轴的设计计算

轴的设计计算 广州工程仿真科技有限公司 工程仿真网 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 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 (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。 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 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 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 ?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，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 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 CAE 有限元 工程仿真 有限元软件 工程分析