轴设计步骤（机械制造）pptx轴设计步骤机 械 设 计 基 础 轴设计步骤在轴的设计中，多数都是对转轴的设计爱游戏。转轴受弯矩和扭矩联合作用，弯矩是与轴上载荷的大小及轴上零件相互位置有关，但轴的结构尺寸未确定前，还不知道轴上零件的位置和支承点位置，无法确定轴的受力情况，也就无法求出轴所受的弯矩。因此转轴设计时，先把弯扭组合的轴当作只受转矩的作用，按纯扭转的强度条件估算出轴径，将此轴径作为整个阶梯轴的最小直径值，其他轴段的尺寸根据结构、安装、工艺等要求依次增减。全部径向和轴向尺寸都确定下来以后，再按弯扭组合的强度条件予以校核。 轴设计步骤 1.估算最小轴径设所设计轴为实心圆轴，由材料力学可知，轴的最小直径估算公式为式中，［τ］为轴的许用扭转切应力，MPa；P为轴所传递的功率，kW；n为轴的转速，r/min；d为轴的估算直径，mm；C是由轴的材料和载荷情况确定的常数。常用材料的［τ］值和C值可查表1-16。（1-44） 轴设计步骤由式（1-44）计算出的直径需圆整为标准直径并与相配合的零件（联轴器、带轮等）的孔径相一致，作为轴的最小直径。考虑到轴上开有键槽会削弱轴的强度，可将轴径适当增大。轴上开有一个键槽时，轴径可增大5%左右，开有两个键槽增大10%左右。轴的标准直径见表1-17。 轴设计步骤 2.设计轴的结构(3)确定轴上零件的位置和固定方法。(2)(1)确定各轴段的直径。确定各轴段的长度。 轴设计步骤 3.校核转轴的强度轴的结构设计完成后，即可确定轴上载荷的大小、方向及作用点和轴的支点位置，从而求出支承反力，画出弯矩图和转矩图。对于一般用途的轴，按当量弯矩校核轴径作为轴的精确强度验算方法。 从弯矩图和扭矩图可初步判断轴的危险截面，危险截面处最大弯曲正应力σ和最大扭转切应力τ。 轴设计步骤根据强度理论，弯曲与扭转组合变形的转轴强度条件为式中，σe为当量应力，MPa；M为危险截面上的弯矩，N·m；T为危险截面上的扭矩，N·m；α为根据扭矩性质而定的折算系数。扭矩不变时，α=［σ-1b］/［σ+1b］≈0.3；扭矩脉动循环变化时，α=［σ-1b］/［σ0b］≈0.6；正反转频繁的轴，扭矩按对称循环变化，α=1。对一般的转轴，通常取α≈0.6。［σ-1b］、［σ0b］、［σ+1b］分别为对称循环、脉动循环和静应力状态下的许用弯曲应力，见表1-18。 （1-45） 轴设计步骤 轴设计步骤 任务实施按照图1-72所示的轴设计流程图进行轴的设计。 图1-72 轴设计流程图 轴设计步骤 1.选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递率为6.24 kW，转速为60.9 r/min，传递转矩为9.79×105 N·mm。对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理，其机械性能查表518并计算得σb=650 MPa，［σ-1b］=60 MPa。 轴设计步骤 2.按扭转强度估算轴最小直径查表1-16，可得C=107～118，根据表1-17，取dmin=56 mm。需同时选取联轴器型号，选取轴孔直径系列包括d=56 mm的联轴器。考虑到转矩变化较小，查设计手册取KA=1.3，则联轴器的计算转矩为  Tc=KAT3=1.3×979=1 272.7 N·m 查标准GB/T 5014—2003《弹性柱销联轴器》，选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2 500 N·m。半联轴器长L=112 mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84 mm,d1取56 mm。 轴设计步骤 3.设计轴的结构并绘制结构草图（1）确定轴上零件的位置和固定方式。要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式。确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定,齿轮的周向固定采用平键连接。此轴为二级减速器的低速轴，考虑到中间轴上要安装两个齿轮，故此轴上轴承不能对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩或套筒固定，周向采用过盈配合固定。 轴设计步骤（2）确定各轴段的直径。轴段①处为最小直径处，d1=56 mm；考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位，轴段②上应有轴肩，h=(0.07~0.1)d1=(3.92~5.6)mm，d2=d1+2h=56+(7.84~11.2) mm；考虑到轴段②要与标准密封件配合，应取密封件标准内径，查手册，选用d=65 mm的毛毡圈，故轴段②的直径d2=65 mm。轴段③和轴段⑦处要安装轴承，选择深沟球轴承6214轴承d=70 mm，B=24 mm，轴段③必须满足轴承内径的标准，取d3=d7=70 mm；轴段④上要安装齿轮，取d4=75 mm；轴段⑤要对齿轮进行轴向定位，取d5=85 mm；轴段⑥对轴承进行轴向定位，取d6=80 mm；轴段⑦直径如上所述d7=70 mm。 轴设计步骤（3）确定各轴段的长度。轴段①为保证半联轴器轴向定位的可靠性，轴段①的长度应比半联轴器毂长短2~3 mm，已知半联轴器长度为112 mm，半联轴器与轴配合长度为84 mm，故取l1=82 mm。齿轮轮毂宽度为80 mm，为保证两齿轮固定可靠，轴段④的长度应略短于齿轮轮毂的宽度，所以轴段④的长度l4取78 mm。为保证齿轮端面与箱体不相碰，齿轮端面与箱体间距取为12 mm。 轴设计步骤为便于轴承端盖的拆卸及对轴承添加润滑剂，取半联轴器左端面与轴承端盖之间距离为30 mm，考虑上下轴承座的连接，取轴承座的宽度为 50 mm，根据以上因素得到l2=50-1-24+10+30+2=63 mm。 在轴段①和轴段④上分别加工出键槽，使两键槽处于同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5~10 mm，键槽的宽度按轴段直径查手册标准GB/T 1096—2003《普通型 平键》得到平键 20×70 GB/T 1096—2003，与半联轴器配合段键选A型平键 16×70 GB/T 1096—2003。 半联轴器与轴配合为H7/r6，滚动轴承与轴径配合中，轴径的尺寸公差等级为k6，采用过盈配合。齿轮轮毂与轴的配合要求对中良好，配合为H7/r6。 轴设计步骤（4）选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸，见轴零件图。 按设计结果画出轴的结构草图，如图1-73所示。图1-73 轴的结构草图 轴设计步骤 4.按弯扭合成强度校核轴径 轴设计步骤 轴设计步骤图1-74 轴的受力及

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