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1、轴的设计计算一 低速轴的设计一、 轴的尺寸设计低速轴 1. 作用在齿轮上的力齿轮节圆直径圆周力N径向力2. 初定轴的最小直径（ 机械设计P370式（15-2） ）轴材料选45钢，调质处理查表确定 （ 机械设计P370表15-3 ）则 单键槽轴径应增大即增大至 所以3. 选择低速轴的联轴器计算联轴器的转矩 查表得工作情况系数（ 机械设计P351表14-1）选择弹性柱销联轴器，按，,查表GB/T5014-1985（机械设计课程设计指导手册P133表15-5）选用HL4型弹性联轴器，。半联轴器长度 与轴配合毂孔长度 半联轴器孔径 4. 轴的结构设计（1） 设计I段轴的结构I段轴直径应与联轴器孔径相同
2、，所以I段轴直径选取因为联轴器左端由轴端挡圈固定，为保证挡圈只压在半联轴器上而不压在轴上，所以使I段轴长度略小于联轴器与轴配合毂孔长度，则选（2） 设计II段轴的结构因为小链轮右端通过轴肩固定，而轴肩的高度应满足（机械设计课程设计手册 P17 表1-31）所以，则,所以II轴直径应选（3） 初选滚动轴承因为齿轮无轴向力，所以轴承不受轴向力，可选深沟球轴承。查表得（ 机械设计P321表13-6）取代入式子（ 机械设计P320式（13-9a） ）得当量动载荷基本额定动载荷（ 机械设计P319式（13-6）查书得球轴承（ 机械设计P319），查表得（ 机械设计P318表13-3）则参照工作要求并根据
3、，由轴承产品目录中初步选取61911查手册知轴承可选 （4） 轴承的校核因为轴承不受轴向力，所以仍成立，则验算61911轴承的寿命所以61911轴承满足要求61911轴承尺寸查表知该轴承应选择脂润滑。（5） II段轴的长度为便于轴承盖的拆卸及对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外断面与联轴器右端面距离为30mm轴承盖宽度为20mm所以考虑箱体的铸造误差，使轴承与箱体内表面距离为8mm箱体内表面与齿轮间距为16mm,为使套筒端面可靠的压紧轴承，使IV轴略短于齿轮4mm所以箱体壁厚为29mm (8+13+8)（6） IV轴尺寸IV轴长度短于齿轮齿宽4mm，则取齿轮安装直径为（7） V段轴尺寸因为齿轮右端
4、通过轴肩固定轴肩的高度应满足（机械设计课程设计手册 P17 表1-31）所以，则取则轴环长度，取（8） VII段轴尺寸轴承固定在VII轴上所以取 （9） VI段轴的尺寸箱体内表面与齿轮间距为16mm,考虑箱体的铸造误差，使轴承与箱体内表面距离为8mm所以因为右边轴承的左端通过轴肩固定，轴肩的高度应满足 所以，轴肩应小于轴承内圈外径，则取则5. 轴上零件的轴向定位齿轮、联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。查表6-1得两键尺寸如下 联轴器选用键型号为选用配合为齿轮选用键型号为选用配合为滚动轴承与轴的轴向定位由过渡配合保证，故选轴的直径尺寸公差为6. 确定轴上圆角与倒角尺寸参考机械设计课程设计手册
5、P16 表1-27取轴两端倒角为C2圆角均为R2二、 轴的校核1. 求轴上的载荷根据轴的结构图做出计算简图如下图，各部分长度如图所示由上面计算知圆周力，径向力，齿轮节圆直径轴BD端扭矩为支座反力，C节面处所以C节面为弯矩最大截面2. 弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面强度，即C截面强度。 考虑启动，停机影响，单向循环，扭矩为脉动循环变应力，根据机械设计P373式（15-5）取，45钢调质处理，由表查得（ 机械设计 P362表15-1），所以轴弯矩合成强度满足要求3. 疲劳强度安全系数校核1) 判断危险截面 截面a b 只受扭矩作用，e f 面只受弯矩作用，所以均不是最大
6、危险截面，而e 截面比c截面直径大，所以最大危险截面只可能在c 截面或齿轮中间对称面 g ，虽然g 面所受的弯矩最大，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）且该处轴直径较大，故最大危险截面为 c 截面。所以只需校核 c 截面两侧即可。2)截面左侧截面校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧弯矩 截面左侧弯曲应力 截面左侧扭转切应力 平均应力 ，应力幅 查材料的力学性能 45钢调质查表（ 机械设计P362表15-1 ） ，轴肩理论应力集中系数 ，查表（ 机械设计P40附表3-2 ）并经插值计算 材料的敏感系数 由，查图（ 机械设计P41附图3-1 ）并经插值得，有效应力集中系数
7、尺寸及截面形状系数 查图（ 机械设计P42附图3-2 ）得扭转剪切尺寸系数 查图（ 机械设计P43附图3-3 ）得表面质量系数 轴按磨削加工，由查图（ 机械设计P44附图3-4 ）得表面强化系数 轴未经表面强化处理 疲劳强度综合影响系数 等效系数 45钢： 取 取仅有弯曲正应力时计算安全系数 仅有扭转切应力时计算安全系数 弯扭联合作用下的计算安全系数 设计安全系数 材料均匀，载荷与应力计算精确时：取疲劳强度安全系数校核 所以左侧疲劳强度合格3） 截面右侧疲劳强度校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧弯矩 截面左侧弯曲应力 截面左侧扭转切应力 平均应力 ，应力幅 查材料的力学性能 45钢调质查表（ 机械设计P362表15-1 ） ，过盈配合处的 查表（ 机械设计P43附表3-8 ）并经插值得， 并取表面质量系数 轴按磨削加工，由查图（ 机械设计P44附图3-4 ）得表面强化系数 轴未经表面强化处理 疲劳强度综合影响系数 等效系数 45钢： 取 取仅有弯曲正应力时计算安全系数 仅有扭转切应力时计算安全系数 弯扭联合作用下的计算安全系数 疲劳强度安全系数校核 右侧疲劳强度合格4. 故轴在c 截面两侧均满足强度要求，即整根轴均满足强度要求。
