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(mǎn)足蝸桿加工過(guò)程中避免刀具干涉，以及處于對(duì)蝸桿使用過(guò)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(guò)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(guò)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(mǎn)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(mǎn)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(guò)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(guò)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(mǎn)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(chēng)安裝的圓錐滾子軸承或者通過(guò)圓錐滾子軸承和角接觸球軸承組合安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果是用于轉(zhuǎn)臺(tái)工作，對(duì)稱(chēng)安裝的圓錐滾子軸承經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際應(yīng)用情況反映出很多問(wèn)題，最主要的問(wèn)題是安裝的空間過(guò)大，承受的空間傾覆力矩不夠，于是通過(guò)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(guò)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