低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明

結(jié)果1.輸出軸上的功率結(jié)果1.輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3計(jì)算及說(shuō)明n=85.03,/minP=8.5025kW3T=954930N?mm3求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為d=271.67mm2而F=坦=2x954930=7030ntan20otd271.67tan20oF=F竺與=7030xtan20°=2623Nrtcosp cos12.726oF=Ftanp=1588N圓周力Ft，徑向力Fr，及軸向力Fa的方向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153，取A0=112，于是得d=A'P，=112x3'8.5025=52.0mmmin叭，七385.03輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑dI/為了使所選的軸直徑d頃與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3，查表141，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka=，則：按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003或手冊(cè)，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000N?mm。半聯(lián)軸器的孔徑d1=55mm,故取dj-u=55mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度Li=84mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（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(zhǎng)度1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-11軸段右端需制出一軸肩，故取II-III段的直徑d］皿=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(zhǎng)度L1=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-I段的長(zhǎng)度應(yīng)比Lj略短一些，現(xiàn)取li-n=82mmo2） 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)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］皿=62mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313,其尺寸為dxDxT=65mmx140mmX36mm，故d^^=d訓(xùn)皿=65mm，Wl^^=36mmo右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得型軸承的定位軸肩高度為h=6mm,因此，取d^_v=77mmo3） 取安裝齒輪處的軸段巧-VII的直徑d『=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-w=82mm。軸環(huán)寬度b＞，取lv-^=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lw-『69mm。4） 軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，，故取I”『SOmmo5） 確定m-w、w-v段的長(zhǎng)度\=64mm;ljvv=68mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)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dv-v由表6-1查得平鍵截面bxh=20mmx12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)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16mmx10mmx70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為^2。滾動(dòng)k6軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)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。求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取△值。對(duì)于型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得^=29mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L2+L3=125mm+110mm=235mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)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FFNH1=3291NFNH2=3739NFNV1=1228NFNV2=1395N彎矩MMh=411375N?mmMV1=153500N?mmMV2=153450N?mm總彎矩M1=y/4113752+1535002=439080N?mmM2=^4113752+1534502=439063N?mm扭矩T T3=954930N?mm按扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)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(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=，軸的計(jì)算應(yīng)力部2+(以T) (4390802+(0.6x954930?ca—W— 0.1X703 a—.a前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得[o_1]=60MPa。因此，oca<[o-1]，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面截面A、II、III、B只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A、II、III、B均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面巧和V處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面C上的應(yīng)力最大。截面巧的應(yīng)力集中不大(過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(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W和V顯然更不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核截面W左右兩側(cè)即可。截面W右側(cè)抗彎截面系數(shù)w=0.1H3=0.1x653mm3=27463mm3抗扭截面系數(shù)w=0.2d3=0.2x653mm3=54925mm3T截面w右側(cè)的彎矩M=439080x96-50N?mm=210393N?mm96截面W上的扭矩T3=954930N?mm截面上的彎曲應(yīng)力q=M=210393MPa=7.66MPabW27463截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t=T=954930MPa=17.39MPatW54925T軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得oB=640MPa,o-1=275MPa,T-1=155MPao截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)a。及aT按附表3-2查取。因L=20=0.031、—=70=1.08，經(jīng)插d65 d65值后可查得a/2.0，a=1.31又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為qQ=0.82，q=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)按下式為k=1+q(a—1)=1+0.82x(2.0-1)=1.82k=1+q(a—1)=1+0.85x(1.31—1)=1.26由附圖3-2得尺寸系數(shù)％=；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)eT=o軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為

軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即Bq=i,則按下式及式得綜合182182+上-1=2.800.670.92Pb1 41.26 1=—+——-1=——+——-1=1.62￡P(guān)0.820.92T又由碳鋼的特性系數(shù)為：氣=0.1，pt=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)于是，計(jì)算安全系數(shù)sca值，按下式得275b 275SST 1 kb+中bS2+S2 1 = =12.82kb+SST 1 kb+中bS2+S2 =10671.62x理+0.05x翊2 2Sca12.82x10.67_820*.Sca—8.20>>S—1.512.822+10.672故可知其安全。截面W左側(cè)抗彎截面系數(shù)W按表15-4中的公式計(jì)算。W=0.1H3=0.1x703mm3=34300mm3抗扭截面系數(shù)W=0.2d3=0.2x703mm3=68600mm3T彎矩M及彎曲應(yīng)力為：M=210393N?mm。2103933430021039334300MPa=6.13MPa扭矩T3及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：T3=954930N?mm。t=T=954930MPa=13.92MPatW68600T

過(guò)盈配合處的土，由附表3-8用插值法求出，并取￡。匕=0.8匕=0.8匕，于是得土=3.16￡ ￡ ￡k—=0.8x3.16=2.53￡T軸按磨削加工，由附圖3-4軸按磨削加工，由附圖/