轴的计算

机械设计基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器2010最新设计设计计算内容计算及说明结果及依据轴的设计计算与校核5.1Ⅰ轴的尺寸设计5.1.1Ⅰ轴的材料和热处理的选择轴的设计计算与校核：不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为Ⅱ轴，故只对Ⅱ轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。具体步骤如下：1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择45钢正火。硬度达到170~217HBS,抗拉强度b=600MPa，屈服强度e=355MPa。[b1]=55MPa2、初步计算各轴段直径《机械设计基础》教材P241表14—1《机械设计基础》教材表14—2C=110机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-2-5.1.2Ⅰ轴几何尺寸的设计计算（1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T16.359PMPa162.605.TNm最小直径计算（查《机械设计基础》教材表15—3取c=110）13316.35911020.587970pdcmmn考虑键槽1.0320.58721.20dmm选择标准直径124dmm（2）计算2d'2111122(0.07~0.1)27.4~28.8ddaddmm因2d必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取2d=30mm；（3）计算3d'32(1~5)31~35ddmmmm，且3d必须与轴承的内径一致，圆整3d=35mm，初选轴承型号为6207,查附表可知，B=17mm，D=72mm，25.5,15.2rCkNCkN；（4）计算4d'43(1~5)36~40ddmmmm，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取4d=40mm；1d=35mm机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-3-（5）计算5d'5444422(0.07~0.1)45.6~48ddaddmm取5d=50mm；（6）计算6d6335ddmm，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下：名称1d2d3d4d5d6d直径（mm）24303540503、计算轴各段长度（1）计算1L半联轴器的长度l=52mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取1L=50mm;（2）计算2LmelL12轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取mmdemml6.92.1,2031，其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=72mm，查表，取d3=7mm，机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-4-5.2Ⅱ轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核5.2.1Ⅱ轴的材料和热处理的选择轴承轴承BccBLm3213)8~3(式中，为箱体壁厚，取=8mm，取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得mmcmmc14,1621；由于轴承的轴颈直径和转速的乘积＜（1.5~2）×105，故轴承采用脂润滑，取3=9mm，所以m=8+16+14+8-9-17=4mm,所以melL12=20+8.4+4=32.4mm，取2L=33mm；（3）计算3L32321712.510241.5mmLB轴承，式中，2为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则mmBB5.1225102大轮小轮小22取L3=45mm（4）计算4L4265263Lbmm大齿轮;机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-5-5.2.2Ⅱ轴几何尺寸的设计计算（5）计算5L5441.41.4(0.07~0.1)1.445.6Lbadmm取L5=6（6）计算6L6235-L171510636LBmm轴承；各段轴长度列表如下:名称1L2L3L4L5L6L6L长度/mm50334563636尺寸设计部分具体步骤如下：1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择45钢正火。硬度达到170~217HBS,抗拉强度b=600MPa，屈服强度e=355MPa。[b1]=55MPa3、初步计算各轴段直径机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-6-（1）按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T26.170PMPa2242.958.TNm最小直径计算（查《机械设计基础》教材表14—2取c=110）32326.17011032.333242.958pdcmmn考虑键槽1.0332.33333.303dmm选择标准直径135dmm（2）计算2d'2111122(0.07~0.1)39.9~42ddaddmm因2d必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取2d=40mm；机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-7-（3）计算3d'32(1~5)41~45ddmmmm，且3d必须与轴承的内经一致，圆整3d=45mm，初选轴承型号为6309,查附表可知，B=25mm，D=100mm，52.8,31.8rCkNCkN；（4）计算4d'43(1~5)46~50ddmmmm，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取4d=50mm；（5）计算5d'5444422(0.07~0.1)57~60ddaddmm取5d=60mm；（6）计算6d6345ddmm，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下：名称1d2d3d4d5d6d直径（mm）35404550603、计算轴各段长度（1）计算1L机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-8-L1段部分为插入开式齿轮的长度：∵b2小齿轮=70mm，∴取L1=80mm（2）计算2L轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取1320,1.28.4lmmedmm，其中d3为螺钉直径，由轴承外径D=100mm，查表，取d3=7mm，轴承轴承BccBLm3213)8~3(，式中，为箱体壁厚，取=8mm，取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得mmcmmc14,1621；由于轴承的轴颈直径和转速的乘积＜（1.5~2）×105，故轴承采用脂润滑，取3=9mm，所以m=8+16+14+8-9-25=12mm,所以melL12=20+14+8.4=40.4mm，取2L=41mm；（3）计算3L32322512.510249.5mmLB轴承，式中，2为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-9-5.2.3Ⅱ轴的强度校核：mmBB5.1225102大轮小轮小22取L3=50mm（4）计算4L4265263Lbmm大齿轮;（5）计算5L5441.41.4(0.07~0.1)1.457Lbadmm（6）计算6L6235-L251510743LBmm轴承；各段轴长度列表如下:名称1L2L3L4L5L6L6L长度/mm80415063743强度校核部分具体步骤如下：机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-10-(1)输出轴的功率P和扭矩T26.17PMPa2242.958.TNm(2)最小直径计算（查《机械设计基础》教材表15—3取c=110）23326.1711032.333242.958pdcmmn考虑键槽1.0332.33333.303dmm选择标准直径35dmm(3)计算齿轮受力（大齿轮采用锻造毛坯的腹板式）圆周力：22222429581446336tTFNd径向力：tan1446tan20526rtFFN∵是直齿轮，故轴向力：0aFN（4）按许用应力校核轴的弯曲强度1)轴的受力简图（图A）（L=113mm）2)求支持反力水平面支反力0.50.51446723HAHBtRRFN垂直面支反力0.50.5526263VAVBrRRFN3)作弯矩图水平弯矩（图B）0.50.511372340850.HCHAMLRNmm机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-11-垂直弯矩（图C）0.50.511326314860.VCVAMLRNmm4)求合成弯矩，作出合成弯矩图（图E）2222486001768543469.CHCVCMMMNmm5)作扭矩图（图D）C点左'0.TNmmC点右213361446242928.22tdTTFNmm6)作危险截面当量弯矩图（图E）该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.592222()43469(0.59242928)149774.eaCCMTMNmm7)校核危险截面轴径45号优质碳素钢调质处理时，查《机械设计基础》教材11—1650bMp360sMp280eMp160bMPa33min114977429.20.10.160eaCCbMdmmC剖面的轴径35029.2dmmmm故：强度足够机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-12-图3：从动轴受力简图校核分析机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-13-第一章轴承、键和联轴器的选择设计计算内容计算及说明结果及依据滚动轴承的选择与校核6.1轴承的选择及校核（一）从动轴承：因为闭式齿轮选择直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主动轴承和从动轴承均选用深沟球轴承。从动轴承：根据轴径值查《机械制图》教材Ｐ326附录C10—1深沟球轴承各部分尺寸，选择6209（GB/T276-1994）型深沟球轴承2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB62095010025寿命计划：要求轴承寿命：（十年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）103001648000Lh计算选用轴承寿命查《机械零件设计手册》P810表3．11-15基本额定动负荷25.11rCKN动载荷系数1X0Y当量动载荷763raPXFYFN温度系数1tf载荷系数1.5pf对球轴承寿命系数3《机械制图》教材Ｐ327附录C10—2《机械设计基础》教材公式16-4表16-8表16-9机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-14-3661101012511060609701.576318145648000trhpfCLnfphLh轴承寿命合格（二）主动轴承：主动轴承：根据轴径值查《机械制图》教材Ｐ326附录C10—1深沟球轴承各部分尺寸，选择6207（GB/T276-1994）型深沟球轴承2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB6207247217寿命计划：要求轴承寿命：（十年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）103001648000Lh计算选用轴承寿命查《机械零件设计手册》P810表3．11-12基本额定动负荷19.72rCN动载荷系数1X0Y当量动载荷786raPXFYFN温度系数1tf载荷系数1.5pf对球轴承寿命系数3机械基础课程设计一级闭式圆柱齿轮减速器-15-3660101011972060609701.57868040048000trhpfCLnfphLh轴承寿命合格图4：主动