低速軸的設(shè)計計算及說明

1、結(jié)果計算及說明1 .輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3n3 85.03r / minP3 8.5025kWT3 954930N?mm2 .求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為d2271.67mmFtFrFa2 954930 7030N d2271.67tan nFtn 7030cosFt tan1588Ntan 20o 2623N cos12.726o圓周力Ft,徑向力Fr,及軸向力Fa的方向3 .初步確定軸的最小直徑先按下式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3,取A0=112,于是得dminA03P3 112 n38.5025，85.035

2、2.0mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑5 - 口。為了使所選的軸直徑 d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3,查表14-1,考慮轉(zhuǎn)矩 變化很小，故取Ka=則:按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件， 查標準GB/T 5014-200域手冊，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器， 其公稱轉(zhuǎn)矩為2 500 000N mm。半聯(lián)軸器的孔徑di=55mm,故取d>u=55mm,半聯(lián) 軸器長度L=112mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度Li=84mm。4 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)擬定軸上零件的裝配方案(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)為了滿足半

3、聯(lián)軸器的軸向定位要求，I -II軸段右 端需制出一軸肩，故取H-III段的直徑d=62mm;左端 用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=65mm。半 聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度Li=84mm,為了保證軸端擋 圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上， 故I - II段的 長度應(yīng)比Li略短一些，現(xiàn)取h-n=82mmo2)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸 向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求 并根據(jù)d=62mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0基本 游隙組、標準精度等級的單列圓錐滾子軸承30313,其尺寸為 dXDXT=65mM 140m睇 36mm,故 dw-w二d皿 =65mm

4、,而 lm-iv =36mm。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得型軸承的定位軸肩高度為 h=6mm,因止匕，取dw-v=77mm。3）取安裝齒輪處的軸段VI -卯的直徑dz=70mm;齒 輪的左端與左軸承之間采用軸肩定位，軸肩高度h=（2 3）R,由軸徑 d=70mm查表 15-2,得 R=2mm,故取 h=6mm, 則軸環(huán)處的直徑 dv-vi=82mm。軸環(huán)寬度 b取lv-v： 二12mm。齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已知 齒輪輪轂寬為75mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪， 此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取13 =69mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm （由減速器及軸承端

5、蓋 的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸添 加潤滑脂的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的 距離 1=30mm,故取 1皿=50mm。5）確定m-IV、IV-V段的長度b-ffl=64mm;1iv-v=68mmo至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按dw-v由表6-1查得平鍵截面bxh=20mM 12mm,鍵梢 用鍵梢銃刀加工，長為80mm,同時為了保證齒輪與軸 配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為； 同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為H 7 、16mnX 10mnm< 70mm,半聯(lián)軸而與軸的

6、配合為 。滾動k6軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸 的直徑尺寸公差為m6。(4)確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2,取軸端倒角為C2,各軸肩處的圓角半 徑如下圖所示。5 .求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取 值。對于型圓錐滾子軸承，由手冊中查得 =29mm。因此，作為簡支梁的 軸的支承跨距L2+L3=125mm+110mm=235mmo根據(jù)軸的 計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。載荷水平面H垂直面V支反力FFnhi=3291NFnh2=3739NFnv1=1228NFnv2=1395N彎矩MMh=411375N- mmMv1=

7、153500NI- mmMv2=153450NI- mm總彎矩M1 44113752 1535002 439080N ?mmM2 x/4113752 1534502 439063N?mm扭矩TT3=954930 Nm m6 .按扭矩合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)下式及上表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋 轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取口軸的計算應(yīng) 力、Mi2T3 24390802 0.6 954930 2ca 二3MPa 21.0MPaW0.1 703前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得-1=60MPa。因此， g< -1,故安

8、全。7 .精確校核軸的疲勞強度(1)判斷危險截面截面A、H、田、B只受扭矩作用，雖然鍵梢，軸肩及 過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強度，但 由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以 截面A、n、m、B均無需校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面VI和V處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重；從受載的情況來 看，截面C上的應(yīng)力最大。截面VI的應(yīng)力集中不大(過 盈配合及鍵梢引起的應(yīng)力集中均在兩端)，而且這里的 軸的直徑最大，故截面C也不必校核。截面IV和V顯然 更不必校核。由第三章附錄可知，鍵梢的應(yīng)力集中系數(shù) 比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面即左右兩側(cè)即可。（2）截面即右側(cè)抗彎

9、截面系數(shù) W 0.1d3 0.1 653mm3 27463mm3抗扭截面系數(shù) W 0.2d3 0.2 653mm3 54925mm3截面vn右側(cè)的彎矩96-50-M 439080 N ?mm 210393N ?mm96截面IV上的扭矩 T3=954930N mm截面上的彎曲應(yīng)力b M生393MPa 7.66MPaW 27463截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t 衛(wèi) 954930 MPa 17.39MPa WT54925軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1查得出=640MPa, b=275MPa n=155MPa。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 。及電按附表3-2查取。因0.031、 - 1.

10、08 ,經(jīng)插 d 65d 65值后可查得2.0,1.31又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.82 ,q 0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)按下式為k 1 q 11 0.822.0 11.82k 1 q 11 0.85 1.31 11.26由附圖3-2得尺寸系數(shù)£產(chǎn)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)£ Fo軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為0.92。軸未經(jīng)表面強化處理,自=1,則按下式及式得綜合系數(shù)為:1.820671.260.82109210.922.801.62又由碳鋼的特性系數(shù)為:0.1,0.05于是，計算安全系數(shù)SCa值,按下式得27512.822.80 7.66

11、 0.1 015510.6717.3917.391.620.05212.82 10.67.S2 S2.12.822 10.6728.20 S 1.5故可知其安全。(3)截面即左側(cè)抗彎截面系數(shù) W按表15-4中的公式計算。W 0.1d3 0.1 703mm334300 mm3抗扭截面系數(shù)Wt 0.2d33330.2 70 mm 68600mm彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=210393N mm。M 210393b - MPa 6.13MPaW 34300扭矩T3及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：T3=954930 N mm。13.92MPaT3954930 .MPaWT68600過盈配合處的L,由附表3-8用插值法求出，并取 0.8,于是得 k- 3.16, 0.8 3.16 2.53軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為:0.92故得綜合系數(shù)為:k 11k1 3.161 3.250.92k 11k1 2.531