河北工程大学毕业设计
齿厚：s??m2???82?12.6mm d1?d2?832mm 2(3-20) (3-21)
分度圆中心距： a?这里的齿轮是标准齿轮，所以m，其值为 m=8，h??1，h?，c?均为标准值，??20?，?，
c??0.25。
3.3.5 齿根弯曲疲劳强度校核
分析：轮齿在受载时，齿根所受的弯矩最大，因此，齿根处的弯曲疲劳强度最弱。当齿轮在齿顶处啮合时，处于双对齿啮合区，此时弯矩的力臂虽然最大，但力并不是最大，因此弯矩并不是最大。根据分析，齿根所受的最大弯矩发生在轮齿啮合点位于单对齿啮合区最高点时。因此，齿根弯曲强度也应该按载荷作用于单对齿啮合区最高点来计算。以下便是对齿轮齿根的抗弯曲疲劳强度的校核过程。
由机械设计式（10-4）：?F??F0?Ysa?K?Ft?YFa?Ysa?[?F]对此齿轮进行校核，由已
b?mYFa?2.12，知齿轮齿数 Z?33，查表10?5，得出齿形系数YFa及应力校正系数YSa分别为：YSa?1.865。
扇形齿轮的受力和小齿轮受力的大小是一样的。 则 Ft?66475N。 代入数据得：?F?1.78?66475?2.12?1.865?292..5MPa
200?8所以?F?[?F]?628MPa。 即扇形齿轮的设计符合设计要求。
3.3.6 齿轮接触强度校核
可以由机械设计式(10?6)校核接触强度：
?H?
PCa???ZE??[?H] (3-22)
- - 22
河北工程大学毕业设计
式中：
??——啮合齿面上啮合点的综合曲率半径，mm
Z?——弹性影响系数，MPa。
12PCa?FCa66475??332.37N L200对于标准齿轮，节圆就是分度圆，得
?1??2?d1sin? (3-23) 2d2sin? (3-24) 21?1?1节点啮合的综合曲率：代入数据得：
1???1?2 (3-25)
???1111????0.0184m
d1sin?d2sin?176?sin20?1584sin20?得???54.3
查机械设计表10?6得弹性影响系数ZE?189.8MPa 查机械设计图10-21（d）得齿轮的接触疲劳强度极限??H? 取??H??1170MPa 代入数据得：?H?332.7?189.8?467.67MPa 54.812由?H???H??1170MPa
所以扇形齿轮和小齿轮的齿根弯曲疲劳强度和接触疲劳强度均满足强度要求。
3.4（Ⅰ）轴的设计
根据翻转机构的结构设计，该机构一共有4根轴，位于两边的轴的扭矩最大为中间两轴的两倍，属于重要的轴，所以在此设计位于两边的轴。
- - 23
河北工程大学毕业设计
3.4.1（Ⅰ）轴的结构工艺性
在设计轴的结构时，应尽可能使轴的形式简单，并有良好堵塞加工和装配工艺性能，以减少劳动量，提高劳动生产率和降低应力集中。
设计时应考虑以下几点：
1.在保证零件都能装配到应有位置时，轴的台阶数越少越好，相邻两段的过度台阶应满足轴肩的要求。
2.轴的台阶应能保证让零件通过和顺利装拆及可靠定位。
3.轴端、轴头、轴径的端部都应有倒角，当轴上需开横孔时，孔端也应有倒角，一般用45#。
4.结构尺寸，直径、圆半径、倒角、键槽等尺寸应符合标准和规定。 5.同一轴上各键槽、圆周半径、倒角、中心孔等尺寸应尽量取同样尺寸。 必要时可以设置砂轮越程槽和退刀槽，以便于磨削加工或切制螺纹。
3.4.2（Ⅰ）轴的材料
根据工作要求可知此轴为传动轴。
轴的材料主要是碳纲和合金钢。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底，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故用碳钢制造轴优先考虑，其中最常用的是45钢。
合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能，但价格比较贵。因此传递大动力，并要求减少尺寸与重量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温下的轴，常采用合金钢。
必须指出：在一般工作温度下（低于2000C）时，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不多，因此在选择钢的种类和确定钢的热处理方法时，根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯矩或扭矩刚度。
但也应当注意，在即定条件下，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方法来提高轴的刚度。
根据以上可以选轴的材料选为45钢。
3.4.3小齿轮轴上的受力
- - 24
河北工程大学毕业设计
前面我们已经求出作用在小齿轮上的力，同时这些力也作用在小齿轮轴上。 即：
Ft?2T12?5849.8??66475N ?3d1132?10Fr?Ft?tan??66475?tan20??21272N
Fn?Ft66475??70793N ?cos?cos203.4.4 计算轴的最小直径
我们是按扭转强度条件来计算轴的最小直径，这种方法只按轴的扭矩来计算轴的强度：如果还受不大的弯矩时，则用降低需用扭转切应力的方法予以考虑。在做轴的结构设计时，通常用这种方法来初步估算轴的直径。对于不大重要的轴，也可作为最后的计算结果。轴的扭转强度条件为：
?T?式中：
T???T? (3-26) WT?T——扭转切应力，MPa； T——轴所受的扭矩，N?m；
WT——轴的抗扭截面系数，mm3；
??T?——许用扭转切应力，MPa。
查《机械设计》表15-3 轴常用几种材料的??T?及A0值，得45号钢的??T??45MPa。 由轴的工作情况可知，安装齿轮的轴所受的扭矩最大，其大小为：
T?2?2924.9?5849.8N?m。
轴的抗扭截面系数为：WT??d316 (3-27)
由以上的公式得：d?316T (3-28)
??T???代入数据得：d?316?5849.8?95mm
45?106?3.14- - 25
河北工程大学毕业设计
考虑轴上要安装键，为安全起见，我们取：
d?110mm
轴的最小直径显然在轴端安装轴承处，为了使所选的轴直与轴承的孔径din相对应，故需同时选取轴承型号。查机械零件设计手册，由GB297-84，单列圆锥滚子轴承选取7622E。
3.4.5 确定轴的各段尺寸和长度
1.第一段用于安装轴承和小齿轮，由上面的计算得出该端轴的直径为110mm，由小齿轮宽200mm，查机械零件设计手册得轴承的宽度为51.5mm，同时查出轴承挡圈和轴承端盖的长度，总计为37mm，最后取该段轴的总长为337mm。
2.第二段只是在该段轴的右端安置一个轴承，同时配合型钢的长度要求，我们取该段轴的长为997mm，由于轴的定位肩的高度h一般取为（0.07～0.1）d，取轴的直径为130mm。同时我们将与轴配合的轴承选取出来，查机械零件设计手册，得出轴承选用27326E。
3.第三段用于安装翻转台，长度取814mm，直径取140mm。
4.第四段用于安装联轴器，取直径为130mm，长度的选取根据后面的联轴器的选取得出为212mm。
3.4.6联轴器的选择
由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩Tca，计算公式为：
Tca?KA?T (3-29)
式中：
T——公称转矩，N?m
KA——工作情况系数。
选取工况系数为KA?1.5，由轴上的转矩为T?2924.9N?m 得 Tca?1.5?2924.9?4387.35N?m
查机械设计手册（GB4323-2002）选取LT12型联轴器，该联轴器的公称转矩
?T??8000N?m。从而Tca??T?，满足设计要求。
又因为LT12型联轴器的轴径长为212mm，所以前面我们取第四段轴的长度为212mm。
- - 26