【正文】 計(jì)算式為P=KP（xF r+yFa） （79）式中：F r 為軸承所承受的徑向載荷（N） ；F a 為軸承所承受的軸向載荷（N） ；x、y分別為徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。表 721 滾動(dòng)軸承預(yù)期壽命推薦值機(jī)器種類 預(yù)期壽命不常使用的儀器和設(shè)備 500航空發(fā)動(dòng)機(jī) 500～2022中斷使用不致引起嚴(yán)重后果的手動(dòng)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等4000～8000間斷使用的機(jī)器 中斷使用會引起嚴(yán)重后果，如升降機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、吊車等8000～12000利用率不高的齒輪傳動(dòng)、電機(jī)等 12022～20000每天工作 8h 的機(jī)器 利用率較高的通訊設(shè)備、機(jī)床等 20220～30000連續(xù)工作 24h的機(jī)器一般可靠性的空氣壓縮機(jī)、電機(jī)、水泵等 50000～60000 37 高可靠性的電站設(shè)備、給排水裝置等 100000 P 的計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷 C 是在特定試驗(yàn)條件下得出的，就受載條件來說，向心軸承是承受純徑向載荷；推力軸承是承受純軸向載荷。若已知當(dāng)量動(dòng)載荷 P 和轉(zhuǎn)速 n，工作使用壽命 Lh＇，則由式（711）可求出待選軸承所需的額定動(dòng)載荷 C＇，從而選擇軸承并使軸承的額定動(dòng)載荷 C≥C＇。C 值可由軸承標(biāo)準(zhǔn)中查出，于是有 常數(shù)，即：??1?CLPL=（ C / P） 106 r （77）ε實(shí)際計(jì)算時(shí)常用小時(shí)（h）表示壽命（L h） 。該曲線可用方程 Pε L=常數(shù)表示。 滾動(dòng)軸承的基本額定壽命 L 與承受的載荷 P 有關(guān)，載荷越大，軸承中產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也越大，因而發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕破壞前所能經(jīng)受的應(yīng)力變化次數(shù)就越少，即軸承的壽命越短。因此，計(jì)算軸承壽命時(shí)應(yīng)與一定的破壞率（可靠度）相聯(lián)系。一批相同型號尺寸的軸承，因材料、熱處理、加工工藝等差異，即使在完全相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其壽命也差異很大，最長壽命和最短壽命可能差幾倍。因此，除進(jìn)行壽命計(jì)算外，還要校核極限轉(zhuǎn)速。因此，低速重載的滾動(dòng)軸承應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。為防止疲勞 點(diǎn)蝕現(xiàn)象的發(fā)生，滾動(dòng)軸承應(yīng)按額定動(dòng)載荷進(jìn)行壽命計(jì) 算。 滾動(dòng)軸承的受載情況和失效形式，若軸承只承受徑向載荷 Fr 作用，由于各元件的彈性變形，軸承上半圈的滾動(dòng)體將不受力，而下半圈各滾動(dòng)體受力的大小則與其所處的位置有關(guān)。一般球軸承比滾子軸承價(jià)廉；有特殊結(jié)構(gòu)的軸承比普通結(jié)構(gòu)的軸承貴。為便于安裝、拆卸和調(diào)整軸承游隙，宜選用內(nèi)外圈可分離的圓錐滾子軸承。2).對軸承的特殊要求。當(dāng)載荷較小而平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可選用球軸承，反之，宜選用滾子軸承。游隙的大小對軸承的壽命、溫 升和噪聲都有很大的影響。滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈與滾動(dòng)體之間存在一定的間隙，如圖 所示，因此，內(nèi)外圈可以有相對位移，最大位移 量稱為軸承游隙。向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷。保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，也可用有色金屬和塑料制成。保持架使?jié)L動(dòng)體分布均勻，減少滾動(dòng)體的摩擦和磨損。內(nèi)、外圈分別與軸頸、軸承座孔裝配在一起。一般情況下，滾動(dòng)摩擦小于滑動(dòng)摩擦，因此滾動(dòng)軸承應(yīng)用很廣泛，但滑動(dòng)軸承具有工作平穩(wěn)、無噪聲、耐沖擊、回轉(zhuǎn)精度高和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，所以在汽輪機(jī)、精密機(jī)床和重型機(jī)械中被廣泛地應(yīng)用。1??推鋼機(jī)的齒輪軸屬于傳動(dòng)軸，其裝配圖見附圖 1，其具體結(jié)構(gòu)見附圖 5。? （76）???????????前面已經(jīng)選定軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查手冊可知[ ]= 。 3%,d??min30d?首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖，如下圖所示： ω 32 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是危險(xiǎn)截面。故10m整合取 。.Pdmn??? 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱。查表得對于 45Cr????材料的軸 代入得 。mm） ；W n 為抗扭截面模量圖 軸上零件的合理布置 31 （mm 3） ；P 為軸傳遞的功率（KW） ；n 為軸的轉(zhuǎn)速（r/min ） ；d 為軸的直徑（mm） ；[τ ]為許用剪應(yīng)力（ MPa） 。costaF??開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，由于軸上零件的位置和兩軸承間的距離通常尚未確定，故對軸所承受的彎矩就無法進(jìn)行計(jì)算，只能先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸與其相配的孔圓整） ，再進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。tTFNd??? （72）。此時(shí)軸的最大扭矩為 T2（圖 b 所示） 。3).改變軸上零件的位置，減小載荷。因疲勞裂紋常發(fā)生在軸表面質(zhì)量差的地方，故提高軸的表面質(zhì)量有利于提高軸 圖 缷荷槽 a)鍵聯(lián)接 b)銷聯(lián)接 c)成型聯(lián)接圖 軸上零件的周向固定 30 的強(qiáng)度。直徑變化處應(yīng)平 滑過渡，制成半徑盡可能大的圓角；軸上盡可能不開槽、孔及制螺紋，以免削弱軸的強(qiáng)度；為了減小過盈配合處的應(yīng)力集中，可采用卸荷槽（圖 ） 。1).改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)力集中。如為了便于切削加工，一根軸上的圓角應(yīng)盡可能取相同半徑；退刀槽或砂輪越程槽盡可能取相同寬度；一根軸的各軸段上的鍵槽應(yīng)開在同一母線上。軸上零件常用的周向固定方法有鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接以及過盈配合、成型聯(lián)接等，力不大時(shí)，也可采用緊定螺釘作為周向固定方法。為保證軸向定位可靠，軸頭長一般比與之配合的輪轂長縮短 2～3mm。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮各軸徑應(yīng)與裝配在該軸段上的傳動(dòng)件、標(biāo)準(zhǔn)件的孔相匹配。初步設(shè)計(jì)時(shí)，還不知道軸上支反力的作用點(diǎn)，故不能按軸的彎矩計(jì)算軸徑。軸的結(jié)構(gòu)形式取決于軸上零件的裝配方案。為便于加工和裝配，軸上還常設(shè)有倒角、中心孔和退刀槽等工藝結(jié)構(gòu)。齒輪由右方裝入，依靠軸環(huán)限定軸向位置，右端的聯(lián)軸器和左端的軸承靠軸肩定位。階梯軸上截面尺寸變化的部位，稱為軸肩和軸環(huán)。為了便于裝拆，一般的轉(zhuǎn)軸均為中間大、兩端小的階梯軸。但品質(zhì)不易控制，可靠性差。3).球墨鑄鐵。常用的低碳合金鋼有 20Cr、20CrMnTi 等，一般采用滲碳淬火處理，使表面耐磨性和芯部韌性都較好。合金鋼具有較好的機(jī)械性能和淬火性能。對不重要或傳遞載荷較小的軸，可用 Q23Q275 等普通碳素鋼。這類材料的強(qiáng)度、塑性和韌性等都比較好。2.軸的材料軸的失效多為疲勞破壞，所以軸的材料應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、耐磨性等方面的要求， 圖 汽車的傳動(dòng)軸 圖 齒輪軸 a） b）圖 固定心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 28 常用的材料有：1).碳素鋼。(3)轉(zhuǎn)軸。(2)傳動(dòng)軸。根據(jù)受載情況，軸可分為三類：(1)心軸。而且有很多的軸上零件需要彼此聯(lián)接，它們的性能互相影響，所以將軸及軸上零部件統(tǒng)稱為軸系零部件。第七章 軸系零部件軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回轉(zhuǎn)零件，如齒輪、車 27 輪和帶輪等，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并傳遞動(dòng)力,軸要由軸承支承以承受作用在軸上的載荷。dbm??? 取小齒輪寬度 取大齒輪寬度為 。dmzm???? 2756 2）.計(jì)算中心距 1238019。zu??取 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎278,z? 26 曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。?算得的分度圓直徑 并圓整取 算出小齒輪的齒數(shù)1375.,d?1380,d? 809。2）.設(shè)計(jì)計(jì)算 ??.。3FaSY??? 。Sa?。FaY2.。1F? ④.計(jì)算載荷系數(shù) K .。NK 27F? ③.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) ，由式得：,s? 25 ??。FEMPa?大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2。z； 由設(shè)計(jì)公式： ??321。??⑥.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑： 331 ??75.。49bh? 得 。vk?直齒輪 1。thm?? 24 .。h 模數(shù) 。60tnv s????③.計(jì)算齒寬 ：b 1...。a2）.計(jì)算： ①.試算齒輪分度園直徑 ，代入 中較小的值：1td??H? EtdHkTzud??????????? 。⑧.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1； ??。ihNnjL???? ─—假設(shè)工作壽命 15 年，每年工作 300 天； 。60HaMP??強(qiáng)度極限 lim2。TNm???③.選取齒寬系數(shù) .6db?④.查表的材料的彈性影響系數(shù) 1289.。t EtdHkTzud?????????????1）.確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：①.試選載荷系數(shù) .3。19,z?214976zu????3）. 精度選擇：對一般機(jī)械，速度不高，選 8 級精度 (0958)。的標(biāo)注直齒輪，應(yīng)取 故小齒輪取17。nr?1）.壓力角 的選擇：一般選取 =20176。 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，精度等級，材料和齒數(shù)： 已知輸入功率小齒輪 。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離要求過大的場合。，壽命長。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)有：。 5 及附圖 8。da???3）.計(jì)算齒輪寬度 。1).分度圓直徑計(jì)算 1321754。?算得的分度圓直徑 ,d? 。2）.設(shè)計(jì)計(jì)算 21 ??。3FaSY??? 。Sa?。AVF???????? ⑤.查取齒形系數(shù) 查表得 。FNEKMPaS???? 。FE? ②.取彎曲疲勞壽命系數(shù) 。FaSdYkTz?????????? 1）.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值； ①.查表得齒輪軸的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 150。m?⑦.計(jì)算模數(shù) ：m 20 。 ???查表得 .2Fk?故載荷系數(shù) （611）AvHk???? 。vk?直齒輪 1。7ttmz?? 齒高 ..80。dt??④.計(jì)算齒寬與齒高之比 。a2）.計(jì)算： ①.試算齒輪分度園直徑 ，代入 中較小的值：1td??H? EtdkTzud??????????? ..454??????????? 19 =； （66）②.驗(yàn)算圓周速度 v： （67）。⑧.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1； （64）??。ihNnjL???? ─—假設(shè)工作壽命 15 年，每年工作 300 天； （63）.。60HaP??度極限 lim2。db?④.查表的材料的彈性影響系數(shù)1289.。tk②.計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)矩 。db?? 4） 精度選擇：對一般機(jī)械，速度不高，選 8 級精度 (1958)GB?5） 材料選擇：綜合考慮齒輪，齒條的工作條件（載荷大小，有無沖擊） ，加工工藝，經(jīng)濟(jì)性以及材料來源等，查表選擇齒輪選 40 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為Cr241～286HBS；齒條選 ZG35SiMn（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 217～269 HBS；： 18 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即： （61）??21312. 。z?齒條取 所以齒數(shù)比17,z?215,z?。??2）.齒數(shù)的選擇：為使輪齒免于根切，對于 =20176。pKw?。即：齒輪齒條正變位傳動(dòng)時(shí), 。 ，齒條遠(yuǎn)離齒輪軸心 01移動(dòng) X 距離(下圖虛線所示),根據(jù)齒條直線齒廓的特點(diǎn),嚙合線不會隨齒條位置改變而改變,故節(jié)點(diǎn)位置 P 也不變化,此時(shí),齒輪的分度圓仍然與節(jié)圓重合，嚙合角仍然等于齒條的齒形角,即等于齒輪分度圓上的壓力角。 ,齒輪分度圓與齒條分度線重合,嚙合角等于齒形角。,am 16 第六章．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 齒條傳動(dòng)的特點(diǎn),它在與齒定線平行的任一直線上具有相同齒距 。edpKw????5/min。上述 6 種減速器已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需要結(jié)合所需傳動(dòng)功率，轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，工作條件和機(jī)器的總體布置等具體要求。但價(jià)格略貴。行星齒輪減速器由于減速比大，體積小，重量輕，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在許多情況下可代替二級，三級的普通齒輪減速器和蝸桿減速器。蝸輪蝸桿減速機(jī)的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。蝸桿減速器的特點(diǎn)