軸的計算設計

1、軸的設計與校核高速軸的計算。（1）選擇軸的材料選取45鋼，調制處理，參數(shù)如下:硬度為HBS220抗拉強度極限B650MPa屈服強度極限s360MPa彎曲疲勞極限1270MPa剪切疲勞極限1155MPa許用彎應力1=60MPa 二初步估算軸的最小直徑由前面的傳動裝置的參數(shù)可知= 323.6 r/min; =6.5184(KW)；查表可取=115； 機械設計第八版370頁表15-3=31.26mm三軸的機構設計（1）擬定軸上零件的裝配方案如圖（軸1），從左到右依次為軸承、軸承端蓋、小齒輪1、軸套、軸承、帶輪。（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1.軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的直徑，取=

2、32 mm，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上而不壓在端面上，故段的長度應比帶輪的寬度略短一些，取帶輪的寬度為50 mm，現(xiàn)取。帶輪的右端采用軸肩定位,軸肩的高度，取=2.5 mm，則=37 mm。軸承端蓋的總寬度為20 mm，根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取蓋端的外端面與帶輪的左端面間的距離=30 mm，故取=50 mm.2.初步選責滾動軸承。因為軸主要受徑向力的作用，一般情況下不受軸向力的作用，故選用深溝球滾動軸承，由于軸=37 mm，故軸承的型號為6208，其尺寸為40mm，80mm, mm.所以=40mm，= =18mm3.取做成齒輪處的軸段的直徑=45mm，=64mm取齒

3、輪距箱體內壁間距離a10mm， 考慮到箱體的鑄造誤差，4.在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取s4mm，則s+a4mm10mm14mm=48mm同理=s+a=14mm，=43 mm至此，已經(jīng)初步確定了各軸段的長度和直徑（3）軸上零件的軸向定位齒輪，帶輪和軸的軸向定位均采用平鍵鏈接（詳細的選擇見后面的鍵的選擇過程）（4）確定軸上的倒角和圓角尺寸參考課本表152，取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑 R=1.2mm (四)計算過程 1.根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖，如圖，對于6208深溝球滾軸承的，簡支梁的軸的支承跨距： L= = -2a= 18+14+64

4、+14+18-2 9=120mm=47+50+9=106mm，=55 mm, =65mm2.作用在齒輪上的力= =916.6N333.6N計算支反力水平方向的M=0，所以 ，=458.3N0, =541.6N垂直方向的M=0，有0， =197N0, =166.8N計算彎矩水平面的彎矩= =29789.5垂直面彎矩10840 10840合成彎矩=31700=31700根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，可看出C為危險截面，現(xiàn)將計算出的截面C處的及M的值列于下表：載荷水平面H垂直面V支反力541.6N458.3N197N166.8N彎矩=29789.510840總彎矩=31700=31700扭

5、矩T=1953003.按彎扭合成應力校核軸的硬度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎距和扭距的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)課本式155及上表中的值，并扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取0.6，軸的計算應力 =13.51QMPa已由前面查得許用彎應力1=60Mpa,因，故安全。4.精確校核軸的疲勞強度截面A，B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕地確定的，所以截面A，B均無需校核。從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和V和VI處的過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況看，截面C上的應力最大。截面VI的應力集中的影

6、響和截面V的相近，但截面VI不受扭距作用,同時軸徑也較大，故可不必作強度校核。截面C上雖然應力最大，但應力集中不大（過盈配合及槽引起的應力集中均在兩端),而且這里軸的直徑最大，故截面C不必校核。因而只需校核截面V的左側即可，因為V的右側是個軸環(huán)直徑比較大，故可不必校核。2)截面V左側抗彎截面系數(shù)：W0.1d30.1×4539112.5mm3抗扭截面系數(shù)：WT0.2d30.2×45318225mm3截面V左側的彎矩為13256.36截面V上的扭矩為=195300截面上的彎曲應力=1.45Mpa截面上的扭轉切應力=21.45Mpa軸的材料為45號鋼，調質處理，由表可查得=640

7、 MPa, =155 MPa, =275Mpa過盈配合處的的值，由課本附表3-8用插入法求出，并取，2.18 則0.8×2.181.744軸按磨削加工，由課本附圖3-4查得表面質量系數(shù)0.92故得綜合系數(shù)值為： 2.267 1.831又由課本§31及§32得炭鋼得特性系數(shù)0.10.2 ，取 0.10.050.1 ，取 0.05所以軸在截面V左側的安全系數(shù)為=83.6=7.687.652>>S=1.6（因計算精度較低，材料不夠均勻，故選取s1.6）故該軸在截面V左側的強度也是足夠的。因無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。八低速軸的

8、計算1.軸的材料選取選取45鋼，調制處理，參數(shù)如下:硬度為HBS220抗拉強度極限B650MPa屈服強度極限s360MPa彎曲疲勞極限1270MPa剪切疲勞極限1155MPa許用彎應力1=60MPa 2.初步估計軸的最小直徑軸上的轉速 功率由以上機械裝置的運動和動力參數(shù)計算部分可知 =47.7；=6.25 取=11558.4輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑.為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需要同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉矩，查表14-1，考慮到轉矩變化小，故取.則=1906800按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件。查機械設計手冊（軟件版）R2.0，選HL5型彈性套

9、柱銷連軸器，半聯(lián)軸器孔的直徑，長度L142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。故取60mm3.擬定軸的裝配方案4. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。（1）選取d=60mm, 。因I-II軸右端需要制出一個定位軸肩，故取（2）初選滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承，參照工作要求， 由軸知其工作要求并根據(jù)d70mm，選取單列圓錐滾子軸承33015型,由機械設計手冊(軟件版)R2.0查得軸承參數(shù)：軸承直徑：d75mm ； 軸承寬度：B31mm，D=115mm 所以， （3）右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。取33215型軸承的定位軸肩高度h=2mm,因此，?。?）取做成齒輪處

10、的軸段-的直徑85mm；齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位，齒輪的寬度為64mm,取（5）軸承端蓋的總寬度為20mm。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 30mm， 故?。?）因為低速軸要和高速軸相配合，其兩個齒輪應該相重合，所以取=42mm.=32 mm.(7）軸上零件的周向定位。齒輪、帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接（詳細選擇過程見后面的鍵選擇）。（8）確定軸上的圓角和倒角尺寸參考課本表152，取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑為R1.2mm參考課本表152，取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的

11、圓角半徑為R1.2mm4.計算過程1.根據(jù)軸上的結構圖作出軸的計算簡圖。確定軸承的支點位置大致在軸承寬度中間。故 因此作為簡支梁的支點跨距 計算支反力 作用在低速軸上的=6220N=2263.8N水平面方向 MB0, 故 =0, 垂直面方向 MB0， 故F0,2)計算彎距水平面彎距= =185295垂直面彎矩6745767430合成彎矩=197190=197190根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎距圖和扭距圖?？煽闯鯿截面為最危險截面，現(xiàn)將計算出的截面C處的及M的值列于下表3：載荷水平面H垂直面V支反力彎距M總彎距扭距TT1307.2 N·m5.按彎扭合成應力校核軸的硬度進行校核時，通常只校

12、核軸上承受最大彎距和扭距的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)課本式155及上表中的值，并扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取0.6，軸的計算應力 MPa13.166 MPa已由前面查得許用彎應力1=60MPa，因<1，故安全。6.精確校核軸的疲勞強度1)判斷危險截面截面A，B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕地確定的，所以截面A，B均無需校核。從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和IV和V處的過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況看，截面C上的應力最大。截面IV的應力集中的影響和截面V的相近，但截面V不受扭距作

13、用,同時軸徑也較大，故可不必作強度校核。截面C上雖然應力最大，但應力集中不大（過盈配合及槽引起的應力集中均在兩端),而且這里軸的直徑最大，故截面C不必校核。因而只需校核截面IV的右側即可，因為IV的左側是個軸環(huán)直徑比較大，故可不必校核。2)截面IV右側抗彎截面系數(shù)：W0.1d30.1×85361412.5mm3抗扭截面系數(shù)：WT0.2d30.2×853122825mm3彎矩M及彎曲應力為:M197190×100112 N·mm 1.63MPa截面上的扭矩截面上的扭轉切力:10.6Mpa過盈配合處的的值，由課本附表3-8用插入法求出，并取，2.20 則0.8×2.201.76軸按磨削加工，由課本