impressing-尖阁
二
).
齿轮轴的设计
Ⅰ
.
输出轴上的功率
< br>P
?
?
、转速
< br>n
?
?
和转矩
< br>T
?
?
由上可知
P
??
?
8
.
63
kw
，
n
??
?
303
.
125
r
min
，
< br>T
??
Ⅱ
.
求作用在齿轮上的力
因已知高速小齿轮的分度圆直径
d
1
?
2
.
719
?
10<
/p>
5
N
?
mm
?
mz
1
?
3
?
29
?
87
mm
2
T
??
2
?
2
.
719
?
10
5
?
?
6250
.
57
N
而
F
t
?
d
1
87
F
< br>r
?
F
t
tan
?
?
2275
N
F
a
?
0
Ⅲ
.
初步确定轴的最小直径
材料为
45
钢，调质处理。根据《机械设计》表
15-3
，取
A
0
?
1
15
，于是
'
d
m
in
?
A
0
3
P
??
?
35
.
11
5
mm
n
?
?
由于键槽的影响，故
d
m
in
?
1
.
03
d
m
in
?
36
.
17
mm
输出轴的最小直径
显然是安装带轮处的直径
d
Ⅰ
?
Ⅱ
，取
d
Ⅰ
?
Ⅱ
?
38
mm
，根据带
轮结构和尺寸，取
< br>l
Ⅰ
?
Ⅱ
?
100
mm
。
Ⅳ
.
齿轮轴的结构设计
(1).
根据轴向定位的要求确定轴的各段直
径和长度
1).
为了满足带轮的轴向
定位要求，Ⅰ
-
Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ
-
Ⅲ段的
直径
d
Ⅱ
?
Ⅲ
?
< br>42
mm
；
2).
初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴
向力的作用，故选用角
接触球轴承。按照工作要求并根据
d
Ⅱ
?
Ⅲ
?
42
mm
，查手册选取单列角接触球轴
承
7209AC
，
其<
/p>
尺
寸
为
d
?
D
?
B
?
45
mm
?
85
mm
?
19
mm
，
故
'
d
Ⅲ
?
Ⅳ
?
d
VII
-
VIII
?
45
mm
；而
l
Ⅵ
I
?
VIII
?
19
mm
。
3
).
由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴段
V-VI
的直径
d
V
-
VI
?
87
mm
，
l
V
-
< br>VI
?
92
mm
。轴肩高度
h
?
0
.
07
d
III
-
IV
，故取
h
?
3
.
5
mm
，则轴环处的直径
d
Ⅳ
?
Ⅴ
?
d<
/p>
Ⅵ
?
Ⅶ
?
52
mm
。轴环宽度
b
?
1
.
4<
/p>
h
，取
l
Ⅳ
?
Ⅴ
?
6
.
5
mm
，因为要使大
小
齿轮对齐啮合，故
l
VI
-
VII
?
26
.
5
mm
。
4).
轴承端盖的总宽度为
20
mm
(
由减速器及轴
承端盖的结构设计而定
)
。根
据轴承端
盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，
取端盖的外端面与大带轮右
< br>端面间的距离
l
?
30
mm
，故
l
Ⅱ
?
Ⅲ
?
50
mm
。
5).
取齿轮距箱体内壁的距离
a
?
15
mm
，考虑到箱体的铸造误差，在确定
滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离
s
，取
s
?
8
.
5
mm
，已知滚动轴承宽度
T
?
19
mm
，则
l
Ⅲ
?
Ⅳ
?
T
?
s
?<
/p>
a
?
l
Ⅳ
?
Ⅴ
?
(
19
?
8
.
5
?
15
?
6
)
mm
?
< br>36
.
5
mm
< br>
(2).
轴上零件的周向定位
带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按
d
Ⅰ
?
Ⅱ
由《机械设计》表
6-1
查得平
键
截面
b
?
h
?
10
mm
?
8
mm
，键槽用键槽铣刀加工，长为
80
mm
。滚动轴承与
轴的周向定位是由过
度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为
m
6
。
(3).
确定轴上圆角和倒角尺寸
<
/p>
参考《机械设计》表
15-2
，取轴端圆
角
2
?
45
?
。
至此，已初步确定了轴的各段和长度，简图如下：
Ⅴ
.
求轴上
的载荷
首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。
在确定轴承的支点位置时，
应从手
册中查取
a
值。对于
7209AC
型角接触球轴承，由手册中查得
a
?
24
.
7
mm
。因
此。
作为简支梁的轴的支撑跨距
L
2
?
L
3
?
130
.
6
mm
。
根据轴的计算简图做出轴
的弯矩图和扭矩图。
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出齿轮所在截面是轴的危险截面。
现将计算处的
此截面处的
M
H
、
M
V
及
M
的值列于下表。
载荷
水平面
H
垂直面
V
支反力
F
F
NH
1
?
31
97
.
08
N
,
F
NV
1
?
1163
.
6
N
,
F
NV
2
?
1111
.
4
N
F
NH
2
?
3053
.
5
N
弯矩
M
M<
/p>
H
?
203973
.
8
N
?
m
m
M
V
?
74
241
.
52
N
?
mm
总弯矩
扭矩
T
M<
/p>
?
217064
.
77
N
?
mm
T
?
271900
N
?
mm
< br>Ⅵ
.
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<
/p>
（即危险截面）
的
强度。根据上表数据，
以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取
?
?
0
.
6
，轴的计算应
力
?
ca
?
M
1
2
?<
/p>
(
?
T
)
2
173675
.
2
2
?
(
0
.
6
?
27190
0
)
2
?
?<
/p>
3
.
6
MPa<
/p>
3
W
0
.
1
?
87
前
已
选
定
轴
的
材
料
< br>为
45
钢
，
调
质
处
理
，
由
《
机
械<
/p>
设
计
》
表
15-1
查
得
[
?
?
1
]
?
60
MPa
，因此<
/p>
?
ca
??
[<
/p>
?
?
1
]
，故安全。
三
).
滚动轴承的校核
轴承的预计寿命
L
H
?
8
?
8
?
2
?
300
?
38400
h
Ⅰ计算输入轴承
(1).
已
知
'
n
??
?
303
.
125
r
min
，
两
轴
承
的
径
向
反
力
F
R
1
?
< br>3197
.
08
N
,
F
R
2
< br>?
3053
.
5
N
由选定的角接触球轴承
7209AC
，查《机械设计》表
13
-7
可知：轴承派生轴向
力
F
S
?
0
.
63
F
r
，即
F
S
1
< br>?
0
.
68
?
3197
.
08
?
2174
.
0144
N
，
F
S
2
?
2076
.
38
N
(2).
因为
F
S
1<
/p>
?
F
a
?
F
S
2
，所以
F
a
?
?
97
.
6344
N
故
F<
/p>
A
1
?
F
S
1
?
2174
.
0144
N
，<
/p>
F
A
2
?
F
S
2
?
F
a
?
2174
.
0144
N
(3).
F
A
< br>1
F
R
1
?
0
.
68
，
F
A
2
F<
/p>
R
2
?
0
.
71
，查手册可得
e
?
0
.
68
由于
F
A
1
F
R
1
?
e
，故
X
1
?
1
,
Y
1
?
0
;
F
A
2
F
R
2
?
e
,
故
X
2
?
0
.
41
,
Y
2
?
0
.
87
(4).
计算当量载荷
P
1
、
P
2