二级减速器课程设计的轴校核.docx

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=35 mm，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，带轮与轴的周向定位采用平键连接，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，圆锥滚子轴承与轴的周滚子轴承与轴的周向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×。
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，=0.61(电动机功率因数)，则
=0.55×0.61× kw0.3157 kw
又
于是
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

而

圆周力，径向力及轴向力的方向如图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）。

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

弯矩M

总弯矩

扭矩T

表2 截面B

载荷
水平面H
垂直面V

支反力

弯矩M

总弯矩

扭矩T

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（即危险截面A和危险截面B）的强度。根据及表1和表2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A

前已选定小锥齿轴的材料为45钢，调制处理，查得=60MPa。因此，故截面A安全。
截面B

前已选定小锥齿轴的材料为45钢，调制处理，查得=60MPa。因此，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=30 mm，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

图3 大锥齿轴
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，拨盘与轴的周向定位采用平键连接，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，圆锥滚子轴承与轴的周滚子轴承与轴的周向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×。
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
=0.3157× kw0.2970kw

又
于是
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

而

圆周力，径向力及轴向力的方向如图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）。

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

弯矩M

总弯矩

扭矩T

表4 截面C

载荷
水平面H
垂直面V

支反力

弯矩M

总弯矩

扭矩T

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（即危险截面B和危险截面C）的强度。根据及表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=60MPa。因此，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=60MPa。因此，故截面C安全。