9.4 轴的设计举例（教学设计）-《机械设计基础》同步教学（机工版）

9.4 轴的设计举例 例9-1 如图9-20所示是单级斜齿轮减速器的传动简图和从动轴的结构简图，已知从动轴传递的功率 ，转速 ，齿轮宽度 ，齿数 ，模数 ，螺旋角 ，试确定该轴主要结构尺寸，并校核该轴的强度。 （a） (b) 图9-20 单级斜齿轮减速器和从动轴的结构简图 (a）单级斜齿轮减速器 (b）从动轴的结构简图 解：计算项目及结果见表9-5 表9-5 计算项目及结果 计算项目 主要结果 一、选择轴的材料，确定许用应力 选用轴的材料为45钢，调质处理，查表9-1可知 ，用插值法查表9-3可知 二、按扭转强度估算轴的最小直径 图示减速器低速轴为转轴，从结构看与联轴器相接的输出端轴径应最小。最小轴径为 ≥ 查表9-2可得，45钢C=118，则 ≥ 同时考虑键槽的影响，取 三、齿轮上作用力的计算 齿轮所受的转矩为 齿轮作用力为 圆周力 径向力 轴向力 四、轴的结构设计 轴结构设计时需要考虑轴系中相配零件的尺寸及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图 1、联轴器选用 可采用弹性柱销联轴器，查有关手册 2、轴上零件位置和固定方式 单级齿轮减速器应将齿轮布置在箱体内壁的中央，轴承对称分布 齿轮靠轴肩和套筒实现轴向定位和固定．靠平键和过渡配合实现周向固定；左端轴承靠套筒实现轴向定位．右端轴承靠轴肩实现轴向定位．两轴承靠过渡配合实现周向固定；轴通过两端轴承端盖实现周向定位；联轴器靠轴肩、平键和过渡配合实现轴向定位和周向固定 3、确定各端轴径 将估算轴径作为外伸端直径 ，与联轴器相配，第二段直径取 ,轴肩考虑联轴器定位；齿轮和左端轴承从左侧装人，考虑拆装和零件固定要求，同时滚动轴承直径系列，取轴承轴颈处 ；为便于齿轮拆装，取与齿轮配合处轴径 ，齿轮左端用套筒固定，右端用轴肩定位，轴环处轴径为 ，该轴环同时还要满足右端轴承的定位需求；右端轴承型号与左端相同，取 4、选择轴承 初选轴承型号为深沟球轴承，代号6310。查有关手册可知：轴承宽度B＝27mm，轴承安装尺寸 ，故取轴环直径 5、确定各段轴的长度 综合考虑轴上零件的尺寸及与减速器箱体尺寸关系，确定各段轴的长度 五、校核轴的强度 1、计算支反力和弯矩 确定轴承支点跨距，由此可画出轴的受力简图，如图9-21所示 水平面支反力 水平面弯矩 垂直面支反力由静力学方程求得 垂直面的弯矩 合成弯矩 画出各平面弯矩图和扭矩图。见图9-21 2、计算当量弯矩 转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为 C剖面最大当量弯矩为 画出当量弯矩图，见图9-21 3、校核轴径 由当量弯矩图可知，C剖面上当量弯矩最大，为危险截面，校核该截面直径 ≥ 考虑该截面键槽的影响，直径增加工5% 结构设计确定为52mm，所以强度足够 六、绘制轴的零件工作图。略 轴承6310 图9-21 轴系受力及弯矩、转矩图 学科网（北京）股份有限公司 $$