蜗轮轴设计

蜗轮轴设计蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键，轴的大致结构如图：图3-4-1蜗轮轴的基本尺寸结构图3.4.1轴的直径与长度的确定1)初步估算轴的最小直径（外伸段的直径）经计算D651.7mm又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=65mm计算转矩Tc=KT=K×9550×nP=1.5×9550×3.19/30=1667.76N.M2000N.M所以蜗轮轴与三爪卡盘之间选用普通平键连接65×85，因此mmd6562)由参考文献《机械零件设计》的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键20×85，普通平键GB1096—90A型键22×70，三爪卡盘上键槽深度2.0019.4t，蜗轮轴键槽深度2.0005.7t，宽度为2.0020b3.4.2轴的校核A、轴的受力分析图图3.4.1轴的受力分析图图3.4.2X-Y平面受力分析图3.4.3X-Z平面受力图图3.4.4X-Y平面弯矩图图3.4.5X-Z平面上的弯矩图图3.4.6合成弯矩图图3.4.7当量弯矩图B、轴的校核计算如表5.1轴材料为45钢，MpaB650，MpaS360，Mpab60][1表3-4-1计算项目计算内容转矩1TmmNT668501圆周力NdTFt205765668502211径向力5N.119325.32057。tgtgFFt轴向力7N.748tan202057tanttFF计算支承反力NFR8521941197.4781949720571905.119'1NFR5.21771941905.1191943137.748972057'2垂直面反力4N.37427.748221rRRFFF水平面X-Y受力图图3.4.2垂直面X-Z受力图3.4.3合成弯矩XZXYMMM轴受转矩TT=1T=66850Nmm许用应力值表16.3，查得Mpab60][1Mpab5.102][0应力校正系数a59.05.102/60]/[][01bba当量弯矩蜗轮段轴中间截面22223'5.394415.681175)(aTMM=57873.5Nmm轴承段轴中间截面处222'5.39441714000M=77142Nmm轴径校核mmMdbIII854.23601.05.57873][1.0'3313mmMdbIII653.21601.077142][1.0'3312验算结果在设计范围之内，设计合格轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中，具体尺寸和要求见零件图（蜗轮中间轴）。3.4.3蜗轮与轴的联接设计当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短5—10mm，由参考文献1表2.4—30圆整，可知该处选择键22×70，高h=14mm，轴上键槽深度为2.009t，轮毂上键槽深度为2.0014.5t，键槽宽度为2.0022b3.5箱体的设计参照参考文献《机械设计课程设计》（修订版）鄂中凯，王金等主编东北工学院出版社1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表3.5.1：表3.5.1箱体的结构尺寸箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理。设计内容计算箱座壁厚度7310004.08304.0a（a为蜗轮蜗杆中心距）取mm10箱盖壁厚度15.81085.085.01取mm101机座凸缘厚度bmmb155.1机盖凸缘厚度1bmmb5.135.111机盖凸缘厚度2bmmb255.22地脚螺钉直径fd6.1512036.0adf取mmdf16地脚沉头座直径0DmmD320地脚螺钉数目n取n=4个底脚凸缘尺寸（扳手空间）mmC22min1取mmC221mmC20min2取mmC202轴承旁连接螺栓直径1dmmddf1275.01轴承旁凸缘尺寸（扳手空间）mmC18min1'取mmC181'mmC16min2'取mmC162'上下箱连接螺栓直径2d108d)6.05.0(f2～～d取8mmd2箱缘尺寸（扳手空间）13mmC1min''取13mmC''11mmC2min''取11mmC''轴承端盖螺钉直径3dmmddf8165.05.03窥视孔螺钉直径4d4mm.68.4d)4.03.0(f4～～d取6mmd4定位销直径d4mm.66.5d)8.07.0(2～～d取mmd6减速器中心高HmmH208轴承旁凸台半径R34mmR轴承旁凸台高度h由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取25mm轴承端盖外径2DD2=轴承外径+(5~5.5)3d，取mmD1302（蜗杆）D2=轴承外径+(5~5.5)3d，取mmD1602'（涡轮）箱体外壁至轴承座端面距离K34mm)108(21～CCK，取35mmK轴承旁连接螺栓的距离S以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近，取mmS196蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离）mmKL451蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离mm122.11，取1=15mm蜗轮端面与箱体内壁之间的距离2=10mm，取2=10mm表6-1为依据蜗杆顶圆与箱座内壁的距离6=20mm轴承端面至箱体内壁的距离3=10mm箱底的厚度15mm轴承盖厚度t=10mmd3=8mm箱盖高度100mm箱盖长度（不包括凸台）140mm蜗杆中心线与箱底的距离108mm箱座的长度（不包括凸台）255mm装蜗杆轴部分的长度197mm箱体宽度（不包括凸台）140mm箱底座宽度140mm蜗杆轴承座孔外伸长度3mm蜗杆轴承座长度29mm蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离16mm3.6其他经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件：表3.6.1键单位：mm安装位置类型b（h9）h（h11）L9（h14）蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处GB1096-90键5×205520蜗轮与蜗轮轴联接处GB1096-90键22×70221470蜗轮轴GB1096-90键20×85201485表3.6.2圆锥滚动轴承单位：mm安装位置轴承型号外形尺寸dDB蜗杆7209AC458519蜗轮轴7015AC37511520表3.6.3密封圈（GB9877.1-88）单位：mm安装位置类型轴径d基本外径D基本宽度蜗杆B55×130×104513010蜗轮轴B75×160×107516010表3.6.4弹簧垫圈（GB93-87）单位：mm安装位置类型内径d宽度（厚度）材料为65Mn，表面氧化的标准弹簧垫圈轴承旁连接螺栓GB93-87-12123上下箱联接螺栓GB93-87-883