轴的设计计算.doc

第四章：轴的设计计算第一节：输入轴的设计4.1 :输入轴的设计： 4.1.1 :选取轴的材料和热处理方法: 选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度 HB = 2404.1.2 :初步估算轴的直径:dmin - A0根据选用材料为45钢，A0的范围为126 ~ 103，选取A值为120,高速轴功率 P = 7.81kW，n = 500r/min ,代入数据:7 81dm-，20 飞：丽=41.85.mm考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大 3%- 7疝，取标准 直径为45mm 4.1.3:输入轴的结构设计：输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承， 考虑到轴的最小直径为45mm而差速器的输入齿轮分度圆为 70mm设计输入轴为齿轮轴， 且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构1) 外伸段：输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为45mm, 长为 78mm2) 密封段：密封段与油封毡圈 50JB/ZQ4406 - 1997配合，选取密封段长度为60mm,直径为 50mm3） 齿轮段：此段加工出轴上齿轮，根据主动轮 B = 70mm，选取此段的长度为100mm，齿轮两端的轴颈为12.5mm，轴颈直径为63mm。

4） 左右两端轴颈段：左右两端轴颈跟深沟球轴承6309配合，采用过度配合k6,实现径向 定位，根据轴承B - 25mm,端轴颈直径为60mm，长度左端为30mm 和右端为28mm5） 退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧， 在齿轮段两端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为5mm，槽深为2mm7）倒角：根据推介值（mm）： d>30〜50，C取1.5或 1.6d 50 ~ 80，C取 2输入轴的基本尺寸如下表:名称左端 轴颈退刀槽齿轮段退刀槽右端 轴颈密封段外伸段长度（mm）b =3012 = 513 =10014 = 515 = 28b = 6017 = 78直径（mm）=55d2 =51d3 =63d4 = 51d5 = 55d6 = 50d7 = 45输入轴的结构图:454.2 :输入轴的受力分析:4.2.1 :画出受力简图:L^67.5 一 一 L^67.5 一 一4.2.2 :计算支座反力:(1)作用于齿轮上的圆周力:F 2丁 = 2 149.17 = 4589.85Nt d2 0.065(2)作用于齿轮上的径向力:Fr 二 Ft tan 20° = 4589.85tan20 二 1491.33N(3) 计算在水平面上的反力：Fr 1491.33fnvi 二 fnv2 3 2 745.67N(4) 计算在垂直面上的反力：Ft 4389.85Fnh厂 Fnh2 t 2294.93N2 24.2.3 :计算弯矩：(1) 计算水平面上的弯矩：MV厂 FNV1 L厂 745.67 67.5 二 503.33N mMV2 二 FNV2 L2 = 745.67 675 二 503.33N mMv = Mv1 = M V2(2) 计算垂直面上的弯矩：MH厂 FNH1 L厂 2294.93 67.5 二 1549.08N mMH2 二 FNH2 L2 二 2294.03 675 - 1549.08N mMh = Mh1=Mh2(3) 计算合成弯矩：M厂 MV12 MH12 = 503.332 1549.082 = 1628.80N m1628.80N mM2 二 MV22 M H22 二 503.332 1549.082 二M 二 M［二 M 2(4) 计算转矩:pT 二 9550」ni9550 7.815oo二 149.17N(5) 计算截面当量弯矩：=1632.89N mM 二 M 2 aT2 二 1628.802 06 149.17 2取应力校正系数:=0.6(6) 绘制输入轴的载荷分析图:M4.3:判断危险截面和校核：431 :判断危险截面：如上计算所得：危险截面位于安装齿轮的位置。

432按弯扭合成强度校核：根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 :=0.6，轴的计算应力为:M2 (： T)2- W16288002 ( 0.6 1 49170)20.V 653二 59.40MPa式中：M 轴所受的弯矩，N mm;T 轴所受的扭矩，N mm;W = 0.1d3 ；MPa60MPa因W ——抗弯截面系数，mm2，根据截面形状，取［二——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力， 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得［二_［］二 此匚ca V- -1］，故安全第二节：输出轴的设计4.1 :输出轴的设计： 4.1.1 :选取轴的材料和热处理方法: 选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度 HB二2404.1.2 :计初步估算轴的直径:dmin - A3根据选用材料为45钢，A0的范围为126 ~ 103，选取A值为110,低速轴功率 P = 7.74kW，n =100r/min ，代入数据：7 74dmin -110 3—— 46.88mm100考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈加大 3%- 7疝，取标准直径为50mm4.1.3:输出轴的结构设计：输出轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，直齿圆柱齿轮和联轴器 等，为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。

1） 外伸段：设计外伸段与LT9型弹性柱销连轴器配合，以过盈配合作径向定位， 且外联轴器的一侧采用轴肩作轴向定位，选取外伸段长为 68mm，直径为50mm2） 密封段：设计密封段与油封毡圈55 JB/ ZQ4406 - 1997配合，选取密封段直径 长度为48mm，直径为55mm3） 轴肩段：轴肩与轴承和从动齿轮作轴向定位，选取轴肩段长为 30mm，直径为72mm4） 左右两端轴颈段：左右两端轴颈与6412深沟球轴承配合，轴承内圈与轴承采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承B = 35mm,端轴颈直径为60mm，长 度左端为35mm和右段为75mm5）齿轮配合段：此段开有键槽，采用圆头普通平键与减速器的从动配合， 根据设计的直齿齿轮的齿宽为70mm，为使装配紧实，设计配合段长度为64mm,直径为68mm6）退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧， 在轴肩和右端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为3mm,槽深为2mm8）倒角：根据推介值（mm）： d>30〜50，C取1.5或1.6d 50 〜80，C取 2输出轴的基本尺寸如下表:名称左端齿轮配轴肩段退刀槽右端密封段外伸段轴颈合段轴颈长度（mm）b =7512 = 681 = 3014 = 315=32b = 4817 = 68直径=60d2 =64d3 =72d4 = 56d5 =60d6 =55d7 = 50（mm）输入轴的结构图:75前1 —Sl>P1S34.2 :输出轴的受力分析:4.2.1 :画出受力简图：4.2.2 :计算支座反力：作用于齿轮上的圆周力:(2)2THd2作用于齿轮上的径向力:2 739.170.064二 2309.91NC OFr = Ft tan 20° = 2309.9 tan20 二 840.74N(3)计算在水平面上的反力:F NV1鉄2840.74 81.5447.85N153FNV2 l840.74 71.5392.89N(4)计算在垂直面上的反力:1534.2.32309.91 81.5fnh 1 l1230.44N1532309.91 71.5FNH2 l1531079.47 N:计算弯矩:(1)计算水平面上的弯矩:MV厂 FNV1 L厂 447.85 71.5 二 32021N mMV2 二 FNV2 L2 二 392.89 81.5- 32021N mMv = Mv1 = M V2(1) 计算垂直面上的弯矩：Mh厂 FNH1 L^ 123044 71.5= 879.76N mMH2 二 FnH2 L^ 1079.47 815 = 879.77N mMh = Mh1=Mh2(2) 计算合成弯矩:M厂 MV12 M H12 = 320.212 879.772 二 936.22N mM2 二，MV22 M H22 二 320.212 879.772 二 936.23N mM = M i = M 2(3) 计算转矩：PII 9550 汉 7.74T 二 9550」 739.17N mnII 100(6) 计算截面当量弯矩：M = M 2 aT2「936.222 0.6 739.17 2 = 1035.95N m取应力校正系数:=0.6。

7) 绘制输出轴的载荷分析图：Mv4.3 :判断危险截面和校核：4.3.1 :判断危险截面：如上计算所得：危险截面位于安装齿轮的位置432 :按弯扭合成强度校核：根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 :=0.6，轴的计算应力为:M2 (： T)2- W9362202 (0.6 739170)20.仆 643二 35.71MPa式中：M 轴所受的弯矩，N mm ；T 轴所受的扭矩，N mm;W 抗弯截面系数，mm2，根据截面形状，近似计算可忽略键槽，取W = 0.1d3 ；［二——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力， MPa前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得［匚（二60MPa因 此二ca —1］，故安全。