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
表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 取 | |
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取, <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7-4b、c、d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1、2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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