機械課程設(shè)計軸的計算

1、五 軸的設(shè)計計算一、高速軸的設(shè)計1、求作用在齒輪上的力高速級齒輪的分度圓直徑為d2、選取材料可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。3、計算軸的最小直徑，查表可取應(yīng)該設(shè)計成齒輪軸，軸的最小直徑顯然是安裝連接大帶輪處，為使與帶輪相配合，且對于直徑的軸有一個鍵槽時，應(yīng)增大5%-7%，然后將軸徑圓整。故取。4、擬定軸上零件的裝配草圖方案(見下圖)5、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度（1）根據(jù)前面設(shè)計知大帶輪的轂長為93mm,故取，為滿足大帶輪的定位要求，則其右側(cè)有一軸肩，故取，根據(jù)裝配關(guān)系，定（2）初選流動軸承7307AC，則其尺寸為，故，段擋油環(huán)取其長為19.5mm,則。（3）段右邊有一定位軸肩

2、，故取，根據(jù)裝配關(guān)系可定，為了使齒輪軸上的齒面便于加工，取。（4）齒面和箱體內(nèi)壁取a=16mm,軸承距箱體內(nèi)壁的距離取s=8mm,故右側(cè)擋油環(huán)的長度為19mm,則（5）計算可得、（6）大帶輪與軸的周向定位采用普通平鍵C型連接，其尺寸為,大帶輪與軸的配合為，流動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m6.求兩軸承所受的徑向載荷和帶傳動有壓軸力(過軸線，水平方向)，。將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一 圖二圖三注圖二中通過另加彎矩而平移到作用軸線上圖三中通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線同理 6 、求兩軸承的計算軸向力和對于型軸承，軸承的派生軸向力故7、

3、求軸承的當量動載荷和對于軸承1對于軸承2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1，對于軸承2，8、求該軸承應(yīng)具有的額定載荷值因為則有故符合要求。9、彎矩圖的計算水平面： ,N,則其各段的彎矩為：BC段：由彎矩平衡得M-CD段：由彎矩平衡得鉛垂面：則其各段彎矩為：AB段：則 BC段：則 CD段：則做彎矩圖如下從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表 表3載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩10、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面)的強度。根據(jù)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，

4、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表可得，因此，故安全。11、鍵的選擇和校核高速軸上與大帶輪相配合的軸上選擇鍵連接，由于大帶輪在軸端部，故選用單圓頭平鍵（C型）根據(jù)，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度：高度：,由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長為：鍵、軸承和輪轂材料都為鋼查表可得取其平均植，鍵的工作長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適。所以選用：鍵C GB/T 1096-200312、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑為2。二、中間軸的設(shè)計1、求作用在齒輪上的力因為高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪相嚙合，故兩齒輪所受的、都是作

5、用力與反作用力的關(guān)系，則大齒輪上所受的力為中速軸小齒輪上的三個力分別為2、選取材料可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。3、計算軸的最小直徑，查表可取軸的最小直徑顯然是安裝軸承處，為使軸承便于安裝，且對于直徑的軸有一個鍵槽時，應(yīng)增大5%-7%，然后將軸徑圓整。故取。4、擬定軸上零件的裝配草圖方案(見下圖)5、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度（1）初選滾動軸承7008AC,則其尺寸為：故用擋油環(huán)定位軸承，故段右邊有一定位軸肩，故低速級小齒輪與箱體內(nèi)壁距離為16,與箱體內(nèi)壁距離為8，故左邊擋油環(huán)長為24，則（2）低速級小齒輪輪轂為95，即取兩齒面的距離為8，即（3）右邊也用擋油環(huán)定位軸承和低速

6、級大齒輪，故。段軸長略短與其齒輪轂長，又轂長為55，故取、各有一定位軸肩，故依次可?。?）計算可得6、軸上零件的周向定位低速級大齒輪的軸采用普通平鍵A型連接。其尺寸為齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。求兩軸承所受的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三7、求兩軸承的計算軸向力和由齒輪中計算得，對于型軸承，軸承的派生軸向力算得所以 8、求軸承的當量動載荷和對于軸承1對于軸承2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1，對于軸承2，9、求該軸承應(yīng)具有的額定載荷值因為則有故符合要求。10、彎矩圖的計

7、算水平面：。AB段：則即 BC段：則 CD段：則 。鉛垂面：AB段：BC段：CD段：做彎矩圖如下從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表 表4載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩11、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面)的強度。根據(jù)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表可得，故安全。 12、鍵的選擇和校核一般的8級以上精度的齒輪有空心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接，由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）取鍵

8、長，鍵、軸承和輪轂材料都為鋼查表可得取其平均植，鍵的工作長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適。所以選用：鍵 GB/T 1096-200313、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑見365頁三、低速軸的設(shè)計1、求作用在齒輪上的力因為高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪相嚙合，故兩齒輪所受的、都是作用力與反作用力的關(guān)系，則2、選取材料可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。3、計算軸的最小直徑，查表可取軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相配合，且對于直徑的軸有兩個鍵槽時，應(yīng)增大10%-15%，然后將軸徑圓整，故取。并選取所需的聯(lián)軸器型號聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查表

9、可得，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，故取其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑，長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度4、擬定軸上零件的裝配草圖方案(見下圖)5、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器安裝的軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，故-段的直徑。 查手冊99頁，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器L初選滾動軸承7051AC，則其尺寸為故左邊軸承安裝處有擋油環(huán)，取其長度為20mm，則擋油環(huán)右側(cè)用軸肩定位，故可取取齒面與箱體內(nèi)壁距離軸承座距箱體內(nèi)壁距離為。用擋油環(huán)對齒面定位時，為了使油環(huán)可靠的壓緊齒輪，段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取所以取齒輪左側(cè)用軸肩定位，取則，軸換寬度，取。由裝配關(guān)系可確定計算得，。6、軸上零件

10、的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用普通平鍵型連接。軸與齒輪連接采用平鍵，L=70，齒輪輪轂與軸的配合為。同樣半聯(lián)軸器與軸連接，采用鍵。半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。7、軸上齒輪所受切向力，徑向力，軸向力，。8、求兩軸承所受的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三 9、求兩軸承的計算軸向力和對于型軸承，軸承的派生軸向力故10、求軸承的當量動載荷和，。查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1 ，對于軸承2 ，因軸承運轉(zhuǎn)載荷平穩(wěn)，按表13-6，取則。11、求該軸承應(yīng)具有的額定載荷值因為則有預(yù)期壽命 故合格12、彎矩圖的計算水平面： ,.AB段：彎矩為0BC段：CD段：鉛垂面：,.AB段彎矩為0BC段:CD段：做彎矩圖如下從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表 表5載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩13、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面)的強度。根據(jù)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)