【正文】 28 第八章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 1， 齒輪軸的設(shè)計(jì) (1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1， 5— 滾動(dòng)軸承 2— 軸 3— 齒輪軸的輪齒段 4— 套筒 6— 密封蓋 7— 軸端擋圈 8— 軸承端蓋 9— 帶輪 10— 鍵 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用 45調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS 軸的輸入功率為 PⅠ = KW 轉(zhuǎn)速為 nⅠ = r/min 根據(jù)課本 P205（ 132）式，并查表 132，取 c=115 d≥ mmnPC 33 ???Ⅰ (3)確定軸各段直徑和長度 PⅠ 的值為前面第 10 頁中給出 在前面帶輪的計(jì)算中已經(jīng)得到 Z=3 其 余的數(shù)據(jù)手冊得到 D1=Φ 30mm L1=60mm D2=Φ 38mm L2=70mm D3=Φ 40mm L3=20mm D4=Φ 48mm L4=10mm 29 ○ 1 從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 D1=Φ 30mm，又帶輪的寬度 B=（ Z1） e+2 f =（ 31） 18+2 8=52 mm 則第一段長度 L1=60mm ○ 2 右起第二 段直徑取 D2=Φ 38mm 根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為 30mm，則取第二段的長度 L2=70mm ○ 3 右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6208型軸承，其尺寸為 d D B=40 80 18，那么該段的直徑為 D3=Φ 40mm，長度為 L3=20mm ○ 4 右起第四段， 為滾動(dòng)軸承的定位軸肩 ,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取 D4=Φ 48mm，長度取 L4= 10mm ○ 5 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為Φ 66mm，分度圓直徑為Φ 60mm，齒輪的寬度為 65mm，則，此段的直徑為 D5=Φ 66mm，長度為 L5=65mm ○ 6 右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩 ,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取 D6=Φ 48mm D5=Φ 66mm L5=65mm D6=Φ 48mm L6= 10mm D7=Φ 40mm L7=18mm Ft= Fr= RA=RB 30 長度取 L6= 10mm ○ 7 右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為 D7=Φ 40mm，長度 L7=18mm (4)求齒輪上作用力的大小、方向 ○ 1 小齒輪分度圓直徑： d1=60mm ○ 2 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為： T1 = 105 N mm ○ 3 求圓周力： Ft Ft=2T2/d2=2 105/60= ○ 4 求徑向力 Fr Fr=Ft tanα = tan200= Ft， Fr的方向如下圖所示 （ 5）軸長支反力 根據(jù)軸承支反 力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力： RA=RB=Ft/2 = N 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0 那么 RA’=RB’ =Fr 62/124= N （ 6）畫彎矩圖 右起第四段剖面 C 處的彎矩： 水平面的彎矩： MC=PA 62= Nm 垂直面的彎矩： MC1’= MC2’=RA’ 62= Nm 合成彎矩： = RA’=RB’ = N MC= MC1’= MC2’ = Nm MC1=MC2 = T= Nm α = MeC2= ［ σ 1］ =60Mpa 31 NmMMMM CCCC 2221221 ?????? （ 7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft d1/2= Nm （ 8）畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α = 可得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩： NmTMM CeC )( 2222 ??? α （ 9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 ○ 1 右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。 已知 MeC2= ,由課本表 131 有 : ［σ 1］ =60Mpa 則： σ e= MeC2/W= MeC2/( D43) = 1000/( 443)= Nm［σ 1］ ○ 2 右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： NmTM D ???? ）（ α σ e= MD/W= MD/( D13) = 1000/( 303)= Nm［ σ 1］ 所以確定的尺寸是安全的 。 受力圖如下： MD= 32 33 第九章 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1， 5— 滾動(dòng)軸承 2— 軸 3— 齒輪 4— 套筒 6— 密封蓋 7— 鍵 8— 軸承端蓋 9— 軸端擋圈 10— 半聯(lián)軸器 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用 45調(diào)質(zhì) ，硬度 217~255HBS 軸的輸入功率為 PⅡ = KW 轉(zhuǎn)速為 nⅡ = r/min 根據(jù)課本 P205（ 132）式，并查表 132，取 c=115 d≥ mmnPC 33 ???Ⅰ (3)確定軸各段直徑和長度 ○ 1 從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 Φ 45mm，根據(jù) D1=Φ 45mm L1=82mm D2=Φ 52mm L2=54mm 34 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TC=KA TⅡ = =， 查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5014— 2021，選用 LXZ2 型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長 度為 l1=84mm,軸段長 L1=82mm ○ 2 右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取 Φ 52mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為 30mm，故取該段長為L2=74mm ○ 3 右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6211型軸承，其尺寸為 d D B=55 100 21，那么該段的直徑為Φ 55mm，長度為 L3=36 ○ 4 右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為 270mm，則第四段的直徑取Φ 60mm,齒輪寬為b=60mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4=58mm ○ 5 右起第五段，考慮齒輪的軸向定位 ,定位軸肩，取軸肩的直徑為 D5=Φ 66mm ,長度取L5=10mm ○ 6 右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為 D6=Φ 55mm，長度 L6=21mm D3=Φ 55mm L3=36mm D4=Φ 60mm L4=58mm D5=Φ 66mm L5=10mm D6=Φ 55mm L6=21mm Ft= 35 (4)求齒輪上作用力的大小、方向 ○ 1 大齒輪分度圓直徑： d1=270mm ○ 2 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為： T1 = 105N mm ○ 3 求圓周力： Ft Ft=2T2/d2=2 105/270= ○ 4 求徑向力 Fr Fr=Ft tanα = tan200= Ft， Fr的方向如下圖所示 （ 5）軸長支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支 反力： RA=RB=Ft/2 = N 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0 那么 RA’=RB’ =Fr 62/124= N （ 6）畫彎矩圖 右起第四段剖面 C 處的彎矩： 水平面的彎矩： MC=RA 62= Nm 垂直面的彎矩： MC1’= MC2’=RA’ 62= Nm 合成彎矩： NmMMMM CCCC 2221221 ?????? （ 7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= Ft d2/2= Nm （ 8）畫當(dāng)量彎矩圖 Fr= RA=RB = RA’=RB’ = N MC= MC1’= MC2’ = Nm MC1=MC2 = T= Nm α = MeC2= 36 因?yàn)槭菃?向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，α = 可得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩： NmTMM CeC )( 2222 ??? α （ 9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 ○ 1 右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。 已知 MeC2= ,由課本表 131 有 : ［σ 1］ =60Mpa 則： σ e= MeC2/W= MeC2/( D43) = 1000/( 603)= Nm［σ 1］ ○ 2 右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： NmTM D ???? ）（ α σ e= MD/W= MD/( D13) = 1000/( 45