第6章 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承選用.doc

第6章 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承選用6.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)1）選擇蝸桿軸的材料根據(jù)蝸桿蝸輪傳動(dòng)特性，選擇蝸桿軸材料為20CrMnTi，采用滲碳淬火，淬火深度0.8-1mm，滲碳后硬度為55-61HRC。其機(jī)械性能由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-9查得抗拉強(qiáng)度為1080MPa.1) 蝸桿軸上的功率P=4.508kW，蝸桿轉(zhuǎn)速n=1620r/min，由公式得：轉(zhuǎn)矩T=26.57N.m2) 初步確定軸的最小直徑 按照公式 估算軸的最小直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表11.3取C=105。3) 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下圖6-1-1為蝸桿軸的裝配示意圖圖6-1-1 根據(jù)軸的設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)工藝要求及軸向定位要求，確定蝸桿軸的直徑和長(zhǎng)度，如下圖5-1-2圖6-1-23) 蝸桿軸的最小直徑顯然是安裝同步大帶輪處的直徑，按照前面設(shè)計(jì)的同步帶輪的要求，軸需與帶輪及其脹緊套相匹配，故取35mm.4) 按照前面蝸桿的設(shè)計(jì)要求，蝸桿的節(jié)圓直徑，蝸桿的齒形長(zhǎng)度為130mm5) 為了滿足蝸桿加工過程中避免刀具干涉，以及處于對(duì)蝸桿使用過程因桿齒兩端受力考慮，選擇蝸桿長(zhǎng)度為244mm.6) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)槲仐U蝸輪傳動(dòng)過程中，同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，由于軸向間隙可調(diào)，故選用角接觸球軸承，雙列背靠背安裝，選擇軸承型號(hào)為7208C，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸承的安裝寬度B=18mm，軸承內(nèi)徑d=40mm.7) 在安裝同步帶輪軸上，其受力情況可以看著為懸臂梁。對(duì)此，如果不增加一對(duì)軸承支撐，對(duì)蝸桿軸的受壓比較大，所以增加一對(duì)面對(duì)面安裝的角接觸球軸承，只起支撐同步帶的作用，根據(jù)同步帶的設(shè)計(jì)，選擇軸承的型號(hào)為7007C，其安裝的寬度為14mm。通過軸承套和同步帶的安裝可以確定該軸段的長(zhǎng)度為98mm，從圖6-1-1看出，其預(yù)留長(zhǎng)度的目的是為了調(diào)整同步帶輪的軸向距離，從而與電機(jī)軸的小帶輪相匹配，保證其在同一安裝平面。8) 各軸間的倒角。螺紋倒角為C1，軸肩倒角為R0.5。9) 根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)底座支撐蝸桿軸承的位置設(shè)計(jì)，外隔套與底座配合用于軸承的定位和密封,軸承用緊固螺母支撐軸套固定，緊固螺母選用M401.5，螺紋長(zhǎng)度為23mm,螺紋軸與軸承安裝軸間留有31的螺紋退刀槽，軸套長(zhǎng)22.5mm。6.2 軸上載荷及其軸承的校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算受力簡(jiǎn)圖如圖6-2-1：圖6-2-1（根據(jù)軸承的安裝要求和受力分析，其支點(diǎn)為雙列軸承中心偏移一個(gè)安裝距離，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算可知其與蝸桿的距離為185mm，由于右邊支撐軸承僅僅支撐同步帶輪的徑向力，同步帶的預(yù)緊力不大，最基本的面對(duì)面安裝的角接觸球軸承能夠滿足，受力分析時(shí)可以暫時(shí)不計(jì)算，而且根據(jù)安裝要求，其成對(duì)安裝的軸承能夠軸向移動(dòng)，滿足蝸輪的軸向距離調(diào)節(jié)要求。）1） 計(jì)算作用在蝸桿軸上的力1） 校核軸承壽命查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，7208C角接觸球軸承的參數(shù)動(dòng)載荷 靜載荷查機(jī)械設(shè)計(jì)表8.6得：負(fù)荷系數(shù)為1.3. 計(jì)算派生軸向力 由機(jī)械設(shè)計(jì)表8.7，查得派生軸向力為：S=0.5R，則可求得左右軸承的派生軸向力分別為： 根據(jù)軸承的軸向負(fù)荷分析,軸承有向左移動(dòng)的趨勢(shì)，左邊的軸承被擠壓，根據(jù)力的平衡關(guān)系，作用在左邊軸承的總的軸向力為4893.75N ，作用在右邊軸承的總的軸向力為 1992.75N. 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷左邊軸承：由機(jī)械設(shè)計(jì)表8.5，通過線性查值法求得：由e1查機(jī)械設(shè)計(jì)表8.5，并用線性插值法求得：、，由此可求得右邊軸承：由機(jī)械設(shè)計(jì)表8.5，通過線性查值法求得：由e2查機(jī)械設(shè)計(jì)表8.5，并用線性插值法求得：、，由此可求得 軸承的壽命計(jì)算由于，按照左邊軸承計(jì)算軸承的壽命所以選擇的雙列角接觸球軸承滿足要求。2）做出彎矩圖和扭矩圖圖6-2-2圖5-26-2-3 6.3 轉(zhuǎn)臺(tái)軸承的設(shè)計(jì)選擇根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)分度工作的情況分析，轉(zhuǎn)臺(tái)軸承必須承受較大的軸向力和徑向力，于是我們首先想到對(duì)稱安裝的圓錐滾子軸承或者通過圓錐滾子軸承和角接觸球軸承組合安裝來實(shí)現(xiàn)。如果是用于轉(zhuǎn)臺(tái)工作，對(duì)稱安裝的圓錐滾子軸承經(jīng)過多年的實(shí)際應(yīng)用情況反映出很多問題，最主要的問題是安裝的空間過大，承受的空間傾覆力矩不夠，于是通過多年的設(shè)計(jì)改進(jìn)，現(xiàn)在轉(zhuǎn)臺(tái)多用組合軸承。我們知道推力球軸承能夠承受巨大的軸向載荷，通過改進(jìn)組合，將圓柱滾子軸承和推力球軸承組合設(shè)計(jì)，改進(jìn)出適用于回轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)臺(tái)的組合軸承7。本次設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)選用的軸承是推力向心圓柱滾子軸承，其型號(hào)是：YRT325，主要尺寸：325450660mm,它由一個(gè)推力向心底圈和一個(gè)推力向心軸圈，一個(gè)推力墊圈，兩個(gè)滾針保持架組件和一組向心圓柱滾子組成，如圖