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3. 修正螺旋角
??arccosmn(Z1?Z2)3(25?100)?arccos?15°56?33?
2a2?130将??15°56?33?带入上述过程进行计算得 4. 计算分度圆直径
d1?mnZ1?52mm cos?d2?mnZ2?208mm cos?5. 计算齿宽b??d?d1?52mm 则取b1=60mm,b2=52mm. 4.4.2圆柱齿轮传动强度校核
?F1?2KT2YFa1YSa1Y?Y????F1? bd2mnYY2KT1YFa2YSa2Y?Y???F1Fa2Sa2???F2? bd1mnYFa1YSa1?F2?1.计算系数
(1)计算重合度系数
Y??0.25?0.75???0.25?0.75?0.686 1.72(2)计算螺旋角系数
15°56?33??Y??1-????1-1??0.867 ??120120?2.计算当量齿数
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ZV1?ZV2Z135??26cos3?cos315?21?53??
Z2140???104???cos3?cos315?2153查取齿形系数 YFa1=2.58,YFa2=2.17 查取应力集中系数 YSa1=1.59,YSa2=1.84 3.计算弯曲疲劳许用应力[σF]=KFN·σ
(1).弯曲疲劳极限应力σ
Flim/SF
Flim1=450MPa,σFlim2=390MPa
(2).查取寿命系数 KFN1=1 KFN2=1
(3).安全系数 SF=1 (取失效概率为1%) 则[σ
F1]=420MPa F2]=390MPa
[σ
(4).计算弯曲应力
2?1.67?55.47?103?F1??2.58?1.59?0.686?0.867 60?52?2?72.44MPa?[?F1]=420MPa?F2??F1?故设计合理。
2.17?1.84?70.51MPa?[?F2]=390MPa
2.58?1.594.5 轴的计算
4.5.1 轴径初估
估计原则,参数选择及计算,轴径最小值与安全性、经济性的矛盾 初步估算轴径时应按切应力法定最小轴径dmin
选取轴的材料为45钢(调质),根据《机械设计》P143页公式d?C3初步计算轴径
Ⅰ轴上的转速、功率、和转矩:
Pnn1?960r/min P1?2.31kw13
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轴受不大的弯矩时c?112,且因轴上有单键槽,增大轴径的3%,故得:
d1?1.03?112?32.31?15.01(mm) 960因第一根轴为悬臂设计,为使轴的刚度较大,加工容易经济性好,应适当加大最
小轴径,取
d1?18(mm)
Ⅱ轴上的转速、功率、和转矩:
n2?376.32r/min P2?2.17kw 轴受不大的弯矩时c?112,且因轴上有单键槽,增大轴径的3%,故得:
d2?1.03?112?32.17?20.68(mm)
376.32第二根轴有两个齿轮,为保证可靠运转,应适当加大轴径,又因最小轴径处安装
齿轮,故定d2=30mm
Ⅲ轴上的转速、功率、和转矩:
n3?93.04r/min P3?2.08kw 轴受不大的弯矩时c?112,且因轴上有单键槽,增大轴径的3%,故得:
d3?1.03?112?32.08?32.50(mm) 93.04第三根轴载荷最大,为保证可靠运转,应适当加大轴径,故定d3=40mm
4.6 键的选择及键联接的强度计算
4.6.1 键联接方案选择
键联接常用于轴与轴上零件之间的可拆联结。根据需要,采用不同键,不同的配合方式。键为标准零件,一般分为两大类:一类是平键和半圆键,另一类是斜键。选择的方案如下: 方案1:平键
平键连接中键的侧面是工作面,靠键与键槽的互相挤压传递转矩,普通平键中,圆头键牢固地卧于指状铣刀铣出的键槽中;方头键常用螺钉紧固;一端圆头一端方头键用于轴伸处。平键中还有导键和滑键,他们都用于动联接。 平键制造容易,对中性好,拆装方便,在一般情况下不影响被联接件的定心,可用于承受高速、承受冲击和变载荷的轴,应用广泛。
方案2:半圆键
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半圆键用于静联接,键的侧面为工作面。它的优点是工艺性好,同平键一样具有制造容易,装卸方便,不影响定心等。
它的缺点是轴上的键槽较深,对轴的削弱较大,所以主要用于载荷较小的联接,也常用作锥形轴联接的辅助装置。
方案3:斜键
楔键和切向键等都属于斜键,它靠键、轴、毂之间的摩擦力或工作面之间的挤压来传递转矩,还可以传递单向的轴向力。楔键相对于平键的优点是可以传递单向的轴向力。
斜键的主要缺点引起轴上零件与轴的配合偏心,在冲击、振动或变载下容易松动,因此不宜用于要求准确定心、高速和冲击、振动或变载的联接。它的应用范围在逐渐缩小。
综上,由于使用的要求要能承受中等冲击、在输入轴端速度较高,
应选平键或半圆键,半圆键对轴的削弱大,要想保证刚度,就要使轴径变大,最后会影响整体重量和成本,所以,选择普通平键。
普通平键的配合分为松联接、正常联接和紧密联接三种形式。松联
接时,键在轴上及轮毂中均能滑动;正常联接时,键在轴上及轮毂上均固定,用于载荷不大的场合;紧密联接比上一种配合更紧,主要用于载荷较大,载荷具有冲击性,以及双向传递转矩的场合。
键的主要尺寸是键宽b和键高h,其中键宽b为基本尺寸,b的大小
根据轴径而定,h的大小随即确定,键长根据轴和毂的长度定。
4.6.2 键联接的强度计算
器和齿轮的要求选定。所选键具体数据如下: 轴 轴径 b h L 输入轴 中间轴 输出轴 d1=18 d2=22 d3=33 D4=35 D5=43 6 6 10 10 12 6 6 8 8 8 35 28 28 52 45 标准 GB/T1095-2003 GB/T1095-2003 GB/T1095-2003 GB/T1095-2003 GB/T1095-2003 输出轴键校核:(1)联轴器处键校核 11T1?hl'd[?p]??8?42?35?150?441N?m44 (2)斜齿轮处键校核
11T2?hl'd[?p]??8?33?43?150?425.7N?m44 第一部分中求得的输出轴上转矩为 轴上所选键满足要求。
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T3?217.07N?m
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4.7 滚动轴承选择方案
①深沟球轴承:主要承受径向载荷和一定的双向轴向载荷,极限转速高,结构简单,价格低廉。
②调心球轴承:主要承受径向载荷和不大的双向轴向载荷。轴承外圈内表面是以轴承中点为心的球面,内外圈轴线允许有小于3°的相对偏转角,故能自动调心,以适应轴的变形或安装误差。这类轴承适用于弯曲刚度较小的轴、二轴承孔同心度较低及多支点的支撑中。
③圆柱滚子轴承:滚动体是圆柱滚子,内圈或外圈上有凹槽滚道,内外圈间可沿轴向作相对移动。它能承受大的径向载荷,不能承受轴向载荷,适用于刚性大、对中性好的支撑中。
④滚针轴承:径向结构尺寸紧凑,只能承受径向载荷。对轴的变形或安装误差很敏感,适用于转速较低、径向尺寸受限制的场合。
⑤角接触球轴承:能同时承受较大的径向载荷和单向轴向载荷,接触角愈大承受轴向载荷的能力也愈大。这类轴承宜成对使用,适用于旋转精度高的支撑。
⑥圆锥滚子轴承:与角接触球轴承类似,因滚动体与套圈间为线接触,故同时承受径向载荷和单向的轴向载荷的能力比角接触球轴承的大,但其极限转速低。轴承外圈可分离,安装、调整方便,宜成对使用。
⑦推力球轴承:两套圈的内孔直径不同,孔径小的与轴配合称为紧圈,孔径大的与轴有间隙称为松圈。它只能承受单向轴向载荷,应用于轴向载荷大,转速不很高的支撑中。
与轴承配合处轴的速度:
Ⅰ轴:v1??d1n1/60?1000?3.14?62?940/60?1000?3.04m/s Ⅱ轴:v2??d2n2/60?1000?3.14?62?303.2/60?1000?0.98m/s Ⅲ轴:v3??d3n3/60?1000?3.14?85?90.2/60?1000?0.40m/s
该减速器中,采用锥齿轮、圆柱斜齿轮进行传动,在传动过程中,既受径向载荷,又受轴向载荷,且成对使用时可减小轴向力,故选择角接触球轴承。
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