-1-帶式輸送機二級直齒圓柱齒輪減速器設計之軸設計各軸軸徑計算一、1.軸的基本參數(shù)確定(1)在進行帶式輸送機二級直齒圓柱齒輪減速器設計時，軸的基本參數(shù)的確定是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。首先需要明確軸的用途和工作條件，包括軸所承受的扭矩、轉(zhuǎn)速、載荷類型以及工作環(huán)境等。這些參數(shù)將直接影響軸的設計和計算過程。例如，軸的轉(zhuǎn)速決定了所需的強度和剛度要求，而載荷類型則影響軸的尺寸和材料選擇。(2)在確定了軸的基本用途和工作條件后，接下來需要確定軸的直徑和長度。軸的直徑通常取決于軸的強度計算，包括抗扭強度和抗彎強度。對于抗扭強度，需要根據(jù)軸所承受的扭矩大小來選擇合適的直徑，確保軸在傳遞扭矩時不會發(fā)生扭斷。而對于抗彎強度，則需要考慮軸的彎曲載荷，選擇足夠的直徑以防止軸產(chǎn)生過大的彎曲變形。(3)軸的長度確定同樣重要，它不僅影響到軸的剛度，還關(guān)系到軸與其他零部件的裝配和定位。軸的長度應確保軸與齒輪、軸承等部件的配合精度，同時也要考慮到軸在安裝和拆卸過程中的方便性。在確定軸的長度時，還需要考慮到軸端連接、軸肩高度等因素，以確保整個軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。二、2.軸的承載能力計算(1)軸的承載能力計算是軸設計過程中的關(guān)鍵步驟，它涉及到對軸在運行過程中可能承受的載荷進行評估。首先，需要計算軸所承受的扭矩，這通常由減速器輸入軸傳遞的功率和轉(zhuǎn)速決定。根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，可以使用公式P=2πNT/60來計算扭矩，其中P是功率，N是轉(zhuǎn)速，T是扭矩。扭矩的大小直接影響軸的直徑和材料的選擇。(2)在計算軸的承載能力時，除了扭矩之外，還需要考慮軸可能承受的彎曲載荷。彎曲載荷通常由軸上的齒輪、鍵、軸承等部件引起。軸的彎曲應力可以通過彎曲強度公式進行計算，如σ=My/I，其中σ是彎曲應力，M是彎矩，y是離中性軸的距離，I是軸的截面慣性矩。通過計算得到的彎曲應力必須小于材料的許用彎曲應力，以確保軸的彎曲強度。(3)除了扭矩和彎曲載荷，軸在運行過程中還可能受到剪切力、軸向力等載荷的影響。剪切力通常由軸上的鍵和齒輪的嚙合力引起，而軸向力則可能由軸的軸向載荷和齒輪的軸向力產(chǎn)生。這些載荷都會對軸的強度產(chǎn)生影響，因此在設計過程中需要綜合考慮。軸的剪切強度可以通過剪切應力公式σ=F/A進行計算，其中F是剪切力，A是剪切面積。同樣，軸向力也需要通過相應的公式進行計算，并確保軸的軸向強度滿足設計要求。三、3.軸的應力校核(1)軸的應力校核是驗證軸設計是否滿足強度要求的重要步驟。這一步驟通常涉及計算軸在受到各種載荷作用時的應力，并將其與材料的許用應力進行比較。應力包括彎曲應力、扭轉(zhuǎn)應力和剪切應力，這些應力需要分別計算并校核。彎曲應力通常由軸上的載荷分布和軸的幾何尺寸決定，而扭轉(zhuǎn)應力和剪切應力則與軸所傳遞的扭矩和剪切力相關(guān)。(2)在進行應力校核時，首先需要對軸的截面形狀進行詳細的幾何分析，計算其慣性矩和截面模數(shù)等參數(shù)，這些參數(shù)是確定軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)強度的關(guān)鍵。隨后，利用載荷分布情況計算出作用在軸上的彎矩和扭矩，進而得到對應的彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力。同時，考慮到剪切應力的存在，需要對軸的剪切面積進行計算，并確定剪切應力的大小。(3)完成應力計算后，需要將計算得到的應力與材料的許用應力進行比較。如果計算得到的應力值小于或等于許用應力值，則說明軸的設計是安全的，可以滿足使用要求。反之，如果應力值超過了許用應力，則需要重新調(diào)整設計，如增加軸的直徑、更換材料或者優(yōu)化載荷分配，以確保軸的強度和安全性。這一過程需要反復進行，直至軸的應力滿足設計要求。四、4.軸徑計算與校核(1)在軸徑計算與校核階段，以某帶式輸送機二級直齒圓柱齒輪減速器為例，假設其輸入軸轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，傳遞功率為75千瓦。根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，計算出扭矩T為T=P*60/(2*π*N)=75*60/(2*π*1000)≈35.4千?！っ住？紤]軸的扭轉(zhuǎn)強度，根據(jù)公式σ_t=16*T/(π*d^3)，可得軸徑d需滿足σ_t≤[σ_t]。假設許用扭轉(zhuǎn)應力[σ_t]為100兆帕，則d≥?(16*35.4*10^3/(π*100*10^6))≈58毫米。(2)對于軸的彎曲強度校核，假設輸入軸上的齒輪產(chǎn)生的最大彎矩M為20千?！っ?，軸的長度L為600毫米，截面慣性矩I為0.049*10^6毫米^4。根據(jù)公式σ_b=(M*y)/I，其中y為距中性軸的距離，通常取y為軸徑的一半，即d/2。代入數(shù)據(jù)計算得σ_b=(20*300)/(0.049*10^6)≈1.26兆帕。此應力遠低于材料的許用彎曲應力[σ_b]為150兆帕，因此軸的彎曲強度滿足要求。(3)在進行軸徑計算與校核的過程中，還需要考慮軸的剛度要求。以輸入軸為例，假設其剛度需滿足K≥(F*L)/δ，其中F為作用在軸上的載荷，L為軸的長度，δ為允許的撓度。若載荷F為15千牛，L為600毫米，允許撓度δ為0.01毫米，則剛度K需滿足K≥(15*600)/0.01≈900千牛/米。通過查閱軸的剛度計算公式，結(jié)合軸徑d和材料彈性模量E，可得K=(π^