冉毅 一级蜗轮蜗杆传动
轴的设计计算 六、轴的设计计算 6.1、连轴器的设计计算 1、输入轴按扭矩初算轴径 选用45调质，硬度217~255HBS 根据教材【1】P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=115 3d??A。pn?115*33.519960?17.73mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则d=17.73*（1+5%）mm=18.6mm 标准孔径d=30mm，即轴伸直径为30mm，高速轴为了隔离振动与冲击,选用有弹性柱销连轴器，一边连38mm一边连30mm的只有LX3满足要求。 输出轴按扭矩初算轴径 选用45#调质钢，硬度（217~255HBS） 根据教材【1】P370页式（15-2），表（15-3）取A0=115 d??A3pn?115*33.13680?39.1mm 轴伸安装联轴器，考虑补偿轴的可能位移，选用无弹性元件的联轴器，由转速和转矩得 Tc=KT=1.539.550310633.136/80=561.4N?m 低速轴选用无弹性扰性联轴器JB/ZQ4384--1997，标准孔径d=45mm，许用应力为800许用转速250。参考【3】P154 表5： 型号 公称转矩Tn 允许转速[n] 轴孔直径d Y型长度 LX3 1250N.m 4750 30mm和38 82mm 无弹性挠性 800N.m 250 45mm 90mm 2、载荷计算 公称转矩T1=35.36，T2=374.36。由书中表14-1查得KA=1.5， 输入轴Tca?Ka*T?1.5*35.36=53.04N.m<1250N.m满足要求； 输出轴Tca?Ka*T?1.5*374.36=561.54N.m<800N.m满足要求。 Tca1?53N Tca2?561.5N 6.2、输入轴的设计计算 轴的结构设计： （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将蜗杆蜗齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称 布置，两轴承分别以轴肩和轴承盖定位。 （2）确定轴各段直径和长度 d1=30mm 1段：直径d1=30mm 长度取L1=80mm（连联轴器） 2段：由教材P364知h=（0.07~0.1）d得：h=0.08 d1=0. 08330=2.4mm L1=80mm 16
08级机械设计与制造课程设计
直径d2=d1+2h=30+232.4=35mm,长度取L2=50 mm 3段：初选用30208型单列圆锥滚子轴承，其内径为40mm，a宽度为16.9mm，T宽度为19.75mm取18mm加上冲压挡油环薄壁2mm；故III段长：L3=20mm 4段：由教材P364得：h=0.08 *d3=0.08340=4mm d4=d3+2h=40+234=48mm长度取L4=80mm 5段：直径d5=76mm 长度L5=120mm>B1（由于蜗杆齿顶圆直径75.6mm，则做成齿轮轴) 6段：直径d6= d=48mm 长度L6=80mm 7段：直径d7=d3=40mm 长度L7=L3=20mm d2=35mm L2=50 mm d3=40mm L3=18mm d4=48mm L4=80mm d5=76mm L5=120mm d6=48mm L6=80mm d7=40mm L7=20mm 图三 初选用30208型单列圆锥滚子轴承，其内径为40mm，宽度为18mm。 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=L4+L6+L5+2(t-a)+2*（挡油环 壁2mm）=289.70mm=290mm。为提高刚度，尽量缩小支承跨距L=（0.9--1.1） da1=（272.2--332.6）mm,则290mm满足要求。 （3）按弯矩复合强度计算 ①求小齿轮分度圆直径：已知d1=0.063m d2=302.4mm=0.3024m ②求转矩：已知T2=374.28N2m T1=35.0N2m ③求圆周力：Ft 根据教材P252（10-3）式得： Ft1=Fa2=2T1/d1=2*35/0.063=1111.11N Ft2=Fa1=2T2/d2=2*374.28/0.3024N=2475.4N ④求径向力Fr 根据教材【1】P252（10-3）式得： 0Fr=Ft22tanα=2475.43tan20=901N ⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=145mm 1、绘制轴的受力简图 2、绘制垂直面弯矩图 轴承支反力： Ld63Fr*?Fa*901*145?2475.4* 22?2?181.6N Fr1v?L290 Fr2v?Fre-Fr1v?901-181.6?719.4N 17
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22由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为： ?3 MC2=FrhL=555.63145310=80.5N2m 3、绘制水平面弯矩图 截面C在水平面上弯矩为： MC1=d*Ft/2=1111.1*63*10-3/2=35N2m 4、绘制合弯矩图 221/2280.521/2MC=(MC1+MC2)=(35)=87.8N2m 5、绘制扭矩图 MC=87.8N·m 转矩：T= TI=35.0N2m 校核危险截面C的强度 图四 22?c?????????1?经判断轴所受 ∵由教材P373式（15-5）?ca?W 扭转切应力为脉动循环应力,取α=0.6, Fr1h?Fr2h?Ft1?1111.1?555.6N 18
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?ca?M1?（?T3）W22?878002??0.6*350003?20.1*?76??2.06Mp ?ac?2.06Mp 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表15-1查得???1??60??a,因此?ca
d1=45mm d2=55mm d3=60mm d4=62mm d5=72mm d6=60mm L1=90mm L2=50 mm L3=46mm L4=88mm L5=8mm 冉毅 一级蜗轮蜗杆传动
由上述轴各段长度及正装T=23.75mm，a=22.4可由L=（L4+2）+L5+（套L6=36mm 筒长）+2(T-a)算得轴支承受力跨距L=136.7mm取138计算。 （3）按弯扭复合强度计算 ①求分度圆直径：已知d2=302.4mm ②求转矩：已知T2= TII=374.28N2m ③求圆周力Ft：根据教材P198（10-3）式得 Ft2=2T2/d2=2475.4N Fa2=1111.1N Ft2=2475.4 N ④求径向力Fr：根据教材P198（10-3）式得 0Fr=Ft22tanα=2475.43tan20=901N Fr=901N ⑤∵两轴承对称则LA=LB=69mm 图六 1、求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ dL302.4Fa*?Fr*1111.1*?901*69 22?2Fr1v??766.9N 138138 20