机械课程设计轴计算.docVIP

五 轴的设计计算一、高速轴的设计1、求作用在齿轮上的力高速级齿轮的分度圆直径为d2、选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。3、计算轴的最小直径，查表可取应该设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使与带轮相配合，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取。4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度（1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取，根据装配关系，定（2）初选流动轴承7307AC，则其尺寸为，故，段挡油环取其长为19.5mm,则。（3）段右边有一定位轴肩，故取，根据装配关系可定，为了使齿轮轴上的齿面便于加工，取。（4）齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s=8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则（5）计算可得、（6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C型连接，其尺寸为,大带轮与轴的配合为，流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6.求两轴承所受的径向载荷和带传动有压轴力(过轴线，水平方向)，。将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一 图二图三注图二中通过另加弯矩而平移到作用轴线上图三中通过另加转矩而平移到指向轴线同理 6 、求两轴承的计算轴向力和对于型轴承，轴承的派生轴向力故7、求轴承的当量动载荷和对于轴承1对于轴承2查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：对于轴承1，对于轴承2，8、求该轴承应具有的额定载荷值因为则有故符合要求。9、弯矩图的计算水平面： ,N,则其各段的弯矩为：BC段：由弯矩平衡得M-CD段：由弯矩平衡得铅垂面：则其各段弯矩为：AB段：则 BC段：则 CD段：则 做弯矩图如下从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算出的截面处的、及的值列于下表 表3载荷水平面垂直面支持力弯矩总弯矩扭矩10、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，因此，故安全。11、键的选择和校核高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接，由于大带轮在轴端部，故选用单圆头平键（C型）根据，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度：高度：,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长为：键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得取其平均植，键的工作长度键和轮毂键槽的接触高度则，故合适。所以选用：键C GB/T 1096-200312、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径为2。二、中间轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为 中速轴小齿轮上的三个力分别为 2、选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。3、计算轴的最小直径，查表可取轴的最小直径显然是安装轴承处，为使轴承便于安装，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取。4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度（1）初选滚动轴承7008AC,则其尺寸为：故用挡油环定位轴承，故段右边有一定位轴肩，故低速级小齿轮与箱体内壁距离为16,与箱体内壁距离为8，故左边挡油环长为24，则（2）低速级小齿轮轮毂为95，即取两齿面的距离为8，即（3）右边也用挡油环定位轴承和低速级大齿轮，故。段轴长略短与其齿轮毂长，又毂长为55，故取、各有一定位轴肩，故依次可取（4）计算可得6、轴上零件的周向定位低速级大齿轮的轴采用普通平键A型连接。其尺寸为齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。求两轴承所受的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一图二图三7、求两轴承的计算轴向力和由齿轮中计算得，对于型轴承，轴承的派生轴向力算得所以 8、求轴承的当量动载荷和对于轴承1对于轴承2查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：对于轴承1，对于轴承2，9、求该轴承应具有的额定载荷值因为则有故符合要求。10、弯矩图的计算水平面：。AB段：则即 BC段：则 CD段：则 。铅垂面：AB段： BC段： CD段： 做弯矩图如下从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算出的截面处的、及的值列于下表 表4载荷水平面垂直面支持力弯矩总弯矩扭矩11、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，故安全。 12、键的选择和校核一般的8级以上精度的齿轮有空心精度要求，应选用平键连接，由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）取键长，键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得取其平均植，键的工作长度键和轮毂键槽的接触高度则，故合适。所以选用：键 GB/T 1096-200313、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径见365页三、低速轴的设计1、求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、都是作用力与反作用力的关系，则2、选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。3、计算轴的最小直径，查表可取轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相配合，且对于直径的轴有两个键槽时，应增大10%-15%，然后将轴径圆整，故取。并选取所需的联轴器型号联轴器的计算转矩，查表可得，考虑到转矩变化小，故取其公称转矩为。半联轴器的孔径，长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器安装的轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故-段的直径。 查手册99页，选用型弹性柱销联轴器L初选滚动轴承7051AC，则其尺寸为故左边轴承安装处有挡油环，取其长度为20mm，则挡油环右侧用轴肩定位，故可取取齿面与箱体内壁距离轴承座距箱体内壁距离为。用挡油环对齿面定位时，为了使油环可靠的压紧齿轮，段应略短于轮毂宽度，故取所以取齿轮左侧用轴肩定位，取则，轴换宽度，取。由装配关系可确定计算得，。6、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普通平键型连接。轴与齿轮连接采用平键，L=70，齿轮轮毂与轴的配合为。同样半联轴器与轴连接，采用键。半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。7、轴上齿轮所受切向力，径向力，轴向力，。8、求两轴承所受的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系图一图二图三 9、求两轴承的计算轴向力和对于型轴承，轴承的派生轴向力故 10、求轴承的当量动载荷和，。查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为：对于轴承1 ，对于轴承2 ，因轴承运转载荷平稳，按表13-6，取则。11、求该轴承应具有的额定载荷值因为则有预期寿命 故合格12、弯矩图的计算水平面： ,.AB段：弯矩为0BC段： CD段： 铅垂面：,.AB段弯矩为0BC段: CD段： 做弯矩图如下从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算出的截面处的、及的值列于下表 表5载荷水平面垂直面支持力弯矩总弯矩扭矩13、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调