【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 軸承內(nèi)圈寬度B=19mm，取軸段,7長(zhǎng)l7=19mm，軸段3長(zhǎng)l3=19mm；軸段1安裝大帶輪，取l1=64mm；要確定軸段2的長(zhǎng)度必須先確定箱體上軸承孔的長(zhǎng)度L，考慮孔內(nèi)零件安裝，L=B+m+5~10=16+~75+5~10=~，為了避免擰緊螺釘時(shí)端蓋發(fā)生傾斜，一般取m=~，D為軸承外徑?？紤]箱外連接螺栓扳手空間位置，L≥δ+C1+C2+5~8mm，查《機(jī)械工程師電子手冊(cè)》可以計(jì)算出箱體壁厚δ=10mm，軸承端蓋旁連接螺栓直徑d=12mm，C1=18mm，C2=16mm，則L≥10+18+16+6=50，比較孔內(nèi)安裝零件和箱外連接螺栓扳手空間位置要求，取大值，所以取L=50mm。根據(jù)軸承外徑D=75mm，查《機(jī)械工程師電子手冊(cè)》可以得出軸承端蓋厚度e=12mm，軸承端蓋上連接螺栓為M10，M10螺栓頭部高度h≈7mm。為了保證帶輪不與軸承端蓋上連接螺釘相碰，并使軸承端蓋拆卸方便，帶輪端面與端蓋間應(yīng)留適當(dāng)間隙，再根據(jù)箱體和軸承端蓋尺寸取定軸段2長(zhǎng)度，l2=50197+12+7+7+10~15=60~65mm，取l2=64mm；為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，應(yīng)留一定間隙，取兩者間距為15mm，為保證軸承含在箱體軸承孔中，并考慮軸承的潤(rùn)滑，考慮到端蓋的厚度，取軸承端面距箱內(nèi)壁距離為7mm，則l6=22mm；軸段5為高速軸小齒輪，則l5=70mm；軸段4的長(zhǎng)度需要考慮低速軸小齒輪距箱體內(nèi)壁距離15mm，低速軸小齒輪與大齒輪間距20mm，則l4=7+15+80+20+62+470=118mm。 2 各軸段配合及表面粗糙度：軸頸處為H9f9，Ra= μm ，齒輪配合處H9h8，Ra= μm 。 Ⅰ軸各軸段長(zhǎng)度直徑數(shù)據(jù)見(jiàn)表51：表51 高速軸各軸段參數(shù)表1234567直徑d/mm324045555545長(zhǎng)度l/mm646419118702519 3 Ⅰ軸的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)布置圖如下： Ⅰ軸的受力分析及彎矩、扭矩計(jì)算Ⅰ軸的受力分析如下：取齒輪齒寬的中間、軸承寬中點(diǎn)為受力點(diǎn)，則：L1=l1+l2+l32= mmL2=l32+l4+l52= mmL3=l52+l6+l72= mm1 求作用在齒輪上的力Ft=2T1d1=2=3294 N式中T1—高速軸輸入轉(zhuǎn)矩；d1—高速軸上小齒輪1的分度圓直徑。 Fr=Fttanαcosβ=3294tan20176。cos0176。=1199 N式中，直齒輪壓力角α=20176。，直齒輪的螺旋角β=0176。 Fa=Fttan20176。=32940=02 計(jì)算支承反力根據(jù)平面平行方程式可求：在水平面（H面）上：FAH=FtL3L2+L3=3294+=957 N FBH=Ft FAH=3294965=2337 N在垂直面(V面)上：MB=0，F(xiàn)AV=FrL3L2+L3=1199+=348 N FBV=Fr FAV=1199348=851 N總支承力：FA=FAH2+FAV2=9572+3482=1018 NFB=FBH2+FBV2=23372+8512=2487 N3 計(jì)算彎矩水平面(H面)彎矩： MAH=FAHL2=957=?mm=155 N?m MBH=FBHL3=2337=?mm=155 N?m垂直面(V面)彎矩： MAV=FAVL2=348=56550 N?mm=57N?m MBV=FBVL3=851= N?mm=57 N?m合成彎矩： MA=MAH2+MAV2=1552+572=165 N?m MB=MBH2+MBV2=1552+572=165 N?m4 計(jì)算扭矩：T=TⅠ= N?m 彎矩、扭矩圖如下： 按彎、扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，C處承受最大彎矩和扭矩，并且有應(yīng)力集中，故c截面為危險(xiǎn)截面，因?yàn)镸A=MB，校核哪一側(cè)結(jié)果相同，在此以MB為主。當(dāng)量轉(zhuǎn)矩：Me=MB2+(αTⅠ)2 (51)若認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈沖循環(huán)變應(yīng)力，取校正系數(shù)α=，帶入上式可得Me=MB2+(αTⅠ)2=1652+()2=180 N?m軸的強(qiáng)度條件： σe=MeW=≤[σ1b] (52)式中，W—軸的抗彎截面系數(shù)mm3；d—該軸段的直徑；[σ1b]—軸的需用彎曲應(yīng)力；因?yàn)檩S的材料為45＃優(yōu)質(zhì)碳素鋼，調(diào)質(zhì)處理。由吉林大學(xué)出版社出版，朱艷芳主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》164頁(yè)表9171頁(yè)表93查得：σb=650 MPa，σ1b=55 MPa，則： σe=MeW==180553=11≤σ1b=55強(qiáng)度滿足！ 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑d≥[σ1b]=55=29 mm由d6=55 mm29 mm可知：I軸設(shè)計(jì)合格。 校核軸承和計(jì)算壽命 1 校核軸承A 徑向載荷FAr=FAH2+FAV2=9572+3482=1018 N軸向載荷FAa=Fa=0故FaCor=0；查吉林大學(xué)出版社出版，朱艷芳主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》200頁(yè)表101利用線性插值求得e=，則FaFr=0e，查表1015，X=1；Y=0則：當(dāng)量動(dòng)載荷：PA=XFAr+YFAa=11018+0=1018 N 2 計(jì)算軸承A壽命查吉林大學(xué)出版社出版，朱艷芳主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》199頁(yè)表1013可知：fp=；ft=1。對(duì)于球軸承ε=3代入公式得：Lh=10660nⅠ(ftCrfpPA)ε=10660576(11018)3=644075 (小時(shí))在上述工作條件下，該軸承壽命為644075小時(shí)，滿足五年兩班制要求。 3 校核軸承B 徑向載荷FBr=FBH2+FBV2=23372+8512=2487 N軸向載荷FBa=Fa=0故FaCor=0；查吉林大學(xué)出版社出版，朱艷芳主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》200頁(yè)表101利用線性插值求得e=，則FaFr=0e，查表1015，X=1；Y=0則：當(dāng)量動(dòng)載荷：PB=XFBr+YFBa=12487+0=2487 N 4 計(jì)算軸承B壽命查吉林大學(xué)出版社出版，朱艷芳主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》199頁(yè)表1013可知：fp=；ft=1。對(duì)于球軸承ε=3代入公式得：Lh=10660nⅠ(ftCrfpPB)ε=10660576(12487)3=44172 (小時(shí))在上述工作條件下，該軸承壽命為44172小時(shí)，滿足五年兩班制要求。 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核查高等教育出版社出版，劉力主編的《機(jī)械制圖》第二版320頁(yè)可知：聯(lián)接V帶帶輪的鍵選用普通平鍵（A型），基本尺寸為bhL=10845，由化學(xué)工業(yè)出版社，成大先主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第二卷表531表5317可知：[σp]=100MPa，k==8=4mm，l=Lb=4510=35mm；鍵聯(lián)接所傳遞的轉(zhuǎn)矩： T=TⅠ= N?m鍵工作面的壓強(qiáng)： σp=2000TⅠdkl=2000435=[σp]=100MPa式中d—該軸段的直徑；鍵校核合格。 II軸（中間軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其鍵的選取及校核 初定Ⅱ軸的輸入端直徑選定Ⅱ軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按成大先主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第二卷表6119查得：A=112(以下軸均取此值)初步確定軸的輸入端直徑： dmin=A3PⅡnⅡ==38 mm考慮到中間軸受力最大且輸入端為軸承，為了增加軸承的使用壽命應(yīng)當(dāng)適當(dāng)擴(kuò)大軸頸，在這我們初定d1=55mm。 軸上零件的定位、固定和裝配經(jīng)過(guò)初算，低速級(jí)小齒輪設(shè)計(jì)成單個(gè)齒輪不合理，所以Ⅱ軸(中間軸)還是齒輪軸結(jié)構(gòu)，由前面設(shè)計(jì)好的Ⅰ軸可知高速級(jí)大齒輪在箱體右側(cè)，低速級(jí)小齒輪位于箱體左側(cè)，相對(duì)于軸承不對(duì)稱(chēng)分布，大齒輪左側(cè)由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，靠平鍵實(shí)現(xiàn)周向固定。軸承分別以軸肩和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，軸通過(guò)兩端軸承實(shí)現(xiàn)軸向定位。1 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。軸段1安裝軸承，根據(jù)d1=55mm查《機(jī)械工程師電子手冊(cè)》初選型號(hào)為6211的滾動(dòng)軸承，基本幾何尺寸為dDB=5510021，基本額定動(dòng)載荷Cr= KN，基本額定靜載荷Cor= KN；軸段2安裝齒輪，取d2=65mm；軸段3為大齒輪的軸肩，故取d3=75mm；軸段4為低速級(jí)小齒輪，故d4=120mm；軸段5為軸承的軸肩，故取d5=65mm；軸段6安裝軸承，故取d6=55mm。軸段6安裝軸承，取l6=B=21mm；為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，應(yīng)留一定間隙，取兩者間距為15mm，為保證軸承含在箱體軸承孔中，并考慮軸承的潤(rùn)滑，取軸承端面距箱內(nèi)壁距離為5mm，故l5=20mm；軸段4為低速級(jí)小齒輪，故l4=80mm；軸段3為軸環(huán)，前面高速軸已經(jīng)計(jì)算過(guò)這里直接取l3=20mm；軸段2安裝大齒輪，為了齒輪安裝可靠故取l2=60mm；軸段1安裝軸承，根據(jù)高速軸計(jì)算結(jié)果則l1=21+5+15+4+2=47mm。Ⅱ軸各軸段長(zhǎng)度直徑數(shù)據(jù)見(jiàn)表52：表52 中間軸各軸段參數(shù)表123456直徑d/mm5565751206555長(zhǎng)度l/mm476020802021 2 各軸段配合及表面粗糙度：軸頸處為H9f9，Ra= μm ，齒輪配合處H9h8，Ra= μm 。3 Ⅱ軸的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)布置圖如下： Ⅱ軸的受力分析及彎矩、扭矩計(jì)算Ⅱ軸的受力分析如下：取齒輪齒寬的中間、軸承寬中點(diǎn)為受力點(diǎn)，則：L1=l62+l5+l42= mmL2=l42+l3+l2+22=91 mmL3=l2