【文章內容簡介】 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 12 圖 61 高速軸 由于結構及工作需要將該軸定為齒輪軸 ,因此其 材料須與齒輪材料相同 ,均為 45鋼 ,熱處理為調制處理 , 材料系數0A為 120。 所以 ,有該軸的最小軸徑為 : 133m i n 013 . 8 61 2 0 1 2 . 32900Pd A m mn? ? ? ? 此處最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 1d ，選擇半聯(lián)軸器的孔徑 16d mm? ，半聯(lián)軸器長度38L mm? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 1 30L mm? 。 其他各段軸徑、長度的設計計算依據和過程見下表 : 表 61 高速軸結構尺寸 設計 階梯軸段 設計計算依據和過程 計算結果 第 1段 11d 由半聯(lián)軸器孔徑確定 11l 略小于聯(lián)軸器轂孔長度，轂孔長度 1 30L mm? 取 11 28l mm? 11 16d mm? 11 28l mm? 第 2段 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，一段右端應制出一軸肩，故取2 段的直徑為 12 19d mm? ，取端蓋右端到聯(lián)軸器左端距離為 23mm ,端蓋總寬度為 17mm ，故 12 40l mm? 12 19d mm? 12 40l mm? 第 3段 根據， 12 19d mm? 預選軸承 NU1004 20 42 12d D B mm mm mm? ? ? ? ?，軸承采用脂潤滑，封油盤總長度為7mm，確定軸的直徑與長度 13132020d mml mm?? 第 4段 封油盤與軸采用軸肩定位，因此，取 14 16 23d d mm?? 。箱體內壁尺寸14 23d mm? 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 13 定為 142mm，封油盤露出箱體內壁1mm，齒輪端面與箱體距離定為13mm，齒輪寬度 38mm。 14 142 13 38 1 90l mm? ? ? ? ? 14 90l mm? 第 5段 15d齒頂圓直徑 36mm? ?15l 齒寬 38mm? 15 36d mm? 15 38l mm? 第 6段 1416 dd 16 13 1 12l mm? ? ? 16 23d mm? 16 12l mm? 第 7段 17 13 20d d mm?? 封油盤寬度為 7mm，軸承寬度 12mm，取 17 20l mm? mmd 3017 ? 17 20l mm? 中間軸的軸系結構設計 軸的結構尺寸設計 根據結構及使用要求該軸設計成階梯軸 ,共分五段 ,如圖 62 所示 : 圖 62 中間軸 材料為 45 鋼 ,熱處 理為調制處理 ,取材料系數 1200 ?A。有該軸的最小軸徑為 : 2 332 1 023 . 6 71 2 0 1 9 . 96 5 1 . 6 9Pd A m mn? ? ? ? ? 各段軸徑、長度的設計計算依據和過程見下表 : 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 14 表 62 中間軸結構尺寸設計 階梯軸段 設計計算依據和過程 計算結果 第 1段 322021 nPAd ?? 由軸承尺寸確定 (軸承預選 Nu304E 20 52 15d D B mm? ? ? ? ?)第二齒輪采用軸套固定。箱體內壁間距 142mm，二齒輪端面距內壁 ,取軸套長度為，為了固定，齒輪超出軸肩 2mm 21 15 2 m m? ? ? ?。 取長度為 21 20d mm? 21 mm? 第 2段 固定大齒輪，取軸肩高度為 3mm， 取 22 26d mm? 22l 略小于齒輪寬度，取22 3 3 2 3 1l mm? ? ? 22 26d mm? 22 31l mm? 第 3段 需用軸肩定位齒輪，取軸肩高度為 2mm， 所以 23 26 4 30d m m? ? ? 確定第三段軸長度 ：內壁間距離 142mm，大齒輪寬度為 33mm，距內壁距離 。小齒輪寬度 57，距內壁間距 13mm 23 142 15. 5 33 57 13 23. 5l m m? ? ? ? ? ? 23 30d mm? 23 mm? 第 4段 軸肩高度取 2mm 24 30 4 26d mm? ? ? 為了定位，齒輪超出軸肩 2mm，小齒輪寬度 57mm。 24 57 2 55l mm? ? ? 24242655d mml mm?? 第 5段 25 21 20d d mm?? 小齒輪采用軸套固定，軸套長度 19mm，齒輪端面超出軸肩 2mm，軸承寬度 15mm 25 2 19 15 36l mm? ? ? ?，取 25 37l ? 25252037d mml mm?? 低速軸的軸系結構設計 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 15 軸的結構尺寸設計 根據結構幾使用要求該軸設計成階梯軸 ,共分七段 ,如圖 63 所示 : 圖 63 低速軸 考慮到低速軸的載荷較大，材料選用 45 鋼 ,熱處理調質處理 ,取材料系數 1200 ?A 所以 ,有該軸的最小軸徑為 : 3333 m i n 033 . 3 11 2 0 2 91 9 0 . 5 5pd A m mn? ? ? ? 顯然此段軸是安裝聯(lián)軸器的，選擇 GY5 型聯(lián)軸器，取半聯(lián)軸器孔徑為 30d mm? ，故此 段軸徑為31 30d mm? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 1 60L mm? ,第一段的長度應比聯(lián)軸器的轂孔長度略短，故取 1 58l mm? 其他各段軸徑、長度的設計計算依據和過程見下表 : 表 63 低速軸結構尺寸設計 階梯軸段 設計計算依據和過程 計算結果 第 1段 31 30d mm? 31 58l mm? (由聯(lián)軸器寬度尺寸確定 ) 31 30d mm? 31 58l mm? 第 2段 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，一段右端應制出一軸肩，故取 2 段的直徑為 32 35d mm? ， 32l 由端蓋等因素確定，取 32 40l mm? 32 35d mm? 32 40l mm? 第 3段 根據 32 35d mm? ，預選軸承 NU1008 40 68 15d D B mm mm mm? ? ? ? ?， 3333ld、 由軸承尺寸確定 , 軸承采用脂潤滑，封油盤33 40d mm? 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 16 總長度為 8mm，確定軸的直徑與長度 33 40d mm? 33 8 1 5 2 3l mm? ? ? 取長度為 25mm 33 25l mm? 第 4段 34 35 5 45d d m m? ? ? 箱體內壁間距 142mm，齒輪端面距內壁 ,齒輪寬度 52mm,取軸環(huán)寬度 8mm,軸套 超出內壁 1mm。 34 142 52 8 1 mm? ? ? ? ? ? 3434 mml mm?? 第 5段 35 34 5 50d d m m? ? ? 軸環(huán)寬度 35 8l mm? mmdd 6553536 ???35 50d mm? 35 8l mm? 第 6段 取安裝齒輪處的軸直徑 36 45d mm? ，此段的長度略小于齒輪寬度，取 36 5 2 2 = 5 0l mm?? 36 45d mm? 36 50l mm? 第 7段 37 33 40d d mm?? 齒輪采用軸套固定，取軸套長度為 ，為了固定，齒輪超出軸肩 2mm，軸承寬度 15mm. 37 15 2 mm? ? ? ?取為 41mm 37374041d mml mm?? 高速軸的受力分析及計算 軸的受力分析及載荷分析如圖 64所示 BC 長度 ， CD 長度 。 3112 2 12 .7 10 76 33ta n 76 ta n 20 28 5ttTFNdFr F N???? ? ?? ? ? ? 211 2 5 .5 5 5 5 .1 5174HtF F N?? 1 1 2 214 .55H t HF F F N? ? ? 257 269 24. 78HHM F N m m? ? ? 211 2 5 . 5 2 0 2 . 0 61 2 5 . 5 4 8 . 5VrF F N??? 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 17 1 1 2 78 .0 8V r VF F F N? ? ? N m m?? 22 28 65 8m H VM M M N m m? ? ? ? 扭矩： 1 12700T N mm?? 《機械設計》課程設計說明書 HPU 1001 FKY 18 圖 64 高速軸的受力分析及扭矩圖 從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險截面， 根據教材式 155 及上表中數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 ?? ，軸的計算應力（公式中 ? ） 2 2 2 23( ) 2 8 6 5 2 . 4 8 ( 0 . 6