传动轴和万向节设计.doc

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传动轴与十字轴万向节设计
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，取轴的转速n=4500r/min，轴传递的功率P=65kw，Dc=60mm，dc=81mm分别为传动轴的外内直径，根据机械设计表15-3得[τT]为15-25 Mpa
∴τT== Mpa<[τT]
故传动轴的强度符合要求
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十字轴万向节设计
设作用于十字轴轴颈中点的力为F，则
F= T1/2rcosα==
十字轴轴颈根部的弯曲应力σw和切应力τ应满足
σw=≤[σw]
τ=≤[τ]
式中，取十字轴轴颈直径d1=，十字轴油道孔直径d2=10mm，合力F作用线到轴颈根部的距离s=14mm，[σw]为弯曲应力的许用值，为250-350Mpa，[τ]为切应力的许用值，为80-120 Mpa
∴σw==
= Mpa<[σw]
τ= =
= Mpa<[τ]
故十字轴轴颈根部的弯曲应力和切应力满足校核条件
十字轴滚针的接触应力应满足
σj=272≤[σj]
式中，取滚针直径d0=3mm，滚针工作长度Lb=27mm，
在合力F作用下一个滚针所受的最大载荷Fn=
==,当滚针和十字轴轴颈外表硬度在58HRC 以上时，许用接触应力[σj]为3000-3200 Mpa
∴σj=272=272
= Mpa<[σj]
故十字轴滚针轴承的接触应力校核满足
万向节叉与十字轴组成连接支承，在力F作用下产生支承反力，在与十字轴轴孔中心线成45°的截面处，万向节叉承受弯曲和扭荷，其弯曲应力σw和扭应力τb应满足
σw=Fe/W≤[σw]
τb=Fa/Wt≤[τb]
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式中，取a=40mm,e=80mm,b=35mm,h=70mm,取k=,W=bh2/6, Wt=khb2, 弯曲应力的许用值[σw]为50-80Mpa，扭应力的许用值[τb]为80-160 Mpa
∴σw=Fe/W=
= Mpa< [σw]
τb=Fa/Wt=
= Mpa<[τb]
故万向节叉承受弯曲和扭荷校核满足要求
十字轴万向节的传动效率与两轴的轴间夹角α，十字轴的支承构造和材料，加工和装配精度以及润滑条件等有关。当α≤25°时，可按下式计算〔取α=15°〕
η0=1-f〔〕=1-〔〕=%

①传动轴的临界转速为
nk=×108
式中，取传动轴的支承长度Lc=, dc=70mm, Dc=90mm分别为传动轴轴管的内外直径, nma*=4500 r/min
∴nk=×108×= r/min
在设计传动轴时，取平安系数K= nk/nma*
∴K= nk/nma*==
故符合要求
传动轴轴管断面尺寸除应满足临界转速要求以外，还应保证有足够的扭转强度。
轴管的扭转应力τc=≤[τc]
式中[τc]=300 Mpa
∴τc=
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= Mpa<[τc]
∴轴管的扭转应力校核符合要求
对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算其扭转应力τh，许用应力一般按平安系数2-3确定
τh =
式中,取花键轴的花键内径dh=70mm，外径Dh=80mm,
∴τh == Mpa
传动轴花键的齿侧挤压应力σy应满足
σy=T1K’/Lhn0≤[σy]
式中,取花键转矩分布不均匀系数K’=,花键的有效工作长度Lh=60mm，花键齿数n0=18,当花键的齿面硬度大于35HRC时：许用挤压应力[σy]=25-50 Mpa
∴σy=
= <[σy]
∴传动轴花键的齿侧挤压应力σy满足要求
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[1].：机械工业，
[2] .：高等教育，
[3]*.：高等教育，
[4]