低速轴地设计计算及说明书

1、计算及说明1.输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3n385.03r/minP38.5025kWT3954930N?mm2.求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为3.初步确定轴的最小直径先按下式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3,取A0=112,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径di - n。为了使所选的轴直径di - n与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。结果d2271.67mmFtFrFa2T32 9549307030 Nd2271.67tanFt-n7030cosFtta n1588 Ntan 20ocos12.726o

2、2623N圆周力Ft，径向力Fr,及轴向力Fa的方向dminA0311285询2552.0mm联轴器的计算转矩Tca=KAT3，查表14-1，考虑转矩变化很小，故取KA=1.3，贝卩:按照计算转矩Tea应小于联轴器公称转矩的条件，查 标准GB/T 5014-2003或手册，选用型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2 500 000Nmm半联轴器的孔径di=55mm故取di-口=55mn,半联轴 器长度L=112mm半联轴器与轴配合的毂孔长度Li=84mm4.轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-H轴段右端需制出一

3、轴肩，故取H -皿段的直径dn-皿=62mm左端 用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=65mm半联 轴器与轴配合的毂孔长度Li=84mm为了保证轴端挡圈 只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I- n段的长度应比Li略短一些，现取Ii - n=82mm2)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求 并根据dn-皿=62mm由轴承产品目录中初步选取0基本 游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承30313,其尺寸为dx DX T=65mn 140mn36mm故d皿-即=d皿-呱=65mm而I皿-iv=36mm右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手

4、册上查得型轴承的定位轴肩高度为h=6mm因此，取dw-v=77mm3） 取安装齿轮处的轴段W -%的直径d-皿=70mm齿 轮的左端与左轴承之间采用轴肩定位， 轴肩高度h= （ 23）R,由轴径d=70mn查表15-2， 得R=2mm故取h=6mm则轴环处的直径dv-在=82mm轴环宽度b1.4h，取Iv-在=12mm齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。 已知 齿轮轮毂宽为75mm为了使套筒端面可靠地压紧齿轮， 此轴段应略短于轮毂宽度，故取I在-皿=69mm4） 轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖 的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴添 加润滑脂的要求，取端盖外端面与半联

5、轴器右端面间的 距离l=30mnr,故取I口-皿=50mm5） 确定皿-W、W - V段的长度I可-=64mm;lw-v=68mm至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按dw-v由表6-1查得平键截面bx h=20m加12mm键槽 用键槽铣刀加工，长为80mm同时为了保证齿轮与轴配 合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同 样，半联轴器与轴的连接，选用平键为16mrX 10mX 70mm半联轴器与轴的配合为H-7。滚动_k6轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6(4)确定轴上圆角和倒角尺寸

6、参考表15-2，取轴端倒角为C2各轴肩处的圆角半 径如下图所示。5.求轴上的载何首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中杳取 值。对于型圆锥 滚子轴承，由手册中查得厶=29mm因此，作为简支梁 的轴的支承跨距L2+L3=125mm+110mm=235mi据轴的计 算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。载荷水平面H垂直面V支反力FFNH=3291NFNH2=3739NFNV1=1228NFNV2=1395N弯矩MMH=411375N- mmM1=153500N mmMJ2=153450N- mm总弯矩M1J41137H 1535002439080N ?mmM2V411375

7、21534502439063N ?mm扭矩TT3=954930 Nmm6.按扭矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩 的截面的强度。根据下式及上表中数据，以及轴单向旋 转，扭转切应力为脉动循环变应力，取a =0.6，轴的计 算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得e=60MPa因此，ocav 0-1，故安全。7.精确校核轴的疲劳强度(1)判断危险截面截面A、H、皿、B只受扭矩作用，虽然键槽，轴肩及 过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但 由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以 截面A、H、皿、B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强

8、度的影响来看，截面W和V处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来 看，截面C上的应力最大。截面W的应力集中不大(过 盈配合及键槽引起的应力集中均在两端)，而且这里的 轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面W和V显然 更不必校核。由第三章附录可知，键槽的应力集中系数 比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即ca2T3439080220.6 9549300.1 703MPa21.0MPa可。(2)截面右侧抗弯截面系数W 0.1d30.1 653mm327463mm3抗扭截面系数W0.2d30.2 653mm354925 mm3截面右侧的弯矩96-50M 439080N ?mm 2103

9、93N ?mm96截面W上的扭矩T3=954930N mm截面上的弯曲应力bM 210393MPa 7.66MPa W 27463截面上的扭转切应力TT3954930MPa 17.39MPaWT54925轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得oB=640MPa e=275MPa T = 155MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数a及aT按附表3-2查取。因丄200.031、701.08，经插d 65d 65值后可查得2.0,1.31又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为q 0.82,q 0.85故有效应力集中系数按下式为k 1 q11 0.822.0 11.82k 1 q 11

10、0.851.31 11.26由附图3-2得尺寸系数 汩0.67;由附图3-3得扭转尺寸系数沪0.82。轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数为0.92。轴未经表面强化处理，即=1，则按下式及式得综合 系数为：,k1“ 1.821k112.800.67 0.92,k11.2612k111.620.82 0.92又由碳钢的特性系数为：0.1，0.05于是，计算安全系数Sa值，按下式得S127512.82kam2.80 7.66 0.1 0S115510.67kam1.6217.390.0517392 2gS S12.82 10.67c cc g Sca-8.20 S 1.5Js2s2J12.82210.672故可知其安全。(3)截面左侧抗弯截面系数W按表15-4中的公式计算。W 0.1d30.1 703mm334300mm3抗扭截面系数WT0.2d30.2 703mm368600mm3弯矩M及弯曲应力为：M=210393N mmM 210393过盈配合处的L，由附表3-8用插值法求出，并取 0.8，于是得3.16,0.8 3.162.53轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为：0.92故得综合系数为：k11k1 3.161 3.250.92k11k12.5312.620.92所以