轴的设计计算
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轴的设计计算
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质,硬度217~255HBS
根据课本P235(10-2)式,并查表10-2,取c=115
1/3d?115 (2.304/458.2)mm=19.7mm
考虑有键槽,将直径增大5%,则
d=19.7×(1+5%)mm=20.69
?选d=22mm
2、轴的结构设计
(1)轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定
(2)确定轴各段直径和长度
工段:d=22mm 长度取L=50mm 11
?h=2c c=1.5mm
II段:d=d+2h=22+2×2×1.5=28mm 21
?d=28mm 2
初选用7206c型角接触球轴承,其内径为30mm, 宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为CAE 有限元 工程仿真 有限元软件 工程分析
广州工程仿真科技有限公司 工程仿真网 55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长: L=(2+20+16+55)=93mm 2
III段直径d=35mm 3
L=L-L=50-2=48mm 31
?段直径d=45mm 4
由
手册
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得:c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm d=d+2h=35+2×3=41mm 43
长度与右面的套筒相同,即L=20mm 4
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑,应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取:(30+3
×2)=36mm
因此将?段设计成阶梯形,左段直径为36mm ?段直径d=30mm. 长度L=19mm 55
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(3)按弯矩复合强度计算
?求分度圆直径:已知d=50mm 1
?求转矩:已知T=50021.8N?mm 2
?求圆周力:Ft
根据课本P127(6-34)式得
Ft=2T/d=50021.8/50=1000.436N 22
?求径向力Fr
根据课本P127(6-35)式得
0Fr=Ft?tanα=1000.436×tan20=364.1N
?因为该轴两轴承对称,所以:L=L=50mm AB
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(1)绘制轴受力简图(如图a)
(2)绘制垂直面弯矩图(如图b) 轴承支反力:
F=F=Fr/2=182.05N AYBY
F=F=Ft/2=500.2N AZBZ
由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
M=FL/2=182.05×50=9.1N?m C1Ay
(3)绘制水平面弯矩图(如图c)
截面C在水平面上弯矩为:
M=FL/2=500.2×50=25N?m C2AZ
(4)绘制合弯矩图(如图d)
1/2221/222M=(M+M)=(9.1+25)=26.6N?m CC1C2
(5)绘制扭矩图(如图e)
6转矩:T=9.55×(P/n)×10=48N?m 22
(6)绘制当量弯矩图(如图f) 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化,取α=1,截面C
处的当量弯矩:
21/22Mec=[M+(αT)] C
221/2=[26.6+(1×48)]=54.88N?m
(7)校核危险截面C的强度
由式(6-3)
33σe=Mec/0.1d=99.6/0.1×41 3
=14.5MPa< [σ]=60MPa -1b
?该轴强度足够。
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输出轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢,硬度(217~255HBS)
根据课本P235页式(10-2),表(10-2)取c=115
1/31/3d?c(P/n)=115(2.168/76.4)=35.08mm 33
取d=35mm
2、轴的结构设计
(1)轴的零件定位,固定和装配
单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒,右轴承和皮带轮依次从右面装入。
(2)确定轴的各段直径和长度
初选7207c型角接球轴承,其内径为35mm,宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面与箱体内壁应有一定矩离,则取套筒长为20mm,则该段长41mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
(3)按弯扭复合强度计算
?求分度圆直径:已知d=300mm 2
?求转矩:已知T=271N?m 3
?求圆周力Ft:根据课本P127(6-34)式得
3Ft=2T/d=2×271×10/300=1806.7N 32
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广州工程仿真科技有限公司 工程仿真网 ?求径向力Fr根据课本P127(6-35)式得 Fr=Ft?tanα=1806.7×0.36379=657.2N
??两轴承对称
?L=L=49mm AB
(1)求支反力F、F、F、F AXBYAZBZ
F=F=Fr/2=657.2/2=328.6N AXBY
F=F=Ft/2=1806.7/2=903.35N AZBZ
(2)由两边对称,
书
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籍截C的弯矩也对称 截面C在垂直面弯矩为
49=16.1N?m M=FL/2=328.6×C1AY
(3)截面C在水平面弯矩为
M=FL/2=903.35×49=44.26N?m C2AZ
(4)计算合成弯矩
1/222M=(M+M) CC1C2
22 =(16.1+44.26)1/2
=47.1N?m
(5)计算当量弯矩:根据课本P235得α=1
21/2221/22Mec=[M+(αT)]=[47.1+(1×271)] C
=275.06N?m
(6)校核危险截面C的强度
由式(10-3)
3σe=Mec/(0.1d)=275.06/(0.1×45) =1.36Mpa<[σ]=60Mpa -1b
?此轴强度足够
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