11.10轴设计示例

3.初步确定轴的最小直径

  先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢,调质处理。取A0=112,于是得

  输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ。为了使所选的轴直径dⅠ-Ⅱ与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。

  联轴器的计算转矩Tca=KATs,考虑到转矩很小,故取KA=1.3,则:

Tca=KATs=1.3×960000 N·mm=1248000 N·mm

按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB5014-85或手册,选用HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为1250000N·mm。半联轴器Ⅰ的孔径d=55mm;故取dⅠ-Ⅱ=55mm;半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。

4.轴的结构设计

  1)拟定轴上零件的装配方案

   本题的装配方案已在前面分析比较,现选用如图所示的第一种装配方案

  2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

   ⑴ 为了满足半联轴器的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴端右端需制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ段的直径 dII-III=62mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比 L1 略短一些, 现取lⅠ-Ⅱ= 82mm。

   ⑵ 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用。故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 dⅠ-Ⅱ=62mm,由轴承产品目录中选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313,其尺寸为d×D×T=65×140×36,故 dⅢ-Ⅳ=65mm;而lⅦ-Ⅷ=36mm。

   右端滚动轴承采用轴肩进行定位。由手册上查到30313型轴承的定位轴肩高度h=6mm,因此,取dⅥ-Ⅶ=77mm。

   ⑶ 取安装齿轮处的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径dⅣ-Ⅴ=70mm;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为80mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取lⅣ-Ⅴ=76mm。齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度h>0.07d,取h=6mm,则轴环处的直径dⅤ-Ⅵ=82mm。轴环宽度b≥1.4h,取 lⅤ-Ⅵ=12mm。

   ⑷ 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm ,故取lII-III=50mm。

   ⑸ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm,圆锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离c=20mm。考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取s=8mm。已知滚动轴承宽度 T=36mm,大圆锥齿轮轮毂长L=50mm,则

   lIII-IV=T+s+a+(80-76)=36+8+16+4 mm=64 mm

   lVI-VII=L+c+a+s-lV-VI=50+20+16+8-12 mm=82 mm

   至此,已初步确定了轴的各段直径和长度。

  3) 轴上零件的周向定位

   齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按dIV-V由手册查得平键截面b×h=20×12(GB1095-79),键槽用键槽铣刀加工,长为63mm(标准键长见 GB1096-79),同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;同样,半联轴器与轴的联接,选用平键为16×10×70,半联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6。

  4)确定轴上圆角和倒角尺寸。

   取轴端倒角为2×45°,各轴肩处的圆角半径见图

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