减速器轴的设计1
轴的设计
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(d140mm),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
dminA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。
A0值由表26—3确定: A0=112 1、高速轴最小直径的确定
由d'1minA11215.36mm,因高速轴最小直径处安装联轴
器,设有一个键槽。则d1mind'1min17%15.3617%mm,16.43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 d1min0.8dm,dm为
电动机轴直径,由前以选电动机查表6-166:dm38mm,
d1min0.83830.4mm,综合考虑各因素,取d1min32mm。 2、中间轴最小直径的确定
d'2minA11228.56mm,因中间轴最小直径处安装滚动轴承,取为标准值 d2min30mm。 3、低速轴最小直径的确定
d'3minA11247.51mm,因低速轴最小直径处安装联轴'
器,设有一键槽,则d3mind3min17%17%47.5150.84mm,参
见联轴器的选择,查表6-96,就近取联轴器孔径的标准值 d3min55mm。
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
d11:最小直径,安装联轴器 d11d1min32mm
d12: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),d1235mm
d13:滚动轴承处轴段,d1340mm,滚动轴承选取30208。 d14:过渡轴段,取 d1445mm d15:滚动轴承处轴段 d15d1235mm
(2)、各轴段长度的确定
l11:由联轴器长度查表6-96得,L60mm,取 l1142mm l12:由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 l1255mm l13:由滚动轴承确定 l1319.25mm
l14:由装配关系及箱体结构等确定 l1489mm
l15:由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 l1532.25mm l16:由小齿轮宽度b140mm确定 ,取 l1640mm 2、中间轴的结构设计
图3
(1)、各轴段的直径的确定
最小直径,滚动轴承处轴段,d21d2min30mm,滚动轴承选30206 d21:
d22:低速级小齿轮轴段 d2232mm
d23:轴环,根据齿轮的轴向定位要求 d2338mm d24:高速级大齿轮轴段 d2432mm d25:滚动轴承处轴段 d25d2130mm (2)、各轴段长度的确定
l21:由滚动轴承、装配关系确定 l2132.25mm
l22:由低速级小齿轮的毂孔宽度b372mm确定 l2270mm l23:轴环宽度 l2310mm
l24:由高速级大齿轮的毂孔宽度b245mm确定 l2440mm
25253、低速轴的结构设计
图4
(1)、各轴段的直径的确定
d31:滚动轴承处轴段 d3150mm,滚动轴承选取30210 d32:低速级大齿轮轴段 d3252mm
d33:轴环,根据齿轮的轴向定位要求 d3362mm d34:过渡轴段,考虑挡油盘的轴向定位 d3457mm d35:滚动轴承处轴段 d3550mm
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d36:
用毡圈密封) d3640mm
d37:最小直径,安装联轴器的外伸轴段 d37d3min38mm (2)、各轴段长度的确定
l31:由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 l3140.75mm l32:由低速级大齿轮的毂孔宽b475mm确定 l3270mm l33:轴环宽度 l3310mm
l34:由装配关系、箱体结构确定 l3462mm
l35:由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 l3521.75mm l36:由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 l3652mm
37137
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
a16.9mm17mm,支点跨距lAB(l13l14l15l16)2a147mm,高
速级小齿轮作用点到右支点B
l
l2CBl16l15a111.75mm,距
2
的距离为A
为
l1ll2147111.75
35.25mm
图5
2、计算轴上的作用力 如图4—1,求Ft1,Fr1: Ft1
2T1
1231N; d1
Fr1Ft1tan1231tan20448N
3、计算支反力并绘制转矩、弯矩图 (1)、垂直面
图6
RAyFr1
l2111.75
448340.6N l147
RByFr1RAy448340.6107.4N
MAyMBy0;
MCyRAyl112006.15N
mm
图7
(2)、水平面
图8
l111.75
RAxFt121231935.8N;
l147
RBxFt1RAx1231935.8295.2N; MAxMBx0; MCxRAxl132987N
mm
图9
(3)、求支反力,作轴的合成弯矩图、转矩图
RA
995.86N RB314.1N
MAMB0
MC35104Nmm
TT124620N
mm
图10 1轴的弯矩图
图11 1轴的转矩图 (4)、按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度,因为是单向回转轴,所以扭转应力视为脉动循环应力,折算系数0.6。
ca
5.95MPa
已选定轴的材料为45钢正火处理,由表26-4查得155MPa,因此ca1,严重富裕。
二、校核中间轴
1、轴上力的作用点位置和支点跨距的确定
轴上安装30206轴承,它的负荷作用中心到轴承外端面距离为
a13.8mm14mm,跨距ll21l22l23l24l252a156.5mm,高速级
大齿轮的力作用点C到左支点A的距离
l40l124l25a32.251438.25mm,低速级小齿轮的力作用点D到
22
l70
32.251453.25mm。右支点B的距离l322l21a两齿轮力作用
22点之间的距离l2ll1l365mm。
轴的受力简图为:
图12
2、计算轴上作用力
齿轮2:Ft2Ft11231N;
Fr2Fr1448N
齿轮3:Ft3
2T3
3680.3N; d3
Fr3Ft3tan3680.3tan201339.5N
3、计算支反力 (1)、垂直面支反力
图13
由MAy0,得 Fr2l1RBylFr3
RBy
1
l2l0
Fr3l1l2Fr2l11339.538.256544838.25
774.2N
l156.5
由MBy0,得 RAylF2lF2r3lr3 3l
RAy
Fr2l2l3Fr3l34486553.251339.553.25
117.27N
l156.5
由轴上合力Fy0,校核:
RByRAyFr2Fr3774.2117.274481339.50,计算无误
(2)、水平面支反力
图14
由MAx0,得 Ft2l1RBxlF3t
RBx
1
l2l0
Ft3l1l2Ft2l13680.338.2565123138.25
2728.9N
l156.5
由MBx0,得 RAxlF2lF2t3lt3 3l
Ft2l2l3Ft3l312316553.253680.353.25
RAx2182.4N
l156.5
由轴上合力Fx0,校核:
RBxRAxFt2Ft30,计算无误 (3)、总支反力为
RA
2185.5N RB2836.6N
(4)、绘制转矩、弯矩图 a、垂直面内弯矩图 C处弯矩
MCyRAyl1117.2738.254485.6Nmm
D处弯矩
MDyRByl3774.253.2541226.15N
mm
图15
b、水平面内弯矩图 C处弯矩
MCxRAxl12185.538.2583595.4Nmm D处弯矩
MDxRBxl32728.953.25145314N
mm
图16
c、合成弯矩图
MC83715.6N
mm MD151049N
mm
图17
d、转矩图
TT2132490Nmm
图18
(5)、弯扭合成校核
进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即截面D)的强度。去折算系数为0.6
ca
52.09MPa
已选定轴的材料为45钢正火处理,由表26-4查得155MPa,因此
ca1。
三、校核低速轴
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30210轴承,从表12—6可知它的负荷作用中心到轴承外端面的距离为
a20mm,支点跨距lAB(l31l32l33l34l35)2a164.5mm,低速
级大齿轮作用点到右支点B的距离为l2CBA为 l1ll2
108.75mm
l32
l31a55.75mm,距2
图19
2、计算轴上的作用力
如图4—15,求Ft4,Fr4: Ft4Ft33680.3N; Fr4Fr31339.5N
3、计算支反力并绘制转矩、弯矩图 (1)、垂直面
图20
RAyFr4
l255.75
1339.5454N l164.5
RByFr4RAy1339.5454885.5N
MAyMBy0;
MCyRAyl1454108.7549372.5Nmm
图21
(2)、水平面
图22
RAxFt4
l255.75
3680.31247.3N; l164.5
RBxFt4RAx3680.31247.32433N; MAxMBx0;
MCxRAxl1135643.9N
mm
图23
(3)、求支反力,作轴的合成弯矩图、转矩图
RA
1327.4N RB2589.1N
MAMB
MC144350Nmm
TT3601650Nmm
图
24
图25
(4)、按弯扭合成应力校核轴的强度
校核危险截面C的强度,因为是单向回转轴,所以扭转应力视为脉动循环应力,折算系数0.6。
ca
27.65MPa
已选定轴的材料为45钢正火处理,由表26-4查得155MPa,因此ca1,强度足够。
则传动系统轮廓图为
图26