轴的设计计算.docx

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1、例题：某一化工设备中的输送装置运转平稳，工作转矩变化很小，以圆锥-圆柱齿轮减速器作为减速装置。试设计该减速器的输出轴。减速器的装置简图如下。输入轴与电动机相联，输出轴通过弹性柱销联轴器与工作机相联，输出轴为单向旋转（从装有联轴器的一端看为顺时针方向）。已知电动机功率P=10kW，转速n1=1450r/min，齿轮机构的参数列于下表：级　别z1z2mn(mm)mt(mm)βαn齿　宽(mm)高速级2075　3.5　1大圆锥齿轮轮毂长L=50低速级239544.0404B1=85,B2=80　　解：　　

2、1.求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3　　　　　若取每级齿轮传动的效率（包括轴承效率在内）η＝0.97，则　　　　　　　　　　　　　　　又　　　　　　　　　于是　　　　　　　2.求作用在齿轮上的力　　　　　因已知低速级大齿轮的分度圆直径为　　　　　　　　　　　　　而　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图。　　　　　　　　　　　　　3.初步确定轴的最小直径　　先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调质处理。取A0=112，于是得　　输

3、出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ－Ⅱ。为了使所选的轴直径dⅠ－Ⅱ与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。　　联轴器的计算转矩Tca=KAT3,考虑到转矩很小，故取KA=1.3,则：Tca=KAT3=1.3×960000N·mm=1248000N·mm按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB5014-85或手册，选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000N·mm。半联轴器Ⅰ的孔径dⅠ＝55mm；故取dⅠ－Ⅱ=55mm；半联轴器长度L＝112mm，半联轴器与

4、轴配合的毂孔长度L1=84mm。4．轴的结构设计　　1)拟定轴上零件的装配方案　　　本题的装配方案已在前面分析比较，现选用如图所示的第一种装配方案。　　2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度　　　⑴为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴端右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径dII-III＝62mm；左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D＝65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比L1略短一些，现取lI-II

5、=82mm。　　　⑵初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用。故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dI-II=62mm，由轴承产品目录中选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313，其尺寸为d×D×T=65×140×36,故dⅢ-Ⅳ=65mm；而lⅦ-Ⅷ=36mm。　　　右端滚动轴承采用轴肩进行定位。由手册上查到30313型轴承的定位轴肩高度h=6mm，因此，取dⅥ-Ⅶ=77mm。　　　⑶取安装齿轮处的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径dⅣ-Ⅴ=70mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定

6、位。已知齿轮轮毂的宽度为80mm，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lⅣ-Ⅴ=76mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，取h=6mm,则轴环处的直径dⅤ-Ⅵ=82mm。轴环宽度b≥1.4h,取lⅤ-Ⅵ=12mm。　　　⑷轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。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l=30mm，故取lII-III=50mm。　　　⑸取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm，圆锥齿

7、轮与圆柱齿轮之间的距离c=20mm。考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm。已知滚动轴承宽度T=36mm，大圆锥齿轮轮毂长L=50mm,则　　　lIII-IV=T+s+a+(80-76)=36+8+16+4mm=64mm　　　lVI-VII=L+c+a+s-lV-VI=50+20+16+8-12mm=82mm　　　至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。　　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平键联接。按dIV-V由手册查得平键截面b

8、×h=20×12(GB1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，长为63mm(标准键长见GB1096-79),同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为16×10×70，半联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。　　4）确定轴上圆角和倒角尺寸。　　　取轴端倒角为2×45°，各轴肩处的圆角半径见图。5．求轴上的载荷　　首先根据轴的结构图，作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位