【正文】 軸段 ②直徑應(yīng)為軸承內(nèi)圈直徑 1 40?d mm；為保證軸承的軸向定位用 套筒 定位， 考慮齒輪到箱體內(nèi)壁及軸承距箱體內(nèi)壁的距離 ， 為此取 1 40?d mm ，1 1 9 .7 5 2 0 .2 5 2 = 4 2? ? ?l m m，套筒高 7mm，長(zhǎng) 。同樣為了保證定位精度，取軸 段 ②直徑 2 84?d mm ， 長(zhǎng)度為 2 89?l mm 。同樣為了保證定位精度，取軸 段 ④直徑 4 46?d mm ， 長(zhǎng)度為4 ?l mm 。為保證軸承的軸向定位用 套筒 定位，為此取 5 40?d mm ， 5 41? ? ? ?L m m，套筒長(zhǎng)為 ，后為 5mm。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從《機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)》中查取 a 值。因此，軸的支撐跨距為 L1=++42= L2=42+89/2+97= L3=++89/2= 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。先計(jì)算出截面 C 處的 MH、 MV及 M的值列于下表。 2 39。 3. 低速軸的設(shè)計(jì) (1) 低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 （ min/r ） 中速軸功率（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T（ mN? ） 133 (2) 作用在軸上的力 已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為 250d mm? ，根據(jù) 式 (1014)， 則 1 1 1 2 8 4 3 8 6 02 / = 6 0 6 22 7 8 .4???tF T d N 11 t a n / c o s 6 0 6 2 * t a n 2 0 / c o s 1 4 .1 6 2 2 7 5 .6??? ? ? ?rtF F N 11 t a n 5 7 4 . 1atF F N??? （ 3）初步確定軸的最小直徑 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算： ： 選取 45 號(hào)鋼作為軸的材料 ，調(diào)質(zhì)處理。 查表取 A=112 A=112 3m in 1 .0 7 1 1 2 1 1 .7 8 4 / 1 3 3 .3 6 5 3 .3 7? ? ? ?d mm 則： min ?d mm 圓整 ： Mpaca ?? 安全 2 2 2 2 311 / 5 0 0 3 7 . 8 ( 0 . 6 2 6 4 6 7 0 ) / ( 0 . 1 4 6 ) = 1 7 . 1 0 5 5 M P aca M T W??? ? ? ? ? ?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 28 從左至右以此為 1,2,3,4,5 （ 1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案： 該軸（輸出軸）左端先后裝入大圓柱齒輪、擋油 環(huán) 、軸承、軸承套，右端先裝入擋油 環(huán) 、軸承。結(jié)構(gòu)如圖： （ 2）確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度： 軸段 1：為支撐軸頸，用來安裝 鏈輪 。 軸段 3： 為便于拆裝軸承， d3d2,故選 30213 型圓錐滾子軸承，d3=65mm,T=,D=120mm。則 L3=+8+10+=45,套筒軸向?yàn)?18mm， 高 4mm。 大齒輪分度圓直徑為，為便于齒輪的裝拆， 43d 5 70d mm? ? ?， 已知大齒輪齒寬為 84mm，為保證齒輪的軸向定位，則 L4== 軸段 5： 齒輪的另一端由軸肩定位，軸肩高 5mm，寬度 b 為 b,b=7mm，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 29 則 d5=79mm,L5=7mm， 軸段 6：其直徑與軸段 3 一致， d6=d3=65mm,考慮軸承的軸向定位，故加一高3mm，寬 10mm 的套筒，由于軸承選擇與軸段 3 一致， T=，則L4=+10=33mm。 根據(jù)軸徑 69?d mm ，查鍵的標(biāo)準(zhǔn)（ GB109679） ,確定截面尺寸為 20 12? ? ?bh 根據(jù)輪轂寬度 81?l mm ，查鍵的標(biāo)準(zhǔn)（ GB109679），在鍵長(zhǎng)系列中選取1 70?L mm 鏈輪鍵的選擇 選用 A 型平鍵。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。其支點(diǎn)尺寸為 ?a mm ， 軸承支點(diǎn)到齒輪載荷作用點(diǎn)距離為 1 ?l mm ，齒輪載荷到軸承支點(diǎn)的距離為 2 ?l mm 軸承到鏈輪的距離為 3 ?l mm 和鏈輪 上的 作用 力： T1= 1 1 1 2 8 4 3 8 6 02 / = 6 0 6 22 7 8 .4???tF T d N 11 t a n / c o s 6 0 6 2 * t a n 2 0 / c o s 1 4 .1 6 2 2 7 5 .6??? ? ? ?rtF F N 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 30 11tan F N??? 2. 水平面內(nèi)的支承反力和彎矩 0xF?? 1 2 1 0? ? ?H H tR R F ? ? 0AMF? ? ? ? ?1 1 2 3 t 2 3 0? ? ? ? ?HF l l l F l l 解得： 1 4552?HRN 2 1510?HRN 水平面內(nèi)的彎矩： Mh1=4552*=272892 Mh2=1510*=180898 3. 豎直面內(nèi)的支承反力和彎矩 0yF?? 12 0? ? ? ?v v rR R F P ? ? 0AMF? ? ? ? ?1 1 2 1 2 1 2 3 . / 2 0? ? ? ? ? ? ? ?V v aR l R l l P l l l F d 解得： 1 2211??vRN 2 14405?vRN 豎直面內(nèi)的彎矩： 1 1 1 132549? ? ? ?vvM R l Mv2=14405*+*=929171 4. 合成彎矩 W 221 1 1vHM M M?? ? ? ? ?22272892 132549??=303379 222 2 2vHM M M?? ? ? ? ?22929171 180898??=946616 5. 扭矩 T 843860?T Nmm caM 當(dāng)量彎矩 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度。 取折合系數(shù) ?? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 31 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 結(jié)果 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 32 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 結(jié)果 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 33 （ 6） 確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1） 判斷危險(xiǎn)截面 截面 1,2,3 既受扭矩作用又 受彎矩作用 ， 4,5僅受彎矩作用，而且彎矩力 與2,處 最大彎矩力一樣。 ，軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面 其 無需校核。 截面 3 的應(yīng)力集中影響和截面 4 的相近，但截面Ⅲ不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面ⅠⅡ顯然更不必校核。 2） 截面 Ⅳ 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 3 30 . 1 0 . 1 6 5 2 7 4 6 3W d m m m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 3 30 . 2 0 . 2 6 5 5 4 9 2 5TW d m m m m? ? ? ? 截面 Ⅳ 左側(cè)的彎矩為 ,對(duì) 30213 圓錐棍子， a= 6 0 . 9 5 4 29 2 9 1 7 1 2 8 9 3 4 N m?? ? ? ? 截面 Ⅳ 上的扭矩為 843860T N mm?? 截面上的彎曲應(yīng)力 289346 b M M P a M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 843860 54925T TT M P a M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45Cr，調(diào)質(zhì)處理。 31和167。 cacaSSSS?? 安全 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 結(jié)果 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 35 3） 截面 Ⅳ 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 3 30 . 1 0 . 1 7 0 3 4 3 0 0W d m m m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 3 30 . 2 0 . 2 7 0 6 8 6 0 0TW d m m m m? ? ? ? 截面 Ⅳ 右側(cè)的彎矩為 289346M N m?? 截面 Ⅳ 上的扭矩為 843860T N mm?? 截面上的彎曲應(yīng)力 289346 b M M P a M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 843860 68600T TT M P a M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45Cr，調(diào)質(zhì)處理。 31和167。 軸承壽命的校核 軸承 1 徑向 : 11 F N?? 軸向 : 1 F N?? 軸承 2 徑向 : 22 1051rF F N?? 軸向 : 02?aF 因此 ,軸承 1 為受載較大的軸承 ,按軸承 1 計(jì)算 11 rFF ?? 因其基本額定靜載荷為 18KN, 按表 136, ~?pf ,取 ?pf 按表 135 注 1,對(duì)深溝球軸承取 ?f ,則相對(duì)軸向載荷為 001 4 . 7 2 7 1 . 5 C ??? 在表 135 中介于 之間 , 對(duì)應(yīng)的 e 值為 ,X=1,Y=0 故 ( ) 1 . 0 ( 1 1 0 7 7 . 3 ) 1 0 7 7 . 3p r aP f X F Y F N? ? ? ? ? ? 663310 10 29500( ) ( ) 23280260 60 1470 h CLhnP? ? ? ?? 查表 133 得預(yù)期計(jì)算壽命 T=8*350*16=44800 hL ,故合適 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 結(jié)果 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 37 軸承載荷 軸承 1 徑向 : 11 F N?? 軸向 : 1 F N?? 軸承 2 徑向 : 22 F N?? 軸向 : 2 ? 因此 ,軸承 2 為受載較大的軸承 ,按軸承 2計(jì)算 預(yù)選軸承型號(hào)為 30208的圓錐滾子 軸承 ， 寬度 ?T mm， 外圈直徑 D=80mm， 其內(nèi)圈直徑 40?d mm Cr=63kn 11 rF eF ? ? ?, 查表 135 得 X=1,Y=0, 按表136, ~?pf , 取 ?pf , 故( ) 1 . 2 8 6 5 . 8 1 0 3 8 . 9 6p r aP f X F Y F N? ? ? ? ?,6 310 ( ) 13 84 05 .760 rh CLhnP?? 查表 133 得預(yù)期計(jì)算壽命 ` 44800hhLL??z 過程分析 結(jié)果 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 38 1. 低速軸的軸承 選用 30213 型圓錐滾子軸承，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)》表 132，得120rC kN? , ?? （ 1） 求兩軸承所受到的徑向載荷 1rF 和 2rF 由低速軸的校核過程中可知： 1 4552NHFN? ， 2 1510NHFN? 1 2211NVFN?? ， 2 14405NVFN? 221 1 1 5060r N H N VF F F? ? ? 222 2 2 14483r N H N VF F F? ? ? （ 2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力 1aF 和 2aF 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 137 得 YFF rd 2? 125060 16872 1 . 514483 48282 1 . 5ddFN?????? 因?yàn)?? 所以 e d dF F N F? ? ? 1121482 8 817 .5 425 4828a d aeadF F F NF F N? ? ? ? ??? （ 3） 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 1P 和 2P 11 rF eF ? ? ? 224828 rF eF ? ? ? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 136，取載荷系數(shù) ?pf 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) — 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器 39 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明 結(jié)果 22 1 . 1 1 4 4 8 3 1 5 9 3 1 . 3prP f F N? ? ? ? ? ?111 0 . 4 1 . 1 ( 0 . 4 5 0 6 0 1