高速轴的设计

七 七 高速轴的设计高速轴的设计 已知 5 445kw 960r min 54 16 27 08 II P II n II TN m 1 2 II TT N m 1 求作用在齿轮上的力 2 27 08 cos 51 280 1 1 1 2cos t T F d 3 10 14 1024 79 N 384 41 N 14cos 20tan 1024 79 cos tan 1 1 n t r F F 1024 79 255 51 N tan 11ta FF tan14 圆周力圆周力 径向力 径向力及轴向力及轴向力的方向如图所示的方向如图所示 1 t F 1r F 1a F 1 初步确定轴的最小直径 先按式 3 0 P dA n 初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 号钢 r 调质 处理 查图表 取 110 得 110 0II A 3 min n P Ad mm 19 62mm 3 960 445 5 该轴直径 d 100mm 有一个键槽 轴颈增大 5 7 安全起见 取轴颈增大 5 则 圆整后取mmdd60 2019 6205 1 05 1 min2min2 d2 21mm 输入轴的最小直径是安装联轴器处的直径 选取联轴器的型号 联轴器的计算转矩公式为 11 caA TK T 查图 机械设计基础 表 17 1 取 1 3 则 A K 1 3 54 16 caII TN m 70 41 N m 根据 70 41及电动机轴径 D 38mm 查 机械基础 caII TN m 综合课程设计 表 17 5 选用 TL6 型弹性套柱销联轴器 确 定轴最小直径 32 mm minII d 2 轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案 经分析比较 选用如图所示的装配方 案 1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 联轴器采用轴肩定位 I II 段 32mm 由式 h 0 07 III d 0 1 d 取 37mm 轴端用轴端挡圈固定 查 机 II III d 械基础综合课程设计 图表 10 30 取挡圈直径 40 1 D mm 65 mm III L 2 初步选择滚动轴承 该传动方案没有轴向力 高速轴转速较 高 载荷不大 故选用深沟球轴承 根据 37mm 查 II III d GB276 1994 初步取 0 组游隙 0 级公差的深沟球轴承 6010 其尺寸为 d D B 40mm 80mm 18mm 故 40mm IIIIVVII VIII dd 3 取 48 mm 68mm V VI d IV VVI VII LL 4 采用凸缘式轴承盖 取轴承盖的总宽度为 40mm 到联轴器 的距离为 15mm 则 55mm II III L 5 取套筒长度为 20mm 大齿轮 2 和与齿轮 3 之间 2 的距离 c 10mm 可得 38mm VII VIIIIIIIV LL 10 2 65 85mm 3 轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位采用普通 C 型平键连接 按 32 III d mm 70mm 查图表 选用键 III L 10mm 8mm 60mm 滚动轴承与轴的周向定位 b h l 采用过渡配合来保证 选用直径尺寸公差为 m6 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 查图表 取轴端倒角为 1 6 各轴肩处圆角半径为 R1 45 二 中速轴 III 轴 的设计 已知 5 07 kw 262 74 184 26r min III P III T N m III n 1 求作用在齿轮上的力 1024 79 N 384 41 N 255 51N 21tt FF 21rr FF 21aa FF 2 262 74 0 050 10509 6 N 3 3 2 III t T F d 3825 18 N 0 33tan20rt FF 轴上力的方向如下图所示 初步确定轴的最小直径 根据式 10 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调质处理 查图表 取 110 于是得 0III A 110 mm 33 21mm 该轴的最小直径为安装轴承处的 minIII d 3 5 07 184 26 直径取为 35mm minIII d 轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案 如图 2 确定轴的各段直径和长度 1 根据 35mm 取 35mm 轴承与齿轮 2 之间 minIII d III d 2 采用套筒定位 取 37 mm 齿轮 2 与齿轮 3 之 IIIIIV VI dd 间用套筒定位 取 40 mm 齿轮 3 采用轴肩定位 III IV d 取 h 3mm 则 46mm 由于轴环宽度 b 1 4h 轴 II IV V d 的设计 取 10mm 取套筒长 13mm 则 62 10 2 72mm 62mm 2 初步选择滚动轴承 由于配对的斜齿轮相当于人字齿 轴 II 相对于机座固定 则 III 轴应两端游动支承 选取外圈无挡边圆柱滚子轴承 初步选取 0 组游隙 0 级公差的 N 系列轴承 N207E 其尺 寸为 d D B 35mm 72mm 17mm 由于轴承内圈受 轴向力 轴端不受力 轴承内圈轴端采用圆螺母与垫片紧 固 根据 GB T812 88 选用 M33 1 5 规格的圆螺母及相应 的垫片 圆螺母厚度 m 10mm 垫片厚度 s 1mm 则取 13mm 取套筒长 23mm 则 IIVII VII LL 17 23 40mm 选用嵌入式轴承盖 取轴承端盖的总宽度为 27mm 3 轴上零件的周向定位 齿轮的周向定位都采用普通平键连接 按 40mm 65 mm III IV d III IV L 37 mm 37mm 62mm II III d V VI d V VI L 查图表 取各键的尺寸为 III IV 段 b h L 10mm 8mm 55 mm II III 段及 V VI 段 b h L 10mm 8mm 55mm 滚动轴承的周向定位靠过渡配合来保证 选公差为 m6 1 确定轴上圆角和倒角尺寸 查图表 取轴端倒角为 1 0 各轴肩处的圆角半径为 R1 45 低速轴 轴 IV 的设计 三 低速轴 轴 IV 的设计 已知 4 87kw 974 31 47 73r min IV P IV TN m IV n 1 求作用在轴上的力 10509 6 N 3825 18 N 43tt FF 43rr FF 2 初步确定轴的最小直径 按式 10 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢调 质处理 查图表 取 115 于是得 0IV A 115 mm 53 74mm 该轴的最小直径为安装联 minIV d 3 4 87 47 73 轴器处的直径 选取联轴器的型号 根据式 11 查图表 取 1 5 则 A K 1 5 974 31 1461 5 caIV TN m N m 根据 1461 5 查标准 GB5014 85 考虑到带式运输机运转平 caIV TN m 稳 带具有缓冲的性能 选用 HL5 型弹性柱销联轴器 选取 轴孔直径 d 55mm 其轴孔长度 L 84mm 则轴的最小直径 55mm minIV d 3 轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案 经比较 选取如下图所示的方案 2 根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 1 取 55mm 为了满足半联轴器的轴向定位要求 采用轴 VIII IX d 肩定位 由 h 0 07 0 1 d 取 63mm 联轴器用轴 VII VIII d 端挡圈紧固 查图表 指导书表 13 19 取 65mm 2 D 90mm VIII IX L 2 初步选择滚动轴承 根据轴上受力及轴颈 初步选用 0 组游隙 0 级公差的深沟 球轴承 6313 其尺寸为 d D B 65mm 140mm 33mm 故 65mm IIIVI VII dd 3 轴承采用套筒定位 取 73mm 36mm IIIIIV VI dd IIIVI VII LL 4 根据轴颈查图表 P 表 15 2 指导书表 13 21 取安装齿轮处 轴段 75mm 齿轮采用轴肩定位 根据 IIIIIIIVIV dd h 0 07 0 1 d 取 h 6mm 则 81mm 轴环宽度 IV V d b 1 4h 1 4 6mm 8 4mm 取10 5mm IV V L 5 取 70 5mm 2 5mm 60 mm 8mm IIIIV d IIIIV L IVIV L IIIIII L 6 根据轴 II 轴 III 的设计 则 56mm 采用凸缘式轴承 II III L V VI L 盖 取轴承盖的总宽度为 40mm 到联轴器的距离为 15mm 则 55mm 3 轴上零件的周向定位 齿轮 半联轴器与轴的周向定位都采用普通平键连接 根据 75mm 60 mm IVIV d IVIV L 55mm 90mm VIII IX