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第五章 轴的设计计算 5.轴的设计计算
5.1、高速轴轴的结构尺寸设计
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5-1
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A0为110。 所以,有该轴的最小轴径为:d1≥(p1/n1)
1/3
=(2.14/1445)=12.77mm
1/3
考虑到该段开键槽的影响,轴径增大5%,于是有: d1 =12.77*(1+5％)=13.3 标准化取dⅠ=14mm 其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
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西安工业大学继续教育学院毕业论文 表5-1 高速轴结构尺寸设计
阶梯轴段 设计计算依据和过程 P1n1计算结果 d1?C13 12.77 14 56 第1段 d1?(1?5%)d1(考虑键槽影响) L=56 d12?d11?2?0.07d11 15.96取标准值17 第2段 L=78 78 第3段 d12?d11?2?0.07d11 取标准值20 50 L=50 第4段 d12?d11?2?0.07d11 24 30 20 36 L=30 d12?d11?2?0.07d11 第5段 L=36 第6段 L=36 14 36
由表21-33知 轴承选用6002型 内径15 宽度 B1= 9
5.1.1轴的受力模型简化(见图3)及受力计算
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图5-2 轴承跨度232.5 L1=40 L2=192.5
Ft1?2T1d1?2?14143.2530?942.88
Fr1?Ft1tan?n?942.88?tan20??339.44FRAH?FRBH?MCHFt1L1LFtL2L??942.88?40232.5232.5?162.22N?780.66N942.88?192.5
?FRAHL2?162.22?0.1925?31.23N?mMC=FRBHL1=780.66*40=31.23
垂直弯矩
MC??M?C?M2CH?M2C
?44.17N?m绘制扭矩图：T1?15.9277 绘制当量弯矩图：??0.6 Mce?校核危险截面强度：?e?所以强度满足要求
MM2C??T1??2??26.8N?m
33ce326.8?100.1?240.1d2?19.4?55MPa
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图5-3
5.1.2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5-2 轴承寿命校核步骤及计算结果
计算结果 计算步骤及内容 A端 由手册查出Cr、C0r及e、Y值
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6007轴承 B端 Cr=12.5kN C0r=8.60kN e=0.68