轴的设计计算

1、dmin- 120 341.85.mm500第四章：轴的设计计算第一节：输入轴的设计4.1 :输入轴的设计：4.1.1 :选取轴的材料和热处理方法：选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度 HB = 2404.1.2 :初步估算轴的直径：dmin根据选用材料为45钢，A0的范围为126103,选取A0值为120,高速轴功率 P=7.81kW , n = 500r/min,代入数据：考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大3吮7%f,取标准直径为45mm4.1.3:输入轴的结构设计：输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承， 考虑到轴的最小直径为45mm而差速器的输入齿轮分度圆为 70mm设计输

2、入轴为齿轮轴， 且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。(1) 外伸段：输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为45mm, 长为 78mm。(2) 密封段：密封段与油封毡圈 50JB/ZQ4406-1997配合，选取密封段长度为60mm，直径为 50mm。(3) 齿轮段：此段加工出轴上齿轮，根据主动轮B = 70mm ,选取此段的长度为100mm，齿轮两端的轴颈为12.5mm，轴颈直径为63mm。(4) 左右两端轴颈段：左右两端轴颈跟深沟球轴承6309配合，采用过度配合k6,实现径向 定位，根据轴承B = 25mm,端轴颈直径为60mm，长度左端为30mm 和右端为28m

3、m。(5) 退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧， 在齿轮段两端 轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为 5mm，槽深为2mm。(7)倒角：根据推介值(mm): d3050 , C取1.5或1.6。d >5080 , C取 2。输入轴的基本尺寸如下表:名称左端轴颈退刀槽齿轮段退刀槽右端轴颈密封段外伸段长度(mm)11 =30l2 = 5l3 =100l4 = 515 = 28皓=60l7 = 78直径(mm)d1 =55d2 =51d3 =63d4 = 51d5 = 55d6 =50d7 =45输入轴的结构图:4.2 :输入轴的受力分析:4.2.1 :画出受力简图：4.2.2 :

4、计算支座反力:(1) 作用于齿轮上的圆周力:l2TI2 149.17隽=4589.85Ntd20.065(2) 作用于齿轮上的径向力:Fr = Ft tan20° = 4589.85tan20 = 1491.33N(3) 计算在水平面上的反力：F 149133Fnv1 = FNV2 =奇 疽=745.67N(4) 计算在垂直面上的反力：F 4389.85Fnhi = Fnh2 = ： = 9 = 2294.93N224.2.3 :计算弯矩：(1) 计算水平面上的弯矩：MV1 = FNV1 L1 = 745.67 67.5= 503.33N mMV2 = FNV2 L2 = 745.6

5、7 675= 503.33N mMV = Mvi = MV2(2) 计算垂直面上的弯矩：MH1 = FNH1 L1 = 2294.93 67.5 = 1549.08N mMH2 = FNH2 L2 = 2294.03 675- 1549.08N mMh =Mhi = Mh2(3) 计算合成弯矩：M1 = MV12 MH12 = 503.332 1549.082 = 1628.80N m1628.80N mM2 = MV22 M H22 = 503.332 1549.082 =M = M = M 2(4)计算转矩:PT = 9550ni9550 7.81500=149.17N(5) 计算截面当量

6、弯矩:=1632.89N mM = JM 2 + (-T f = J1628.802 +(0.6149.17 )2取应力校正系数:=0.6(6) 绘制输入轴的载荷分析图:4.3:判断危险截面和校核：4.3.1:判断危险截面：如上计算所得：危险截面位于安装齿轮的位置。4.3.2按弯扭合成强度校核：根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 "=0.6 ,轴的计算应力为：M2 (： T)2> W一16288002 ( 0.6 1 49170)20.1 653=59.40MPa式中：M轴所受的弯矩，N mm；T轴所受的扭矩，N mm ；W抗弯截面系数，mm2,根据截面形状，取W

7、=0.1d3;。如一一对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，MPa。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得。顼= 60MPa。因此心<2 1，故安全。ca 1第二节：输出轴的设计4.1 :输出轴的设计： 4.1.1 :选取轴的材料和热处理方法: 选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度 HB = 2404.1.2 :计初步估算轴的直径:min根据选用材料为45钢，A0的范围为126103,选取A0值为110,低速轴功率 P=7.74kW , n = 100r/min ,代入数据：7.74dmin - 110 3= 46.88mm100考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈加大3吮7%f,

8、取标准直径为50mm4.1.3:输出轴的结构设计：输出轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，直齿圆柱齿轮和联轴器等，为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。(1) 外伸段：设计外伸段与LT9型弹性柱销连轴器配合，以过盈配合作径向定位，且外联轴器的一侧采用轴肩作轴向定位，选取外伸段长为68mm,直径为*50mmo(2) 密封段：设计密封段与油封毡圈55JB/ZQ4406-1997配合，选取密封段直径长度为48mm，直径为*55mm。(3) 轴肩段：轴肩与轴承和从动齿轮作轴向定位，选取轴肩段长为 30mm,直径为*72mm。(4) 左右两端轴颈段：左右两端轴颈与6412深沟球轴承配合，轴承内圈与轴承

9、采用过度配合k6,实现径向定位，根据轴承B = 35mm,端轴颈直径为60mm,长 度左端为35mm和右段为75mm。(5) 齿轮配合段：此段开有键槽，采用圆头普通平键与减速器的从动配合， 根据设计的 直齿齿轮的齿宽为70mm，为使装配紧实，设计配合段长度为64mm,直径为68mm。(6)退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧， 在轴肩和右端 轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为 3mm，槽深为2mm。(8)倒角：根据推介值(mm)： d>3050 , C取1.5或1.6。d 邓080 , C取 2。输出轴的基本尺寸如下表:名称左端轴颈齿轮配 合段轴肩段退刀槽右端轴颈密封段外伸段

10、长度(mm)11 =7512 = 6813 = 3014 = 315 = 3216 = 4817 = 68直径(mm)d1 =60d2 =64d3 =72d4 = 56d5 =60d6 =55d7 = 50输入轴的结构图:75&8304.2 :输出轴的受力分析:4.2.1 :画出受力简图：FVi4.2.2 :计算支座反力：(1) 作用于齿轮上的圆周力:Ft =2T|d22 739.170.064=2309.91N(2) 作用于齿轮上的径向力:_c _ _ o _F= Ft tan20° = 2309.9tan20 = 840.74N(3) 计算在水平面上的反力:F NV1Fl

11、 2840.74 81.5153447.85NFNV2LL840.74 71.5153392.89N(4) 计算在垂直面上的反力:2309.91 81.51531230.44NFNH2 =FtL1L2309.91 71.5153=1079.47 N4.2.3 :计算弯矩:(1) 计算水平面上的弯矩:MV1 = FNV1 L1 = 447.85 71.5 = 320.21 N mMV2 = FNV2 L2 = 392.89 81.5= 320.21N mMv =Mvi = Mv2(2) 计算垂直面上的弯矩:MH1 = FNH1 L1 =1230.44 71.5= 87976N mMH2=FNH2

12、 L2 = 1079.47 81.5= 879.77N mMh = Mhi=Mh2(3) 计算合成弯矩:Mi =MV12MH12= 320.212879.772= 936.22N mM2 =MV22MH22= 320.212879.772= 936.23N mM = M = M2(4)计算转矩：RiT = 9550=9550 7.74100=739.17N m(6) 计算截面当量弯矩：M = Jm 2 + (aT )2= J936.222 十(0.6x 739.17 )2 = 1035.95 N m取应力校正系数骸=0.6。(7) 绘制输出轴的载荷分析图：4.3 :判断危险截面和校核: 4.3.1 :判断危险截面: 如上计算所得：危险截面位于安装齿轮的位置。4.3.2 :按弯扭合成强度校核：根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取的计算应力为：M2 (：