轴系结构设计与轴的常用材料及其机械性能

1、 轴系结构设计.1 高速轴的轴系结构设计一、轴的结构尺寸设计根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,如图2所示: 图2由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为调制处理, 材料系数为110。所以,有该轴的最小轴径为: 考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有: 标准化取其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表6 高速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段(考虑键槽影响)21.762560第2段(由唇形密封圈尺寸确定)30(27.848)50第3段由轴承尺寸确定(轴承预选6007 )352

2、5第4段42.5(41.3)145第5段齿顶圆直径齿宽6570第6段4110第7段3525二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图3)及受力计算 图3L1=92.5 L2=192.5 L3=40 三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表7 轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6007轴承A端B端由手册查出Cr、C0r及e、Y值Cr=12.5kNC0r=8.60kNe=0.68计算Fs=eFr(7类)、Fr/2Y(3类)FsA=1809.55 FsB=1584.66计算比值Fa/FrFaA /FrA>

3、;e FaB /FrB< e确定X、Y值XA= 1,YA = 0, XB =1 YB=0查载荷系数fP1.2计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=981.039 PB=981.039计算轴承寿命9425.45h小于12480h由计算结果可见轴承6007合格.2 中间轴的轴系结构设计一、轴的结构尺寸设计根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分五段,其中第II段和第IV段为齿轮,如图4所示:图4由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为调制处理,取材料系数 所以,有该轴的最小轴径为: 因键槽开在中间，其影响不预考虑 标准化取其他各段轴

4、径、长度的设计计算依据和过程见下表:表8 中间轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段由轴承尺寸确定(轴承预选6008 )33.64025第2段(考虑键槽影响)45(44.68)77.5第3段5012.5第4段99109第5段 4639第6段4025二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图5)及受力计算L1=51 L2=105.75 L3=106图5由高速轴的受力分析知： 三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表: 表9 轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6007A端B端由手册查出Cr、C0

5、r及e、Y值Cr=29kNC0r=19.2kNe=0.68确定X、Y值X= 1 Y=0查载荷系数fP1.2计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=4976.72 PB=5982.60计算轴承寿命10179.13h小于12480h由计算结果可见轴承6007合格,.3 低速轴的轴系结构设计一、 轴的结构尺寸设计根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴,共分八段,如图6所示:图6考虑到低速轴的载荷较大，材料选用45,热处理调质处理,取材料系数 所以,有该轴的最小轴径为: 考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有: 标准化取其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表10 低速轴结构尺寸设计阶梯

6、轴段设计计算依据和过程计算结果第1段(考虑键槽影响)(由联轴器宽度尺寸确定)52.4960(55.64)142第2段(由唇形密封圈尺寸确定)64(63.84)50第3段6616第4段由轴承尺寸确定(轴承预选6014C )7024第5段7875第6段208820第7段齿宽+1080(79.8)119第8段7024二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图7)及受力计算图7L1=71.5 L2=119 由中间轴的受力分析知： 三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表11 轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6014A端B端由手册查出Cr、C0r及e、Y值Cr=98.5kNC0r=86.0kNe=0.68计算比值Fa/FrFaA /FrA<e FaB /FrB> e确定X、Y值XA=1 YA =0 查载荷系数fP1.2计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=5796.24 PB=6759.14计算轴承寿命763399h大于12480h由计算结果可见轴承6014AC、6007均合格，最终选用轴承6014