第三章 軸的結構設計和計算

第三章軸的結構設計和計算軸是組成機器的主要零件之一，一切作回轉運動的傳動零件（如齒輪），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力傳動。因此，軸的主要功能是支承回轉零件及傳遞運動和動力。軸的選擇與結構設計高速軸1.初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼調質處理，查表（12—2），取A=117輸入軸受扭段的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的軸徑。為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器減速器高速軸外伸端軸頸，用電動機直徑D估算d=38=mm因為該軸段截面上有一個鍵槽，d增大5%故d=30.4(1+5%)=mm聯(lián)軸器的計算轉矩T=,查表11—1，取=1.5，則T==1=1.533345=50017.5N.mm根據(jù)工作要求，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為HL3，聯(lián)軸器的許用轉矩[T]=630Nm，半聯(lián)軸器的外孔徑d=30mm,故取與輸入軸相連處d1-2=30mm,半聯(lián)軸器長度L=82mm（J型孔），與軸段長度L=602.擬定軸上零件的裝配方案按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度考慮聯(lián)軸器的定位要求，1—2軸段需定位軸肩h=0.07d=，取軸肩高度h=mm，則d=35mm；為裝配軸承方便，L=81mm。聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，半聯(lián)軸器與軸配合長度L=60mm，為了保證軸擋圈壓緊半聯(lián)軸器，故1-2軸段的長度應比L略短一些，故L1-2=58mm軸段2-3的直徑需對1-2軸段有定位軸肩，故d2-3=35mm。軸承端蓋的總寬度為43mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離L=78mm,故取L=78初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力作用，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑d=d=35mm,選取6207型深溝球軸承，其尺寸為，，軸段L=L=17mm.對4-5段，由于低速級小齒輪寬度B=81mm，而裝配時高速級大齒輪和箱體內壁有一段距離，由中間軸可知L=101mm,由軸肩定位可得d=42mm取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑，由于df1=46.22,則取d5-6=42mm，由于高速軸為齒輪軸，所以齒輪的右端無須軸肩定位，L5-6=57mm，在確定軸段直徑時，還應考慮左端軸承的軸肩定位高度是否合適，從手冊中查得，6207型的軸肩定位高度軸肩定位高度h=，da=42mm，所以d5-6=42mm滿足軸承定位要求。取齒輪距箱體內壁的距離Δ=10mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置應距箱體內壁一段距離s，現(xiàn)取s=5mm,則L=Δ+s=10+5=15mm，右端軸承的軸肩定位從手冊中查得6207型的因此d6-7中間軸選取軸的材料為45號鋼調質處理，查表（12—2），取A=112初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力作用，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑d1-2=d7-8=40mm,選取6207型深溝球軸承，其尺寸為，，軸段L1-2=L7-8=18mm.由于軸承的定位軸間查手冊可知為47mm，現(xiàn)取d2-3=47mm，低速級小齒輪距箱體內壁的距離Δ=10mm,由于已選擇油潤滑，所以滾動軸承位置應距箱體內壁距離s，現(xiàn)取s=5mm,則L2-3=Δ+s=10+5=取安裝齒輪處的軸段3-4的長度L3-4=81mm，由于該段為齒輪軸，所以齒輪的右端無須軸肩定位，在確定軸段直徑時，還應考慮左端軸承的軸肩定位高度是否合適，從手冊中查得，6208型的軸肩定位高度，da=47mm，所以d3-4=47mm滿足軸承定位要求，由于低速級小齒輪齒寬為81mm，所以L3-4=81mm。中間軸的兩齒輪間軸段4-5的直徑d4-5=47mm，L4-5=9mm。取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑d5-6=42mm，由于高速級大齒輪的輪轂寬為50mm，且由于高速級大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L5-6=50mm。高速級大齒輪距箱體內壁的距離Δ=10mm,由于已選擇油潤滑，所以滾動軸承位置應距箱體內壁距離s，取s=5mm，由于高速級大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪的輪轂寬為54mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L6-7=15mm，d6-7=40mm。低速軸選取軸的材料為45號鋼調質處理，查表（12—2），取A=106輸入軸受扭段的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的軸徑。為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉矩T=,查表11—1，取=1.5，則T==1=1.5386320=579480N.mm根據(jù)工作要求，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為HL4，聯(lián)軸器的許用轉矩[T]=1250Nm，半聯(lián)軸器的外孔徑d=40mm,故取與輸入軸相連處d1-2=40mm,半聯(lián)軸器長度L=112mm（J型孔），與軸段長度L=84按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度考慮聯(lián)軸器的定位要求，1—2軸段需定位軸肩，取軸肩高度h=3mm，則d=46mm；聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，半聯(lián)軸器與軸配合長度L=84mm，為了保證軸擋圈壓緊半聯(lián)軸器，故1-2軸段的長度應比L略短一些，故L1-2=82mm軸段2-3的直徑需對1-2軸段有定位軸肩，故d2-3=46mm。軸承端蓋的總寬度為40mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離L=70mm,故取L=70初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力作用，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑d=d8-9=50mm,選取6210型深溝球軸承，其尺寸為，，軸段L=L8-9=20mm。對4-4＇段，查得手冊6210型深溝球軸承的定位軸肩高度為h=，取d4-4＇=57mm，L4-4＇=75mm。對4＇-5軸段，d4＇-5=48mm，由中間軸可知L4＇-5=，對5-6軸段，為非定位軸肩d5-6=60mm，L5-6=8mm。取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑d6-7=52mm，由于高速級大齒輪的輪轂寬為50mm，且由于高速級大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L6-7=52mm，L6-7’=74mm低速級大齒輪距箱體內壁的距離Δ=13mm,由于已選擇油潤滑，所以滾動軸承位置應距箱體內壁距離s，取s=5mm，由于高速級大齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪的輪轂寬為64mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L7’-8=，d7-8=50mm3.2中間軸的校核：1)中間軸的各參數(shù)如下：=N·m=r/min2)中間軸上的各力：低速級小齒輪：Ft1=3497.768NFr1=1300.403NFa1高速級大齒：Ft2=1208.69NFr2=450.28NFa2=260.157Nd2=214N3）繪制軸的計算簡圖水平面（H平面）：鉛垂面（V平面）：4)彎矩圖：5)校核軸的強度（1）計算支反力（4）計算扭矩減速器單向運轉，扭轉剪應力按脈動循環(huán)變應力，取系數(shù)α，（5）計算彎矩判斷危險截面：由計算彎矩圖可見，C剖面處得計算彎矩最大，該處得計算應力為：查表軸的材料為45號鋼調質，可知：

第四章聯(lián)軸器的選擇及計算聯(lián)軸器是機械傳動常用的部件，它主要用來聯(lián)接軸與軸（有時也聯(lián)接其它回轉零件）。以傳遞運動與轉矩。用聯(lián)軸器連接的兩根軸只有在機器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離4.以輸入軸為例進行聯(lián)軸器的介紹：根據(jù)所選電動機的公稱直徑38mm和設計所要求的機械特性選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。因其結構簡單裝配維護方便使用壽命長和應用較廣。聯(lián)軸器的校核校核公式：=1）輸入軸選LT6型查機械設計手冊得，查表11-1得x=≤[T]所以經(jīng)校核后符合設計的要求輸出軸選HL4型查機械設計手冊得，查表11-1得x=≤[T]所以經(jīng)校核后符合設計的要求具體參數(shù)如下型號公稱轉矩許用轉矩軸孔直徑軸孔長度鋼J型LT6630500030，32，35，3882Hl41250280040，42，45，48，50，55，56112第五章鍵聯(lián)接的選擇及計算鍵是標準件，通常用于聯(lián)接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉矩。有些類型的鍵還可以實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。根據(jù)所設計的要求。此次設計采用平鍵聯(lián)接。鍵的選擇與結構設計取本設計中間軸段的平鍵進行說明，根據(jù)中間軸段的軸徑選擇，鍵的具體結構.鍵的校核平鍵聯(lián)接強度的計算先根據(jù)設計出軸的尺寸d=47mm，從標準