机械设计基础课程设计ZDL3A(3)

4. 轴的设计计算 4.1初步确定轴的直径

4.1.1高速轴及联轴器的设计

1．初步估定减速器高速轴外伸段轴径

根据所选电机 d电机?38mm,轴伸长E?80mm 则d=(0.8～1.0)d电机=(0.8～1.0)×38=30.4～38mm

取d=32mm。 d=32mm 2．选择联轴器

根据传动装置的工作条件你选用弹性柱销联轴器 （GB5014-85）。计算转矩Tc为

Tc=KAT=1.5×39.8=59.7mm 式中T——联轴器所传递的标称扭矩，

T=9.55×P4?103n=9.55×960?39.8

KA——工作情况系数，取KA=1.5。

根据Tc=59.7N m,从表2.5-1可查的HL-3号联轴器可以满

Tn?630N?m?Tc?46.8N?m,?n??5000r/min?n?960r/min）。4.1.2选择高速轴的材料

材料为45号钢，调质处理

根据轴伸直径d0=32mm,依次设计轴段直径 d1=(35～37)mm (按标准密封圈尺寸取值)

d2>d1,且以0.5结尾，取d=40mm 则选6208型深沟球轴承，轴 承型号为6208 GB/T276-1994

4.1.3 低速轴的设计计算 1.选择轴的材料

选择材料为45号钢，调质处理。

2.按扭矩初步计算轴伸直径

d?A03Pn?（110~160）?33.10240?（25.6~37.2）mm 取d0=35mm

d1=(39～41)mm 取d1=40 (按标准密封圈尺寸取值) d2>d1,根据轴承取标准值，取d2=45mm

查表2-13-3，选30209型号的圆锥滚子轴承。轴承型号为

30209 GB/T297-1994

4.2轴的强度校核 计算小齿轮上的作用力 转矩T=31240N.mm 圆周力FT31240t?2d?2?50?1250N Ft=304.59N 径向力 Fr?Ft?tg??1250?tg20?455N F轴向力 Fa?Ft?tg??304.59?tg0?0N （１） 绘轴的受力简图，求支座反力

ａ. 垂直面支反力

r=110.86N Fa=0N

?MB?0

?RAy(L2?L3)?FtL2?0

RAy?FtL2F1250?t??625 RAY=152.30N 22L2?L3?Y?0

RBy?Ft?RAy?1250?625?625N RBY=152.30N

b. 水平面支反力

?Mc?0得，?RBZ(L2?L1)?FQ(L1?L2?L3)?FrL1?0

RBZ??FrL1?F?(L1?L2?L3)?455?48.5?2376.3?(48.5?48.5?86)??4256NL1?L248.5?48.5

RAz=2335N

(2)作弯矩图

a. 垂直面弯矩MY图

B点 ， MCy?RAyL1?625?48.5?30312.5N?mm MCy=30312.5N.mm b. 水平面弯矩MZ图

M'Bz?RBzL3?4256?86?22067.5N?mm M'Bz=22067N.mm

MCZ?FrL1?455?48.5?22067.5N?mm c. 合成弯矩图

2MC?MCy??CZ?37495N?mm MC=37495N.mm

2MB?MBy?MCY?366016N?mm MB=366016N.mm

（３）作转矩T图

T?119770N?mm T=119770N.mm （４）作计算弯矩Mca图

该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑， 取α=0.6 B点左边

2MCV?MC?(?T)2?(37495)2?(0.6?119770)2 MCV=81056N.mm

?81056N?mm

B 点右边

''2MBV?MB?(?T')2?(366016)2?(0.6?119770)2

?373004N?mm' MBV=373004N.mm

D点

McaD??T?0.6?119770?71862N?mm McaD=71862N.mm

（５）校核轴的强度

由以上分析可见，B点当量弯矩值最大，而D点轴径最小，所以 该轴危险断面是B点和D点所在剖面。

查表13-1得?B?650N/mm2查表13-3得[?b]?1?60N/mm2。 计算B点轴径 dMVB366016B?30.1??b??3?0.1?60?39.4mm

1因为有一个键槽d‘B?dB?(1?0.05)?39.4?(1?0.05)?41.4mm。因为d‘B=41.4mm<45mm ,故安全。

D点轴径dMcaD71862D?30.1??0.1?60?22.9mm b??3?1因为有一个键槽d，D?dD?（1?0.05）?22.9?(1?0.05)?24.1mm。因为d，D<35mm，故安全。

5.滚动轴承的选择及其寿命验算

5.1低速轴轴承

1）、选定轴承类型及初定型号

初选圆锥滚子轴承，型号为30209 GB/T297-1994 2）、计算径向支反力

R2B?RBY?R2BZ?4301.6N RR?R2R2AAY?AZ?2417.1N R3）、 校核轴承寿命

因为RA>RB,所以取P=RB=4301.6N

B=4301.6N A=2417.1N

10?ftC?10?64200??????? ?60n?fP60?2401.2?4301.6L10h?61036103?p????3.1?105?300?8?8?2?38400h故满足轴承的寿命要求 5.2高速轴轴承

1）、选定轴承类型及初定型号

初选深沟球轴承，型号为6208 GB/T276-94 2）、计算径向支反力

R?R22BBY?RBZ?665.1N RR22A?RAY?RAZ?665.1N R3）、 校核轴承寿命

因为RA>RB,所以取P=RB=4301.6N

10106?610L310h?360n??ftC??f???10???22800?pP?60?960?1.2?665.1?? ?4.05?105?300?8?8?2?38400h故满足轴承的寿命要求 6.键联接的选择和验算

一．减速器大齿轮与低速轴的键联接

1）键的材料类型

45号钢，A型普通平键 2）确定键的尺寸

b=14mm, h=9mm, L=40mm 3）验算键的挤压强度

键和轴的材料均为45号钢，轮毂材料为铸铁。铸铁的许用应力 比钢的许用挤压应力低，按铸铁校核键连接的挤压强度。 查表的许用挤压应力??p??53mPa，键的计算长度 l=L-b=40-14=26mm 由下式得

?4T4?119770p?dkl?48?9?26?42.65N/mm2???p?

该键安全。所以选14×9 GB1096-79

B=665.1N A=665.1N

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