传动轴承和动轴的设计

减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。

减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。

选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。

减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。

传动轴承和传动轴的设计

1. 传动轴承的设计

⑴. 求输出轴上的功率P 3，转速3n ，转矩3T

P 3=2.70KW 3n =82.93r/min

3T =311.35N ．m

⑵. 求作用在齿轮上的力

已知低速级大齿轮的分度圆直径为

2d =143.21 mm

而 F t ==232d T N 16.434810

21.14335.31123=⨯⨯- F r = F t N o

o

n 06.163086.13cos 20tan 16.4348cos tan =⨯=βα

F a = F t tan β=4348.16×0.246734=1072.84N

圆周力F t ，径向力F r 及轴向力F a 的方向如图示:

⑶. 初步确定轴的最小直径

先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本315361-表P 取112=o A

mm n P A d o 763.3533

3min == 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径ⅡⅠ-d ,为了使所选的轴与联轴器吻

合,故需同时选取联轴器的型号

查课本114343-表P ,选取5.1=a K

m N T K T a ca ⋅=⨯==0275.46735.3115.13

因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以

查《机械设计手册》11222-

选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径mm

L mm L mm d mm d 84.112.40,4011====-与轴配合的毂孔长度为半联轴器

半联轴器的长度故取ⅡⅠ

⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

① 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需要制出一轴肩,

故取Ⅱ-Ⅲ的直径mm d 47=-ⅢⅡ;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径mm D 50=半联轴器与轴配合的轮毂孔长度 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故Ⅰ-Ⅱ的长度应比 略短一些,现取mm l 82=-ⅡⅠ

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,故选用单列角

接触球轴承.参照工作要求并根据mm d 47=-ⅢⅡ,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C 型.

d D B 2d 2D 轴承代号

45 85 19 58.8 73.2 7209AC

45 85 19 60.5 70.2 7209B

45 100 25 66.0 80.0 7309B

50 80 16 59.2 70.9 7010C

50 80 16 59.2 70.9 7010AC

50 90 20 62.4 77.7 7210C

2. 从动轴的设计

对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的mm mm mm B D d 168050⨯⨯=⨯⨯,故mm d d 50==-=ⅧⅦⅣⅢ;而 mm l 16=-ⅧⅦ .

右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得7010C 型轴承定位轴肩高度57,5.3,07.0==>-ⅤⅣ因此取d mm h d h mm,

③ 取安装齿轮处的轴段mm d 58=-ⅦⅥ;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮毂的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取mm l 72=-ⅦⅥ. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高 3.5,取mm d 65=-ⅥⅤ.轴环宽度h b 4.1≥,取b=8mm.

④ 轴承端盖的总宽度为20mm(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,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离mm l 30= ,故取mm l 50=-ⅢⅡ.

⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm ,两圆柱齿轮间的距离c=20mm .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=8mm ,已知滚动轴承宽度T=16mm ,

高速齿轮轮毂长L=50mm ,则

mm mm a s T l 43)316816()7275(=+++=-+++=-ⅧⅦ

mm

mm l l a c s L l 62)8241620850(=--+++=--+++=---Ⅵ

ⅤⅣⅢⅤⅣ

至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.

5. 求轴上的载荷

首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,

查《机械设计手册》20-149表20.6-7.

对于7010C 型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. mm mm mm L L 6.1758.608.11432=+=+

N F L L L F t NH 15066

.1758.6016.43483231=⨯=+= N F L L L F t NH 28436

.1758.11416.43483222=⨯=+= N L L D F L F F a

r NV 80923

231=++= N F F F NV r NV 821809163022=-=-=

mm N M H ⋅=8.172888

mm N L F M NV V ⋅=⨯==2.928738.114809211

mm N L F M NV V ⋅=⨯==8.499168.60821322

mm N M M M V H ⋅=+=+=19625592873172889222121 mm N M ⋅=1799512