机械设计基础轴的设计.doc

六、轴的设计计算 输入轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217255HBS 根据课本并查表，取c=115 d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=19.7(1+5%)mm=20.69 选d=22mm 2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度 工段：d1=22mm 长度取L1=50mm h=2c c=1.5mm II段:d2=d1+2h=22+221.5=28mm d2=28mm 初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm, 宽度为16mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： L2=（2+20+16+55）=93mm III段直径d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm 段直径d4=45mm 由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=3mm d4=d3+2h=35+23=41mm 长度与右面的套筒相同，即L4=20mm 但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+32）=36mm 因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm 段直径d5=30mm. 长度L5=19mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm (3)按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知d1=40mm 求转矩：已知T2=34747.5Nmm 求圆周力：Ft 根据课本式得 Ft=2T2/d2=69495/40=1737.375N 求径向力Fr 根据课本式得 Fr=Fttan=1737.375tan200=632N 因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm(1)绘制轴受力简图（如图a） （2）绘制垂直面弯矩图（如图b） 轴承支反力： FAY=FBY=Fr/2=316N FAZ=FBZ=Ft/2=868N 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAyL/2=235.350=11.765Nm (3)绘制水平面弯矩图（如图c） 截面C在水平面上弯矩为： MC2=FAZL/2=631.6145550=31.58Nm (4)绘制合弯矩图（如图d） MC=(MC12+MC22)1/2=(11.7652+31.582)1/2=43.345Nm (5)绘制扭矩图（如图e） 转矩：T=9.55（P2/n2）106=35Nm (6)绘制当量弯矩图（如图f） 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩： Mec=MC2+(T)21/2 =43.3452+(135)21/2=55.5Nm (7)校核危险截面C的强度 由式（6-3） e=Mec/0.1d33=55.5/0.1353 =12.9MPa -1b=60MPa 该轴强度足够。 输出轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径 选用45#调质钢，硬度（217255HBS） 根据课本取c=115 dc(P3/n3)1/3=115(2.77/114)1/3=34.5mm 取d=35mm 2、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。 (3)按弯扭复合强度计算 求分度圆直径：已知d2=300mm 求转矩：已知T3=271Nm 求圆周力Ft：根据课本式得 Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N 求径向力式得 Fr=Fttan=1806.70.36379=657.2N 两轴承对称 LA=LB=49mm (1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称 截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nm (3)截面C在水平面弯矩为 MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nm (4)计算合成弯矩 MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1Nm (5)计算当量弯矩：根据课本得=1 Mec=MC2