轴系结构设计2014

1、轴轴 系系 结结 构构 设设 计计（习（习 题题 课）课）本习题课包含三部分本习题课包含三部分一、单级齿轮轴系的结构设计一、单级齿轮轴系的结构设计 以单级圆柱齿轮减速器为例，手绘设计。以单级圆柱齿轮减速器为例，手绘设计。二、轴的安全系数校核二、轴的安全系数校核 计算所设计减速器输出轴的安全系数。计算所设计减速器输出轴的安全系数。三、轴承的寿命校核三、轴承的寿命校核 计算输出轴上支撑轴承的寿命。计算输出轴上支撑轴承的寿命。四、其它减速器轴系的结构设计要点四、其它减速器轴系的结构设计要点试设计低速轴试设计低速轴设设 计计 题题 目目由前面设计可知由前面设计可知 ： （1 1）装配简图）装配简图 （

2、2 2）轴：）轴：P P2 22.22KW2.22KW，n n2 2 89.2rpm 89.2rpm （T T2 2237679Nmm237679Nmm） （3 3）齿轮：）齿轮：b b2 255mm d55mm d2 2225.58mm 225.58mm 151521322132 （4 4）链轮宽：）链轮宽： b b52mm52mm （5 5）链轮压轴力：）链轮压轴力：Q Q3699N3699N一、轴的结构设计一、轴的结构设计 （一）（一） 选材料、轴承润滑密封方式选材料、轴承润滑密封方式 1 1、材料、材料 : : 45 45 调质调质 查手册：查手册： b b 650MPa 650MPa

3、 s s360MPa360MPa MPa32565050. 050. 0MPa52765081. 081. 0MPa16965026. 026. 0MPa29365045. 045. 0b0b0b1b104. 03253251692 211. 052752729322001001 2 2、 轴承润滑及密封：轴承润滑及密封： 因为齿轮的圆周速度因为齿轮的圆周速度V VV V1 1V V2 2 1.01m/s2m/s1.01m/s 密封环内径（密封环内径（0 0，2 2，5 5，8 8）rcarca（定位轴肩）（定位轴肩）1.5231.52 d d2 2 直径差为直径差为1 13mm 3mm （非

4、定位轴肩）（非定位轴肩）轴承内径（轴承内径（0 0，5 5） d d3 3d d3 345mm45mm d d3 3，l l3 3 l l3 3？（待定）？（待定）1 2 3 4 5 6d d3 345mm 45mm 查轴承型号查轴承型号62096209：B B19mm19mm，D D85mm85mm，S S10mm10mm挡油环与轴承座孔配合宽度挡油环与轴承座孔配合宽度101015mm15mm，取为，取为12mm12mm挡油环与探出内壁挡油环与探出内壁1 12mm2mm，取为，取为2mm2mm mm443112Bmm4212BCCS3212）（alll L S C1 C2 （ L L2 2和

5、和 L L3 3的确定的确定 ）B 12 a1 2 31 2 3装配方便：装配方便： d d4 4 d d3 3 直径差为直径差为1 13mm3mm（ 非定位轴肩）非定位轴肩） d d4 4，l l4 4 l l4 4： l l4 4=b=b2 2（1 13 3）54541 153mm53mmd d4 448mm48mm d d4 41 2 3 4 5 6 l l5 5： l l5 5a a（1 14 4）12124 48mm8mmrcarca1.522.51.522.5d d5 5 d d4 4 +5 +553mm53mm d d5 5： d d5 5，l l5 5定位轴肩定位轴肩1 2 3

6、 4 5 6 d d6 6，l l6 6 d d6 6：d d6 6d d3 345mm45mm l l6 6： l l6 6B+B+（10101515）+ + （1 14 4）19+12+4=35mm19+12+4=35mm1 2 3 4 5 6二、轴的安全系数校核二、轴的安全系数校核（三）强度校核（三）强度校核1 1、 支点、受力点确定支点、受力点确定 按比例作图、量出支点及力作用点距离：按比例作图、量出支点及力作用点距离： L1L177.5mm77.5mm、 L2L2L3L360.5mm60.5mm2 2、 求受力点力，支反力求受力点力，支反力Nmm652822FMN579tgFFN79

7、5costgFFN2107225.582376792d2TF2a2t2a2nt2r222t2dN10542FRRN1432ABADFmCAQRN5926ABDBFCBQmRt2VBVAr2aHBr2aHA3 3、画弯矩扭矩图、画弯矩扭矩图水平面弯矩图：水平面弯矩图：垂直面弯矩图：垂直面弯矩图：合成弯矩图、扭矩图：合成弯矩图、扭矩图：4 4、危险剖面、危险剖面 应力大（弯矩应力大（弯矩M M大、有扭矩大、有扭矩T T、轴径、轴径d d小）小） 应力集中（过盈配合、键槽、过渡圆角）应力集中（过盈配合、键槽、过渡圆角） 选在接近截面选在接近截面 A A（ A A 附近）附近） A 5 5、 校核安全

8、系数校核安全系数maD1maD122KSKSSSSSSS）（）（MPa02. 8421 . 04237679W4TW2T0MPa69.38421 . 05 .286672WM) 1 (3Tmam3abmama按脉动循环考虑对称循环，一般转轴、51. 21K6 . 01K51. 3266. 336. 3KMPa6503KK) 2(DDDbDD）（）（）（附表过盈配合：）、（）（圆角）（过盈）（圆角）（过盈）（）（）（：附表）（：附表）（附表）（过渡圆角(KK;(KK75. 176. 093. 024. 1KK23. 281. 093. 068. 1KK76. 081. 0693. 0290. 0

9、95. 05KK24. 1K68. 1269. 166. 1KMPa65007. 14245dD036. 0425 . 1dr1KKDDDDDDDbD5 .13 .1S56.2SSSSS28.804.002.851.202.8169S10.2011.051.369.38293S22过盈配合：最后取过盈配合的应力集中系数带入安全系数计算公式：最后取过盈配合的应力集中系数带入安全系数计算公式：三、轴承的寿命校核三、轴承的寿命校核（由上面轴的设计知）（由上面轴的设计知）已知：已知： n n2 289.2rpm89.2rpm R RHAHA5926N5926N，R RHBHB1432N 1432N R

10、 RVAVA R RVBVB 1054N F1054N FA A579N579N （3 3）d dA A d dB B =45mm =45mm（4 4）载荷平稳）载荷平稳试校核轴承试校核轴承 （一）（一） 轴承性能轴承性能 由轴设计中选择轴承为由轴设计中选择轴承为62096209轴承，其轴承，其d d45mm45mmC C31500N31500NC C0 020500N20500N3 3查手册：查手册：)N(177810541432RRR)N(601910545926RRR222VB2HBB222VA2HAA （二）当量动负荷（二）当量动负荷P P 1 1、轴承的径向反力、轴承的径向反力 R

11、R RA RV A C A FA RB B D RH A RH B RV B FA2 2、当量动负荷、当量动负荷 P P 1 1） A A轴承当量动负荷轴承当量动负荷 ： 只受径向只受径向RA A力的作用。力的作用。）表（1 .1f79141PN662160191 .1RfPPAPA2 2）B B轴承当量动负荷轴承当量动负荷 受轴向受轴向F FA A力和径向力和径向R RB B力的联合作用。力的联合作用。算公式的关系来选择相应的计与根据eF22. 0326. 01778579F22. 0e028. 0205005791CF0aei而查表：时当时当YFXfP:eFfP:eFPPN21255799

12、9. 1177856. 01 . 1P99. 1Y56. 0XYFXfP:P查表：则）（）（200005000h201216621315002 .896010PCn6010L36610h（三）轴承的寿命（三）轴承的寿命）（，N6621PPPmaxPABA3 3）取）取A A、B B两轴承较大载荷计算两轴承较大载荷计算若选若选3020930209轴承（圆锥滚子轴承）轴承（圆锥滚子轴承）C C67800N 67800N Y=1.5 e=0.4Y=1.5 e=0.410/3 （一）查手册：（一）查手册： RA FA RB5 7 9 SA SB（二）当量动负荷的计算（二）当量动负荷的计算）（）（N59

13、35 . 121778Y2SN20065 . 126019Y2SBBA1 1、 内部轴向力内部轴向力 （S SR/2YR/2Y）2 2、轴承轴向力、轴承轴向力N25855792006FSFN2006SFAABAAaaa3 3、当量动载荷计算、当量动载荷计算 1 1）轴承）轴承A A6621N60191.1RfP0.4e0.3360192006RFAPAAAa0.4X69P140N048525855 . 117784 . 0(1.1)YF(XRfP0.4e45. 117782585RFBaBPBBBa表） 2 2）轴承）轴承B B）（，N6621PPPmaxPABA3 3）选最大载荷）选最大载荷

14、（三）轴承的寿命（三）轴承的寿命）（h4356836621678002 .896010PCn6010L3106610h四、其它减速器轴系的结构设计四、其它减速器轴系的结构设计（一）二级圆柱齿轮减速器（一）二级圆柱齿轮减速器此类减速器轴设计时要考虑：此类减速器轴设计时要考虑：1 1、轴向尺寸要考虑两个齿轮的宽度和其间距。、轴向尺寸要考虑两个齿轮的宽度和其间距。2 2、一般由输入轴开始设计，要考虑电机轴头直径、一般由输入轴开始设计，要考虑电机轴头直径与减速器输入轴头直径的尺寸相配问题。与减速器输入轴头直径的尺寸相配问题。（二）蜗杆（二）蜗杆圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器此类减速器轴设计时要考虑：此类

15、减速器轴设计时要考虑：1 1、一般由主视图的输入轴开始设计，待设计出第、一般由主视图的输入轴开始设计，待设计出第一根轴的支承座尺寸后再进行俯视图上其它两个一根轴的支承座尺寸后再进行俯视图上其它两个周的设计。周的设计。2 2、俯视图的第二根轴的设计时，箱体的内壁要考、俯视图的第二根轴的设计时，箱体的内壁要考虑到内部支承座所占据的空间。虑到内部支承座所占据的空间。（三）同轴二级圆柱齿轮减速器（三）同轴二级圆柱齿轮减速器此类减速器轴设计时要考虑：此类减速器轴设计时要考虑：1 1、一般由俯视图上开始设计。、一般由俯视图上开始设计。2 2、在确定箱体内壁距离时候，要留出充分的空间、在确定箱体内壁距离时候，要留出充分的空间来容留下内部的两个轴承座。来容留下内部的两个轴承座。（四）圆锥（四）圆锥圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器此类减速器轴设计时要考虑：此类减速器轴设计时要考虑：1 1、一般由俯视图来开始设计，定好第一根轴的两、一般由俯视图来开始设计，定好第一根轴的两个支点见的跨距。个支点见的跨距。2 2、在第二根轴设计时，内壁一般可按照第一根轴、在第二根轴设计时，内壁一般可按照第一根轴才轴向对称