軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計與軸的常用材料及其機(jī)械性能

1、 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計.1 高速軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計一、軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)及使用要求,把該軸設(shè)計成階梯軸且為齒輪軸,共分七段,其中第5段為齒輪,如圖2所示: 圖2由于結(jié)構(gòu)及工作需要將該軸定為齒輪軸,因此其材料須與齒輪材料相同,均為合金鋼,熱處理為調(diào)制處理, 材料系數(shù)為110。所以,有該軸的最小軸徑為: 考慮到該段開鍵槽的影響,軸徑增大6%,于是有: 標(biāo)準(zhǔn)化取其他各段軸徑、長度的設(shè)計計算依據(jù)和過程見下表:表6 高速軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計階梯軸段設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果第1段(考慮鍵槽影響)21.762560第2段(由唇形密封圈尺寸確定)30(27.848)50第3段由軸承尺寸確定(軸承預(yù)選6007 )352

2、5第4段42.5(41.3)145第5段齒頂圓直徑齒寬6570第6段4110第7段3525二、軸的受力分析及計算軸的受力模型簡化(見圖3)及受力計算 圖3L1=92.5 L2=192.5 L3=40 三、軸承的壽命校核鑒于調(diào)整間隙的方便,軸承均采用正裝.預(yù)設(shè)軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計算結(jié)果見下表:表7 軸承壽命校核步驟及計算結(jié)果計算步驟及內(nèi)容計算結(jié)果6007軸承A端B端由手冊查出Cr、C0r及e、Y值Cr=12.5kNC0r=8.60kNe=0.68計算Fs=eFr(7類)、Fr/2Y(3類)FsA=1809.55 FsB=1584.66計算比值Fa/FrFaA /FrA>

3、;e FaB /FrB< e確定X、Y值XA= 1,YA = 0, XB =1 YB=0查載荷系數(shù)fP1.2計算當(dāng)量載荷P=Fp(XFr+YFa)PA=981.039 PB=981.039計算軸承壽命9425.45h小于12480h由計算結(jié)果可見軸承6007合格.2 中間軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計一、軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)幾使用要求該軸設(shè)計成階梯軸且為齒輪軸,共分五段,其中第II段和第IV段為齒輪,如圖4所示:圖4由于結(jié)構(gòu)及工作需要將該軸定為齒輪軸,因此其材料須與齒輪材料相同,均為合金鋼,熱處理為調(diào)制處理,取材料系數(shù) 所以,有該軸的最小軸徑為: 因鍵槽開在中間，其影響不預(yù)考慮 標(biāo)準(zhǔn)化取其他各段軸

4、徑、長度的設(shè)計計算依據(jù)和過程見下表:表8 中間軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計階梯軸段設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果第1段由軸承尺寸確定(軸承預(yù)選6008 )33.64025第2段(考慮鍵槽影響)45(44.68)77.5第3段5012.5第4段99109第5段 4639第6段4025二、軸的受力分析及計算軸的受力模型簡化(見圖5)及受力計算L1=51 L2=105.75 L3=106圖5由高速軸的受力分析知： 三、軸承的壽命校核鑒于調(diào)整間隙的方便,軸承均采用正裝.預(yù)設(shè)軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計算結(jié)果見下表: 表9 軸承壽命校核步驟及計算結(jié)果計算步驟及內(nèi)容計算結(jié)果6007A端B端由手冊查出Cr、C0

5、r及e、Y值Cr=29kNC0r=19.2kNe=0.68確定X、Y值X= 1 Y=0查載荷系數(shù)fP1.2計算當(dāng)量載荷P=Fp(XFr+YFa)PA=4976.72 PB=5982.60計算軸承壽命10179.13h小于12480h由計算結(jié)果可見軸承6007合格,.3 低速軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計一、 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)幾使用要求該軸設(shè)計成階梯軸,共分八段,如圖6所示:圖6考慮到低速軸的載荷較大，材料選用45,熱處理調(diào)質(zhì)處理,取材料系數(shù) 所以,有該軸的最小軸徑為: 考慮到該段開鍵槽的影響,軸徑增大6%,于是有: 標(biāo)準(zhǔn)化取其他各段軸徑、長度的設(shè)計計算依據(jù)和過程見下表:表10 低速軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計階梯

6、軸段設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果第1段(考慮鍵槽影響)(由聯(lián)軸器寬度尺寸確定)52.4960(55.64)142第2段(由唇形密封圈尺寸確定)64(63.84)50第3段6616第4段由軸承尺寸確定(軸承預(yù)選6014C )7024第5段7875第6段208820第7段齒寬+1080(79.8)119第8段7024二、軸的受力分析及計算軸的受力模型簡化(見圖7)及受力計算圖7L1=71.5 L2=119 由中間軸的受力分析知： 三、軸承的壽命校核鑒于調(diào)整間隙的方便,軸承均采用正裝.預(yù)設(shè)軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計算結(jié)果見下表:表11 軸承壽命校核步驟及計算結(jié)果計算步驟及內(nèi)容計算結(jié)果6014A端B端由手冊查出Cr、C0r及e、Y值Cr=98.5kNC0r=86.0kNe=0.68計算比值Fa/FrFaA /FrA<e FaB /FrB> e確定X、Y值XA=1 YA =0 查載荷系數(shù)fP1.2計算當(dāng)量載荷P=Fp(XFr+YFa)PA=5796.24 PB=6759.14計算軸承壽命763399h大于12480h由計算結(jié)果可見軸承6014AC、6007均合格，最終選用軸承6014