【文章內(nèi)容簡介】 的主要參數(shù):型號公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量HL363050001606167。 軸承 滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專門的軸承工廠成批生產(chǎn)。在機械設(shè)計中只需根據(jù)工條件選用合適的滾動軸承類型和型號進行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。滾動軸承安裝和維修方便，價格也比較便宜，故應(yīng)用很光典型的滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。內(nèi)圈、外圈分別與軸頸及軸承座孔裝配在一起。多數(shù)情況是內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)，外圈不動；但也有外圈回轉(zhuǎn)、內(nèi)圈不轉(zhuǎn)或內(nèi)、外圈分別按不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)等使用情況。滾動體是滾動軸承中的核心元件，它使相對運動表面間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。根據(jù)不同軸承結(jié)構(gòu)的要求，滾動體有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子等。滾動體的大小和數(shù)量直接影響軸承的承載能力。在球軸承內(nèi)、外圈上都有凹槽滾道，它起著降低接觸應(yīng)力和限制滾動體軸向移動的作用。保持架使?jié)L動體等距離分布并減少滾動體間的摩擦和磨損。如果沒有保持架，相鄰滾動體將直接接觸，且相對摩擦速度是表速度的兩倍，發(fā)熱和磨損都較大。 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動容易等優(yōu)點。 滾動軸承的內(nèi)、外圈和滾動體用強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造，常用牌號如GCr1GCr15SMn等（G表示滾動軸承綱），淬火后硬度應(yīng)不低于61HRC～65HRC，工作表面要求磨削拋光。保持架選用較軟材料制造，常用低碳鋼板沖壓焊接而成。實體保持架則選用銅合金、鋁合金或工程塑料等材料。 根據(jù)載荷的大小選擇軸承類型時，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜于承受較大的載荷，承載后的變形也較小。而球軸承中則主要為點接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時，對于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷可選用推力滾子軸承。對于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷Fτ的同時，還有不大的軸向載荷Fn時，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。 本課題由于傳動使用錐齒輪，有一定的軸向力，因此選用圓錐滾子軸承作為傳動支承元件，由軸的直徑選取響應(yīng)軸承的型號，分別為30206，30207，30208。 ：圖22 軸1受力分析圖（1）對軸1進行受力分析，將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面，如下圖所示。圖23 軸1垂直面受力分析 圖24 軸1水平面受力分析有受力分析可知， (239)式中， ——齒輪所受的圓周力。 (245)式中， ——徑向載荷。 (246)式中， ——軸向載荷。H面受力分析得 （247）V面受力分析得 （248） （249） （249） （2）求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，e== Y=== 派生軸向力 （250） 由，軸承2被壓緊，故 （3）求軸承的當(dāng)量動載荷 因為 e =e 查表的 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，取，則 = =（4）驗算軸承壽命 查表的， 所選軸承均大于15000h，故滿足要求。 2. 對2軸軸承進行驗算圖25 軸2的受力分析（1）對軸2進行受力分析，將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面，如下圖所示。圖26 軸2垂直面受力分析圖27 軸2水平面受力分析有受力分析可知， （251）式中， ——齒輪所受的圓周力。 （252）式中， ——徑向載荷。 (253)式中， ——軸向載荷。 軸向力 H面受力分析得 V面受力分析得 （2）求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，e== Y=== 派生軸向力 (254) 由，軸承1被壓緊，故 （3）求軸承的當(dāng)量動載荷 因為 e e 查表的 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，取，則 = =（4）驗算軸承壽命 查表的， 所選軸承均大于15000h，故滿足要求。圖28 3軸受力分析（1）對軸3進行受力分析，將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面，如下圖所示。圖29 3軸水平面受力分析圖210 3軸垂直面受力分析有受力分析可知， 式中， ——齒輪所受的圓周力。 式中， ——徑向載荷。 式中， ——軸向載荷。 H面受力分析得 V面受力分析得 （2）求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，e== Y=== 派生軸向力 由，軸承1被壓緊，故 （3）求軸承的當(dāng)量動載荷 因為 e e 查表的 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，取，則 = =（4）驗算軸承壽命 查表的， 所選軸承均大于15000h，故滿足要求。167。 軸承蓋 用于發(fā)動機的軸承蓋(bearing cap)結(jié)構(gòu)，它包括：一個用于被接合至發(fā)動機構(gòu)件上的接合部分；一個支承軸構(gòu)件的蓋側(cè)軸頸部分；一個芯部構(gòu)件，它用與母材不同的材料做成并在鑄造軸承蓋時設(shè)置在鑄造模型中，芯部構(gòu)件包括一芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分和設(shè)置在芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分的兩側(cè)的芯部構(gòu)件螺釘孔；其特征為，芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分沿蓋側(cè)軸頸部分設(shè)置，以及芯部構(gòu)件通過在鑄造模型中沿垂直方向包括臺階部分的鑄造拔模銷設(shè)置成與鑄造模型的表面成離間狀態(tài)；以及芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分的曲率半徑如此做成大于蓋側(cè)軸頸部分的曲率半徑，以使蓋側(cè)軸頸部分與芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分之間的間隙大于芯部構(gòu)件螺釘孔與鑄造拔模銷之間的間隙。 軸承蓋的作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時不需開箱蓋，密封性也較好。167。 齒輪軸 齒輪軸零件原熱處理工藝 齒輪軸零件滲碳淬火采用VKSE5/Ⅰ多用爐加熱滲碳淬火和低溫回火。滲碳溫度為（920177。10）℃，淬火介質(zhì)為德潤寶729分級淬火油。零件裝爐采用垂直擺放裝爐。該齒輪軸滲碳淬火清洗后回火、校直。由表23所示的可見，原工藝生產(chǎn)的齒輪軸齒型、齒向跳動量、公法線長度變動畸變都嚴重超差。表 24 齒輪軸對比工藝生產(chǎn)結(jié)果工藝有效硬化層 深度／mm滲碳表面組織心部組織表面硬度 （HRA）心部硬度（HRC）齒型畸變量/mm齒向畸變量/mHB5022～高碳馬氏體+碳化物+殘余奧氏體低碳馬氏體+少量游離鐵素體82177。230～43≤≤原工藝高碳馬氏體+碳化物+殘余奧氏體低碳馬氏體+少量游離鐵素體80～8127～34～～改進工藝～高碳馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體低碳馬氏體+少量游離鐵素體81～8328～33～～ 2 、滲碳淬火畸變原因分析 齒輪軸的形狀復(fù)雜，齒輪軸的各個齒輪尺寸及有效直徑相差較大。在對滲碳淬火回火校正后的齒輪軸（Ⅳ齒接觸工裝裝爐）進行多次檢測發(fā)現(xiàn)都是Ⅳ齒（如表33所示）畸變超差嚴重，其它齒、軸徑畸變檢測都在設(shè)計圖紙規(guī)定的合格范圍內(nèi)，工藝控制及工裝使用是影響齒輪軸Ⅳ齒齒型、齒向、公法線長度變動畸變的主要原因。 對于滲碳淬火后的齒輪軸，齒輪軸的4個齒輪都不再精加工了，滲碳淬火后的齒型、齒向的畸變決定了齒輪軸的精度。滲碳淬火后齒輪軸的畸變主要取決于滲碳淬火前齒輪加工精度及滲碳淬火的工藝控制、齒輪軸的裝爐擺放方式和所采用的工裝。齒輪軸滲碳淬火畸變是滲碳淬火過程中淬火應(yīng)力、裝爐方式共同作用的結(jié)果。淬火應(yīng)力分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，熱應(yīng)力和組織應(yīng)力在產(chǎn)品淬火冷卻過程中總是同時存在，淬火應(yīng)力為二者疊加的結(jié)果[1]。滲碳淬火齒輪軸的滲碳淬火畸變主要取決于零件的裝爐方式和淬火應(yīng)力，即取決于零件的裝爐方式和滲碳淬火工藝控制。改進措施 為了減少齒輪軸的畸變，降低零件滲碳淬火、回火后的返工率和廢品率，經(jīng)分析采取以下改進措施： 1）降低滲碳溫度，試驗選定為890℃，以減少滲碳淬火零件的畸變； 2）提高淬火油的使用溫度，試驗中選定為130℃，提高淬火油冷卻能力，有利于減少淬火齒輪軸的畸變[3]（實際淬火過程中表示溫升到145℃）； 4 、生產(chǎn)效果 使用改進后的工藝方法處理的齒輪軸，滲碳淬火和回火質(zhì)量都滿足了設(shè)計資料要求的技術(shù)條件。同時畸變量得到了有效控制（如表24所示），連續(xù)生產(chǎn)至今20000件，保證了齒輪軸滲碳淬回火、校直后齒型、齒向畸變的一次交檢合格率高達100%，年節(jié)約各種費用90余萬元人民幣，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。167。 軸的計算 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 作回轉(zhuǎn)運動的零件都要裝在軸上來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)距的作用。軸承要動滑動軸承或滾動軸承來支承，常見的軸有直軸和曲軸。根據(jù)軸的承載情況可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類，此外，還有一種可以把回轉(zhuǎn)運動靈活地傳到任何位置的鋼絲軟軸。它能用于受連續(xù)振動的場合，具有緩和沖擊的作用。 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼廉價，對應(yīng)力集中的敏感性比較小，所以應(yīng)用較為廣泛。常用的碳素鋼有30～50鋼，最常用的45鋼。為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進行調(diào)質(zhì)或正火處理。不重要的或受力較小的軸以及一般傳動軸可以使用Q235～Q275鋼。合金鋼具有較高的機械強度，可淬性也較好，可以在傳遞大功率并要求減小質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時采用。常用的合金綱有12CrNi12CrNi20Cr、40Cr等。軸的材料也可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵。軸的毛坯是鑄造成型的，所以易于得到更合理的形狀。這些材料吸振性較高，可用熱處理方法獲得所需的耐磨性，對應(yīng)力集中敏感性也較低。因鑄造品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼制軸。 在一般情況下，軸的工作能力決定于他的強度和剛度，對于機床主軸，后者尤為重要。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于他的振動穩(wěn)定性。在設(shè)計軸時，除應(yīng)按工作能力準(zhǔn)則進行設(shè)計計算或校核計算外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上還滿足其他一系列的要求，例如：多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動，需要用軸向固定的方法使它們在軸上有確定的位置。 由以上條件知減速器傳遞的功率屬小功率，對材料無特殊要求，故選45號鋼并調(diào)質(zhì)處理。強度極限= 650Mpa 許用彎曲應(yīng)力[]=60