B 27 由上表可知该轴的尺寸为错误!未找到引用源。 ,故错误!未找到引用源。 ;由于圆锥滚子轴承采用脂润滑,得用封油环进行轴向定位和挡油,取右端封油环的长度错误!未找到引用源。 ,故圆整后,错误!未找到引用源。 。
由于圆锥滚子轴承采用脂润滑,得用封油环进行轴向定位和挡油。有上表6.2可知30310型轴承的定位轴肩高度错误!未找到引用源。 ,因此,与滚子轴承接触的封油环两端的外径错误!未找到引用源。 。
③取轴Ⅳ处非定位轴肩轴肩的高度错误!未找到引用源。 ,则与齿轮配合的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径
轴Ⅶ处定位轴肩的高度
故取错误!未找到引用源。,对封油环进行定位,则轴段Ⅵ-Ⅶ的直径
④齿轮采用轴肩进行轴向定位,则齿轮的右端应有一轴环,轴肩的高度:
考虑到轴环的右端为非定位轴肩,故取错误!未找到引用源。 ,则
错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。
轴环的宽度应满足
取错误!未找到引用源。轮毂的宽度错误!未找到引用源。为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取错误!未找到引用源。。
④取轴承端盖的总宽度为错误!未找到引用源。。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离错误!未找到引用源。(参考图6.4),故取错误!未找到引用源。 。 ⑤取轴承盖端的总宽度错误!未找到引用源。,考虑到箱体的铸造误差以及轴承的整体布置,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取错误!未找到引用源。.已知滚动轴承宽度错误!未找到引用源。,齿轮2轮毂的宽度错误!未找到引用源。,则
错误!未找到引用源。≈61mm
至此,经过步骤①②③④⑤已初步确定了轴的各段直径和长度,如上图7.4
所示,并归纳为下表7.4.2所示,
表7.4.2 低速轴的参数值
轴的截面(mm) 参数轴的参数 符号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 轴段长度 轴段直径 轴肩高度 l d h 82 40 — 3.5 46 47 1.5 56 50 1.5 82 53 4.5 6 Ⅵ Ⅶ 61 59 4.5 Ⅷ 36 50 — 62 1.5 7.2.3 轴上零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用圆头普通平键连接。根据文献【1】
中表6-1按错误!未找到引用源。查得齿轮轮毂与轴连接的平键截面b×h=16mm×10mm,键槽用键槽铣刀加工,长为L=70mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为错误!未找到引用源。;同样,按错误!未找到引用源。查得联轴器与轴连接的平键截面b×h=12mm×8mm键槽用键槽铣刀加工,长为L=70mm,半联轴器与轴配合为错误!未找到引用源。;滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为k6。
7.2.4 确定轴上圆角和倒角尺寸
根据文献【1】中表15-2查得,取轴端倒角为错误!未找到引用源。,各轴肩处的圆角半径见图6.4。
8.求轴上的载荷
首先根据轴的结构图(图6.4)做出轴的计算简图(6.6图)。在确定轴承的支点位置时,应从圆锥滚子轴承a值入手。对于30310型圆锥滚子轴承,由上表6.2中可知a=23mm.因此,作为简支梁的轴的支承跨距错误!未找到引用源。,根据轴的设计简图做出轴的弯矩图和扭矩图如下图7.5所示。
Ft4=3766NFr4=1393NFa4=942NTAF'NV1=Fa4BωCFNH111171FNV2FNH2121Ft4=3766NFNH1=2337NMH=172938NFNH2=1429NFr4=1393NF'NV1=Fa4FNV1M1=201246NMa=FaD/2Fa4=942NMV1=103082NMV2=-2420NMVM2=172945NMT=412350N*mmT图7.5 低速轴的受力分析
5. 求轴上的载荷
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时, 查《机械设计手册》20-149表20.6-7.
对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.
MH
L2?L3?114.8mm?60.8mm?175.6mm
L360.8FNH1?Ft?4961.94??1718N
L2?L3175.6L2114.8FNH2?Ft?4961.94??3243N
L2?L3175.6FaD2?748N FNV1?L2?L3FNV2?Fr?FNV1?1860?748?1112N MH?172888.8N?mm
MV1?FNV1L2?748?114.8?85870.4N?mm MV2?FNV2L3?748?60.8?45478.4N?mm
FrL3?2222M1?MH?MV?172889?85870?193039N?mm 1M2?178770N?mm
8.1按弯扭校核轴的疲劳强度
进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度。根据文献【1】中15-5式查得,
式中:错误!未找到引用源。—C截面的计算应力(MPa)
错误!未找到引用源。—折合系数,该低速轴单向旋转,扭转切应力为
脉动循环变应力,故根据文献【1】中P373应取折合系数错误!未找到引用源。。
错误!未找到引用源。—抗弯截面系数(mm3),根据文献【1】中表15-4
按圆形截面查得
前已选定轴的材料为45钢,调质处理,根据文献15-1查得表错误!未找到引用源。。因此错误!未找到引用源。故安全。
8.2精确校核轴的疲劳强度
8.2.1 判断危险截面
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用,虽然键槽、轴肩及过度配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定
的,所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均无需校核。
从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合引起的应力集中最严重;从受载荷的情况来看,截面C上的应力最大。截面Ⅴ的应力集中的影响和截面Ⅳ的相近,但截面Ⅴ不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大,但应力集中不大(过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端),而且轴的直径最大,故截面C也不必校核。截面Ⅵ和Ⅶ显然更不必校核。根据文献【1】中附表3-4和附表3-8可知键槽的应力集中系数比过盈配合的小,因而该轴只需校核截面Ⅳ左右两侧即可。
8.2.2 分析截面Ⅵ左侧
根据文献【1】中表15-4按圆形截面查得,
抗弯截面系数: 错误!未找到引用源。 抗扭截面系数: 错误!未找到引用源。 截面Ⅵ左侧的弯矩M: 错误!未找到引用源。
截面Ⅵ上的扭矩: 错误!未找到引用源。 截面上的弯曲应力: 错误!未找到引用源。 截面上的扭转切应力: 错误!未找到引用源。
轴的材料为45钢,调质处理。根据文献【1】中表15-1查得错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。。
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数错误!未找到引用源。及错误!未找到引用源。根据文献【1】中附表3-2查的。因错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。,经插值后可查得,
错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。 根据文献【1】中附图3-1可得轴的材料的敏性系数, 错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。 根据文献【1】中附3-4式查得有效应力集中系数,
根据文献【1】中附图3-2和附图3-3查得
尺寸系数: 错误!未找到引用源。=0.76 扭转尺寸系数: 错误!未找到引用源。
轴按磨削加工,根据文献【1】中附图3-4查得表面质量系数,
轴未经表面强化处理,即表面高频淬火强化系数错误!未找到引用源。,根据文献【1】中3-12式及3-14b式可得综合系数,