轴的设计与校核.docxVIP

机械课程设计

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四、轴的设计和校核

设计项目

计算与说明

结果

选择轴的材料并确定许用应力

(1)选用45钢正火处理

(2)由表15-1查得强度极限σ,=600MPa

(3)由表15-1查得其许用弯曲应力[o_1]=55MPa

选用45钢[o-l

=55MPa

确定轴输出端直径

dmin

(1)按扭转强度估算输出端直径。

(2)由表15-3取A=110

(3)考虑有键槽，将直径增大5%,则

d=35×(1+5%)=36.75mm取轴的直径为整数

dmin=40mm

(4)此段轴的直径和长度应和连轴器相符，查机械设计手册，取连轴器L?=120mm,和轴相配合部分长度为60mm.

dmin=40mm

轴的结构设计

(1)轴上零件的定位、固定和装配

单级减速器中，将齿轮安排在箱体中间，相对两轴承对称分布。齿轮左面用套筒轴向定位，右面由轴肩定位。轴向靠平键和过渡配合固定。两轴承分别以套筒和轴肩定位，周向则采用过盈配合固定。轴做成梯形，齿轮、套筒、左轴承和连轴器依次从左面装到轴上；右轴承从右面装入。

(2)确定轴各段直径和长度

I段即外伸端直径d?=40mm,取L?=61mm

d?=40mm

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Ⅱ段直径d?=50mm(由机械设计手则查得轮毂倒角C,=2.5mm,

轴肩高度h=2C?=2×2.5=5mm,故d=d?+2h=50mm)亦

符合毡圈密封标准轴径。

初选6311型深沟球轴承，其内径为55mm,宽度为29mm。(P134)考虑到齿轮端面和箱体内壁、轴承端面与外壁有一定的距离，则取套筒长为18mm.考虑到和箱体外壁应有一定距离，该段距离取长为

25mm.因d?n=50×125=6.25×103(1.5~2)×10?,故应采用脂

润滑。为防止箱体内润滑油飞溅到轴承处稀释润滑脂而使其变质，同时防止油脂泄入箱内，轴承内壁一侧应加挡油环，取挡油环宽10mm,挡油环端面伸出箱壁内侧1mm.

L?=50mm

Ⅲ段直径d?=55mm

安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm。

L?=29+10+10+2=59mm

IV段直径d?=61mm

L?=61-2=59mm

V段直径d,=73mm(由机械设计手则查得轮毂倒角C,=3mm,

轴肩高度h=2C?=2×3=6mm,故ds=d?+2h=73mm)。其

长度应和右面套筒长度相同，即L?=18mm

d?=55mmL?=29+10=39mm

(3)绘制轴的结构草图

(4)由上述轴各段长度可算得轴支撑跨距L=146mm。

L?=61mm

d?=50mm

L?=50mm

d?=55mm

可=6lmm

=59mmd?=73mm

L?=18mm

d?=55mm

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L?=39mm

轴支撑跨距L=146mm。

按弯扭合成强度校核轴的强度

(1)绘制受力简图。

(2)绘制垂直面弯矩图。轴承支反力：

FRB=F,+FaV=450.8N计算弯矩：截面C右侧弯矩

截面C左侧弯矩

(3)绘制水平面弯矩图轴承支反力：

FEBH=F,+F。-FRAH

=2477.33+1683-143.6=4016.7N

截面C处的弯矩：

(4)绘制合成弯矩图

Mc=√M2+Mn=√(-32.9)2+10.52=34.5N·mM=√Mv)2+M=√32.92+10.52=34.5N·m

(5)绘转矩图

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转矩T=307.9N·m

(6)绘制当量弯矩图

转矩产生的扭转剪应力按脉动循环变化，取α=0.6

M=187.9N强度足够

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截面C处的当量弯矩为：

M=√M2+(αT)2=√34.52+(0.6×307.9)2=187.9N·m(

7)校核危险截面C处的强度

因危险截面C处有键槽，直径按减小3%计算由式(15-3)