机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 依此确定d3=d7=40mm，d4=d6=44mm，取l3=25mm； 取轴肩高为3mm，故d5=50mm，取l5=10mm； 考虑圆柱齿轮尺寸及配合，确定l6=49mm，l7=30mm； 根据由Ⅱ轴确定的箱体尺寸，确定l4=70mm； 根据d1及d3尺寸，确定d2=39mm； 据安装轴承旁螺栓的要求，取l2=40mm； 确定的Ⅲ轴尺寸如下： d 1 35mm l 1 55mm d 2 39mm l 2 40mm d 3 40mm l 3 25mm d 4 44mm l 4 70mm d 5 50mm l 5 10mm d 6 44mm l 6 49mm d 7 40mm l 7 30mm 计算结果 确定轴上圆角和倒角尺寸： 取轴端倒角为2×45°除下图标注外，各轴肩处圆角半径，均为R1。 轴上零件的周向定位： 联轴器、圆柱齿轮与周的周向定位均采用平键连接，查手册得： 联轴器端采用公称尺寸b×h=10×8mm的键连接，其轴上深度t=5.0mm，毂上深度t=3.3mm，取键槽长L=45mm。 圆柱齿轮端采用公称尺寸b×h=14×9mm的键连接，其轴上深度t=5.5mm，毂上深度t=3.8mm，取键槽长L=40mm。 最终确定Ⅲ轴零件图如下： R0,5403544403910504540402570104930144455 (3) 按弯扭合成强度条件校核计算 作出轴的受力简图如下： ZFt1Fr2MFr3Ft2Fr1YFt3XABCD 作出轴的弯矩图如下（分别为垂直面和水平面）： - 19 - 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 Ft1=2237.67 (N) Fr1=814.45 (N) MH=39.50 (N·m) MV=108.53 (N·m) M=115.49 (N·m) W=8.36×10-6 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C为危险截面。 按弯扭合成强度校核计算公式为： ?M???T??e????4???W2W????22M2???T?W2????1?b 其中： 合成弯矩M?MH2?MV2； 水平面弯矩MH=Fr1·lCD，垂直面弯矩MV=Ft1·lCD； 圆柱齿轮水平分力 Ft1?Fncos??T3T2T2?211.46cos??3?3??2237.67(N) rb2r2d2189?10-3圆柱齿轮垂直分力 Fr1?Fnsin??Ft1tan??2237.67?tan20??814.45(N) 又lCD=48.5 (mm)； 所以 MH=814.45×48.5×10-3=39.50 (N·m)， MV=2237.67×48.5×10-3=108.53 (N·m)； 那么 M?MH2?MV2?39.502?108.532?115.49(N?m) 抗弯截面模量 W??d332????44?10-3?323?8.36?10-6； - 20 - 机械设计课程设计计算说明书-轴的设计和计算
计算过程 受循环转矩，取??计算结果 ζe=20.52 (MPa) ???1?b??0?b?0.6； 最后得 ?e?115.492??0.6?211.46?8.36?10-62?20.52(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。 - 21 - 机械设计课程设计计算说明书-滚动轴承的选择和计算
六. 滚动轴承的选择和计算
计算过程 在前面轴的设计中，已经初步选择了各轴的滚动轴承，现对所选 轴承进行寿命校核计算。 6.1 高速轴（Ⅰ轴）轴承的校核计算 Ⅰ轴所选轴承为6007型深沟球轴承，其基本额定载荷Cr=16.2kN， C0r=10.5kN。 Ⅰ轴的受力简图如下： Z Fr3Fr1Ft2 MYFa3Fa2 Fa1Ft1Ft3 Fr2 ABCDX 其中B、C处为轴承，现规定B处为轴承Ⅰ，C处为轴承Ⅱ。 轴承寿命计算公式为： ? 106?C?Lh? ?? 60n?P? 其中 当量动载荷P=fP(XFR=YFA)； 根据轴承在轴上的安装方式， '\FAⅠ=145.19 (N) FAⅠ?Fa1?Ft1tan?sin?1?935.02?tan20??sin25?1511?145.19(N)， FAⅡ=0 FAⅡ?0； Fr1?lBD307.80?134.5由Fr1?lBD?FRⅡ?lBC，得FRⅡ???498.78(N)； FRⅡ=498.78 (N) lBC83 FRⅡ?lCD498.78?52.5由FRⅡ?lCD?FRⅠ?lBD，得FRⅠ???194.69(N)； FRⅠ=194.69 (N) lBD134.5 FAⅠ145.19FAⅠ145.19则e=0.22，?查表得X=0.56， ??0.014，?0.75?e，C0r10500FRⅠ194.69 Y=2.0； 根据工作状况取动载荷系数fP=1.5； 所以 PⅠ=1.5×(0.56×194.69+2.0×145.19)=599.11 (N)， PⅠ=599.11 (N) PⅡ=1.5×498.78=748.17 (N)； PⅡ=748.17 (N) 计算结果 因为PⅡ> PⅠ，所以仅校核轴承Ⅱ即可； 球轴承寿命系数ε=3； 那么 - 22 -
机械设计课程设计计算说明书-滚动轴承的选择和计算
计算过程 106?C?106?16200?LhⅡ????????117497(h) 60n?P?60?1440?748.17??3计算结果 LhⅡ=117497 (h) 即可在给定条件下工作超过10年，满足寿命要求。 6.2 中间轴（Ⅱ轴）轴承的校核计算 Ⅱ轴所选轴承为320/28型单列圆锥滚子轴承，其e=0.43，Y=1.4， 基本额定载荷Cr=31.5kN，C0r=40.5kN。 Ⅱ轴的受力简图如下： Z Fr2 Fr2Ft3Ft4MY Fa2Fa1 Ft1Ft2 Fr3Fr1 XCABD 其中A、D处为轴承，现规定A处为轴承Ⅰ，D处为轴承Ⅱ。 轴承寿命计算公式为： ? 106?C?Lh??? 60n?P? 其中 当量动载荷P=fP(XFR=YFA)； 由Fr1?lAB-Fr2?lAC?FRⅡ?lAD?0，得 F?l-F?l711.38?115.5-137.79?41.5FRⅡ=455.04 (N) FRⅡ?r2ACr1AB??455.04(N)； lAD168 由Fr1?lBD-Fr2?lCD?FRⅠ?lAD?0，得 F?l-F?l711.38?43-137.79?117FRⅠ=86.12 (N) FRⅠ?r2CDr1BD??86.12(N)； lAD168 轴承内部轴向力 F455.04FS2=162.51 (N) FS2?RⅡ??162.51(N)， 2Y2?1.4 F86.12FS1=30.76 (N) FS1?RⅠ??30.76(N)； 2Y2?1.4 Fa1=292.13 (N) Fa1?Ft1tan?sin?1?887.42?tan20??sin64?44'49\?292.13(N) 所以有 FAⅠ=322.89 (N) FAⅠ=FaⅠ+FS1=292.13+30.76=322.89 (N)， FAⅡ=FSⅡ=162.51 (N) FAⅡ=162.51 (N) - 23 -