轴的
设计
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图1传动系统的总轮廓图
一、轴的材料选择及最小直径估算
根据工作条件,小齿轮的直径较小(140d mm =),采用齿轮轴结构,选用45钢,正火,硬度HB= 170217 。
按扭转强度法进行最小直径估算,即 3min 0P d A n
=初算轴径,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴的强度影响。
0A 值由表26—3确定: 0A =112
1、高速轴最小直径的确定 由'
131min 01
P d A n =32.47511215.36960mm =?=,因高速轴最小直径处安装联轴器,设有一个键槽。则()()'
1min 1min 17%15.3617%16.43
d d mm =+=?+=,由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结,则外伸段轴径与电动机轴径不得相差太大,否则难以选择合适的联轴器,取 1min 0.8m d d =,m d 为
电动机轴直径,由前以选电动机查表6-166:38m d mm =,1min 0.83830.4d mm =?=,综合考虑各因素,取1min 32d mm =。
2、中间轴最小直径的确定
'
2332min 02 2.3811228.56143.5
P d A mm n ==?=,因中间轴最小直径处安装滚动轴承,取为标准值 2min 30d mm =。
3、低速轴最小直径的确定
'
3333min 03 2.2911247.5130
P d A mm n ==?=,因低速轴最小直径处安装联轴器,设有一键槽,则()()'3min 3min 17%17%47.5150.84d d mm =+=+?=,参
见联轴器的选择,查表6-96,就近取联轴器孔径的标准值 3min 55d mm =。
二、轴的结构设计
1
、高速轴的结构设计
图2
(1)、各轴段的直径的确定
11d :最小直径,安装联轴器 111min 32d d mm ==
12d :密封处轴段,根据联轴器轴向定位要求,以及密封圈的标准查表
6-85(采用毡圈密封),1235d mm =
13d :滚动轴承处轴段,1340d mm =,滚动轴承选取30208。
14d :过渡轴段,取 1445d mm =
15d :滚动轴承处轴段 151235d d mm ==
(2)、各轴段长度的确定
11l :由联轴器长度查表6-96得,60L mm =,取 1142l mm =
12l :由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 1255l mm =
13l :由滚动轴承确定 1319.25l mm =
14l :由装配关系及箱体结构等确定 1489l mm =
15l :由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 1532.25l mm =
16l :由小齿轮宽度140b mm =确定 ,取 1640l mm =
2、中间轴的结构设计
图3
(1)、各轴段的直径的确定
21d :
最小直径,滚动轴承处轴段,212min 30d d mm ==,滚动轴承选30206 22d :低速级小齿轮轴段 2232d mm =
23d :轴环,根据齿轮的轴向定位要求 2338d mm =
24d :高速级大齿轮轴段 2432d mm =
25d :滚动轴承处轴段 252130d d mm ==
(2)、各轴段长度的确定
21l :由滚动轴承、装配关系确定 2132.25l mm =
22l :由低速级小齿轮的毂孔宽度372b mm =确定 2270l mm =
23l :轴环宽度 2310l mm =
24l :由高速级大齿轮的毂孔宽度245b mm =确定 2440l mm =
25l :由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定 2532.25l mm =
3、低速轴的结构设计
图4
(1)、各轴段的直径的确定
31d :滚动轴承处轴段 3150d mm =,滚动轴承选取30210
32d :低速级大齿轮轴段 3252d mm =
33d :轴环,根据齿轮的轴向定位要求 3362d mm =
34d :过渡轴段,考虑挡油盘的轴向定位 3457d mm =
35d :滚动轴承处轴段 3550d mm =
36d :
密封处轴段,根据联轴器的轴向定位要求,以及密封圈的标准(采用毡圈密封) 3640d mm =
37d :最小直径,安装联轴器的外伸轴段 373min 38d d mm ==
(2)、各轴段长度的确定
31l :由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 3140.75l mm =
32l :由低速级大齿轮的毂孔宽475b mm =确定 3270l mm =
33l :轴环宽度 3310l mm =
34l :由装配关系、箱体结构确定 3462l mm =
35l :由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 3521.75l mm =
36l :由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 3652l mm =
37l :由联轴器的毂孔宽160L mm =确定 3758l mm =
轴的校核
一、校核高速轴
1、轴上力的作用点位置和支点跨距的确定
齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽度的中点,轴上安装的30208轴承,从表6-67可知它的负荷作用中心到轴承外端面的距离为16.917a mm mm =≈,支点跨距13141516()2147l AB l l l l a mm ==+++-=,高速级小齿轮作用点到右支点B
的距离为16215111.752l l CB l l a mm ==--+=,距A 为
12147111.7535.25l l l mm =-=-=
图5
2、计算轴上的作用力
如图4—1,求11,t r F F :
111
21231t T F N d ==; 11tan 1231tan 20448r t F F N α?=?==
3、计算支反力并绘制转矩、弯矩图
(1)
、垂直面
图6
21111.75448340.6147Ay r l R F N l ==?=