(9)减速器轴的设计计算

轴的设计1、轴的机构设计(1)轴的设计计算①轴的直径的确定(Ⅰ轴)按扭转强度条件计算：3npAdo其中：首选45号钢进行设计，查表AO=120,P=10.56,n=486.7r/min于是d1≥33.47取d1=34m②作用在齿轮上的力Ft=112dT=31033.7723.2072=5.34103N（其中：T1为Ⅰ轴受到的转矩，d1为齿轮1的直径）Fr=Ftcostanna=2103N（其中：αn为齿轮的压力角，β为螺旋角）Fa=Ft·tanβ=1342N同理可求得Ⅱ轴、Ⅲ轴的直径和轴上齿轮的受力：Ⅱ轴d242.4mm取d2=45mm轴上齿轮的受力：Ft=2700N、Fr=1023N、Fa=780NⅢ轴d363.7mm取d3=65mm轴上齿轮的受力：Ft=8340N、Fr=3100N、Fa=1800N(2)校核轴上轴承的受力和轴承的寿命Ⅰ轴1、求轴承受到的径向载荷Fr1和Fr2将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面的两个力系，如下图所示根据图示力的分析可知道：由图（b）得Fr1v=5.1905.6625.661dFaFr=5.1905.6625.678145.661007.13=170NFr2v=Fr-Fr1v=1070-170=900NFr1H=5.1905.665.66Ft=7.29102Fr2H=Fr-Fr1H=2820-729=2091Fr1=2211HrFFvr=22900170=748.6NFr2=2222HrvrFF=222091729=2276.5N2求两轴承的计算轴向力Fa1和Fa2对于70000AC型轴承，按表13-7轴承的派生轴向力为Fd=0.68Fr(5-8)Fd1=0.68×Fr1=0.68×748.6=509.6NFd2=0.68×Fr2=0.68×2276.5=1547.99N根据轴向力和轴承的安装方向分析可知，轴承2压紧：∴Fa1=Fd1=509.6NFa2=Fa+Fd1=1323N3求轴承的当量动载荷11raFF=6.7486.509=0.68=e(5-9)22raFF=5.22761323=0.58e由表13-5分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为：对与轴承1：X1=1;Y1=0对轴承2：X2=1;Y2=0因轴承运转中有轻微的冲击载荷，按照表13-6，fp=1.0～1.2则P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.1×(1×748.6+0×2362)=823.46(5-10)P2=fp(X2Fr2+Y2Fa22)=1.1×(1×2276.5+0)=2504.15(5-11)4计算轴承的寿命Lh=266010PCn=72060106315.250423500=19131h28800h(5-12)寿命不能满足工作要求，所以应选择中载系列，选用型号为7307AC,在次进行验证：Lh’=72060106398.259732800=420839h28800h(5-13)满足工作寿命的要求，所以轴承选用7307AC系列。同理，根据以上方法对轴2和轴3进行轴承选择和寿命的计算，轴2、轴3上的轴承和1轴——装订线——的装置方法一样，都是正装，所以根据以上方法可求得：轴2选用轴承型号为：7209AC，寿命：3年；轴3选用轴承型号为：7214AC，寿命：6年。c以三轴进行轴的装配方案的分析和轴的设计计算1轴的装配设计1）拟订轴上零件的装配方案876543211、1-2段轴用于安装轴承挡油环和固定吃的套筒。2、2-3段用于齿轮和键的安装。3、3-4段为固定齿轮的一个台阶。4、5-6段为装挡油环和轴承。5、6-7段安装密封圈和端盖。6、7-8段联轴器和键。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，并查出轴上键的标准尺寸，如下图所示：2求轴上的载荷，并对轴进行校核。（Ⅲ轴）——装订线——按弯扭合成强度条件计算通过轴的设计，轴的主要尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已定，轴上的载荷已可求得，因而可按弯扭合成强度对轴进行强度校核计算。1）做出轴的计算简图（即力学模型）2）作出弯矩图根据上述简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩MH和垂直面上的弯矩MV图，按照式子M=22VHMM(5-14)计算总弯矩，并作出M图。3）作扭矩图扭矩图如下图所示。4）校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面作弯扭合成强度校核计算，按照第三强度理论，计算应力:][)(122WTMca(5-15)式中：ca-轴的计算应力，单位为Mpa;M-轴所受的弯矩，单位为N.mm;T-轴所受的扭矩，单位为N.mm;——装订线——W-轴的抗弯截面系数，单位为mm31)确定式中的各个参数由轴承受力可知：Ft=8340NFr=3100NFa=1800NFr2v=-3160NFr1v=787NFr2H=-5480NFr1H=-2860NT=1429.49N.m根据上图分析可得：MH=Fr2H×L1=-5480×93.5=512400N.mmMv2=Fr2v×L1=-3160×93.5=275000N.mmMv1=Fr1v×L2=787×173.5=137000N.mmMa=2dFa=1800×342.8×0.5=308520N.mm∴M2=222VHMM=591200N.mmM1=212VHMM=530300N.mm2)按照轴的工作条件，取=0.6。3）计算抗扭截面系数W根据弯矩图可知道，危险截面在齿轮段的轴上，因此截面形状如下所示：——装订线——查表15-4可得：dtdbtdW2)(3223(5-16)分别带如图示所示的数据，可得：W=36840.23mm34)根据危险截面分析,取M=5912000N.mm强度的计算：将以上数据分别带入(5-15)式中可得：δca=16.1Mpa前面已经选定轴的材料为45钢，由表15-1查得[δ-1]=60Mpa,所以δca〈[δ-1]，故轴安全。——装订线——