【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 []caTT? （ 41） 式中： T—— 公稱轉(zhuǎn)矩 ， Nm? ； AK —— 工作情況系數(shù) 查 文獻(xiàn) [2]表 ，可得 AK = 10 PTn?? （ 42） 此處我們需選取兩 個(gè)聯(lián)軸器，一個(gè)為連接減速機(jī)與第一根傳動(dòng)軸，另一個(gè)為連接傳動(dòng)軸與攪拌軸 。 661 4 . 0 4 0 . 99 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 4 3 480PT N mn ?? ? ? ? ? ? （ 43） 11 434 737 .8c a AT K T N m? ? ? ? ? （ 44） 662 3 . 0 19 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 3 5 9 . 380PT N mn? ? ? ? ? ? （ 45） 22 1 .7 3 5 9 .3 6 1 0 .8c a AT K T N m? ? ? ? ? （ 46） 確定聯(lián)軸器的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT ，按照 []caTT? 的條件由聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)中選定該聯(lián)軸器型號(hào)。 式中的 []T為該型號(hào)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)以上條件，從 文獻(xiàn) [2]中查 GB584386 得 YL11 型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為1000Nm? ，許用最大轉(zhuǎn)速為 5300r/min，符合 要求，故選用此種型號(hào)的聯(lián)軸器。 查 GB432384中得 TL8型彈性彈性套柱銷聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為 710Nm? ，許用最大轉(zhuǎn)速為 2850r/min，符合 要求，故選用 此種型號(hào)的聯(lián)軸器。 軸的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) （ 1） 按扭矩強(qiáng)度 條件 確定最小軸徑 對(duì)于傳動(dòng)軸而言其僅僅承受扭矩的作用，故可按扭轉(zhuǎn)計(jì)算其強(qiáng)度。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑，對(duì)于不大重要的軸也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： τ T = ?TWT nP][Tτ? （ 47） 式中：τ T —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T —— 軸所受的扭矩， N mm? ； WT —— 軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 ； n —— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； P—— 軸傳遞的功率， kw； d—— 計(jì)算截面處軸的直徑， mm； ][Tτ —— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa，見 文獻(xiàn) [1]中 表 41。 表 41 部分材料 ][Tτ 及0A值 軸的材料 Q235A、 20 Q27 35（ 1Cr18Ni9Ti） 45鋼 40Cr、 35SiMn 38SiMnMo、 3Cr13 ][Tτ /MPa 15~25 20~35 25~45 35~55 0A 149~126 135~112 126~103 112~97 注： 1）表中 ][Tτ 值是考慮 影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 2）在下述情況時(shí)， ][Tτ 取較大值，0A取較小值；彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)；反之， ][Tτ 取較小值，0A取較大值。 由上式可得軸的直徑 ? ? ? ?033339 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2TTP P PdAn n n??? ? ? （ 48） 式中0A= ? ?3 T? 軸材料為 45鋼，由上表可得 ][Tτ =20~35，0A=126~103，取0A=126。 ? ? ? ?03 3 3339 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 4 . 0 4 0 . 9 5 0 . 91 2 6 4 4 . 20 . 2 0 . 2 8 0TTP P Pd A m mn n n?? ??? ? ? ? ? ? （ 49） （ 2） 確定傳動(dòng)軸的 各段 軸徑及軸段長(zhǎng)度 已知軸的最小直徑為 ，在此 初步取為 50mm。 然后根據(jù)最小軸 徑逐一確定各軸段直徑。有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。 為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷 ，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸做過(guò)盈配合的零件易于裝配，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整間隙。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來(lái)確定的。根據(jù)以上原則，傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖如 下所示。 圖 41 傳動(dòng)軸 第 I 段軸軸段上需要安裝聯(lián)軸器，根據(jù) 已選擇的 YL11 型凸緣聯(lián)軸器查得其孔徑為50mm，與 初步確定的最小軸徑吻合，故取第一段軸徑為 50mm。聯(lián)軸器軸孔長(zhǎng)度為 84mm，為了保證軸向定位可靠，與聯(lián)軸器零件相配合的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比其軸孔長(zhǎng)度短 23mm，故第一段軸長(zhǎng)取 82mm。 聯(lián)軸器采用平鍵進(jìn)行軸向固定。 第 II 段軸 的作用相當(dāng)于軸肩，其作用是聯(lián)軸器的軸向定位，軸肩高度一般為 23mm，故軸徑取為 56mm，其長(zhǎng)度不需太長(zhǎng)，在此 取 5mm。 由于第 IV 段軸上需安 裝軸承，由于圓錐滾子軸承既能承受 軸向力由能承受軸向力，符合 要求，所以選用此種軸承。 根據(jù)前面選取的軸徑大小，軸承可選的合適尺寸有 60mm和 65mm兩種。若選取內(nèi)徑為 60mm 的軸承，會(huì)造成各軸段直徑過(guò)于接近，故第 III 段軸選取的軸徑應(yīng)大些，在此 選取為 70mm。 第 IV 段軸上安裝的軸承在 文獻(xiàn) [2]中查 GB/T29794 選取型號(hào)為 7213E 型的圓錐滾子軸承。其內(nèi)徑為 65mm，外徑為 120mm， T=。圓錐滾子軸承內(nèi)外圈均需固定，內(nèi)圈用 軸套 加螺母 固定， 外圈用透蓋固定。由于軸套不是標(biāo)準(zhǔn)件，其 長(zhǎng)度 定 為 10mm。由于內(nèi)圈還有圓螺母固定，而軸 承加軸套長(zhǎng)度不為整數(shù)，所以軸長(zhǎng)可以稍微比其總長(zhǎng)度稍短些，取33mm。 在選取軸承后， 就可以確定第三段軸上安裝的透蓋的尺寸，從而確定第三段軸長(zhǎng)。由于軸承外徑為 120mm，故可確定固定透蓋的螺釘直徑 d 為 10mm。根據(jù) 文獻(xiàn) [2]可知e==12mm，而 m由結(jié)構(gòu)確定，此處選取為 20mm， 因此第三段軸長(zhǎng)定為 45mm。 第 V 段軸上需安裝一個(gè)圓螺母來(lái)固定軸承內(nèi)圈。根據(jù)第四段軸徑大小， 在 文獻(xiàn) [2]中查 GB81288， 初步選取型號(hào)為 M64?2 的圓螺母 ， 其厚度為 12mm。 由于該段軸上有螺紋，為減小應(yīng)力集中造成的影響，故不能太長(zhǎng)，定其長(zhǎng)度為 30mm。 由于軸肩高度一般為 23mm，故第 VI 段軸徑取為 60mm。軸上同樣需要安裝軸承，由于圓錐滾子軸承一般成對(duì)使用，故此段軸上也安裝圓錐滾子軸承。在 文獻(xiàn) [2]中查GB/T29794選取型號(hào)為 7212E 型，其內(nèi)徑為 60mm，外徑為 110mm， T=，符合 要求。軸承外圈靠機(jī)架固定，內(nèi)圈同樣采用軸套加圓螺母的形式固定。 此段軸的長(zhǎng)度需考慮整體布局，可以選長(zhǎng)些，所以將其定為 230mm。 第 VII 段軸上需安裝圓螺母固定軸承內(nèi)圈， 在 文獻(xiàn) [2]中查 GB81288， 初步選取型號(hào)為 M56?2 的圓螺母，其厚度為 12mm。同樣為減小應(yīng)力集中造成的影響，定其長(zhǎng)度為 30mm，軸徑為 56mm。 第 VIII 段為過(guò)渡段，其作用是 方便圓螺母的安裝，故不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，取其長(zhǎng)度為 5mm。考慮到對(duì)中性和便于調(diào)整，軸兩端的軸徑一般應(yīng)相同，故其軸徑為 50mm。 第 IX 段軸因?yàn)橐惭b聯(lián)軸器，根據(jù)我們之前選擇的 TL8 型彈性聯(lián)軸器查 GB432384得其孔徑為 50mm，錐度為 1:10，孔長(zhǎng) 112mm.。為了保證軸向定位可靠 ，與聯(lián)軸器零件相配合的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比其軸孔長(zhǎng)度短 23mm，故第一段軸長(zhǎng)取 110mm。 軸上倒角均為 1?45? （ 3） 傳動(dòng)軸的校核 由于 之前就是通過(guò)軸的扭矩強(qiáng)度來(lái)確定軸的最小軸徑，故不用再進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，只需進(jìn)行其剛度校核。 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過(guò)允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。故進(jìn)行軸的剛度校核是十分重要的。軸的彎曲剛度以饒度或偏轉(zhuǎn)角 來(lái)度量；扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來(lái)測(cè)量。軸的剛度校核計(jì)算通常是計(jì)算出軸在受載時(shí)的變形量，并控制其不大于允許值。 常見的軸若是光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算，若是 階梯軸，如果對(duì)計(jì)算精度要求不高，則可用當(dāng)量直徑法做計(jì)算。在此 就采用這種方法計(jì)算。當(dāng)量直徑vd為 444 4 4 4 4 4 4 441565 4 9 .7 48 2 5 4 5 3 3 3 0 2 3 0 3 0 1 1 55 0 5 6 7 0 6 5 6 4 6 0 5 6 3 8 .5viz ii ild m mld?? ? ?? ? ? ? ? ? ??（ 410） 式中： il —— 階梯軸第 i 段的長(zhǎng)度， mm； id —— 階梯軸第 i段直徑， mm； L—— 階梯軸的計(jì)算長(zhǎng)度， mm； z—— 階梯軸計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)的軸段數(shù)。 （ 411） 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 ? 來(lái)表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角 ? [單位為（ ? ） /m]的計(jì)算公式為 4444 10 10 / 1032pT mGI? ? ? ? ? ? ???? （ 411） 式中： T—— 軸所受的扭矩， N mm? ； G—— 軸的材料的剪切彈性模量， Mpa，對(duì)于鋼材， G= 10? Mpa； pI —— 軸截面的極慣性矩， 4mm ，對(duì)于圓軸， 432p dI ??。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： ? ???? 關(guān)于扭轉(zhuǎn)角的選擇應(yīng)按實(shí)際情況而定，一般有如下規(guī)定： （ 1） 在精密 穩(wěn)定的傳動(dòng)中， ?φ][ 可選取41~21176。 ； （ 2） 在一般傳動(dòng)和攪拌軸的計(jì)算中科選取21~1176。； （ 3） 對(duì)精度要求低的傳動(dòng)中可選取 ?φ][ 1176。 在此選取 ??? 為 1176。 因?yàn)?? =176。 ??? ， 所以設(shè)計(jì)的軸滿足剛度要求 。 攪拌軸設(shè)計(jì) 按攪拌軸的傳遞功率、軸強(qiáng)度、軸剛度以及臨界轉(zhuǎn)速來(lái) 分別計(jì)算軸的最小直徑，取計(jì)算值中較大值作為軸的最小直徑。在此 選擇軸強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)變形來(lái)確定攪拌軸最小直徑。 （ 1） 按扭矩強(qiáng)度條件確定最小軸徑 攪拌軸工作中承受扭轉(zhuǎn)和彎曲聯(lián)合作用，但以扭轉(zhuǎn)作用為主。所以工程應(yīng)用中常按扭轉(zhuǎn)作用進(jìn)行近似計(jì)算， 在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑，對(duì)于不大重要的軸也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： τ T = ?TWT nP][Tτ? 式中：τ T —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T —— 軸所受的扭矩， ； WT —— 軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 ； n —— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； P—— 軸傳遞的功率， kw； d—— 計(jì)算截面處軸的直徑， mm； ][Tτ —— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa，見 文獻(xiàn) [1]中 表 42。 表 42 部分材料 ][Tτ 及0A值 軸的材料 Q235A、 20 Q27 35（ 1Cr18Ni9Ti） 45 鋼 40Cr、 35SiMn 38SiMnMo、 3Cr13 ][Tτ /MPa 15~25 20~35 25~45 35~55 0A 149~126 135~112 126~103 112~97 注： 1）表中 ][Tτ 值是考慮影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 2）在下述情況時(shí)， ][Tτ 取較大值，0A取較小值；彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)；反之， ][Tτ 取較小值，0A取較大 值。 由上式可得軸的直徑 ? ? ? ?033339 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2TTP P PdAn n n??? ? ? 式中0A= ? ?3 T? 軸材料為 45鋼，由上表可得 ][Tτ =20~35，0A =126~103，取0A =126。 ? ? ? ?03 3 3339 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 3 . 0 11 2 6 4 2 . 20 . 2 0 . 2 8 0TTP P Pd A m mn n n??? ? ? ? ? ? （ 412） （ 2） 按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算攪拌軸的最小軸徑