轴的结构设计及计算(可编辑).ppt

由式3-2求出的d值，一般作为轴的最小直径。若轴段上 有键槽，应把算的直径增大，单键增大3%，双键增大7%， 然后圆整到标准值 。（见表3-2-5） 各轴段的长度根据安装零件与轴配合部分的轴向尺寸确定， 并应考虑保证轴上零件轴向定位的可靠： 与齿轮、联轴器等相配合部分的轴长，一般应比轮毂的长 度短2-3mm； 轴颈的长度取决于滚动轴承的宽度尺寸； 轴上转动零件之间或转动件与箱壳内壁之间应留有适当 间隙，一般取10～15 mm，以防运转时相碰； 装有紧固件(如螺母、挡圈等)的轴段，其长度应保证装拆 或调整紧固件时，有一定扳手空间，通常取15～20 mm。 3.2.5.2 轴的设计计算 2. 按弯扭合成强度计算 轴的结构设计初步完成后，通常要对转轴进行弯扭合成强度校核。 对于钢制轴可按第三强度理论计算，强度条件为 ： (3-3) 式中：σe——当量应力(N／mm2)； Me——当量弯矩(N·mm)， ； M——危险截面上的合成弯矩， ，MH、MV分别为水平面上、垂直面上的弯矩； 3.2.5.2 轴的设计计算 W——轴的抗弯截面系数（mm3），对圆截面轴W≈0.1d3，d为危险剖面直径； α——折合系数。对于不变的转矩，α≈0.3；对于脉动循转矩，α≈0.6；对于对称循环转矩，α＝1。对于频繁正反转的轴， 可视为对称循环交变应力；若扭矩变化规律不清，一般也按脉动循环处理。 （3-4） ——扭矩对称循环变化 ——扭矩脉动循环变化 ——不变的扭矩 3.2.5.2 轴的设计计算 表3-4中的［σ－1］b，［σ0］b，［σ+1］b分别为对称循环、 脉动循环及静应力状态下材料的许用弯曲应力，供设计时选用。 当危险截面有键槽时，应将轴径的计算值增大4％～7％。当计算只承受弯矩的心轴时，可利用式(3-3)，此时T=0。 表3-4 轴的许用弯曲应力 3.2.5.2 轴的设计计算 弯扭合成强度的计算按下列步骤进行： (1) 绘出轴的计算简图， 标出作用力的方向及作用点的位置。 (2) 取定坐标系，将作用在轴上的力分解为水平分力和垂直分力，并求其支反力。 (3) 分别绘制出水平面和垂直面内的弯矩图。 (4) 计算合成弯矩， 并绘制出合成弯矩图。 (5) 绘制转矩图。 (6) 确定危险剖面， 校核危险剖面的弯扭合成强度。 3.2.5.2 轴的设计计算 【例3-1】试设计如图3-1所示斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。已知轴的转速n=80r/min， 传递功率P=3.15 kW。轴上齿轮的参数为：法面模数mn=3 mm，分度圆螺旋角β=12°，齿数z=94，齿宽b=72 mm。 （1） 选择轴的材料。 减速器功率不大，又无特殊要求，故选最常用的45钢并作正火处理。由表3-1查得σB=616 MPa。 3.2.5.2 轴的设计计算 图3-1 带式输送机 3.2.5.2 轴的设计计算 (2) 按转矩估算轴的最小直径。 应用式(3-2)估算。由表3-3取A＝167～118(因轴上受较大弯矩)， 于是得： 考虑键槽对轴强度的影响和联轴器标准，取d＝40 mm。 3.2.5.2 轴的设计计算 (3) 轴的结构设计。 根据轴的结构设计要求，轴的结构草图设计如图3-12所示。 轴段①，②之间应有定位轴肩；轴段②，③及③，④之间应设置台阶以利于装配；轴段④，⑤及⑤， ⑥之间应有定位轴肩。各轴段的具体设计如下 轴段①：轴的输出端用HL4尼龙柱销联轴器， 孔径40 mm，孔长84 mm。取d1=40mm，l1=70mm。 轴段②：取轴肩高2.5 mm，作定位用，故d2=45mm，该尺寸还应满足密封件的直径系列要求。该段长度可根据结构和安装要求最后确定。 3.2.5.2 轴的设计计算 轴段③：齿轮两侧对称安装一对轴承，选择36216，宽度为20mm，取d3=50mm。左轴承用套筒定位，根据轴承对安装尺寸的要求，轴肩高度取3.5mm。该轴段的长度l3的确定如下：齿轮两侧端面至箱体内壁的距离取16mm（箱体铸造精度的要求）