減速機軸的設(shè)計包括以下幾方面:
1.初步確定軸的直徑
1)初業(yè)確定商速軸外伸殿直徑時,找照轉(zhuǎn)短用下式計算商速軸外伸段 (最細處)直徑:
式中C——與軸材料有關(guān)的系數(shù),可香相關(guān)表中數(shù)據(jù),通常取C=106~160,
當材料好、軸伸處彎矩較小時取小值,反之取大值;
P——軸傳涕的功率(kW):
n——軸的轉(zhuǎn)速(r/min)
當軸上有鍵槽時,應適當增大軸徑:單鍵增大 3% ~5%,雙鍵增大 7%~ 10%,并圓整成標準直徑,然后進行該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2)低速軸外伸段軸徑按式(4-1)初步確定,并找上述方法加以圓整并取標準值。其長度應該結(jié)合該段軸上需要安裝的軸上零件的軸向尺寸確定。若在該外伸段上安裝聯(lián)軸器,則根據(jù)計算轉(zhuǎn)短及初定的直徑選出合適的聯(lián)軸器型號,然后進行該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3)中間軸軸徑也按式(4-1)初步確定,并以此直徑為基礎(chǔ)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。一般情況下,中間軸軸承內(nèi)徑不應小于高速軸軸承內(nèi)徑。
2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初定軸的最細處直徑的基礎(chǔ)上進行的,主要取決于軸上所裝零件的尺寸、軸承的布置和軸承的密封種類。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,齒輪減速器的軸多做成階梯軸(見圖 4-3)。軸肩可用于軸上零件的定位并傳遞軸向力,在設(shè)計階梯軸時應力求合階數(shù)量最少,以減少刀具調(diào)整次數(shù),使之具有良好的加工工藝性(圖4-3軸線上、下分別為日、b兩種軸的結(jié)構(gòu)方案)。
1)軸的徑向尺寸的確定。當相鄰兩軸段直徑發(fā)生變化形成軸肩以便固定軸上零件或承受軸向力時,其直徑變化值要大些,如因4-3中直徑d和d1,d4和d5、d5和d6(b方案)的變化。
當兩相鄰軸段直徑的變化僅僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)別加工表面時,其直徑變化值應較小,甚至采用同一公稱直徑而取不同的公差值來實現(xiàn),如圖4-3 中直徑d1和d2,d2和d3、d3和d4的變化。在這種情況下,相鄰軸徑差取
1 -3mm 即可。當輔上裝有滾動抽承、氈閣密封、橡膠密封等標推件時,軸徑店取相應的標準值(如直徑d1,d2,d6的尺寸)。
2)軸的軸向尺寸的確定。軸上裝有軸上零件時,輔上零件對應的軸的長度由軸上零件寬度及其他結(jié)構(gòu)要求確定。當軸上零件需要用套筒等零件軸向固定時,該段軸的長度應路小于其輪轂寬度 (1~3mm),以保證不至于由于加工誤差而造成軸上零件固定不可靠。
軸上裝有平鍵時,鍵的長度應略小于軸上零件(齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器等)對應的軸段長度,一般平鍵長度比該段軸的長度短5 ~10mm,放在該段軸的中間,并圓整為標準值。
軸伸出箱體外的軸伸長度、與密封裝置相接觸的軸段長度,需要在軸承、軸承座孔寬度以及軸承透蓋、軸伸出段上所裝零件的位置確定之后定出。
3.軸上傳動零件受力點軸承支點的確定
按以上步驟初步繪制草圖后,即可從草圖上確定出軸上傳動零件受力點位置和軸承支點間的距離l1,l2、,l3,,,(見圖4-2)。傳動零件的受力點一般取為齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪等寬度的中點;柱銷聯(lián)軸器的受力點取為柱銷受力寬度的中點;齒輪聯(lián)軸器的受力點取為結(jié)合齒寬的中點;各類軸承的支點按軸承標準確定。
4. 軸的校核計算
根據(jù)初繪裝配草圖階段定出的結(jié)構(gòu)和支點及軸上零件的力作用點,便可進行軸的受力分析,繪制彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖及當量彎矩圖,然后確定危險截面進行強度校核。
如果強度不足,應加大軸徑;如強度足夠且計算應力或安全系數(shù)與許用值 相差不大,則以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時確定的軸徑為準,除有特殊要求外,一般不再修改。
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