第12章軸的設(shè)計(jì)

1、 12-1 12-1 概概 述述 12-2 12-2 軸的軸的初步估算初步估算 12-3 12-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12-4 12-4 軸的強(qiáng)度軸的強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算 12-5 12-5 軸的設(shè)計(jì)實(shí)例分析軸的設(shè)計(jì)實(shí)例分析減速器結(jié)構(gòu)分析稱為軸系零部件稱為軸系零部件軸軸軸軸 承承聯(lián)軸器聯(lián)軸器軸承軸承齒輪齒輪半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器軸軸一一. .軸的功用軸的功用1.1.支承作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件（齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪等）；支承作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件（齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪等）；3.3.受彎矩，抵抗變形，保證軸上零件正常工作。受彎矩，抵抗變形，保證軸上零件正常工作。2.2.傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；傳遞運(yùn)動(dòng)和

2、動(dòng)力； 12-1 12-1 概概 述述本章主本章主要內(nèi)容要內(nèi)容1.1.軸的分類(lèi)及材料選擇（保證軸的強(qiáng)度、剛度要求）；軸的分類(lèi)及材料選擇（保證軸的強(qiáng)度、剛度要求）；2.2.軸的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（軸上零件定位準(zhǔn)確、固定可靠、（軸上零件定位準(zhǔn)確、固定可靠、裝拆方便，軸加工工藝性好裝拆方便，軸加工工藝性好) )；重點(diǎn)重點(diǎn)3.3.軸的強(qiáng)度計(jì)算；軸的強(qiáng)度計(jì)算；4.4.軸軸的的設(shè)計(jì)實(shí)例分析。設(shè)計(jì)實(shí)例分析。光光 軸軸階梯軸階梯軸空心軸空心軸曲軸曲軸直直軸軸按按軸軸線線的的形形狀狀二二. . 軸的分類(lèi)軸的分類(lèi)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸既受彎矩，又受轉(zhuǎn)矩的軸，如齒輪減速既受彎矩，又受轉(zhuǎn)矩的軸，如齒輪減速 中裝齒輪的軸。

3、中裝齒輪的軸。按軸工作按軸工作時(shí)受載情時(shí)受載情況分類(lèi)況分類(lèi)心軸心軸只受彎矩只受彎矩M的軸，如滑輪軸的軸，如滑輪軸、自行車(chē)前自行車(chē)前 輪軸輪軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸只受扭矩只受扭矩T T，或少量彎矩（軸自重引，或少量彎矩（軸自重引 起），如汽車(chē)雙萬(wàn)向聯(lián)軸器的中間軸起），如汽車(chē)雙萬(wàn)向聯(lián)軸器的中間軸 固定心軸固定心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸傳傳 動(dòng)動(dòng) 軸軸萬(wàn)向聯(lián)軸器的中間軸萬(wàn)向聯(lián)軸器的中間軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸 （1 1）曲軸）曲軸（2 2）軟軸）軟軸（3 3）空心軸）空心軸按結(jié)構(gòu)形狀分按結(jié)構(gòu)形狀分潘存云教授研制空心軸空心軸接頭接頭驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置 鋼絲軟軸鋼絲軟軸（外層為護(hù)（外層為護(hù)套）套）動(dòng)力源動(dòng)力源設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備接頭接

4、頭潘存云教授研制三三. .軸的材料及選擇軸的材料及選擇 對(duì)軸材料要求對(duì)軸材料要求：軸的強(qiáng)度和剛度足夠；材料的熱處理性：軸的強(qiáng)度和剛度足夠；材料的熱處理性能和加工工藝性好；材料來(lái)源廣，價(jià)格適中。能和加工工藝性好；材料來(lái)源廣，價(jià)格適中。碳碳鋼鋼普通碳素鋼：普通碳素鋼：Q235,Q255 - Q235,Q255 - 用于不重要，輕載的軸；用于不重要，輕載的軸；優(yōu)質(zhì)碳素鋼：優(yōu)質(zhì)碳素鋼：3535，4040，4545號(hào)號(hào) - - 廉價(jià)、物廣，應(yīng)用較廣泛；廉價(jià)、物廣，應(yīng)用較廣泛；合合金金鋼鋼中碳合金鋼：中碳合金鋼：40Cr40Cr等等 - - 強(qiáng)度高，價(jià)貴用于重要軸強(qiáng)度高，價(jià)貴用于重要軸低碳合金鋼：低碳合金

5、鋼：20CrMnTi - 20CrMnTi - 表面滲碳淬火后，表面硬度高表面滲碳淬火后，表面硬度高 芯部韌性好，適用于沖擊載荷較大的場(chǎng)合。芯部韌性好，適用于沖擊載荷較大的場(chǎng)合。球墨鑄鐵球墨鑄鐵-宜用于制造形狀復(fù)雜的軸宜用于制造形狀復(fù)雜的軸軸軸常常用用材材料料表表12-2 12-2 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能軸的常用材料及其主要力學(xué)性能 材料及熱處理材料及熱處理毛坯直徑毛坯直徑mm硬度硬度HBSHBS強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b b 屈服極限屈服極限s s MPaMPa彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限-1-1應(yīng)用說(shuō)明應(yīng)用說(shuō)明Q235Q235440440240240200200用于不重要或用于不重要或載荷不大的

6、軸載荷不大的軸35 35 正火正火520520270270250250有較好的塑性有較好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可用于一般曲可用于一般曲軸、轉(zhuǎn)軸。軸、轉(zhuǎn)軸。100100149149187187 12-2 12-2 軸的初步估算軸的初步估算 1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算適用于傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸初算適用于傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸初算1095503TTTTWnPWT扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件：扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件：T軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nmm）；）；TWT 軸的抗扭截面系數(shù)（軸的抗扭截面系數(shù)（mm3），）， 對(duì)于實(shí)心圓軸對(duì)于實(shí)心圓軸3330516dddWT.2P軸傳遞的功率（軸

7、傳遞的功率（kW）； 軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；）；式中：式中：mm1095505333npCnPdT設(shè)計(jì)計(jì)算式：設(shè)計(jì)計(jì)算式：對(duì)于實(shí)心圓軸對(duì)于實(shí)心圓軸： C與軸的材料有關(guān)的系數(shù)，查表與軸的材料有關(guān)的系數(shù)，查表12-2。計(jì)算說(shuō)明：計(jì)算說(shuō)明：1）求得的）求得的d為受扭部分的最小直徑，通常為軸端；為受扭部分的最小直徑，通常為軸端；2）該軸段有鍵槽適當(dāng)加大直徑，單鍵槽增大）該軸段有鍵槽適當(dāng)加大直徑，單鍵槽增大5%。雙鍵槽增大雙鍵槽增大10%，將所計(jì)算的直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。，將所計(jì)算的直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。dd)10. 105. 1 (單鍵槽單鍵槽雙鍵槽雙鍵槽滿足軸強(qiáng)度要求）；(min

8、 dd徑要求；徑要求；滿足該段軸上零件的孔滿足該段軸上零件的孔Dd)2 . 18 . 0(:與電機(jī)相聯(lián)或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，如 3. 軸的最小軸的最小 直徑直徑dmin 應(yīng)根據(jù)應(yīng)根據(jù)2.按經(jīng)驗(yàn)公式估算按經(jīng)驗(yàn)公式估算Dd)2 . 18 . 0(對(duì)一般減速裝置中的軸，也可按經(jīng)驗(yàn)公式估算軸的直徑對(duì)一般減速裝置中的軸，也可按經(jīng)驗(yàn)公式估算軸的直徑:高速軸高速軸:用與之相連的電機(jī)軸徑用與之相連的電機(jī)軸徑D估算估算相應(yīng)的各級(jí)低速軸的最小直徑可按同級(jí)齒輪中心距估算相應(yīng)的各級(jí)低速軸的最小直徑可按同級(jí)齒輪中心距估算ad)4 . 03 . 0(滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承齒輪齒輪滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鍵槽鍵槽半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器軸承蓋軸承蓋

9、軸承蓋軸承蓋一一. . 軸系結(jié)構(gòu)分析軸系結(jié)構(gòu)分析 12-3 12-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的合理確定軸的外部形狀和全部尺寸合理確定軸的外部形狀和全部尺寸二二. .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素4.4.有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度（軸的受力合理、應(yīng)力集中有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度（軸的受力合理、應(yīng)力集中?。Ｐ。?。3.3.良好的結(jié)構(gòu)工藝性（良好的結(jié)構(gòu)工藝性（裝拆工藝性和裝拆工藝性和加工工藝性）；加工工藝性）；2.2.保證軸上零件的固定可靠；保證軸上零件的固定可靠；1.1.保證軸上零件的定位準(zhǔn)確；保證軸上零件的定位準(zhǔn)確；一）零件軸向定位和固定的

10、目的一）零件軸向定位和固定的目的三三. . 零件軸向定位和固定零件軸向定位和固定防止零件沿軸向竄動(dòng)，確保零件軸向準(zhǔn)確位置。防止零件沿軸向竄動(dòng)，確保零件軸向準(zhǔn)確位置。特點(diǎn)：特點(diǎn)：定位可靠，能承受較大的軸向載荷，用于各類(lèi)零件的軸定位可靠，能承受較大的軸向載荷，用于各類(lèi)零件的軸 向定位和固定向定位和固定軸肩軸肩軸環(huán)軸環(huán)二）常用軸向固定二）常用軸向固定1.1.軸肩（或軸環(huán)）軸肩（或軸環(huán)）過(guò)渡圓角過(guò)渡圓角r r定位高度定位高度h h由由組成組成注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1 1）軸的過(guò)渡圓角半徑）軸的過(guò)渡圓角半徑r r 應(yīng)小于軸上零件的倒角應(yīng)小于軸上零件的倒角C C 或圓角或圓角半徑半徑R R；2 2）軸肩軸）

11、軸肩軸 環(huán)高度環(huán)高度h h定位軸肩：定位軸肩：高度高度hC(hC(或或R) ,rCh,rRh,R) ,rCh,rR l，取，取l = B -= B -（2 23 3）mmmm套筒壁厚套筒壁厚33mmmmBl3 3軸端擋圈軸端擋圈-常與軸肩或錐面聯(lián)合使用，固定零件常與軸肩或錐面聯(lián)合使用，固定零件（只用于軸端）（只用于軸端） 穩(wěn)定可靠，能承受較大的軸向力。穩(wěn)定可靠，能承受較大的軸向力。注意：輪轂寬度注意：輪轂寬度B B l ，取l = B- （23）mm軸肩軸肩B軸端擋圈軸端擋圈止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片止動(dòng)銷(xiāo)止動(dòng)銷(xiāo)l止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片止動(dòng)銷(xiāo)止動(dòng)銷(xiāo)軸端擋圈軸端擋圈螺釘螺釘螺釘螺釘4 4圓錐面圓錐面-裝拆方便，

12、宜用于高速、重載及零件對(duì)中性裝拆方便，宜用于高速、重載及零件對(duì)中性 要求高的場(chǎng)合。要求高的場(chǎng)合。錐面錐面軸端擋圈軸端擋圈螺釘螺釘止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片（只用于軸端）（只用于軸端）5 5圓螺母與止動(dòng)墊圈圓螺母與止動(dòng)墊圈-固定可靠，可承受較大的軸固定可靠，可承受較大的軸 向力，但需切制螺紋和退刀槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度。向力，但需切制螺紋和退刀槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度。 注意：零件寬度注意：零件寬度B B 軸長(zhǎng)度軸長(zhǎng)度l ，取取l = B-（23）mmlB止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈圓螺母圓螺母止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈 6 6彈性擋圈彈性擋圈- -結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在軸上需切槽，會(huì)引起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在軸上需切槽，會(huì)引起 應(yīng)力集中，一般用于軸向

13、力不大的零件的軸向固定。應(yīng)力集中，一般用于軸向力不大的零件的軸向固定。彈性擋圈彈性擋圈Bl注意：零件寬度注意：零件寬度B B 軸長(zhǎng)度軸長(zhǎng)度l ，取取l = B-（23）mm7 7緊定螺釘緊定螺釘: :結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼作周向固定，傳遞不大的力或力矩，不結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼作周向固定，傳遞不大的力或力矩，不宜用于高速。宜用于高速。緊定螺釘緊定螺釘四四. . 軸上軸上零件零件的周的周向定位向定位方法方法 平鍵：平鍵：用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一般的場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一般的場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。 花鍵：花鍵：適用于傳遞轉(zhuǎn)矩大，對(duì)中性要求高的場(chǎng)合。適用于傳遞轉(zhuǎn)矩大，對(duì)中性要求高的場(chǎng)

14、合。 過(guò)盈配合：過(guò)盈配合：常與平鍵聯(lián)合使用，以承受大的交變、振動(dòng)和沖擊載荷。常與平鍵聯(lián)合使用，以承受大的交變、振動(dòng)和沖擊載荷。 銷(xiāo)聯(lián)接：銷(xiāo)聯(lián)接：用于固定不大重要，受力不大，但同時(shí)需要軸向固定的零件。用于固定不大重要，受力不大，但同時(shí)需要軸向固定的零件。五五. . 軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性便于加工、測(cè)量、維修及軸上零件的拆裝便于加工、測(cè)量、維修及軸上零件的拆裝一）軸的加工工藝性要求一）軸的加工工藝性要求 1. 不同軸段的鍵槽，應(yīng)布置在軸的同一母線上不同軸段的鍵槽，應(yīng)布置在軸的同一母線上，以減少鍵槽加，以減少鍵槽加工時(shí)的裝卡次數(shù)；工時(shí)的裝卡次數(shù)；a. 正確結(jié)構(gòu)正確結(jié)構(gòu)b.不正確結(jié)構(gòu)不正確結(jié)構(gòu)2

15、. 需磨制軸段時(shí)，應(yīng)留需磨制軸段時(shí)，應(yīng)留砂輪越程槽砂輪越程槽；需車(chē)制螺紋的軸段，應(yīng)；需車(chē)制螺紋的軸段，應(yīng) 留留螺紋退刀槽螺紋退刀槽。砂輪越程槽砂輪越程槽螺紋退刀槽螺紋退刀槽3. 相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀槽尺寸盡相近直徑軸段的過(guò)渡圓角、鍵槽、越程槽、退刀槽尺寸盡 量統(tǒng)一，以便于加工。量統(tǒng)一，以便于加工。0.8二）軸上零件裝配工藝性要求二）軸上零件裝配工藝性要求3.與零件過(guò)盈配合的軸端應(yīng)加工出與零件過(guò)盈配合的軸端應(yīng)加工出導(dǎo)向錐面導(dǎo)向錐面。a）倒角）倒角b）導(dǎo)向錐面）導(dǎo)向錐面1.軸的配合直徑應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；軸的配合直徑應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；2.軸端應(yīng)有軸端應(yīng)有cX45的的倒角；倒角；六六

16、. 提高軸強(qiáng)度、剛度的措施提高軸強(qiáng)度、剛度的措施一）合理布置軸上零件，改善軸的受力情況一）合理布置軸上零件，改善軸的受力情況1. 使彎矩分布合理使彎矩分布合理把軸、轂配合分成兩段，減小最大彎把軸、轂配合分成兩段，減小最大彎 矩值。矩值。不合理結(jié)構(gòu)不合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)FF2.使轉(zhuǎn)矩合理分配使轉(zhuǎn)矩合理分配不合理的布置不合理的布置合理布置合理布置輸出輪輸出輪輸入輪輸入輪T1T3T4T2T1T2T3T4輸出輪輸出輪輸出輪輸出輪輸入輪輸入輪1Tmax= T2 + T3 + T4Tmax= T3 + T43. 改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)減輕軸的載荷改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)減輕軸的載荷卷筒軸既受彎又受扭卷筒軸既受彎又受

17、扭卷筒軸只受彎矩卷筒軸只受彎矩卷筒卷筒螺栓卷筒卷筒齒輪齒輪軸承軸承軸承軸承齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪二）減小軸的應(yīng)力集中二）減小軸的應(yīng)力集中b）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中 軸的應(yīng)力集中軸的應(yīng)力集中發(fā)生的位置發(fā)生的位置a a）截面尺寸變化處）截面尺寸變化處 的應(yīng)力集中的應(yīng)力集中b b）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中）過(guò)盈配合處的應(yīng)力集中c c）小孔處的應(yīng)力集中）小孔處的應(yīng)力集中a）截面尺寸變化處的應(yīng)力集中）截面尺寸變化處的應(yīng)力集中c）小孔處的應(yīng)力集中）小孔處的應(yīng)力集中減小應(yīng)力集減小應(yīng)力集中的措施中的措施當(dāng)過(guò)渡圓角半徑受限制時(shí)用凹切圓角、過(guò)渡肩環(huán)當(dāng)過(guò)渡圓角半徑受限制時(shí)用凹切圓角、過(guò)渡肩環(huán);對(duì)于

18、過(guò)盈配合的軸段，在軸上或輪轂上開(kāi)減載槽對(duì)于過(guò)盈配合的軸段，在軸上或輪轂上開(kāi)減載槽凹切圓角凹切圓角過(guò)渡肩環(huán)過(guò)渡肩環(huán)減載槽減載槽三）改善軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度三）改善軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度1.合理減小合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙度值；軸的表面及圓角處的加工粗糙度值；2.軸的表面強(qiáng)化處理。如高頻淬火、表面滲碳、碳氮共滲、軸的表面強(qiáng)化處理。如高頻淬火、表面滲碳、碳氮共滲、滲氮、碾壓、噴丸等；滲氮、碾壓、噴丸等；四）在滿足機(jī)器零件相互位置尺寸要求的前提下，為提高軸的四）在滿足機(jī)器零件相互位置尺寸要求的前提下，為提高軸的剛度，軸在支承間的跨度應(yīng)盡量小；懸臂布置的工作件其懸臂剛度，軸在

19、支承間的跨度應(yīng)盡量??；懸臂布置的工作件其懸臂尺寸應(yīng)盡量縮短。尺寸應(yīng)盡量縮短。 12-4 12-4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 強(qiáng)度驗(yàn)算的前提條件：強(qiáng)度驗(yàn)算的前提條件：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步完成，支點(diǎn)力點(diǎn)位置軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步完成，支點(diǎn)力點(diǎn)位置 確定，支反力可求。確定，支反力可求。彎曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力：WMb扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：TTWT對(duì)實(shí)心圓軸，對(duì)實(shí)心圓軸，WWT2轉(zhuǎn)軸危險(xiǎn)截面轉(zhuǎn)軸危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力狀態(tài)上的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)軸危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力（根據(jù)第三強(qiáng)度理論）：轉(zhuǎn)軸危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力（根據(jù)第三強(qiáng)度理論）： WTMWTWMTTbe22222244 稱為計(jì)算彎矩或稱為當(dāng)量彎矩稱為計(jì)算彎矩或稱為當(dāng)量彎矩 22TM3

20、. 011bb軸受不變扭矩時(shí)，軸受不變扭矩時(shí)， =+1，6 . 001bb軸受脈動(dòng)扭矩（軸受脈動(dòng)扭矩（有振動(dòng)沖擊或有振動(dòng)沖擊或頻繁啟動(dòng)停車(chē)）頻繁啟動(dòng)停車(chē)） =0，111bb軸受對(duì)稱扭矩軸受對(duì)稱扭矩( (頻繁雙向運(yùn)轉(zhuǎn)頻繁雙向運(yùn)轉(zhuǎn)) )時(shí)，時(shí)， =-1， 應(yīng)力應(yīng)力校正系數(shù)校正系數(shù) 轉(zhuǎn)矩的變化不清楚時(shí)按脈動(dòng)循環(huán)處理轉(zhuǎn)矩的變化不清楚時(shí)按脈動(dòng)循環(huán)處理 經(jīng)整理可得軸的直徑設(shè)計(jì)公式經(jīng)整理可得軸的直徑設(shè)計(jì)公式(實(shí)心軸實(shí)心軸)：311 . 0beMdmmbeeWMWTM122可得校核軸強(qiáng)度的基本公式為：可得校核軸強(qiáng)度的基本公式為：考慮考慮M、T兩者產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)特性兩者產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)特性和和不同，通常不同，通常

21、=1，而一般，而一般1，考慮兩者差異的影響，將，考慮兩者差異的影響，將e 進(jìn)行修正為：進(jìn)行修正為：WMWTMee22軸的設(shè)計(jì)方法及步驟軸的設(shè)計(jì)方法及步驟 設(shè)計(jì)圖示帶式運(yùn)輸機(jī)中單級(jí)斜齒輪減速器輸出軸。已知：電動(dòng)機(jī)的功率設(shè)計(jì)圖示帶式運(yùn)輸機(jī)中單級(jí)斜齒輪減速器輸出軸。已知：電動(dòng)機(jī)的功率P P1 1=25 kW=25 kW，n n1 1=970 r/min=970 r/min；齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸為：法面模數(shù)齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸為：法面模數(shù)m mn n=4mm=4mm，兩輪齒數(shù)分別為兩輪齒數(shù)分別為Z Z1 1=20=20，Z Z2 2=79=79，螺旋角螺旋角 ，分度圓直徑，分度圓直徑d d1

22、1=81.81mm=81.81mm，d d2 2=319.19mm=319.19mm，中心距中心距a=200mma=200mm，齒寬齒寬b b1 1=85mm=85mm，b b2 2=80mm=80mm，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。單向運(yùn)轉(zhuǎn)。43680 聯(lián)軸器輸送帶低速軸減速器聯(lián)軸器電動(dòng)機(jī)一一.選擇軸的材料選擇軸的材料因該軸無(wú)特殊結(jié)構(gòu)尺寸要求，故選因該軸無(wú)特殊結(jié)構(gòu)尺寸要求，故選45鋼調(diào)質(zhì)，查表鋼調(diào)質(zhì)，查表12-1可得：可得： MPaMPaMPaMPaMPaMPaMPa1b0b1b599821615530036065011,sb二二.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步計(jì)算軸的直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步計(jì)算軸的直徑低速軸的功率：低速軸的功率：

23、 低速軸的轉(zhuǎn)速：低速軸的轉(zhuǎn)速： kW249809909902512.PP齒齒輪輪軸軸承承聯(lián)聯(lián)軸軸器器min6 .245207997012runnmm7 .50mm245.624110nPCd33222min低速軸的計(jì)算低速軸的計(jì)算直徑：直徑：C查表查表12-2，取，取C=110考慮軸端裝聯(lián)軸器需要開(kāi)鍵槽，軸徑應(yīng)為考慮軸端裝聯(lián)軸器需要開(kāi)鍵槽，軸徑應(yīng)為 mmdd235.53)05. 01 (min2min2低速軸計(jì)算扭矩：低速軸計(jì)算扭矩： mN2 .1213mN6 .2452495503 .1955022nPKTAca選輸出軸端聯(lián)軸器型號(hào)為：選輸出軸端聯(lián)軸器型號(hào)為： 855014112558455

24、4GBYAJCHL彈彈性性柱柱銷(xiāo)銷(xiāo)聯(lián)聯(lián)軸軸器器聯(lián)軸器孔徑要求：聯(lián)軸器孔徑要求：d聯(lián)孔聯(lián)孔= 55 mmd2min應(yīng)同應(yīng)同時(shí)滿足時(shí)滿足強(qiáng)度要求即：強(qiáng)度要求即： dmin d d2min2min初定軸的最小直徑初定軸的最小直徑d2min取取dmin= 55 mmd聯(lián)孔聯(lián)孔三三. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(一一) 選擇軸上零件的裝拆方案，初定軸的形狀選擇軸上零件的裝拆方案，初定軸的形狀聯(lián)軸器聯(lián)軸器滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承大齒輪大齒輪 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承軸上零件的裝拆，看采取兩種方案：軸上零件的裝拆，看采取兩種方案：軸上零件：軸上零件：有齒輪、滾動(dòng)軸承、有齒輪、滾動(dòng)軸承、 聯(lián)軸器聯(lián)軸器 左邊軸承從左端裝拆，用軸

25、肩定位和固定；大齒輪、右邊軸承左邊軸承從左端裝拆，用軸肩定位和固定；大齒輪、右邊軸承和聯(lián)軸器從右端裝拆，前兩者之間用套筒固定，聯(lián)軸器用軸肩和和聯(lián)軸器從右端裝拆，前兩者之間用套筒固定，聯(lián)軸器用軸肩和軸端擋圈固定。軸端擋圈固定。軸上零件裝拆方案軸上零件裝拆方案a）套筒套筒 左邊軸承和大齒輪從左端裝拆，兩者均用套筒固定；左邊軸承和大齒輪從左端裝拆，兩者均用套筒固定；右邊軸承和聯(lián)軸器從右端裝拆，兩者均用軸肩定位和固定。右邊軸承和聯(lián)軸器從右端裝拆，兩者均用軸肩定位和固定。軸上零件裝拆方案b）（二）按（二）按a）方案進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 確定軸的最小直徑確定軸的最小直徑dmin：因?yàn)?/p>

26、軸的最小直徑處安裝聯(lián)軸因?yàn)檩S的最小直徑處安裝聯(lián)軸器，故取器，故取dmin=55mm；2. 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)1) 僅從軸的強(qiáng)度和加工工藝考慮，可將軸制成僅從軸的強(qiáng)度和加工工藝考慮，可將軸制成 5555的光的光軸軸滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承聯(lián)軸器大齒輪 55套筒考慮左軸承和大齒輪的定位及固定，應(yīng)制軸肩和軸環(huán)考慮左軸承和大齒輪的定位及固定，應(yīng)制軸肩和軸環(huán)大齒輪 滾動(dòng)軸承聯(lián)軸器滾動(dòng)軸承考慮右軸承和大齒輪的定位及固定，應(yīng)有套筒考慮右軸承和大齒輪的定位及固定，應(yīng)有套筒d7d6d5d4d3d2d12）考慮軸上零件的裝拆、定位、固定要求，）考慮軸上零件的裝拆、定位、固定要求，應(yīng)軸制成階梯軸應(yīng)軸制成階梯軸套筒套筒

27、 考慮聯(lián)軸器、大齒輪軸向和周向固定，進(jìn)一步完善軸的結(jié)構(gòu)考慮聯(lián)軸器、大齒輪軸向和周向固定，進(jìn)一步完善軸的結(jié)構(gòu)鍵連接，擋圈、軸承蓋鍵連接，擋圈、軸承蓋3）根據(jù)軸上零件的定位和固定要求確定各段軸的直徑）根據(jù)軸上零件的定位和固定要求確定各段軸的直徑?。憾ㄎ惠S肩高度取：定位軸肩高度h =（0.07）d +(2 3) mm非定位軸肩高度非定位軸肩高度 mmhmmh5 . 2,) 32(取d7d6d4d3d2d1d5各段軸直徑：各段軸直徑： mmdd55min1mmmmmm657667115525507025522112d,.hdd取取倍倍數(shù)數(shù)）滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承孔孔徑徑為為57056552222223(.d

28、hddmmmm mmmmdhdd755705 . 2223334mmmmAC797972146）軸軸承承寸寸，（滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承內(nèi)內(nèi)圈圈安安裝裝尺尺aadddmm90mmmm589514752750702752445.hdd軸軸承承同同一一型型號(hào)號(hào)的的軸軸承承，選選同同一一軸軸上上兩兩軸軸承承最最好好選選ACmm72147037 dd4）根據(jù)軸上零件的尺寸及位置要求確定各段軸的長(zhǎng)度）根據(jù)軸上零件的尺寸及位置要求確定各段軸的長(zhǎng)度l和各力點(diǎn)和各力點(diǎn)距離距離LLab1aLKL聯(lián)軸器lL3L2L1l7l5l4l6l3l2l1Bsb2BsL聯(lián)孔l7l4l5l6l3l2l1Bsb2BsLab1aLKL聯(lián)軸

29、器lL聯(lián)孔 確定各段軸的長(zhǎng)度確定各段軸的長(zhǎng)度li7214AC軸承，寬度B=24mmmmL82284321）（聯(lián)孔出）減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定、（）（KLKBSLmm561520)24550(2mm495 . 22808515524322213）（bbaSBmmmm,47857752803224.b）（mmmm1151027590412415655，取取.dd.mm12mm5 .111128085155265216取bbaSmmB247mmLmmaBL50,)2010(1 . 008. 0?。↙3L2L1l7l5l4l6l3l2l1Bb2B 確定各力作用點(diǎn)間距離確定各力作用點(diǎn)間距離LimmmmBL

30、1092245628222211mmmm75280222449222232bBL）（mmmmBbL752241211280226523四四. .按彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算1.1.計(jì)算齒輪上的作用力計(jì)算齒輪上的作用力扭矩扭矩 圓周力圓周力 徑向力徑向力 軸向力軸向力 mN2 .933mN6 .2452495509550222nPTN5847N19.31910002 .93322222dTFtN2150N4368cos20tan5847costan0022 ntrFFN833N4368tan5847tan022 taFF2.2.求軸承支反力，軸的各平面彎矩求軸承支反力，軸的各平面

31、彎矩MMV V、MMH H，合成彎矩合成彎矩MM合及計(jì)算彎矩合及計(jì)算彎矩MMcaca）畫(huà)軸的空間）畫(huà)軸的空間受力簡(jiǎn)圖受力簡(jiǎn)圖）計(jì)算垂直面支反力）計(jì)算垂直面支反力）畫(huà)垂直面彎矩圖）畫(huà)垂直面彎矩圖4 4）計(jì)算水平面支反力）計(jì)算水平面支反力ACBD14.1514.15147.10147.105 5）畫(huà)水平面彎矩圖）畫(huà)水平面彎矩圖合6 6）畫(huà)合成彎矩圖）畫(huà)合成彎矩圖7 7）畫(huà)扭矩圖）畫(huà)扭矩圖8 8）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖22）（ TMMca6 . 0單向運(yùn)轉(zhuǎn)，22VHMMM合219.26219.26264.03264.03219.72219.72219.72219.72559.92559.92619.05619.053.按彎、扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算按彎、扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算1）確定危險(xiǎn)截面位置）確定危險(xiǎn)截面位置 截面較小的截面如當(dāng)量彎矩不大，但直徑截面當(dāng)量彎矩最大截面如DC2）強(qiáng)度校核計(jì)算：）強(qiáng)度校核計(jì)算：MPaMPadMCbCCC6054.14751 . 0100