机械设计轴设计习题课新.ppt

例：设计带式运输机减速器的主动轴。 已知传递功率 P1=10kW, 转速n1 =200 r/min, 齿轮齿宽b1 =100mm, 齿数z1 =40, 模数mn =5mm, 螺旋角b 922 ，轴端装有联轴器。电机轴径为42mm，电机轴长为80mm 。滚动轴承采用7200C系列（内径按结构要求自定），轴承采用润滑油润滑。,轴结构设计示例,轴的设计步骤：,初算轴的最细处直径,进行结构设计,进行强度验算,刚度验算,振动稳定性计算,选择轴的材料,对于阶梯直轴，一般流程是：,有特殊要求时才进行,考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽， 故应将dmin增大5%,解：,由表6-1查其机械性能：,1、 选择轴的材料,一般用途轴，选择轴的材料45钢，调质,2、初算轴的最细处直径,由表6-3，查得C=118107,由于是高速轴，选C=115,s-1 b =60MPa,得dmin =44.5mm,最细处直径到底取多少？是不是44.5mm呢？,sb =650MPa,再表6-4得：,因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联轴器选好后才能确定,3、选择联轴器,联轴器选择过程在此略,选用：弹性柱销联轴器,型号为：,主动端直径为42mm，轴孔长度为84mm，A型键槽,从动端直径为45mm，轴孔长度为84mm，A型键槽,轴端最细处直径现在为45mm，该轴段长度为多少？,84-(23)=8281mm,到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：,直径为标准值d = 45 mm,取轴段长L = 82mm,联轴器型号为：,4、选择滚动轴承,由题意定为7类轴承(角接触球轴承)，型号未完全确定，7200C,现根据结构要求需确定出轴承内径,已知条件：最小轴径为d = 45 mm,定位轴肩,非定位轴肩,轴肩高：h=(23)R, 一般取2.55mm,轴肩高：12mm，也可以更小,轴承内径一般比最细处直径大610mm左右，并向上取标准值！,定位联轴器的直径为：d = d + 2(2.55) mm = 53mm,轴承内径为： d = d + 2(12) mm = 55mm,故可选轴承型号为：7211C,轴承内径确定可参考下图的轴向定位情况：,已选轴承型号为：7211C,并查机械设计课程设计中“滚动轴承”标准，确定如下尺寸：, 轴承外径D, 轴承宽度B, 轴承内圈安装尺寸da, 轴承外圈安装尺寸Da,查手册得: DB = 10021,da=64 Da=91,5、轴的结构设计,需事先简单了解一下减速器结构,下图为一实拍减速器的轴系结构（仅供参考）：,滚动轴承采用润滑油润滑,不同的装配方法轴系结构不同！,在轴上零件相互距离及箱体尺寸未事先规定的情况下，可按右图所示的经验数据确定！若有规定，则按规定值设计！,润滑脂润滑时，轴承端面至内壁间的轴向距离有所不同，轴系结构也不同！,上述轴向经验数据可在一定范围内上下变动！, 假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：, 假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：,可看到不同的装配方案，轴的结构完全不同！,批量生产时，第二种方案装拆更为简单。,但上述草图仍有不少结构有错误，具体如下：,此处是否需要轴端挡圈？,此处不需要，但如果此处安装的是带轮、链轮或齿轮等，则需要轴端挡圈，起轴向固定作用！,各轴段的长度尺寸如何确定？,轴系装配图的完成示例：,在装配图上凡是有配合的地方需要标注：, 除轴、箱体外所有零件应剖开（画剖面线）,画轴系装配图时要注意如下细节：, 齿轮、轴承的画法, 有配合的地方标注径向尺寸及配合, 零件的结构工艺性等,假若轴端安装的是大带轮，参考轴系结构图如下：,结构设计时注意几点：,1) 轴没有统一的、标准的结构形式,2) 不同的装配方案，轴系结构不同,3) 轴段上各段直径的确定：先定出最细处直径，再考虑轴上零件是需要轴向定位还是非轴向定位，一步步由最细处直径累加轴肩高度得出来。尽量取标准直径和优先数系,但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定,4)轴的各段长度由各零件与轴配合部分的轴向尺寸或者考虑装拆零件时需预留出的距离而定,6、校核轴的强度,1) 计算齿轮受力,轴传递的扭矩:,齿轮的圆周力:,齿轮的径向力：,齿轮的轴向力:,2）画受力简图并计算支反力及画出弯矩、扭矩及当量弯矩图,水平面内支反力,垂直面内支反力,画出垂直面、水平面及合成弯矩图,计算并画当量弯矩图,扭矩按脉动循环变化计算, 取a=0.6, 则,画出当量弯矩图,a-a,哪些面是危险截面？,b-b,3）校核计算, 弯扭合成法,a-a截面处当量弯矩为：,b-b截面处当量弯矩为,强度校核: 考虑键槽的影响，查附表6-8计算,显然,故安全,7、校核滚动轴承的寿命。（略）,8、校核两个键的强度。（略）,思考题：6.1-6.7 作业题：6.9,6、只需用“弯扭合成法”校核轴的强度;,5、键是标准件，尺寸请大家查机械设计课程设计；,要求：,7、用A4的纸按1：1比例画图，轴强度校核内容写在作业本上。,1、最细轴径处为安装小锥齿轮处直径，锥齿轮右侧需轴向固定；,