课程设计机械专业(3)

1、已知条高速轴传递的功率p1= 1.753kw，转速 件 n1=710r/min，小齿轮分度圆直径d1=50mm，齿轮宽度b1=45 mm 2、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无 特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制45钢，调制处理 处理 3、初算轴径 由教材表14-2查得C=118~107，考虑到轴才 端既承受转矩又承受弯矩故取中间值C=110，则： dmin?C3p11.735?110?3?14.8mm n1710轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径： d1>14.8mm+14.8*0.05mm=15.5 mm dmin=15.5mm 4、结构设计 轴的结构如图所示 1）带轮及轴段I的设计: dmin=15.5mm 电动机小轮的轴径为28mm，故大轮应不小于28mm 取d=28mm V 带与轴配合长度L=70mm 为了保证轴承挡圈只压在V带轮上不压在轴的端面上，故轴段I的长度略短取LI=68 2）轴段II的设计： II段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=7.2mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与II段右端的距离为20mm。故取LII=34，因其右端面需制出一轴肩故取dII=32mm。 3）轴承与轴段III和轴段VI的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周 dI=28mm LI=68mm dII=32mm LII=34mm 向力和径向力作用，选用圆锥滚子轴承。轴段III安装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为30207 ，由此查表得d=35mm,外径D=72mm，宽度B=17mm,T=18.25mm,故dIII=30mm LIII=17+17=34mm。 通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则dVI=30mm. 5)齿轮及轴段IV的设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于dIV， 可初定dv=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=45,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取Lv=43mm. 4）轴段IV的设计： 齿轮左端采用轴间定位，定位轴间的高度： h=(0.06~0.1)dV=1.96~3.2=3mm 5、键连接 6、倒角 dIII=35mm LIII=34mm dIV=40mm LIV=43mm dv=44mm Lv=10mm 轴间直径dIV=44mm,LIV=△1=10mm 6)轴段VI的设计： dVI=30mm,LVI=17mm dVI=35mm LVI=17mm 轴上零件的周向定位： A型平键连接 小齿轮做成齿轮轴的形式 V带b*h*l=6*6*64 带轮与轴之间的定位均采用A型平键连接。 查表得： V带选用的键尺寸为b*h*l=6*6*64 . 如图所示，轴的两端倒角C1.5，其余图示。 两端倒角C1.5 其余图示 7、轴的受画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如 力分析 图所示： 已知：作用在齿轮上的 圆周力 2T12?2.358?104F????943.2N d150径向力 F??943.2N Fr?F?tan??943.2?tan200?343.3N 法相力 F943.2Fa????1003.7N cos?cos20 齿轮的分度圆直径d=50mm作用在轴左端的外力F=744.2 N 1)求垂直面的支撑反力： LdFr??Fa?.7?2522?343.2?44.35?1003F1v?L88.7??111.3NFr?343.3N Fa?1003.7N F1v??111.3N F2V?Fr?F1V?343.3???111.3??454.6N 2)水平面的支撑反力： F F1H?F2H?t?471.6N 23）F在支撑点产生的反力： F2V?454.6N F1H?F2H?471.6N F1F?F2FF?K744.2?110.5??927.1N L88.7?F?F1F?744.2?927.1?1671.3NF1F?927.1N F2F?1671.3N 外力F作用方向与带传动的布置有关，在具体位置尚未确定前，可按最不利的情况考虑，见（7）的计算 4）绘垂直面的弯矩图： Mav?F2V?L?454.6?44.35?20.1N?M2 L?F1V???111.3?44.35??4.9N.M2Mav?20.1N?M M'av??4.9N.M M'av5)绘水平面的弯矩图： L MAH?F1H??236?44.35?10.5N.M 26)F产生的弯矩图： M2F?F?K?744.2?110.5?82.2N.M a-a截面F力产生的弯矩为： L MAF?F1F??927.1?44.35?41.1N.M 27)求合成弯矩图： MAH?10.5N.M M2F?82.2N.M MAF?41.1N.M MAF 考虑最不利的情况，把与 22MAV?MAH直接相加 22?MAHMA=MAV+MAF=20.12?20.92 MA=70.1N.m +41.1=70.1 N.m 22M'A=M'AV?MAH+MAF=4.92?20.92 M'A=62.57N.m +41.1=62.57 N.m 8)求轴传递的转矩： T?23.58N.m T?2.358?104 N.mm 9)求危险截面的当量转矩 如图所示，a-a截面最危险，其当量转矩为： 2Me?Ma???T? 2如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.6，带入上式可得： 2Me?Ma???T??70.12??0.6?23.58? ?71.51N.m2210）计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用45钢，调质处理，由表14-1查得δB=650Mp,由表 14-3查得[δ-1b]=60Mpa,则： 3Me71.51?10d?3?3?22.8mm 0.1???1b?0.1?60考虑到键槽对轴的消弱，将d值加大5%，故： d=22.8*1.05=24mm<32mm 满足条件 8、强度的因a-a处剖面左侧弯矩大，同时作用有转矩 校核 ，且有键槽，故a-a左侧为危险截面 其弯曲截面系数为： bt?d?t???5036?6?50?6?W???? 322d322?50?1.25?104mm3?d322抗扭截面系数为： bt?d?t???5036?6?50?6?WT????162d162?50?2.5?104mm3?d322弯曲应力为： Mb70.1?103?b???5.608Mpa 4W1.25?10扭切应力为： T12.358?104?b???0.94Mpa W2.5?104按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=0.6则当量应力为： ?e??b2?4????2?5.6082?4??0.6?0.94?2?5.721Mpa由表查得45钢调质处理抗拉强度极限?b=640Mpa，则由表查得轴的许用弯曲应力