《高速轴设计》word版.doc

五轴的设计1）设计轴（输入轴、中间轴、输出轴的强度计算和结构设计）1输入轴（高速轴）KW r/min2求作用在此轮上的力 因为已知小齿轮的分度圆直径为=1216.54N=N=455.53N=294.087N3.按步确定轴的最小直径。按式（15-2）初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取=112，于是得=mm=16.696mm联轴器的计算转矩T=K=1.3=41119N按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N 半联轴器的孔径=20mm 故取联轴器处直径为d=20mm ，半联轴器长度L=52mm，半联轴器与轴配合的毂孔长为=38mm4.轴的结构设计。 （1）拟定轴上的装配方案。 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，为了满足半联轴器的轴向定位要求，A-B轴段需制出一轴肩，故取BC段的直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。半联轴器与轴配合的毂孔长度=38mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上，故A-B的长度应该比略短一些，现取=36mm2） 初步选择滚动轴承。因为轴承同时受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B-C22mm，由轴承产品目录中初步选取标准精度级别的单列圆锥滚子轴承30205.其尺寸为故。而。左端轴承采用轴肩进行轴向定位。查手册查得30206轴肩的高度。3） 取安装齿轮处的轴段F-G段的直径35mm齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。斜齿轮轮毂的宽度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应该略小于轮毂的宽度，故取L=58mm,齿轮的左端利用轴肩定位，故轴肩高度大于0.07d，故取h=3，则.轴环宽度b大于等于1.4h，取4） 轴承端盖的总宽度定为15mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖轴承的外端与半连轴右端面的距离为20mm,故。5） 取齿轮距箱体内壁的距离a=10mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应该距箱体内壁一段距离s,取s=4mm，已知滚动轴承宽度T=16.25mm则，L=T+s+a+(60-58)=16.25+4+10+2=32.25mm。经过第二条轴的计算可以得L=101.5mm。(2) 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连接。按FG的直径查表查得平键截面mm，键槽长度定为32mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，长度选取28，半联轴器与。滚动轴承与轴的周向定位是有过度配合来保证的，此处选取轴的直径尺寸公差是m6。4.确定轴上圆角和倒角的尺寸。轴端的倒角为45，各轴肩出的圆角半径均25求轴上的载荷 载荷水平面H垂直面V支反力FF=439.3N F=1078.1NF=210.6N F=357.6N弯矩MM=67103.1NM=32169.2N总弯矩M=74415.6N扭矩40970N6.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和扭矩的截面的强度，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 =前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得【】=60MPa，因此，故安全。 （2）中间轴 KW r/min2求作用在此轮上的力（1）作用在中间轴大齿轮上的力与输入轴小齿轮上的力大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力。则中间轴大齿轮上的各力分别为：=54mm=1517.4N=N=568.2N=366.8N而大齿轮的分度圆直径为=202mm （2）小齿轮上的力计算 KW r/min=3944.5 N=N=1481.3N=1002.5N3.按步确定轴的最小直径。按式（15-2）初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取=112，于是得=mm=27.89mm输出轴的最小直径显然是用来安装轴承。为了另轴和轴承的孔径相适应，同时选择轴承的型号。选却精度等级单列的圆锥滚子轴承32006。其尺寸为d(单位mm)。故d=d=30mm。1. 轴结构的设计(1) 拟定轴上零件的转配方案。(2) 根据轴定位的要求确定轴各段直径和长度。1) 取安装齿轮处的轴段B-C段的直径35mm齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。斜齿轮轮毂的宽度为85mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应该略小于轮毂的宽度，故取L=83mm,齿轮的左端利用轴肩定位，故轴肩高度大于0.07d，故取h=5，则d=50mm。 d=d=40mm。2) 取安装齿轮处的轴段D-E段的直径35mm齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。斜齿轮轮毂的宽度为55mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应该略小于轮毂的宽度，故取L=53mm,齿轮的左端利用轴肩定位.3) 取齿轮距箱体内壁的距离a=10mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应该距箱体内壁一段距离s,取s=4mm，已知滚动轴承宽度T=16.25mm则，L=T+s+a+（85-83）=16.25+4+10+2=32.25mm同理,L=T+s+a+(55-53)+2.5=34.75mm。取。(3) 轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按BC的直径查表查得平键截面mm，键槽长度定为50mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，D-E段选用平键为，长度选取28选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是有过度配合来保证的，此处选取轴的直径尺寸公差是m6。(4) 确定轴上圆角和倒角的尺寸。轴端的倒角为45，各轴肩出的圆角半径均取2(5) 求轴上的载荷大齿轮校核载荷水平面H垂直面V支反力FF=439.3N F=1078.1NF=336.8N F=213.4N弯矩MM=67103.1NM=51446.2N总弯矩M=84554.9N扭矩147528N6.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和扭矩的截面的强度，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 =前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得【】=60MPa，因此，故安全。 小齿轮校核载荷水平面H垂直面V支反力FF=2573.1N F=1371.4NF=2747.5N F=1197N弯矩MM=192339.2NM=205375.6N总弯矩M=281377N扭矩147528N进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和扭矩的截面的强度，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 =前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得【】=60MPa，因此，故安全。（1） 输出轴1）输出轴的功率，转速和转矩 KW r/min2）作用在输出轴大齿轮上的力与中间轴小齿轮上的力大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力。则输出轴大齿轮上的各力分别为=3944.5 N=N=1481.3N=1002.5N1. 初步确定轴的最小值按公式初步估计轴的最小直径。选取材料为45钢，调质处理。查表取得=mm=38.23mm输出轴的最小直径显然是用来安装轴承。由于轴的载荷较大，选择较大的直径尺寸。为了另轴和轴承的孔径相适应，同时选择联轴器的型号。选却精度等级单列的圆锥滚子轴承30216。其尺寸为。故。. 2. 轴结构的设计(1) 拟定轴上零件的转配方案。(2) 根据轴定位的要求确定轴各段直径和长度。1) 取安装齿轮处的轴段B-C段的直径70mm齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。直齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应该略小于轮毂的宽度，故取L=78mm齿轮的左端利用轴肩定位，故轴肩高度大于0.07d，故取h=5，则。 2) 取齿轮距箱体内壁的距离a=4mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应该距箱体内壁一段距离s,取s=4mm，已知滚动轴承宽度T=24.75mm则，L=T+s+a+（80-78）=24.75+4+4+2=34.75mm3) 根据中间轴的长度可以计算L=73mm。4) 选取，,轴段F-G上装联轴器，联轴器型号HL5，则可取d=50mm,联轴器长度L=38mm，则F-G的长度可以短些，L=36mm.5) 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连接。按BC的直径查表查得平键截面mm，键槽长度定为45mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是有过度配合来保证的，此处选取轴的直径尺寸公差是m6。(3) 确定轴上圆角和倒角的尺寸。轴端的倒角为45，各轴肩出的圆角半径均取23.轴的校核载荷水平面