轴设计例题.

A0 3
P3 112 3 9.41/ 93.61 52.1 mm n3
因输出轴段①用于安装半联轴器，
故需同时选取联轴器型号以确定该
轴段的直径。 查表14-1(P351)，工作情况系数 KA=1.3（考虑转矩变化很小）， 联轴器的计算转矩
Tca K AT3 1.3 960000 1248000 N mm
n1
n3
设计过程与步骤
1. 求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3
取每级齿轮传动的效率 (包括轴承效率) = 0.97，则
P3 = P 2 = 10 0.972 = 9.41 kW
1 20 23 n3 n1 1450 93.61 r/min i 75 95 6 P 6 9.41 3 T3 9.5510 9.5510 96000 0 N mm n3 93.61
轴段⑤：d5 = 77 mm（查手册：轴承定位轴肩高度h6mm） l5 = L + c + a + s - l环 = 50 + 20 + 16 + 8 -12 = 82 mm
C值应保证小锥齿轮轴线处于中心位置!
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
轴段⑥：d6 = d3= 65 mm， l6 =T = 36 mm，R < 2.5mm （查手册）
T
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
轴段④：取d4=70mm, l4=B4 - 4 = 80 – 4 = 76 mm
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
轴环：d环 = 82mm（轴肩高度h>0.07d =6 mm）, l环 1.4h=12 mm
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
M H 236217 N mm
轴的垂直面弯矩图MV
Fr 1839 N Fa 713 N
FNV1 1869N FNV 2 30 N
M V1 132699 N mm M V 2 4140 N mm
轴的合成弯矩图M1 , M2
2 2 M MH MV
M1 136905N mm
轴段①：d1=55mm，为保证轴段挡圈压紧半联轴器，l1=82mm
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
轴段②：按密封件标准，查手册P211表15-15，选毡圈60JB/ZQ4606-1986, 取d2=62mm（毡圈为 65），取端盖宽度20mm，端盖外端面与半联轴器右 端面30mm ，取l2=50mm（端盖尺寸见手册P202表15-3）。
5. 轴的强度校核
1）求 轴上载荷
a) 根据轴的结构图作出轴 的计算简图，查30313轴 承，a=29mm，故轴的 支承跨距为
L2＝BC = 71 mm L3= CD =141 mm
b）作轴的弯矩图MH , MV 轴的水平面弯矩图MH
Ft 5002பைடு நூலகம்N
FNH1 3327 N FNH 2 1675 N
轴设计例题
题目与要求
某一化工设备中的输送装置运转平 稳，工作转速变化很小。以圆锥-圆柱 齿轮减速器作为减速装置，试设计该减 速器的输出轴。减速器的装置简图参看 右图。输入轴与电动机相连，输出轴通 过弹性柱销联轴器与工作机相连。输出 轴为单向旋转。已知电动机功率 P =10 kW，转速n1=1450 r/min，高速级齿轮 的齿数 z1=20、z2=75、模数m =3.5mm， 低速级齿轮的齿数z3=23、 z4=95、模数 mn=4mm、螺旋角 =806’34”，压力角 =20o、齿顶高系数h*a=1，大锥齿轮轮 毂长L=50mm，两斜齿轮轮毂宽 B3=85 mm、B4=80mm 。
T
3）轴上零件周向定位
齿轮、半联轴器与轴周向定位： A型平键联接 齿轮处： b h L 2012 63 配合选H7 / n6 半联轴器： b h L 1610 70 配合选H7 / k6 滚动轴承：配合选H7/m6
4）确定轴上圆角和倒角尺寸
轴端倒角245，各轴肩处圆角半径R1.6、R2（见图中标注）
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
查手册P162
轴段③：选圆锥滚子轴承, d3=65mm,初选30313, 尺寸dDT为6514036， 轴承润滑方式选择：dn=65200=1.3104 mmr/min<1105 mmr/min, 选择脂润滑。 取齿轮距箱体内壁距离=16mm，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体 内壁距离S=8mm，则l3=T + S + + 4 = 36 + 8 + 16 + 4 = 64 mm。
查GB/T5014－1985（手册P192），
选HL4型弹性柱销联轴器，其许用转矩 为1250000N· mm。
JA 55 84 JB55 84
查手册P192: 表14-6
4. 轴的结构设计
1）拟定轴上零件装配方案

4. 轴的结构设计
1）拟定轴上零件装配方案
2）根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度
轴向力
Fa Ft tan 5002 tan806 ' 34 " 713 N
圆周力Ft、径向力Fr及轴向力Fa的方向见后面载荷分析图。
3. 初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。按式（15-2）估算轴的最 小直径dmin，由表15 -3，取A0=112，则
d min
2. 求作用在齿轮上的力
输出轴上大齿轮的分度圆直径为
d4
mn z4 4 95 383.84 mm cos cos806'34"
圆周力
Ft
2T3 2 960000 5002 N d4 383.84
径向力
Fr Ft tann / cos 5002 tan20 / cos806 ' 34 " 1839 N
M 2 236253N mm
c）作轴的扭矩图T
T3 960000 N mm
脉动循环取 0.6
T 576000N mm
d）作轴的当量弯矩图Mca
M ca1 M12 (T ) 2 636540 N mm