轴的设计计算

轴的设计计算（一）、I轴的设计轴上的功率P，转速n和转矩T，由修正的动力参数可得1 1 1P=7.128KW1I=970r/minT=7.018x104N•mm1求作用在齿轮上的力已知齿轮1的直径£=51.389mm-2T2x7.018x104F=T= =2731td51.3891=F心=2731xtan20=1022tcosP cos13214"F=FtanP=2731xtan13°21'4"=648N初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A=112，于是得d=AE=112x3；'7128=21.8mmmin*气3970轴的最小直径显然是安在联轴器处的直径dI_II。为了使所选的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算扭矩气，查表14-1，考虑到扭矩变化很小，故Ka=1.3，贝gT=七•T=1.3x7.018x104=91234N•mm按照七应小于联轴器的公称转矩的条件，查手册选用LT5型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为125000N•mm。半联轴器的孔径d1=25mm，故取《口=25mm，半联轴器长度L=62mm，半联轴器与轴配合的孔长度L]=44mm。轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如图。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1） 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-11轴段右端需制一个轴肩，故取d[[m=32mm,左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=35mm。半联轴器与轴配合的孔长度L1-44mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，故取〈口=42mm。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，故试选圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d][[[=32mm，由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承30207，其尺寸为dxDxT=35mmx72mmx18.25mm，故d戚=气如=35mm，而妇]如=18.25mm。右轴承左边采用轴肩进行轴向定位。由手册查得30207型轴承的定位周建高度h=3.5mm，因此取dy]^]]=42mm。3） 取d]VV=40mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮的宽度为55mm，为了是套筒端面可靠的压紧齿轮，由于轴段应略小于齿轮宽度，故取l]y_y=51mm。齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，故取h=4mm，则轴环处的直径dvv]=48mm。轴环宽度b>1.4h，取lyv]=10mm。4） 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离I=30mm。故取匕[[[=50mm。5） 取齿轮距箱体内壁之间距离1=16mm，取c=20mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁s，取s=8mm。已知滚动轴承宽度T=36mm，贝〈5=T+s+c+a+B4=36x8x20x16x85=165mml =a+s—10=14mm（3） 轴上零件的周向定位齿轮与半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d由表6-1查得平键bxhxl=12mmx8mmx40mm，选齿轮与轴的配合为―^；同样半联轴器处平键为n6bxhxl=8mmx7mmx32mm，半联轴器与轴的配合为m。6（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角2x45。，轴肩圆角如图。求轴上的载荷先查取轴承30207的a=15.3mm。简支梁的支撑跨距气=86.3mm，L2=173.2mm，L3=54.45mm。M—,Mv,M,T的值如下载荷水平面H垂直面V支反力FF—1=653n，F—2=2078NFnv1=318n,Fg=704N弯矩MM=113136N•mmM=55005N•mm ,M^2=38400N•mm总弯矩M=y/1131362+550052=125799N•mm1M2=J1131362+384002=119475N•mm扭矩TT=7.018x104N•mm16.抗弯扭合成应力校核轴的强度根据式15-5及上表中数据以及扭转切应力为静应力时取a=0.3，轴的计算应力^*M：+(件)2=@257992+(0.3x70180)2二商尸caW 0.1X403前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得[。1]=60MP^，因此bca<[b1],故轴是安全的。（二）、II轴的设计轴上的功率P，转速n和转矩T，由修正的动力参数可得1 1 1P=6.78KW2n2—203.78r/minT=3.177x105N•mm求作用在齿轮上的力已知齿轮2的直径d2=244.612mm，齿轮3的直径d3—86.5092T 2x3.177x105t= —2731Nd244.612-F咚-2598xtan20-1022Nt2cosP cos13214”—F4tanP=2598xtan13°21'4”—648N2T 2x3.177x105=t= —6984Nd86.5093咚—6984xtan20-2618N13cosP cos134911"—F3tanP=6984xtan13°49'11”=1718n初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取&—112，于是得mmd =A」％=112x3：6.78—36.0mmmin。3七3203.78轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如图。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1） 初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，故试选圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据』讪=36.0mm，由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承 30208，其尺寸为dxDxT=40mmx80mmx19.75mm，故d=d=40mm。2）取d =45mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮3的宽度为90mm，ii-iii为了是套筒端面可靠的压紧齿轮，由于轴段应略小于齿轮宽度，故取〈I项］=86mm。齿轮3右端采用轴肩定位，轴肩高度h>O.07d，故取h=5mm，则轴环处的直径dVVI=55mm。轴环宽度b>1.4h，故〈iiiv>7mm。又由图综合考虑可得l=c—2.5=20—2.5=17.5mm方能满足整体要求。iii-iV3）取d =45mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮2的宽度为50mm，IV—V为了是套筒端面可靠的压紧齿轮，由于轴段应略小于齿轮宽度，故取1叫-v=46mm。齿轮2左端采用轴肩定位，右端与轴套定位。4） 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离1=30mm。故取〈［m"50mm。5） 取齿轮距箱体内壁之间距离1=16mm，取c=20mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁s,取s=8mm。已知滚动轴承宽度T=19.75mm,则l=T+s+a+4=19.75+8+16+4=47.75mml =T+a+s+2.5+4=50.25mm（3） 轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按d由表6-1查得齿轮3处的平键bxhxl=14mmx19mmx70mm，齿轮2处的平键bxhxl=14mmx9mmx36mm选齿轮与轴的配合为H；滚动轴承与轴的配合为m。n 66（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角2x45。，轴肩圆角如图。求轴上的载荷先查取轴承30208的a=16.9mm。简支梁的支撑跨距%=61.85mm，L2=87.5mm，L3=54.35mm。Mh，Mv，M,T的值如下载荷水平面H垂直面V支反力FF^1=5592N，F^2=4123NFnv1=2072N,Fnv2=1568N弯矩MMb=345865N•mmMC=224085N•mmMvb]=128153N•mmMb2=53842N•mmM=6067N•mmM=85321N•mm总弯矩Mb]=J3458652+1281532=368844N•mmM22=^3458652+538422=350031N•mmMci=J2240852+60672=224167N•mmMc2=J2240852+853212=239779N•mm扭矩TT=3.177x105N•mm6.抗弯扭合成应力校核轴的强度根据式15-5及上表中数据以及扭转切应力为静应力时取a=0.3，轴的计算应力TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"bZ_加88442+(0.3x317700)2二钉皿

caW 0.1X453 *因此b<”］，ca —1前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1因此b<”］，ca —1—1 a故轴是安全的。（三）、III轴的设计轴上的功率P，转速n和转矩T，由修正的动力参数可得11 1P=6.45KW3七=60.11r/minT=1.025x106N•mm1求作用在齿轮上的力已知齿轮1的直径《=293.512mm厂 2T 2x1.025x106F4=甘=―23512=69844=F竺%=6984xtan20=2618t4cosP cos134911"F4=F4tanP=6984xtan13°4911"=1718 n初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取&=112，于是得d=A3T=112x3 =53.2mmmin^nV60.11轴的最小直径显然是安在联轴器处的直径《项。为了使所选的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算扭矩气，查表14-1，考虑到扭矩变化很小，故Ka=1.3，则T=Ka•T=1.3x1.025x106=1.333x106N•mm按照七应小于联轴器的公称转矩的条件，查手册选用LX4型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为2.5xl06N•mm。半联轴器的孔径d1=55mm,故取d[[广55mm,半联轴器长度L1=112mm,半联轴器与轴配合的孔长度L=84mm。轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如图。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1） 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-11轴段右端需制一个轴肩，故取d[[m=62mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=65mm。半联轴器与轴配合的孔长度L=84mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，故取〈u=82mm。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，故试选圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d[[[[[=62mm，由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承30213，其尺寸为dxDxT=65mmx120mmx24.75mm，故d戚=d皿皿〔=65mm，而匕皿=24.75mm。右轴承左边采用轴肩进行轴向定位。由手册查得30207型轴承的定位周建高度h=4.5mm，因此取dy[Vu=74mm。3） 取dv^=70mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮的宽度为85mm，为了是套筒端面可靠的压紧齿轮，由于轴段应略小于齿轮宽度，故取lw_v=81mm。齿轮

=82mm。右端采用轴肩定位，轴肩高度h=82mm。右端采用轴肩定位，轴肩高度h>Q.Qld，故取h=6mm,则轴环处的直径d轴环宽度b>1.4h，取/V-VI=12mm。4） 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离I=30mm。故取〈[m"50mm。5） 取齿轮距箱体内壁之间距离1=16mm，取c=20mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁s，取s=8mm。已知滚动轴承宽度T=24.75mm，则l=T+s+。+2.5+4=24.75+8+16+6.5=55.25mm妇vi[=c+B2+a+2.5-'刃+s=20+50+16+2.5-12+8=84.5mm（3） 轴上零件的周向定位齿轮与半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d由