第三章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算

第三章軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算軸是組成機(jī)器的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（如齒輪），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳動(dòng)。因此，軸的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸1.初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表（12—2），取A=117輸入軸受扭段的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的軸徑。為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器減速器高速軸外伸端軸頸，用電動(dòng)機(jī)直徑D估算d=38=mm因?yàn)樵撦S段截面上有一個(gè)鍵槽，d增大5%故d=30.4(1+5%)=mm聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=,查表11—1，取=1.5，則T==1=1.533345=50017.5N.mm根據(jù)工作要求，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為HL3，聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩[T]=630Nm，半聯(lián)軸器的外孔徑d=30mm,故取與輸入軸相連處d1-2=30mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=82mm（J型孔），與軸段長(zhǎng)度L=602.擬定軸上零件的裝配方案按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度考慮聯(lián)軸器的定位要求，1—2軸段需定位軸肩h=0.07d=，取軸肩高度h=mm，則d=35mm；為裝配軸承方便，L=81mm。聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，半聯(lián)軸器與軸配合長(zhǎng)度L=60mm，為了保證軸擋圈壓緊半聯(lián)軸器，故1-2軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，故L1-2=58mm軸段2-3的直徑需對(duì)1-2軸段有定位軸肩，故d2-3=35mm。軸承端蓋的總寬度為43mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離L=78mm,故取L=78初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力作用，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑d=d=35mm,選取6207型深溝球軸承，其尺寸為，，軸段L=L=17mm.對(duì)4-5段，由于低速級(jí)小齒輪寬度B=81mm，而裝配時(shí)高速級(jí)大齒輪和箱體內(nèi)壁有一段距離，由中間軸可知L=101mm,由軸肩定位可得d=42mm取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑，由于df1=46.22,則取d5-6=42mm，由于高速軸為齒輪軸，所以齒輪的右端無須軸肩定位，L5-6=57mm，在確定軸段直徑時(shí)，還應(yīng)考慮左端軸承的軸肩定位高度是否合適，從手冊(cè)中查得，6207型的軸肩定位高度軸肩定位高度h=，da=42mm，所以d5-6=42mm滿足軸承定位要求。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ=10mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，現(xiàn)取s=5mm,則L=Δ+s=10+5=15mm，右端軸承的軸肩定位從手冊(cè)中查得6207型的因此d6-7中間軸選取軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表（12—2），取A=112初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力作用，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑d1-2=d7-8=40mm,選取6207型深溝球軸承，其尺寸為，，軸段L1-2=L7-8=18mm.由于軸承的定位軸間查手冊(cè)可知為47mm，現(xiàn)取d2-3=47mm，低速級(jí)小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ=10mm,由于已選擇油潤(rùn)滑，所以滾動(dòng)軸承位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁距離s，現(xiàn)取s=5mm,則L2-3=Δ+s=10+5=取安裝齒輪處的軸段3-4的長(zhǎng)度L3-4=81mm，由于該段為齒輪軸，所以齒輪的右端無須軸肩定位，在確定軸段直徑時(shí)，還應(yīng)考慮左端軸承的軸肩定位高度是否合適，從手冊(cè)中查得，6208型的軸肩定位高度，da=47mm，所以d3-4=47mm滿足軸承定位要求，由于低速級(jí)小齒輪齒寬為81mm，所以L3-4=81mm。中間軸的兩齒輪間軸段4-5的直徑d4-5=47mm，L4-5=9mm。取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑d5-6=42mm，由于高速級(jí)大齒輪的輪轂寬為50mm，且由于高速級(jí)大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L5-6=50mm。高速級(jí)大齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ=10mm,由于已選擇油潤(rùn)滑，所以滾動(dòng)軸承位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁距離s，取s=5mm，由于高速級(jí)大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪的輪轂寬為54mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L6-7=15mm，d6-7=40mm。低速軸選取軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表（12—2），取A=106輸入軸受扭段的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的軸徑。為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=,查表11—1，取=1.5，則T==1=1.5386320=579480N.mm根據(jù)工作要求，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為HL4，聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩[T]=1250Nm，半聯(lián)軸器的外孔徑d=40mm,故取與輸入軸相連處d1-2=40mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm（J型孔），與軸段長(zhǎng)度L=84按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度考慮聯(lián)軸器的定位要求，1—2軸段需定位軸肩，取軸肩高度h=3mm，則d=46mm；聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，半聯(lián)軸器與軸配合長(zhǎng)度L=84mm，為了保證軸擋圈壓緊半聯(lián)軸器，故1-2軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，故L1-2=82mm軸段2-3的直徑需對(duì)1-2軸段有定位軸肩，故d2-3=46mm。軸承端蓋的總寬度為40mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離L=70mm,故取L=70初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力作用，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑d=d8-9=50mm,選取6210型深溝球軸承，其尺寸為，，軸段L=L8-9=20mm。對(duì)4-4＇段，查得手冊(cè)6210型深溝球軸承的定位軸肩高度為h=，取d4-4＇=57mm，L4-4＇=75mm。對(duì)4＇-5軸段，d4＇-5=48mm，由中間軸可知L4＇-5=，對(duì)5-6軸段，為非定位軸肩d5-6=60mm，L5-6=8mm。取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑d6-7=52mm，由于高速級(jí)大齒輪的輪轂寬為50mm，且由于高速級(jí)大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L6-7=52mm，L6-7’=74mm低速級(jí)大齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ=13mm,由于已選擇油潤(rùn)滑，所以滾動(dòng)軸承位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁距離s，取s=5mm，由于高速級(jí)大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪的輪轂寬為64mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L7’-8=，d7-8=50mm3.2中間軸的校核：1)中間軸的各參數(shù)如下：=N·m=r/min2)中間軸上的各力：低速級(jí)小齒輪：Ft1=3497.768NFr1=1300.403NFa1高速級(jí)大齒：Ft2=1208.69NFr2=450.28NFa2=260.157Nd2=214N3）繪制軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖水平面（H平面）：鉛垂面（V平面）：4)彎矩圖：5)校核軸的強(qiáng)度（1）計(jì)算支反力（4）計(jì)算扭矩減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取系數(shù)α，（5）計(jì)算彎矩判斷危險(xiǎn)截面：由計(jì)算彎矩圖可見，C剖面處得計(jì)算彎矩最大，該處得計(jì)算應(yīng)力為：查表軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，可知：

第四章聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)常用的部件，它主要用來聯(lián)接軸與軸（有時(shí)也聯(lián)接其它回轉(zhuǎn)零件）。以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩。用聯(lián)軸器連接的兩根軸只有在機(jī)器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離4.以輸入軸為例進(jìn)行聯(lián)軸器的介紹：根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的公稱直徑38mm和設(shè)計(jì)所要求的機(jī)械特性選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單裝配維護(hù)方便使用壽命長(zhǎng)和應(yīng)用較廣。聯(lián)軸器的校核校核公式：=1）輸入軸選LT6型查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，查表11-1得x=≤[T]所以經(jīng)校核后符合設(shè)計(jì)的要求輸出軸選HL4型查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，查表11-1得x=≤[T]所以經(jīng)校核后符合設(shè)計(jì)的要求具體參數(shù)如下型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度鋼J型LT6630500030，32，35，3882Hl41250280040，42，45，48，50，55，56112第五章鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)。根據(jù)所設(shè)計(jì)的要求。此次設(shè)計(jì)采用平鍵聯(lián)接。鍵的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取本設(shè)計(jì)中間軸段的平鍵進(jìn)行說明，根據(jù)中間軸段的軸徑選擇，鍵的具體結(jié)構(gòu).鍵的校核平鍵聯(lián)接強(qiáng)度的計(jì)算先根據(jù)設(shè)計(jì)出軸的尺寸d=47mm，從標(biāo)準(zhǔn)