轴-轴的设计计算步骤

2019-01-12 15:41 作者:管理员8 来源:未知 浏览: 字号:
9.4.4轴的设计计算步骤
 
    轴的设计并无固定不变的步骤,要根据具体情况来定,对于转轴来说,一般设计过程如下:

轴-轴的设计计算步骤1
轴-轴的设计计算步骤2

    例9-5下图所示为一单向转动的轴,转速n=320r/min,传递功率P=7.6kW,轴上从动齿轮为标准直齿圆柱齿轮扩已知齿轮模数m=2,齿数z=50,齿轮材料为45号钢。试求:
 
    (1)该齿轮受力的大小和方向(图中P为啮合点);
    (2)初步确定轴的最小直径。
轴-轴的设计计算步骤3

    解·根据表9-16,选取45号钢的[tT」及Ao,取[tT]=35MPa,Ao=110。
 
    (1)由已知得
轴-轴的设计计算步骤4

    Fr =Ft tana=4536 X tan20°=1651N,方向由P点指向齿轮轴心。
 
    (2)根据轴所受扭矩初步估算轴的最小直径
轴-轴的设计计算步骤5

    例9-6设计某搅拌机用的单级斜齿圆柱齿轮减速器中的低速轴(包括选择两端的轴承及外延伸端的联轴器)如下图所示。已知电动机额定功率P=4kW,,转速n1=750r/min,低速轴转速n2=130r/min,大齿轮节圆直径d'1=300mm,宽度B2=90mm,齿轮螺旋角β=12°,法向压力角an=20°。试求:(1)完成轴的全部结构设计;(2)根据弯扭合成理论验算轴的强度;(3)精确校核轴的危险截面是否安全。
 
    解(1)求输出轴上的功率P2和转矩T2

轴-轴的设计计算步骤6

    (2)计算齿轮受力
 
    圆周力
轴-轴的设计计算步骤7

    径向力
轴-轴的设计计算步骤8
    轴向力

轴-轴的设计计算步骤9

    (3)初步确定轴的最小直径
 
    选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表9-16,选取Ao =110,则

轴-轴的设计计算步骤10

    考虑轴与联轴器有键连接,故轴径可增加5%,即d≥1.05dmin=34. 1 X 1. 05=35. 8mm
轴-轴的设计计算步骤11

    (4)选取联轴器
 
    根据表9-14查得KA=1.5,则
 
     Tca=KAT=1.5 X 285030N·mm=427545N·mm查附表9-6选取YL9联轴器,其孔径d= 38mm,故取轴的最小直径为d=38mm,总长Lo =82mm,
 
    (5)轴的结构设计
 
    ①拟定轴的装配方案如下图所示,齿轮和右轴承全部从轴的右端装入。
 
    ②确定各段轴长和直径装轴承处的直径d1应大于轴的最小轴径,可选取d1= 40mm,装齿轮处的直径更大,可取d2 =45mm,为便于轴向固定,此段轴长l:应小于齿轮的宽度B2,取l2=88mm,齿轮的左端采用轴肩固定,取轴肩直径d3=52mm,长度l3=15mm;左轴承从左端装人,轴承型号应与右轴承相同,故d4=40mm.
 
    ③选定轴承根据轴径及齿轮传动,故选择6308轴承,其宽度B=23mm,直径d=40mm.
轴-轴的设计计算步骤12

    ⑤确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2X45°,轴肩处圆角见图。
 
    (6)按弯扭合成强度理论校核轴的强度
 
    ①求出轴所受力并做出受力图
 
    水平支反力
轴-轴的设计计算步骤13 
    垂直面支反力

轴-轴的设计计算步骤14

轴-轴的设计计算步骤15

    ②计算弯矩并做出弯矩图
 
    水平弯矩
 
轴-轴的设计计算步骤16

    ③求合成弯矩并做出合成弯矩图
 
    C点左侧
 
轴-轴的设计计算步骤17
 
   C点右侧

轴-轴的设计计算步骤18

    ④作扭矩图
 
    C点左侧
 
    T1=ON·mm
 
    C点右侧
 
    T2=28503ON.mm

    ⑤做出总合成弯矩图

    该轴为单向工作,转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑,取a=0. 59,则
 
    C点左侧

轴-轴的设计计算步骤19

轴-轴的设计计算步骤20

    ⑥按弯扭合成强度理论校核轴的强度。
 
    校核剖面C处强度
轴-轴的设计计算步骤21

    校核剖面D处强度

轴-轴的设计计算步骤22

    根据表9-15查得45号钢,aB=640MPa, a-1=275MPat-1=155MPa,[a-1b] = 60MPa,故满足强度要求。
 
    (7)精确校核危险剖面的安全系数
 
    ①校核剖面C
轴-轴的设计计算步骤23

轴-轴的设计计算步骤24

    查得45号钢材料特性系数

轴-轴的设计计算步骤25

    故剖面C安全。
 
    ②校核剖面D
 
    由于此剖面无弯矩作用,故按扭矩计算。
 
 
轴-轴的设计计算步骤26

    本章附录

附表9-1深沟球轴承(GB/T 276-1994摘录)

附表9-1深沟球轴承(GB/T 276-1994摘录)1
附表9-1深沟球轴承(GB/T 276-1994摘录)续表
附表9-1深沟球轴承(GB/T 276-1994摘录)续表1
附表9-1深沟球轴承(GB/T 276-1994摘录)续表2
附表9-1深沟球轴承(GB/T 276-1994摘录)续表4

附表9-2圆柱滚子轴承(GB/T 283-2007摘录)
附表9-2圆柱滚子轴承(GB/T 283-2007摘录)续表
附表9-2圆柱滚子轴承(GB/T 283-2007摘录)续表1
附表9-2圆柱滚子轴承(GB/T 283-2007摘录)续表2
附表9-3角接触球轴承(GB/T 292-2007摘录)
附表9-3角接触球轴承(GB/T 292-2007摘录)续表
附表9-3角接触球轴承(GB/T 292-2007摘录)续表1
附表9-3角接触球轴承(GB/T 292-2007摘录)续表2

附表9-3角接触球轴承(GB/T 292-2007摘录)续表3
附表9-4团锥滚子轴承(GB/T 297-1994摘录)
附表9-4团锥滚子轴承(GB/T 297-1994摘录)续表
附表9-4团锥滚子轴承(GB/T 297-1994摘录)续表1
附表9-4团锥滚子轴承(GB/T 297-1994摘录)续表2
附表9-4团锥滚子轴承(GB/T 297-1994摘录)续表3
附表9-5推力球轴承(GB/T 301-1995摘录)
附表9-5推力球轴承(GB/T 301-1995摘录)续表
附表9-5推力球轴承(GB/T 301-1995摘录)续表1
附表9-5推力球轴承(GB/T 301-1995摘录)续表2
附表9-6凸缘联轴器(GB/T 5843-2003摘录)
附表9-6凸缘联轴器(GB/T 5843-2003摘录)续表
附表9-7  GICL型鼓形齿式联轴器(ZBJ 19013-1989摘录)
附表9-7  GICL型鼓形齿式联轴器(ZBJ 19013-1989摘录)续表
附表9-8滚子链联轴器(GB/T 6069-2002摘录)
附表9-8滚子链联轴器(GB/T 6069-2002摘录)续表
附表9-9弹性套柱销联轴器(GB/T 4323-2002摘录)
附表9-9弹性套柱销联轴器(GB/T 4323-2002摘录)续表
附表9-10弹性柱销联轴器(GB/T 5014-2003摘录)
附表9-10弹性柱销联轴器(GB/T 5014-2003摘录)续表
附表9-11梅花形弹性联轴器(GB/T 5272-2002摘录)
附表9-11)梅花形弹性联轴器(GB/T 5272-2002摘录)续表
附表9-12尼龙滑块联轴器(JB/ZQ 4384-1986摘录)
附表9-12尼龙滑块联轴器(JB/ZQ 4384-1986摘录)续表
附表9-13标准尺寸(直径、长度、高度等)(GB/T 2822-2005摘录)
附表9-13标准尺寸(直径、长度、高度等)(GB/T 2822-2005摘录)1



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