机械设计轴的结构设计

其实在实际运用中要考虑的非常的多

材料，长度，使用过程中的支点（径向轴承、推力轴承的位置），这个轴做什么用的？每一段的直径（这个随材料不同，会有变化），分析最大应力点。中间需不需要放键槽(与别的件的联接)？

用什么样的材料合适，最经济，同时能保证使用性能。

这个需要计算，抗弯、抗剪、抗扭、挠度(轴在高速运转的时候会比较明显，这个和你选择的径向轴承的支点有关)、疲劳强度。

建议做一个EXCEL表格，输入公式，可以随时调整数据。

1根据该轴所传递的功率，用公式T=9550p/n算出传递的转矩。2根据转矩，利用扭转切应力公式初步估算轴的直径。3根据轴上的齿轮尺寸，所采取的装配方案，选出轴承，并做好初步的结构设计。4现在开始对轴进行校核，如果是一般的转轴，就用弯扭合成公式进行校核。如果是心轴，就用弯曲公式来校核，如果是传动轴，一般不用校核。5利用机械零件强度理论对轴进行精确校核。确定各种影响系数。

1、首先设计齿轮

根据运动传动链，确定齿轮传动比；

根据作用在小齿轮上的扭矩，计算作用在轮齿上的圆周力Ft（径向力和轴向力计算轴的强度、刚度有用）；

根据不根切最少齿数，确定合理小齿轮的齿数；

选择齿轮材料及热处理方式；

由轮齿弯曲疲劳强度设计公式计算齿轮模数；

由齿面接触疲劳强度设计公式计算齿轮分度圆直径；

根据计算，确定齿轮模数和分度圆直径及齿轮宽度；

确定齿轮几何参数及尺寸（包括齿轮变位参数）；

由齿面接触疲劳强度校核公式和齿面接触疲劳强度校核公式，对齿轮进行校核计算，如有必要还需进行齿面抗胶合能力计算；

齿轮结构设计确定齿轮传动的润滑方式；

2、齿轮安装方式

　确定受力情况。是否有轴向力？

　选择支承方式。

　确定轴承结构及尺寸。

　根据齿轮箱结构及装配工艺、设计轴的固定结构、端盖结构。

　出详细设计图。　

轴在设计中轴向定位和径向定位的方法，

阶梯轴套定位另一种轴承轴向定位的方法是采用阶梯轴，

对于设计复杂、空间有限、仅可采用薄壁轴承和有限的，

作为固定支承的径向轴承。

小齿轮轴的设计：

初步设计轴上各段的直径大小（小齿轮共分五段）

第一段

dmin>=C(P/N)^(1/3)

采用45钢，取其C值115，其传递的功率P=375kw, 其转速N=320

计算所得dmin= 261211mm

此处有键槽，故扩大5%，得到274272mm

按照标准直径系列选取28mm

第二段

此段直径最小值为33mm

又因为此处有密封元件，查密封元件的相关资料，得知此处直径可取35mm

第三段

此段的直径最小值为42mm

查找轴承的相关资料，得知此处的直径可取45mm

采用深沟球轴承，宽度系列为2（即宽系列）则此轴承代号为62xx，外径尺寸=85mm,宽度=19mm

第四段

此段直径最小值为52mm

可按标准直径系列，取56mm

第五段

此处安装轴承，与第三段尺寸相同，故为45mm

初步设计轴上各段的长度大小（小齿轮共分五段）

第一段

此段安装的是大带轮，其尺寸略小于大带轮的宽度即可，取其小于大带轮宽度5mm,我们计算得到的大带轮的宽度为57mm

故第一段长度为52mm

第二段

此段长度上安装轴承端盖，故此段长度=2+端盖长度+端盖上的螺钉长度

此处，采用凸缘式轴承端盖，参考51面。

因为轴承外径=85mm,故螺钉直径=8mm,螺钉数目=4

经查表，用于铸铁的该种螺钉的拧入深度=12mm,

经查表，张美麟的机械基础课程设计115面，该种螺钉的K值为53mm

端盖凸缘厚度=128mm=96mm

螺钉的k值（即大头长度=53mm）

故估计此螺钉长度=269mm

端盖长度>=2端盖凸缘厚度+x,现在取x=5,则端盖长度=242mm

故此段长度=2+端盖长度+端盖上的螺钉长度=531mm

第三段

此段上有轴承宽=19mm,有轴承端面到箱体内壁的距离，因为是脂润滑，取值在10~12，故取10，有齿轮端面到箱体内壁的距离也取10，故此段长度=19+10+10=39mm

第四段

此段长度为小齿轮宽度+25=70mm

第五段

根据对称分布，此段上有轴承宽=19mm,有轴承端面到箱体内壁的距离，因为是脂润滑，取值在10~12，故取10，有齿轮端面到箱体内壁的距离也取10(或者，此段的长度=第三段的长度) 此段的长度=39mm

over大齿轮轴的设计：

初步设计轴上各段的直径大小（大齿轮共分六段）

第一段

dmin>=C(P/N)^(1/3)

采用45钢，取其C值115，其传递的功率P=36kw, 其转速N=764

计算所得dmin= 415369mm

此处有键槽，故扩大5%，得到436137mm

按照标准直径系列选取45mm

第二段

此段直径最小值为52mm

又因为此处有密封元件，查密封元件的相关资料，得知此处直径可取55mm

第三段

此段的直径最小值为64mm

查找轴承的相关资料，得知此处的直径可取65mm

采用深沟球轴承，宽度系列为2（即宽系列）则此轴承代号为62xx，外径尺寸=120mm,宽度=23mm

第四段

此段直径最小值为74mm

因为要安装齿轮，故要取标准直径系列值，取75mm

第五段

此段的直径最小值为84mm

此处的尺寸无需采用标准尺寸，故采用较小的值84mm

此段长度b≈07直径差=42，取5mm

第六段

此处可能采用套筒+挡油盘来定位轴承，安装的尺寸为轴承尺寸，故和第三段相等，为65mm

初步设计轴上各段的长度大小（大齿轮共分六段）

第一段

此段安装的是联轴器，其尺寸略小于联轴器的宽度即可，取其小于大带轮宽度2mm,我们选择的联轴器的宽度为112mm

故第一段长度为110mm

第二段

此段长度上安装轴承端盖，故此段长度=2+端盖长度+端盖上的螺钉长度

此处，采用凸缘式轴承端盖，参考51面。

因为轴承外径=120mm,故螺钉直径=10mm,螺钉数目=6

经查表，用于铸铁的该种螺钉的拧入深度=15mm,

经查表，张美麟的机械基础课程设计115面，该种螺钉的K值为64mm

端盖凸缘厚度=1210mm=12mm

螺钉的k值（即大头长度=64mm）

故估计此螺钉长度=334mm

端盖长度>=2端盖凸缘厚度+x,现在取x=5,则端盖长度=29mm

故此段长度=2+端盖长度+端盖上的螺钉长度=644mm

第三段

此段上有轴承宽=23mm,有轴承端面到箱体内壁的距离，因为是脂润滑，取值在10~12，故取10，有齿轮端面到箱体内壁的距离也取10，有齿轮超出轴段的一个小距离，取1,故此段长度=23+10+10+1=44mm

第四段

此段的长度=大齿轮的宽度-1=90- 1＝89mm

第五段

此段已近在轴颈时确定为5mm

第六段

根据对称分布，此段上有轴承宽=23mm,有轴承端面到箱体内壁的距离，因为是脂润滑，取值在10~12，故取10，有齿轮端面到箱体内壁的距离也取10，再减去第五段的长度5mm(或者，此段的长度=第三段的长度-第五段的长度-1) 此段的长度=44-5-1=38mm

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为了使得大小齿轮轴的在同一内壁上安装，应该对大小齿轮轴的轴段进行如下修正：

小齿轮轴第三段和第五段都要延长10mm

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