机械课程设计轴的计算.doc

五 轴的设计计算 一、高速轴的设计 1、求作用在齿轮上的力 高速级齿轮的分度圆直径为d 2、选取材料 可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取 应该设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使与带轮相配合，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取。 4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图) 5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度 （1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取，根据装配关系，定 （2）初选流动轴承7307AC，则其尺寸为，故，段挡油环取其长为19.5mm,则。 （3）段右边有一定位轴肩，故取，根据装配关系可定，为了使齿轮轴上的齿面便于加工，取。 （4）齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s=8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则 （5）计算可得、 （6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C型连接，其尺寸为,大带轮与轴的配合为，流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6. 求两轴承所受的径向载荷和 带传动有压轴力(过轴线，水平方向)，。 将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一 图二 图三 [注]图二中通过另加弯矩而平移到作用轴线上 图三中通过另加转矩而平移到指向轴线 同理 6 、求两轴承的计算轴向力和 对于型轴承，轴承的派生轴向力 故 7、求轴承的当量动载荷和 对于轴承1 对于轴承2 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为： 对于轴承1， 对于轴承2， 8、求该轴承应具有的额定载荷值 因为则有 故符合要求。 9、弯矩图的计算 水平面： ,N,则其各段的弯矩为： BC段： 由弯矩平衡得M- CD段： 由弯矩平衡得 铅垂面：则其各段弯矩为： AB段： 则 BC段： 则 CD段： 则 做弯矩图如下 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算出的截面处的、及的值列于下表 表3 载荷 水平面 垂直面 支持力 弯矩 总弯矩 扭矩 10、按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得，因此，故安全。 11、键的选择和校核 高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接，由于大带轮在轴端部，故选用单圆头平键（C型） 根据，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度：高度：,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长为： 键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得 取其平均植， 键的工作长度 键和轮毂键槽的接触高度 则，故合适。 所以选用：键C GB/T 1096-2003 12、确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径为2。 二、中间轴的设计 1、求作用在齿轮上的力 因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为 中速轴小齿轮上的三个力分别为 2、选取材料 可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取 轴的最小直径显然是安装轴承处，为使轴承便于安装，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取。 4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图) 5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度 （1）初选滚动轴承7008AC,则其尺寸为： 故用挡油环定位轴承，故段右边有一定位轴肩，故低速级小齿轮与箱体内壁距离为16,与箱体内壁距离为8，故左边挡油环长为24，则 （2）低速级小齿轮轮毂为95，即取两齿面的距离为8，即 （3）右边也用挡油环定位轴承和低速级大齿轮，故。段轴长略短与其齿轮毂长，又毂长为55，故取 、、各有一定位轴肩，故依次可取 （4）计算可得 6、轴上零件的周向定位 低速级大齿轮的轴采用普通平键A型连接。 其尺寸为齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。 求两轴承所受的径向载荷和 将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一 图二 图三 7、求两轴承的计算轴向力和 由齿轮中计算得， 对于型轴承，轴承的派生轴向力 算得 所以 8、求轴承的当量动载荷和 对于轴承1 对于轴承2 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系