设计(4)

Ⅰ轴的设计与校核滚动轴承的选择与寿命计算 1、输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1 P1=21.78kw n1=730r/min T1=285.08N*m 2、求作用在齿轮上的力 已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为dm1?108.44mm 而 圆周力 Ft=2T1/dm1 径向力 Fr=Ft*tanacos? 轴向力 Fa=Ft*tana*sin? 3. 初步确定轴的直径 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 由公式d?3p 计算轴的直径并加大3%以考虑键槽的影响 n 查《机械设计》表8.6 取A=105则 d>=321.78/730=32.5 轴上有两个键槽，d增大0.05-0.07 d=35 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径d12，为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号HL5。 联轴器的计算转矩Tc=K*T1，查《机械设计》表11.2，由于受到中等冲击，故取K=1.5，则 Tc=427.62N*m 查《机械设计课程设计》表14-6，选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2000N*m，半联轴器的孔径d1=50mm d2=60mm，半联轴器长度L=107mm。 4. 轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案如图二 （2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩d12=50mm,L12=105mm，故取2-3段的直径d23=60mm 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触球轴承，参照工作要求并根据，由《机械设计课程设计》表13-2中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7014c，其尺寸为d*D*T=70*110*20，d34=d56=70mm，而L34=L56=18mm。 这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由《机械设计课程设计》表13-2查取 d45=80mm,L45=95mm 3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径d67=60；为使挡油环可靠地压紧轴承5-6段应略短于轴承宽度，故取L67=82mm （3）轴向定位 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按d6?7由《机械设计课程上机与设计》表6-1查得平键截面b?h?12mm?8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为30mm，同时H7为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k6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。 Ⅱ轴的设计与校核滚动轴承的选择与寿命计算 1. 计算作用在圆柱齿轮上的力 功率P2=20.91kw 转矩T2=958.25 转速n2=208.5r/min （1）圆柱斜齿轮 （2）圆锥直齿轮 圆周力Ft1=- Ft1=-2364.66N 径向力Fr1= -Fa1=230.35N 轴向力Fa1=- Fr1=829.27N 2.初步确定轴的最小直径 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 由式8-2 d?3p 计算轴的直径并加大5%以考虑键槽的影响 n 查《机械设计》表8.6 取A=105 则 d>=51.7取d=55 3.轴的结构设计 （1） 拟定轴上零件的装配方案（见图四） （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触球轴承，参照工作要求并根据d12=d56=55mm，由《机械设计课程设计》表13-2中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7211c，其尺寸为d*D*B=55*100*21，d12=d56=55mm,L12=61mm,L56=71mm。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由 《机械设计课程设计》 表13-2取挡油环直径57mm。 2）取安装齿轮的轴段d23=65mm，锥齿轮左端与左轴承之间采用挡油环定位，查机械设计手册知锥齿轮轮毂长L23=(1-1.2)*d23=80mm， 3） 已知圆柱直齿轮齿宽b=140mm，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取L45=138mm,d45=65mm。 4）取L34=45mm （3）轴上的周向定位 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按d2?3由《机械设计课程上级与设计》表11-1查得平键截面b?h?16mm?10mm，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为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H7；圆k6柱齿轮的周向定位采用平键连接，按d4?5由《机械设计课程上机与设计》表11-1查得平键截面b?h?16mm?10mm，键槽用键槽铣刀加工，长为60mm，同时为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H7；滚动轴k6承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。 键的位置可得力的作用点位置 L1=103.7mm L2=134mm L3=93.7mm （2）绘制轴的弯矩图和扭矩图 1)求轴承反力 H水平面 RH1=4178N RH2=511.23N V水平面 Rv1=1435.66N Rv2=1362.14N 2）齿宽中点出的弯矩 H水平面 MH=433259N.mm V水平面 Mv=148878N.mm 合成弯矩 M2?MH?MV=458124N.mm 22扭矩T T2=352700 N.mm （5）按弯扭合成强度校核轴的强度 轴的材料为45号钢调质处理，由表8.2查得?B?640N/mm2 由表8.7查得材料许用应力[??1]b?60N/mm2 当量弯矩Mca?M2?(?T)2取折合系数α=0.6 则齿宽中点处当量弯矩 Mca1=147459 N.mm ?ca?McaMca?=40.37N/mm2 3W0.1d该轴满足强度要求 ( 6 )轴承较合 查设计手册，7408B轴承的主要性能参数为：Cr=67000N, Cor=475000N,e=0.43 1) 计算轴承支反力 合成支反力R1=Fr12?Ft12=1019.47N 2 R4=Fr42?Ft4=4281.63N 2) 计算轴承派生轴向力 由表10.7轴承派生轴向力S S1=R1?0.5=509.74N S4=R4?0.5=2140.63N 3) 计算轴承所受的轴向载荷 A1=2140.81N A2=2140.81N 4) 计算轴承所受当量动载荷 轴承工作有中等冲击，由表10.6载荷系数 因A1/R1>e,查表10.5 X=0.44,Y=1.3 故P1=fp=1.5 ffp（x1R1+y1A1）=3577.94N 因A3/R3=1.2>e,查表10.5 X=0.44,Y=1 故P4=p（x4R4+y4A4）=2260.70N 5) 计算轴承寿命