1轴轴 系系 结结 构构 设设 计计（习（习 题题 课）课）2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3试设计低速轴试设计低速轴设设 计计 题题 目目4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）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 Q3699N3699N5一、轴的结构设计一、轴的结构设计67 （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 s s360MPa360MPa MPa32565050.050.0MPa52765081.081.0MPa16965026.026.0MPa29365045.045.0b0b0b1b104.03253251692 211.0527527293220010018 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 614d 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和和 L L3 3的确定的确定 ）B 12 a1 2 31 2 315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 5 616 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 4 5 617 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 5 618二、轴的安全系数校核二、轴的安全系数校核19（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、L2L2L3L360.5mm60.5mm202 2、求受力点力，支反力求受力点力，支反力Nmm652822FMN579tgFFN795costgFFN2107225.582376792d2TF2a2t2a2nt2r222t2d21N10542FRRN1432ABADFmCAQRN5926ABDBFCBQmRt2VBVAr2aHBr2aHA223 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：23垂直面弯矩图：垂直面弯矩图：24合成弯矩图、扭矩图：合成弯矩图、扭矩图：254 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 265 5、校核安全系数校核安全系数maD1maD122KSKSSSSSSS）（）（27MPa02.8421.04237679W4TW2T0MPa69.38421.05.286672WM)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：）、（）（28圆角）（过盈）（圆角）（过盈）（）（）（：附表）（：附表）（附表）（过渡圆角(KK;(KK75.176.093.024.1KK23.281.093.068.1KK76.081.0693.0290.095.05KK24.1K68.1269.166.1KMPa65007.14245dD036.0425.1dr1KKDDDDDDDbD295.13.1S56.2SSSSS28.804.002.851.202.8169S10.2011.051.369.38293S22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：30三、轴承的寿命校核三、轴承的寿命校核31（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 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32 （一）（一）轴承型号轴承型号 d d45mm620945mm6209轴承轴承C C31500N31500NC C0 020500N20500N3 3查手册查手册33)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 R RA RV A C A FA RB B D RH A RH B RV B FA342 2、当量动负荷、当量动负荷 P P 1 1）轴承）轴承A A：R RA A）表（1.1f79141PN662160191.1RfPPAPA35N212557999.1177856.01.1P99.1Y56.0X140YFXfP22.0326.01778579F22.0e028.0205005791CF140YFXfPeFfPeFP0aPP：则：ei2 2）B B轴承（轴承（R RB B、F FA A）36）（）（200005000h201216621315002.896010PCn6010L36610h（三）轴承的寿命（三）轴承的寿命）（，N6621PPPmaxPABA3 3）37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：38 RA FA RB579 SA SB（二）当量动负荷的计算（二）当量动负荷的计算）（）（N5935.121778Y2SN20065.126019Y2SBBA1 1、内部轴向力内部轴向力 （S SR/2YR/2Y）392 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 B40）（，N6621PPPmaxPABA3 3）选最大载荷）选最大载荷（三）轴承的寿命（三）轴承的寿命）（h4356836621678002.896010PCn6010L3106610h41四、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42（一）二级圆柱齿轮减速器（一）二级圆柱齿轮减速器43444546474849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50（二）蜗杆（二）蜗杆圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器51525354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55（三）同轴二级圆柱齿轮减速器（三）同轴二级圆柱齿轮减速器565758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59（四）圆锥（四）圆锥圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器60616263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来设计，其位置设计可能出现两种确才轴向对称来设计，其位置设计可能出现两种确定方法，一种是按照大齿轮轮毂间隔一定距离定定方法，一种是按照大齿轮轮毂间隔一定距离定出一侧内壁，然后对称画出另一侧内壁，另一种出一侧内壁，然后对称画出另一侧内壁，另一种是留有一定空间位置后确定小齿轮的位置，然后是留有一定空间位置后确定小齿轮的位置，然后根据小齿轮的位置定出一侧的内壁位置，之后，根据小齿轮的位置定出一侧的内壁位置，之后，对称的定出另一侧内壁位置对称的定出另一侧内壁位置64本部分设计完成本部分设计完成 ！65 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正谢谢大家！正谢谢大家！。