第五章_轴的设计计算.docx
.第五章轴的设计计算A 轴I 的设计1、 选用轴的材料，确定许用应力选用 45 钢调质处理，由机械设计基础表 15-1 查得硬度为 217-255HBS. 抗拉强度 b 650MPa ，查机械设计基础表 15-3 用内插法， 得其许用弯曲正应力-1b0b655555(650 600) MPa 60MPa7006001109595(650 600) MPa 102.5MPa7006002、 轴长估算参照机械设计课程设计图 5-1 对轴长进行估算。由机械设计基础表 13-11 计算带轮轮宽：M=3e+2f=（ 3× 15+2× 10）mm=65mm由机械设计课程设计表6-1 查得：由于 0.025a+1=0.025 ×155+1=4.8758, 故下箱体壁厚取 =8mm 剖分面凸缘尺寸 C1 =20, C2 =16F= +C1 + C2 +8mm=（ 8+20+16+8） mm=52mm取 F=52mm，a=12mm,D=13mm,K=20mm,H=6mm,G=10mm,E=20mm，M=65mm,b1 =70mmL总ED2aFGHKMb1=(20+13+2 ×12+52+10+6+20+65+70)mm=280mm 轴支撑跨距：LE2D2ab1 =(20+2×13+2×12+70)mm=140mm带轮宽度中心到临近轴承宽度中心的距离：lFEGM）mmDH K=（52-13-20/2+10+6+20+65/222=97.5mm3、按弯扭合成强度计算( 一）画轴的空间受力简图(a).下载可编辑 .Ft2T12671292165.452 Nd1N62FaFt tan2165.452tan14 35 33''563.755 NFrFt tann2165.452tan 20814.432 Ncoscos14 35 33''( 二）作水平面的弯矩M H 图（ b）求支座反力静力平衡条件： FRHAFRHB -FQ -Fr0力矩平衡条件： FRHAlFQ BDFrBC Fad102解得： FRHA1578.344NFRHB1148.756N截面 A 处的弯矩为 :M-FQDA(1244.02097.510-3 )Nm121.292N mHA截面 C 处左侧弯矩为：MFBCFd1HC 1RHBa2= (-1148.7560.14 / 2 563.7550.062 / 2)Nm97.889N m截面 C 处右侧弯矩为：M HC 2FRHB BC( 1148.7560.14 / 2) N m80.413 N m.下载可编辑 .( 三）作垂直面的弯矩M V 图（ c）求支座反力FRVAFRVBFt2165.452 N 1082.726N2 2截面 C 处的弯矩为：MVCFRVAL(1082.726 0.14/ 2) N m75.791N m2（四）作合成弯矩图（ d）截面 A 处合成弯矩：M AM HA2 =121.292 N m截面 C 左侧合成弯矩：M C 1M VC2M HC21 =75.791297.8892 N m123.800N m截面 C 右侧合成弯矩：M C 2M VC2M HC22 =75.791280.4132 N m110.501N m.下载可编辑 .（五）作转矩 T 图（ e）TT167.129 N m（六）作当量弯矩Me 图（ f ）因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数-1b0 b600.585 ，则危险面 A 处的当量弯矩为102.5M eAM 2 AT220.58567.1292121.292N m=127.491N m危险截面 C 处的当量弯矩为：M eCM 2C1T220.58567.1292123.800N m=133.90N m危险截面 D 处的当量弯矩为：M eDT0.58567.129 N m 39.270 N m（七）计算危险截面处的轴径由机械设计基础式15-4 截面 D 处直径dDM eD3 39.27010330.1mm 18.706mm0.11b60截面 A 处直径d AM eA3127.491 10330.160mm 26.698 mm0.11b截面 C 处直径.下载可编辑 .dCM eC3 129.87910330.1mm 27.870 mm0.11b60因 D、C 处各有一个键槽，故应直径放大5%，即dD18.7061.0519.641mmdC27.8701.0529.264mm为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即d A26.6981.05mm28.033mm4、 轴的结构设计（一 ) 确定轴上零件位置及固定方式因为单级齿轮减速器， 故齿轮位置在箱体内壁中央， 轴承对称布置在齿轮两边，轴外伸端安装带轮。对称靠轴环和封油环实现轴向定位和轴向固定， 靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠封油环实现轴向定位， 靠过盈配合实现周向固定， 轴两端通过轴承盖实现轴向定位。 带轮靠轴肩， 平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。( 二） 确定轴各段直径由计算所得危险截面处最小直径及定位与非定位轴肩等各轴段结构强度要求进行初步设计。（三）绘制轴的结构草图如附图所示B轴II的设计选用轴的材料，确定许用应力选用 45 钢调质处理，由机械设计基础表 15-1 查得硬度为 217-255HBS.抗拉强度b650MPa ，查机械设计基础 表 15-3 得其许用弯曲正应力-1b60MPa0b102.5MPa按弯矩合成强度计算.下载可编辑 .( 一）画轴的空间受力简图(a)根据作用力与反作用力相等得：Ft2165.452 N Fr814.432 N Fa563.755N( 二）作水平面的弯矩M H 图（ b）求支座反力FRHAFr - Fad2 =( 814.432563.755248/ 2) N92.110N22 AC2140FRHCFrFRHA(814.43292.110) N906.542 N截面 B 处左侧弯矩为：M HB1FRHAAB (-92.110 0.14 / 2)N m6.448N m截面 B 处右侧弯矩为：M HB 2FRHCBC(906.5420.14 / 2)Nm63.458N m( 三）作垂直面的弯矩M V 图（ c）求支座反力FRVAFRVCFt2165.4521082.726N2N2截面 B 处的弯矩为：M VBFRVA AB( 1082.7260.14 / 2)N m75.791N m.下载可编辑 .（四）作合成弯矩图（ d）截面 B 左侧合成弯矩：M B1M VB2M HB21 =75.79126.4482 N m76.065N m截面 B 右侧合成弯矩：M B 2M VB2M HB22 =75.791263.4582 N m98.849N m（五）作转矩 T 图（ e）T=T2260.503 Nm（六）作当量弯矩Me 图（ f ）因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数-1b0 b600.585，则102.5危险截面 B 处的当量弯矩为：MeBM2298.849 22B 2T0.585 260.503N·m=181.646N· m危险截面 C、D 处的当量弯矩为：MeCMeDT0.585260.503 Nm 152.394 Nm.下载可编辑 .（七）计算危险截面处的轴径由机械设计基础式15-4 截面 B 处直径dB3MeB3181.646103mm 31.167 mm0.1600.11b截面 C、D 处直径M3152.394103dCd D3eDmm 29.395 mm0.10.11b60因 B、D 处各有一个键槽，故应直径放大5%，即dB31.1671.05mm32.725 mmdD29.3951.05 mm30.865 mm3、 轴的结构设计（一）确定轴上零件位置及固定方式因为单级齿轮减速器， 故齿轮位置在箱体内壁中央， 轴承对称布置在齿轮两边，轴外伸端安装带轮。对称靠轴环和封油环实现轴向定位和轴向固定， 靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠封油环实现轴向定位， 靠过盈配合实现周向固定， 轴两端通过轴承盖实现轴向定位。 带轮靠轴肩， 平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。（二）确定轴各段直径由计算所得危险截面处最小直径及定位与非定位轴肩等各轴段结构强度要求进行初步设计。（三）绘制轴的结构草图如附图所示.下载可编辑 .
