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齐 齐 哈 尔 大 学 普 通 高 等 教 育机械设计课程设计 题 目：轴的设计 学 院：机电工程学院 专业班级：机械082 学生姓名：张万富 指导教师： 学 号：2008 2010年11月 齐齐哈尔大学普通高等教育课程设计（论文）用纸机械设计课程设计成绩评阅表题目轴的设计评分项目分值评价标准评价得分A级（系数1.0）C级（系数0.6）选题合理性题目新颖性20课题符合本专业的培养要求、新颖、有创新基本符合，新颖性一般内容和方案技术先进性20设计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确有一定的科学性。方案及技术一般文字与图纸质量30设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。设计图纸质量高，错误较少。设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。图纸质量一般，有较多错误独立工作及创造性10完全独立工作，有一定创造性独立工作及创造性一般工作态度10遵守纪律，工作认真，勤奋好学工作态度一般答辩情况10介绍、发言准确、清晰，回答问题正确介绍、发言情况一般，回答问题有较多错误。评价总分总体评价13减速器轴的设计任务书学生姓名张万富专业年级机械082班设计题目： 设计减速器的轴设计条件：1、毂轮传送带的拉力F=2.9N2、毂轮传送带的带度V=1.65m/s设计内容：编写设计计算说明书一份。指导教师签名： 2010年11月5日目录 一 轴的设计内容1求输出轴上的功率转速和扭矩.42求作用在齿轮上的力.43初步确定轴的最小直径.4 4轴的结构设计.55求轴上的载荷.86按弯扭合成应力校核轴的强度.97精确校核轴的疲劳强度.98绘制轴的工作图.13 一 轴的设计内容1. 求输出的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率（包括轴承效率在内）皮带的传动效率则 = 于是 =95500002. 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 而 ， 圆周力，径向力，轴向力的方向如图15-243. 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A。=102于是得 输出轴的最小直径显然是安装连轴器处轴的直径为了使所选的轴直径与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计课程设计选用选用HL5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1260000N.mm。半联轴器的孔径，故取=55mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案 装配方案如下图所示（2） 根据轴向定径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径要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，故取II-III段的直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度=107mm ，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II段的长度应比短一些，现取=82mm。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有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，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313，其尺寸为故；而右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得30313型轴承的定位轴肩高度h=6mm，因此，取=77mm。3） 取安装齿轮处的轴段IV-V的直径，齿轮的左端与左轴之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使螺母可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴采用轴肩定位，轴肩高度，取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度取4） 轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离（参看图15-21），故取。5） 取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm，俩圆柱斜齿轮之间的距离c=20mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm，已知滚动轴承宽度T=36mm，大斜齿轮毂长L=50mm则，（3） 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由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为63mm，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，选择用平键，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来保证的，此处选轴的直径尺寸公差m6（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸，参考表15-2，取轴端倒角，各轴肩处的圆角半径见轴装配方案图5. 求轴上的载荷（1） 根据轴的结构图做出轴的计算筒图，如下图，在确定轴承的支点位置的，应从手册中查取a值（参考15-23）对于30313型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=29mm。因此，作为筒支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算筒图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩图（图b）和垂直面上的弯矩图（图c），然后按下式计算总弯矩并做出M图（图d）（2） 做出拉矩图， （3）扭矩图如上图e所示（4） 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。现将计算出的截面c处的相关值求得如下支反力： 总弯矩： 扭矩 6. 按弯矩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c）的强度。根据式15-5及上列的数据，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，已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得，因此，故安全7. 精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面A，II，III，B只受扭矩作用，虽然键槽，轴肩及过度配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭矩强度较为宽裕确定的，所以截面A，I，II，III，B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面V应力集中和截面IV的相近，但截面V不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力较大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面VI和VII显然更不必校核。由第3张附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需要校核截面IV左右两侧即可。（2） 截面IV左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面IV左侧的弯矩M为 截面IV上的扭矩为 截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。因，经插值后可查得=2.0，=1.31，又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为，故有效应力集中系数按式（附表3-4）为，由附图3-2的尺寸系数，附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由附表3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则按式（3-12）及（3-12a）得综合系数为 又由3-1及3-2得碳钢的特性系数，取，取，于是，计算安全系数值，按式（15-6）-（15-8）则得 ， ，故可知其安全（3） 截面IV右侧抗弯截面系数W按表15-4中的公式计算