設(shè)計一給定參數(shù)要求的傳動裝置的傳動軸

1、 應(yīng)天職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計報告課題名稱 設(shè)計一給定參數(shù)要求的傳動裝置的傳動軸作 者 談學(xué)峰 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班級學(xué)號 數(shù)控092 0971218 指導(dǎo)教師 戴霞潔 2011 年 12 月設(shè)計一給定參數(shù)要求的傳動裝置的傳動軸談學(xué)峰摘要：軸是組成機(jī)械的重要零件，它支承其它回轉(zhuǎn)件并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時它又通過軸承和機(jī)架連接。所有軸上零件都圍繞軸心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成一個以軸為基準(zhǔn)的組合體軸系零件。所以在軸的設(shè)計中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。關(guān)鍵詞：軸 轉(zhuǎn)矩 軸直徑一、 基本資料軸的材料種類很多，設(shè)計時主要根據(jù)對軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的

2、熱處理方式。同時考慮制造工藝問題加以選用，以求經(jīng)濟(jì)合理。軸的常用材料 35、45、50 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，最常用的是 45 剛。對于受載較小的軸，也可以用 Q235、Q275 等普通碳質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。對于受力較大，軸的尺寸和重量受到限制，以及有些特殊要求的軸，可采用合金鋼。軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個因素：（1）軸的毛坯種類；（2）軸上作用力的大小及分布情況；（3）軸上零件的位置、配合性質(zhì)以及連接固定的方法；（4）軸承的類型、尺寸和位置；（5）軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求。二、 設(shè)計軸的一般步驟（1） 根據(jù)軸的工作條件選擇材料，確定需用應(yīng)力。（2） 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算出軸的最小直徑。（3） 設(shè)計

3、軸的結(jié)構(gòu)，繪畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖。具體內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：1） 根據(jù)工作要求確定軸上零件的位置和固定方式；2） 確定各軸段的直徑；3） 確定各軸段的長度；4） 根據(jù)有關(guān)設(shè)計手冊確定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等尺寸。（4） 按彎曲進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。一般在軸上選取23個危險截面進(jìn)行強(qiáng)度校核（5） 修改軸的結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行校核計算。這樣反復(fù)交替地進(jìn)行校核和修改，直至設(shè)計出較為合理的結(jié)構(gòu)。（6） 繪制軸的零件圖三、參數(shù)要求已知某帶運(yùn)輸機(jī)傳動裝置，減速器輸出軸（III）軸傳遞功率PIII=2.38kw,扭矩TIII=166.34 N·m，轉(zhuǎn)速nIII=136.54r/min，軸上閉式大齒輪d=2

4、60mm，輪轂寬b=50mm，中心距a=162.5mm；開式小齒輪d=130mm，輪轂寬b=85mm。減速器采用軸承采用輕型深溝向心球軸承。試設(shè)計輸出軸（III）軸的結(jié)構(gòu)及尺寸。要求確定軸及軸上零件的位置，各段軸徑、軸長。四、尺寸設(shè)計1.選擇材料，確定需許用應(yīng)力材料選用45鋼，正火處理。查表1，材料強(qiáng)度極限 B=600MPa；查表2，對稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力 -1b =55MPa。表1 軸的常用材料及主要力學(xué)性能材料牌號熱處理毛坯直徑/mm硬度/HB抗拉強(qiáng)度屈服點(diǎn)彎曲疲勞極限扭轉(zhuǎn)疲勞極限許用靜應(yīng)力許用疲勞應(yīng)力備注MPa不小于MPaMPaQ235，Q235F44024018010517612013

5、8用于不重要或載荷不大的軸20正火25156420250180100168120138用于載荷不大要求韌性較高的軸正火回火100>100300>300500>5007001031564003803703602202001901801651551501459590858016015214814411012710311910011596111135正火25187540320230130216153176應(yīng)用較廣泛正火回火100>100300>300500>500700>75010001491871431871371875205001804604402702

6、60240230220210205190185175120115110105100208200192184176 140161136158126146123142116134調(diào)質(zhì)100>10030015620756054030028023022013012522421615317714616945正火25100>100300>300500>50080024161036026015022417320應(yīng)用較廣泛正火回火100>100300>300500>5007501702171622171562176005805605403002902802702402

7、35225215140135130125240238224216160184156180150173143165調(diào)質(zhì)20021722565036027015526018020740Cr調(diào)質(zhì)251000800485280400269323用于載荷較大，而無很大沖擊的軸100>100300>300500>50080024128622826921725575070065060055050045035035032029525520018517014530028026024019423317721316319617019735SiMn(42SiMn)調(diào)質(zhì)2590075044525536

8、0178247性能接近于40Cr，中小型軸100>100300>300500>50080022928621726921725519625580075070060052045040038035532029525520518517016032030028026019723621324619622718321140MnB調(diào)質(zhì)251000800485280400269323性能接近于40Cr，很重要的軸20024128675050033519530018623340CrNi調(diào)質(zhì)251000800485280400269323用于很重要的軸35CrMo調(diào)質(zhì)251000800485280

9、400269323性能接近于40CrNi，用于重載荷的軸100>100300>300500>50080020726975070065060055050045040035032029527020018517015530028026024019423317721316319615018038SiMnMo調(diào)質(zhì)100>100300>300500>5008002992862172691962411872417507006506006005505004003603353102702101951751553002802602402002401862231722061501

10、80性能接近于35CrMo37SiMn2Mov調(diào)質(zhì)252993022412862412691000800495285400198275用于高強(qiáng)度、大尺寸及重負(fù)載的軸100>200400>40060026930224128624126988083078070065060042539537024523021535235231223628321926320524638CrMoA1A調(diào)質(zhì)302291000850495285400198227用于高耐磨性、高強(qiáng)度且熱處理變形很小的（氮化）軸20Cr滲碳淬火回火153060表面5662HRC850650650550400400375280280

11、215160160340260260208250155186155186用于要求強(qiáng)度和韌性均較高軸（如某些齒輪軸、蝸桿等）20CrMnT滲碳淬火回火表面5662HRC1100850525300440291350i1Cr13調(diào)質(zhì)60187217600420275155240152183用于腐蝕條件下工作的軸2Cr13調(diào)質(zhì)1001972486604502951702641631961Cr18Ni9Ti淬火60>60180>100200192550540500220200200205195185120115105220216200136157130150123142用于在高、低溫及腐蝕條

12、件下工作的軸QT400-15156197400300145125100用于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的軸QT450-10170207450330160140112QT500-7187255500380180155125QT600-3197269600420215185150注：1.表中所列疲勞極限數(shù)值，均按下式計算： 2.其他性能，一般可取 ，3.球墨鑄鐵。4.許用靜應(yīng)力。5.選用值時，重要零件取較小值，一般零件取較大值。表2 軸的許用彎曲應(yīng)力/MPa材料碳素鋼40050060070013017020023070759511040455565合金鋼800900100027030033013014015075

13、8090鑄鋼400500100120507030402.計算基本直徑 查表3，C=110（軸端彎矩較?。┍? 常用材料的值和C值軸的材料Q235,20354540Cr，35SiMn/MPaC122016013520301351183040118107405210798由于安裝連接軸處有鍵，故軸需加大（45）%。則取3.繪制結(jié)構(gòu)簡圖 如圖1所示4.各零件裝配方案及固定方式零件裝配方案軸向固定軸向固定 左右齒輪右軸承左軸承開式齒輪從左裝入從右裝入從左裝入從左裝入軸套軸肩軸承蓋軸端擋板軸環(huán)軸承蓋軸套軸肩鍵過盈過盈鍵5.確定各軸段尺寸 如圖2所示a.確定各軸段 段:=35mm，估算。 段:=45mm,

14、根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)。 段:=50mm,與軸承（輕系列深溝軸承6210）配合。 段:=52mm,大于50，減輕加工量。 段:=60mm,大于52，安裝齒輪處的尺寸盡量圓整。 段:=80mm,=+2h=60+20=80式中，h為軸肩高，h=（0.07d+3）（0.1d+5）=7.211mm，取h=10mm，b=1.4h=14mm。 段:=52mm;與4段相同，大于50mm，減少加工量。 段:=50mm；軸承成對使用，與3段相同。b、確定箱體內(nèi)寬 箱體內(nèi)寬：由于有旋件體，兩側(cè)留1020mm：考慮鑄造不精確，要將箱體內(nèi)寬度圓整到整數(shù)。因?yàn)辇X輪寬度=50mm，則取=55mm。故箱體內(nèi)寬度：W=55+22（10

15、20）=7595mm，取W=90mmc、確定軸上各軸段長 段:=82mm,開式齒輪寬度85mm，要小于轂長23mm。 段:=57mm，（外露尺寸30mm+箱體60mm-擋油環(huán)深向箱體10mm-軸承6210寬20mm-軸承外伸3mm）。 段:=24mm,(深向擋油環(huán)2mm+軸承寬20mm+外伸2mm)。 段:=30mm，（箱體間隙20mm+深向齒輪2mm+擋油環(huán)10mm-深向擋油環(huán)2mm）。 段:=48mm，小于輪轂（23）mm，便于定位可靠。 段:=14mm，=1.4h=1.410=14mm。 段:=14mm，（箱體間隙20mm-軸肩寬14mm+擋油環(huán)深向箱體的尺寸10mm-段小于擋油環(huán)長度2

16、mm）。 段:=24mm，（深向擋油環(huán)2mm+軸承寬20mm+外伸2mm）。 總軸長 L=+=82+57+24+30+48+14+14+24=293mmd、各支承點(diǎn)間距軸承間距=W+2+210=90+20=20=130mm開式齒輪與左軸承距離各段軸直徑、長度確定后，即軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計完成。是否能用，還需再校核危險截面，最后做結(jié)論。主要是依據(jù)設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸，按彎扭組合強(qiáng)度校核。6核軸的強(qiáng)度 受力分析II軸上的扭矩：=166.34 N·ma閉式齒輪圓周力 徑向力 b開式齒輪圓周力 徑向力 垂直面支反力 水平面支 求危險截面彎矩，并繪制彎矩圖垂直面水平面圖3-(c)合成彎矩圖3-(d)a-a截面 A軸承 做扭矩圖圖3-(e) 由圖可知危險截面在A軸承截面左面。做當(dāng)量彎矩圖取折合系數(shù)=0.6 （脈動扭矩，長啟動停車），則強(qiáng)度校核 考慮鍵槽的影響，所以原設(shè)