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高速軸的設計與計算.doc

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?第二節 .高速軸的設計與計算、軸承選擇與校核和鍵的選擇與驗算 高速軸的設計與計算見表7-2 表7-2 高速軸的設計與計算計算項目 計算過程及說明 計算結果1.已知條件中間軸傳遞的功率,轉矩,齒輪分度圓直徑為:,齒輪寬度為:。2.選擇軸的材料 因為傳遞的功率不大,并對重量及結果尺寸五特殊要求,所以由8-26查得,該軸選用的材料為45號鋼,調質處理3.初算軸的最小直徑由機械設計手冊查得C=106~135,考慮到軸端不承受轉矩,只承受少量的彎矩,所以取較小值C=125,則:軸與帶輪連接,有一個鍵槽,軸徑增大3%~5%,軸端最小處直徑為取4.軸的結構設計軸的結構構想如圖7-3所示1) 軸承部件的結構設計 為了方便軸承部件的裝卸,減速器的機體采用剖分式結構,該減速器發熱小、軸不長,所以軸承采用兩端固定方式。按軸上零件安裝順序,從軸的最小段開始設計。2) 軸段① 軸段①上安裝帶輪,此段軸的設計要與帶輪輪轂軸孔設計同步進行。根據第三步初步計算的結果,考慮到這段軸徑太小,軸承的壽命可能滿足不了減速器的預期壽命的要求,初步確定軸段①的直徑為,帶輪輪轂的寬度為結合帶輪的結構,取帶輪輪轂的寬度為=50mm,軸段①的長度略小于輪轂孔寬度,取3) 密封圈與軸段② 在確定軸段②的軸徑是時,應考慮帶計算項目 計算過程及說明 計算結果4. 軸的結構設計輪的軸向固定及密封圈的尺寸。帶輪有軸肩定位,軸肩高為軸段②的軸徑,其最終由密封圈確定,該軸的圓周速度小于3m/s,可用氈圈油封,由機械設計手冊選氈圈35 JB/ZQ 4606—1997,則。4) 軸承與軸段③及軸段⑦ 齒輪無軸向力,則選用深溝球軸承。軸段③上安裝軸承,直徑應該與軸承內經系列相符,可暫取為6208,由機械設計手冊查得軸承的內經為D=80mm,寬度B=18mm,內圈定位軸肩為,外圈定位直徑為,在軸上力的作用點與外圈大端面的距離,所以取軸段③的直徑。軸承采用脂潤滑,需要用擋油環阻止箱體內潤滑油濺入軸承座,為補償箱體的鑄造誤差和安裝擋油環,軸承靠近箱體內壁的端面距箱體內壁距離取,擋油環的擋油凸緣凸出箱體1~2mm,擋油環的寬度初定為,則通常一根軸上的兩個軸承型號應相同,則,5) 齒輪與軸段⑤ 該段上安裝齒輪,為方便齒輪安裝,應大于,可初定為,則由表8-31查得該處的截面尺寸為,輪轂鍵槽深度為,則該處齒輪上齒根圓與輪轂孔的距離為mm,所以此軸設計為齒輪軸,則軸段⑤的軸徑可初定為,。6) 軸段④和軸段⑥的設計 這段軸直徑可略大于軸承定位計算項目 計算過程及說明 計算結果4.軸的結構設計軸肩的直徑,則,齒輪右端面距離箱體內壁的里為,則軸段⑥的長度為7mm。軸段④的長度為7) 軸段②的長度 該段的長度除了與軸上零件有關外,還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件有關,軸承座的寬度為,由表4-1可知,下箱體壁厚,9.5mm>8mm取,<600mm,取軸承旁連接螺栓為M20,則,箱體軸承座寬度,取L=68mm;可取箱體凸緣連接螺栓為M16,地腳螺栓為M30,則有軸承端蓋螺釘為0.4,由表8-30得軸承端蓋凸緣厚度取為,取端蓋與軸承座間的調整墊片厚度為,端蓋連接螺釘查表8-29采用螺釘GB/T 5781 M825,為方便不拆卸帶輪的條件下,可以裝卸軸承端蓋連接螺釘,取帶輪凸緣端面距軸承端蓋表面距離K=28mm,帶輪采用腹板式,螺釘的拆卸空間足夠。則軸上力作用點的距離 軸承反力的作用點距軸承外圈大端面的距離,則由圖7-3可得軸的支點間距離為計算項目 計算過程及說明 計算結果4.軸的結構設計5.鍵的選擇帶輪與軸段①間采用A型普通平鍵連接,查表8-31得鍵的型號為GB/T 1096—19906.軸的受力分析1)畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖7-4a所示2)計算軸承支承反力 在水平面上為式中負號表示與圖中所畫力的方向相反 在垂直平面上為軸承1的總支承反力為軸承2的總支承反力為3) 畫彎矩圖 彎矩圖如圖7-4b、c、d所示在水平面上,剖面右側剖面左側為剖面為在垂直平面為合成彎矩,剖面左側計算項目 計算過程及說明 計算結果6.軸的受力分析右側等于左側剖面為4)畫轉矩圖 轉矩圖如圖7-4e所示,7.校核軸的強度 剖面彎矩大,作用有彎矩,其軸徑較大,而剖面彎矩也較大,也作用彎矩,所以同時對兩個剖面進行校核。 其抗彎截面系數為 抗扭截面系數為 彎曲應力為 扭剪應力為剖面的彎曲應力和扭箭應力都比剖面大,所以剖面為危險截面。按彎扭合成強度進行校核計算,對于單向轉動的轉軸,轉矩按脈動循環處理,取折合系數,則計算項目 計算過程及說明 計算結果7.校核軸的強度當量應力為由表8-26查得45號鋼調質處理抗拉強度極限,則由表8-32查得軸的許用應力,,強度滿足要求。8.校核鍵的強度帶輪處鍵連接的擠壓應力為鍵、軸和帶輪的材料都選為鋼,由表8-33查得,,強度滿足要求9.校核軸承壽命1)當量動載荷 由表8-28查得6208軸承的軸承的受力圖如圖7-5所示,應為軸承不受軸向力,軸承的1、2的當量動載荷為2) 軸承的壽命因為,所以只需要校核軸承1,。軸承在以下工作,由表8-34查得。對于減速器,?!p速器預期壽命為軸承壽命足夠
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