(全套)一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(doc內(nèi)嵌CAD圖紙)_第1頁(yè)
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1、目 錄【內(nèi)嵌文件提取方法:下載完整版DOC個(gè)時(shí)候打開(kāi),雙擊DOC文件內(nèi)內(nèi)嵌的文件的圖標(biāo)可直接編輯(需安裝了AUTOCAD,編輯時(shí)就可選擇另存文件到.)】下面為3個(gè)內(nèi)嵌DWG格式文件:分別為軸/齒輪/裝配圖設(shè)計(jì)任務(wù)書一、傳動(dòng)方案的擬定及電動(dòng)機(jī)的選擇2二、V帶選擇 4三高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)6四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9五、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算13六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算14七、聯(lián)軸器的選擇14八、減速器附件的選擇14九、潤(rùn)滑與密封15十、設(shè)計(jì)小結(jié)16十一、參考資料目錄16說(shuō)明書后附有關(guān)于減速器的一個(gè)附錄設(shè)計(jì)題號(hào):3數(shù)據(jù)如下:已知帶式輸送滾筒直徑320mm,轉(zhuǎn)矩T=130 Nm,帶速 V=1.6m/s,傳動(dòng)

2、裝置總效率為=82%。一、擬定傳動(dòng)方案由已知條件計(jì)算驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速n,即r/min一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min 的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī),因此傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比約為10或15。根據(jù)總傳動(dòng)比數(shù)值,初步擬定出以二級(jí)傳動(dòng)為主的多種傳動(dòng)方案。2.選擇電動(dòng)機(jī)1)電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件,選用一般用途的Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2)電動(dòng)機(jī)容量(1)滾筒輸出功率Pw (2)電動(dòng)機(jī)輸出功率P 根據(jù)傳動(dòng)裝置總效率及查表2-4得:V帶傳動(dòng)1=0.945;滾動(dòng)軸承2 =0.98;圓柱齒輪傳動(dòng) 3 =0.97;彈性聯(lián)軸器4 =0.99;滾筒軸滑動(dòng)軸承5 =0

3、.94。(3)電動(dòng)機(jī)額定功率Ped 由表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped =2.2kw。3)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表2-1查得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍i1 =24,單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i2 =36,則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為nd= ni1i2 =5732292r/min方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kw)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)質(zhì)量(kg)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)單級(jí)減速器1Y100L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行,方案1相對(duì)

4、價(jià)格便宜,但方案2的傳動(dòng)比較小,傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小,整體結(jié)構(gòu)更緊湊,價(jià)格也可下調(diào),因此采用方案2,選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y112M-6。4)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表20-1,20-2查出Y112M-6 型電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸,并列表記錄備用(略)。3.計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比2)分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1 =2.5,則單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比為所得i2值符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。4.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1)各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸,減速器高速軸為I軸,低速軸為軸,各軸轉(zhuǎn)速為 n0=nm=940

5、r/min nI=n0/i1=940/2.5376nII=nI/i2=376/3.9495.5r/min2)各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率Ped 計(jì)算各軸輸入功率,即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.98x0.971.976kw3)各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/940=22.35NmTI=9550x PI/nI=9550x2.079/376=52.80NmTII=9550x PII/nII=9550x1.976/95.5=197.6Nm二、V帶選擇1 選擇V帶的型號(hào)根據(jù)任務(wù)書說(shuō)明,每天工作8小時(shí)

6、,載荷平穩(wěn),由精密機(jī)械設(shè)計(jì)的表7-5查得KA =1.0。則Pd=PIKA =1.02.2=2.2kW 根據(jù)Pd=2.2和n1=940r/min,由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)圖7-17確定選取A型普通V帶。2 確定帶輪直徑D1,D2。由圖7-17可知,A型V帶推薦小帶輪直徑D1=125140mm??紤]到帶速不宜過(guò)低,否則帶的根數(shù)將要增多,對(duì)傳動(dòng)不利。因此確定小帶輪直徑D1=125mm。大帶輪直徑,由公式D2=iD1(1-) (其中取0.02) 由查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-1,取 D2=315mm。3 檢驗(yàn)帶速v v=1.6m/s25m/s4 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)公式729:0.7(D1+D2)a2(

7、D1+D2)初定中心距500mm依據(jù)式(7-12)計(jì)算帶的近似長(zhǎng)度L= 1708.9mm由表7-3選取Ld=1800mm,KL=1.015 確定實(shí)際中心距a=545.6mm6 驗(yàn)算小帶包角1 =16007 計(jì)算V帶的根數(shù)z。由表7-8查得P01.40,由表7-9查得Ka=0.95,由表7-10查得P0=0.11,則V帶的根數(shù) =1.52根 取z=28 計(jì)算帶寬BB=(z-1)e+2f由表7-4得:B=35mm三高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪:45鋼,調(diào)質(zhì),HB1 =240大齒輪:45鋼,正火,HB2 =190模數(shù):m=2齒數(shù):z1=24 z2=96齒數(shù)比: u=z2/z1=

8、96/24=4精度等級(jí):選8級(jí)(GB10095-88)齒寬系數(shù)d: d =0.83 (推薦取值:0.81.4)齒輪直徑:d1=mz1=48mm d2=mz2=192mm壓力角:a=200齒頂高:ha=m=2mm齒根高:hf=1.25m2.5mm全齒高:h=(ha+hf)=4.5mm中心距:a=m(z1+z2)/2=120mm小齒輪寬:b1=dd1=0.8348=39.84mm大齒輪寬:根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P24,為保證全齒寬接觸,通常使小齒輪較大齒輪寬,因此得:b2=40mm1 計(jì)算齒輪上的作用力設(shè)高速軸為1,低速軸為2圓周力:Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3

9、N徑向力:Fr1=F1ttana=800.7N Fr2=F2ttana=749.2N軸向力為幾乎為零 2)齒輪許用應(yīng)力H F 及校驗(yàn)ZH節(jié)點(diǎn)齒合系數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪,an=20,=0,ZH=1.76ZE彈性系數(shù),。當(dāng)兩輪皆為鋼制齒輪(=0.3,E1=E2=2.10x10N/mm2)時(shí),ZE=271;Z重合系數(shù),。對(duì)于直齒輪,Z=1。.K載荷集中系數(shù),由精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-38選取,k =1.08Kv動(dòng)載荷系數(shù),精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-39,kv=1.02計(jì)算得 H=465.00 Nmm-2對(duì)應(yīng)于NHO的齒面接觸極限應(yīng)力其值決定于齒輪齒輪材料及熱處理?xiàng)l件,精密機(jī)械設(shè)計(jì)表8-10;=2HBS+69=240

10、x2+69=549Nmm-2。SH安全系數(shù)。對(duì)于正火、調(diào)質(zhì)、整體淬火的齒輪,去SH=1.1;KHL壽命系數(shù)。式中NHO:循環(huán)基數(shù),查精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-41,NHO=1.5x107;NH:齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù),NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107;取KHL =1.06=529.04 Nmm-2H=465.00 Nmm-2=529.04 Nmm-2因此接觸強(qiáng)度足夠B齒寬,=0.83x48=39.84;許用彎曲應(yīng)力;查表8-11得=1.8x240=432 Nmm-2,=1.8,=1 (齒輪雙面受載時(shí)的影響系數(shù),單面取1,雙面區(qū)0.70.8),(壽命系數(shù))循環(huán)基數(shù)取4x106

11、,循環(huán)次數(shù)=60nt=60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齒形系數(shù)。查精密機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-44,YF=3.73計(jì)算得=240 Nmm-2F=113.45 Nmm-2F因此彎曲強(qiáng)度足夠四、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 軸的材料選用45鋼2 估算軸的直徑根據(jù)精密機(jī)械設(shè)計(jì)P257式(10-2),查表10-2軸的最小直徑取C=110或=30計(jì)算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm,d2=30mm3 軸的各段軸徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P26,當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時(shí),應(yīng)具有一定高度,軸肩差一般可取610mm。用作滾動(dòng)軸承內(nèi)圈定位時(shí),軸肩的直徑應(yīng)按軸承

12、的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時(shí)兩直徑略有差值即可,例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值。按照這些原則高速軸的軸徑由小到大分別為:20mm,22mm,25mm,48mm,25mm;低速軸的軸徑由小到大分別為:30mm,32mm,35mm,40mm,48mm,35mm。4 軸的各段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)1) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表3-1,表4-1以及圖4-1,得取8mm, 1取8mm, 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離:1=10mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離:2=10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離(軸承用油潤(rùn)滑時(shí)):3=5mm 箱體外壁至軸承座孔端面的

13、距離:L1=+C1+C2+(510)=45mm 軸承端蓋凸緣厚度:e=10mm 2) 帶輪寬:35mm 聯(lián)軸器端:60mm1) 軸承的厚度B01=15mm,B02=17mm根據(jù)上面數(shù)據(jù),可以確定各段軸長(zhǎng),由小端到大端依次為:高速軸:35mm,42mm,16mm,12mm,40mm,12mm,16mm低速軸:60mm,40mm,30mm,40mm,10mm,17mm5 軸的校核計(jì)算(精密機(jī)械設(shè)計(jì)P257P262,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè))對(duì)于高速軸校核:FrFtFzLc LaLb L垂直面內(nèi)支點(diǎn)反力:La:28.5帶輪中徑到軸承距離,Lb:67.5mm兩軸承間距離。校核FrA= Fr+ FrB1065.5N

14、=(749.2+316.3)N類似方法求水平面內(nèi)支點(diǎn)反力:V帶在軸上的載荷可近似地由下式確定: ; F0單根V帶的張緊力(N)Pd計(jì)算功率Pd=2.079Kw ;ZV帶的根數(shù);=6.2 ms-1(為帶速)Ka包角修正系數(shù)Ka=0.95qV帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.10(kgm-1)精密機(jī)械設(shè)計(jì)表7-11計(jì)算得F0=144.7Fz=570N(lc =Lc =67中軸到軸承距離)N,MA=FrLa=21352.2NmmMB=0同理求得: M=A=FtLa=58662.4 NmmM=B=FzLc=38190 NmmNmmNmm已知T=52800Nmm,選用軸的材料為45鋼,并經(jīng)正火處理。查精密機(jī)械設(shè)計(jì)表

15、10-1,其強(qiáng)度極限=600Nmm-2 ,并查表10-3與其對(duì)應(yīng)的=55N mm-2,=95 Nmm-2故可求出Nmm同理得MvB=31098.7 Nmmmm在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定出的該處直徑dA=25mm,故強(qiáng)度足夠。同理對(duì)高速軸的校核中: d=33.2mm, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定出的該處直徑d=35mm,故強(qiáng)度足夠。五、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)任務(wù)書上表明的條件:載荷平穩(wěn),以及軸承主要受到軸向力,所以選擇圓錐滾子軸承。由軸徑的相應(yīng)段根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-7選擇輕窄(2)系列,其尺寸分別為:內(nèi)徑:d1=25mm,d2=35mm外徑:D1=52mm. D2=72mm寬度:B1=15mm,B2=

16、17mm滾動(dòng)軸承的當(dāng)量載荷為:0,X=1;Y=0;則C額定動(dòng)載荷,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-7而題目要求的軸承壽命為,故軸承的壽命完全符合要求六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1根據(jù)軸徑的尺寸,由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表14-1高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為:鍵C8X30 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為:鍵 12X32 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為:鍵C8X50 GB1096-792鍵的強(qiáng)度校核 齒輪與軸上的鍵 :鍵C1232 GB1096-79bh=128,L=32,則Ls=L-b=20mm圓周力:Fr=2TII/d=2197600/40=9880N擠壓強(qiáng)度:=123.5125150MPa=

17、p因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度:=82.3120MPa=因此剪切強(qiáng)度足夠鍵C830 GB1096-79和鍵C856 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核,并且符合要求。七、 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸徑的和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表17-1選擇聯(lián)軸器的型號(hào):GB3852-83 J1一對(duì)組合軸孔直徑:d=30mm,長(zhǎng)度:L=60mm 八、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用,選通氣器(一次過(guò)濾),采用M161.5油面指示器選用游標(biāo)尺M(jìn)16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳,雙螺釘起吊螺釘放油螺塞選用外六角油塞及墊片M141.5根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表13-7選擇適當(dāng)型號(hào):起蓋螺釘型號(hào):GB578386 M620

18、,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘:GB578386 M620,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘:GB578386 M620,材料Q235螺栓:GB578286 M1080,材料Q235九、潤(rùn)滑與密封1.齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑,由于為單級(jí)圓柱齒輪減速器,速度12m/s,當(dāng)m40)的減速器。單級(jí)減速器的傳動(dòng)比如果過(guò)大,則其外廓尺寸將很大。二級(jí)和二級(jí)以上圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)布置形式有展開(kāi)式、分流式和同軸式等數(shù)種。展開(kāi)式最簡(jiǎn)單,但由于齒輪兩側(cè)的軸承不是對(duì)稱布置,因而將使載荷沿齒寬分布不均勻,且使兩邊的軸承受力不等。為此,在設(shè)計(jì)這種減速器時(shí)應(yīng)注意:1)軸的剛度宜取大些;2)轉(zhuǎn)矩應(yīng)從離齒輪遠(yuǎn)的軸端輸入,

19、以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻;3)采用斜齒輪布置,而且受載大的低速級(jí)又正好位于兩軸承中間,所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開(kāi)好。這種減速器的高速級(jí)齒輪常采用斜齒,一側(cè)為左旋,另一側(cè)為右旋,軸向力能互相抵消。為了使左右兩對(duì)斜齒輪能自動(dòng)調(diào)整以便傳遞相等的載荷,其中較輕的齠輪軸在軸向應(yīng)能作小量游動(dòng)。同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上,故箱體長(zhǎng)度較短。但這種減速器的軸向尺寸較大。 圓柱齒輪減速器在所有減速器中應(yīng)用最廣。它傳遞功率的范圍可從很小至40 000kW,圓周速度也可從很低至60m/s一70ms,甚至高達(dá)150ms。傳動(dòng)功率很大的減速器最好采用雙驅(qū)動(dòng)式或中心驅(qū)動(dòng)式。這兩種布置方式可由兩對(duì)齒

20、輪副分擔(dān)載荷,有利于改善受力狀況和降低傳動(dòng)尺寸。設(shè)計(jì)雙驅(qū)動(dòng)式或中心驅(qū)動(dòng)式齒輪傳動(dòng)時(shí),應(yīng)設(shè)法采取自動(dòng)平衡裝置使各對(duì)齒輪副的載荷能得到均勻分配,例如采用滑動(dòng)軸承和彈性支承。 圓柱齒輪減速器有漸開(kāi)線齒形和圓弧齒形兩大類。除齒形不同外,減速器結(jié)構(gòu)基本相同。傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比相同時(shí),圓弧齒輪減速器在長(zhǎng)度方向的尺寸要比漸開(kāi)線齒輪減速器約30。151,2 圓錐齒輪減速器 它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場(chǎng)合。二級(jí)和二級(jí)以上的圓錐齒輪減速器常由圓錐齒輪傳動(dòng)和圓柱齒輪傳動(dòng)組成,所以有時(shí)又稱圓錐圓柱齒輪減速器。因?yàn)閳A錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的,為了使它受力小些,常將圓錐面崧,作為,高速極:山手面錐齒輪的精加工比

21、較困難,允許圓周速度又較低,因此圓錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器廣。1513蝸桿減速器主要用于傳動(dòng)比較大(j10)的場(chǎng)合。通常說(shuō)蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸小,這只是對(duì)傳減速器的傳動(dòng)比較大的蝸桿減速器才是正確的,當(dāng)傳動(dòng)比并不很大時(shí),此優(yōu)點(diǎn)并不顯著。由于效率較低,蝸桿減速器不宜用在大功率傳動(dòng)的場(chǎng)合。蝸桿減速器主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同形式。蝸桿圓周速度小于4m/s時(shí)最好采用蝸桿在下式,這時(shí),在嚙合處能得到良好的潤(rùn)滑和冷卻條件。但蝸桿圓周速度大于4m/s時(shí),為避免攪油太甚、發(fā)熱過(guò)多,最好采用蝸桿在上式。 15.1.4齒輪-蝸桿減速器 它有齒輪傳動(dòng)在高速級(jí)和蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí)兩種布置形式。前

22、者結(jié)構(gòu)較緊湊,后者效率較高。152傳動(dòng)比分配在設(shè)計(jì)二級(jí)和二級(jí)以上的減速器時(shí),合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比是很重要的,因?yàn)樗鼘⒂绊憸p速器的輪廓尺寸和重量以及潤(rùn)滑的條件。傳動(dòng)比分配的基本原則是:1)使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力近于相等;2)使各級(jí)傳動(dòng)中的大齒輪浸入油中的深度大致相近,從而使?jié)櫥顬榉奖悖?)使減速器獲得最小的外形尺寸或重量等。 當(dāng)二級(jí)圓柱齒輪減速器按照輪齒接觸強(qiáng)度相等的條件進(jìn)行傳動(dòng)比分配時(shí),應(yīng)該取高速級(jí)的傳動(dòng)比。三級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比分配同樣可以采用二級(jí)減速器的分配原則。153減速器結(jié)構(gòu)近年來(lái),減速器的結(jié)構(gòu)有些新的變化。為了和沿用已久、國(guó)內(nèi)目前還在普遍使用的減速器有所區(qū)別,這里分列了兩節(jié),并稱

23、之為傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu)和新型減速器結(jié)構(gòu)。1531 傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu) 絕大多數(shù)減速器的箱體是用中等強(qiáng)度的鑄鐵鑄成,重型減速器用高強(qiáng)度鑄鐵或鑄鋼。少量生產(chǎn)時(shí)也可以用焊接箱體。鑄造或焊接箱體都應(yīng)進(jìn)行時(shí)效或退火處理。大量生產(chǎn)小型減速器時(shí)有可能采用板材沖壓箱體。減速器箱體的外形目前比較傾向于形狀簡(jiǎn)單和表面平整。箱體應(yīng)具有足夠的剛度,以免受載后變形過(guò)大而影響傳動(dòng)質(zhì)量。箱體通常由箱座和箱蓋兩部分所組成,其剖分面則通過(guò)傳動(dòng)的軸線。為了卸蓋容易,在剖分面處的一個(gè)凸緣上攻有螺紋孔,以便擰進(jìn)螺釘時(shí)能將蓋頂起來(lái)。聯(lián)接箱座和箱蓋的螺栓應(yīng)合理布置,并注意留出扳手空間。在軸承附近的螺栓宜稍大些并盡量靠近軸承。為保證箱座和箱蓋

24、位置的準(zhǔn)確性,在剖分面的凸緣上應(yīng)設(shè)有23個(gè)圓錐定位銷。在箱蓋上備有為觀察傳動(dòng)嚙合情況用的視孔、為排出箱內(nèi)熱空氣用的通氣孔和為提取箱蓋用的起重吊鉤。在箱座上則常設(shè)有為提取整個(gè)減速器用的起重吊鉤和為觀察或測(cè)量油面高度用的油面指示器或測(cè)油孔。關(guān)于箱體的壁厚、肋厚、凸緣厚、螺栓尺寸等均可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,見(jiàn)有關(guān)圖冊(cè)。關(guān)于視孔、通氣孔和通氣器、起重吊鉤、油面指示Oe等均可從有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和圖冊(cè)中查出。在減速器中廣泛采用滾動(dòng)軸承。只有在載荷很大、工作條件繁重和轉(zhuǎn)速很高的減速器才采用滑動(dòng)軸承。關(guān)于滾動(dòng)軸承類型的選擇及其組合設(shè)計(jì)詳見(jiàn)滾動(dòng)軸承一章。153,2 新型減速器結(jié)構(gòu) 下面列舉兩種聯(lián)體式減速器的新型結(jié)構(gòu),

25、圖中未將電動(dòng)機(jī)部分畫出。1)齒輪蝸桿二級(jí)減速器;2)圓柱齒輪圓錐齒輪圓柱齒輪三級(jí)減速器。這些減速器都具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 在箱體上不沿齒輪或蝸輪軸線開(kāi)設(shè)剖分面。為了便于傳動(dòng)零件的安裝,在適當(dāng)部位有較大的開(kāi)孔。 在輸入軸和輸出軸端不采用傳統(tǒng)的法蘭式端蓋,而改用機(jī)械密封圈;在盲孔端則裝有沖壓薄壁端蓋。 輸出軸的尺寸加大了,鍵槽的開(kāi)法和傳統(tǒng)的規(guī)定不同,甚至跨越了軸肩,有利于充分發(fā)揮輪轂的作用。 和傳統(tǒng)的減速器相比,這些結(jié)構(gòu)上的改進(jìn),既可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),減少零件數(shù)目,同時(shí)又改善了制造工藝性。但設(shè)計(jì)時(shí)要注意裝配的工藝性,要提高某些裝配零件的制造精度。154減速器潤(rùn)滑 1541傳動(dòng)的潤(rùn)滑圓周速度u12m/s一15

26、ms的齒輪減速器廣泛采用油池潤(rùn)滑,自然冷卻。為了減少齒輪運(yùn)動(dòng)的阻力和油的溫升,浸入油中的齒輪深度以12個(gè)齒高為宜。速度高的還應(yīng)該淺些,建議在07倍齒高左右,但至少為10mm。速度低的(05ms一08ms)也允許浸入深些,可達(dá)到16的齒輪半徑;更低速時(shí),甚至可到13的齒輪半徑。潤(rùn)滑圓錐齒輪傳動(dòng)時(shí),齒輪浸入油中的深度應(yīng)達(dá)到輪齒的整個(gè)寬度。對(duì)于油面有波動(dòng)的減速器(如船用減速器),浸入宜深些。在多級(jí)減速器中應(yīng)盡量使各級(jí)傳動(dòng)浸入油中深度近予相等。如果發(fā)生低速級(jí)齒輪浸油太深的情況,則為了降低其探度可以采取下列措施:將高速級(jí)齒輪采用惰輪蘸油潤(rùn)滑;或?qū)p速器箱蓋和箱座的剖分面做成傾斜的,從而使高速級(jí)和低速級(jí)傳

27、動(dòng)的浸油深度大致相等。 減速器油池的容積平均可按1kW約需035L一07L潤(rùn)滑油計(jì)算(大值用于粘度較高的油),同時(shí)應(yīng)保持齒輪頂圓距離箱底不低于30mm一50mm左右,以免太淺時(shí)激起沉降在箱底的油泥。減速器的工作平衡溫度超過(guò)90時(shí),需采用循環(huán)油潤(rùn)滑,或其他冷卻措施,如油池潤(rùn)滑加風(fēng)扇,油池內(nèi)裝冷卻盤管等。循環(huán)潤(rùn)滑的油量一般不少于05L/kW。圓周速度u12m/s的齒輪減速器不宜采用油池潤(rùn)滑,因?yàn)椋?)由齒輪帶上的油會(huì)被離心力甩出去而送不到嚙合處;2)由于攪油會(huì)使減速器的溫升增加;3)會(huì)攪起箱底油泥,從而加速齒輪和軸承的磨損;4)加速潤(rùn)滑油的氧化和降低潤(rùn)滑性能等等。這時(shí),最好采用噴油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油從自

28、備油泵或中心供油站送來(lái),借助管子上的噴嘴將油噴人輪齒嚙合區(qū)。速度高時(shí),對(duì)著嚙出區(qū)噴油有利于迅速帶出熱量,降低嚙合區(qū)溫度,提高抗點(diǎn)蝕能力。速度u20心s的齒輪傳動(dòng)常在油管上開(kāi)一排直徑為4mm的噴油孔,速度更高時(shí)財(cái)應(yīng)開(kāi)多排噴油孔。噴油孔的位置還應(yīng)注意沿齒輪寬度均勻分布。噴油潤(rùn)滑也常用于速度并不很高而工作條件相當(dāng)繁重的重型減速器中和需要用大量潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻的減速器中。噴油潤(rùn)滑需要專門的管路裝置、油的過(guò)濾和冷卻裝置以及油量調(diào)節(jié)裝置等,所以費(fèi)用較貴。此外,還應(yīng)注意,箱座上的排油孔宜開(kāi)大些,以便熱油迅速排出。 蝸桿圓周速度在10m/s以下的蝸桿減速器可以采用油池潤(rùn)滑。當(dāng)蝸桿在下時(shí),油面高度應(yīng)低于蝸桿螺紋的

29、根部,并且不應(yīng)超過(guò)蝸桿軸上滾動(dòng)軸承的最低滾珠(柱)的中心,以免增加功率損失。但如滿足了后一條件而蝸桿未能浸入油中時(shí),則可在蝸桿軸上裝一甩油環(huán),將油甩到蝸輪上以進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)蝸桿在上時(shí),則蝸輪浸入油中的深度也以超過(guò)齒高不多為限。蝸桿圓周速度在10ms以上的減速器應(yīng)采用噴油潤(rùn)滑。噴油方向應(yīng)順著蝸桿轉(zhuǎn)入嚙合區(qū)的方向,但有時(shí)為了加速熱的散失,油也可從蝸桿兩側(cè)送人嚙合區(qū)。齒輪減速器和蝸輪減速器的潤(rùn)滑油粘度可分別參考表選取。若工作溫度低于0,則使用時(shí)需先將油加熱到0以上。蝸桿上置的,粘度應(yīng)適當(dāng)增大。154,2軸承的潤(rùn)滑 如果減速器用的是滾動(dòng)軸承,則軸承的潤(rùn)滑方法可以根據(jù)齒輪或蝸桿的圓周速度來(lái)選擇: 圓周速度

30、在2ms一3ns以上時(shí),可以采用飛濺潤(rùn)滑。把飛濺到箱蓋上的油,匯集到箱體剖分面上的油溝中,然后流進(jìn)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。飛濺潤(rùn)滑最簡(jiǎn)單,在減速器中應(yīng)用最廣。這時(shí),箱內(nèi)的潤(rùn)滑油粘度完全由齒輪傳動(dòng)決定。 圓周速度在2m/s3m/s以下時(shí),由于飛濺的油量不能滿足軸承的需要,所以最好采用刮油潤(rùn)滑,或根據(jù)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)座圈速度的大小選用脂潤(rùn)滑或滴油潤(rùn)滑。利用刮板刮下齒輪或蝸輪端面的油,并導(dǎo)人油溝和流人軸承進(jìn)行潤(rùn)滑的方法稱為刮油潤(rùn)滑。 采用脂潤(rùn)滑時(shí),應(yīng)在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)或其他內(nèi)部密封裝置,以免油池中的油進(jìn)入軸承稀釋潤(rùn)滑脂。滴油潤(rùn)滑有間歇滴油潤(rùn)滑和連續(xù)滴油潤(rùn)滑兩種方式。為保證機(jī)器起動(dòng)時(shí)軸承能得到一定量的潤(rùn)滑油,最好在軸

31、承內(nèi)側(cè)設(shè)置一圓缺形擋板,以便軸承能積存少量的油。擋板高度不超過(guò)最低滾珠(柱)的中心。經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)的減速器可以不設(shè)這種擋板。轉(zhuǎn)速很高的軸承需要采用壓力噴油潤(rùn)滑。如果減速器用的是滑動(dòng)軸承,由于傳動(dòng)用油的粘度太高不能在軸承中使用,所以軸承潤(rùn)滑就需要采用獨(dú)自的潤(rùn)滑系統(tǒng)。這時(shí)應(yīng)根據(jù)軸承的受載情況和滑動(dòng)速度等工作條件選擇合適的潤(rùn)滑方法和油的粘度。 (上一章) (返回主頁(yè)) (下一章)第16章 軸基本內(nèi)容: 1. 軸的分類; 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 3.軸的強(qiáng)度計(jì)算; 4.軸的剛度計(jì)算; 5.軸的臨界轉(zhuǎn)速;重點(diǎn)與難點(diǎn): 1重點(diǎn):軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);軸的強(qiáng)度計(jì)算方法;軸轂聯(lián)接. 2難點(diǎn):軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);軸的疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算.

32、 基本內(nèi)容: 1. 軸的分類; 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 3.軸的強(qiáng)度計(jì)算; 4.軸的剛度計(jì)算; 5.軸的臨界轉(zhuǎn)速;教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn): 1重點(diǎn):軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);軸的強(qiáng)度計(jì)算方法;軸轂聯(lián)接. 2難點(diǎn):軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);軸的疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算. 教學(xué)基本要求: 1了解軸的類型、特點(diǎn)、應(yīng)用;軸的材料及選用; 2了解軸的疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算(安全系數(shù)法),軸的剛度計(jì)算,軸的振動(dòng)及穩(wěn)定性的概念; 3復(fù)習(xí)軸轂聯(lián)接; 4掌握軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和彎扭組合強(qiáng)度計(jì)算; 5掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及提高軸的強(qiáng)度的措施; 基本要求: 1了解軸的類型、特點(diǎn)、應(yīng)用;軸的材料及選用; 2了解軸的疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算(安全系數(shù)法),軸的剛度計(jì)算,軸的振動(dòng)及穩(wěn)定性

33、的概念; 3復(fù)習(xí)軸轂聯(lián)接; 4掌握軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和彎扭組合強(qiáng)度計(jì)算; 5掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及提高軸的強(qiáng)度的措施; 161 概述 作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要裝在軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。軸要用滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承來(lái)支承。常見(jiàn)的軸有直軸和曲軸,曲軸主要用于作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械中。本章只討論直軸。1611軸的分類 根據(jù)軸的承載情況可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。只承受彎矩,不承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為“心軸”;只承受轉(zhuǎn)矩,不承受彎矩的軸稱為“傳動(dòng)軸”;同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩的軸稱為“轉(zhuǎn)軸”。16.1.2 軸的材料 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。 常用的碳素鋼有3050鋼,最常用的是45鋼。為保證其力學(xué)性

34、能,應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。不重要的或受力較小的軸以及一般傳動(dòng)軸可以使用Q235Q275鋼。 合金鋼具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,可淬性也較好,可以在傳遞大功率并要求減少質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時(shí)采用。常用的合金鋼有12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr和38SiMnMo等。 軸的材料也可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵。軸的毛坯是鑄造成型的,所以易于得到更合理的形狀。這些材料吸振性較高,可用熱處理方法獲得所需的耐磨性,對(duì)應(yīng)力集中敏感性也較低。因鑄造品質(zhì)不易控制;故可靠性不如鋼制軸。1613 軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題 在一般情況下,軸的工作能力決定于它的強(qiáng)度和剛度,對(duì)于機(jī)床主軸,后者尤為重要。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于它的

35、振動(dòng)穩(wěn)定性;在設(shè)計(jì)軸時(shí),除應(yīng)按工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算或校核計(jì)算外,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還須滿足其他一系列的要求,例如:1)多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動(dòng),需要用軸向固定的方法使它們?cè)谳S上有確定的位置;2)為傳遞轉(zhuǎn)矩,軸上零件還應(yīng)作周向固定;3)對(duì)軸與其他零件(如滑動(dòng)軸承、移動(dòng)齒輪)間有相對(duì)滑動(dòng)的表面應(yīng)有耐磨性的要求;4)軸的加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)、維修等都應(yīng)有良好的工藝性;5)對(duì)重型軸還須考慮毛壞制造、探傷、起重等問(wèn)題。16,2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1621軸的毛坯 尺寸較小的軸可以用圓鋼車制,尺寸較大的軸則應(yīng)用鍛造毛坯。鑄造毛坯應(yīng)用很少。 為了減少質(zhì)量或結(jié)構(gòu)需要,有一些機(jī)器的軸(如水輪機(jī)軸和航空發(fā)動(dòng)機(jī)

36、主軸等)常采用空心的截面。因?yàn)閭鬟f轉(zhuǎn)矩主要靠軸的近外表面材料,所以空心軸比實(shí)心軸在材料的利用上較經(jīng)濟(jì)。但空心軸的制造比較費(fèi)工,所以必須從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面分析才能決定是否有利。有時(shí)為了節(jié)約貴重的合金鋼或優(yōu)質(zhì)鋼,或是為了解決大件鍛造的困難,也可用焊接的毛坯。16. 22 軸頸、軸頭、軸身軸主要由軸頸、軸頭、軸身三部分組成:軸上被支承部分叫做軸頸,安裝輪轂部分叫做軸頭,聯(lián)接軸頸和軸頭的部分叫做軸身。軸頸和軸頭的直徑應(yīng)該按規(guī)范取圓整尺寸,特別是裝滾動(dòng)軸承的軸頸必須按軸承的內(nèi)直徑選取。軸頸的結(jié)構(gòu)隨軸承的類型及其安裝位置而有所不同,可參看本章及滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩章中有關(guān)的圖。軸頸、軸頭與其相聯(lián)接零

37、件的配合要根據(jù)工作條件合理地提出,同時(shí)還要規(guī)定這些部分的表面粗糙度,這些技術(shù)條件對(duì)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)性能關(guān)系很大。為使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),必要時(shí)還應(yīng)對(duì)軸頸和軸頭提出平行度和同軸度等要求。對(duì)于滑動(dòng)軸承的軸頸,有時(shí)還須提出表面熱處理的條件等。從節(jié)省材料、減少質(zhì)量的觀點(diǎn)來(lái)看,軸的各橫截面最好是等強(qiáng)度的。但是從加工工藝觀點(diǎn)來(lái)看,軸的形狀卻是愈簡(jiǎn)單愈好。簡(jiǎn)單的軸制造時(shí)省工,熱處理不易變形,并有可能減少應(yīng)力集中。當(dāng)決定軸外形時(shí),在保證裝配精度的前提下,既要考慮節(jié)約材料,又要考慮便于加工和裝配。因此,實(shí)際的軸多做成階梯形(階梯軸),只有一些簡(jiǎn)單的心軸和一些有特殊要求的轉(zhuǎn)軸,才做成具有同一名義直徑的等直徑軸。1623 零件在軸上

38、的固定 軸上零件常以其轂和軸聯(lián)接在一起。軸和轂的固定可分為軸向固定和周向固定兩類。 1軸上零件的軸向固定軸上零件軸向固定的方法有:軸肩(或軸環(huán))、擋圈、圓螺母、套筒、圓錐形軸頭等。軸肩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以承受較大的軸向力;螺釘鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上,在軸上零件兩側(cè)各用一個(gè)擋圈時(shí),可任意調(diào)整軸上零件的位置,裝拆方便,但不能承受大的軸向力,且釘端坑會(huì)引起軸應(yīng)力集中;當(dāng)軸上零件一邊采用軸肩定位時(shí),另一邊可采用套筒定位,以便于裝拆;如果要求套筒很長(zhǎng)時(shí),可不采用套筒而用螺母固定軸上零件,螺母也可用于軸端;軸端擋圈常用于軸端零件的固定;圓錐形軸頭對(duì)中好,常用于轉(zhuǎn)速較高時(shí),也常用于軸端零件的固定。為了使軸上

39、零件與軸肩端面緊密貼合,應(yīng)保證軸的圓角半徑ra、輪轂孔的倒角高度C(或圓角半徑r)、軸肩高度a之間有下列關(guān)系:ra Ca;和ra ra 。軸肩尺寸應(yīng)符合國(guó)標(biāo)規(guī)定。 2軸上零件的周向固定 周向固定方法可采用鍵、花鍵、成形、彈性環(huán)、銷、過(guò)盈等聯(lián)接,通稱軸轂聯(lián)接。162,4 結(jié)構(gòu)草圖畫法 畫軸的結(jié)構(gòu)草圖是設(shè)計(jì)軸的重要環(huán)節(jié)之一,也是軸受力分析和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。除了軸的直徑有待強(qiáng)度或剛度計(jì)算確定外,其他如軸上零件布置和固定方法、支承點(diǎn)位置、裝配工藝、制造方法等都必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有通盤的考慮。16. 3軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有三種方法:許用切應(yīng)力計(jì)算;許用彎曲應(yīng)力計(jì)算;安全系數(shù)校核計(jì)算。許用

40、切應(yīng)力計(jì)算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小,方法簡(jiǎn)便,但計(jì)算精度較低。許用彎曲應(yīng)力計(jì)算必須先知道作用力的大小和作用點(diǎn)的位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)。為此,常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后,即可畫出軸的彎扭合成圖,然后計(jì)算危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力。它主要用于計(jì)算一般重要的、彎扭復(fù)合的軸,計(jì)算精度中等。安全系數(shù)校核計(jì)算也要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行,不僅要定出軸的各段直徑,而且要定出過(guò)渡圓角、軸轂配合、表面粗糙度等細(xì)節(jié)。它主要用于重要的軸,計(jì)算精度較高,但計(jì)算較復(fù)雜,且常需有足夠的資料才能進(jìn)行。安全系數(shù)校核計(jì)算能判斷各危險(xiǎn)截面的安全程度,從而改善各薄弱環(huán)節(jié),有利于提高軸的疲勞強(qiáng)度。 以上三種方法可單獨(dú)使用或逐個(gè)使用

41、。一般轉(zhuǎn)軸按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算已足夠可靠,不一定再用安全系數(shù)法校核。要用安全系數(shù)法校按的軸,不一定要再用許用彎曲應(yīng)力法計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算不能滿足要求時(shí),應(yīng)修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),兩者常相互配合、交叉進(jìn)行。163.1 按許用切應(yīng)力計(jì)算 受轉(zhuǎn)矩T的實(shí)心圓軸,計(jì)算公式如下: 校核公式 設(shè)計(jì)公式16.3.2 按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算公式如下: 校核公式 設(shè)計(jì)公式一般設(shè)計(jì)步驟如下: 畫出軸的空間受力筒圖。將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖。求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力。 分別作出水平面上的彎矩Mxy圖和垂直面上的彎矩Mxz圖。作出合成彎矩M; 作出轉(zhuǎn)矩T圖。繪出當(dāng)量彎矩M圖.16,33安全系數(shù)校核計(jì)

42、算 1疲勞強(qiáng)度校核 疲勞強(qiáng)度的校核即計(jì)入應(yīng)力集中,表面狀態(tài)和尺寸影響斟后的精確校核。同上節(jié)所述方法,繪出軸的彎矩M圖和轉(zhuǎn)矩T以后,選擇軸上的危險(xiǎn)截面進(jìn)行校校。根據(jù)截面上受到的彎矩和轉(zhuǎn)矩可求出彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力,這兩項(xiàng)循環(huán)應(yīng)力可分解平均應(yīng)力和應(yīng)力幅;然后就可以分別求出彎矩作用下的安全系數(shù)和轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù)。 16.4 軸的剛度計(jì)算 軸受載荷以后要發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形,如果變形過(guò)大,會(huì)影響軸上零件正常工作。例如,在電動(dòng)機(jī)中如果由于彎矩使軸所產(chǎn)生的撓度)J過(guò)大,就會(huì)改變電機(jī)轉(zhuǎn)子和定于間的間隙而影響電機(jī)的性能。又如,內(nèi)燃機(jī)凸輪軸受轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的扭角聲如果過(guò)大就會(huì)影響氣門啟閉時(shí)間。軸的變形有三種:撓度、轉(zhuǎn)

43、角和扭角。在各種機(jī)器中對(duì)軸的剛度要求并不一致,所以沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定。 16.41、扭角的計(jì)算式中 l軸受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度;Ip軸截面的極慣性矩;G軸材料的切變模量。164,2 彎曲變形的計(jì)算計(jì)算軸在彎矩作用下所產(chǎn)生的撓度夕和轉(zhuǎn)角有幾種方法,這里主要介紹兩種。1當(dāng)量軸徑法 對(duì)于階梯軸,可以簡(jiǎn)化為一當(dāng)量等徑光軸,然后利用材料力學(xué)中的公式計(jì)算y和。式中 l支點(diǎn)間距離;li、di軸上第i段的長(zhǎng)度和直徑。 2能量法 用能量法計(jì)算階梯軸的彎曲變形,運(yùn)算較方便。此處略。16.5 軸的臨界轉(zhuǎn)速 軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí),運(yùn)轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的反復(fù)變形,這現(xiàn)象稱為軸的振動(dòng)。如果繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速,振動(dòng)就會(huì)衰減,運(yùn)轉(zhuǎn)又趨于平

44、穩(wěn),但是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到另一較高的定值時(shí),振動(dòng)又復(fù)出現(xiàn)。發(fā)生顯著變形的轉(zhuǎn)速,稱為軸的臨界轉(zhuǎn)速。同型振動(dòng)的臨界轉(zhuǎn)速可以有好多個(gè),最低的一個(gè)叫做第一階臨界轉(zhuǎn)速。軸的工作轉(zhuǎn)速不能和其臨界轉(zhuǎn)速重合或接近,否則將發(fā)生共振現(xiàn)象而使軸遭到破壞。計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的目的就在于使工作轉(zhuǎn)速n避開(kāi)軸的臨界轉(zhuǎn)速。軸的振動(dòng)可分為橫向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和縱向振動(dòng)三類。縱向振動(dòng)的自振頻率很高,在軸的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)一般不會(huì)發(fā)生縱向振動(dòng)。工作轉(zhuǎn)速低于第一階臨界轉(zhuǎn)速的軸,稱為剛性軸;超過(guò)第一階臨界轉(zhuǎn)速的軸,稱為撓性軸。166 提高軸的強(qiáng)度、剛度和減輕重量的措施 可以從結(jié)構(gòu)和工藝兩方面采取措施來(lái)提高軸的承載能力。軸的尺寸如能減小,整個(gè)機(jī)器的尺寸也

45、常會(huì)隨之減小。 1合理布置軸上零件,減小軸受轉(zhuǎn)矩; 2改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu),減小軸受彎矩; 3采用載荷分擔(dān)的方法減小軸的載荷; 4采用力平衡或局部相互抵消的辦法減小軸的載荷; 5改變支點(diǎn)位置,改善軸的強(qiáng)度和剛度; 6改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu),減少應(yīng)力集中; 7,改善表面品質(zhì)提高軸的疲勞強(qiáng)度; (上一章) (返回主頁(yè)) (下一章)高速、中載圓柱齒輪減速器的穩(wěn)健設(shè)計(jì)張蕾盧玉明石均(東南大學(xué)機(jī)械工程系210018)1前言眾所周知,齒輪的誤差對(duì)齒輪的壽命會(huì)產(chǎn)生很大的影響,特別是在一些重要機(jī)構(gòu)中,研究齒輪誤差的影響、使齒輪誤差的綜合影響最小,已經(jīng)成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在以往的設(shè)計(jì)中,為了提高齒輪的壽命,我們往往

46、對(duì)齒輪的精度和使用條件提出更高要求,認(rèn)為只有提高精度、限制使用條件才能減少誤差產(chǎn)生的不良影響。但事實(shí)并非如此。齒輪的精度等級(jí)或誤差對(duì)齒輪的壽命或噪聲等性能的影響是非線性的,在不同設(shè)計(jì)方案中,同樣的誤差程度,所產(chǎn)生的性能波動(dòng)不盡相同,而且,提高精度等級(jí)或限制使用條件的同時(shí)大大增加了制造和使用的成本。穩(wěn)健設(shè)計(jì)的出現(xiàn)解決了這個(gè)難題,這種方法的核心是找到一種設(shè)計(jì)方案,使得最終產(chǎn)品既滿足性能要求,對(duì)誤差又不是十分敏感,同時(shí)達(dá)到了降低成本的目的。本文即是在這樣的目的下,對(duì)現(xiàn)有的某高速、中載發(fā)動(dòng)機(jī)減速器齒輪傳動(dòng)副進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì),建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并求得了更佳的設(shè)計(jì)方案。2機(jī)械產(chǎn)品穩(wěn)健設(shè)計(jì)的工程分析在這一部

47、分中,本文將分析穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本思路,按照穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本步驟,建立機(jī)械產(chǎn)品穩(wěn)健設(shè)計(jì)的一般模型。21確定產(chǎn)品的性能指標(biāo)在這一步中,我們對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析,定義產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)或者說(shuō)是我們感興趣的產(chǎn)品性能指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)可能是產(chǎn)品的某一性能指標(biāo),也可能是產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)平均,但是這些指標(biāo)應(yīng)該能夠表示成參數(shù)的相應(yīng)函數(shù)形式。22對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)分類有些變量的設(shè)計(jì)值在設(shè)計(jì)過(guò)程中選定,稱為控制變量;有的變量由于產(chǎn)品制造、使用過(guò)程中的種種原因,會(huì)產(chǎn)生一定的偏差,這樣的變量稱為干擾變量。按照這樣的分類標(biāo)準(zhǔn),我們可以將所有設(shè)計(jì)變量分為四類:常量、控制變量、干擾變量、混合變量。混合變量是指設(shè)計(jì)值可以改變且存在誤差的設(shè)計(jì)變

48、量。分類如圖1所示。圖1變量分類圖為了分析方便,假設(shè)設(shè)計(jì)變量的集合為V=(A,B,C,D),其中:A、B、C、D分別表示常量集、控制變量集、干擾變量集、混合變量集。2.3建立優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的數(shù)學(xué)模型純粹從數(shù)學(xué)角度而言,所謂穩(wěn)健設(shè)計(jì)也就是尋找一種方案,使得設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品,性能Y滿足一定需要,而性能波動(dòng)X又相對(duì)比較小,也即受參數(shù)誤差的影響較小,容許變量有較大的變動(dòng)范圍,從而降低產(chǎn)品的實(shí)際成本。表示成數(shù)學(xué)形式即為:minX=F(A,B,C,D,A,B,C,D)(1)s.t.Y=G(A,B,C,D)YA,B,C,D屬于求解空間這里F和G可能不是顯式的函數(shù)表達(dá)式,而只是一種函數(shù)影響關(guān)系,但為了分析上的方便,可以認(rèn)為這樣的表達(dá)式是存在的。3齒輪傳

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