变速箱 轴的设计实例分析(北理工).doc

设计如图10—63所示的带式运输机中单级斜齿轮减速器的低速轴。已知电动机的功率=25kW,转速=970r/min;传动零件(齿轮)的主要参数及尺寸为:法面模数=4mm,齿数比=,小齿轮齿数=20,大齿轮齿数=79,分度圆上的螺旋角,小齿轮分度圆直径=,大齿轮分度圆直径=,中心距=200mm,小齿轮的轮毂宽度=85mm,大齿轮的轮毂宽度=80mm。
图10—63 齿轮减速器的装配简图
设计及计算步骤如下:

该轴无特殊要求,因而选用调质处理的45钢,由表10—l知,=650MPa、=59MPa、=98MPa、=216MPa。

按扭转强度估算输出端联轴器处的最小轴径。先据表10—17,按45钢,取=l10;输出轴的功率(为联轴器的效率,;为滚动轴承效率,;为齿轮啮合效率,)=25×××=24kW;输出轴的转速r/min。
根据公式(10—32),得
mm
由于安装联轴器处有一个键槽,轴径应增加5%;为使所选轴径与联轴器孔径相适应,需同时选取联轴器。从手册上查得,选用HL4弹性柱销联轴器J55×84/Y55×l12。故取轴与联轴器联接的轴径为55mm。

根据齿轮减速器的简图确定的轴上主要零件的布置图(图10—64)和轴的初步估算定出的轴径,进行轴的结构设计。
图10—64 轴上主要零件的布置图
(1)轴上零件的轴向定位
齿轮的一端靠轴肩定位,另一端靠套筒定位,装拆、传力均较方便;两端轴承常用同一尺寸,以便于购买、加工、安装和维修;为便于装拆轴承,轴承处轴肩不宜太高(其高度的最大值可从轴承标准中查得),故左边轴承与齿轮间设置两个轴肩,轴上零件的装配方案如图10—65所示。
(2)轴上零件的周向定位
齿轮与轴、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。根据设计手册,并考虑便于加工,取在齿轮、半联轴器处的键剖面尺寸×=18×11,配合均用H7/k6;滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制,轴的尺寸公差为k6。
图10—65 轴上零件的装配方案
(3)确定各段轴径和长度(图10—66)
图10—66 轴的结构设计
轴径:从联轴器向左取φ55→φ62→φ65→φ70→φ80→φ70→φ65。
轴长:取决于轴上零件的宽度及它们的相对位置。选用7213C轴承,其宽度为23mm;齿轮端面至箱壁间的距离取=15mm;考虑到箱体的铸造误差,装配时留有余地,取滚动轴承与箱内边距=5mm;轴承处箱体凸缘宽度,应按箱盖与箱座联接螺栓尺寸及结构要求确定,暂取宽度=轴承宽十(~)十(10~20)mm,取50mm ;轴承盖厚度取为20mm;轴承盖与联轴器间距离取为15mm;半联轴器与轴配合长度为84mm,为使压板压住半联轴器,取其相应轴长为82mm;已知齿轮轮毂宽=80mm,为使套筒压住齿轮端面,取相应轴长为78mm。
根据以上考虑可确定每段轴长,并可算出轴承与齿轮、联轴器间的跨度(图10—66)。
(4)轴的结构工艺性
考虑轴的结构工艺性,在轴的左端与右端均制成2×45°倒角;左端支承轴承的轴颈为了磨削到位,留有砂轮越程槽;为便于加工,齿轮、半联轴器处的键槽布置在同