轴设计习题课.pptx

机械设计基础篇轴的设计步骤回顾：轴的设计步骤回顾：轴的设计步骤回顾：轴的设计步骤回顾：初算轴的最细处直径初算轴的最细处直径初算轴的最细处直径初算轴的最细处直径进行结构设计进行结构设计进行结构设计进行结构设计进行强度验算进行强度验算进行强度验算进行强度验算刚度验算刚度验算刚度验算刚度验算振动稳定性计算振动稳定性计算振动稳定性计算振动稳定性计算选择轴的材料选择轴的材料选择轴的材料选择轴的材料对于阶梯直轴，一般流程是：对于阶梯直轴，一般流程是：对于阶梯直轴，一般流程是：对于阶梯直轴，一般流程是：有特殊要求有特殊要求有特殊要求有特殊要求时才进行时才进行时才进行时才进行第第第第1 1页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽，考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽，考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽，考虑到与联轴器相连的轴段开有键槽，故应将故应将故应将故应将d dminmin增大增大增大增大5%5%解：解：解：解：由表由表由表由表6-16-1查其机械性能：查其机械性能：查其机械性能：查其机械性能：1 1、选择轴的材料选择轴的材料选择轴的材料选择轴的材料一般用途轴，选择轴的材料一般用途轴，选择轴的材料一般用途轴，选择轴的材料一般用途轴，选择轴的材料4545钢，调质钢，调质钢，调质钢，调质2 2、初算轴的最细处直径、初算轴的最细处直径、初算轴的最细处直径、初算轴的最细处直径 由表由表由表由表6-36-3，查得，查得，查得，查得C C=118107=118107由于是高速轴，选由于是高速轴，选由于是高速轴，选由于是高速轴，选C C=115=115 s s s s-1-1 b b=60MPa =60MPa 得得得得d dminmin=44.5mm=44.5mm最细处直径到底取多少？是不是最细处直径到底取多少？是不是最细处直径到底取多少？是不是最细处直径到底取多少？是不是44.5mm44.5mm呢？呢？呢？呢？12s s s sb b=650MPa =650MPa 再表再表再表再表6-46-4得：得：得：得：第第第第2 2页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联因为最细处是安装联轴器的，因此其真正直径需等联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轴器选好后才能确定轴器选好后才能确定轴器选好后才能确定3 3、选择联轴器、选择联轴器、选择联轴器、选择联轴器联轴器选择过程在此略联轴器选择过程在此略联轴器选择过程在此略联轴器选择过程在此略 选用：弹性柱销联轴器选用：弹性柱销联轴器选用：弹性柱销联轴器选用：弹性柱销联轴器 型号为：型号为：型号为：型号为：第第第第3 3页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇主动端直径为主动端直径为主动端直径为主动端直径为42mm42mm，轴孔长度为，轴孔长度为，轴孔长度为，轴孔长度为84mm84mm，A A型键槽型键槽型键槽型键槽 从动端直径为从动端直径为从动端直径为从动端直径为45mm45mm，轴孔长度为，轴孔长度为，轴孔长度为，轴孔长度为84mm84mm，A A型键槽型键槽型键槽型键槽 轴端最细处直径现在为轴端最细处直径现在为轴端最细处直径现在为轴端最细处直径现在为45mm45mm，该轴段长度为多少？，该轴段长度为多少？，该轴段长度为多少？，该轴段长度为多少？84-(23)=8281mm84-(23)=8281mm轴长略短于毂孔长轴长略短于毂孔长轴长略短于毂孔长轴长略短于毂孔长 到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：到目前为止，已确定出外伸轴段的直径和长度如下：直径为标准值直径为标准值直径为标准值直径为标准值d d=45 mm =45 mm 取轴段长取轴段长取轴段长取轴段长L L=82mm =82mm 联轴器型号为：联轴器型号为：联轴器型号为：联轴器型号为：第第第第4 4页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇4 4、选择滚动轴承、选择滚动轴承、选择滚动轴承、选择滚动轴承由题意定为由题意定为由题意定为由题意定为7 7类轴承类轴承类轴承类轴承(角接触球轴承角接触球轴承角接触球轴承角接触球轴承)，型号未完全确定，型号未完全确定，型号未完全确定，型号未完全确定，7200C 7200C 现根据结构要求需确定出轴承内径现根据结构要求需确定出轴承内径现根据结构要求需确定出轴承内径现根据结构要求需确定出轴承内径 已知条件：最小轴径为已知条件：最小轴径为已知条件：最小轴径为已知条件：最小轴径为d d=45 mm =45 mm 定位轴肩定位轴肩定位轴肩定位轴肩 非定位轴肩非定位轴肩非定位轴肩非定位轴肩 轴肩高：轴肩高：轴肩高：轴肩高：h h=(0.070.1)=(0.070.1)d d,一般取一般取一般取一般取2.55mm2.55mm轴肩高：轴肩高：轴肩高：轴肩高：12mm12mm，也可以更小也可以更小也可以更小也可以更小 轴承内径一般比轴承内径一般比轴承内径一般比轴承内径一般比最细处直径大最细处直径大最细处直径大最细处直径大610mm610mm左右，左右，左右，左右，并取标准值！并取标准值！并取标准值！并取标准值！定位联轴器直径为：定位联轴器直径为：定位联轴器直径为：定位联轴器直径为：d d =d d+2(2.55)mm=53mm+2(2.55)mm=53mm轴承内径为：轴承内径为：轴承内径为：轴承内径为：d d =d d +2(12)mm=55mm+2(12)mm=55mm 故可选轴承型号为：故可选轴承型号为：故可选轴承型号为：故可选轴承型号为：7211C 7211C 第第第第5 5页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇轴承内径确定可参考下图的轴向定位情况：轴承内径确定可参考下图的轴向定位情况：轴承内径确定可参考下图的轴向定位情况：轴承内径确定可参考下图的轴向定位情况：第第第第6 6页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇已选轴承型号为：已选轴承型号为：已选轴承型号为：已选轴承型号为：7211C7211C并查并查并查并查机械设计课程设计机械设计课程设计机械设计课程设计机械设计课程设计中中中中“滚动轴承滚动轴承滚动轴承滚动轴承”标准，确定如下尺寸：标准，确定如下尺寸：标准，确定如下尺寸：标准，确定如下尺寸：轴承外径轴承外径轴承外径轴承外径D D 轴承宽度轴承宽度轴承宽度轴承宽度B B 轴承内圈安装尺寸轴承内圈安装尺寸轴承内圈安装尺寸轴承内圈安装尺寸dada 轴承外圈安装尺寸轴承外圈安装尺寸轴承外圈安装尺寸轴承外圈安装尺寸DaDaBDdaDa查手册得查手册得查手册得查手册得:D D B B =10021=10021 da=64 Da=91 过大，拆卸困难；过大，拆卸困难；过大，拆卸困难；过大，拆卸困难；过小，定位不好过小，定位不好过小，定位不好过小，定位不好第第第第7 7页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇5 5、轴的结构设计、轴的结构设计、轴的结构设计、轴的结构设计需事先简单了解一下减速器结构需事先简单了解一下减速器结构需事先简单了解一下减速器结构需事先简单了解一下减速器结构 第第第第8 8页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇下图为一实拍减速器的轴系结构下图为一实拍减速器的轴系结构下图为一实拍减速器的轴系结构下图为一实拍减速器的轴系结构（仅供参考）：（仅供参考）：（仅供参考）：（仅供参考）：第第第第9 9页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇5015550155滚动轴承采用润滑油润滑滚动轴承采用润滑油润滑滚动轴承采用润滑油润滑滚动轴承采用润滑油润滑 不同的装配方法轴系结构不同！不同的装配方法轴系结构不同！不同的装配方法轴系结构不同！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在轴上零件相互距离及箱体尺在轴上零件相互距离及箱体尺在轴上零件相互距离及箱体尺寸未事先规定的情况下，可按寸未事先规定的情况下，可按寸未事先规定的情况下，可按寸未事先规定的情况下，可按右图所示的经验数据确定！若右图所示的经验数据确定！若右图所示的经验数据确定！若右图所示的经验数据确定！若有规定，则按规定值设计！有规定，则按规定值设计！有规定，则按规定值设计！有规定，则按规定值设计！润滑脂润滑时，轴承端面至内壁间的轴润滑脂润滑时，轴承端面至内壁间的轴润滑脂润滑时，轴承端面至内壁间的轴润滑脂润滑时，轴承端面至内壁间的轴向距离有所不同，轴系结构也不同！向距离有所不同，轴系结构也不同！向距离有所不同，轴系结构也不同！向距离有所不同，轴系结构也不同！箱体内壁箱体内壁箱体内壁箱体内壁 箱体凸缘外侧箱体凸缘外侧箱体凸缘外侧箱体凸缘外侧 上述轴向经验数据可在一定范围内上述轴向经验数据可在一定范围内上述轴向经验数据可在一定范围内上述轴向经验数据可在一定范围内上下变动！上下变动！上下变动！上下变动！第第第第1010页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇 假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：假设齿轮和联轴器分别从轴的两端装入：1015f55f58f91f45f53f68f64第第第第1111页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇 假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：假设齿轮和联轴器同时从轴的一端（右端）装入：1015可看到不同的装可看到不同的装可看到不同的装可看到不同的装配方案，轴的结配方案，轴的结配方案，轴的结配方案，轴的结构完全不同！构完全不同！构完全不同！构完全不同！第第第第1212页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇1015批量生产时，第二种方案装拆更为简单。批量生产时，第二种方案装拆更为简单。批量生产时，第二种方案装拆更为简单。批量生产时，第二种方案装拆更为简单。但上述草图仍有不少结构有错误，具体如下：但上述草图仍有不少结构有错误，具体如下：但上述草图仍有不少结构有错误，具体如下：但上述草图仍有不少结构有错误，具体如下：第第第第1313页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇此处是否需要此处是否需要轴端挡圈？轴端挡圈？此处不需要，但如果此处安装的是此处不需要，但如果此处安装的是此处不需要，但如果此处安装的是此处不需要，但如果此处安装的是带轮、链轮带轮、链轮带轮、链轮带轮、链轮或或或或齿轮齿轮齿轮齿轮等，则需等，则需等，则需等，则需要轴端挡圈，起轴向固定作用！要轴端挡圈，起轴向固定作用！要轴端挡圈，起轴向固定作用！要轴端挡圈，起轴向固定作用！各轴段的长度尺寸各轴段的长度尺寸如何确定？如何确定？15此轴向距离应保证此轴向距离应保证此轴向距离应保证此轴向距离应保证轴承盖上的螺栓能轴承盖上的螺栓能轴承盖上的螺栓能轴承盖上的螺栓能取下来取下来取下来取下来 第第第第1414页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇轴系装配图的完成示例：轴系装配图的完成示例：第第第第1515页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇f f f f55k655k6f f f f58H7/r658H7/r6f f f f55k655k6f f f f5353f f f f45k645k6f f f f55F9/k655F9/k682828080160160140140在装配图上凡是有配合的地方需要标注：在装配图上凡是有配合的地方需要标注：在装配图上凡是有配合的地方需要标注：在装配图上凡是有配合的地方需要标注：第第第第1616页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇 除轴、箱体外所有零件应剖开（画剖面线）除轴、箱体外所有零件应剖开（画剖面线）除轴、箱体外所有零件应剖开（画剖面线）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：画轴系装配图时要注意如下细节：画轴系装配图时要注意如下细节：画轴系装配图时要注意如下细节：齿轮、轴承的画法齿轮、轴承的画法齿轮、轴承的画法齿轮、轴承的画法 有配合的地方标注径向尺寸及配合有配合的地方标注径向尺寸及配合有配合的地方标注径向尺寸及配合有配合的地方标注径向尺寸及配合 零件的结构工艺性等零件的结构工艺性等零件的结构工艺性等零件的结构工艺性等第第第第1717页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇假若轴端安装的是大带轮，参考轴系结构图如下：假若轴端安装的是大带轮，参考轴系结构图如下：假若轴端安装的是大带轮，参考轴系结构图如下：假若轴端安装的是大带轮，参考轴系结构图如下：第第第第1818页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇结构设计时注意几点：结构设计时注意几点：结构设计时注意几点：结构设计时注意几点：1)1)1)1)轴没有统一的、标准的结构形式轴没有统一的、标准的结构形式轴没有统一的、标准的结构形式轴没有统一的、标准的结构形式 2)2)2)2)不同的装配方案，轴系结构不同不同的装配方案，轴系结构不同不同的装配方案，轴系结构不同不同的装配方案，轴系结构不同 3)3)3)3)轴段上各段直径的确定：先定出最细处直径，再轴段上各段直径的确定：先定出最细处直径，再轴段上各段直径的确定：先定出最细处直径，再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，一考虑轴上零件是需要轴向定位还是非轴向定位，一考虑轴上零件是需要轴向定位还是非轴向定位，一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。尽量取标步步由最细处直径累加轴肩高度得出来。尽量取标步步由最细处直径累加轴肩高度得出来。尽量取标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准直径和优先数系准直径和优先数系准直径和优先数系 但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定但滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定4)4)4)4)轴的各段长度由各零件与轴配合部分的轴向尺寸轴的各段长度由各零件与轴配合部分的轴向尺寸轴的各段长度由各零件与轴配合部分的轴向尺寸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或者考虑装拆零件时需预留出的距离而定或者考虑装拆零件时需预留出的距离而定或者考虑装拆零件时需预留出的距离而定 第第第第1919页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇5、按弯扭合成法校核轴的强度、按弯扭合成法校核轴的强度1)1)计算齿轮受力计算齿轮受力 轴传递的扭矩:齿轮的圆周力:齿轮的径向力：齿轮的轴向力:第第第第2020页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇2 2）画受力简图并计算支反力）画受力简图并计算支反力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a-ab-b第第第第2121页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇3 3）校核计算）校核计算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，查表6-2计算 显然 故安全第第第第2222页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇6 6、校核滚动轴承的寿命。（略）、校核滚动轴承的寿命。（略）7 7、校核两个键的强度。（略）、校核两个键的强度。（略）第第第第2323页页页页/共共共共2424页页页页机械设计基础篇思考题：思考题：6.1-6.7 作业题：作业题：6.96、只需用、只需用“弯扭合成法弯扭合成法”校核轴的强度校核轴的强度;键、滚动轴承寿命键、滚动轴承寿命计算不做要求。计算不做要求。5、键是标准件，尺寸请大家查、键是标准件，尺寸请大家查机械设计课程设计机械设计课程设计；要求：要求：7、用、用A4或或A3的纸画图，轴强度校核内容写在作业本上。的纸画图，轴强度校核内容写在作业本上。1、最细轴径处为安装小锥齿轮处、最细轴径处为安装小锥齿轮处直径，锥齿轮右侧需轴向固定；直径，锥齿轮右侧需轴向固定；2、锥齿轮剖面图画法参考教材、锥齿轮剖面图画法参考教材P77页页图图3-27(a)（自由锻造，不需画出拨模（自由锻造，不需画出拨模斜度）斜度）；3、小锥齿轮、小锥齿轮齿宽齿宽中点至右侧轴承宽中点至右侧轴承宽度中点距离要求为度中点距离要求为100mm；第八周第八周第八周第八周周五交周五交周五交周五交4、轴承型号为、轴承型号为73C，代表内径大小，由自己确定；代表内径大小，由自己确定；第第第第2424页页页页/共共共共2424页页页页