定位轴肩高度h = 3 mm,因此,取d23 = 35 mm。
4)考虑材料和加工的经济性,应将低速小齿轮和轴分开设计与制造。已知低速小齿轮的轮毂宽度为B = 83 mm,为了使挡油环端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取l23 = 81 mm。
5)取齿轮距箱体内壁之距离Δ = 16 mm,高速小齿轮和低速小齿轮之间的距离c = 12 mm。考虑箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取s = 8 mm,已知滚动轴承宽度T = 16 mm,则
l12 = T+Δ+s+2 = 16+16+8+2 = 42 mm l67 = T2T+s+Δ+2.5+2 = 16+8+16+2.5+2 = 44.5 mm
至此,已初步确定了轴的各段直径和长度。 6.轴的受力分析和校核 1)作轴的计算简图(见图a):
根据7206C轴承查手册得a = 14.2 mm
高速大齿轮齿宽中点距左支点距离L1 = (50/2-2+44.5-14.2)mm = 53.3 mm 中间轴两齿轮齿宽中点距离L2 = (50/2+14.5+83/2)mm = 81 mm 低速小齿轮齿宽中点距右支点距离L3 = (83/2-2+42-14.2)mm = 67.3 mm 2)计算轴的支反力: 水平面支反力(见图b):
1004.6×(81+67.3)+3256.3×67.3Ft1(L2+L3)+Ft2L3
= = 1826 N
L1+L2+L353.3+81+67.3
1004.6×53.3+3256.3×(53.3+81)Ft1L1+Ft2(L1+L2)
FNH2 = = = 2434.9 N
L1+L2+L353.3+81+67.3FNH1 =
垂直面支反力(见图d):
FNV1 =
Fr1(L2+L3)+Fa1d2/2-Fr2L3+Fa2d3/2
=
L1+L2+L3
378.3×(81+67.3)+266.1×250.345/2-1220.5×67.3+801×77.236/2
= 189.5 N
53.3+81+67.3
Fr1L1-Fa1d2/2-Fr2(L1+L2)-Fa2d3/2
FNV2 = =
L1+L2+L3
378.3×53.3-266.1×250.345/2-1220.5×(53.3+81)-801×77.236/2
= -1031.7 N 53.3+81+67.33)计算轴的弯矩,并做弯矩图: 截面B、C处的水平弯矩:
MH1 = FNH1L1 = 1826×53.3 Nmm = 97326 Nmm MH2 = FNH2L3 = 2434.9×67.3 Nmm = 163869 Nmm
截面B、C处的垂直弯矩:
MV1 = FNV1L1 = 189.5×53.3 Nmm = 10100 Nmm MV2 = FNV2L3 = -1031.7×67.3 Nmm = -69433 Nmm
分别作水平面弯矩图(图c)和垂直面弯矩图(图e)。 截面B、C处的合成弯矩:
M1 = M2 =
作合成弯矩图(图f)。 4)作转矩图(图g)。
5)按弯扭组合强度条件校核轴的强度:
通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即危险截面B)的强度。必要时也对其他危险截面(转矩较大且轴颈较小的截面)进行强度校核。根据公式(14-4),取? = 0.6,则有:
2
M1+(αT2)2
W
978492+(0.6×125.75×1000)2
MPa 30.1×35
22
MH1+MV1 = 97849 Nmm 22
MH2+MV2 = 177972 Nmm
Mca?ca = W =
=
= 28.8 MPa≤[???] = 60 MPa
故设计的轴有足够的强度,并有一定的裕度(注:计算W时,忽略单键槽的影响)。轴的弯扭受力图如下:
7.3 输出轴的设计
1.求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3
P3 = 1.57 KW n3 = 31.98 r/min T3 = 470.96 Nm
2.求作用在齿轮上的力
已知低速级大齿轮的分度圆直径为:
d4 = 302.765 mm
则:
2T32×470.96×1000Ft = = = 3111.1 N
302.765d4 0tanαntan20
Fr = Ft× = 3111.1×0 = 1166.1 N cosβ
cos13.827
Fa = Fttan? = 3111.1×tan13.8270 = 765.3 N
3.初步确定轴的最小直径
先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理,根据表,取:A0 = 112,于是得
3
dmin = A0×
P331.57
= 112×31.98 = 41 mm n3
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12,为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩Tca = KAT3,查表,考虑转矩变化小,故取KA = 1.5,则:
Tca = KAT3 = 1.5×470.96 = 706.4 Nm
按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 4323-2002或手册,选用LT8型联轴器。半联轴器的孔径为45 mm故取d12 = 45 mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为84 mm。