常用的机械传动轴系设计.docx
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常用的机械传动轴系设计
机械设计综合训练Ⅲ
——知识模块：
轴系零部件
车辆工程专业16-2班级
设计者张明瑞
指导教师王琦
2018年12月
辽宁工程技术大学
任务：
题目5一级开
式斜齿圆柱齿轮传动装置输入轴的组合结构设计
方案4数据：
入轴功率
P/kw
轴转速
n/（r/min）
齿轮参数
轴承座形式
齿数
z
模数
mn/mm
螺旋角
β
齿轮宽度
b/mm
l/mm
s/mm
5.5
310
19
5
8°6’34”
65
185
85
部分
1、
传动件作用力
输出轴的转矩：
齿轮上作用力：
圆周力：
，
轴向力：
径向力:
2、轴的材料
该轴传递中小功率，转速较低，无特殊要求，故选择45优质碳素结构钢调质
处理，其机械性能由表8-1查得：
45调质
3、轴的结构设计
1.按扭转强度初步计算轴径
由式（8-2）及表8-2得
考虑轴端安装联轴器需要开键槽，将直径加大并取标准值，所以
轴端最小直径取
2.轴的结构设计
以的等直径轴为基础进行设计。
轴及轴上零件得而布置见下图
在轴的输入端安装联轴器，联轴器的尺寸由表4.7-2查得，
采用型弹性套柱销联轴器，即联轴器孔径为32mm，联轴型弹性套柱
器长82mm，手册中给出其孔长为60mm销联轴器
（1）轴径d的确定：
=32mm
（取38mm）
（根据装拆需要，安装轴承的轴段直径稍大，左侧轴承选用）
（取42mm）
（出于互换性、经济性考虑，轴右端也选用）
（2）轴段长的确定：
=50mm
（左侧轴承：
7208C轴承，外加倒角）
（右侧轴承：
7208C轴承，外加倒角）
（由已知条件得）
（取65mm）
ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ
水平面弯矩图
垂直面弯矩图
合成弯矩图
转矩图
计算弯矩图
4、轴的疲劳强度校核（包括精确校核安全系数）
1.画出轴的力学模型见图
2.计算支承反力
（1）水平面支承反力
（2）垂直面支承反力
3.计算弯矩图（弯矩转矩图见上页）
4.校核轴的强度
由图可知Ⅱ剖面的直径最小二计算弯矩较大，Ⅵ剖面所承受的计算弯
矩最大而轴径不是最大值，即Ⅱ和Ⅵ剖面较危险，所以校核Ⅱ和Ⅵ剖面。
最小轴颈Ⅰ面处：
Ⅴ面处：
按表8-3查得：
所以安全轴安全
5.精确校核轴的疲劳强度
（1）判断危险截面如图中，Ⅰ—Ⅹ剖面均有应力集中源的剖面，均有可能是危险剖面。
其中Ⅱ，Ⅲ，Ⅹ剖面均为过渡圆角引起的应力集中，他们的计算弯矩值很接近，所以只验算Ⅱ剖面即可。
Ⅰ剖面与Ⅱ剖面相比较，只是应力集中影响不同，可取应力集中系数值较大着进行验算即可。
Ⅳ—Ⅷ剖面相比较，他们的直径均相同，Ⅶ和Ⅷ剖面的计算弯矩值小，Ⅵ剖面虽然计算弯矩值最大，但应力集中影响娇小（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），所以Ⅳ与Ⅴ剖面较危险。
Ⅳ与Ⅴ的剖面距离一般比较接近（可选5mm左右），承载情况也很接近，可取应力集中系数值较大者进行验算即可。
（2）校核Ⅰ，Ⅱ剖面的疲劳轻度，Ⅰ剖面的因键槽引起的应力集中系数由附表1-1查得：
。
Ⅱ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-1查得：
：
。
Ⅱ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-2查得
。
故应按过渡圆角引起的应力集中系数来验算Ⅱ剖面。
Ⅱ剖面产生的扭转力，应力幅，平均应力为：
绝对尺寸影响系数由附表1-4查得：
表面质量系数由附表1-5查得：
Ⅱ剖面的安全系数为：
取[S]=1.5~1.8Ⅱ剖面
S>[S]所以Ⅱ剖面安全安全
（3）校核Ⅳ，Ⅴ剖面的疲劳强度Ⅳ剖面因配合（按H7/k6）引起的应
力集中系数由附表11查得：
。
Ⅳ剖面因过渡圆角引
起的应力集中系数由附表1-2查的（用插入法查表）
Ⅳ剖面的因键槽引起的应力集中系数由附表1-1查得：
故应按过渡圆角引起的应力集中系数来验算Ⅳ剖面。
Ⅳ剖面承受的弯矩及转矩为：
Ⅳ剖面产生的正应力及其应力幅，平均应力为：
Ⅳ剖面产生的扭应力及其应力幅、平均应力为：
绝对尺寸影响系数由附表1-4查得：
表面质量系数由附表1-5查得：
Ⅶ剖面的安全系数为：
、
取Ⅳ剖面
，所以Ⅳ剖面安全安全
5、轴承的选型及寿命计算型号
（1）计算轴承的径向支反力寿命：
12000h
（2）计算派生力S
查表9-8，
查手册得轴承7208C的额定载荷，取e=0.4
（3）求轴承的轴向载荷A
（3）计算轴承的当量动载荷P
查9-6得，X1=0.44，Y1=1.40；
查9-6得，X1=1.0，Y1=0；
查表9-7，按传动装置查取，取，
（4）计算轴承的寿命
因为，故按计算。
查表9-4，
6、轴毂联接（键联接）的设计计算
因两键均受冲击载荷，且为静联接，故许用压应力
联轴器处平键尺寸：
齿轮处的键尺寸为：
经过比较，两键的计算应力均小于许用应力，键型号
故判断其强度均合格，键的强度足够32×36GB1096-79
42×50GB1096-79
7、轴系部件装配图见图纸。
8、
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