轴系结构设计与轴的常用材料及其机械性能.doc

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1、轴系结构设计.1高速轴的轴系结构设计一、轴的结构尺寸设计根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,如图2所示:图2由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为调制处理,材料系数为110。所以,有该轴的最小轴径为:考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有:标准化取其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表6高速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段(考虑键槽影响)21.762560第2段(由唇形密封圈尺寸确定)30(27.848)50第3段由轴承尺寸确定(轴承预选6007)3525第4

2、段42.5(41.3)145第5段齿顶圆直径齿宽6570第6段4110第7段3525二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图3)及受力计算图3L1=92.5L2=192.5L3=40三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表7轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6007轴承A端B端由手册查出Cr、C0r及e、Y值Cr=12.5kNC0r=8.60kNe=0.68计算Fs=eFr(7类)、Fr/2Y(3类)FsA=1809.55FsB=1584.66计算比值Fa/FrFaA/FrA>eFaB/Fr

3、B

4、8中间轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段由轴承尺寸确定(轴承预选6008)33.64025第2段(考虑键槽影响)45(44.68)77.5第3段5012.5第4段99109第5段4639第6段4025二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图5)及受力计算L1=51L2=105.75L3=106图5由高速轴的受力分析知：三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表9轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6007A端B端由手册查出Cr、C0r及e、Y值Cr=29kNC0r=19.2k

5、Ne=0.68确定X、Y值X=1Y=0查载荷系数fP1.2计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=4976.72PB=5982.60计算轴承寿命10179.13h小于12480h由计算结果可见轴承6007合格,.3低速轴的轴系结构设计一、轴的结构尺寸设计根据结构几使用要求该轴设计成阶梯轴,共分八段,如图6所示:图6考虑到低速轴的载荷较大，材料选用45,热处理调质处理,取材料系数所以,有该轴的最小轴径为:考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有:标准化取其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:表10低速轴结构尺寸设计阶梯轴段设计计算依据和过程计算结果第1段(考虑键槽影响)

6、(由联轴器宽度尺寸确定)52.4960(55.64)142第2段(由唇形密封圈尺寸确定)64(63.84)50第3段6616第4段由轴承尺寸确定(轴承预选6014C)7024第5段7875第6段208820第7段齿宽+1080(79.8)119第8段7024二、轴的受力分析及计算轴的受力模型简化(见图7)及受力计算图7L1=71.5L2=119由中间轴的受力分析知：三、轴承的寿命校核鉴于调整间隙的方便,轴承均采用正装.预设轴承寿命为3年即12480h.校核步骤及计算结果见下表:表11轴承寿命校核步骤及计算结果计算步骤及内容计算结果6014A端B端由手册查出Cr、C0r及e、Y值Cr=

7、98.5kNC0r=86.0kNe=0.68计算比值Fa/FrFaA/FrAe确定X、Y值XA=1YA=0查载荷系数fP1.2计算当量载荷P=Fp(XFr+YFa)PA=5796.24PB=6759.14计算轴承寿命763399h大于12480h由计算结果可见轴承6014AC、6007均合格，最终选用轴承6014。四、轴的强度校核经分析知C、D两处为可能的危险截面，现来校核这两处的强度：（1）、合成弯矩（2）、扭矩T图（3）、当量弯矩（