机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 最后得 ?e?51.682??0.6?27.32?4.21?10-62计算结果 ζe=12.88 (MPa) d=19.71 (mm) ?12.88(Mpa)。 取对称循环下许用弯曲应力[ζ-1]b=53 (MPa)； 则ζe<[ζ-1]b，故轴的弯扭复合强度足够。 5.2 中间轴（Ⅱ轴）的设计计算 (1) 选择材料并按扭转强度条件初算轴径 选用45#调质钢 扭转强度条件设计公式为： 9.55?106d?30.2??T?3PP?A3 nn其中： 根据Ⅱ轴工作情况查表，取A=110； P=3.91 (kW)； n=679.25 (r/min)； 那么 d?110?33.91?19.71(mm) 679.25考虑到轴上有两个键槽，故轴径增大7%，取d=22 (mm)。 (2) 轴的结构设计 拟定Ⅱ轴装配方案如下： - 14 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 确定轴各段直径和长度： d4d1计算结果 d1l1d2l2d3l3l4l1 选择滚动轴承： 根据圆柱齿轮尺寸及工作条件，选择320/28型单列圆锥滚子轴承，其尺寸为d×D×B=28mm×52mm×16mm。 依此确定d1=28mm，考虑齿轮与内壁间隙，取l1=35mm； 由经验公式计算轴肩高度：h1=0.07×28+(1~2)=1.96~3.96 (mm)，取轴肩高为3mm，故d2=d4=34mm； 根据圆锥齿轮尺寸，确定l2=48mm； 根据圆柱齿轮尺寸，确定l4=51mm； 考虑齿轮轴向定位及两齿轮间距离，取d3=40mm，l3=15mm。 确定的Ⅱ轴尺寸如下： d 1 28mm l 1 35mm d 2 34mm l 2 48mm d 3 40mm l 3 15mm d 4 34mm l 4 51mm 确定轴上圆角和倒角尺寸： 取轴端倒角为2×45°，各轴肩处圆角半径为R1。 轴上零件的周向定位： 圆锥齿轮、圆柱齿轮与轴的周向定位均采用平键连接，查手册得： 公称尺寸b×h=10×8mm，轴上深度t=5.0mm，毂上深度t=3.3mm，取圆锥及圆柱齿轮处键槽长均为L=40mm。 最终确定Ⅱ轴零件图如下： 3410104040354815513534284028 (3) 按弯扭合成强度条件校核计算 作出轴的受力简图如下： - 15 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 计算结果 Fr2ZFr2Fa2Ft3MFa1Ft1Fr1Ft2Ft4YFr3XABCD 作出轴的弯矩图如下（分别为垂直面和水平面）： 作出轴的合成弯矩图如下： 作出轴的扭矩图如下： 由上图可知，截面B或C为危险截面。 按弯扭合成强度校核计算公式为： ?M???T??e????4????W??2W?22M2???T?W2????1?b 其中： 合成弯矩M?MH2?MV2； 水平面弯矩MHB=Ft1·lAB，MHC=Ft2·lCD； 垂直面弯矩MVB=Fr1·lAB；MVC=Fr2·lCD； 圆锥齿轮水平分力 - 16 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 Ft1?2T22T22?54.97???887.42(N)； dm1d1?1?0.5?L?145.75?10?3??1?0.5?0.3?计算结果 Ft1=887.42 (N) 圆锥齿轮垂直分力 Fr1?Fa2?F'cos?1?Ft1tan?cos?1?887.42?tan20?cos64?44'49\?137.79(N)Fr1=137.79 (N) ； 圆柱齿轮水平分力 Ft2=1954.49 (N) T2T22T22?54.97Ft2?Fncos??cos?????1954.49(N)； rb1r1d156.25?10-3 Fr2=711.38 (N) 圆柱齿轮垂直分力 Fr2?Fnsin??Ft2tan??1954.49?tan20??711.38(N)； MHB=36.83 (N·m) MVB=5.72 (N·m) MHC=84.04 (N·m) MVC=30.59 (N·m) MB=37.27 (N·m) MC=89.43 (N·m) WB=3.86×10-6 WC=3.86×10-6 又lAB=41.5 (mm)，lCD=43 (mm)； 所以 MHB=887.42×41.5×10-3=36.83 (N·m)， MVB=137.79×41.5×10-3=5.72 (N·m)， MHC=1954.49×43×10-3=84.04 (N·m)， MVC=711.38×43×10-3=30.59 (N·m)； 那么 MB?MHB2?MVB2?36.832?5.722?37.27(N?m) MC?MHC2?MVC2?84.042?30.592?89.43(N?m) 抗弯截面模量 WB?WC??d332????34?10-3?32?0.6； 3?3.86?10-6 ???1?b受循环转矩，取????0?b最后得 .. ?eC?89.432??0.6?54.97?3.86?10-62?24.69(Mpa) ζeB=12.89 (MPa) ζeC=24.69 (MPa) 取对称循环下许用弯曲应力[ζ-1]b=53 (MPa)； 则ζeB<[ζ-1]b且ζeC<[ζ-1]b，故轴的弯扭复合强度足够。 5.3 输出轴（Ⅲ轴）的设计计算 (1) 选择材料并按扭转强度条件初算轴径 选用45#调质钢 扭转强度条件设计公式为： - 17 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 9.55?106d?30.2??T?3计算结果 d=30.89 (mm) PP?A3 nn其中： 根据Ⅲ轴工作情况查表，取A=110； P=3.76 (kW)； n=169.81 (r/min)； 那么 d?110?33.76?30.89(mm) 169.81考虑到轴上有两个键槽，故轴径增大7%，取d=34 (mm)。 (2) 轴的结构设计 拟定Ⅲ轴装配方案如下： 确定轴各段直径和长度： d1d2d3d4d5d6d7l1l2l3l4l5l6l7 选择联轴器： 联轴器传递转矩T=211.46 (N·m)； 最小轴径d=34mm； 据此选择LT6型弹性套柱销联轴器，并依此确定d1=35mm，l1=55mm； 选择滚动轴承： 根据轴的结构及受力情况，选择32908型单列圆锥滚子轴承，其尺寸为d×D×B=40mm×62mm×15mm。 - 18 -