又根据文献【1】中P25和P26查得碳钢的特性系数, 错误!未找到引用源。,取错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。,取错误!未找到引用源。
于是,计算安全系数错误!未找到引用源。值,根据文献【1】中15-6式和15-8式查得,
故可知该低速轴安全。
8.2.3分析截面Ⅵ右侧
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右侧的弯矩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。 根据文献【1】中的附表3-8用插值法可求得,
错误!未找到引用源。=3.01,并取错误!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,
又根据文献【1】中P25和P26查得碳钢的特性系数,
错误!未找到引用源。,取错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。,取错误!未找到引用源。 于是,计算安全系数Sca值,根据文献【1】中15-6式和15-8式查得,
故可知该低速轴的截面Ⅳ右侧的强度也是足够的。由于该减速器没有大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性,故可略去静强度校核。至此,低速轴的设计计算即告结束。
8.3 高速轴的设计及计算
8.3.1轴的材料的选择
由于高速轴转速高,功率不大,故选最常用的材料为45优质碳素结构钢,调质处理。
8.3.2轴的最小直径
根据文献【1】中式15-2可初步估算轴的最小直径,
式中:错误!未找到引用源。—最小直径系数,根据文献【1】中表15-3按45钢查得错误!未找到引用源。
P3—高速轴的功率(KW),由表5.1可知:P3?2.44KW n3—高速轴的转速(r/min),由表5.1可知:n3?60.04r/min 因此:
dmin?Ao3P3?38.17mm n3由上知高速轴的直径必须大于错误!未找到引用源。,分析知该轴最小处错误!未找到引用源。接联轴器。设计错误!未找到引用源。。
8.3.3 轴的结构设计
一、拟定轴上零件的装配方案
低速轴的装配方案如下图7.4所示,
图7.4低速轴的结构与装配
二、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
①Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ段的直径
式中错误!未找到引用源。—轴Ⅱ处轴肩的高度(mm),根据文献【1】中P364中最后一段查得定位轴肩的高度
错误!未找到引用源。故取错误!未找到引用源。
②初步选择滚动轴承。因滚动轴承同时受径向力和轴向力的作用,根据文献【1】中表13-1可选3型圆锥滚子轴承。根据文献【2】中表8-30中参照工作要求并根据错误!未找到引用源。,由轴承产品目录中可初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30305,其基本尺寸资料如下表7.5所示
表7.5 30305型圆锥滚子轴承
参数 数值mm 标准图 d D 25 62
T C a B
18.25 15 13 17 由上表6.5可知该轴承的尺寸为错误!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6.5可知30305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
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。 ⑤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,取端盖的外端面与卷筒右端面间的距离错误!未找到引用源。(参考图7.4),故取错误!未找到引用源。。 ⑥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
至此,经过步骤①②③④⑤⑥已初步确定了轴的各段直径和长度,如上图7.2所示,并归纳为下表7.6所示:
表7.6 高速轴的参数值
轴的截面(mm) 参数轴的参数 符号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 轴段长度 轴段直径 轴肩高度 l d 21 — 1.5 46 24 0.5 44 25 2 46 29 2.5 4 34 2.5 103 29 2 25 25 — h 三、 轴上零件的周向定位
齿轮、卷筒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错误!未找到引用源。,键槽用键槽铣刀加工,长为错误!未找到引用源。,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错误!未找到引用源。键槽用键槽铣刀加工;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。
四、 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。
8.4 中间轴的设计
8.4.1轴的材料的选择
取轴的材料为45优质碳素结构钢,调质处理。
8.4.2轴的最小直径
根据文献【1】中15-2式可初步估算轴的最小直径,