材料同为45号钢
输出轴上的功率P??=2.57kW, 转速n3=63.74r/min, 转矩T3=3.85?105N?mm。
初定轴上的最小直径dmin?C3Pn?106?32.5763.74?36.348mm
式中, C——由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献[2]P193页表10.2,考虑扭矩大于弯矩,取小值,C=106。
P——轴传递的功率。错误!未找到引用源。 n——轴的转速。错误!未找到引用源。
考虑到轴上键槽适当增加轴直径,dmin?36.348?1.05?38.1。
轴上各个轴段的参数计算
轴段1,为输出轴与联轴器的连接部分。考虑对中性的要求。使用刚性联轴器。查表,可取联轴器其安装尺寸,孔径为38mm,J1型接口,孔径长L=60。轴段1的长度应略短于联轴器的长度。可取长l1=58mm。
轴段2
由于联轴器只传递转矩,轴段2的轴径可比轴段1略大。由唇形密封圈的标准。可取轴段2的轴径为42mm.轴段2的长度由轴承座的长度和轴段1靠近箱体的端面到轴承端盖的距离决定。经后面计算知,只能用嵌入式轴承端盖。
轴承座长为l?c1?c2???(5~8)mm.由表 计算知,取轴承端面螺栓为M18。由此得
l?c1?c2???(5~8)?22?20?8?5?63mm
取轴段1内侧轴肩到轴承端盖的距离为15mm.
轴段3
轴段3直径与轴承内径相同。暂取轴承为角接触球轴承7209C。则,轴段3的直径为45mm。轴段3长19mm。
轴承靠近箱体内表面的端面到箱体内表面的距离为5mm.(高速轴大齿轮齿轮齿顶圆处速度大于2m/s,由经验,轴承取油润滑) 则轴段2的长度为63-5+15=73mm。
轴段4
轴段4的轴径有轴肩高度决定。取h=(0.07~0.1)d=(0.07~0.1)45=3.15~4.5mm,取h=3.5mm 则轴段4的直径d4=d3+2 ?3.5=7+45=52mm。 轴段4长度由另外两根轴决定。
轴段5
轴段5为轴肩。考虑轴的倒角若取2mm.则轴肩高度应为倒角的2~3倍。取轴肩轴径
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d5=d4+4 ?2=60mm。轴肩长度为 0.1 倍 轴径 ,所以l5=0.1 ?60=6mm.
轴段6
轴段6固连低速级大齿轮。其内径可取52mm.长度应略小于齿轮齿宽。低速级大齿轮的齿宽为53mm,取轴段6的周长为l6=50mm。
轴段7
轴段7上套轴承7209C。故轴段7的轴径为45mm.轴承宽B=19mm。考虑大齿轮靠经箱体内壁的端面到箱体内壁的距离为10mm,轴承靠近箱体内壁的端面到内壁的距离有5mm(油润滑,原理陈诉同上)。所以轴段7的长度为l7=19+5+10+3=37mm。
至此,已经初步确定轴的各段直径和长度。
在上述计算中,若后续计算发现需使用齿轮轴,又小齿轮使用40Cr作为生产材料。其调质处理后的强度大于45号钢调质处理。知相同的轴径设计一定满足要求。
3.4输出轴强度的校核计算
输出轴的受力分析
Ft?2?T3d4?2?3.85?10195.1553945.68N
Fr?Fttanancos??3945.68?tan20cos14.4148°°?1482.79NFa?Fttan??3945.68?tan14.4148?1014.1649N°
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画出轴的受力简图
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首先, 确定轴承的支点位置时,查《机械设计手册》20-149表20.6-7.
对于7209C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. 经计算得 L1=104.7mm,L2=106.3mm,L3=45.3mm。
计算支反力(取向上为垂直正方向,向前为水平正方向)
在水平面上
Fr?L3?Fa?R1H?L2d2?1482.79?45.3?1014.16?106.3?45.31272?867.87N
R2H?Fr?R1H?1482.79-867.87=614.92N
在垂直平面上
R1V?Ft?L3L2?L3?3945.68?45.3106.3?45.3?1179.0N
R2V?Ft?R1V?3945.68?1179.0?2766.68N轴承1的总支承反力
R1?R1H?R1V?22867.87?1179.68?1463.98N
22轴承2的总支承反力
S??
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