沈阳理工大学应用技术学院 机械设计课程设计说明书
3)作垂直面内的弯矩图，支点反力为
FVA?Fr1?3988?Fa1?19.42588?122.1?479.8??357.7N
FVB?Fr1?FVA?275.6?357.7?633.3N
Ⅰ—Ⅰ截面左侧弯矩为
MV1左?FVA?AO??357.7?49?17527.3N?mm
Ⅰ—Ⅰ截面右侧弯矩为
MV1右?FVB?BO?633.3?39?24698.7N?mm
Ⅱ—Ⅱ截面处的弯矩为
MVII右?FVB?26.5?633.3?26.5?16782.45N?mm
4）作合成弯矩图
M?Ⅰ—Ⅰ截面
22MH?MV MI左?MI右?Ⅱ—Ⅱ截面
2M2VI左?MHI?23648N?mm
M2VI右?M2HI?29360N?mmMII?5）作转矩图
2M2VII?MHII?19950N?mm
T?9.55?106Pn?9.55?1062.11420?14123.23N?mm
6）求当量弯矩图（修正系数?为0.6）
Ⅰ—Ⅰ截面
MeI?Ⅱ—Ⅱ截面
22M2（?T）?（29360）?（0.6?14123.23）?30558N?mm I右?MeII?22M2?（?T）?（19950）?（0.6?14123.23）?21675N?mm II7）确定危险截面及校核强度
弯矩MeⅠ>MeⅡ,故截面Ⅰ—Ⅰ可能为危险截面，但由于轴径不等，也应对截面Ⅱ—Ⅱ进行校核 Ⅰ—Ⅰ截面
?eI?Ⅱ—Ⅱ截面
MeIW?MeI0.1d3?MeI0.1?353?305580.1?353?7.17MPa
?eII?
MeIIW?MeII0.1d3?MeII0.1?30311
?216750.1?303?8.02MPa
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查表得16.3得???1b??60Mpa，满足?e????1b?的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度
5.修改轴的结构
因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再进行结构修改。 （二）、中间轴设计
1、按扭矩强度估算轴径（最小直径） 根据教材表16.2得C=118～107
d?C3Pn?(107~118)31.96338.1?19.2~21.20mm d≥19.8~22.26mm；
由设计手册取标准直径d=20mm 2、 设计轴的结构
3、 计算轮齿受力
（1）T?9.55?106Pn?9.55?106?1.96338.1?5.54?104N?mm
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d2?d3?Ft2?Ft3?mnz2cos?2mnz3cos?32Td22Td3????1.5?105cos15.13?1.5?30cos14.96??163.16mm?62.10mm2?55400163.162?5540062.10?679N?1784Ntan20?cos15.13?tan20?cos14.96??256N?672N
Fr2?Ft2Fr3?Ft3tan?ncos?2tan?ncos?3?679??1784?Fa2?Ft2tan?2?679?tan15.13??184NFa3?Ft3tan?3?1784?tan14.96??477N轴的受力图：
（2）作垂直面受力图，弯矩MV
FRVA?FRVBFt3?OC?Ft2?BCAC88?Ft3?Ft2?FRVA?(1784?679?1566)?897N?1784?66?679?29.5?1566N
MVB?FRVA?AO?1566?22?34452N?mmMVC?FRVB?BC?897?29.5?26461.5N?mm
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（3）作水平面受力图，弯矩MH
Fr3?AO?Fr2?AB?Fa2?FRHB?ACFr3?OC?Fr2?BC?Fa2?FRHA?ACd3d22d22?Fa3?d32?d32?672?22?256?58.5?184?88672?66?256?29.5?184?88163.162163.162?477?62.1262.12?79N?337N?Fa3??477?'MHB?FRHA?AO?79?22?1738N?mm''MHB?FRHA?AO?Fa3?'MHC?FRHB22?BC?337?29.5?9941.5N?mmd22?337?29.5?184??79?22?477?62.1?16549N?mm''MHC?FRHB?BC?Fa2?163.162??5069N?mm（4）作合成弯矩图
'MB?''MB?2'2MVB?MHB?2''2MVB?MHB?(34.452)2?(1.738)2?34.5KN?mm(34.452)2?(16.549)2?38.2KN?mm(26.4615)?(9.9415)?28.3KN?mm(26.4615)2?(?5.069)2?26.9KN?mm22
M'C?M2VC?M'2HC?''MC?2''2MVC?MHC?（5）做扭矩图
T?5.54?104N?mm
（6）作当量弯矩图
扭矩按脉动循环（α=0.586）
'Mca(B)?M'B?34.5KN?mm''Mca(B)?'ca''2(MB)?(?T)2?'(38.2)2?(0.586?55.4)2?50.1KN?mmM(C)?MC?28.3KN?mm''Mca(C)?
(Mc'')2(?T)2?(26.9)2?(0.586?55.4)2?42.2KN?mm（7）校核
???1?b?51MPa； 轴材料用45钢正火，?B?560MPa，①截面Ⅰ-Ⅰ由d=30mm，可得WB=2700mm
3
?B''Mca(B)WB?501000.1d3?5010027003
?18.56MPa????1?b
②截面Ⅱ-Ⅱ由d=30mm，可得Wc=2700mm
?c?此轴强度安全。
（三）、低速级轴设计
''Mca(C)Wc?422002700?15.6MPa????1?b
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1、按扭转强度估算轴径（最小直径）
d?C3Pn?(107~118)31.82120.75?26.43~29.15mm
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将估算后的轴直径加大3%~5%,取为27.22~30.61mm，由设计手册取标准直径30mm。
2、设计轴的结构
3、按弯扭合成强度校核轴径 已知条件：
Ft1?2T3d4?2?143940173.89?10?3?1655.5N Fa1?Ft1?tan?2?1655.5?tan14.96??442.35N
Fr1?Ft1?tan20?cos?3?1655.5?tan20?cos14.96??623.7N1)画出轴的受力图
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