【正文】 軸未經(jīng)表面強化處理，即βq=1，綜合系數(shù)為又由碳鋼的特性系數(shù) ψσ=~，取ψσ= ψτ=~，取ψτ=計算安全系數(shù)Sca值，因總軸向力為0，由壓縮應(yīng)力引起的σm=0故可知軸2是安全的。因r/d=2/40=,D/d=45/40=,經(jīng)插值后可查得ασ=，ατ=查圖可得軸的材料的敏性系數(shù)為 qσ=，qτ=故有效的應(yīng)力集中系數(shù)為按圖查得尺寸及截面形狀系數(shù)εσ=，圓截面鋼材的扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)ετ=。（2）截面C1右側(cè)抗彎截面系數(shù) W==403=6400mm3抗扭截面系數(shù) WT==403=12800mm3因C1截面與C截面距離非常近，彎矩就采用C截面處的（最大值）截面C1右側(cè)的彎矩M為M=截面C1上的扭矩T為 T2=30228Nmm截面上的彎曲應(yīng)力 σb=M/W=截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 τT=T2/WT=30228/12800=軸的材料為45號鋼，查得，σB=640MPa，σ1=275MPa，τ1=155MPa。軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù) βσ=βτ=。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按表查取。由于各軸段的軸徑寬裕量很充足，不需校核，現(xiàn)校核C1截面的左右兩面。圖 946） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 校核A截面 校核B截面 校核C截面 校核D截面 45號鋼調(diào)質(zhì)處理時，查表得，[σ1]=60MPa，有σcaAσcaAσcaB、σcaC、σcaDσcaD2均小于[σ1]，故安全。 作合成彎矩Mca圖，如圖84(f)所示。84/2 =其中MVD2=0，%，在5%范圍內(nèi)，可以忽略。(158+100)Fr3v84/2+Fr4(158+100)Fr3v84/2+Fr4(63+158)Fr4v63=MVC=Fa484/2=MVB=Fa4從左至右進行計算，以順時針為彎矩的正方向。100=其中MHD=0，%，可以忽略。(63+158+100)Fr4H(63+158)Fr4HMHA=0NmmMHB=Ft4圖 93 2）求軸的受力 水平面受力 Ft4=，F(xiàn)t5=，F(xiàn)r4H=1462N，F(xiàn)r3H=1462N 豎直面受力 Fr4=，F(xiàn)a4=，F(xiàn)r5=，F(xiàn)a5= Fr4v=，F(xiàn)r3v=1462N 3）作彎矩圖水平彎矩MH圖，如圖 84(b)所示。最左端軸段長約為齒輪2齒寬與套筒3長度之和即可，取74mm長，其余類推，最后由得到軸的各段的軸徑及長度如圖92。3） 各軸段直徑和長度的確定 初步求出承受扭矩的軸段的最小直徑 根據(jù)軸上零件的裝配要求，軸兩端為軸徑最小，由蝸輪2的工程圖已可得最左段軸徑d=35mm，顯然滿足要求，由斜齒輪11的工程圖知最右段軸徑d=35mm，也已滿足要求。軸未經(jīng)表面強化處理，即βq=1，綜合系數(shù)為又由碳鋼的特性系數(shù) ψσ=~，取ψσ= ψτ=~，取ψτ=計算安全系數(shù)Sca值故可知軸1是安全的。由于此處為連續(xù)的漸開線蝸桿，并無軸肩等引起應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，因此取ασ=1，ατ=1查圖可得軸的材料的敏性系數(shù)為 qσ=，qτ=故有效的應(yīng)力集中系數(shù)為按圖查得尺寸及截面形狀系數(shù)εσ=，圓截面鋼材的扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)ετ=1。由于各軸段的軸徑寬裕量很充足，不需校核，又由于左右兩側(cè)各方面參數(shù)均一致，現(xiàn)只校核應(yīng)力大的C截面左側(cè)。圖 844） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 校核A截面 校核B截面 校核C截面 45號鋼調(diào)質(zhì)處理時，查表得，[σ1]=60MPa，σcaBσcaAσcaC[σ1]，故安全。作合成彎矩Mca圖，如圖84(f)所示。52=其中MVD=0，量非常小，可以忽略。(+52+52)+Fr2v(+52)+Fr2vMVA=0NmmMVB=Ft2作彎矩圖豎直彎矩MV圖，如圖84(c)所示。52+Fa336/2=MHD=Fr2(+52)Fr2H52=MHC2=Fr2+Fa3從左至右進行計算，以順時針為彎矩的正方向。圖 82 求軸上的載荷 1）首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖，在確定軸承的支點位置時，從手冊差得角接觸球軸承支點因為軸承寬度的一半，作為簡支梁的兩軸承支點間的間距為12/2+4+5+15+44+15+5+4+12/2=104mm，齒輪2受力點離軸承3支點間距為25/2+5+16+12/2=，最終得到軸的計算簡圖為圖83。各段需要定位零件的軸肩可查取機械設(shè)計手冊得到它的適宜軸徑。八、1軸的設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 擬定軸上零件裝配方案圖 81 可以看到齒輪2由軸肩、螺釘擋板1進行軸向定位，由A型鍵進行周向定位；軸承3由減速器箱體及甩油杯4進行軸向定位；軸承4由甩油杯5及軸承端蓋7進行軸向定位，這里由于蝸輪蝸桿傳動加潤滑油潤滑，因而，在蝸桿兩頭加甩油杯防止?jié)櫥退Τ龃擞颓?。此軸傳遞的扭矩30228Nmm，鍵、軸、齒輪均為剛類材料，無沖擊載荷，可查許用擠壓應(yīng)力[σP]=100~120MPa，取[σP]=110MPa。七、2軸鍵的選擇與驗算 選擇鍵 根據(jù)鍵所在軸段的直徑與長度進行選擇 蝸輪端的軸徑d=35mm，臺階面長度L=74mm，選取bhL=10840的A型鍵，斜齒圓柱齒輪端的軸徑d=35mm，臺階面長度L=43mm，選取bhL=10840的A型鍵。六、1軸鍵的選擇與驗算 選擇鍵根據(jù)鍵所在軸段的直徑與長度進行選擇直齒圓柱齒輪端的軸徑d=23mm，臺階面長度L=25mm，選取bhL=4414的A型鍵 驗算鍵 此軸傳遞的扭矩2936Nmm，鍵、軸、齒輪均為剛類材料，無沖擊載荷，可查許用擠壓應(yīng)力[σP]=100~120MPa，取[σP]=110MPa。 計算：6） 求兩軸承受到的徑向載荷Fr3和Fr4空間力系分解到鉛垂面（圖53）和水平面（圖52）兩個平面力系。=1530028=72000h，初選軸承型號為7007C（軸承4），7008C（軸承3）。 計算：1） 求兩軸承受到的徑向載荷Fr1和Fr2空間力系分解到鉛垂面（圖43）和水平面（圖42）兩個平面力系。=1530028=72000h，初選軸承型號為7005C。 設(shè)計：硬度低于320HBS的閉式齒輪傳動，按齒面接觸疲勞強度設(shè)計1） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 （1）試選Kt= （2）區(qū)域系數(shù)ZH=（由β=176。齒輪齒條為雙向受力。2）3） 蝸桿副結(jié)構(gòu)的確定蝸桿做成整體，開有退刀槽，便于車制，適合于單件生產(chǎn)；在蝸輪中取背壁厚C=4mm，則C/m=4/3≈，故蝸輪做成整體澆注式。1）蝸桿傳動副得安裝精度為：傳動中心距177。蝸桿傳動的總效率為所需的散熱面積為在減速器箱體設(shè)計時需考慮這一點。9′)/()()+3176?！?蝸輪蝸桿的相對滑動速度為：按插值法查表計算得：當量摩擦角φv=(2176。 蝸輪蝸桿的幾何尺寸及主要參數(shù)1）蝸桿蝸桿頭數(shù)Z3=2，直徑系數(shù)q=12分度圓導(dǎo)程角γ=arctanZ3/q=arctan(2/12)=176。KFN查ZCuSn10Pl制造的蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力[σF]39。=3） 許用彎曲應(yīng)力[σF]=[σF]39。=268=247MPa（6） 計算中心距取中心距a=60mm，試取q=12，故可計算模數(shù)m蝸桿分度圓直徑d3=312=36mm此時d3/a=36/60=，與原設(shè)計值相近，故可采用上述結(jié)果。=268MPa。P1/n34=95502） 由于蝸桿副在閉式傳動中蝸桿副多因齒面膠合或點蝕失效，所以按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。 工程圖圖11 步進電機輸出軸端齒輪圖12 小齒輪 第二級蝸輪蝸桿的設(shè)計 需求分析：閉式油潤滑的蝸輪蝸桿傳動，傳遞功率P1=，轉(zhuǎn)速n1=，齒數(shù)比i34=14，蝸桿為兩端支撐布置，雙班制工作15年。 3）選擇校驗組 齒輪精度為中等，輪廓尺寸較小，生產(chǎn)批量小，故第Ⅰ公差組可選用ΔFr、ΔFw做校驗組，第Ⅱ公差組選Δff、Δfpt，第Ⅲ公差組選ΔFβ，齒側(cè)間隙校驗ΔEs，查得：Fr1= Fr2=Fw1= Fw2=Ff1= ff2=Fpt1= fpt2=Fβ1= Fβ2= 4）確定齒胚技術(shù)要求設(shè)切齒時以孔及端面為定位基準，查得基準孔的直徑公差按IT7，Th1=，Th2=。)= 查得fpt1=，故Ess1=Ess2=4fpt1=，齒輪上偏差代號為F。2） 確定齒側(cè)間隙： jn1=a(α1Δt1α2Δt2）2sinα =（10610610） = 由于v=(π72）/(601000)=10m/s 所以jn2===jnmin=jn1+jn2=查fpb1= fpb2= Fβ=查得中心距極限偏差fa=設(shè)兩齒輪齒厚上偏差相等，則Ess1=Ess2=fatanan(jnmin+J)/(2cosan)=tan20176。)/(2π) = 齒輪形位公差、尺寸公差、公差組的確定 1）已選定齒輪精度為8級，現(xiàn)在選擇第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差組均選用8級精度，設(shè)齒輪溫升50176。)]/(2π) =[48(176。按標準中心距安裝，a39。aa2=arccos(r2cosa/ra2)=arccos(cos20176。)]/(2π)r1=d1/2=72/2=36mm ra1=da1/2=75/2=r2=d2/2=45/2= ra2=da2/2=48/2=24mmaa1=arccos(r1cosa/ra1)=arccos(36cos20176。 齒輪副的參數(shù)1） 模數(shù)m= 壓力角α=20176。由于重要參數(shù)都作了保守設(shè)計，與原設(shè)計相差很多，所以重新計算齒輪參數(shù)。 設(shè)計計算 1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) （1）選用直齒圓柱齒輪傳動，傳動效率高 （2）大小齒輪材料45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，大齒輪齒面硬度為220HBS，小齒輪齒面硬度為250HBS 常用齒輪材料材 料機械性能 / MPa熱處理方法硬 度