GB7251-结构设计

轴的设计与校核

2.1.1 概述 轴是机械中非常重要的零件，用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递。1. 轴的分类 根据工作过程中轴的中心线形状的不同，轴可以分为：直轴和曲轴。根据工作过程中的承载不同，可以将轴分为： ?传动轴：指主要受扭矩作用的轴，如汽车的传动轴。 ?心轴：指主要受弯矩作用的轴。心轴可以是转动的，也可以是不转动的。 ?转轴：指既受扭矩，又受弯矩作用的轴。转轴是机器中最常见的轴。 根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴；根据轴内部状况，又 可以将直轴分为实心轴和空。 2. 轴的设计 ⑴ 轴的工作能力设计。 主要进行轴的强度设计、刚度设计，对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。

⑵ 轴的结构设计。 根据轴的功能，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。 一般的设计步骤为：选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。 3. 轴的材料 轴是主要的支承件，常采用机械性能较好的材料。常用材料包括：?碳素钢：该类材料对应力集中的敏感性较小，价格较低，是轴类零件最常用的材料。常用牌号有：30、35、40、45、50。采用优质碳钢时，一般应进行热处理以改善其性能。受力较小或不重要的轴，也可以选用Q235、Q255等普通碳钢。 ?合金钢：对于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，可以选用合金纲。合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，但对应力集中较敏感，价格也较高。设计中尤其要注意从结构上减小应力集中，并提高其表面质量。 ?铸铁：对于形状比较复杂的轴，可以选用球墨铸铁和高强度的铸铁。它们具有较好的加工性和吸振性，经济性好且对应力集中不敏感，但铸造质量不易保证。 2.1.2 轴的结构设计

轴的设计计算.

轴的设计计算 【一】能力目标 1.了解轴的功用、分类、常用材料及热处理。 2.能合理地进行轴的结构设计。 【二】知识目标 1.了解轴的分类，掌握轴结构设计。 2.掌握轴的强度计算方法。 3.了解轴的疲劳强度计算和振动。 【三】教学的重点与难点 重点：轴的结构设计 难点：弯扭合成法计算轴的强度 【四】教学方法与手段 采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。 【五】教学任务及内容 任务 知识点 轴的设计计算 1. 轴的分类、材料及热处理 2. 轴的结构设计 3. 轴的设计计算 一、轴的分类 （一）根据承受载荷的情况，轴可分为三类 1、心轴 工作时只受弯矩的轴，称为心轴。心轴又分为转动心轴（a ）和固定心轴(b)。 2、传动轴 工作时主要承受转矩，不承受或承受很小弯矩的轴，称为传动轴。

3、转轴工作时既承受弯矩又承受转矩的轴，称为转轴。 （二）按轴线形状分： 1、直轴 （1）光轴 作传动轴（应力集中小） （2）阶梯轴 优点：1）便于轴上零件定位；2）便于实现等强度 2、曲轴 另外还有空心轴（机床主轴）和钢丝软轴（挠性轴）——它可将运动灵活地传到狭窄的空间位置。如牙铝的传动轴。 二、轴的结构设计 轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。但轴的结构设计原则上应满足如下要求： 1)轴上零件有准确的位置和可靠的相对固定； 2)良好的制造和安装工艺性； 3)形状、尺寸应有利于减少应力集中； 4）尺寸要求。

（一）轴上零件的定位和固定 轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装位置；固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位不变。作为轴的具体结构，既起定位作用又起固定作用。 1、轴上零件的轴向定位和固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。 2、轴上零件的周向固定：销、键、花键、过盈配合和成形联接等，其中以键和花键联接应用最广。 （二）轴的结构工艺性 轴的结构形状和尺寸应尽量满足加工、装配和维修的要求。为此，常采用以下措施： 1、当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或砂轮越程槽。 2、轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置。 3、为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴及轴肩端部一般均应制出45o的倒角。过盈配合轴段的装入端常加工出带锥角为30o的导向锥面。 4、为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。 （三）提高轴的疲劳强度 轴大多在变应力下工作，结构设计时应尽量减少应力集中，以提高其疲劳强度。 1、结构设计方面轴截面尺寸突变处会造成应力集中，所以对阶梯轴相邻轴段直径不宜相差太大，在轴径变化处的过渡圆角半径不宜过小。尽量避免在轴上开横孔、凹槽和加工螺纹。在重要结构中可采用凹切圆角、过渡肩环，以增加轴肩处过渡圆角半径和减小应力集中。为减小轮毂的轴压配合引起的应力集中，可开减载槽。 2、制造工艺方面提高轴的表面质量，降低表面粗糙度，对轴表面采用碾压、喷丸和 表面热处理等强化方法，均可显著提高轴的疲劳强度。

轴的结构设计范例

四、低速轴系的结构设计 1、根据轴的工作条件，选择材料及热处理方法，确定许用应力，由（二）（三）已算得从动齿轮转速n 2=71.7r/min 。齿轮分度圆直径d 2=360mm 。选用45号钢调质。查①表11－1得抗拉强度MPa 650b =σ，查①表11－9得许用弯曲应力[]MPa 60b 1=-σ。 2、按扭转强度估算最小直径 由（二）知，P 2=3.87kw ，T 2＝516.1N.m 查①表11－5取A=110，按①式（11－3）计算得： mm 57.417 .7187.3110n P A d 33 2==≥ 考虑轴和联轴器用一个键联接，故将轴放大5％并取标准值，即取d=45mm 。 3、轴的结构设计 （1）将轴设计成阶梯轴，按T=516.1N.m ，从②查用TL8型弹性联轴器，孔径为45mm ，长L=112mm ，与轴头配合长度为84mm 。取轴头直径为45mm ，故靠近轴头的轴身直径为52mm ，轴颈直径取55mm 。轴两端选用6011型轴承，轴承宽度B=18mm ，外径D=90mm 。轴承由套筒和轴肩实现轴向定位，圆角r=1mm 。取齿轮轴头直径为60mm ，定位环高度h=5mm ，其余圆角r=1.5mm ，挡油盘外径取D=89mm 。 （2）在（三）已经求得轮毂长为90mm ，因此轴头长度为88mm ，轴颈长度与轴承宽度相等为18mm ，齿轮两端与箱体内壁间距离各取15mm ，由于转速较低，故轴承用润滑脂，所以轴承端面与箱体内壁距离取10mm 。这样可定出跨距为158mm 。伸出箱体的轴段长度取44mm 。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，应将头长度取短一些，故取轴头长度为75mm 。 3、由于是单级齿轮减速器，因此齿轮布置在中央，轴承对称布置，齿轮与轴环、套筒实现轴向定位，以平键联接及选用过渡配合H7/n6实现周向固定。齿轮轴头有装配锥度，两端轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，采用过盈配合k6实现周向固定。整个轴系以两端轴承盖实现轴向定位，联轴器以轴肩、平键和选用过渡配合H7/k6实现轴向定位和周向固定。 4、草图如下：

轴的设计计算

第四章：轴的设计计算 第一节：输入轴的设计 ：输入轴的设计： ：选取轴的材料和热处理方法： 选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度240=HB 。 ：初步估算轴的直径： 30min n P A d ≥ 根据选用材料为45钢，0A 的范围为103~126，选取0A 值为120，高速轴功率kW P 81.7=，min /500r n =， 代入数据： mm d .85.41500 81.71203min =?≥ 考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大3%～7%后，取标准直径为45mm 。 输入轴的结构设计： 输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，考虑到轴的最小直径为45mm ，而差速器的输入齿轮分度圆为70mm ，设计输入轴为齿轮轴，且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。 （1）外伸段： 输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为mm 45，长为mm 78。 （2）密封段：

密封段与油封毡圈5019974406/-ZQ JB 配合，选取密封段长度为mm 60，直径为mm 50。 （3）齿轮段： 此段加工出轴上齿轮，根据主动轮mm B 70=，选取此段的长度为mm 100，齿轮两端的轴颈为mm 5.12，轴颈直径为mm 63。 （4）左右两端轴颈段： 左右两端轴颈跟深沟球轴承6309配合，采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承,25mm B =端轴颈直径为mm 60，长度左端为mm 30和右端为mm 28。 （5）退刀槽： 为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧，在齿轮段两端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为mm 5，槽深为mm 2。 （7）倒角： 根据推介值（mm ）：50~30>d ，6.15.1或取C 。 80~50>d ，2取C 。 输入轴的基本尺寸如下表：

轴的结构设计

例1 已知传递的功率P=3.32kw，从动轮的转速n=76.4r/min,直齿圆柱齿轮分度圆直 径d2=250mm,传递的转矩T=415.82Nm （1）选择轴的材料确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率，材料无特殊要求，故选用45#钢调质处理，由表6-1查得强度极限σB=650Mpa，许用弯曲应力【σ-1b】=60Mpa （2）按扭矩强度估算直径 根据表6-2得C=118～107，又由式（6-5）得d≥c(p/n)1/3 =(107～118)×(3.32/76.4)1/3=37.6～41.5mm 考虑到轴的最小直径处要求安装联轴器，会有键槽存在，故将计算直径加3%～5%取38.73～41.5mm,由设计手册取标准直径d1=42mm （3）设计轴的结构并绘制草图 由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两 侧轴的外伸端安装半联轴器。 1）、确定轴上零件的位置和固定方式，要确定轴的结构形状，必须确定轴上零件的装 拆顺序和固定方式，确定齿轮从右端装入，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完全被确定，齿轮的周向固定采用平键联接， 轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向固定采用过盈配合。 2）、确定各轴段的直径，如图所示，轴段a（外伸端）直径最小，d1=42mm,考虑到要对 安装在轴段a上的联轴器进行定位，轴段b上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段c、 f 上安装轴承，轴段c、f必须满足轴承的内径的标准，故取轴段c、f的直径分别为 d3=55mm d6=55mm,用相同的方法确定轴段b、d、e的直径d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,选用6211轴承。 3）、确定各轴段的长度，齿轮的轮毂宽为72mm，为保证齿轮固定可靠，轴段d的长度 应略短于齿轮轮毂宽，取L4=70mm。为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱 体内壁间应留有一定的间距取该间距为13mm。为保证轴承安装在轴承座孔中（轴承宽 度为21mm）并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm。所以轴段e的 长度L5=18mm, 轴段f的长度L6=20mm。轴段c由轴承安装的对称性知，L3=40mm,轴段 b的长度L2=66mm,轴段 a的长度由联轴器的长度确定得L1=83mm(由轴颈d1=42mm知联 轴器和轴配合部分的长度为84mm),在轴段a 、d 上分别加工出键槽，使两键槽处于轴 的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5—10mm,键槽的宽度按轴段直 径查手册得到，a处选用平键12×8×70，d处选用平键18×11×60。 4）、选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。

结构模型设计方案示例1

湖南省“路桥杯”大学生结构模型创作竞赛 中南大学 参赛设计方案说明书 作品名称剑桥 学校名称中南大学 学生姓名专业班级 学生姓名专业班级 学生姓名专业班级 指导教师 联系电话 二○○六年七月十四日

目录 摘要 (2) 1 设计说明书 (3) 1.1 概述 (3) 1.2 方案简介 (3) 1.3 结构模型及方案特点 (4) 1.4 应用前景 (5) 1.5 施工流程: (5) 1.6 施工要点: (5) 2 结构方案图 (6) 2.1结构效果图 (6) 2.2结构俯视图 (6) 3 设计计算书 (7) 3.1结构计算模型 (7) 3.2结构强度计算 (8) 3.2.1 拱肋强度计算 (8) 3.2.2 拉杆强度计算 (9) 3.3 结构稳定分析 (9) 参考文献 (10)

摘要 本文根据湖南省“路桥杯”土木建筑类大学生结构模型创作竞赛规程和使用材料的特点要求，结合现代桥梁结构的特点，借鉴细杆拱桥结构设计概念构思了本结构模型。 在造型上，空间上主要采用三角形、梯形等几何元素，注重结构的整体性。 在结构设计方面，充分根据木材的力学性能，主要受力构件采用格构式组合构件，利用斜向支撑增加结构空间作用，提高抗侧能力。并通过采用ANSYS有限元软件的空间分析，根据构件的受力情况沿杆件变化，采用了变截面的杆件，充分的利用材料，经过ANSYS 的计算表明，结构在设计荷载作用下，均能满足强度、刚度、稳定性要求。 关键词：结构模型、设计大赛、模型制作

1 设计说明书 1.1 概述 对于结构模型，稳定性起着控制作用，包括整体稳定性和局部稳定性，选择合理有效的结构受力体系对结构模型设计有着重要意义。 模型设计中，主要应考虑充分利用木材薄片受力性能特点。就本次竞赛而言，关键在于充分利用木材薄片受拉性能好，受压则需要组合成柱的特点，选择优化的结构模型，使结构模型能够接近竞赛规定的最大加载荷载，同时尽可能降低结构的自身重量。 本结构模型根据以上思想，进行结构的构思与设计。 1.2 方案简介 本结构整体外型为一个上承式桁架。其造型融入三角形和梯形等美学元素，整体造型简单、受力形式较好，符合本次竞赛的设计理念。 结构根据竞赛规程的要求，确定合理跨度和高度以后，以四根斜杆为主要受力构件向下传力，顶部做成一个加载平台。根据各个面内的抗弯刚度要求，灵活选用杆的形式，通过计算得出合理拱轴线的位置，合理布置杆拱的空间角度；再合理布置支撑杆件，用于抵抗荷载传来的水平力分力并减小侧移；并通过ANSYS软件模拟多种荷载情况下的破坏情况，找出结构构件的薄弱环节进行局部加强，使得结构的破坏向强度破坏靠近，从而使本结构模型具有足够的承

一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计计算说明书

一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合 结构 设计计算说明书

2、设计步骤 （1）根据已知条件计算传动件的作用力。 ① 选择直齿圆柱齿轮的材料： 传动无特殊要求，为便于制造采用软齿面齿轮，由表5-1，大齿轮采用45#钢正火，162~217HBS ； ② 直齿轮所受转矩n P T 6 1055.9?==9.55×106×3.3/750=42020N.mm ； ③ 计算齿轮受力： 齿轮分度圆直径：d=mz 3=3×25=75mm 齿轮作用力：圆周力F t =2T/d=2×42020/75=1121N 径向力F r =F t tan α=1120.5×tan20°=408N ； （2）选择轴的材料，写出材料的机械性能： 选择轴的材料：该轴传递中小功率，转速较低，无特殊要求，故选择45优质碳素结构钢调制处理， 其机械性能由表8-1查得：σB =637MPa,σs =353MPa, σ-1=268MPa, τ-1=155MPa 由表1-5查得：轴主要承受弯曲应力、扭转应力、表面状态为车削状态，弯曲时： 34.0=σψ，扭转时： 34.0=τψ； （3）进行轴的结构设计： ① 按扭转强度条件计算轴的最小直径d min ，然后按机械设计手册圆整成 标准值： 由式（8-2）及表8-2[τT ]=30MPa ，A 0=118 得d min =A 0=118×=19.34mm, 圆整后取d min =20.0mm 计算所得为最小轴端处直径，由于该轴段需要开一个键槽，应将此处轴径增大3%~5%，即d min =(1+5%)d=21.0,圆整后取d min =25.0mm ； ② 以圆整后的轴径为基础，考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等 要求，设计其余各轴段的直径长度如下： 1） 大带轮开始左起第一段： 带轮尺寸为：d s =25mm ，宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为l 1=63mm ； 2） 左起第二段，轴肩段： 轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d 2=30mm 。由l 2=s-l/2-10=57.5mm ，取l 2=57.5mm ； 3） 左起第三段， 轴承段： 初步轴承型号选择，齿轮两侧安装一对6207 型（GB297-84）深沟球轴承。其宽度为17mm ，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。 该段轴径d 3= 35mm ； 4） 左起第四段，齿轮轴段： 取轴径d 4=38mm ，齿轮宽度B=80mm ，则取l 4=78mm ； 5） 左起第五段，轴环段： 取轴径d 5=44mm ，l 5=10mm ； 6） 左起第六段，轴肩段： 取轴径d 6=40mm ；

轴的设计(有图纸)

轴的强度计算 一、按扭转强度初步设计阶梯轴外伸端直径 由实心圆轴扭转强度条件 τ＝ 3 3 10 2.09550?=n d P W T ρ ≤［τ］ 式中，τ为轴的剪应力，MPa ；T 为扭矩，N ·mm ；ρW 为抗扭截面系数，mm 3；对圆截面，ρW ＝π 3 d /16≈0.23d ； P 为轴传递的功率， KW ；n 为轴的转速， r/min ；d 为轴的直径，mm ；［τ］为许用切应力，MPa 。 对于转轴，初始设计时考虑弯矩对轴强度的影响，可将［τ］适当降低。将上式改写为设计公式 d ≥ [] 3 3 3 32.0109550n P A n P =?τ (16.1) 式中，A 是由轴的材料和承载情况确定的常数。见表16.7；P 为轴传递的功率， KW ；n 为轴的转速，r/min ；d 为轴径，mm 。 表16.7常用材料的［τ］和A 值 注：1.轴上所受弯矩较小或只受转矩时，A 取较小值；否则取较大值。

2.用Q235、3SiMn 时，取较大的A 值。 3.轴上有一个键槽时，A 值增大4%～5%；有两个键槽时，A 值增大7%～10%。 可结合整体设计将由式(16.1)所得直径圆整为按优先数系制定的标准尺寸或与相配合零件(如联轴器、带轮等)的孔径相吻合，作为转轴的最小直径。 二、按弯扭组合强度计算 轴系结构拟定以后，外载荷和轴的支点位置就可确定，此时可用弯扭组合强度校核。如图16.39(a)，装有齿轮的传动轴，切向力 P 作用在齿轮的节圆上， 通过齿轮的受力分析(图16.39(b))，可知齿轮作用于轴上的是一个通过轴线并与之轴线垂直的力P 和一个作用面垂直于轴线的力偶PR m = (图16.39(c))。 力 P 使轴产生弯曲变形(图16.39(d))，力偶PR m =则产生扭转变形(图 16.39(e))，所以此轴是弯扭组合变形。 分别考虑力 P 与力偶 m 的作用，画出弯矩图(图16.39(f))和扭矩图(图 16.39(g))，其危险截面上的弯矩和扭矩值分别为 l Pab M = T ＝PR m = 危险截面上的弯曲正应力和扭转剪应力的分布情况如图(16.40(a))，由于 C 、 D 两点是危险截面边缘上的点，扭转剪应力和弯曲正应力绝对值最大，故 为危险点，其正应力和剪应力分别为 σ=W M τ = ρ W T

轴的设计计算

轴的设计计算 轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度和刚度要求。 一、轴的强度计算 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 [] 式中：为轴危险截面的最大扭剪应力(MPa)； 为轴所传递的转矩(N.mm)； 为轴危险截面的抗扭截面模量()；

P为轴所传递的功率(kW)； n为轴的转速(r/min)； []为轴的许用扭剪应力(MPa)； 对实心圆轴，,以此代入上式，可得扭转强度条件的设计式： 值取较小值，[] [ 应用上式求出的 的直径可按与之相联的电机轴的直径估算： 径可按同级齿轮中心距 几种轴的材料的[]和C值

2、按弯扭合成强度条件校核计算 对于同时承受弯矩和转矩的轴，可根据转矩和弯矩的合成强度进行计算。计算时，先根据结构设计所确定的轴的几何结构和轴上零件的位置，画出轴的受力简图，然后，绘制弯矩图、转矩图，按第三强度理论条件建立轴的弯扭合成强度约束条件： 考虑到弯矩 对上式中的转矩 式中：称为当量弯矩；为根据转矩性质而定的折合系转矩不变时，； 转矩按脉动循环变化时， 转矩按对称循环变化时， 若转矩的变化规律不清楚，一般也按脉动循环处理。、、分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用应力。 为轴的抗弯截面模量()。 对实心轴，也可写为设计式：

若计算的剖面有键槽，则应将计算所得的轴径增大，方法同扭转强度计算。 轴的许用应力(MPa) 已知传递功率=10kW, =40, =5mm, N.mm 齿轮的圆周力： N

齿轮的径向力： N 齿轮的轴向力： N =300MPa，＝ 查得， 选，则轴的最小直径为： 取载荷系数=1.3 ==1.3×477500=620750N.mm 根据计算转矩、最小轴径、轴的转速，查标准GB5014-85或手册，选用弹性柱销联轴器，其型号为：。 5、初选轴承

轴的结构设计

轴的结构设计 （1）初步确定轴的最小直径 按扭转强度条件初轴的最小直径（245页） mm n P C d 34.2933 .17348.01123322==≥ 考虑键槽的影响，增大3%，则 mm d 22.30)03.01(34.29min =+?= 初定mm d 32= 主动轴最小直径为外链轮处，孔径为mm mm d k 34.2932>=，符合要求。 N F V 3.13925 .538)465.314(4.27921=-?= N F V 1.14003.13924.27922=-= m N F MaV V ?=?= ?=641000 463.1392461 N F H 4.5465 .3076924351=?= N F H 4.29814.54623352=+= m N MaH ?=?= 1681000 694.2981 轴各段的直径和长度如上图所示。 轴的强度校核计算

N F V 5.23255 .2615.525.2614.27921=+?= N F F F V Q V 9.4665.23254.2792122=-=-= m N M aV ?=?=09.1225.525.2325 N F H 3.5275 .2615.526824351=+?= N F F F Q H H 3.296224353.527112=+=+= m N M aH ?=?=58.165243568 考虑最坏情况 m N M M M aV aH a ?=+=+=72.20509.12258.1652222 m N T ?=47.264

()()m N T M M a e ?≈?+=+=26047.2646.072.2052 222α 计算危险截面处轴的轴的直径 轴材料选用45钢，调质处理，查得（248）MPa B 650=σ，得[]MPa b 601=-σ，则 []mm M d b e 4.2660 1.0102601.03331=??=≥-σ 考虑到键槽对轴的削弱，将到d 值加大5%，故 mm mm d 72.274.2605.1≈?= mm mm d k 72.2732>=，符合要求。

第7章-轴的设计及计算

第7章 轴的设计及计算 7.1低速轴的设计 7.1.1求作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mm mz d 438146344=?== 而 N d T F t 6.7741438 16954002243=?== N F F t r 7.2817tan ==α 圆周力t F ，径向力r F 的方向参考图7-2. 7.1.2轴的材料的选择 由于低速轴转速不高，但受力较大，故选取轴的材料为45优质碳素结构钢，调质处理。 7.1.3轴的最小直径 根据文献【1】中12-2式可初步估算轴的最小直径， 33 3min n P A d = 式中：A —最小直径系数，根据文献【1】中表12-3按45钢查得112=A 3P —低速轴的功率（KW ），由表5.1可知：KW P 984.63= 3n —低速轴的转速（r/min ），由表5.1可知：min /34.393r n = 因此： mm n P A d 9.6234 .39984.61123333min =?== 输出轴的最小直径应该安装联轴器处，为了使轴直径Ⅱ-Ⅰd 与联轴器的孔径相 适应，故需同时选取联轴器的型号。根据文献【1】中11-1式查得， m N KT T c ?=?==1.25434.16955.13

式中：c T —联轴器的计算转矩（m N ?） K —工作情况系数，根据文献【1】中表11-1按转矩变化小查得，5.1=K 3T —低速轴的转矩（m N ?），由表5.1可知：)(4.16953m N T ?= 按照计算转矩c T 应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T 5014-2003或根据文献【2】中表16-4查得，选用HL6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为3150)(m N ?。半联轴器的孔径mm d 631=，故取mm d 63Ⅱ-Ⅰ=，半联轴器长度为 172mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为mm L 1321=。 7.1.4轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案。选用装配方案如图7-1所示。 图7-1 轴的结构与装配 (2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ①满足半联轴器的轴向定位要求。Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径 mm h d d 7352632ⅡⅡ-ⅠⅢ-Ⅱ=?+=+= 式中：h II —轴Ⅱ处轴肩的高度（mm)，根据文献【1】中P283中查得定位轴 肩的高度 6.3m m ~41.4630.1~07.01.0~07.0Ⅱ=?== ）（）（d h 故取mm h 5Ⅱ= 左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径mm D 75=挡圈。半联轴器与轴 配合的毂孔的长度mm L 1321=,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不是压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比1L 稍短一些，现取mm l 130Ⅱ-Ⅰ=

(全过程精细讲解)路面结构设计及计算

路面结构设计及计算 7.1 轴载分析 路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载 a.以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。 （1）轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式：35 .421? ? ? ??=P P N C C N i i （7.1） 式中： N —标准轴载当量轴次，次/日 i n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P —标准轴载，KN i p —被换算车辆的各级轴载，KN K —被换算车辆的类型数 1c —轴载系数，)1(2.111-+=m c ，m 是轴数。当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，应考虑轴数系数。 2c ：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。

轴载换算结果如表所示： 注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。 （2）累计当量轴数计算 根据设计规，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η取0.40，γ =4.2 %，累计当量轴次： ][γ η γ13651)1(N N t e ??-+= [] 次）（.5484490042 .040 .0327.184********.0115 =???-+= (7.2) 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算 验算半刚性基底层底拉应力公式为 8 1 ' 2' 1' ) (∑==k i i i P p n c c N (7.3) 式中：'1c 为轴数系数，)1(21' 1-+=m c '2c 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。 计算结果如下表所示： 表7.3

轴结构设计和强度校核

.. 一、轴的分类轴可分为：按承受的载荷不同, 虚拟。如减速器中的轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。转轴。现实心轴又可分——工作时仅承受弯矩的轴。按工作时轴是否转动，心轴为：。转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。如火车轮轴。虚拟现实且轴固定。——工作时轴承受弯矩，如自行车轴。固定心轴 。汽车变速箱至后桥的传动轴传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。如 '. .. 固定心轴转动心轴 转轴传动轴 二、轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。 '. .. 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传

递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 轴的常用材料及其主要力学性能见表。 '. ..

轴支承结构设计

轴支撑结构设计准则 课程名称：结构设计 学院：机械工程与自动化 专业：材料成型及控制工程 班级：材料成控091 学生姓名：关涛（01）林骏（29） 指导教师：陶学恒

轴支撑结构设计准则 1 引言 旋转运动的轴必须由至少两只相距一定距离的滚动（或滑动）轴承来支承，旋转轴的运行性能、支承状况及质量及密切相关，对旋转轴支承状况和质量有决定性影响的不仅是轴承本身而且包括轴承周围的支承结构设计。滚动轴承是标准件，对它的设计主要是选型和确定尺寸，不涉及结构设计问题，而轴承周围的机构，比如轴承座，则必须根据不同的轴承经行具体的结构设计。如何经行整个轴支承结构的设计，以保证轴支承的性能，提高轴支承的质量？本文提出12条轴支承结构设计准则。 2 轴支撑设计准则 轴支承结构设计的主要要求是持久、可靠、经济。要满足这些要求，仅靠正确地选择轴承类型、轴承尺寸是远不够的，轴承周围的结构因素，诸如轴颈、轴承座、定位件等对轴支承性能的影响是显著的，此外，密封、润滑的影响也很大。 轴支承结构设计的首先要确定如何对所选用的轴承根据其工况在圆周方向和轴向进行可靠地固定，周向固定通常利用配合面上的摩擦力，即采取压紧配合的方法，轴向固定一般用结构方法，例如，凸台、挡圈、螺母等。其次轴支承结构的设计要便于安装、拆卸、密封、润滑。下面结合集体结构实例逐一论述轴支承结构设计准则。 轴系的结构设计没有固定的标准，要根据轴上零件的布置和固定方法，轴上载荷大小、方向和分布情况，以及对轴的加工和装配方法决定的。轴的结构设计，要以轴上零件的拆装是否方便、定位是否准确固定是否牢靠来衡量轴结构设计的好坏。轴的结构设计要包括轴的合理外形和全部尺寸，要满足强度、刚度以及装配加工要求，拟定几种不同的方案进行比较，轴的设计要越简单越好。 轴的结构设计主要取决于以下几个方面：轴在机器中的安装形式和位置；载荷的性质、方向、大小及分布情况；轴上安装零件的类型、数量、尺寸以及相应的连接方法等。轴的结构要满足：轴上的零件不仅要有准确的工作位置还要便于调整和装拆；轴要具有良好的制造工艺性。 2.1 轴向静定准则 轴支承结构设计必须使轴在轴线方向处于静定状态——轴在轴线方向既不能有刚体位移（静不定），也不能有阻碍自由伸缩的多余约束（超静定）。轴向静定准则是轴支承结构设计中最基本最重要的准则。 轴在轴向若约束 不够，则表示轴定位 不确定，甚至有从轴 向脱离的危险，这种 情况必须避免，见图 1（左）。将轴在轴线 正反两个方向都分别 固定可避免静不定， 但每个轴上也不能有

轴的设计计算

第四章：轴的设计计算 第一节：输入轴的设计 4.1：输入轴的设计： 4.1.1：选取轴的材料和热处理方法： 选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度240=HB 。 4.1.2：初步估算轴的直径： 3 min n P A d ≥ 根据选用材料为45钢，0A 的范围为103~126，选取0A 值为120，高速轴功率kW P 81.7=，m in /500r n =， 代入数据： mm d .85.41500 81 .71203 min =?≥ 考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大3%～7%后，取标准直径为45mm 。 4.1.3:输入轴的结构设计： 输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，考虑到轴的最小直径为45mm ，而差速器的输入齿轮分度圆为70mm ，设计输入轴为齿轮轴，且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。 （1）外伸段： 输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为 mm 45，长为mm 78。 （2）密封段：

密封段与油封毡圈5019974406/-ZQ JB 配合，选取密封段长度为 mm 60，直径为mm 50。 （3）齿轮段： 此段加工出轴上齿轮，根据主动轮mm B 70=，选取此段的长度为 mm 100，齿轮两端的轴颈为mm 5.12，轴颈直径为mm 63。 （4）左右两端轴颈段： 左右两端轴颈跟深沟球轴承6309配合，采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承,25mm B =端轴颈直径为mm 60，长度左端为mm 30和右端为mm 28。 （5）退刀槽： 为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧，在齿轮段两端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为mm 5，槽深为mm 2。 （7）倒角： 根据推介值（mm ）：50~30>d ，6.15.1或取C 。 80~50>d ，2取C 。 输入轴的基本尺寸如下表： 名称 左端 轴颈 退刀槽 齿轮段 退刀槽 右端 轴颈 密封段 外伸段 长度 （mm ） 301=l 52=l 1003=l 54=l 285=l 606=l 787=l 直径 （mm ） 551=d 512=d 633=d 514=d 555=d 506=d 457=d

路面结构设计计算书(有计算过程的)

公路路面结构设计计算示例 一、刚性路面设计 1）轴载分析 路面设计双轮组单轴载100KN ⑴ 以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。 ① 轴载换算： 16 1100∑=? ?? ??=n i i i i s P N N δ 式中 ：s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数； i P —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN ； i N —各类轴型i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数； i δ—轴—轮型系数，单轴—双轮组时，i δ=1；单轴—单轮时，按式43.03 1022.2-?=i i P δ计算；双轴—双轮组时，按式22.051007.1--?=i i P δ；三轴—双轮组时，按式22.08 1024.2--?=i i P δ计算。

注：轴载小于40KN 的轴载作用不计。 ② 计算累计当量轴次 根据表设计规，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级，轮迹横向分布系数η是0.17~0.22取0.2，08.0=r g ，则 [][] 362.69001252.036508 .01 )08.01(389.8343651)1(30=??-+?=?-+=ηr t r s e g g N N 其交通 量在4 4 102000~10100??中，故属重型交通。 2）初拟路面结构横断面 由表3.0.1，相应于安全等级二级的变异水平为低~中。根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6 初拟普通混凝土面层厚度为24cm ，基层采用水泥碎石，厚20cm ；底基层采用石灰土，厚20cm 。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m ，长5.0m 。横缝为设传力杆的假缝。 3）确定基层顶面当量回弹模量tc s E E , 查表的土基回弹模量a MP E 0.350=，水泥碎石a MP E 15001=，石灰土a MP E 5502= 设计弯拉强度：a cm MP f 0.5=， a c MP E 4101.3?= 结构层如下： 水泥混凝土24cm 水泥碎石20cm 石灰土20cm × 按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： a x MP h h E h E h E 102520.020.0550 20.0150020.022222 22122 2121=+?+?=++= 1 2 211221322311)11(4)(1212-++++=h E h E h h h E h E D x 1233)2 .05501 2.015001(4)2.02.0(122.0550122.01500-?+?++?+?= )(700.4m MN -= m E D h x x x 380.0)1025 7.412()12(3 1 31=?== 165.4)351025(51.1122.6)( 51.1122.645.045.00=?????? ?-?=?? ????-?=--E E a x 786.0)35 1125(44.11)( 44.1155 .055.00=?-=-=--E E b x a x b x t MP E E E ah E 276.212)35 1025(35386.0165.4)(3 1 786.03 1 00=???== 式中：t E ——基层顶面的当量回弹模量，a MP ； 0E ——路床顶面的回弹模量， x E ——基层和底基层或垫层的当量回弹模量， 21,E E ——基层和底基层或垫层的回弹模量， x h ——基层和底基层或垫层的当量厚度，

机械设计基础课程设计范例

机械设计基础课程设计 专业及班级：数控技术70511 设计：xxx 学号：200507011016 指导教师： 日期：2006.12.25

目录 前言 (4) 第1章选择传动方案 (5) 第2章选择电动机 (6) 2.1 电动机的选择 (6) 2.2 输送机的输送量及功率计算 (6) 2.3 电动机的功率 (6) 2.3.1 螺旋输送机主轴上所需功率 (6) 2.3.2 工作机所需的电动机输出的功率为 (6) 2.4 电动机的转速 (7) 2.5 传动装置总传动比 (7) 2.6 计算传动装置的运动和运动参数 (7) 2.6.1 计算各轴输入功率 (7) 2.6.2 计算各轴转速 (7) 2.6.3 计算各轴转矩 (8) 第3章选择V带 (9) 3.1 选择普通V带 (9) 3.1.1 按照计算功率P c,选择V带型号 (9) 3.1.2 带传动的主要参数和尺寸 (9) 3.2 初选中心距 (9) 3.3 确定V带的根数 (10) 3.4 计算紧张力 (10) F (10) 3.5 计算作用在轴上的力R 3.6 结构设计 (10) 第4章传动设计 (11) 4.1 选择高速级齿轮传动的材料及热处理 (11) 4.2 强度计算 (11) 4.3 确定选择齿轮传动的参数和尺寸 (11) 4.4 验算齿根弯曲应力 (12) 4.5 结构设计 (13) 第5章轴的选择 (14) 5.1 高速轴的设计 (14) 5.1.1 选择轴的材料 (14) 5.1.2 初步估算轴的最小直径 (14) 5.1.3轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸 (14) 5.1.4按弯扭合成应力校核轴的强度 (14) 5.1.5 高速轴段的长度确定 (16) 5.2 低速轴计算 (17) 5.2.1 计算轴上的力 (17) 5.2.2 计算支反力 (17) 5.2.3 作弯距图，齿轮作用力集中在齿宽中心 (18)

结构设计实习日记范文10篇

结构设计实习日记范文10篇 实习让我收获了很多，无论是理论上的知识，还是实际生活中的知识，这些知识都让我受益非浅。下面就是WTT给大家带来的结构设计实习日记范文10篇，希望大家喜欢! 结构设计实习日记范文 实习日记一 生产实习的日子终于开始了，我一直都在盼着它快点到来，在学校学习的理论知识如果不能结合实践去理解，考试考再高的分数都是没用的，那根本不能说明什么，所以我想利用这次生产实习，多学点在学校里学不到的东西，让理论结合实际，加深我对土木工程专业的理解，也有助于以后的专业课的学习和掌握。我选择了设计院作为实习地点，这主要是根据我个人的发展方向来决定的，而且在设计院里除了可以了解建筑和结构设计方面的工作，还有机会下工地了解施工方面的知识。 实习日记二 进设计院实习可不是一件容易的事，这样一件复杂而有难度的事在日记里就不多说了。终于，我进了一家私人承包的设计院，这里只有八个人，设计院虽然不大，但听说接下的工程还不少呢，每个人都有一台电脑，和我原先想的差不多。很幸运的是，我刚来就有地方坐，还有台电脑用，(后来听同事说，这里才走了一个搞结构的女孩子，也是建工毕业的，考取了苏州一所大

学的研究生)正好我可以在这里lianxicad制图，老师说过毕业设计的时候要用到，从事设计这方面的工作也是必须要会使用这个制图软件的，但学校却没有开设这门课，我很是奇怪，有时间奇怪还不如抓紧时间自学呢，我从图书馆借了一本cad教程，想利用暑假好好研究研究，现在看来，选择设计院实习真是太明智了，有那么多老师可以问，学起来一定比在家里一个人摸索要快多了! 实习日记三 昨天真是高兴的太早了，我的这台电脑老的真要掉牙了，速度慢就不说了，最不能容忍的就是死机，这边我才刚进入程序，那边鼠标箭头就像给万能胶粘住了一样，动弹不得，只能重新启动，这时候有一个问题出现了，重启按键的弹簧应该是不行了，键按下去就再也弹不回来了，逼得我不得不体罚这台主机，对其大打出手，拍拍、打打、弹弹，迫使它在外力作用下回弹出来，一小时死机三回都算客气的了，渐渐的我也掌握了重启的技巧，现在死机对于我来说已经是小case了除了麻烦点外，也没什么，我正好可以利用它重启的时间小小的休息一下，长时间的面对电脑对身体和眼睛都不好，这也是长期从事设计工作的弊端啊! 实习日记四 今天星期天，可以不用上班了，早上睡到自然醒。前两天因为上班，起的特别早，因为学校离上班的地方很远，要转车才能到，我最怕坐车，会有晕车反应，但这样的痛苦比起难得的实习