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轴承盖螺钉直径：d3螺钉=(0.4～0.5) df =6.348mm～7.935mm ， 取 d3螺钉=7mm 所以LB=(0.15～0.25) d3螺钉=1.05～1.75mm.取LB=1.5mm。 查【2】(P37表4-15).可知：e=(1～1.2)d3螺钉=7mm～8.4mm 取e=8mm,同时取m=16.5mm。 则 L2 =e+m+LB=8+16.5+1.5=26mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距：L=L3+L4+L5+L6=60+34+6+10=110mm 5、求作用在轴上的外力和支反力 根据轴系机构图绘制轴的计算简图,如图7.2(a)(b)(c)(d)(e) d3螺钉=7mm LB=1.5mm e=8mm m=16.5mm L2 =26mm L=110mm 图7.2 轴的强度计算 轴上所受的外力有：作用在齿轮上的两个分力,圆周力Ft和径向力Fr,方向如图所示；作用在齿轮和半联轴器之间轴段上的扭矩为T。 (1)、求转矩：T2 =9.55P2/n2=955031.59/109.10=138.45N?m T2=138.45N?m
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(2)、求分度圆直径：已知: d 2=165mm (3)、求圆周力：Ft=2T2/d2=1678.2 N (4)、求径向力：Fr=Ft2tanα=1678.23tan20 N=610.8N 将作用在轴上的力向水平面和垂直面分解,然后按水平和垂直面分别计算. 1.垂直面的支反力(见图7.2(b)) ○RAV=RBV=Fr/2=610.8/2=305.4N 0d 2=165mm Ft=1678.2 N Fr=610.8N RAV=305.4N 2.水平面上的支反力(见图7.2(c)) ○RAH=839.1N RAH=RBH=Ft/2=1678.2/2=839.1N 6、作弯矩图 (1).作垂直弯矩图(见图7.2(b)) 垂直面上截面的D处的弯矩 MDV=-RAV3(L3+L4+L5)/2=-305.43110/2N?mm=-16797N?mm (2).作水平面弯矩图(见图7.2(c)) MDH=RAH3(L3+L4+L5)/2=839.13110/2N?mm=46150.5N?mm (3).作合成弯矩图(见图7.2(d)) 把水平面和垂直面上的弯矩按矢量和合成起来,其大小为: MD=(MDV+MDH)=(16797+46150.5)N?mm =49112.2N?mm 4).作扭矩图(见图7.2(e)) 扭矩只作用在齿轮和半联轴器中间平面之间的一段轴上，T=T2=138.45N?m。 6.校核轴的强度 轴在D处截面处的弯矩和扭矩最大,故为轴的危险截面,轴单向转动,扭矩可认为按脉动循环变化,故取折合系数??0.6。轴的材料为45钢,调质处理,查【1】(P224表15-1),得[σ]=60MPa。 221/2221/2 MDV=-16797 N?mm MDH=46150.5N?mm MD=49112.2N?mm T=138450 N2mm ??0.6 [σ]=60MPa
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2MD?(?T)2?ca??W2MD?(?T)2?[49112.22+(0.63138450)2]1/2/(0.13403)MPa 30.1dσca=15.1MPa =15.1MPa?[?]=60MPa 由此可知,轴的强度满足要求。 （二）输入轴的设计 1、选择轴的材料 与输出轴选材一样,选择45钢,调质处理。 2.齿轮上作用力的计算 (1)转矩已知：T1=9.55P1/n1=955031.66/357.5=44344 N2mm (2)分度圆直径已知：d 1=50mm (3)求圆周力：Ft=2T1/d1=1773.8 N (4)求径向力：Fr=Ft2tanα=1773.83tan20 N=645.6N 3.按扭转强度估算轴的最小直径 轴径d的设计计算公式为：d≥A(P1/n1) 1/30 45钢调质处理 P1=1.66KW n1=357.5(r/min) Ft=1773.8 N Fr=645.6N d1=20mm 18
查【1】(P230表15-3),取A=115,代入上面公式,有 ：d>=19.2mm 查【1】(P230),上式求出的直径为轴的最小直径,即外伸轴段直径,需要圆整为标准直径,与标准件相配是应与标准件相一致。当轴上开有键槽时,轴径还应增大5%～7%(一个键槽)或10%～15%(两个键槽),因为外伸轴段上有一个键槽。所以,取d1=19.2(1+5%)=20.16mm 查【2】(P139表14-1),可知：取最细的轴径 d1=20mm 4、轴的结构设计 (1)确定轴上零件的位置和固定方法 单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置在齿轮两边.轴外伸端安装联轴
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器,齿轮靠油环和套筒实现.轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定 ,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位. (2)确定轴的径向尺寸 查【2】(P42),定位轴肩：当直径变化时为了固定轴上零件或承受轴向力时,其轴肩高度要大些,如图7.3中的○1与○2,○4与○5,○6与○7处的轴肩. 查【1】(P226表15-2),定位轴肩高度a=(0.07～0.1)d,轴环宽度b?1.4a. 查【2】(P42),有配合或安装标准件的直径：轴上有轴、孔配合要求的直径,如图7.3所示的安装齿轮处的直径○4,一般应取标准值(见查【2】P97表10-7).另外,安装轴承及密封元件处的轴径○3、○7和○2 ,应与轴承及密封元件孔径的标准尺寸一致(见查【2】表13-2和表17-5). 查【2】(P43),非定位轴肩：轴径变化仅为装拆方便时,相邻直径要小些,一般为1～3mm.如图7.3中○2与○3、○3与○4、○5与○6的轴径变化. 由以上可知 ：d1=20mm， d1=20mm d2=d1+2(0.07～0.1)d1=22.8mm～26mm ， 取d2=24mm。 d2= 24mm d3=d2+(1～3)=25mm～27mm ， 取d3=25mm。 d3=25mm d4=d3+(1～3)=26mm～28mm ， 取d4=28mm。 d4=28mm d5=d4+2(0.07～0.1)d4=31.92mm～33.6mm ， 取 d5=32mm。 d5=32mm d7=d3=25mm 。 d6=d7+2(0.07～0.1)d7=28.5mm～30mm ， 取d6=30mm。 3)选择轴承型号 由于○7和○3两处都安装轴承,初选深沟球轴承,查【2】(P130表13-2),可知,轴承代号为6005,轴承宽度B=12mm,安装尺寸为damin=30mm所以可知d6=30mm。 (4)确定轴的轴向尺寸 由轴上安装零件确定的轴段长度,如图7.3中○1、○4、○7处由带轮轴、齿轮的轮毂宽度及轴承宽度确定.查【2】(P43)知,一般情况下,轮毂宽度L=(1.2～1.6)d,最大宽度Lmax?(1.8～2)d,轮毂过紧则轴向尺寸不紧凑,装拆不便,而且键连接不能过长,键长一般不大于(1.6～1.8)d,以免压力沿键长分布不均匀现象严重.轴上零件靠套筒或轴端挡圈轴向固定时,轴段长
d7=25mm d6=30mm B=12mm 19
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度l应较轮毂宽L短(2～3)mm,以保证轴上零件定位可靠. 所以,L1=(1.8～2)d-3=(1.8～2)320-3=33mm～37mm , 取 L1=36mm。 L4=(1.2～1.6)d4-2=(1.2～1.6)328-2=31.6mm～42.8mm，取 L4=42mm。 因为轴端倒角45度,所以L7=B+2=14mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁的距离取为2mm(采用脂润滑),取套筒长L=16mm；所以 L3=12+16+2=30mm 齿轮位于轴的中间,即L5+ L6= L套筒,所以可得L5=6mm,L6=10mm。 查【2】(P21),可知： 套筒L1=36mm L4=42mm L7=14mm L3=30mm L5=6mm L6=10mm 地脚螺栓直径、轴承盖螺钉直径与输出轴的相同： df=15.87mm ,d3螺钉=7mm 。 LB=1.5mm 所以LB=(0.15～0.25) ，d3螺钉=1.05～1.75mm.取LB=1.5mm。 e=8mm 查【2】(P37 表4-15).可知：e=(1～1.2)d3螺钉=7mm～8.4mm，取e=8mm,同时取m=16.5mm。 m=16.5mm 所以 ,L2 =e+m+LB=8+16.5+1.5=26mm。 L2 =26mm
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