高速軸的設(shè)計

高速軸的設(shè)計高速軸的輸入P1=4.843初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），HBS=229~286，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表14-2，取對于實(shí)心軸，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件得到的最小直徑為：d高速軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的直徑，因而軸徑應(yīng)增大5%d根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，減速器輸入軸的軸端直徑多取0.8~1.2電動機(jī)軸伸直徑，故選取d高速軸的設(shè)計示意圖如下2所示：圖SEQ圖\*ARABIC2高速軸設(shè)計示意圖結(jié)構(gòu)設(shè)計為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，L?12段右端需制出一軸肩，取定位軸肩為4mm，故L?23段的直徑d?23=44mm。根據(jù)初步選擇滾動軸承。因?yàn)檩S承只受到徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d?23=44mm，由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T276—1994，選擇深溝球軸承620軸承采用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定6209型軸承的定位軸肩高度最小為??2=3.5由于齒輪的直徑較小，為了保證齒輪輪體的強(qiáng)度，應(yīng)將齒輪和軸做成一體而成為齒輪軸。所以L軸承端蓋厚度e?=10mm，墊片厚度Δ?t=2mm，根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與聯(lián)軸器端面有一定距離K?=L則L取小齒輪距箱體內(nèi)壁距離Δ1=10mm，大齒輪距箱體內(nèi)壁距離Δ2=12.B=此外，高速級小齒輪輪轂寬度b1=60LLL至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。軸段12233445566778直徑/mm36444552625245長度/mm805931118.565831（2）周向定位聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵鏈接，聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1096—2003查得截面尺寸b?1×??1=10×8根據(jù)深溝球軸承6209查得壓力中心a齒輪輪轂寬度第一段軸中點(diǎn)到軸承壓力中心距離:L軸承壓力中心到高速級小齒輪支點(diǎn)距離:L高速級小齒輪支點(diǎn)到軸承壓力中心距離:L4、受力分析小齒輪所受的圓周力（d1為小齒輪的分度圓直徑）F小齒輪所受的徑向力：F計算軸的支反力：水平支反力：FF垂直支反力：FF齒輪支點(diǎn)處的水平彎矩：MM高速軸小齒輪處的垂直彎矩：MM高速軸小齒輪處的合成彎矩：MM計算當(dāng)量彎矩：MMMMM現(xiàn)將上述彎矩及軸體輸入轉(zhuǎn)矩繪制成如下彎矩圖：（需改動數(shù)字）5、校核軸強(qiáng)度由于高速軸小齒輪左側(cè)彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故其左側(cè)為危險截面。截面抗彎系數(shù)為：W截面抗扭系數(shù)為：W最大彎曲應(yīng)力為：σ剪切應(yīng)力為：τ按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計算，對于單向傳動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為σ45鋼調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限σb=700MPa，則軸的許用彎曲應(yīng)力九、中間軸的設(shè)計1、中間軸的輸入P2=4.6512、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），HBS=229~286，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表14-2，取對于實(shí)心軸，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件得到直徑條件為：d≥A3、結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸向定位中間軸的示意圖如下：由以上中間軸示意圖，初步選擇滾動軸承。中間軸最小直徑是安裝滾動軸承的直徑d12和d56，因?yàn)檩S承只受到徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d≥31.98mm，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附表D-1選擇深溝球軸承6207，其尺寸為d×D×B采用分體式齒輪，因L23軸段安裝小齒輪，為使小齒輪壓緊，所以L23略短于齒輪寬度，則L23=95mm，小齒輪右側(cè)為定位軸肩?=4mm，則d34=47mm，低速級小齒輪到高速級大齒輪距離為因L45軸段安裝大齒輪，為使齒輪壓緊，所以L45略短于齒輪寬度，已知低速級大齒輪輪轂的寬度為b2=60mm，則L取低速級小齒輪距箱體內(nèi)壁之距離Δ1=10mm，高速級大齒輪距箱體內(nèi)壁之距離Δ2=12.5LL至此，已初步確定了中間軸的各段直徑和長度（見下表）：軸段1223344556直徑/mm3539473935長度/mm3995155840.5（2）周向定位低速小齒輪與軸的周向定位采用平鍵鏈接，齒輪與軸的配合為H7/r6，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附表C-9查得截面尺寸b×?=12×8mm，長度L=80mm；高速大齒輪與軸的周向定位采用平鍵鏈接，齒輪與軸的配合為H7/r6，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附表C-9查得截面尺寸b×?=12×8mm根據(jù)深溝球軸承6207查得壓力中心a低速級小齒輪輪轂寬度B高速級大齒輪輪轂寬度B低速級小齒輪倒角為C高速級大齒輪倒角為C軸承壓力中心到低速級小齒輪中心距離：L低速級小齒輪中心到高速級大齒輪支點(diǎn)距離:L高速級大齒輪支點(diǎn)距離到軸承壓力中心:L4、受力分析高速級大齒輪所受的圓周力（d2為大齒輪的分度圓直徑）F高速級大齒輪所受的徑向力：F低速級小齒輪所受的圓周力（d3為小齒輪的分度圓直徑）F低速級小齒輪所受的徑向力：F軸向力：Fa=0N計算軸的支反力：水平支反力：FF垂直支反力:FF計算軸的彎矩:低速級小齒輪處的水平彎矩：MM齒輪支點(diǎn)處的水平彎矩：MM低速級小齒輪處的垂直彎矩：MM齒輪支點(diǎn)處的垂直彎矩：MM低速級小齒輪處的合成彎矩：MM齒輪支點(diǎn)處的合成彎矩：MM計算當(dāng)量彎矩：MMMMMM現(xiàn)將上述彎矩及軸體輸入轉(zhuǎn)矩繪制成如下彎矩圖：（需改變數(shù)字）5、校核軸強(qiáng)度由于低速級小齒輪右側(cè)彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故低速級小齒輪右側(cè)為危險截面。截面抗彎系數(shù)為：W=截面抗扭系數(shù)為：W最大彎曲應(yīng)力為：σ=剪切應(yīng)力為：τ=按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計算，對于單向傳動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為σ查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課本表14-3得45鋼調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限σb=700MPa十、低速軸的設(shè)計1、中間軸的輸入P3=4.4662、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），HBS=229~286，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表14-2，取對于實(shí)心軸，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件得到直徑條件為：d≥A低速軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大5%：d故選取:d123、結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸向定位為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，L12段右端需制出一軸肩，取定位軸肩為?=5mm，故L23段的直徑d23=65mm。初步選擇滾動軸承。因?yàn)檩S承只受到徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)d23=65mm，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄D采用分體式齒輪，根據(jù)非定位軸肩?=2mm，取安裝齒輪處的軸段的直徑d67=74齒輪的左端采用軸肩定位，則取定位軸肩?=5mm，則軸環(huán)處的直徑軸承采用擋油環(huán)定位，取擋油環(huán)伸出距離為2mm，則取定位軸肩?=軸承端蓋厚度e=10mm，墊片厚度Δt=2mm，根據(jù)軸承端蓋便于裝拆，保證軸承端蓋的外端面與聯(lián)軸器端面有一定距離K=20mm。螺釘C1=22L=δ+L取低速級大齒輪距箱體內(nèi)壁距離Δ2=12.5mm（見本設(shè)計書十七章節(jié)），大齒輪倒角為C2LLL至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。軸段12233445566778直徑/mm55657080847470長度/mm11054366679048.5（2）周向定位聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵鏈接,聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄C2查得截面尺寸b×?=16×10mm，長度L=100根據(jù)深溝球軸承6214查得壓力中心齒輪輪轂寬度B齒輪倒角為C第一段軸中點(diǎn)到軸承壓力中心距離:L軸承壓力中心到低速級大齒輪支點(diǎn)距離:L低速級大齒輪支點(diǎn)距離到軸承壓力中心:L4、受力分析低速級大齒輪所受的圓周力（d4為大齒輪的分度圓直徑）F低速級大齒輪所受的徑向力：F計算軸的支反力：水平支反力：FF垂直支反力:FF低速級大齒輪支點(diǎn)處的水平彎矩:MM低速級大齒輪支點(diǎn)處的垂直彎矩：MM低速級大齒輪支點(diǎn)處的合成彎矩：MM計算當(dāng)量彎矩：MMMMM現(xiàn)將上述彎矩及軸體輸入轉(zhuǎn)矩繪制成如下彎矩圖：（需改變數(shù)字）5、校核軸強(qiáng)度由于低速級大齒輪支點(diǎn)右側(cè)彎矩大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故其右側(cè)為危險截面。截面抗彎系數(shù)為：W=截面抗扭系數(shù)為：W最大彎曲應(yīng)力為：σ=剪切應(yīng)力為：τ=按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計算，對于單向傳動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為σ查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課本表14-3得45鋼調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限σb=700十一、高速軸軸承計算與校核高速軸軸承信息如下表所示：軸承型號內(nèi)經(jīng)d/mm外徑D/mmB基本額定動載荷/kN620945851931.5根據(jù)前面的計算，選用6209深溝球軸承軸承，內(nèi)徑d=45mm軸承基本額定動載荷Cr=要求壽命為L由前面的計算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計算得到合成支反力：FF因?yàn)椴皇茌S向力，所以Fa1=Fa2=0NPP查表可知fp=1；L由此可知該軸承的工作壽命足夠。十二、中間軸軸承計算與校核中間軸軸承信息如下表所示：軸承型號內(nèi)經(jīng)d/mm外徑D/mmB基本額定動載荷/kN620735721725.5根據(jù)前面的計算，選用6207深溝球軸承軸承，內(nèi)徑d=35mm軸承基本額定動載荷Cr=要求壽命為L?由前面的計算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計算得到合成支反力：FF因?yàn)椴皇茌S向力，所以Fa1=Fa2=0NPP查表可知fp=1；L由此可知該軸承的工作壽命足夠。十三、低速軸軸承計算與校核低速軸軸承信息如下表所示：軸承型號內(nèi)經(jīng)d/mm外徑D/mmB基本額定動載荷/kN6214701252460.8根據(jù)前面的計算，選用6214深溝球軸承軸承，內(nèi)徑d=70mm軸承基本額定動載荷Cr=60.8要求壽命為L?由前面的計算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計算得到合成支反力：FF因?yàn)椴皇茌S向力，所以Fa1=Fa2=0NPP查表可知fp=1；L由此可知該軸承的工作壽命足夠。十四、聯(lián)軸器的類型1、電機(jī)軸聯(lián)軸器的選型由電機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩T=48.665N·m、輸入轉(zhuǎn)速n=960r/min，選用LX4型聯(lián)軸器且主動端、從動端均為Y型孔，聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為T0=250Tn聯(lián)軸器滿足要求，故合用。2、低速軸聯(lián)軸器的選型由低速軸的輸出轉(zhuǎn)矩T=878.50N·m、輸出轉(zhuǎn)速n=48.55r/min，選用LX4型聯(lián)軸器且主動端、從動端均為Y型孔，聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為T0=2500N?mTn聯(lián)軸器滿足要求，故合用。十五、鍵連接及校核1、高速軸與聯(lián)軸器鍵連接及校核（1）鍵連接類型和尺寸的選擇選用A型鍵，參考軸的直徑d=36mm，從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄C中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=10（2）鍵連接強(qiáng)度的校核聯(lián)軸器、鍵的材料都是45鋼，由表查得許用擠壓應(yīng)力[σ]p=200MPa。鍵的工作長度σ故選用：鍵10×8×70GB/T10962、中間軸與大齒輪鍵連接及校核（1）鍵連接類型和尺寸的選擇選用A型鍵，參考軸的直徑d=39mm，從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄C中查得鍵的截面尺寸為：寬度（2）鍵連接強(qiáng)度的校核聯(lián)軸器、鍵的材料都是45鋼，由表查得許用擠壓應(yīng)力[σ]p=200MPa。鍵的工作長度σ故選用：鍵123、中間軸與小齒輪鍵連接及校核（1）鍵連接類型和尺寸的選擇選用A型鍵，參考軸的直徑d=39mm，從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄C中查得鍵的截面尺寸為：寬度（2）鍵連接強(qiáng)度的校核聯(lián)軸器、鍵的材料都是45鋼，由表查得許用擠壓應(yīng)力[σ]p=200MPa。鍵的工作長度σ故選用：鍵124、低速軸與大齒輪鍵連接及校核（1）鍵連接類型和尺寸的選擇選用A型鍵，參考軸的直徑d=74mm，從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄C中查得鍵的截面尺寸為：寬度（2）鍵連接強(qiáng)度的校核聯(lián)軸器、鍵的材料都是45鋼，由表查得許用擠壓應(yīng)力[σ]p=200MPa。鍵的工作長度σ故選用：鍵20×5、低速軸與聯(lián)軸器鍵連接及校核（1）鍵連接類型和尺寸的選擇選用A型鍵，參考軸的直徑d=55mm，從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄C中查得鍵的截面尺寸為：寬度（2）鍵連接強(qiáng)度的校核聯(lián)軸器、鍵的材料都是45鋼，由表查得許用擠壓應(yīng)力[σ]p=200MPa。鍵的工作長度σ故選用：鍵16×十六、減速器潤滑與密封1、減速器的潤滑減速器中，齒輪、蝸桿、蝸輪及軸承的潤滑是非常重要的。潤滑的目的在于減少摩擦和磨損、提高傳動效率、散熱及防蝕以保證減速器的正常工作。（1）齒輪的潤滑齒輪圓周速度<12m/s的減速器廣泛采用浸油潤滑。為了減少齒輪運(yùn)動的阻力和攪油引起油的溫升,齒輪浸人油中的深以1~2個齒高為宜。（2）軸承的潤滑根據(jù)齒輪速度，采用脂潤滑。采用脂潤滑軸承的時候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油環(huán)將軸承與箱體內(nèi)部隔開，且軸承與箱體內(nèi)壁需保持一定的距離。在本箱體設(shè)計中滾動軸承距箱體內(nèi)壁距離10mm。2、減速器的密封減速器的密封通常針對軸外伸處、軸承內(nèi)側(cè)及箱座和箱蓋接合面等三個主要部位。本設(shè)計中由于密封界面的相對速度較小，故采用接觸式密封。高速軸與軸承蓋間v<3m/s，低速軸與軸承蓋間v<十七、減速器箱體及其附件的主要結(jié)構(gòu)尺寸減速器鑄造箱體結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)選取依據(jù)見下圖：由于本設(shè)計書減速器為兩級圓柱齒輪減速器，故相關(guān)參數(shù)均取上圖最左側(cè)一列。同時，圖中δ=δ1=9mm，K=40mm，現(xiàn)根據(jù)上圖，對減速器相關(guān)附件及其尺寸進(jìn)行選?。海?）視孔與視孔蓋視孔與視孔蓋應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸人箱體進(jìn)行檢查操作為宜。視孔與視孔蓋處應(yīng)設(shè)計凸臺以便于加工，在固定視孔與視孔蓋時應(yīng)加密封墊。蓋板常用鋼板或鑄鐵制成，用M8螺釘緊固，其典型結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。本設(shè)計中，視孔蓋參數(shù)如下：AB（2）通氣器本設(shè)計選擇指導(dǎo)書附錄F-3中M36×2通氣器。附錄詳見下圖：（3）軸承蓋本設(shè)計所有軸承蓋均選擇凸緣式軸承蓋，其尺寸設(shè)計見下圖：其中，軸承在前文已設(shè)計完畢，分別為深溝球軸承6207、6209、6214；螺栓直徑均取中等裝配；D3=D?2mm（4）套杯本設(shè)計所用套杯見下圖：其中，軸承分別為深溝球軸承6207、6209、6214；S1（5）擋油盤本設(shè)計書擋油盤見下圖：其中，a=6mm，（6）油標(biāo)本設(shè)計書選取桿式油標(biāo)，具體參數(shù)為下圖中M16（7）螺塞及油封墊本設(shè)計書中螺塞及油封墊均選取下圖中M16（8）吊耳和吊鉤本設(shè)計書吊耳見下圖：其中，δ1=9mm，d=b=15mm，R=15mm，e吊鉤見下圖：其中，B=27mm，b=50mm，（9）氈圈本設(shè)計書采用氈圈密封，其相應(yīng)尺寸見下圖：（10）吊環(huán)螺釘本設(shè)計書吊環(huán)螺釘取國標(biāo)GB/T825?1988（即實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附表F-21）中十八、總結(jié)通過這次課程設(shè)計讓我掌握了設(shè)計的一般規(guī)律；也通過課程設(shè)計實(shí)踐，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識