華中科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(編輯修改稿)
2025-06-13 12:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 明主要結(jié)果在該軸段與V帶輪相配處開有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%，得dmin=,再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查標(biāo)準(zhǔn)尺寸，取d2min=24mm。初步設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2. 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）、中間軸取C=110，則：在該軸段與齒輪相配處開有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%，得dmin= mm,再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并考慮到滾動(dòng)軸承的選型，取d3min=40 mm。初步設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3. 中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）、低速軸取C=110，則：在該軸段與聯(lián)軸器相配處開有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%，得dmin=,再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查標(biāo)準(zhǔn)尺寸，取d4min=55 mm。初步設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如下圖所示：高速軸最小軸頸：d2min=24mm中間軸最小軸頸：d3min=40 mm低速軸最小軸頸：d4min=55 mm計(jì)算與說明主要結(jié)果圖4. 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5. 初選滾動(dòng)軸承根據(jù)傳動(dòng)特征：載荷平穩(wěn)，中載低速，有軸向和徑向載荷，初選圓錐滾子軸承，選擇型號(hào)結(jié)果如下表所示。表2. 軸承代號(hào)及其尺寸性能軸種類軸承代號(hào)dDTBCCr/kNC0r/kN高速軸3020735721715中間軸3020840801816低速軸30213651202320120152由于三根軸上的齒輪圓周速度均小于2m/s，所以這三對(duì)圓錐滾子軸承均采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。七 聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算1. 低速軸與工作機(jī)之間的聯(lián)軸器由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，又因?yàn)闇p速器與工作機(jī)常不在同一機(jī)座上，要求有較大的軸線偏移補(bǔ)償，因此選用承載能力較高的剛性可移式聯(lián)軸器，此處選用GICL型鼓形齒式聯(lián)軸器。計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)文獻(xiàn)3表91，取工作情況系數(shù)KA=，則：查表，選擇聯(lián)軸器型號(hào)：GICL3,即所選聯(lián)軸器為GICL3型聯(lián)軸器。其主要尺寸如下表所示：表3. GICL3型鼓形齒式聯(lián)軸器主動(dòng)端基本尺寸型號(hào)軸孔類型鍵槽類型d1LD2GICL3Y型A型5511295滾動(dòng)軸承選型結(jié)果：高速軸：30207中間軸：30208低速軸：30213低速軸與工作機(jī)間聯(lián)軸器:GICL3聯(lián)軸器計(jì)算與說明主要結(jié)果八 鍵連接的選擇及計(jì)算1. 大帶輪與高速軸間鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算大帶輪與高速軸連接處軸頸d=24 mm,初步選用A型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，在靜載荷下其許用擠壓應(yīng)力[σP]為125~150Mpa，取[σP]=135MPa。查標(biāo)準(zhǔn)得其公稱尺寸：寬度b=8 mm，高度h=7 mm。該軸段長(zhǎng)度l=58 mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=40 mm，其有效長(zhǎng)度為l=Lb=(408)mm=32 mm。高速軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩T2= Nm，由此可得該鍵所受擠壓應(yīng)力為：該鍵滿足強(qiáng)度條件，其設(shè)計(jì)是合理的。2. 中間軸與其上大齒輪間鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算中間軸上大齒輪與中間軸連接處軸頸d=43 mm,初步選用B型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，在靜載荷下其許用擠壓應(yīng)力[σP]為125~150Mpa，取[σP]=135MPa。查標(biāo)準(zhǔn)得其公稱尺寸：寬度b=12 mm，高度h=8 mm。該軸段長(zhǎng)度l=40 mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=32 mm,其有效長(zhǎng)度為l=L=32 mm。中間軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩T3= Nm，由此可得該鍵所受擠壓應(yīng)力為：故該鍵滿足強(qiáng)度條件，其設(shè)計(jì)是合理的。3. 低速軸與其上大齒輪間鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算低速軸上大齒輪與低速軸連接處軸頸d=70 mm,初步選用B型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，在靜載荷下其許用擠壓應(yīng)力[σP]為125~150Mpa，取[σP]=135MPa。查標(biāo)準(zhǔn)得其公稱尺寸：寬度b=20 mm，高度h=12 mm。該軸段長(zhǎng)度l=34 mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=28 mm,其有效長(zhǎng)度為l=L=28 mm。低速軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩T4= Nm，由此可得該鍵所受擠壓應(yīng)力為：故該鍵強(qiáng)度過低，由于受到軸段長(zhǎng)度限制，該鍵不適合再作加長(zhǎng)處理。考慮采用雙鍵結(jié)構(gòu)，兩鍵按180176。對(duì)稱布置?？紤]到載荷分布的不均勻性。故采用雙鍵結(jié)構(gòu)后，每個(gè)鍵所受擠壓應(yīng)力為：從而滿足了強(qiáng)度條件，其設(shè)計(jì)是合理的。4. 低速軸與工作機(jī)間鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算工作機(jī)與低速軸連接處軸頸d=55 mm,初步選用A型鍵，采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，在靜載荷下其許用擠壓應(yīng)力[σP]為125~150Mpa，取[σP]=135MPa。查標(biāo)準(zhǔn)得其公稱尺大帶輪與高速軸間鍵：鍵8X40 GB/T 1096中間軸與其上大齒輪間鍵：鍵B12X32GB/T 1096低速軸與其上大齒輪間鍵：鍵B20X28 GB/T 1096計(jì)算與說明主要結(jié)果寸：寬度b=16 mm，高度h=10 mm。該軸段長(zhǎng)度l=110 mm，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可取鍵長(zhǎng)L=90 mm，其有效長(zhǎng)度為l=Lb=(9016)mm=74 mm。低速軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩T4= Nm，由此可得該鍵所受擠壓應(yīng)力為：該鍵滿足強(qiáng)度條件，其設(shè)計(jì)是合理的。九 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算1. 高速軸（1）、計(jì)算齒輪受力齒輪1的圓周力：齒輪1的徑向力：齒輪1的軸向力：（2）、畫受力簡(jiǎn)圖假定帶輪壓軸力的方向垂直向下，軸的轉(zhuǎn)向向右看為順時(shí)針方向，齒輪嚙合點(diǎn)的位置在上方，對(duì)于零件作用于軸上的分布力或轉(zhuǎn)矩均當(dāng)成集中載荷作用于軸上零件寬度的中點(diǎn)（后面的受力分析均作此假設(shè)），則根據(jù)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析方法可知各分力的方向如圖所示。從而可進(jìn)一步作出其彎矩圖和扭矩圖。低速軸與工作機(jī)間鍵：鍵16X90GB/T 1096齒輪1受力：圓周力：徑向力：軸向力：計(jì)算與說明主要結(jié)果圖5. 高速軸的受力分析（3）、計(jì)算支反力鉛垂面內(nèi)支反力： 水平面內(nèi)支反力：高速軸鉛垂面內(nèi)支反力：計(jì)算與說明主要結(jié)果（4）、計(jì)算軸的彎矩，并畫出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖A．鉛垂面彎矩齒輪所在截面處彎矩有突變，故：左截面：右截面：支點(diǎn)A處：B．水平面彎矩分別作出鉛垂面和水平面上的彎矩圖，如圖5（c）、（e）所示。C．合成彎矩齒輪所在截面左截面：齒輪所在截面右截面：支點(diǎn)A處：由此作出合成彎矩圖，如圖5（f）所示。畫出扭矩圖，如圖5（g）所示，轉(zhuǎn)矩作用于齒輪所在截面與帶輪所在截面之間的軸段。（5）、計(jì)算當(dāng)量彎矩軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，為安全起見，將其轉(zhuǎn)矩看成脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=，則：齒輪所在截面左截面：高速軸水平面內(nèi)支反力：計(jì)算與說明主要結(jié)果齒輪所在截面右截面：支點(diǎn)A處：（6）、校核彎、扭合成強(qiáng)度分析可知，齒輪所在截面的左截面當(dāng)量彎矩最大，屬于危險(xiǎn)截面，此處軸頸d=42 mm,其抗彎模量W==（423）mm3= mm3。由此可得，軸上該處所受彎曲應(yīng)力為：顯然，軸的強(qiáng)度非常足夠。從而該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。2. 中間軸（1）
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