機(jī)械原理與設(shè)計軸系設(shè)計課件

例：設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的主動軸。已知傳遞功率P1=10kW,轉(zhuǎn)速n1=200r/min,齒輪齒寬b1=100mm,齒數(shù)z1=40,模數(shù)mn=5mm,螺旋角b

＝9°22′

，軸端裝有聯(lián)軸器。電機(jī)軸徑為42mm，電機(jī)軸長為80mm

。滾動軸承采用7200C系列（內(nèi)徑按結(jié)構(gòu)要求自定），軸承采用潤滑油潤滑。12軸結(jié)構(gòu)設(shè)計示例注：軸承型號為7300C，此處“00”代表內(nèi)徑未知，由自己根據(jù)結(jié)構(gòu)確定；10/18/20221軸的設(shè)計步驟回顧：初算軸的最細(xì)處直徑進(jìn)行強(qiáng)度驗算剛度驗算振動穩(wěn)定性計算選擇軸的材料對于階梯直軸，一般流程是：有特殊要求時才進(jìn)行A0結(jié)構(gòu)設(shè)計確定軸各段直徑及長度10/18/202221、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計需事先簡單了解一下減速器結(jié)構(gòu)10/18/20223下圖為一實拍減速器的軸系結(jié)構(gòu)（僅供參考）：10/18/20224◆假設(shè)齒輪和聯(lián)軸器分別從軸的兩端裝入：10/18/20225◆假設(shè)齒輪和聯(lián)軸器同時從軸的一端（右端）裝入：可看到不同的裝配方案，軸的結(jié)構(gòu)完全不同！選此形式10/18/20226軸系裝配草圖完成10/18/20227考慮到與聯(lián)軸器相連的軸段開有鍵槽，故應(yīng)將dmin增大5%由查其機(jī)械性能：2、

選擇軸的材料一般用途軸，選擇軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)3、初算軸的最細(xì)處直徑查得A0=126~103由于是高速軸，選A0=115[s-1]b=60MPa得dmin=44.5mm最細(xì)處直徑到底取多少？是不是44.5mm呢？12×sb=640MPaA010/18/20228因為最細(xì)處是安裝聯(lián)軸器的，因此其真正直徑需等聯(lián)軸器選好后才能確定4、選擇聯(lián)軸器聯(lián)軸器選擇過程在此略選用：彈性柱銷聯(lián)軸器型號為：10/18/20229主動端直徑為42mm，軸孔長度為84mm，A型鍵槽從動端直徑為45mm，軸孔長度為84mm，A型鍵槽軸端最細(xì)處直徑現(xiàn)在為45mm，該軸段長度為多少？84-(2~3)=82~81mm軸長略短于轂孔長到目前為止，已確定出外伸軸段的直徑和長度如下：直徑為標(biāo)準(zhǔn)值d①=45mm取軸段長L①=82mm聯(lián)軸器型號為：10/18/2022105、選擇滾動軸承由題意定為7類軸承(角接觸球軸承)，型號未完全確定，7200C現(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求需確定出軸承內(nèi)徑

已知條件：最小軸徑為d①=45mm××××定位軸肩非定位軸肩軸肩高：h=(0.07~0.1)d,一般取2.5~5mm軸肩高：1~2mm，也可以更小軸承內(nèi)徑一般比最細(xì)處直徑大6~10mm左右，并取標(biāo)準(zhǔn)值！定位聯(lián)軸器直徑為：d②

=d①+2×(2.5~5)mm=53mm軸承內(nèi)徑為：d③

=d⑦=d②

+2×(1~2)mm=55mm故可選軸承型號為：7211C10/18/202211已選軸承型號為：7211C并查“滾動軸承”標(biāo)準(zhǔn)，確定如下尺寸：—軸承外徑D—軸承寬度B確定軸承內(nèi)圈安裝尺寸daBDda查手冊得:D×B =100×21da=64過大，拆卸困難；

過小，定位不好d⑥=6410/18/202212與齒輪輪轂連接處直徑為：d④

=d③+2×(1~2)mm=58mm軸環(huán)直徑為：d⑤

=d④

+2×(2.5~5)mm=66mmL①=82mm;其余各段長度如何確定？6、確定其余軸徑10/18/2022135015550155滾動軸承采用潤滑油潤滑不同的裝配方法軸系結(jié)構(gòu)不同！在軸上零件相互距離及箱體尺寸未事先規(guī)定的情況下，可按右圖所示的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定！若有規(guī)定，則按規(guī)定值設(shè)計！潤滑脂潤滑時，軸承端面至內(nèi)壁間的軸向距離有所不同，軸系結(jié)構(gòu)也不同！箱體內(nèi)壁箱體凸緣外側(cè)上述軸向經(jīng)驗數(shù)據(jù)可在一定范圍內(nèi)上下變動！10/18/2022141015此軸向距離應(yīng)保證軸承蓋上的螺栓能取下來L②≈（50-5-21）+10+15=50mm50B55015L③≈15+5+21+2=43mmL④=98mm（比齒輪輪轂略短1-2mm）L⑦=23mm(比齒輪寬度略長)L⑤=8mm（軸環(huán)B≥1.4h）L⑥=5+15-8=12mm7、確定其余軸段長度10/18/20221582801601408、確定軸上受力點(diǎn)位置10/18/2022169、校核軸的強(qiáng)度1)計算齒輪受力軸傳遞的扭矩:齒輪的圓周力:齒輪的徑向力：齒輪的軸向力:10/18/2022172）畫受力簡圖并計算支反力及畫出彎矩、扭矩及當(dāng)量彎矩圖水平面內(nèi)支反力垂直面內(nèi)支反力畫出垂直面、水平面及合成彎矩圖計算并畫當(dāng)量彎矩圖扭矩按脈動循環(huán)變化計算,取a=0.6,則畫出當(dāng)量彎矩圖10/18/202218a-a哪些面是危險截面？b-b3）校核計算—彎扭合成法a-ab-b10/18/202219a-a截面處當(dāng)量彎矩為：b-b截面處當(dāng)量彎矩為強(qiáng)度校核:考慮鍵槽的影響，查附表6-8計算顯然故安全10/18/2022204）校核計算—安全系數(shù)法a-ab-b確定危險截面：c-cd-de-e截面a-a、b-b、c-c、d-d和e-e都有應(yīng)力集中源（鍵槽、齒輪和軸的配合、過渡圓角等〕，且當(dāng)量彎矩均較大，故確定為危險截面10/18/202221以a-a截面為例校核：

a.a-a截面上的應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：彎曲平均應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：a-a彎曲應(yīng)力視為對稱循環(huán)變應(yīng)力！扭轉(zhuǎn)應(yīng)力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力！10/18/202222b.材料的等效系數(shù)：查表得：

c.a-a截面應(yīng)力集中系數(shù)：

d.表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查附表查表得，a-a查表6-1中的注釋得：（也可直接計算得到）10/18/202223e.分別考慮彎矩或扭矩作用時的安全系數(shù)：因此所設(shè)計的軸是安全的10/18/20222411、畫軸的零件圖、裝配圖零件圖（略）

在裝配圖上凡是有配合的地方需要標(biāo)注注：鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸查表f55k6f58H7/r6f55k6f53f45k6f55F9/k6注：鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸查表10/18/202225結(jié)構(gòu)設(shè)計時注意幾點(diǎn)：1)軸沒有統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式2)不同的裝配方案，軸系結(jié)構(gòu)不同3)軸段上各段直徑的確定：先定出最細(xì)處直徑，再考慮軸上零件是需要軸向定位還是非軸向定位，一步步由最細(xì)處直徑累加軸肩高度得出來。盡量取標(biāo)準(zhǔn)直徑和優(yōu)先數(shù)系但滾動軸承定位軸肩的高度需要查軸承手冊確定4)軸的各段長度由各零件與軸配合部分的軸向尺寸或者考慮裝拆零件時需預(yù)留出的距離而定10/18/202226◆除軸、箱體外所有零件應(yīng)剖開（畫剖面線）畫軸系裝配圖時要注意如下細(xì)節(jié)：◆齒輪、軸承的畫法◆有配合的地方標(biāo)注徑向尺寸及配合◆零件的結(jié)構(gòu)工藝性等10/18/202227課程設(shè)計題目：設(shè)計II級圓柱齒輪減速器中間軸系。（圖見課本P210，圖2-10-27）已知該軸材料45鋼調(diào)質(zhì)，其余參數(shù)如下：題號傳遞功率kW轉(zhuǎn)速r/min齒寬b模數(shù)m齒數(shù)Z螺旋角β116180b2=70b3=100mn2=2.5mn3=3Z2=33Z3=91β2=13.617°β3=13.617°212262b2=40b3=70mn2=2mn3=3Z2=77Z3=22β2=11.479°β3=11.479°一班：XX~30號第一題；31~XX號第二題二班：XX~30號第二題；31~XX號第一題10/1