(9) 减速器轴的设计计算

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 +=222091729+=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

15.250423500⎪

⎭

⎫

⎝⎛=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)

— —

装

订

线

— —

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： — —

装

订

线

— —

2 求轴上的载荷，并对轴进行校核。（Ⅲ轴） 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。