机械设计课程设计说书
计 算 及 说 明 2. 轴的弯矩 XOY平面 E端面MEz?RAY?167?970.594?167?162089.127N.mm F端面MFz?0N.mm XOZ平面 E端面MEy?RBz?73?1349.332?73?98501.236N.mm F端面MFy?Rp?85?1455?85?123675N.mm 合成弯矩 E端面 结 果 ME?MEz?MEy F端面MF?222?162089.127?98501.236?189671.765N.mm 22?02?123675?123675N.mm 22ME? MFz?MFy189671.765 N.mm MF?1236753. 轴的扭矩，由前已知 T1?T?TIi?9.55?104N.mm N.mm T1?T?TIi 轴的弯矩和扭矩图见图7.1b,c,d,e. 4. 按弯扭合成应力校核轴的强度 ?9.55?104 通过弯扭图可以看出截面E是轴的危险截面。进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（危险截面E）的强度。根据式（15-5）及以上所算得数据，N.mm 以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取 .853，轴的计算应力 ??0.6,W?0.1d3?21444 24222?ca?189671.765?(0.6?9.55?10)M?(?T)?W21444.853?9.239MPa ?ca?9.239 轴的材料选择为45钢，调质处理，由表15-1查得[??1]?60MPa。因此?ca?[?]?1，故安全。 26
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计 算 及 说 明 7.2中间轴的计算 根据轴的结构图图7.2f做出轴的计算简图，如图7.2a。在确定支点时，应从手册中查取a值。对于7008C型角接触球轴承，由手册查得a=14.7。由此可得到中间轴的计算轴的跨度和齿轮在轴上的位置及轴的受力，如图7.2a 。 1.计算轴上载荷的大小。 1)齿轮处的受力情况 由于使用了斜齿轮，轴在齿轮处受到来自齿轮传动的轴向力、径向力和周向力，由于轴向力并不作为校核要求，只需要确定此处的径向力和周向力。根据公式（10-14） 结 果 公式（10-14）引自【2】第213页 Ft?2T1 d1Fr?Ettan?n cos?式中：T`1——小齿轮传递的转矩，N.mm; d1——小齿轮的节圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径，mm; ?n——法相压力角，对标准齿轮，?n?20?； ?——节圆螺旋角，对标准斜齿轮即分度圆螺旋角。 小齿轮1处d1?84.939mm，T1?TIIi?3.0138?105N.mm，?n?20? ?1?13.764，从而得， 2T12?3.0138?105Ft1???7096.387N d184.939Fr1?Et1tan?n7096.387?tan20???2659.236N cos?1cos13.764 大齿轮2处d2?198.44mm，T2?TIIi?3.0138?105N.mm，?n?20? ?2?14.3054，从而得， 2T12?3.0138?105Ft2???3037.492N d114.3054 27
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计 算 及 说 明 结 果 图7.1 Fr2?Et2tan?n3037.492?tan20???1140.934N cos?2cos14.30542)轴承处支反力 同样对角接触球轴承产生的附加轴向力不作为轴校核要求，只计算水平方向和竖直方向的受力，A,B支撑处的受力情况如图7.2a。 在XAZ平面中，由 28
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计 算 及 说 明 ?MA??Fr1?79.7?Fr2?164.7?RBZ?234.4?0 得 结 果 RBZ??102.514N ?MB??Fr2?69.7?Fr1?154.7?RAZ?234.4?0 得 RAZ??1415.788N 在XAY平面中，由 ?MA?Ft1?79.7?Ft2?164.7?RBY?234.4?0 ?MB??Ft2?69.7?Ft1?154.7?RAY?234.4?0 得RAY?5586.708N RBY?4547.171N 2.轴的弯矩 XAY平面 F端面MFz?RAY?79.7?5586.708?79.7?445260.628N.mm E端面MEz?RBY?69.7?4547.171?69.73?316937.819N.mm XOZ平面 F端面MFy?RAz?79.7?1415.788?79.7?112838.304N.mm E端面MEy?RBz?69.7?1349.332?69.7?7145.226N.mm 合成弯矩 F端面 MF? 45335.944 N.mm ME? 317018.352 N.mm MF?MFy?MFzE端 222?112838.3042?445260.6282?459335.944N.mm T1?T2?TIi ?3.0138?105 ME?MEy?MEz2?7145.2262?316937.8192?317018.352N.mm N.mm 3.轴的扭矩，由前已知 T1?T2?TIi?3.0138?105N.mm 29
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计 算 及 说 明 轴的弯矩和扭矩图见图7.2b,c,d,e. 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 通过弯扭图可以看出截面F是轴的危险截面。进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（危险截面F）的强度。根据式（15-5）及以上所算得数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取??0.6,W?0.1d?12500，轴的计算应力 3结 果 ?ca?43.95 459335.9442?(0.6?3.0138?105)212500?43.95MPa ?ca?M2?(?T)2?W轴的材料选择为45钢，调质处理，由表15-1查得[??1]?60MPa。因此?ca?[?]?1，故安全。 7.3低速轴的计算 低速轴计算与高速轴类似，不再重复叙述。其计算应力为?ca?37.336MPa，小于[?]?1，满足设计要求。 ?ca? 37.336MPa 30