轴系结构设计

1
2
3
4 56
A
11
⑵ d2，l2
① d2
链轮轴向定位：d2> r<c<a（定位轴肩） 1.5<2<3
密封环内径（0，2，5，8）
d2＝42mm
② l2＝？（待定）
1
2
3
4 56
A
12
⑶ d3，l3
装配方便： d3> d2
① d3
直径差为1～3mm （非定位轴肩） 轴承内径（0，5）
d3＝45mm
l3 ＝ B 1 2 a （ 1 ～ 3 ） 4m ＝ 4 m
L S Δ C1 C2 δ
B 12 a
1
2
3
A
14
⑷ d4，l4
① d4
装配方便： d4> d3 直径差为1～3mm（ 非定位轴肩） d4＝48mm
② l4： l4=b2－（1～3）＝54－1＝53mm
1
2
3
4 56
A
15
⑸ d5，l5
（3）齿轮：b2＝55mm d2＝225.58mm β＝15°21′32″
（4）链轮宽： b＝52mm （5）链轮压轴力：Q＝3699N
A
4
一、轴的结构设计
A
5
A
6
（一） 选材料、轴承润滑密封方式
1、材料 : 45 调质 查手册：
σb＝ 650MPa σs＝360MPa
σ－1＝0.45σb＝0.45650＝293MPa
附表
1
r d ＝ 1 .5 42 ＝ 0 .036
D d ＝ 45 42 ＝1 .07
σ
＝
b
650
M Pa
K
K
＝ 1 .66
σ
τ＝1 .24
2
1 .69
＝1 .68
附表 5：
β ＝（ 0 .95
0
.
90
） 2
＝
0
.93
附表 6：
ε
＝
σ
0
.
81
ε
＝
τ
0
.
76
（
K
）＝
σD
Kσ βε σ
＝
1 .68 0 .93 0 .81
轴外伸长度：l ≥10mm（取15mm）、
加工留量：△＝3～5mm （取4mm）、 扳手空间：M12，C1＝18mm、C2＝16mm 轴承端盖厚度：S=1.2δ=12mm 链轮宽度：b=52mm
A
9
3、初算轴颈dmin
dminC3
P＝11382.2＝ 234.5（ 6mm）
n
89.2
由表 10－2
轴系结构设计
（习 题 课）
A
1
本习题课包含三部分
一、单级齿轮轴系的结构设计
以单级圆柱齿轮减速器为例，手绘设计。
二、轴的安全系数校核
计算所设计减速器输出轴的安全系数。
三、轴承的寿命校核
计算输出轴上支撑轴承的寿命。
四、其它减速器轴系的结构设计要点
A
2
设计题目
试设计低速轴
A
3
由前面设计可知 ：
（1）装配简图 （2）轴：P2＝2.22KW，n2＝ 89.2rpm （T2＝237679Nmm）
ⅠⅡ A
ⅠⅡ
A
25
5、 校核安全系数
S＝
Sσ Sτ
S
2 σ
பைடு நூலகம்
S
2 τ
[S ]
S
σ
＝ （
K
）
σD
σ －1 σ a ψ σσ
m
S
τ
＝ （
K
）
τD
τ －1 τ a ψ ττ
m
A
26
(1)σa、σm、τa、τm 一般转σ轴 b对称循环 τ按，脉动循环考虑
σa＝MW＝2866.7520.1423＝38.69MPa σm＝0 τa＝τm＝T2WT＝T4W＝23767490.1423＝8.02MP a
＝ 2 .23
（
K
）＝
因为齿轮的圆周速度V＝V1＝V2＝ 1.01m/s<2m/s所 以轴承采用 → 脂润滑 → 毡圈密封。
1
2
3
4
56
A
8
（二）轴的结构设计
1、 轴的结构外形如上图 2、 轴的长度尺寸：（与箱体尺寸，齿轮，链轮有关）
齿轮宽度：b2＝54mm、 齿轮侧边与内壁距离：a＝10～15mm（取 12mm） 箱体壁厚：δ≥8mm（取10mm）
C＝10～ 7118
因为有弯 M存 矩在 ：取C＝118
单键d： m ' in(13%d)min1.0334.56＝35.5（ 6mm）
A
10
4、 轴尺寸（di
（1） d1，l1
① d1
li）
初算 d'min=35.56 与链轮孔相配
取d1=36mm
② l1＝b1-(1～3)mm =52-2 =50mm
M
Fa2
d2 2
65282
Nmm
A
20
RH
＝ma－Q
A
CB－Fr2 AB
DB＝－5926N
RH
＝Q
B
CA－ma－Fr2 AB
AD＝1432N
RVA＝RVB＝ Ft2 2 ＝1054N
A
21
3、画弯矩扭矩图 水平面弯矩图：
A
22
垂直面弯矩图：
A
23
合成弯矩图、扭矩图：
A
24
4、危险剖面 ①应力大（弯矩M大、有扭矩T、轴径d小） ②应力集中（过盈配合、键槽、过渡圆角） 选在接近截面 A（ A 附近）
① d5：定位轴肩
r<c<a 1.5<2<2.5
d5＝ d4 +5＝53mm
② l5： l5＝a－（1～4）＝12－4＝8mm
1
2
3
4 56
A
16
⑹ d6，l6
① d6：d6＝d3＝45mm
② l6： l6＝B+（10～15）+ （1～4）＝19+12+4=35mm
1
2
3
4 56
A
17
二、轴的安全系数校核
τ －1＝0.26σb＝0.26650＝169MPa
σ0＝0.81σb＝0.81650＝527MPa
τ 0＝0.50σb＝0.50650＝325MPa
ψσ＝2σ－σ1－ 0 σ0
＝229－ 3 5 527
2
7＝0.1
1
ψτ＝2τ
－1－τ τ0
0
＝216－ 9 325＝0.04 325
A
7
2、 轴承润滑及密封：
A
18
（三）强度校核
1、 支点、受力点确定 按比例作图、量出支点及力作用点距离： L1＝77.5mm、 L2＝L3＝60.5mm
A
19
2、 求受力点力，支反力
F t2
2T 2 ＝ 2 237679
d2
225.58
＝ 2107 N
Fr2 Ft2 tg α n cos β ＝ 795 N
Fa2 Ft2 tg β ＝ 579 N
② l3＝？（待定）
1
2
3
4 56
A
13
d3＝45mm 查轴承型号6209： （ L2和 L3的确定 ） B＝19mm，D＝85mm，S＝10mm 挡油环与轴承座孔配合宽度10～15mm，取为12mm 挡油环与探出内壁1～2mm，取为2mm
l2 ＝ l S Δ C 1C 2δ－ B 1＝ 2 4m 2 m
(2（ )K σ） D 、K （ τ） D
①过盈 附 配 表 3合 σb＝ 6： 5 M 0（ PK σ a） D ＝ 3.3 2 63.6＝ 63.51
（ K τ） D ＝ 10.6 （ K σ） D － 1＝ 2.51
A
27
②过渡圆角
（
K
）＝
σD
K βε
σ σ
（
K
）＝
τD
Kτ βε τ