卷扬机动力总成计算说明书

卷扬机设计说明书

学院：机械工程学院

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2015年月日

卷扬机动力总成计算说明书

110.12(0.5050.06990140-z

d z d +︒︒链轮齿的基本参数和尺寸：

121.6 1.250.80.625180cot 1.040.76d p p d z p h z ⎫

⎪

⎭⎫+-+=-滚子链轴向齿廓尺寸：

6

3.320.0162g K h h d

d h d +<++<

2.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

(1)为了满足半联轴器的轴向定位，1-2段轴的右端需要设计轴肩

（其中d

1-2=30mm），；半联轴器与轴配合的毂孔长度L

1

=60mm，故取

l

1-2

=58mm。由于此处无轴向力，因此采用深沟球轴承6308，内径为40mm,外径为90mm,轴承的宽度为23mm。l3-4=40mm, V带轮的轮毂

宽度为39mm，l取2~3mm，因此l

4-5=36mm。轴肩段l

5-6

=10mm，l

6-7

=46mm

轴的直径d和d1,d3和d4,d4和d5形成的轴肩，直径的变化值要大些，根据经验公式d’=d+（3~4）C1可计算该处的直径差。在d1和d2，d2和d3的直径差取1~3mm即可。因此，轴的直径从左往右依次是d=32mm, d1=38mm, d2=40mm,d3=42mm,d4=48mm,d5=40mm

3.轴上零件的周向定位与配合

带轮和半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键连接。查阅普通平键的参数表可知，半联轴器端平键的截面b*h=10*8，L=56mm,

半联轴器与轴的配合为H7

s6

.带轮轴的平键截面为b*h=12*8，

L=32mm. 为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮

轮毂与轴的配合为H7

s6

.滚动轴承与轴的定位由过度配合来保证的，此处选轴的直径的尺寸公差为m6。

4．确定轴上圆角及倒角尺寸

参数书本15-2表格，取轴段的倒角为1.6*45°，各轴肩处的圆角半径为r=1.6mm

5．求轴上的载荷

根据轴的结构图做出轴的计算简图。对于深沟球轴承6308的支点在中心，因此作为简支梁的轴的支撑跨距L=103mm。根据轴1的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。

支反力F

N1左=441 N；F

N1右

=441N

弯矩M

1

=20506N.mm

扭矩T

1

=23450N.mm

6.轴承的寿命

6308深沟球轴承基本额定动载荷C=19.2KN，轴承只受径向力

Fr=441N，载荷系数fp=1.6，故当量动载荷P=fpFr=0.0.706KN,球轴承ε=3

轴承寿命L

h

==365000h

7.按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取a=0.6,轴的计算应力

δ

ca =

√M12+(aT1)2

W

=3.36MPa

已知轴的材料为45钢，调质处理，由教材表15-1查得=60MPa，因此，故安全。

8精确校核轴的疲劳强度

1.判断危险截面

只受扭矩作用段虽然键槽，轴肩及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度计算较为宽裕确定的，所以扭转段均无需校核。

从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面3和4处的过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面A上应力最大。截面4和截面3应力集中影响相近，但截面4不受扭矩作用且轴径最大，故不必做强度校核。截面A上虽然应力大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），且轴径最大，故A也不用校核。截面5更不需校核。由第三章知键的应力集中系数比过盈配合小，因而该轴只需校核3截面的左右两侧即可。

2. 截面3左侧

抗弯界面系数W=0.1d

2-3

3=6400mm3

抗扭截面系数 W

T

=12800mm3

截面3左侧的弯矩 M

1左=M

1

=16164N.mm

截面3左侧的扭矩 T=23450N.mm

截面上的弯曲应力δ

b =M

W

=16164

6400

=2.53MPa

截面上的扭转切应力τT=T3

W =23450

12800

=1.83MPa

轴的材料为45钢，调质处理。δ

b =640MPa,δ

−1

=275MPa，τ−1

=155MPa。

截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数α

δ及α

τ

,按教材附

表3-2查取。因r

d =0.04，D

d

=1.05，经插值后查得α

δ

=1.82及

ατ=1.273。

轴的材料为45钢，调质处理。δ

b =640MPa,δ

−1

=275MPa，τ−1

=155MPa。

截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数α

δ及α

τ

,按教材附

表3-2查取。因r

d =0.04，D

d

=1.05，经插值后查得α

δ

=1.82及

ατ=1.273。

又由教材附图3-1可得轴的材料的敏感系数为q

δ

=0.82，

q

τ

=0.85；

故有效应力集中系数

k δ=1+q

δ

(α

δ

−1)=1.67

k τ=1+q

δ

(α

τ

−1)=1.23

由教材附图3-2的尺寸系数ε

δ

=0.76，由附图3-3的扭转尺寸系数

ε

τ

=0.87。

轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数

βδ=β

τ

=0.92

轴未经表面强化处理，即βq=1，则综合系数为

K

δ=

k

δ

ε

δ

+

1

β

δ

=3.47

K τ=

k

τ

ε

τ

+

1

β

τ

=2.50

查得碳钢的特性系数φ

δ=0.1，φ

τ

=0.05；

于是计算安全系数值

S δ=

δ

−1

K

δ

δ

a

+φ

δ

δ

m

=36.35

S τ=

τ−1

K

τ

τa+φττm

=76.94

S ca=

S

δ

S

τ

√S

δ

2+S

τ

2

=32.87≫1.5

故可知其安全。