二级减速器课程设计的轴校核.docx
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二级减速器课程设计的轴校核
1.1小锥齿轴校核
1.1.1初步确定小锥齿轴的最小直径
按照同类机械类比的方法初步确定轴的最小直径dmin=35mm,选取轴的材料为45钢,调质处理。
1.1.2
小锥齿轴的结构设计
图1小锥齿轴根据实际情况要求,选择图1所示方案。
1.1.2.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足锥齿的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出轴肩,左端采用锥齿端面定位,同理为了满足皮带轮的轴向定位要求,Ⅴ-Ⅵ轴段左端需制出一轴肩,右端采用皮带轮端面定位,为了满足轴承的轴向定位要求,Ⅱ-Ⅲ轴段右端需制
出一轴肩,左端采用轴承端盖定位,为了满足轴承的轴向定位要求,Ⅳ-Ⅴ轴段左端需制出一轴肩,右端采用轴承端盖定位。
初步选择轴承,考虑到主要承受径向载荷,同时也承受不小的轴向载荷,故选用圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据dⅡ-Ⅲ=45mm,由轴承产品目录中初步
选取圆锥滚子轴承30209,其尺寸为d×D×B=45mm×85mm×19mm,lⅡ-Ⅲ=50mm。
取安装锥齿的轴段的直径dⅠ-Ⅱ=35mm,锥齿的最左端与最右端之间采用端盖定位。
取安装带轮的轴段直径dⅤ-Ⅵ=35mm,带轮的最左端与最右端之间采用端盖定位。
1.1.2.2轴上零件的周向定位
锥齿与轴的周向定位采用平键连接,按dⅠ-Ⅱ=35mm,由机械零件手册查的平键截面b×h=10mm×8mm,键槽用键槽铣刀加工,长为22mm,同时为了保证锥齿与轴的配合有良好的对中性,故选择锥齿与轴的配合为H7,带轮与轴的周向定位k6
采用平键连接,按dⅤ-Ⅵ=42mm,由机械零件手册查的平键截面b×h=12mm×8mm,键槽用键槽铣刀加工,长为40mm,同时为了保证带轮与轴的配合有良好的对中性,故选择锥齿与轴的配合为H7,圆锥滚子轴承与轴的周滚子轴承与轴的周向
k6
定位是由过渡配合来。
1.1.2.3轴上倒角的尺寸
取轴端倒角为2×450。
1.1.3小锥齿轴上的功率P1、转速n1和转矩T1
若取每级齿轮传动的效率(包括轴承效率在内)=0.97,1=0.61(电动机
功率因数),则
P1P12=0.55×0.61×0.972kw0.3157kw
又
n1n17001238.0952rmin
1i2.94min
于是
P1
T1955000019550000
0.3157Nmm12661.6019Nmm
1n1
238.0952
1.1.4
求作用小锥齿轮上的力
因已知小锥齿轮的分度圆直径为
d2mz12.53690mm
2T1212661.6019
而Ft1N281.3689N
td290
tanntan200
FrFtn281.36890'''103.4443N
rtcoscos8006'34''
FaFttan281.3689tan80063'4''40.0921N
圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向如图2所示
1.1.5求小锥齿轴上的载荷
首先根据小锥齿轴的结构图(图1)做出轴的计算简图(图2)。
在确定轴承的支点位置时,应从手册中查取a值。
对于30209型圆锥滚子轴承,由手册查得a=18.6mm。
因此,作为悬臂梁的小锥齿轴的支撑跨距L2=157.2mm,
L1=55.4mm。
根据小锥齿轴的计算简图做出的弯矩图和扭矩图(图2)。
从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A和截面B是小锥齿轴的危险截面。
现将计算出的截面A处与截面B处的Mh、Mv及M的值列于表1与表2(参看图2)。
Ft(L1L2)Fh1L2
FtFh1Fh2
Fh1380.5282NFh299.1592NMH15587.8388Nmm
FrFV1FV2
MaFV1L2Fr(L1L2)
MaFad2
aa2
FaFV2'
FV2'40.0921NFV1128.4231NFV224.9788NMv3926.6704Nmm
Ma1804.1447Nmm
MMH2MV216074.8082Nmm
图2轴的载荷分析图
表1截面A
载荷
水平面H
垂直面V
支反力
Fh1380.5282N
Fh299.1592N
FV1128.4231N
FV224.9788N
弯矩M
MHa0Nmm
Mva1804.1447Nmm
总弯矩
MaMHa2MVa21804.1447Nmm
扭矩T
P0.3157
T1955000019550000Nmm12661.6019Nmm1n1238.0952
表2截面B
载荷
水平面H
垂直面V
支反力
Fh1380.5282N
Fh299.1592N
FV1128.4231N
FV224.9788N
弯矩M
MH15587.8388Nmm
Mv3926.6704Nmm
总弯矩
MMH2MV216074.8082Nmm
扭矩T
P10.3157
T1955000019550000Nmm12661.6019Nmm1n1238.0952
1.1.6按弯扭合成应力校核小锥齿轴的强度
进行校核时,通常只校核小锥齿轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截
前已选定小锥齿轴的材料为45钢,调制处理,查得1=60MPa。
因此ca1,故截面A安全截面B
16074.808220.612661.60192
3
0.1453
前已选定小锥齿轴的材料为45钢,调制处理,查得1=60MPa。
因此ca1,故截面B安全。
1.2大锥齿轴校核
1.2.1初步确定大锥齿轴的最小直径按照同类机械类比的方法初步确定轴的最小直径dmin=30mm,选取轴的材料为45钢,调质处理。
1.2.2大锥齿轴的结构设计
根据实际情况要求,选择图3所示方案。
1.2.2.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足锥齿的轴向定位要求,Ⅵ-Ⅶ轴段左端需制出轴肩,右端采用锥齿端面定位,同理为了满足拨盘的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩,左端采用拨盘端面定位,为了满足动挤压盘的轴向定位要求,Ⅱ-Ⅲ轴段右端需制出一轴肩,左端采用动挤压盘端面定位,为了满足轴承的轴向定位要求,Ⅲ-Ⅳ轴段右端需制出一轴肩,左端采用轴承端盖定位,同理为了满足轴承的轴向定位要求,Ⅴ-Ⅵ轴段左端需制出一轴肩,右端采用轴承端盖定位,。
初步选择轴承,考虑到主要承受径向载荷,同时也承受不小的轴向载荷,故选用圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据dⅢ-Ⅳ=40mm,由轴承产品目录中初步选取圆锥滚子轴承30208,其尺寸为d×D×B=40mm×80mm×18mm,lⅢ-Ⅳ=60mm。
取安装锥齿的轴段的直径dⅥ-Ⅶ=35mm,锥齿的最左端与最右端之间采用端盖定位。
取安装拨盘的轴段直径dⅠ-Ⅱ=30mm,拨盘的最左端与最右端之间采用端盖定位。
取安装动挤压盘的轴段直径dⅡ-Ⅲ=35mm,动挤压盘的最左端与最右端之间
采用端盖定位。
1.2.2.2轴上零件的周向定位
锥齿与轴的周向定位采用平键连接,按dⅥ-Ⅶ=35mm,由机械零件手册查的平键截面b×h=10mm×8mm,键槽用键槽铣刀加工,长为25mm,同时为了保证锥齿与轴的配合有良好的对中性,故选择锥齿与轴的配合为H7,拨盘与轴的周向定位
r6
采用平键连接,按dⅠ-Ⅱ=30mm,由机械零件手册查的平键截面b×h=10mm×8mm,键槽用键槽铣刀加工,长为18mm,同时为了保证锥齿与轴的配合有良好的对中性,故选择锥齿与轴的配合为H7,圆锥滚子轴承与轴的周滚子轴承与轴的周向
m6
定位是由过渡配合来。
1.2.2.3轴上倒角的尺寸
取轴端倒角为2×450。
1.2.3大锥齿轴上的功率P2、转速n2和转矩T2
若取每级齿轮传动的效率(包括轴承效率在内)=0.97,则
22
P2P12=0.3157×0.972kw0.2970kw
又n2n11238.095236102.0408r
21i184min
P20.2970
于是T2955000029550000Nmm27797.7028Nmm
2n2102.0408
1.2.4求作用大锥齿轮上的力
因已知大锥齿轮的分度圆直径为
d3mz22.584210mm
Fr1Ft1tann264.7400tan020'''97.3308N
r1t1coscos8006'34''
Fa1Ft1tan264.7400tan8006'34''37.7226N
圆周力Ft1,径向力Fr1及轴向力Fa1的方向如图2所示
1.2.5求大锥齿轴上的载荷
首先根据大锥齿轴的结构图(图4)做出轴的计算简图(图5)。
在确定轴承的支点位置时,应从手册中查取a值。
对于30208型圆锥滚子轴承,由手册查得a=16.9mm。
因此,作为悬臂梁的小锥齿轴的支撑跨距L2=60.6mm,
L1=133.8mm。
根据大锥齿轴的计算简图做出的弯矩图和扭矩图(图5)。
从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B和截面C是大锥齿轴的危险截面。
现将计算出的截面B处与截面C处的Mh1、Mv1及M1的值列于表3与表4(参看图2)。
Ft1(L11L12)Fh12L11
Ft1Fh12Fh11
Fh11119.9047NFh12384.6447NMH116043.2456Nmm
Fr1FV12
L11Ma1Fr1(L11L12)
d3
Ma1Fa12
Fa1
FV11'37.7226NFV11
73.8310NFV12171.1617NMv19878.5840Nmm
Ma13960.8740Nmm
M1MH12MV1218840.7047Nmm
图3轴的载荷分析图
表3截面B
载荷
水平面H
垂直面V
支反力
Fh11119.9047N
FV1173.8310N
Fh12384.6447N
FV12171.1617N
弯矩M
MH116043.2456Nmm
Mv19878.5840Nmm
总弯矩
M1MH1MV1
18840.7047Nmm
扭矩T
P0.2970
T195500009550000
Nmm27797.7028Nmm
n2102.0408
表4截面C
载荷
水平面H
垂直面V
支反力
Fh11119.9047N
FV1173.8310N
Fh12384.6447N
FV12171.1617N
弯矩M
MHc0Nmm
Ma13960.8740Nmm
总弯矩
McM
22
HaMa13960.8740Nmm
扭矩T
P
0.2970
T295500009550000
Nmm27797.7028Nmm
n2
102.0408
1.2.6按弯扭合成应力校核小锥齿轴的强度
进行校核时,通常只校核小锥齿轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截
及表3和表4中的数据,以及小锥齿轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取=0.6,小锥齿轴的计算应力
截面B
前已选定小锥齿轴的材料为45钢,调制处理,查得1=60MPa。
因此ca1,
故截面B安全。
截面C
前已选定小锥齿轴的材料为45钢,调制处理,查得1=60MPa。
因此ca1,故截面C安全。
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