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1、2022/12/2,1,例：设计带式运输机减速器的主动轴。 已知传递功率 P1=10kW, 转速n1 =200 r/min, 齿轮齿宽b1 =100mm, 齿数z1 =40, 模数mn =5mm, 螺旋角b 922 ，轴端装有联轴器。电机轴径为42mm，电机轴长为80mm 。滚动轴承采用7200C系列（内径按结构要求自定），轴承采用润滑油润滑。,轴结构设计示例,注：轴承型号为7300C， 此处“00”代表内径未知，由自己根据结构确定；,2022/12/2,2,轴的设计步骤回顾：,初算轴的最细处直径,进行强度验算,刚度验算,振动稳定性计算,选择轴的材料,对于阶梯直轴，一般流程是：,有特殊要求时才
2、进行,A0,结构设计,确定轴各段直径及长度,2022/12/2,3,1、轴的结构设计,需事先简单了解一下减速器结构,2022/12/2,4,下图为一实拍减速器的轴系结构（仅供参考）：,2022/12/2,5, 假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：,2022/12/2,6, 假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：,可看到不同的装配方案，轴的结构完全不同！,选此形式,2022/12/2,7,轴系装配草图完成,2022/12/2,8,考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽， 故应将dmin增大5%,由查其机械性能：,2、 选择轴的材料,一般用途轴，选择轴的材料45钢，调质,3、初算轴的最细处直径,查
3、得A0=126103,由于是高速轴，选A0=115,s-1b =60MPa,得dmin =44.5mm,最细处直径到底取多少？是不是44.5mm呢？,sb =640MPa,A0,2022/12/2,9,因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联轴器选好后才能确定,4、选择联轴器,联轴器选择过程在此略,选用：弹性柱销联轴器,型号为：,2022/12/2,10,主动端直径为42mm，轴孔长度为84mm，A型键槽,从动端直径为45mm，轴孔长度为84mm，A型键槽,轴端最细处直径现在为45mm，该轴段长度为多少？,84-(23)=8281mm,到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：,直径
4、为标准值d = 45 mm,取轴段长L = 82mm,联轴器型号为：,2022/12/2,11,5、选择滚动轴承,由题意定为7类轴承(角接触球轴承)，型号未完全确定，7200C,现根据结构要求需确定出轴承内径,已知条件：最小轴径为d = 45 mm,定位轴肩,非定位轴肩,轴肩高：h=(0.070.1)d, 一般取2.55mm,轴肩高：12mm，也可以更小,轴承内径一般比最细处直径大610mm左右，并取标准值！,定位联轴器直径为：d = d + 2(2.55) mm = 53mm,轴承内径为： d =d= d + 2(12) mm = 55mm,故可选轴承型号为：7211C,2022/12/2,
5、12,已选轴承型号为：7211C,并查“滚动轴承”标准，确定如下尺寸：, 轴承外径D, 轴承宽度B,确定轴承内圈安装尺寸da,查手册得: DB = 10021,da=64,d=64,2022/12/2,13,与齿轮轮毂连接处直径为：d = d + 2(12) mm = 58mm,轴环直径为： d =d + 2(2.55) mm =66mm,L = 82mm ;其余各段长度如何确定？,6、确定其余轴径,2022/12/2,14,滚动轴承采用润滑油润滑,不同的装配方法轴系结构不同！,在轴上零件相互距离及箱体尺寸未事先规定的情况下，可按右图所示的经验数据确定！若有规定，则按规定值设计！,润滑脂润滑时
6、，轴承端面至内壁间的轴向距离有所不同，轴系结构也不同！,上述轴向经验数据可在一定范围内上下变动！,2022/12/2,15,L （50-5-21）+10+15=50mm,50,B,5,50,15,L 15+5+21+2=43mm,L= 98mm （比齿轮轮毂略短1-2mm）,L=23mm (比齿轮宽度略长),L=8mm （轴环B1.4h）,L=5+15-8=12mm,7、确定其余轴段长度,2022/12/2,16,8、确定轴上受力点位置,2022/12/2,17,9、校核轴的强度,1) 计算齿轮受力,轴传递的扭矩:,齿轮的圆周力:,齿轮的径向力：,齿轮的轴向力:,2022/12/2,18,2）
7、画受力简图并计算支反力及画出弯矩、扭矩及当量弯矩图,水平面内支反力,垂直面内支反力,画出垂直面、水平面及合成弯矩图,计算并画当量弯矩图,扭矩按脉动循环变化计算, 取a=0.6, 则,画出当量弯矩图,2022/12/2,19,a-a,哪些面是危险截面？,b-b,3）校核计算, 弯扭合成法,2022/12/2,20,a-a截面处当量弯矩为：,b-b截面处当量弯矩为,强度校核: 考虑键槽的影响，查附表6-8计算,显然,故安全,2022/12/2,21,4）校核计算, 安全系数法,a-a,b-b,确定危险截面：,c-c,d-d,e-e,截面a-a、b-b、c-c、d-d和e-e都有应力集中源（键槽、齿
8、轮和轴的配合、过渡圆角等，且当量弯矩均较大，故确定为危险截面,2022/12/2,22,以a-a截面为例校核：,a. a-a截面上的应力：,弯曲应力幅：,扭转应力幅：,弯曲平均应力：,扭转平均应力：,弯曲应力视为对称循环变应力！,扭转应力视为脉动循环变应力！,2022/12/2,23,b. 材料的等效系数：,查表得：,c. a-a截面应力集中系数：,d. 表面状态系数及尺寸系数：,查附表,查表得，,查表6-1中的注释得： （也可直接计算得到）,2022/12/2,24,e. 分别考虑弯矩或扭矩作用时的安全系数：,因此所设计的轴是安全的,2022/12/2,25,11、画轴的零件图、装配图零件图
9、（略）,在装配图上凡是有配合的地方需要标注,注：键是标准件，尺寸查表,注：键是标准件，尺寸查表,2022/12/2,26,结构设计时注意几点：,1) 轴没有统一的、标准的结构形式,2) 不同的装配方案，轴系结构不同,3) 轴段上各段直径的确定：先定出最细处直径，再考虑轴上零件是需要轴向定位还是非轴向定位，一步步由最细处直径累加轴肩高度得出来。尽量取标准直径和优先数系,但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定,4)轴的各段长度由各零件与轴配合部分的轴向尺寸或者考虑装拆零件时需预留出的距离而定,2022/12/2,27, 除轴、箱体外所有零件应剖开（画剖面线）,画轴系装配图时要注意如下细节：,
10、齿轮、轴承的画法, 有配合的地方标注径向尺寸及配合, 零件的结构工艺性等,2022/12/2,28,课程设计题目：设计II级圆柱齿轮减速器中间轴系。（图见课本P210，图2-10-27）已知该轴材料45钢调质，其余参数如下：,一班：XX30号 第一题；31 XX号 第二题二班：XX30号 第二题；31XX号 第一题,2022/12/2,29,设计要求：完成结构的设计；完成轴承的选型;计算各段轴直径及长度；按弯扭合成强度完成强度校核；画轴的A4零件图。,所有计算及校核过程整齐书写于A4白纸上（表格形式），最后附A4零件图，封皮按统一的格式打印装订。,每天第56节课在会议室答疑。 十七周星期五下午答辩！,
