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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