1、轴设计例题轴设计例题题目与要求题目与要求 设计一带式运输机使用的单级斜设计一带式运输机使用的单级斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴。减速器齿圆柱齿轮减速器的输出轴。减速器传动简图见右图，传动简图见右图， 输入轴通过输入轴通过V V带传带传动与电动机相联接，输出轴通过联轴动与电动机相联接，输出轴通过联轴器与工作机相联接。运输机单向连续器与工作机相联接。运输机单向连续运转。已知输出轴传递的功率运转。已知输出轴传递的功率 P2= 13kW，转速，转速n=200r/min，大齿轮的，大齿轮的齿宽齿宽B=80mm，齿数，齿数z278，模数，模数m5mm，压力角，压力角20o，螺旋角，螺旋角=9o22，载荷较平稳
2、。，载荷较平稳。 1. 1.求输出轴上的转矩求输出轴上的转矩N.mm062075200131055. 91055. 962262nPTmmznmd27.395229cos785cos222.2.求作用在齿轮上的力求作用在齿轮上的力输出轴上大齿轮的分度圆直径为输出轴上大齿轮的分度圆直径为圆周力圆周力径向力径向力轴向力轴向力N314127.3956207502222dTFtN1159229cos/203241cos/tgtgFFntrN5182293141tgtgFFta设计过程与步骤设计过程与步骤mm6 .47200/1311503. 103. 13322minnPAdmmN9311256207
3、505 . 12TKTAca 3. 3.选材，确定轴的最小直径选材，确定轴的最小直径选取轴的材料为选取轴的材料为45钢，调质处理。钢，调质处理。按式按式8-2初估轴的最小直径，查表初估轴的最小直径，查表8.6，取，取A115因轴段因轴段用于安装联轴器，故需同时选取联轴器型号用于安装联轴器，故需同时选取联轴器型号联轴器计算转矩联轴器计算转矩查查GB/T50141985，选，选HL4型弹性柱销联轴器型弹性柱销联轴器8450JB8450JA查手册查手册P192:表表14-6KA查查P173表表11.24.4.轴的结构设计轴的结构设计1）拟定轴上零件装配方案）拟定轴上零件装配方案2）根据轴向定位要求确
4、定各轴段直径和长度）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段轴段：d1=50mm,为保证轴段挡圈压紧半联轴器，为保证轴段挡圈压紧半联轴器，l1=82mm2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段：轴段：按密封件标准，查手册按密封件标准，查手册P211表表15-15，选，选毡圈毡圈60JB/ZQ4606-1986,取取d2=60mm，取端盖宽度，取端盖宽度20mm，端盖外端面与半联轴器右端面，端盖外端面与半联轴器右端面30mm ,取取l2=50mm。2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段轴段：选圆锥滚子轴承，选圆
5、锥滚子轴承，d3=65mm,初选初选30213，尺寸，尺寸dDT为为6512025， 轴承润滑方式选择：轴承润滑方式选择：dn=65200=1.3104 mm.r/min1105 mm.r/min, 选择脂润滑。选择脂润滑。 取齿轮距箱体内壁距离取齿轮距箱体内壁距离16mm，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内 壁距离壁距离S8mm，则，则l3=T+S+ 4=25+8+16+4=53mm查手册查手册P162T2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段轴段：取取d4=68mm, l4=B-4=80-4=76mm 2）根据轴向定位要
6、求确定各轴段直径和长度）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段轴段：d5=77mm（轴肩高度（轴肩高度h=4.5mm）, l5=16+8=24mm2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段轴段：d6=d3=65mm, l6=T=25mmT3）轴上零件周向定位）轴上零件周向定位齿轮、半联轴器与轴周向定位：齿轮、半联轴器与轴周向定位： A型平键联接型平键联接齿轮处：齿轮处：6n/7H631220配合选Lhb半联轴器：半联轴器：6k/7H701016配合选Lhb滚动轴承：滚动轴承：H7/m64）确定轴上圆角和倒角尺寸）确定轴上圆角和倒角尺寸轴端倒角轴端倒角2
7、45，各轴肩处圆角半径，各轴肩处圆角半径R1.6、R2（见图（见图8-9） 5.5.轴的强度校核轴的强度校核1）求）求 轴上载荷轴上载荷a) 根据轴的结构图作出轴的计算简图，查根据轴的结构图作出轴的计算简图，查30213轴承，轴承，a=23mm故轴的支承跨距故轴的支承跨距L2BC=66mm ,L3=CD=66mm5.5.轴的强度校核轴的强度校核b）作轴的弯矩图作轴的弯矩图MH , MV 轴的水平面弯矩图轴的水平面弯矩图MHN.mm103653HMN314127.3956207502222dTFtN5 .1570N5 .157021HHRR5.5.轴的强度校核轴的强度校核b）作轴的弯矩图）作轴的
8、弯矩图MH , MV 轴的垂直面弯矩图轴的垂直面弯矩图MVN1 .196N1 .135521VVRRN.mm12943N.mm8943721VVMMb）作轴的弯矩图）作轴的弯矩图MH , MV 轴的合成弯矩图轴的合成弯矩图M1 , M2mmNM.1369051mmNM.104458222VHMMMc）作轴的扭矩图）作轴的扭矩图TN.mm062075200131055. 91055. 962262nPTN.mm372450T6 . 0取d）作轴的当量弯矩图）作轴的当量弯矩图McaN.mm396815)(2211TMMcaN.mm386821)(2222TMMcae）求危险截面）求危险截面C处当量
9、弯矩处当量弯矩M载荷载荷水平面水平面垂直面垂直面支反力支反力弯矩弯矩M总弯矩总弯矩扭矩扭矩T当量弯当量弯矩矩MNRNRHH5 .15705 .157021NRNRVV1 .1961 .135521mmNMH.103653mmNMMVV.129438943721mmNM.1369051mmNM.1044582mmNT.6207502mmNTMMca.396815)(2211mmNTMMca.386821)(2222危险截面的确定方法危险截面的确定方法轴径细、弯矩大、有应力集中处轴径细、弯矩大、有应力集中处2）校核轴的强度）校核轴的强度表表8.2，查，查45钢调质，及表钢调质，及表8.7查相应材料
10、许用应力查相应材料许用应力212N/mm60N/mm640bbbcacaWMN/mm62.12681 . 0396815123满足轴的强度要求。满足轴的强度要求。未考虑键槽的影响（见表未考虑键槽的影响（见表8.8）6.6.精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度1）判断危险截面）判断危险截面危险截面：危险截面：（左侧，左侧，d65mm) （右侧，（右侧，d68mm) )6 6 精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度2）计算危险截面应力）计算危险截面应力 截面左侧弯矩截面左侧弯矩M：截面上扭矩截面上扭矩T：抗弯截面系数：抗弯截面系数：抗扭截面系数：抗扭截面系数：截面上弯曲应力：截面上弯曲应力：
11、截面上扭剪应力：截面上扭剪应力：N.mm62229663666136905MN.mm620750T333mm27463651 . 01 . 0dW333mm54925652 . 02 . 0dWT2N/mm27. 22746362229WMb2N/mm3 .1154925620750TWT3）确定影响系数）确定影响系数弯曲应力幅：弯曲应力幅：弯曲平均应力：弯曲平均应力：扭切应力：扭切应力：2N/mm27. 2ba0m2N/mm65. 52ma 轴：轴：45钢，调质处理，表钢，调质处理，表8.2，21212N/mm155,N/mm275,N/mm640b 轴肩圆角处有效应力集中系数轴肩圆角处有效
12、应力集中系数:kk 、 由由r/d=1.6/65=0.025,D/d=68/65=1.05,由表由表8.9插值后可得：插值后可得：33. 1924. 1kk、配合处综合影响系数配合处综合影响系数K、K，根据，根据d，b，配合，配合H7/n6由表由表8.11插值插值计算得计算得K3.48 K0.40.6K2.488 尺寸系数尺寸系数:、 由图由图8-1280. 068. 0、 表面质量系数表面质量系数:、 由由 表面加工：精车，及表面加工：精车，及 图图8-2得：得： 88. 02N/mm640b键槽处有效应力集中系数键槽处有效应力集中系数k、k，根据，根据b由表由表8.10插值计算插值计算得得
13、k1.812 k1.608轴肩处综合影响系数：轴肩处综合影响系数：轴肩处综合影响系数：轴肩处综合影响系数：04. 288. 074. 033. 18 . 288. 078. 0924. 1kKkK47. 288. 074. 0608. 164. 288. 078. 0812. 1kKkK材料特性系数：材料特性系数：05. 05 . 0, 1 . 0综合影响系数，取配合处：综合影响系数，取配合处：488. 248. 3KK安全系数：安全系数：8 .1065. 505. 065. 5488. 21558 .3401 . 027. 248. 327511mamaKSKS8 . 13 .108 .108 .348 .108 .342222SSSSSSca7 7 绘制轴工作图绘制轴工作图人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
