轴设计校核

4.3 升降轴的设计

升降轴是升降电机动力通过链轮输入的一段，它的结构如下图：

图4-2 轴的结构图

1. 估算轴的基本直径

选用45钢，热处理方式为调质处理，由《机械设计》课本表15-3查得 取0A =120，得

mm 515.272.2120n d 330=⨯=≥P A 所求为轴的最细处，即装联轴器处（图5-2）。但因此处有个键槽，故轴颈应增大5%，即m m 5.5305.151d min =⨯=。

为了使所选的直径与联轴器孔径相适应，故需同时选择与其相适应的联轴器。由《机械设计课程设计》课本查得采用凸缘联轴器，其型号选为YLD10,取与轴配合的的半联轴器孔径55mm ，故轴颈m m 55d 12=，与轴配合长度84mm 。

2. 轴的结构设计

（1）初定各段直径，见表4-1

表4-1 升降轴各段直径

位置 轴颈/mm 说明

装联轴器轴段1-2

12d =55 与半联轴器的内孔配合，故取55mm 定位轴承段

2-3

23d =60 放置端盖处，故取115mm 轴承段 3-4

34d =70 选用深沟球轴承6012，其孔径为70mm 装链轮段 4-5

45d =80 与链轮轮毂内孔配合 轴环段 5-6

56d =90 链轮的轴向定位 自由锻 6-7

67d =80 轴承的左端轴向定位 轴承段 3-4

78d =70 选用深沟球轴承6012，其孔径为70mm

（2）确定各段长度，见表4-2

3. 轴上零件的周向固定

半联轴器的周向定位均采用平键连接，按12d 由《机械设计》查得平键尺寸801016l h b ⨯⨯=⨯⨯，长为80mm ，半联轴器与轴的配合代号为H7/k6。同样，链轮毂与轴连接处，选用平键为251422l h b ⨯⨯=⨯⨯，为保证链轮与轴的周向固定，故选择链轮轮毂与轴的配合代号为H7/k6。

4. 考虑轴的结构工艺性

考虑轴的结构工艺性，轴肩处的圆角半径R 值为2.5，轴端倒角c=2mm ；为便于加工，链轮和半联轴器处的键槽布置在同一轴面上。

4.4 升降轴的强度校核

1. 轴的受力分析

轴的力学模型如下图：

根据升降传动轴的受力情况，此轴主要受扭矩作用。

（1）求出轴传递的扭矩：

m N 7645.272.295509550⋅=⨯==n P T

KN T F t 9.7193.07642d 2=⨯==

KN F F t 9.7r ==

图4-3 轴的载荷分析图

求轴上的作用力：

水平面受力分析得：

t NH NH F F F =+21

1505521⋅=⋅NH NH F F

计算得：KN F NH 78.51=,KN F NH 12.22=。

水平面的最大弯矩1M =mm KN F NH ⋅=⋅5.317551

垂直面受力分析得：

r NV NV F F F =+21

150

5521⋅=⋅NV NV F F 计算得：KN F NV 78.51=,KN F NV 12.22=。

垂直面的最大弯矩2M =mm KN F NV ⋅=⋅9.317551

总弯矩为M ：

mm KN M M M ⋅=+=43.3382

221

垂直面的最大弯矩2M =mm KN F NV ⋅=⋅9.317551

总弯矩为M ： mm KN M M M ⋅=+=43.3382

221

进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩额地方，可以看出轴的第二个键槽中心截面C （即与链轮配合处）受扭矩最大，为危险截面，应对它进行扭应力强度较核：

垂直面的最大弯矩2M =mm KN F NV ⋅=⋅9.317551

总弯矩为M ： mm KN M M M ⋅=+=43.3382

221

进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩额地方，可以看出轴的第二个键槽中心截面C （即与链轮配合处）受扭矩最大，为危险截面，应对它进行扭应力强度较核： ][)(122-≤+=

ταδW T M ca （4-7） 式中 mm 764N 5

.272.295509550⋅=⨯==n P T ； 根据《机械设计》课本表15-4得：

d t d bt W 2

3

)(32d --=π 已知：d=80mm 、b=16mm 、t=6mm 。 计算得：d t d bt W 23

)(32d --=π52

31042.408.0071.0006.0016.0-3208.0-⨯=⋅⋅⋅=π 根据《机械设计》课本表15-1、轴调质处理得：Mp 60][1=-δ

计算得：][p 89.121042.427646.042.338)(15

-222-≤=⨯⋅+=+=δαδM W T M ca ）（ 由此可知强度符合要求，设计合理。