第三章 轴的结构设计和计算

第三章轴的结构设计和计算轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转运动的传动零件（如齿轮），都必须安装在轴上才能进行运动及动力传动。因此，轴的主要功能是支承回转零件及传递运动和动力。轴的选择与结构设计高速轴1.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢调质处理，查表（12—2），取A=117输入轴受扭段的最小直径是安装联轴器处的轴径。为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器减速器高速轴外伸端轴颈，用电动机直径D估算d=38=mm因为该轴段截面上有一个键槽，d增大5%故d=30.4(1+5%)=mm联轴器的计算转矩T=,查表11—1，取=1.5，则T==1=1.533345=50017.5N.mm根据工作要求，选用弹性柱销联轴器，型号为HL3，联轴器的许用转矩[T]=630Nm，半联轴器的外孔径d=30mm,故取与输入轴相连处d1-2=30mm,半联轴器长度L=82mm（J型孔），与轴段长度L=602.拟定轴上零件的装配方案按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度考虑联轴器的定位要求，1—2轴段需定位轴肩h=0.07d=，取轴肩高度h=mm，则d=35mm；为装配轴承方便，L=81mm。联轴器左端用轴端挡圈定位，半联轴器与轴配合长度L=60mm，为了保证轴挡圈压紧半联轴器，故1-2轴段的长度应比L略短一些，故L1-2=58mm轴段2-3的直径需对1-2轴段有定位轴肩，故d2-3=35mm。轴承端盖的总宽度为43mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=78mm,故取L=78初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，取安装轴承段直径d=d=35mm,选取6207型深沟球轴承，其尺寸为，，轴段L=L=17mm.对4-5段，由于低速级小齿轮宽度B=81mm，而装配时高速级大齿轮和箱体内壁有一段距离，由中间轴可知L=101mm,由轴肩定位可得d=42mm取安装齿轮处的轴段5-6的直径，由于df1=46.22,则取d5-6=42mm，由于高速轴为齿轮轴，所以齿轮的右端无须轴肩定位，L5-6=57mm，在确定轴段直径时，还应考虑左端轴承的轴肩定位高度是否合适，从手册中查得，6207型的轴肩定位高度轴肩定位高度h=，da=42mm，所以d5-6=42mm满足轴承定位要求。取齿轮距箱体内壁的距离Δ=10mm,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置应距箱体内壁一段距离s，现取s=5mm,则L=Δ+s=10+5=15mm，右端轴承的轴肩定位从手册中查得6207型的因此d6-7中间轴选取轴的材料为45号钢调质处理，查表（12—2），取A=112初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，取安装轴承段直径d1-2=d7-8=40mm,选取6207型深沟球轴承，其尺寸为，，轴段L1-2=L7-8=18mm.由于轴承的定位轴间查手册可知为47mm，现取d2-3=47mm，低速级小齿轮距箱体内壁的距离Δ=10mm,由于已选择油润滑，所以滚动轴承位置应距箱体内壁距离s，现取s=5mm,则L2-3=Δ+s=10+5=取安装齿轮处的轴段3-4的长度L3-4=81mm，由于该段为齿轮轴，所以齿轮的右端无须轴肩定位，在确定轴段直径时，还应考虑左端轴承的轴肩定位高度是否合适，从手册中查得，6208型的轴肩定位高度，da=47mm，所以d3-4=47mm满足轴承定位要求，由于低速级小齿轮齿宽为81mm，所以L3-4=81mm。中间轴的两齿轮间轴段4-5的直径d4-5=47mm，L4-5=9mm。取安装齿轮处的轴段5-6的直径d5-6=42mm，由于高速级大齿轮的轮毂宽为50mm，且由于高速级大齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取L5-6=50mm。高速级大齿轮距箱体内壁的距离Δ=10mm,由于已选择油润滑，所以滚动轴承位置应距箱体内壁距离s，取s=5mm，由于高速级大齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮的轮毂宽为54mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取L6-7=15mm，d6-7=40mm。低速轴选取轴的材料为45号钢调质处理，查表（12—2），取A=106输入轴受扭段的最小直径是安装联轴器处的轴径。为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器。联轴器的计算转矩T=,查表11—1，取=1.5，则T==1=1.5386320=579480N.mm根据工作要求，选用弹性柱销联轴器，型号为HL4，联轴器的许用转矩[T]=1250Nm，半联轴器的外孔径d=40mm,故取与输入轴相连处d1-2=40mm,半联轴器长度L=112mm（J型孔），与轴段长度L=84按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度考虑联轴器的定位要求，1—2轴段需定位轴肩，取轴肩高度h=3mm，则d=46mm；联轴器左端用轴端挡圈定位，半联轴器与轴配合长度L=84mm，为了保证轴挡圈压紧半联轴器，故1-2轴段的长度应比L略短一些，故L1-2=82mm轴段2-3的直径需对1-2轴段有定位轴肩，故d2-3=46mm。轴承端盖的总宽度为40mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=70mm,故取L=70初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择深沟球轴承，取安装轴承段直径d=d8-9=50mm,选取6210型深沟球轴承，其尺寸为，，轴段L=L8-9=20mm。对4-4＇段，查得手册6210型深沟球轴承的定位轴肩高度为h=，取d4-4＇=57mm，L4-4＇=75mm。对4＇-5轴段，d4＇-5=48mm，由中间轴可知L4＇-5=，对5-6轴段，为非定位轴肩d5-6=60mm，L5-6=8mm。取安装齿轮处的轴段6-7的直径d6-7=52mm，由于高速级大齿轮的轮毂宽为50mm，且由于高速级大齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取L6-7=52mm，L6-7’=74mm低速级大齿轮距箱体内壁的距离Δ=13mm,由于已选择油润滑，所以滚动轴承位置应距箱体内壁距离s，取s=5mm，由于高速级大齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮的轮毂宽为64mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，故取L7’-8=，d7-8=50mm3.2中间轴的校核：1)中间轴的各参数如下：=N·m=r/min2)中间轴上的各力：低速级小齿轮：Ft1=3497.768NFr1=1300.403NFa1高速级大齿：Ft2=1208.69NFr2=450.28NFa2=260.157Nd2=214N3）绘制轴的计算简图水平面（H平面）：铅垂面（V平面）：4)弯矩图：5)校核轴的强度（1）计算支反力（4）计算扭矩减速器单向运转，扭转剪应力按脉动循环变应力，取系数α，（5）计算弯矩判断危险截面：由计算弯矩图可见，C剖面处得计算弯矩最大，该处得计算应力为：查表轴的材料为45号钢调质，可知：

第四章联轴器的选择及计算联轴器是机械传动常用的部件，它主要用来联接轴与轴（有时也联接其它回转零件）。以传递运动与转矩。用联轴器连接的两根轴只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离4.以输入轴为例进行联轴器的介绍：根据所选电动机的公称直径38mm和设计所要求的机械特性选择弹性柱销联轴器。因其结构简单装配维护方便使用寿命长和应用较广。联轴器的校核校核公式：=1）输入轴选LT6型查机械设计手册得，查表11-1得x=≤[T]所以经校核后符合设计的要求输出轴选HL4型查机械设计手册得，查表11-1得x=≤[T]所以经校核后符合设计的要求具体参数如下型号公称转矩许用转矩轴孔直径轴孔长度钢J型LT6630500030，32，35，3882Hl41250280040，42，45，48，50，55，56112第五章键联接的选择及计算键是标准件，通常用于联接轴和轴上的零件，起到周向固定的作用并传递转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。根据所设计的要求。此次设计采用平键联接。键的选择与结构设计取本设计中间轴段的平键进行说明，根据中间轴段的轴径选择，键的具体结构.键的校核平键联接强度的计算先根据设计出轴的尺寸d=47mm，从标准