轴设计例题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,轴设计例题,某一化工设备中的输送装置运转平,稳，工作转速变化很小。以,圆锥,-,圆柱,齿轮减速器,作为减速装置，试设计该减,速器的输出轴。减速器的装置简图参看,右图。输入轴与电动机相连，输出轴通,过弹性柱销联轴器与工作机相连。输出,轴为单向旋转。已知电动机功率,P,=10,kW,，转速,n,1,=1450 r/min,，高速级齿轮,的齿数,z,1,=20,、,z,2,=75,、模数,m,=3.5mm,，,低速级齿轮的齿数,z,3,=23,、,z,4,=95,、模数,m,n,=4mm,、螺旋角,=80634”,，压力角,=20,o,、齿顶高系数,h,*,a,=1,，大锥齿轮轮,毂长,L,=50mm,，两斜齿轮轮毂宽,B,3,=85,mm,、,B,4,=80mm,。,题目与要求,n,1,n,3,1.,求输出轴上的功率,P,3,、转速,n,3,和转矩,T,3,设计过程与步骤,取每级齿轮传动的效率,(,包括轴承效率,),=0.97,，则,P,3,=P,2,=10,0.97,2,=9.41 kW,2.,求作用在齿轮上的力,输出轴上大齿轮的分度圆直径为,圆周力,径向力,轴向力,圆周力,F,t,、径向力,F,r,及轴向力,F,a,的方向见后面载荷分析图。,3.,初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为,45,钢，调质处理。按式（,15-2,）估算轴的最小直径,d,min,，由表,15-3,，取,A,0,=112,，则,因输出轴段,用于安装半联轴器，,故需同时选取联轴器型号以确定该,轴段的直径。,联轴器的计算转矩,查,GB/T5014,1985,（手册,P192,），,选,HL4,型弹性柱销联轴器，其许用转矩,为,1250000N,mm,。,查手册,P192:,表,14-6,查表,14-1(P351),，工作情况系数,K,A,=1.3,（考虑转矩变化很小），,4.,轴的结构设计,1,）拟定轴上零件装配方案,4.,轴的结构设计,1,）拟定轴上零件装配方案,2,）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度,轴段,：,d,1,=55mm,，,为保证轴段挡圈压紧半联轴器,，,l,1,=82mm,2,）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度,轴段：,按密封件标准，查手册,P211,表,15-15,，选,毡圈,60,JB/ZQ4606-1986,取,d,2,=62mm（,毡圈为,65,），取端盖宽度,20mm,，端盖外端面与半联轴器右端面,30mm,，取,l,2,=50mm（,端盖尺寸见手册,P202,表,15-3,）。,2,）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度,轴段,：,选圆锥滚子轴承,d,3,=65mm,初选,30313,尺寸,d,D,T,为,65,140,36,，,轴承润滑方式选择：,d,n,=65,200=1.3,10,4,mm,r/min,0.07,d,=6 mm,）,l,环,1.4,h,=12 mm,2,）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度,轴段,：,d,5,=77 mm,（,查手册,：,轴承定位轴肩高度,h,6mm,）,l,5,=,L,+,c,+,a,+,s,-,l,环,=50+,20,+16+8,-,12=82 mm,C,值应保证小锥齿轮轴线处于中心位置,!,2,）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度,轴段：,d,6,=,d,3,=65 mm,，,l,6,=,T,=36 mm，,R,2.5mm（,查手册,）,T,3,）轴上零件周向定位,齿轮、半联轴器与轴周向定位：,A,型平键联接,齿轮处：,半联轴器：,滚动轴承：,配合选,H7/m6,4,）确定轴上圆角和倒角尺寸,轴端倒角,2,45,，各轴肩处圆角半径,R,1.6,、,R,2,（,见图中标注,）,5.,轴的强度校核,1,）求 轴上载荷,a),根据轴的结构图作出轴,的计算简图，查,30313,轴,承，,a,=29mm,，故轴的,支承跨距为,L,2,BC,=71 mm,L,3,=,CD,=141 mm,b,）作轴的弯矩图,M,H,M,V,轴的水平面弯矩图,M,H,轴的垂直面弯矩图,M,V,轴的合成弯矩图,M,1,M,2,c,）作轴的扭矩图,T,d,）作轴的当量弯矩图,M,ca,e,）求危险截面,C,处当量弯矩,M,载荷,水平面,垂直面,支反力,弯矩,M,总弯矩,扭矩,T,当量,弯矩,M,危险截面的确定方法,轴径细、弯矩大、有应力集中处。,C,截面！,2,）校核轴的强度,查表,15-1,，,45,钢调质，相应材料许用应力,满足轴的强度要求。,未考虑键槽的影响,（见表,15-4,）,轴的计算应力,粗 算！,6.,精确校核轴的疲劳强度,1,）判断危险截面,危险截面：,（左侧，,d,65mm),（右侧，,d,70mm),6.,精确校核轴的疲劳强度,2,）计算危险截面应力,截面左侧弯矩,M,：,截面上扭矩,T,：,抗弯截面系数：,抗扭截面系数：,截面上弯曲应力：,截面上扭转切应力：,3,）确定影响系数,轴：,45,钢，调质处理，查表,15-1,轴肩圆角处理论应力集中系数按附表,3-2,查取,由,r,/,d,=2.0/65=0.031,，,D,/,d,=70/65=1.08,，由附表,3-2,插值后,可得,轴材料得,敏性系数,按附图,3-1,查取,故,有效应力集中系数,为,尺寸系数,查附图,3-2,和附图,3-3,表面质量系数,按磨削加工查附图,3-4,轴肩处,综合影响系数,按式（,3-12,）和式（,3-12a,）可得,轴未经,表面强化,处理，取,q,=1,按式（,15-6,）,式（,15-8,）可得计算安全系数,碳钢的,特性系数,=0.1 0.2,，取,=0.1,；,=0.5,=0.05,同理也可对轴在截面,右侧进行疲劳强度的精确校核（略）,S,ca,=7.75,7.,绘制轴的工作图,