低速軸地設計計算及說明書

1、計算及說明1.輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3n385.03r/minP38.5025kWT3954930N?mm2.求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為3.初步確定軸的最小直徑先按下式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取A0=112,于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑di - n。為了使所選的軸直徑di - n與聯(lián)軸器的孔徑相適應,故需同時選取聯(lián)軸器型號。結(jié)果d2271.67mmFtFrFa2T32 9549307030 Nd2271.67tanFt-n7030cosFtta n1588 Ntan 20ocos12.726o

2、2623N圓周力Ft，徑向力Fr,及軸向力Fa的方向dminA0311285詢2552.0mm聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3，查表14-1，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA=1.3，貝卩:按照計算轉(zhuǎn)矩Tea應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查 標準GB/T 5014-2003或手冊，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2 500 000Nmm半聯(lián)軸器的孔徑di=55mm故取di-口=55mn,半聯(lián)軸 器長度L=112mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度Li=84mm4.軸的結(jié)構(gòu)設計(1)擬定軸上零件的裝配方案(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-H軸段右端需制出一

3、軸肩，故取H -皿段的直徑dn-皿=62mm左端 用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm半聯(lián) 軸器與軸配合的轂孔長度Li=84mm為了保證軸端擋圈 只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I- n段的長度應比Li略短一些，現(xiàn)取Ii - n=82mm2)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有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)dn-皿=62mm由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本 游隙組、標準精度等級的單列圓錐滾子軸承30313,其尺寸為dx DX T=65mn 140mn36mm故d皿-即=d皿-呱=65mm而I皿-iv=36mm右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手

4、冊上查得型軸承的定位軸肩高度為h=6mm因此，取dw-v=77mm3） 取安裝齒輪處的軸段W -%的直徑d-皿=70mm齒 輪的左端與左軸承之間采用軸肩定位， 軸肩高度h= （ 23）R,由軸徑d=70mn查表15-2， 得R=2mm故取h=6mm則軸環(huán)處的直徑dv-在=82mm軸環(huán)寬度b1.4h，取Iv-在=12mm齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。 已知 齒輪輪轂寬為75mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪， 此軸段應略短于輪轂寬度，故取I在-皿=69mm4） 軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋 的結(jié)構(gòu)設計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸添 加潤滑脂的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)

5、軸器右端面間的 距離l=30mnr,故取I口-皿=50mm5） 確定皿-W、W - V段的長度I可-=64mm;lw-v=68mm至此，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齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按dw-v由表6-1查得平鍵截面bx h=20m加12mm鍵槽 用鍵槽銑刀加工，長為80mm同時為了保證齒輪與軸配 合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同 樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為16mrX 10mX 70mm半聯(lián)軸器與軸的配合為H-7。滾動_k6軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6(4)確定軸上圓角和倒角尺寸

6、參考表15-2，取軸端倒角為C2各軸肩處的圓角半 徑如下圖所示。5.求軸上的載何首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中杳取 值。對于型圓錐 滾子軸承，由手冊中查得厶=29mm因此，作為簡支梁 的軸的支承跨距L2+L3=125mm+110mm=235mi據(jù)軸的計 算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。載荷水平面H垂直面V支反力FFNH=3291NFNH2=3739NFNV1=1228NFNV2=1395N彎矩MMH=411375N- mmM1=153500N mmMJ2=153450N- mm總彎矩M1J41137H 1535002439080N ?mmM2V411375

7、21534502439063N ?mm扭矩TT3=954930 Nmm6.按扭矩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。根據(jù)下式及上表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋 轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取a =0.6，軸的計 算應力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得e=60MPa因此，ocav 0-1，故安全。7.精確校核軸的疲勞強度(1)判斷危險截面截面A、H、皿、B只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及 過渡配合所引起的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(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以 截面A、H、皿、B均無需校核。從應力集中對軸的疲勞強

8、度的影響來看，截面W和V處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來 看，截面C上的應力最大。截面W的應力集中不大(過 盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端)，而且這里的 軸的直徑最大，故截面C也不必校核。截面W和V顯然 更不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應力集中系數(shù) 比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面左右兩側(cè)即ca2T3439080220.6 9549300.1 703MPa21.0MPa可。(2)截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)W 0.1d30.1 653mm327463mm3抗扭截面系數(shù)W0.2d30.2 653mm354925 mm3截面右側(cè)的彎矩96-50M 439080N ?mm 2103

9、93N ?mm96截面W上的扭矩T3=954930N mm截面上的彎曲應力bM 210393MPa 7.66MPa W 27463截面上的扭轉(zhuǎn)切應力TT3954930MPa 17.39MPaWT54925軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得oB=640MPa e=275MPa T = 155MPa截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)a及aT按附表3-2查取。因丄200.031、701.08，經(jīng)插d 65d 65值后可查得2.0,1.31又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為q 0.82,q 0.85故有效應力集中系數(shù)按下式為k 1 q11 0.822.0 11.82k 1 q 11

10、0.851.31 11.26由附圖3-2得尺寸系數(shù) 汩0.67;由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)滬0.82。軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為0.92。軸未經(jīng)表面強化處理，即=1，則按下式及式得綜合 系數(shù)為：,k1“ 1.821k112.800.67 0.92,k11.2612k111.620.82 0.92又由碳鋼的特性系數(shù)為：0.1，0.05于是，計算安全系數(shù)Sa值，按下式得S127512.82kam2.80 7.66 0.1 0S115510.67kam1.6217.390.0517392 2gS S12.82 10.67c cc g Sca-8.20 S 1.5Js2s2J12.82210.672故可知其安全。(3)截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)W按表15-4中的公式計算。W 0.1d30.1 703mm334300mm3抗扭截面系數(shù)WT0.2d30.2 703mm368600mm3彎矩M及彎曲應力為：M=210393N mmM 210393過盈配合處的L，由附表3-8用插值法求出，并取 0.8，于是得3.16,0.8 3.162.53軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：0.92故得綜合系數(shù)為：k11k1 3.161 3.250.92k11k12.5312.620.92所以