重庆交通大学2009级机械设计课程设计
FNH2?6823.53N FNV2?2483.56N 弯矩M MH?375294.15N?mmMV?136595.8 总弯矩 扭矩T
M?399379.66N?mm T?2030000N?mm
Ⅵ.按弯扭合成应力校核轴的强度
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进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.6，轴的计算应力
?ca?M2?(?T)W2?20.87MPa
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计》表11.2查得[??1]?60MPa 因此?ca?[??1]，故安全。 Ⅶ.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面
截面A，Ⅱ,Ⅲ,B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A,Ⅱ,Ⅲ,B均无需校核。
从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面Ⅴ的应力集中的影响和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅴ不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面Ⅵ显然更不必校核。由《机械设计》第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴 只需校核截面Ⅳ左右两侧即可。 (2).截面Ⅳ左侧
抗弯截面系数 W?0.1d3?0.1?803?51200mm3 抗扭截面系数 WT?0.2d3?0.2?403?102400mm3 截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M左?M? 截面Ⅳ 上的扭矩T为
T?2030000N?mm 截面上的弯曲应力 ?b?MW?3.47MPa 55?2955?177411.78N?mm
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截面上的扭转切应力 ?T?平均应力
?m?0MPa，?m?应力幅
?a??b?3.74MPa，?a??m?9.91MPa
轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计》表11.2得?B?640MPa，??1?275MPa，
??1?155MPa。
TWT?19.82MPa
?T2?9.91MPa
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??及??按《机械设计》附表1.6查取。因
rd?2.080?0.025，
Dd?8580?1.0625，经差值后可查得
???1.90，???1.30
又由《机械设计》图2.7可得轴的材料的敏性系数为 q??0.80，q??0.85 故有效应力集中系数为
k??1?q?(???1)?1.72 k??1?q?(???1)?1.26
由《机械设计》图2.9 的尺寸系数???0.65；由图2.9的扭转尺寸系数???0.76 轴按磨削加工，由《机械设计》图2.12得表面质量系数为 ??????0.92 轴未经表面强化处理，即?q?1，则综合系数为 K??k??1?1?2.73
??k???1 K??
??????1?1.74
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查机械设计手册得碳钢的特性系数
???0.1~0.2，取???0.1 ???0.05~0.1，取???0.05 于是，计算安全系数Sca值，则 S????1K??a????m?46.08
S????1K??a????m?8.74
Sca?故可知其安全。 (3).截面Ⅳ右侧
S?S?S??S?22?14.92?S?1.5
抗弯截面系数 W?0.1d3?0.1?853?61412.5mm3 抗扭截面系数 WT?0.2d3?0.2?853?122825mm3 截面Ⅳ右侧的弯矩M为 M?M?55?2955?177411.78N?mm
右 截面Ⅳ 上的扭矩T为
T?2030000N?mm 截面上的弯曲应力 ?b? 截面上的扭转切应力 ?T?平均应力
?m?0MPa，?m?应力幅
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M右W?2.89MPa
TWT?16.53MPa
?T2?8.27MPa
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?a??b?2.89MPa，?a??m?8.27MPa
过盈配合处的
k???，由附表1.4用插值法求出，并取
k????0.8k???，于是得
k???3.16，
k?2.53
????轴按磨削加工，由《机械设计》图2.12得表面质量系数为 ??????0.92 故得综合系数为
K???k??1?1?3.25
??? Kk?1?????1?2.62
???所以轴在截面Ⅳ右侧的安全系数为 S??1??K??a?????36.32
m S??1??K?8.11
??a????m SS?S?ca?.92
S2?S?1.5??S2?7? 故
该
轴
在
截
面
Ⅳ右侧的强度(二).高速齿轮轴的设计
Ⅰ.输入轴上的功率P?、转速n?和转矩T?
由上可知P??9.3kw，n??970rmin，T??91.56N?m Ⅱ.求作用在齿轮上的力 因已知小齿轮的分度圆直径 d1?mz1/cos??72.1mm 而圆周力 F2TIIX346t?d?2172.1?9597N
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也是足够。的