轴设计习题课课件

例：设计带式运输机减速器的主动轴。已知传递功率P1=10kW,转速n1=200r/min,齿轮齿宽b1=100mm,齿数z1=40,模数mn=5mm,螺旋角b＝9°22′，轴端装有联轴器。电机轴径为42mm，电机轴长为80mm

。滚动轴承采用7200C系列（内径按结构要求自定），轴承采用润滑油润滑。12轴结构设计示例轴的设计步骤回顾：初算轴的最细处直径进行结构设计进行强度验算刚度验算振动稳定性计算选择轴的材料对于阶梯直轴，一般流程是：有特殊要求时才进行考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽，故应将dmin增大5%解：由表6-1查其机械性能：1、选择轴的材料一般用途轴，选择轴的材料45钢，调质2、初算轴的最细处直径由表6-3，查得C=118~107由于是高速轴，选C=115[s-1]b=60MPa得dmin=44.5mm最细处直径到底取多少？是不是44.5mm呢？12×sb=650MPa再表6-4得：因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联轴器选好后才能确定3、选择联轴器联轴器选择过程在此略选用：弹性柱销联轴器型号为：主动端直径为42mm，轴孔长度为84mm，A型键槽从动端直径为45mm，轴孔长度为84mm，A型键槽轴端最细处直径现在为45mm，该轴段长度为多少？84-(2~3)=82~81mm轴长略短于毂孔长到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：直径为标准值d①=45mm取轴段长L①=82mm联轴器型号为：4、选择滚动轴承由题意定为7类轴承(角接触球轴承)，型号未完全确定，7200C现根据结构要求需确定出轴承内径已知条件：最小轴径为d①=45mm××××定位轴肩非定位轴肩轴肩高：h=(0.07~0.1)d,一般取2.5~5mm轴肩高：1~2mm，也可以更小轴承内径一般比最细处直径大6~10mm左右，并取标准值！定位联轴器直径为：d②

=d①+2×(2.5~5)mm=53mm轴承内径为：d③

=d②

+2×(1~2)mm=55mm故可选轴承型号为：7211C轴承内径确定可参考下图的轴向定位情况：已选轴承型号为：7211C并查《机械设计课程设计》中“滚动轴承”标准，确定如下尺寸：—轴承外径D—轴承宽度B—轴承内圈安装尺寸da—轴承外圈安装尺寸DaBDdaDa查手册得:D×B =100×21da=64Da=91过大，拆卸困难；

过小，定位不好5、轴的结构设计需事先简单了解一下减速器结构下图为一实拍减速器的轴系结构（仅供参考）：5015550155滚动轴承采用润滑油润滑不同的装配方法轴系结构不同！在轴上零件相互距离及箱体尺寸未事先规定的情况下，可按右图所示的经验数据确定！若有规定，则按规定值设计！润滑脂润滑时，轴承端面至内壁间的轴向距离有所不同，轴系结构也不同！箱体内壁箱体凸缘外侧上述轴向经验数据可在一定范围内上下变动！◆假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：1015f55f58f91f45f53f68f64◆假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：1015可看到不同的装配方案，轴的结构完全不同！1015批量生产时，第二种方案装拆更为简单。但上述草图仍有不少结构有错误，具体如下：此处是否需要轴端挡圈？此处不需要，但如果此处安装的是带轮、链轮或齿轮等，则需要轴端挡圈，起轴向固定作用！各轴段的长度尺寸如何确定？15此轴向距离应保证轴承盖上的螺栓能取下来轴系装配图的完成示例：f55k6f58H7/r6f55k6f53f45k6f55F9/k68280160140在装配图上凡是有配合的地方需要标注：◆除轴、箱体外所有零件应剖开（画剖面线）画轴系装配图时要注意如下细节：◆齿轮、轴承的画法◆有配合的地方标注径向尺寸及配合◆零件的结构工艺性等假若轴端安装的是大带轮，参考轴系结构图如下：结构设计时注意几点：1)轴没有统一的、标准的结构形式2)不同的装配方案，轴系结构不同3)轴段上各段直径的确定：先定出最细处直径，再考虑轴上零件是需要轴向定位还是非轴向定位，一步步由最细处直径累加轴肩高度得出来。尽量取标准直径和优先数系但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定4)轴的各段长度由各零件与轴配合部分的轴向尺寸或者考虑装拆零件时需预留出的距离而定6、校核轴的强度1)计算齿轮受力轴传递的扭矩:齿轮的圆周力:齿轮的径向力：齿轮的轴向力:2）画受力简图并计算支反力及画出弯矩、扭矩及当量弯矩图水平面内支反力垂直面内支反力画出垂直面、水平面及合成弯矩图计算并画当量弯矩图扭矩按脉动循环变化计算,取a=0.6,则画出当量弯矩图a-a哪些面是危险截面？b-b3）校核计算—弯扭合成法a-ab-ba-a截面处当量弯矩为：b-b截面处当量弯矩为强度校核:考虑键槽的影响，查附表6-8计算显然故安全4）校核计算—安全系数法a-ab-b确定危险截面：c-cd-de-e截面a-a、b-b、c-c、d-d和e-e都有应力集中源（键槽、齿轮和轴的配合、过渡圆角等〕，且当量弯矩均较大，故确定为危险截面以a-a截面为例校核：a.a-a截面上的应力：弯曲应力幅：扭转应力幅：弯曲平均应力：扭转平均应力：a-a弯曲应力视为对称循环变应力！扭转应力视为脉动循环变应力！b.材料的等效系数：查表6-1得：c.a-a截面应力集中系数：d.表面状态系数及尺寸系数：查附表6-1查附表6-5、附表6-4,得，a-a查表6-1中的注释得：（也可直接计算得到）e.分别考虑弯矩或扭矩作用时的安全系数：因此所设计的轴是安全的7、校核滚动轴承的寿命。（略）8、校核两个键的强度。（略）本章作业题：6.46、需用“安全系数法”校核轴的疲劳强度;键的强度也要校核；5、键是标准件，尺寸请大家查《机械设计课程设计》；要求：7、用A4的纸画图，轴、键强度校核内容写在作业本上。1、最细轴径处为安装大带轮直径处，带轮需