁距离取,挡油环的挡油凸缘凸出箱体1~2mm,挡油环的宽度初定为,则
   
通常一根轴上的两个轴承型号应相同,则
5)齿轮与轴段  该段上安装齿轮,为方便齿轮安装,应大于,可初定为,则由表8-31查得该处的截面尺寸为,轮毂键槽深度为,则该处齿轮上齿根圆与轮毂孔的距离为
mm
,所以此轴设计为齿轮轴,
则轴段的轴径可初定为
6)轴段和轴段的设计  这段轴直径可略大于轴承定位
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4.轴的结构设计
轴肩的直径,则,齿轮右端面距离箱体内壁的
里为,则轴段的长度为
7mm。轴段的长度为
7)轴段的长度  该段的长度除了与轴上零件有关外,还与轴承座宽度及轴承端盖等零件有关,轴承座的宽度为,由表4-1可知,下箱体壁厚,9.5mm>8mm <600mm,取轴承旁连接螺栓为M20,则,箱体轴承座宽度,取L=68mm;可取箱体凸缘连接螺栓为M16,地脚螺栓为M30,则有轴承端盖螺钉为0.4,由表8-30得轴承端盖凸缘厚度取为,取端盖与轴承座间的调整垫片厚度为,端盖连接螺钉查表8-29采用螺钉GB/T 5781 M825,为方便不拆卸带轮的条件下,可以装卸轴承端盖连接螺钉,取带轮凸缘端面距轴承端盖表面距离K=28mm,带轮采用腹板式,螺钉的拆卸空间足够。则
轴上力作用点的距离  轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离,则由图7-3可得轴的支点间距离为
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4.轴的结构设计
5.键的选择
带轮与轴段间采用A型普通平键连接,查表8-31得键的型号为GB/T 1096—1990
6.轴的受力分析
1)画轴的受力简图  轴的受力简图如图7-4a高速免费怎么算所示
2)计算轴承支承反力  在水平面上为
 
式中负号表示与图中所画力的方向相反
  在垂直平面上为
   
轴承1的总支承反力为
   
轴承2的总支承反力为
   
3)画弯矩图  弯矩图如图7-4bcd所示
在水平面上,剖面右侧
   
剖面左侧为
   
剖面为
   
在垂直平面为
   
合成弯矩,剖面左侧
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6.轴的受力分析
右侧等于左侧
剖面为
   
4)画转矩图  转矩图如图7-4e所示,
7.校核轴的强度
  剖面弯矩大,作用有弯矩,其轴径较大,而剖面弯矩也较大,也作用弯矩,所以同时对两个剖面进行校核。
  其抗弯截面系数为
       
       
  抗扭截面系数为
     
     
弯曲应力为
     
     
扭剪应力为
     
     
剖面的弯曲应力和扭箭应力都比剖面大,所以剖面为危险截面。按弯扭合成强度进行校核计算,对于单向转动的转轴,转矩按脉动循环处理,取折合系数,则
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7.校核轴的强度
当量应力为
   
由表8-26查得45号钢调质处理抗拉强度极限,则由表8-32查得轴的许用应力,强度满足要求。
8.校核键的强度
带轮处键连接的挤压应力为
   
键、轴和带轮的材料都选为钢,由表8-33查得,强度满足要求
9.校核轴承寿命
1)当量动载荷  由表8-28查得6208轴承的
     
轴承的受力图如图7-5所示,应为轴承不受轴向力,轴承的12的当量动载荷为
     
2)轴承的寿命
因为,所以只需要校核轴承1。轴承在以下工作,由表8-34查得。对于减速器,
 
减速器预期寿命为
   
轴承寿命足够

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