【文章內容簡介】 40HBS19四、軸系零件的設計計算輸入軸的設計計算1）輸入軸上的功率 、轉速 ,243/mi,37KWrN???2）求作用在齒輪 1 上的力因已知齒輪分度圓直徑 =. d31270 =?1tantan =??? ?1 = atg??3）初步確定軸的最小直徑先按式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。根據(jù)表 15—3，取 ，于是得：=2=m4dP?4）軸的結構設計1 擬定軸上零件的裝配方案，如圖所示2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。1 根據(jù)計算的最小直徑取軸的直徑 =39mm。為了滿足帶輪得軸向定位要求， 12 軸右12d?端需制出一軸肩，故 23 段得直徑 由帶輪寬度確定 。34m?10mL?2 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求，并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承，其型號為 30209，其尺寸234dm??為 ,查得 a=17,根據(jù)軸肩選 ；??34785md??20。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，因此，取 。?? 6752md??3 取 45 段的直徑 ；取安裝齒輪處的軸段 56 的直徑 ，根據(jù)452d??56?齒輪寬度 80mm,取 。680l4 軸承端蓋的總寬度為 32mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆，及便于對軸承添加潤滑脂的要求。取端蓋的外端面與帶輪右端面間的距離，L=26mm 故取 。2358ml??5 考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離 s，取是，則 。 。8sm?6715ml??451l??致此已初步確定了軸的各段直徑和長度。3 軸上零件的周向定位帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接，按截面 =39mm，查表查得平鍵 截面12d?，鍵長為 56mm，它們之間的配合采用 。128bhm?? 76Hk4 確定軸上的圓角和倒角尺寸參考表 152，取軸端倒角為 mm ，左段 4 處軸肩的倒角為 mm,?? 2R角半徑 R=2mm。5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結構圖做出軸的計算簡圖,從上已經(jīng)知道,對于圓錐滾子軸承 30209,由手冊中可查得 a=,作為簡支梁的軸的支承跨距 。???軸進行計算并做出彎矩圖和扭矩圖。21對水平面進行計算： ()NHtFNFll??????????對垂直面進行計算： 123374()VrNraFFll??? ??????23549Nml??求總的彎矩，即合成彎矩： 2 2211(70.)(836.)?????228365414?22扭矩 3170TNm??載荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F 2,?12397.,??彎矩M6? ? ?總彎矩 M 1207.,974.?? ?扭矩T3m6）按彎曲合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，由上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 = 則：?????22 221 aT MPW????????前以選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，查表的 ＝60Mpa,因此 ，故安全。1??????ca?1?????7）精確校核軸的疲勞強度1判斷危險截面從受載情況來看，截面 c 上的應力最大，截面 c 上雖然應力最大，但應力集中不大，而且這里軸的直徑最大，故截面 c 也不必校核。因而只需校核截面 5 左右兩側即可。2截面 5 左側抗彎截面系數(shù)： ???抗彎截面系數(shù)： T截面左側的彎矩 M 為： ??截面上的扭矩 T 為：T=截面上的彎曲應力： 694..108b MpaW???截面上的扭轉應力： ?材料 45 鋼，調質處理，查表 151 得 ， ，640Bpa??1275pa???。15Mpa???截面上由于軸肩形成的理論應力集中系數(shù)：因 查得 ，?????23由附圖 31 得軸材料的敏性系數(shù)： ，??.5?應力集中系數(shù)為： 1()1.(.1).82k?????????08537q????由附圖 32 查得尺寸系數(shù) ；由附圖 33 得扭轉尺寸系數(shù) 。.72?? 0.??軸按磨削加工，由附圖 34 查得表面質量系數(shù)： .92????軸未進行表面強化處理，即 ，則得綜合影響系數(shù)：1q??.??????1..4.????碳鋼的特性系數(shù)： ，取 =?????，取51??:??計算安全系數(shù) ，則得：????????? ....22aS???? S???????故可知其安全。3截面 5 右側抗彎截面系數(shù)： ???抗彎截面系數(shù)： 20T截面左側的彎矩 M 為： 截面上的扭矩 T 為：T=24截面上的彎曲應力： ???截面上的扭轉應力： ?過盈配合處的 值，由附表 38 求出，并取k?? ????? ?2514??軸按磨削加工，由附圖 34 查得表面質量系數(shù)： .9??? ????????.??計算安全系數(shù) ，則得：caS ?????????1 .???? S???????故可知其截面右側強度也是足夠的。中間軸的設計計算1）中間軸上的功率 、轉速 及轉矩2p2n2T127.,98KWrN???2）求作用在齒輪 3 上的力因已知齒輪分度圓直徑 =7. d3231980 =?3tantan =??? ?3 =. a??253）初步確定軸的最小直徑先按式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。根據(jù)表 15—3，取 ，于是得：0==?4）軸的結構設計1擬定軸上零件的裝配方案，如圖所示2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。1 根據(jù)計算的最小直徑顯然是安裝軸承的直徑，取軸的直徑 。因軸126745md??承同時受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求，并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承，其型號為 30209，其尺寸1245md??為 ,查得 a=,而 ，因此 。????561??56 軸段左端需制出一軸肩，故取 ，因齒輪的寬度為 75mm，故取4580d??。軸肩高度 h，取 h=6mm，直徑 。4570ml?? 348m?2 為了滿足軸向定位要求，12 軸段右端需制出一軸肩，故取 23 段的直徑 ，2371md??齒輪 3 的寬度為 130mm，故取 。2310ml??3 取齒輪距箱體內壁之距離為 15mm，考慮考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離 s，取是 ， ， 。兩齒輪的距8561l???離 c=20mm，故取 。3415l??致此已初步確定了軸的各段直徑和長度。5 軸上零件的周向定位26齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，按截面 ，查表查得平鍵截面2371md??，鍵長為 90mm；按截面 ，查表查得平鍵截面201bhm??450，鍵長為 63mm 它們之間的配合采用 。76Hk6 確定軸上的圓角和倒角尺寸參考表 152，取軸端倒角為 ，軸段 6 處軸肩的倒角為 mm,軸段245m?? 5 的倒角為 R=2mm。5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結構圖做出軸的計算簡圖,從上已經(jīng)知道,對于圓錐滾子軸承 30211,由手冊中可查得 a=,作為簡支梁的軸的支承跨距。對軸進行計算并做出彎矩圖和扭矩圖。對水平面進行計算： 123212330()()0NHtttFNFlll????????????14568NHmM?左272321()??????右278.?右 1322)? ?左 （對垂直面進行計算： 122339。39。1 133 332)()NVrNVr aFFMFolllM??? ??????（ ???? mll???????左 （ ）??左 223) mlM?????右 （求總的彎矩，即合成彎矩： 22111= N?右左上 947??右 左下 222 .HvMm?右左上 22=18N右 左下扭矩 1980TNm??載荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F 235.,?,710NNVFF??彎矩M???右左右左 ???左右左右總彎矩 M 11. Nm????下上 2下2上 ， ，扭矩T98?6）按彎曲合成應力校核軸的強度28進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，由上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 = 則：?????22 2211 31906478.. aT MPWM???????22 2212 35.. a前以選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，查表的 ＝60Mpa,因此 ，故安全。??????ca?1?????7）精確校核軸的疲勞強度1判斷危險截面從受載情況來看，截面 c 上的應力最大，截面 c 上雖然應力最大，但應力集中不大，而且這里軸的直徑最大，故截面 c 也不必校核。因而只需校核截面 5 左右兩側即可。2截面 5 左側抗彎截面系數(shù)： ???抗彎截面系數(shù)： 2T截面左側的彎矩 M 為： 截面上的扭矩 T 為：T=截面上的彎曲應力： MpaW???截面上的扭轉應力： ?材料 45 鋼，調質處理，查表 151 得 ， ，640Bpa??125pa???。15Mpa???截面上由于軸肩形成的理論應力集中系數(shù)：因 查得 ，????.14?由附圖 31 得軸材料的敏性系數(shù)： ，q?08?應力集中系數(shù)為： 1()(.351).29k???????????084q??由附圖 32 查得尺寸系數(shù) ；由附圖 33 得扭轉尺寸系數(shù) 。.7?? ??軸按磨削加工，由附圖 34 查得表面質量系數(shù)： .92????29軸未進行表面強化處理，即 ，則得綜合影響系數(shù)：1q??.???????1..58.???碳鋼的特性系數(shù)： ，取 =?????，取51??:??計算安全系數(shù) ，則得：???? ???? ...22aS????? S???????故可知其安全。3截面 5 右側抗彎截面系數(shù)： ???抗彎截面系數(shù)： 24T截面左側的彎矩 M 為： 截面上的扭矩 T 為：T=截面上的彎曲應力： MpaW???截面上的扭轉應力： 94T?過盈配合處的 值，由附表 38 求出，并取k?? ????? ?2314??軸按磨削加工，由附圖 34 查得表面質量系數(shù)： .9???30