【文章內容簡介】 40280240齒輪結構齒輪軸實心式實心式腹板式實心式腹板式六、軸的設計與校核 軸的材料選擇與最小直徑的計算 （1）高速軸、中間軸、低速軸的材料均選用45鋼，調質，由【1】查得=640 Mpa, =275 Mpa, =155 Mpa,=60 Mpa。 （2）初步估算軸的最小直徑，做軸的結構設計時，通常只按軸所受的扭矩初步估算軸的最小直徑，計算公式為： mm,查【1】表（）可得C=。 （3）高速軸的最小直徑：取C=118 ，得== mm，考慮到直徑最小處需要開一個鍵槽，小齒輪采用齒輪軸，故只需開一個鍵槽，將d增大10%，但由于高速軸直徑最小端會與電動機的外伸軸段用聯(lián)軸器連接，且電動機的外伸軸段直徑為φ28mm，鑒于綜上原因將高速軸的最小直徑取為=28 mm。 （4）中間軸的最小直徑： 取C=118 ，得== mm，考慮到該軸上兩個齒輪處需要各開一個鍵槽，將d增大15%，得到=（1+15%）= mm,取=30 mm。 （5）低速軸的最小直徑：取C=118 ，得== mm,考慮到該軸上兩個齒輪處要各開一個鍵槽，將d增大15%，得到=（1+15%）= mm，取=45 mm。（注：在草稿上計算時 =40 mm,但在校核軸承壽命時不合格，所以將軸承直徑變大，故軸的最小直徑也變大。） 高速軸的設計 （1）先確定箱體的內壁尺寸，以中間軸為依據(jù)，中間軸兩齒輪寬度分別為=35 mm, =55 mm,兩齒輪之間的距離為18 mm，兩側齒輪各距內壁為11 mm，內壁長L=35+55+18+112=130 mm。 （2）軸承使用軸肩、套筒和端蓋定位，軸承安裝在第3和第7段上，軸段1與聯(lián)軸器連接，軸段2需要安裝密封圈。 ①由【3】表（182）查GY4型凸緣聯(lián)軸器，取軸孔直徑為28 mm，軸孔長度（型）為44 mm,所以取軸段1直徑為=28 mm，長度為=44 mm。 ②軸段2需要伸出齒輪箱，據(jù)經驗取=40 mm，由于軸段2與密封圈配合安裝，且密封圈是標準件，查【3】表(712),據(jù)此取=30 mm。 ③采用深溝球軸承，查【3】表(61)，選用軸承型號為6007，軸承寬B=14 mm,軸承內徑d=35 mm。所以軸段3的直徑為=35 mm,長度為=14 mm。 ④軸段4主要設計用于軸承的軸向定位，取=43 mm, =8 mm。 ⑤軸段5是齒輪軸段，根據(jù)相關尺寸因素，取=24 mm，=124 mm。 ⑥軸段6功能與軸段4一樣，所以取=43 mm, =8 mm。 ⑦軸段7是裝配齒輪的，所以與軸段3相同，取=35 mm, =14 mm。 圖 1 高速軸的校核 （1）首先根據(jù)軸的結構作出軸的計算簡圖，并畫出簡支梁的支撐跨距。 ++=41+113+69 。 （2）求作用在齒輪上的力。 因已知高速級小齒輪的分度圓直徑為= mm。 所以：==941 N =347 N =158 N 圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖2中(a)所示。 （3）求作用在軸上的支反力 水平面內的支反力 =690 N =251 N 垂直面內的支反力 =255 N =92 N （4）作出彎矩圖，根據(jù)上述簡圖分別求出水平面和垂直面內各產生的彎矩圖，如圖2中（b）、（d）所示。 =28290 Nmm , =10455 Nmm , =10396 Nmm。并按計算結果分別作出水平面和垂直面上的彎矩圖、如圖2中（c）、（e）所示。按公式M=計算總彎矩圖并作出M圖，如圖2（f）。 ==30160 Nmm ==30140 Nmm （5）作出彎矩圖，如圖2中（g）所示。 （6）作出計算彎矩圖，根據(jù)已作出的總彎矩圖和扭矩圖，求出計算彎矩圖，圖2中（h）所示。的計算公式為= ,取α= ==31561 Nmm ==30140 Nmm （7）校核軸的強度： 已知軸的計算彎矩后，即可針對某些危險截面（即計算彎矩大而直徑可能不足的截面）作出強度校核計算。通常只校核軸上受最大計算彎矩的截面的強度，在本軸中裝配齒輪的截面為危險截面，由以上數(shù)據(jù)可得= Mpa=60 Mpa 。所以該軸的設計是安全的。 （8）高速軸的載荷分析圖 圖2 （9） 精確校核高速軸的疲勞強度 （略） 中速軸的設計 （1）選擇深溝球軸承，型號為6006，軸承內徑d=30 mm,寬度B=13 mm,軸承與齒輪（非齒輪軸）之間用軸套定位，兩齒輪間用軸肩定位。 ①由于中速軸上的齒輪2與高速軸上的齒輪1嚙合，所以確定軸段4的長度為齒寬=35 mm，綜上，取軸段4的尺寸為：=32 mm , =33 mm。 ②取軸段3的尺寸為：=40 mm , =18 mm。 ③根據(jù)齒輪3的尺寸，確定軸段2的尺寸：=53 mm , =34 mm。 ④根據(jù)軸承尺寸確定軸段1的尺寸：=29 mm , =30 mm。 ⑤根據(jù)軸承尺寸確定軸段5的尺寸：=29 mm , =30 mm。 Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 圖 3 中速軸的校核 （1）首先根據(jù)軸的結構作出軸的計算簡圖，并畫出簡支梁的支撐跨距。 ++=39+61+49 。 （2）求作用在齒輪上的力。 因已知中速軸上小齒輪的分度圓直徑為= mm，大齒輪的分度圓直徑為= mm。且該軸的轉矩為= Nm 所以：==938 N =346 N =158 N ==2820 N =1046 N =558 N 圓周力、徑向力、及軸向力、的方向如圖4中(a)所示。 （3）求作用在軸上的支反力 水平面內的支反力 =235 N =1150 N 垂直面內的支反力 =89 N =611 N （4）作出彎矩圖，根據(jù)上述簡圖分別求出水平面和垂直面內各產生的彎矩圖，如圖4中（b）、（d）所示。 =9165 Nmm , =56350 Nmm ，=3471 Nmm , =29939 Nmm。并按計算結果分別作出水平面和垂直面上的彎矩圖、如圖4中（c）、（e）所示。按公式M=計算總彎矩圖并作出M圖，如圖4（f）。 ==9800 Nmm ==63810 Nmm （5）作出彎矩圖，如圖4中（g）所示。 （6）作出計算彎矩圖，根據(jù)已作出的總彎矩圖和扭矩圖，求出計算彎矩圖，圖4中（h）所示。的計算公式為= ,取α= ==76063 Nmm ==9800 Nmm （7）校核軸的強度： 已知軸的計算彎矩后，即可針對某些危險截面（即計算彎矩大而直徑可能不足的截面）作出強度校核計算。通常只校核軸上受最大計算彎矩的截面的強度，在本軸中裝配齒輪的截面為危險截面，由以上數(shù)據(jù)可得= Mpa=60 Mpa 。所以該軸的設計是安全的。 （8）中速軸的載荷分析圖 圖 4 （9）精確校核高速軸的疲勞強度 ①判斷危險截面。截面Ⅰ和截面Ⅳ雖有應力集中，但其彎矩較小且不受扭矩作用，因而無需校核，截面Ⅱ和截面Ⅲ相比較，截面Ⅱ所受彎矩較小，且軸頸大，因此只需校核截面Ⅲ兩側即可。 ②截面Ⅲ的左側 抗彎截面模量按【1】表（）中公式計算 =3277 =655