轴结构实例

轴的设计实例轴的设计方法及步骤一.例题题目设计图示带式运输机中单级斜齿轮减速器输出轴。已知：电动机的功率P1=25KW，n1=970r/min；齿轮传动的主要参数及尺寸为：法面模数mn=4mm，两轮齿数分别为Z1=20，Z2=79，螺旋角，分度圆直径d1=81.81mm，d2=319.19mm，中心距a=200mm，齿宽b1=85mm，b2=80mm，单向运转。联轴器输送带低速轴减速器联轴器电动机43680=b二.设计方法及步骤一）选择轴的材料因该轴无特殊结构尺寸要求，故选45钢调质，MPaMPaMPaMPaMPaMPaMPabbbsb60][,100][,215][,155,275,355,64010111=======二）按扭转强度初步计算轴的直径低速轴的功率：低速轴的转速：kWPP98.099.099.02512==齿轮轴承联轴器min6.245207997012runn===mmmm7.50245.624110nPCd32232ca===考虑轴端装联轴器需要开键槽，轴径应为mmddcaca235.53)05.01(22==低速轴计算扭矩：mNmNnPKTAca===8.13996.2452495505.1955022选输出轴端联轴器型号为：8550141125584554GBYAJCHL联轴器联轴器孔径要求取dmin=55mm初定轴最小直径应同时满足强度要求即：dmin≥d2ca′三）轴的结构化设计1.选择轴上零件的装拆方案，初定轴的形状：轴上有齿轮、滚动轴承、联轴器联轴器滚动轴承大齿轮滚动轴承轴上零件的装拆，看采取两种方案：左边轴承从左端装拆，用轴肩定位和固定；大齿轮、右边轴承和联轴从右端装拆，前两者之间用套筒固定，联轴器用轴肩固定。套筒轴上零件装拆方案a）左边轴承和大齿轮从左端装拆，两者均用套筒固定；右边轴承和联轴从右端装拆，两者均用轴肩定位和固定。套筒轴上零件装拆方案b）2.按a）方案进行轴的结构化设计1.确定轴的最小直径dmin：因为轴的最小直径处安装联轴器，故取dmin=55mm；2.设计轴的结构；1)仅从轴的强度和加工工艺考虑，可将轴制成Ф55的光轴联轴器滚动轴承大齿轮滚动轴承2）考虑轴上零件的装拆、定位、固定要求，应轴制成阶梯轴大齿轮滚动轴承联轴器滚动轴承套筒考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应制轴肩和轴环大齿轮滚动轴承联轴器滚动轴承考虑左轴承和大齿轮的定位及固定，应有套筒d7d6d5d4d3d2d1考虑联轴器、大齿轮轴向和周向固定，右轴承的轴向固定，进一步完善轴的结构3）根据轴上零件的定位和固定要求确定各段轴的直径；取：定位轴肩高度h=（0.07~0.1）d，取h=0.08d非定位轴肩高度mmhmmh5.2,)3~2(==取d7d6d5d4d3d2d1各段轴直径：mmdd55min1==mmdmmmmddhdd65,8.6316.15508.022211112=====取倍数）滚动轴承孔径为5(705655.2222223mmmmdhdd====mmmmdhdd755705.2223334====轴承同一型号的轴承，选同一轴上两轴承最好选—62147037mmdd==mmmmdddaa797962146===）轴承寸，（滚动轴承内圈安装尺各段轴直径：mmdd55min1==mmdmmmmddhdd65,8.6316.15508.022211112=====取倍数）滚动轴承孔径为5(705655.2222223mmmmdhdd====mmmmdhdd755705.2223334====mmdmmmmddhdd85,8716.17508.022544445=====取轴承同一型号的轴承，选同一轴上两轴承最好选—62147037mmdd==mmmmdddaa797962146===）轴承寸，（滚动轴承内圈安装尺4）根据轴上零件的尺寸及位置要求确定各段轴的长度及各力作用点间距离Li。各段轴长度；6214轴承宽度B=24mmLab1aLKL联轴器lL3L2L1l7l5l4l6l3l2l1Bsb2BsL联孔mmL822843~21===）（联孔出）减速器箱体结构设计定、、（）（KLmmKBSL562==5.48228085155243~22213===）（bbSBmmb782803~224===）（mmmmdd107275854.124.15655====，取mmbbS5.12102808515525216===mmB247==各力作用点之间距离：mmmmBL1092245628222211===mmmmbBL5.7428022245.48222232===）（mmmmBbL5.742245.1210280226523===四）按弯扭合成强度校核计算1.计算齿轮上的作用力：扭矩圆周力径向力轴向力mNmNnPT===2.9336.2452495509550222NNdTFt584719.31910002.93322222===NNFFntr21504368cos20tan5847costan0022===bNNFFta8334368tan5847tan022===b2.求轴承支反力，轴的各平面弯矩MV、MH，合成弯矩M合及计算弯矩Mca）画轴的空间受力简图）计算垂直面支反力）画垂直面弯矩图4）计算水平面支反力ACBD）画水平面弯矩图合）画合成弯矩图7）画扭矩图α8）画当量弯矩图22）（TMMca=6.0=单向运转，22VHMMM=合3.按弯、扭合成强度校核计算1）确定危险截面位置截面较小的截面如当量弯矩不大，但直径截面当量弯矩最大截面如DC2）强度校核计算：MPaMPadMCbCCC60][54.14751.0100037.6131.0133====〈截面：右MPaMPadMDbCDD60][66.33551.010005601.0133====〈截面：结论——轴的弯、扭合成强度足够。按对重要的轴，还须作进一步的强度校核，如安全系数校核1.段轴过长，顶住了轴端挡圈，带轮轴向固定不可靠。例题二：轴系结构设计中常见错误事例分析1232.套筒不应顶在固定的轴承盖上，影响轴系的正常工作。3.轴承盖与外伸轴段之间应有间隙，且轴承盖通孔与轴之间应有密封件。44.轴承盖螺钉孔与螺钉杆之间应留有间隙。5678910111213图示减速器输入轴，dmin=25mm，Z1=19，m=2mm，滚动轴承油润滑。5.箱体加工面与非加工面应分开。6.轴承盖与箱体之间应加调整垫片。7.不通螺纹孔画法错误。8.角接球轴承安装错误，面对面安装时，应使两端轴承外圈窄边相对。9.小齿轮齿根圆直径与轴径相近，不应该将齿轮与轴分开制造。10.轴肩过高，不便于轴承拆卸。11.轴承油润滑，箱体接合面凸缘上应设置导油沟，轴承盖应开槽。12.剖分式箱体，其轴承座旁应设置箱体与箱盖联接螺栓。13.轴承采用两端固定的轴向固定形式时，轴承内圈外侧无须轴向固定。5612345678910111213561.段轴过长，顶住了轴端挡圈，带轮轴向固定不可靠。2.套筒不应顶在固定的轴承盖上，影响轴系的正常工作。3.轴承盖与外伸轴段之间应有间隙，且轴承盖通孔与轴之间应有密封件。4.轴承盖螺钉孔与螺钉杆之间应留有间隙。5.箱体加工面与非加工面应分开。6.轴承盖与箱体之间应加调整垫片。7.不通螺纹孔画法错误。8.角接球轴承安装错误，面对面安装时，应使两端轴承外圈窄边相对。9.小齿轮齿根圆直径与轴径相近，不应该将齿轮与轴分开制造。10.轴肩过高，不便于轴承拆卸。11.轴承油润滑，箱体接合面凸缘上应设置导油沟，轴承盖应开槽。12.剖分式箱体，其轴承座旁应设置箱体与箱盖联接螺栓。13.轴承采用两端固定的轴向固定形式时，轴承内圈外侧无须轴向固定。错误正确1.段轴过长，顶住了轴端挡圈，带轮轴向固定不可靠。2.套筒不应该顶在固定的轴承盖上，这样会影响轴系的正常工作。3.轴承盖与外伸轴段之间应有间隙；轴承盖通孔与轴之间应有密封件。4.轴承盖螺钉孔与螺钉杆之间应留有间隙。5.箱体加工面与非加工面应分开。6.轴承盖与箱体之间应加调整垫片。7.不通螺纹孔画法错误。8.角接球轴承安装错误，面对面安装时，应使两端轴承外圈窄边相对。9.小齿轮齿根圆直径与轴径相近，不应该将齿轮与轴分开制造。10.轴肩过高，不便于轴承拆卸。11.轴承油润滑，箱体接合面凸缘上应设置导油沟，轴承盖应开槽。12.剖分式箱体，其轴承座旁应设置箱体与箱盖联接螺栓。13.轴承采用两端固定的形式时，轴承内圈外侧无须轴向固定。轴系结构设计错误原因分析结构分析练习指出图示轴系结构设计中的明显错误，说明其错误原因。