轴的设计67745.doc

三、轴的设计（一）、轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即： 。初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段键槽截面上有一个键槽时，轴径增大5%7%；有两个键槽的时，增大10%15%。值由机械设计表8-3确定：高速轴的；中间轴的；低速轴的 。高速轴: ， 因高速轴最小直径处要安装联轴器，设有一个键槽，则： ，取整数 。中间轴：， 因中间轴最小直径处要安装轴承，则取为标准值：。低速轴：， 因低速轴最小直径处要安装联轴器，设有一个键槽，则： ，取整数 。（二）减速器的装配草图的设计根据轴上的零件结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间的相对位置等要求，设计装配草图：参考机械设计图8-9（a）方案（三）轴的结构设计1、中间轴的结构设计:中间轴轴系的结构如图（1）、各轴段直径的确定 ：最小直径，滚动轴承处轴段，。深沟球轴承选取 6309，其尺寸为：。 ：低速级小齿轮轴段， 由此决定低速小齿轮和轴是分开式的结构。 ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求， 。 ：高速大齿轮轴段，。 ：滚动轴承轴段，.（2）、各段轴的长度确定 ：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定，。 ：由低速小齿轮的毂孔宽度 确定，。 ：轴环的宽度，。 ：由高速大齿轮的毂孔宽度 确定，. ：由深沟球轴承、挡油环及装配关系等确定，。（3）、细部结构设计由械设计课程设计12-1查得高速大齿轮处取A键：低速小齿轮处取A键：齿轮轮毂与轴的配合选为;滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为;参考教材查表8-2，肩处的过渡圆角半径见图，各倒角为C12、高速轴的结构设计:高速轴轴系的结构如图（1）各轴段的直径的确定：最小直径，安装联轴器外伸轴段，30mm。 ：密封处轴段，根据大带轮的轴向定位要求，定位高度，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），=40mm：滚动轴承处轴段，=45mm，滚动轴承选取6209，其尺寸为dDB=45mm85mm19mm：过渡轴段，由于高速齿轮传动的线速度大于2m/s，滚动轴承可采用飞溅式润滑。考虑到用轴肩定位轴承，所以=55mm齿轮处轴段：由于小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构。所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为45钢，调质处理：滚动轴承处轴段， （2）各轴段长度的确定：由联轴器从动端确定，=58mm：由箱体结构、轴承挡圈、装配关系等确定，=50mm：由滚动轴承装配关系决定，=29mm：由装配关系确定，=71.5mm：由高速级小齿轮宽度=32mm确定，=30mm: 由装配关系确定，：由滚动轴承装配关系等确定（3）细部结构由机械设计课程设计12-1可得，联轴器处取C键：bh-L=12mm8mm-60mm（t=5.0mm,r=0.3mm）在 处采用过盈配合，起到密封作用：滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为;参考教材查表8-2得：各轴肩处的过渡圆角半径,若30d18取R1倒角为C1。若50d30mm 取R1.6，C1.2。3、低速轴的结构设计:低速轴轴系的结构如图（1）各轴段直径的确定：滚动轴承处轴段，=80mm。滚动轴承选取6216，其尺寸为dDB=80mm140mm26mm：低速级大齿轮轴段，=90mm：轴环，根据齿轮的轴向地位要求，=100mm：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位，=90mm：滚动轴承处轴段，=80mm：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），=75mm：最小直径，安装联轴器的外伸轴段， （2）各轴段长度的确定：由滚动轴承、挡油环以及外伸轴段等确定，=53mm：由低速大齿轮的毂孔宽度确定，=40mm：轴环宽度，=10.8mm：由装配关系、箱体结构等确定，=39mm：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，=36mm：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，=55mm：，由联轴器的孔宽确定，105mm。（3）细部结构设计低速大齿轮处取键：；齿轮轮毂与轴的配合选为 ；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为;参考教材查表8-2得：各轴肩处的过渡圆角半径，若80d50 取R2，C2。若120d80 取R2.5，C2.5四、轴的校核（一）轴上作用力分析1、上力的作用点位置和支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽度的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置。轴上安装的6309轴承，从表12-6可知所以它的负荷作用中心到轴承外端面的距离a=9.5mm，故可计算出致电跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸。支点跨距L224mm，低速小齿轮的力作用点C到左支点A距离是L145mm；两齿轮力作用点之间的距离是L247mm；高速大齿轮的力作用点D到右支点B的距离是L334mm。（二）计算轴上的作用力齿轮2：齿轮3：（三）计算支反力1、垂直面支反力（XZ平面）由绕支点B的力矩和，得：，方向向下。同理，由绕支点A的力矩和，得：，方向也向下。由轴上的合力，校核：，计算无误。2、水平面支反力（XY平面），方向向下。同理，绕支点A的力矩和，得：由轴上的合力，校核：，计算无误。3、A点总支反力 B点总支反力（四）绘转矩，弯矩图1）垂直面内的弯矩C处弯矩：D处弯矩： 2）水平面内的弯矩C处弯矩： D处弯矩： 3）合成弯矩C处：D处：4）转矩 5）当量弯矩折算系数 =0.6C处：D处: （五）弯扭合成强度校核校核危险截面C的强度根据轴选定的材料45钢、调质处理，查得=60Mpa因为 ，故强度足够。五、键的选择和校核中间轴上的键由中间轴的细部结构设计，选定：高速大齿轮处的键为A键：b*H-L=14mm*9mm-18mm（t=5.5mm,r=3.8mm）；标记：键 14*18GB/T1096-1979；低速小齿轮处取A键：b*H-L=14mm*9mm-40mm（t=5.5mm,r=3.8mm）；标记：键14*40GB/T1096-1979；由于是同一轴的键，传递的扭矩相同，所以只需要校核短的键即可。齿轮轴段d=50mm,键的工作长度为l=L-b=50-14=36mm键的接触高度 k=0.5h=0.5*9=4.5mm;传递的转矩为：T2=419.53N/m;由教材表4-1 查得键静连接时的挤压许用应力 ，键联接强度足够。六、滚动轴承的选择与校核中间轴的滚动轴承（一）滚动轴承的选择根据载荷及速度情况，拟定选用圆锥滚子轴承。由中间轴的结构设计，根据，滚动轴承选取6309。其基本参数查机械设计课程设计表13-2，。 （二）滚动轴承的校核轴承受力图如图f-20所示图f-20 轴承受力图1、 径向载荷根据轴的分析，可知：A点总支反力，B点总支反力。2、 轴向载荷03、 当量动载荷P根据工况（无冲击或轻微冲击），由机械设计表9-8得，。1轴承：由表12-6可知2轴承：由表12-6可知4、 验算轴承寿命因，故只需验算1轴承。轴承预期寿命与整机寿命相同，为5（年）300（天）16（小时）=24000h。其中，温度系数（轴承工作温度小于），轴承具有足够寿命。七、联轴器的选择根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，高速轴选用弹性柱销联轴器。考虑到转矩变化很小，取，则。按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T 50141985，选用HL2型弹性柱销联轴器，其工程转矩为315Nm，孔径d=30mm,L=82mm,L1=60mm,许用转速为5600r/min，故使用。标记：HL2联轴器5014-1985 。低速轴选用弹性柱销联轴器。考虑到转矩变化很小，取，则。按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T 50141985，选用HL5型弹性柱销联轴器，其工程转矩为2000Nm，孔径d=65mm,L=142mm,L1=107mm,许用转速为2500r/min，故使用。标记：HL5联轴器5014-1985 。八、减速器整体结构尺寸减速器铸造箱体的结构尺寸名 称符 号结构尺寸箱座（体）壁厚9.85箱盖壁厚8箱座、箱盖、箱底凸缘的厚度、14.77 12 24.62 箱座、箱盖上的肋厚 、8、8.5轴承旁凸台的高度45轴承盖（即轴承座）的外径135，150，190地脚螺栓直径与数目 、20、4联接螺栓轴承旁联接螺栓直径16盖与座联接螺栓直径12箱座、箱盖联接螺栓直径1 2通孔直径12沉头孔直径26沉头座直径2 01 6定位销直径10轴承盖螺钉直径10视孔盖螺钉直径8箱体外壁至轴承座端面的距离42.5大齿轮顶圆与箱体内壁的距离10齿轮端面与箱体内壁的距离16轴承端盖外径135，150，190九、密封润滑的设计一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度