【文章內容簡介】 齒輪 4 采用左旋。 七、 軸的設計計算 中間軸的設計計算 初算軸的最小直徑 mmdmmd2066743?? mmBmmB677243?? 低速級齒輪 3 采用右旋，齒輪 4 采用左旋。 第 17 頁 廣東工業(yè)大學 中間軸的基本設想如下圖 ： 中間軸 選用 45 鋼 調質，硬度 217~255HBS 從上述計算結果已知min/.10*2522rnmmNTkwp??? 先按式 152 初步計算軸的最小直徑，因為軸段不承受轉矩，而承受少量的彎矩且載荷較平穩(wěn)所以取較小值 1100?A mmnpAd *110 33220m in ??? ，取mmd 29min ? 2 確定軸上各段的長度及直徑 設計中間軸時，考慮到軸的長度不長，所以軸承采用兩段固定的方式。 1 在軸段 1 和 5 上將會安裝軸承，因為齒輪上存在軸向力的作用，所以軸承選用角接觸球軸承。查機械設計手冊，暫取軸承為 7307B，其基本尺寸為21*80*35** ?BDd ， 定 位 軸 肩 的 直 徑 為mmda 44? ，外徑的定位直徑為 mmDa 71? ，對軸的力作用點與外圈大端面的距離 mma ? ，由于同一根軸上的軸承是相同的所以 mm3551 ???? 。 2 軸段 2 上將安裝齒輪 3，軸段 4 上將安裝齒輪 2，為了便于齒輪的安裝及拆卸， 2,4?? 應略大于 中間軸 選用 45 鋼 調質，硬度 217~255HBS 選用軸承為 7307B mm3551 ???? 第 18 頁 廣東工業(yè)大學 5,1?? ，初定 mm3824 ?? ?? 。 齒輪 2 的輪轂寬度的范圍為 mmd ~42)~( ? ，已知齒輪 2 的寬度為 44mm,于是取齒輪輪轂寬度等于齒輪寬度。齒輪 2 的左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。由于齒輪 3 的寬度為 72mm,齒頂圓直徑小于 160mm,所以采用實心式。取其輪轂寬度等于齒輪寬度。齒輪 3 的右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為了是套筒的端面可靠的壓緊齒輪，軸段 2 和軸段 4 的長度應小于各自齒輪的輪轂寬度。所以取軸段 2 的長度為 69mm,軸段 4 的長度為41mm。 3 軸段 3 是為兩個齒輪做定位用的，其軸肩的高度范圍為 mmd ~)~( ?，所以取高度為3mm,所以 mm443 ?? 。 取齒輪 3 的左端面距離箱體內壁的距離與齒輪 1 右端面距離箱體內壁的距離為 mms 121? ，齒輪 2 和齒輪 3 的距離初定為 10mm,則箱體內壁的距離為mmbbbSC *2 2131 ????? ?，于是軸段 3 的距離取為 ，箱體內壁的距離為 2 右 端 面 距 離 箱 體 內 壁 距 離mmbbss 2113 ???? 。 4 軸段 1 和軸段 5 上安放軸承，軸承采用脂潤滑的方式，需要設置擋油環(huán)來阻止箱體里面的油進入軸承座上，取軸承內端面距離箱體內壁的距離為mms 102 ? ，中間軸上的兩個齒輪的固定都由擋油環(huán)來 完 成 ， 所 以 軸 段 1 的 長 度 為mmmmssB 463101221321 ???????? 。軸段 5 的長度為 mmmmssB ???? 。 5 齒輪與軸間采用 A 型普通平鍵連接，查機械設計手冊得鍵的型號分別為1096/36121096/6312TGBTGB?? 。 mm3824 ?? ?? 齒輪 3 采用實心式 軸段 2 的長度為 69mm,軸段 4 的長度為 41mm。 mm443 ?? 軸段 3 的距離取為 軸段 1 的長度 46mm 軸段 5 的長度 第 19 頁 廣東工業(yè)大學 3 校核軸 軸承反力的作用點距離軸承外圈大端面的距離為mma ? ，則由圖可得出軸的支點及受力點之間的距離為mmlmmlmml2442724427246321?????????????? 計算支承反力 齒輪 3 上受力為： NFFNFFNdTFtatrt1227t a n184714c o s20t a n*4925c o st a n49256710**22 52??????????? 齒輪 2 和齒輪 1 的受力情況是大小相等，方向相反的。 NFFNaFFNdTFtantrt49514t a n*1986t a n74514c o s20t a n*1986c o st a n198610**212 41?????????????? 在水平面上 NllldFdFllFlFRaarrH1692267*12272*495)(**74522)(1323322323321???????????????? NFRFR rHrH 5901 8 4 7)1 6 9 2(7453122 ???????? 負號表示力的方向與圖上所示相反。 鍵的型號分別為1096/36121096/6312TGBTGB?? NFNFNFart122718474925333??? NFNFNFart4957451986??? 第 20 頁 廣東工業(yè)大學 在垂直平面上 NllllFllFR ttV3873*1986)(*4925)(321323231??????????? NRFFR vttv 30383873198649251232 ??????? 軸承 1 的總支撐反力為 NRRR VH 42263873)1692( 2212121 ?????? 軸承 2 的總支撐反力為 NRRR VH 3 0 9 43 0 3 8590 2222222 ????? 軸的受力情況、彎矩圖和扭矩圖如下所示： 在水平面上， aa 剖面圖的左側為： 軸承 1 的總支撐反力為NR 42261 ? 軸 承 2 的總支撐反力為NR 30942 ? 第 21 頁 廣東工業(yè)大學 mmNlRM Hah . 5 1 2 *1 6 9 2* 11 ????? aa 剖面圖的右側為： mmNdFMM aahah .* 33~ ???????bb 剖面的右側為： mmNlRM Hbh .1 9 4 1 *59032~ ??? mmNdFMMabhbh.2 3 4 5 62*4951 9 4 1 12 22~?????? 在垂直平面上為： mmNlRM Vav . 7 1 9 6 *3 8 7 311 ??? mmNlRM Vbv . 9 9 5 *3 0 3 832 ??? 合成彎矩，在 aa 剖面的左側為 mmNMMM aVaHa.1 8 7 6 5 5) 7 1 9 6 2() 5 1 2 4(2 222 22?????? 在 aa 剖面的右側為 mmNMMM aVaHa.1 7 5 2 9 5) 7 1 9 6 2() 4 0 2 0(2 222 22~~?????? 在 bb 剖面的左側為 mmNMMM bVbHb.1 0 2 6 6 5) 9 9 5 0()2 3 4 5 6(2 222 22?????? 在 bb 剖面的右側為 mmNMMM bVbHb.101817)()19411(2 222 22~~????? 按彎扭合成應力校核軸的強度 由圖可以看出 aa 剖面的左側受到的彎矩最大，但是在剖面的右側除受到彎矩外還受到了轉矩的作用，所以在 aa 剖面的左右側均 有可能是危險的截面，故要分別的計算。 aa 剖面的抗彎截面系數為： mmNM ah . 5 1 2 4?? mmNM ah . 4 0 2 0~ ?? mmNM bh .19411~ ? mmNM bh .23456?? mmNM a .187655? mmNM a .175295~ ? mmNM b .102665? mmNM b .101817~ ? 第 22 頁 廣東工業(yè)大學 32323449238*2)538(5*123238*2)(32mmdtdbtdw??????? ?? 抗扭界面系數為： 32323991538*2)538(5*121638*2)(16mmdtdbtdwT??????? ?? aa 剖面左側彎曲應力為： M P awM ab 42449 2187 65 5 ???? aa 剖面右側彎曲應力為： MP awM ab 39449217 5295~~ ???? 扭剪應力為： MP awT T 1699151650002 ???? 按彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環(huán)處理，所以折合系數 ?? ，則當量應力為： MP abe 43)(42 22~~ ??? ???? ，be ?? ?~ ，所以 aa 剖面右側為危險截面。查設計手冊的 MPab 60][ 1 ??? ，而 ][][ 1~ be ?? ?? ，所以軸的強度是足夠的。 鍵的校核 齒輪 2 上的擠壓應力為： MP alhd T 1088*)1232(*38 16 5000*44 4 2 ????? 取鍵、軸和齒輪的材料都是鋼，查機械設計手冊得][ p??? ，所以齒輪 2 上的鍵強度是足夠的。 齒輪 3 上的鍵長比齒輪 2 處的要長的多，所以齒輪3 上的鍵強度也是足夠的。 校 核軸承的壽命 1 計算軸承的軸向力 查 機 械 設 計 手 冊 得 7307B 軸 承 的 34492mmw? 39915mmwT ? MPa16?? 軸的強度是足夠的。 MPa108?? 鍵強度是足夠的 第 23 頁 廣東工業(yè)大學 NCNC rr 2 4 5 0 0,3 8 2 0 0 0 ?? 。 查設計手冊得軸承內部軸向力的計算公式，則軸承 1,2 的內部軸承力分別為： NRsNRs12373094*16904226*2211?????? 外部的軸向力為 NFFA aa 7 3 24 9 51 2 2 723 ????? 各軸向力的方向如下圖所示： 12 1 9 6 97321 2 3 7 sNAs ????? ，軸左移，左端軸承壓緊，右端的軸承放松。 所以兩軸承軸向力分別為： NFNF aa 1 2 3 7,1 9 6 9 21 ?? 因為 2121 , aa FFRR ?? ，所以只需要校核軸承 1 的壽命即可。 計算軸承 1 的當量載荷