轴设计与制作.docVIP

设计题目:轴的设计与制作 设计内容和要求: 1、了解轴的设计和制作的一般步骤和方法。 2、运用工程力学知识进行力学模型分析。 3、运用工艺知识合理安排加工工艺。 4、通过课程练习达到掌握一般通用零部件设计思路和方法。 5、培养撰写论文的能力。 如图所示：设计斜齿圆柱齿轮减速器的从动轴（Ⅱ轴）。 ? 已知：传递功率P=8KW，从动齿轮的转速n=280 r/min，分度圆直径d=265mm， Ft=763.8N，轴向力Fa=405.7N。齿轮轮毂宽度为60mm，工作时单向运转，轴承采用深沟球轴承。 第一部分:轴的设计 一、选择材料，确定许用应力 通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该减速器所传递的功率属于中小型功率。因此周所承受的扭矩不大。故选择45号钢，并进行调质处理。（由于45号钢成本适中，且经过调质处理后，可提高其综合性能，所以选为本轴的制作材料。） 由手册查得45号钢经调质处理后强度极限δB=650 MPa，弯曲应力[δ-1b]=60 MPa 二、按扭转强度估算轴径 由于手册查得C=118～107。 由公式d≥C P/N=（1O7～118） 8/280=32.7～36.1 mm 由于考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%～5%，取为33.68～37.91mm。最后经由设计手册取标准直径d1=35 mm。 三、 由于设计的单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装联轴器。 ⑴.确定轴上零件的固定位置和固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的拆装顺序和固定方式。由经验判断，齿轮多从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样，齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，轴向采用过盈配合固定。 ⑵.确定各轴段的直径 由扭转强度估算出轴径为35mm。这是轴的最小尺寸，即安装联轴器的外伸端①，d1=35 mm；由于要对①上的联轴器进行定位，所以轴段②应有轴肩，由于轴段②上装轴承，所以轴段②应上磨床加工，另外为了装拆轴承的方便，故将轴段② 直径定为d2=40mm；同理，出于对装拆轴承方便，故将轴段③和④的直径定为d3=45 mm、d4=55 mm 、d5=47 mm 。 ⑶.确定各轴段的长度 齿轮轮毂 宽度为60 mm，为保证齿轮固定可靠，轴段③的长度应略短于齿轮轮毂 ?宽度，取为58 mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该距离为15 mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为18），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5 mm ；所以轴段④的长度为20 mm，轴承支点距离l=118 mm，根据箱体结构及联轴器距轴承盖有一定距离的要求，取l=75 mm；查阅有关联轴器手册取l为70 mm；在轴段①、③上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂 宽度小 5～10 mm，键槽的剖面尺寸按轴段直径查手册得到. （ 如圆角、倒角、退刀槽、越程槽等的尺寸，这些尺寸均可查手册得到。 Ft2＝FHA＋FHB FHA＝FHB ∴ FHA＝FHB＝＝1030N FVA＝－＝(－) N＝-73.65 N FVB＝ Fr2－FVA＝(763.8-(-73.65))N 2.水平面内弯矩图 Ⅰ-Ⅰ截面弯矩: MHⅠ＝FHA·＝1030× N·mm＝60770 N·mm Ⅱ-Ⅱ截面弯矩: MHⅡ＝1030×29 N·mm＝29870 N·mm 3.垂直面内弯矩图 Ⅰ-Ⅰ截面左侧弯矩: MVⅠ左＝FVA·＝-73.65× N·mm＝-4345 N·mm Ⅰ-Ⅰ截面右侧弯矩: MVⅠ右＝FVB·＝837.5× N·mm＝49410 N·mm Ⅱ-Ⅱ截面弯矩: MVⅡ＝FVB ×29＝837.5×29 N·mm＝24287.5 N·mm 4.合成弯矩图 M＝ Ⅰ-Ⅰ截面弯矩: MⅠ左＝＝ N·mm＝60925 N·mm MⅠ右＝＝ N·mm＝78320 N·mm Ⅱ-Ⅱ截面弯矩: MⅡ＝＝ N·mm＝39776 N·mm 5.扭矩图 T＝＝ N·mm＝272900 N·mm 6.计算当量弯矩 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数α为0.6。 Ⅰ-Ⅰ截面： MeⅠ＝＝ N·mm＝181500 N·mm Ⅱ-Ⅱ截面: MeⅡ＝＝ N·mm＝168502 N·mm 7.确定危险截面及校核强度 由扭矩图可以看出，截面Ⅰ-Ⅰ和截面Ⅱ-Ⅱ所受转矩相同，但弯矩MeⅠ＞MeⅡ，且轴上还有键槽，故截面Ⅰ-Ⅰ可能为危险截面。但由于轴径d3＞d2＝＝Mpa＝19.9 Mpa Ⅱ-Ⅱ截面: σeⅡ＝＝＝Mpa＝26.3