【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2=齒根圓直徑為 df3=d3－2hf=－2= df4=d4－2hf=－2=mt=ha=hf=h=c=da3=da4=df3=df4=三、斜齒圓柱齒輪上作用力的計(jì)算齒輪上作用力的計(jì)算為后續(xù)軸的設(shè)計(jì)和校核、鍵的選擇和驗(yàn)算及軸承的選擇和校核提供數(shù)據(jù)，其計(jì)算見表。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明計(jì)算結(jié)果（1）已知條件 高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=54380Nmm,轉(zhuǎn)速n1=576r/min,高速級(jí)齒輪的螺旋角β=,小齒輪左旋，大齒輪右旋，小齒輪分度圓直徑d1=(2)齒輪1的作用力 圓周力為 Ft1=2T1/d1=254380/=其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反徑向力為 Fr1=Ft1tanan/cosβ=tan20o/=其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸向力為 Fa1= Ft1tanβ==其方向可用左手法則確定，即用左手握住輪1的軸線，并使四Ft1=Fr1=Fa1=指的方向順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)拇指的指向即為該力方向法向力為 Fn1=Ft1/cosancosβ=(cos20o)N= (3)齒輪2的作用力 從動(dòng)齒輪2各個(gè)力與主動(dòng)齒輪1上相應(yīng)的力大小相等，作用方向相反Fn1= （1）已知條件 中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=229810Nmm,轉(zhuǎn)速n2=,低速級(jí)齒輪的螺旋角β=。為使齒輪3的軸向力與齒輪2的軸向力互相抵消一部分，低速級(jí)的小齒輪右旋，大齒輪左旋，小齒輪分度圓直徑d3=(2)齒輪3的作用力 圓周力為 Ft3=2T2/d3=2229810/=其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反徑向力為 Fr3=Ft3tanan/cosβ=tan20o/=1911。9N其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸向力為 Fa3= Ft3tanβ==其方向可用右手法則確定，即用右手握住輪1的軸線，并使四指的方向順著輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)拇指的指向即為該力方向法向力為 Fn3=Ft3/cosancosβ=(cos20o)N=(3)齒輪4的作用力 從動(dòng)齒輪4各個(gè)力與主動(dòng)齒輪3上相應(yīng)的力大小相等，作用方向相反Ft3=Fr3=1911。9 NFa3=Fn3=四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算見下表計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明中間軸傳遞的功率P2=,轉(zhuǎn)速n2=,齒輪分度圓直徑d2=,d3=,齒輪寬度b2=66mm,b3=105mm因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故由表826選用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理45鋼，調(diào)質(zhì)處理查表98得c=106～135,考慮軸端不承受轉(zhuǎn)矩，只承受少量的彎矩，故取較小值c=110,則 dmin=c(P2/n2)1/3=110()1/3mm=dmin=軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想如下圖41（1） 軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定方式，然后，按軸上零件的安裝順序，從dmin開始設(shè)計(jì)（2） 軸承的選擇與軸段①及軸段⑤的設(shè)計(jì) 該軸段上安裝軸承，其設(shè)計(jì)應(yīng)與軸承的選擇同步進(jìn)行?？紤]齒輪有軸向力存在，選用角接觸球軸承。軸段①、⑤上安裝軸承，其直徑既應(yīng)便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。暫取軸承為7207C,經(jīng)過驗(yàn)算，軸承7207C的壽命不滿足減速器的預(yù)期壽命要求，則改變直徑系列，取7210C進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，由表119得軸承內(nèi)徑d=50mm,外徑D=90mm,寬度B=20mm，定位軸肩直徑da=57mm,外徑定位直徑Da=83mm,對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離a3=,故d1=50mm,通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，則d5=50mm（3） 軸段②和軸段④的設(shè)計(jì) 軸段②上安裝齒輪3，軸段④上安裝齒輪2，為便于齒輪的安裝，d2和d4應(yīng)分別略大于d1和d5，可初定d2=d4=52mm 齒輪2輪轂寬度范圍為（～）d2=～78mm,取其輪轂寬度與齒輪寬度b2=66mm相等，左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。由于齒輪3的直徑比較小，采用實(shí)心式，取其輪轂寬度與齒輪寬度b3=105mm相等，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸端②和軸端④的長(zhǎng)度應(yīng)比相應(yīng)齒輪的輪轂略短，故L2=102mm，L4=64mm(4)軸端③ 該段為中間軸上的兩個(gè)齒輪提供定位，其軸肩高度范圍為（～）d2=～,取其高度為h=5mm,故d3=62mm齒輪3左端面與箱體內(nèi)壁距離與高速軸齒輪右端面距箱體內(nèi)壁距離均取為Δ1=10mm,齒輪2與齒輪3的距離初定為Δ3=10mm,則箱體內(nèi)壁之間的距離為BX=2Δ1＋Δ3＋b3＋(b1＋b2)/2=[(210＋10＋105＋(75＋66)/2)]mm=,取Δ3=,則箱體內(nèi)壁距離為BX=Δ2=Δ1＋（b1－b2）/2=[10＋(75－66)/2]mm=,則軸段③的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=Δ3=(5)軸段①及軸段⑤的長(zhǎng)度 該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s,故軸承采用脂潤(rùn)滑，需要用擋油環(huán)阻止箱體內(nèi)潤(rùn)滑油漸入軸承座，軸承內(nèi)端面距箱體內(nèi)壁的距離取為Δ=12mm,中間軸上兩個(gè)齒輪的固定均由擋油環(huán)完成，則軸段①的長(zhǎng)度為 L1=B＋Δ＋Δ1＋3mm=(20＋12＋10＋3)mm=45mm軸段⑤的長(zhǎng)度為 L5=B＋Δ＋Δ2＋2mm=(20＋12＋＋2)mm=（6）軸上力作用點(diǎn)的間距 軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的距離a3=,則由圖41可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)距離為 l1=L1＋b3/2－a3－3mm=(45＋105/2－－3)mm= l2=L3＋(b2＋b3)/2=[＋(66＋105)/2]=96mm l3=L5＋b2/2－a3－3mm=(＋66/2－－2)mm=d1=50mmd5=50mmd2=d4=52mmL2=102mmL4=64mmd3=62mmBX=206mmL3=L1=45mmL5=l1=l2=96mml3=齒輪與軸間采用A型普通平鍵連接，查表831得鍵的型號(hào)分別為鍵16100GB/T10961990和鍵1663GB/T10961990（1）畫軸的受力簡(jiǎn)圖 軸的受力簡(jiǎn)圖如圖42b所示（2）計(jì)算支撐反力 在水平面上為R1H=[Fr2l3－Fr3(l2＋l3)－Fa2d2/2－Fa3d3/2]/( l1＋l2＋l3) R1H= =[－(96＋)－－]/( ＋96＋)N=R2H= Fr2－R1H－Fr3=＋－=式中負(fù)號(hào)表示與圖中所畫力的方向相反在垂直平面上為R1V=[Ft3(l2＋l3)＋Ft2l3]/( l1＋l2＋l3) =[(96＋)＋]/( ＋96＋)=R2V= Ft3＋Ft2－R1V =＋－=軸承1的總支撐反力為R1=√R1H2＋R1V2=√＋=軸承2的總支撐反力為R2=√R2H2＋R2V2=√＋=(3)畫彎矩圖 彎矩圖如圖42c、d和e所示在水平面上，aa剖面圖左側(cè)為MaH=R1Hl1=mm=mmaa剖面圖右側(cè)為M’aH= MaH＋Fa3d3/2=mm＋mm =mmbb剖面圖右側(cè)為M’bH=R2Hl3=mm=19466NmmMbH= M’bh－Fa2d2/2=mm－mm =mm在垂直平面上為MaV=R1Vl1=mm=mmMbV=R2Vl3=mm=mm合成彎矩，在aa剖面左側(cè)為Ma=√M2aH＋M2av=√＋mm=mmaa剖面右側(cè)為M’a=√M’2aH＋M2av=√＋mm=mmbb剖面左側(cè)為Mb=√M2bH＋M2bv=√＋mm=mmbb剖面右側(cè)為M’b=√M’2bH＋M2bv=√＋mm=mm(4)畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖42f所示，T2=229810 NmmR2H=R1V=R2V=R1=R2=Ma=mmM’a=mmMb=mmM’b=mmT2=229810 Nmm雖然aa剖面左側(cè)彎矩大，但aa剖面右側(cè)除作用有彎矩外還作用有轉(zhuǎn)矩，故aa剖面兩側(cè)均有可能為危險(xiǎn)剖面，故分別計(jì)算a a剖面的抗彎截面系數(shù)為W=πd32/32－bt(d2－t)2/2d2=π523/32mm3－166(52－6)2/252mm3=抗扭截面系數(shù)為WT=πd32/16－bt(d2－t)2/2d2=π523/16mm3－166(52－6)2/252mm3=aa剖面左側(cè)彎曲應(yīng)力為 σb=Ma/W=aa剖面右側(cè)彎曲應(yīng)力為 σ‘b=M’a/W=扭剪應(yīng)力為 τ=T2/WT=229810/=按彎矩合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)α=，則當(dāng)量應(yīng)力為 σ’e=√σb 2＋4(ατ)2=√＋4()2 MPa=σ’e ﹥?chǔ)襜,故aa剖面右側(cè)為危險(xiǎn)截面由表826查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限σB=650MPa,由表832查得軸的許用彎曲應(yīng)力【σ1b】=60MPa, σ’e﹤[σ1b],強(qiáng)度滿足要求軸的強(qiáng)度滿足要求齒輪2處鍵連接的擠壓應(yīng)力為 σp=4T2/d4hl=4229810/5210(63－16)MPa=取鍵、軸及齒輪的材料都為鋼，由表833查得【σ】p=125～150MPa, σp﹤【σ】p,強(qiáng)度足夠齒輪3處的鍵長(zhǎng)于齒輪2處的鍵，故其強(qiáng)度要求也足夠鍵連接的強(qiáng)度要求也足夠（1）計(jì)算軸承的軸向力 由表119查7210C=42800N,CO=，則軸承2的內(nèi)部軸向力分別為 S1=== S2===外部軸向力A=Fa3－Fa2=－=,各軸向力方向如圖43所示 S2＋A=＋=﹤S1則兩軸承的軸向力分別為 Fa1=S1= Fa2=S1－A=－=因R1﹥R2，F(xiàn)a1﹥Fa2，故只需校核軸承1的壽命（2）計(jì)算軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷 由Fa1/ CO=，查得119得e=,因Fa1/ R1=﹤e,故X=1，Y=0，則當(dāng)量動(dòng)載荷為 P=XR1＋YRA1=1＋0=(3)校核軸承壽命 軸承在100oC以下工作，查表834得fT=，查得83