长度应该略小于84mm,取80mm。
2轴段4-5,此处与大齿轮配合,取直径为齿轮孔径70mm,长度略小○
于轮毂长度取为68mm。
3轴段5-6,选取轴承型号为33109,由轴承内圈直径得轴段直径为○
45mm。又考虑大齿轮与小齿轮的配合,大齿轮与内壁距离为10mm。轴承距离内壁取2mm左右,最后确定轴段长度为48mm。
4轴段3-4,○此段用于大齿轮定位,轴肩高度为4mm,所以直径取78mm,长度取10mm。
5轴段2-3,左端用于轴承定位,轴肩高度取5.5mm,直径为52mm,○
又有轴承距离内壁2mm左右,轴段长度得出为71mm。
6轴段6-7,根据轴承和端盖宽度,再是轴稍微伸出一段,确定轴段○
长度为20mm,直径取轴承内圈大小为43.5mm。
⑧轴段1-2,此段装轴承33109,轴颈去45mm,轴段长度去26mm。 ⑨零件的周向定位 查[1]附表4-1得
左端半联轴器定位用C型平键,宽度为12x8mm,长度略小于轴段,取70mm,选取键12?70,
右端大齿轮定位用平键,宽度为20x12mm,长度略小于轴段,取60mm,选取键20?60。 ⑩轴上圆角和倒角尺寸
参考[3]表15-2,取轴端倒角为2mm,圆角取1.6mm (5)求轴上的载荷
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根据轴的结构图和受力情况得出轴所受弯矩扭矩如图所示 圆周力Ft?3207N,轴向力Fr?1194N,径向力Fa?730N
支反力:F1V?1113N,F2V?81N,F1H?1123.3N,F2H?2083.7N弯矩M:MH?143782.4N?mm,MV1?142464N?mm,MV2?5589N?mm总弯矩:M1?202408N?mm,M2?143875N?mm
(6)按弯扭合成应力校核轴的强度
由上图可知,应力最大的位置,只需校核此处即可,根据[3]式15-5及以上数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取
??0.6,由[3]表15-4 查的W公式,轴的计算应力
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?ca?M2?(?T3)2W2?2202408?(0.6?601880)20.1?70312.15MPa
查[3]表15-1得[??1]?70MPa,因此?ca?[??1],轴安全。 (7)精确校核轴的疲劳强度 1判断危险截面 ○
截面1 ,2,6,7只受扭矩作用,虽然键槽轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度,但是由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的,所以截面1,2,6,7 均无需校核。
由上述计算已知齿轮中点C处应力最大,截面4的应力集中影响和截面5的相近,但截面4不受扭矩作用,而且截面较大,所以不必做强度校核。 截面C上虽然应力较大,但应力集中不大而且这里的轴颈最大,故截面C也不必校核。显然截面3也不用校核,所以只需校核截面5两侧即可。 2截面5的左侧 ○
mm3 抗弯截面系数W?0.1d3?0.1?703?34300抗扭截面系数WT?0.2d3?68600mm3 截面4左侧的弯矩为
54.5?32.5M?202408??81706N?mm
54.5截面6上的扭矩为T3?601880N?mm 截面上的弯曲应力
?b?M.81706??2.38MPa W3430023
截面上扭转切应力
?3T?TW?601880?8.77MPa T68600轴的材料为40Cr,调质处理。由[3]表15-1查得
?B?735MPa,??1?355MPa,??1?200MPa。
综合系数的计算
r查[3]附表3-2,由d?270?0.03,Dd?1.56 经直线插入,得因轴肩而形成的理论应力集中为
???2.14,???1.81,
由[3]附图3-1得轴的材料敏感系数为q??0.81,q??0.85, 则有效应力集中系数为,按[3]式(附表3-4)
k??1?q?(???1)?1.92 k??1?q?(???1)?1.69
由[3]附图3-2,3-3查得尺寸系数为???0.73,扭转尺寸系数为
???0.9,
查[3]附图3-4,轴采用精车加工,表面质量系数为??????0.86,轴表面未经强化处理,即
?q?1,则综合系数值为
K???k??1?1?2.06
???Kk?1????1?3.04
????碳钢系数的确定
碳钢的特性系数取为???0.1,???0.05
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安全系数的计算 轴的疲劳安全系数为
S????1K??45.3
??a???mS??1??K??7.44
?a????mSS?S?ca?S2?7.34?S?1.5
??S2?故此处安全。 ○
3截5的右侧 抗弯截面系数W?0.1d3?0.1?453?9112.5mm3 抗扭截面系数W3T?0.2d3?18225mm 截面5右侧的弯矩为
M?81706N?mm
截面5上的扭矩为T3?601880N?mm 截面上的弯曲应力
?b?MW?817069112.5?8.97MPa 截面上扭转切应力
?T3T?W?601880?33MPa T18225轴的材料为40Cr,调质处理。由[3]表15-1查得?B?735MPa,??1?355MPa,??1?200MPa。
综合系数的计算 查[3]附表3-2,由r?2Dd45.?0.044,d?1.56
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