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机械设计课程设计轴的设计过程1
七 轴的设计计算
(一)高速轴的设计计算
1.确定轴的最小直径
先按教材式(15-2)初步估算轴的最小直径。选轴的材料为40Cr调质处理。根据教材表15-3,取,于是得,由于开了一个键槽,所以
轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使轴的直径和联轴器的孔径相适应,故需同时选联轴器的型号。
联轴器的计算转矩,查教材表14-1取,又代入数据得
查《机械设计课程设计》表9-21(GB/T4323-1984),选用TL4型弹性柱销联轴器。联轴器的孔径d=22mm,所以
2.轴的机构设计
(1)根据轴向定位的要求确定轴上各段直径和长度
1)为了满足联轴器的轴向定位要求,在12段的右边加了一个轴套,所以
2)初步选取轴承,因同时受到径向力和轴向力,故选用圆锥滚子轴承,根据轴的结构和最小轴的直径大小 查《机械设计课程设计》表9-16(GB/T297-1994)选用30205型轴承所以,,根据轴承的右端采用轴肩定位,从表中可知,45断的直径为齿轮的齿顶圆直径,所以,。
半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,所以长度应取短些,先取。轴承的端盖的总宽为25mm,取端盖的外端面与半联轴器的距离为25mm,所以12段上的轴套长,所以
在确定轴承的位置时应距离箱体内壁S=8mm,取齿轮距离箱体内壁a=12mm。所以,mm取24mm,可由中间轴算出来,,轴肩的高度,轴环的宽度,所以取56段1的长度为,所以,取26mm。
(二)中间轴的设计计算
1.确定轴的最小直径
先按教材式(15-2)初步估算轴的最小直径。选轴的材料为40Cr调质处理。根据教材表15-3,取,于是得,由于开了一个键槽,所以
2.轴的机构设计
(1)各段的直径:
因为轴的最小轴与轴承相配合,所以应该先确定轴承的型号从而确定轴的最小值,因同时受到径向力和轴向力,故选用圆锥滚子轴承。
查《机械设计课程设计》表9-16(GB/T297-1994),根据上面计算的,选择轴承的型号为30206,其尺寸为
所以,轴肩高度所以23段的直径,,34段的直接即为齿轮的齿顶圆直径,45段的轴肩高,所以。
(2)确定各段的长度
先确定23段的长度:
轴环的宽度,取b为10mm即。
确定12段的长度:因为安装轴承应距离箱体内壁为8mm,齿轮距离箱体内壁的距离为16mm,所以
,取。
确定34的长度:
34的长度等于齿轮的宽度,所以。
确定45段的长度:
轴环的宽度,取b为10mm即。
确定56段的长度:
56的长度原本应该等于齿轮的宽度B,但为了定位作用该段的轴应小于齿宽B,
确定67段的长度:
取
(三)输出轴的设计计算
1.确定轴的最小直径
先按教材式(15-2)初步估算轴的最小直径。选轴的材料为45钢,调质处理。根据教材表15-3,取105,于是得,由于开了两个键槽,所以
轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使轴的直径和联轴器的孔径相适应,故需同时选联轴器的型号。
联轴器的计算转矩,查教材表14-1取,又代入数据得
查《机械设计课程设计》表9-21(GB/T4323-1984),选用HL4型弹性柱销联轴器。联轴器的孔径d=45mm,所以
2.轴的机构设计
(1)根据轴向定位的要求确定轴上各段直径和长度
1)为了满足联轴器的轴向定位要求,在67段的左边加了一个轴套,所以
2)初步选取轴承,因同时受到径向力和轴向力,故选用圆锥滚子轴承,根据轴的结构和最小轴的直径大小 查《机械设计课程设计》表9-16(GB/T297-1994)选用30210型轴承所以,,根据轴承的右端采用轴肩定位,从表中可知,轴肩的高度 取4mm,所以,
。
半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,所以长度应取短些,先取。轴承的端盖的总宽为20mm,取端盖的外端面与半联轴器的距离为30mm,所以12段上的轴套长,所以
在确定轴承的位置时应距离箱体内壁S=8mm,取齿轮距离箱
体内壁a=16mm。
23段的长度原本等于齿轮的宽,但为了齿轮能够轴向定位应短一些,所以,所以
取
轴环的宽取b=11mm即
可由中间轴确定
取
八 轴的校核
(一)输入轴的校核
1.画轴的空间受力图
将齿轮所受载荷简化为集中力,并通过轮毂中截面作用于轴上。轴的支点反力也简化为集中力通过载荷中心作用于轴上;
2.作垂直平面受力图和水平平面受力图求出作用于轴上的载荷。并确定可能的危险截面。
将计算出的危险截面处的的值列入下表:
载荷 水平面H 垂直面V 支反力F 玩矩M 总弯矩 扭矩 3.按弯矩合成应力校核轴的强度
已知材料为40Cr钢调质,由教材表15—1查得,由已知条件,对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度进行校核。
根据教材式15-5以
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