(9) 减速器轴的设计计算
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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: 3
n
p
A d
o ≥ 其中:首选45号钢进行设计,查表A O =120,
P=10.56 ,n=486.7r/min 于是d 1≥33.47
取d 1=34m
②作用在齿轮上的力
F t =
112d T =310
33.7723.2072⨯⨯=5.34⨯103
N (其中:T 1为Ⅰ轴受到的转矩,d 1为齿轮1的直径)
F r =F t β
cos tan n a ⨯
=2⨯103
N (其中:αn 为齿轮的压力角,β为螺旋角)
F a =F t ·tan β=1342N
同理可求得Ⅱ轴、Ⅲ轴的直径和轴上齿轮的受力: Ⅱ轴 d 2≥42.4 mm 取d 2=45 mm 轴上齿轮的受力:F t =2700 N 、F r = 1023 N 、 F a =780 N
Ⅲ轴 d 3≥63.7 mm 取d 3=65 mm 轴上齿轮的受力:F t =8340 N 、F r =3100 N 、 F a =1800 N (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F r1和F r2
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
F r1v =
5.1905.6625.661
+⨯
-⨯d Fa Fr =
5
.1905.6625.678145.661007.13+⨯
-⨯⨯=170N F r2v =F r -F r1v =1070-170=900N
F r1H =
5
.1905.665.66+F t =7.29⨯102
F r2H =F r -F r1H =2820-729=2091
F r1=2
2
11H
r F F v r +=22900170+=748.6 N
F r2=2
222H r v r F F +=2
22091729+=2276.5 N
2 求两轴承的计算轴向力F a1和F a2
对于70000AC 型轴承,按表13-7轴承的派生轴向力为
F d =0.68⨯F r (5-8)
F d1=0.68×F r1=0.68×748.6=509.6 N F d2=0.68×F r2=0.68×2276.5=1547.99 N 根据轴向力和轴承的安装方向分析可知,轴承2压紧:
∴ F a1=F d1=509.6 N
F a2=F a +F d1=1323 N
3 求轴承的当量动载荷 1
1r a F F =
6
.7486.509=0.68=e
(5-9)
22r a F F =5
.22761323
=0.58 f p =1.0~1.2 则 P 1=f p (X 1F r1+Y 1F a1)=1.1×(1×748.6+0×2362)=823.46 (5-10) P 2=f p (X 2F r2+Y 2F a22)=1.1×(1×2276.5+0)=2504.15 (5-11) 4 计算轴承的寿命 L h =ε ⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛266010P C n =72060106⨯⨯3 15.2504 23500⎪⎭⎫ ⎝⎛=19131 h<28800 h (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: L h ’ = 720 60106 ⨯⨯ 3 98.259732800⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=420839 h>28800 h (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 8 7 6 5 4 3 2 1 1、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M H 和垂直面上的弯矩M V 图,按照式子 M=2 2 V H M M (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。