截面A和截面B处合成弯矩MA?MB?0N?mm 截面C右侧合成弯矩 22MCR?MCHR?MCV?19237.42?35404.952?40293.78N?mm 截面C左侧合成弯矩 22MCL?MCHL?MCV?1585.52?35404.952?35440.43N?mm 截面D右侧合成弯矩 22MDR?MDHR?MDV?444.572?52520.052?52521.93N?mm 截面D左侧合成弯矩 22MDL?MDHL?MDV?24216.52?52520.052?57834.20N?mm f.绘制扭矩图T2?93108N?mm 5.2.3校核轴的强度 因轴截面D左边处弯矩大，同时截面还作用有转矩，因此此截面为危险截面。 d3363?3.14??4578.12 其抗弯截面系数为W???3232M64226.27??14Mpa W4578.12查表15-1[2]得45钢调质处理，则轴的许用弯曲应力[σ-1]=60MPa，σ<[σ-1]，所以强度满足要求。 最大弯曲应力为??
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5.3. Ⅲ轴（输出轴）的设计 （1）已经确定的运动学和动力学参数 转速n3=98.921r/min；功率P3=3.046kW；轴所传递的转矩T3=294066N?mm （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力 由于中间轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取A0=115。 d?A0?3P23.046?115?3?36.01mm n298.921由于最小直径轴段处均为滚动轴承，故选标准直径dmin=45mm （4）设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析。 低速轴设计成普通阶梯轴，轴上的齿轮、一个轴承从轴伸出端装入和拆卸，而另一个轴承从轴的另一端装入和拆卸。轴输出端选用A型键，b×h=14×9mm(GB/T 1096-2003)，长L=63mm；定位轴肩直径为43mm；联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。 b.确定各轴段的长度和直径。 各轴段直径的确定 d1：用于连接链轮，直径大小为链轮的内孔径，d1=45mm。 d2：密封处轴段，左端用于固定链轮轴向定位，根据链轮的轴向定位要求，轴的直径大小较d1增大5mm，d2=50mm,查表16-11[1]，故用：O形橡胶密封圈42.5错误！未找到引用源。 d3：滚动轴承处轴段，应与轴承内圈尺寸一致，且较d2尺寸大1-5mm，选取d3=55mm，选取轴承型号为角接触轴承7211AC d4：考虑轴承安装的要求，查得7211AC轴承安装要求da=64mm，根据轴承安装尺寸选择d4=64mm。 d5：轴肩，故选取d5=69mm。 d6：齿轮处轴段，选取直径d6=62mm。 d7：滚动轴承轴段，要求与d3轴段相同，故选取d7=d3=55mm。 各轴段长度的确定 L1：根据链轮的尺寸规格确定，选取L1=(1.5~2)d1，故取67.5mm。 L2：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，取L2=62mm。 L3：由滚动轴承宽度确定，选取L3=21mm。
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L4：过渡轴段，由箱体尺寸和齿轮宽度确定，选取L4=64mm。 L5：轴肩，选取L5=10mm。 L6：由低速级大齿轮宽度确定，长度略小于齿轮宽度，以保证齿轮轴向定位可靠，选取L6=60mm。 L7：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L7=33.5mm。 轴段 1 2 3 4 5 6 7 直径45 50 55 64 69 62 55 (mm) 长度67.5 60 21 64 10 60 43 (mm) （5）弯-扭合成强度校核 a.画低速轴的受力图 如图所示为低速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力 齿轮4所受的圆周力（d4为齿轮4的分度圆直径） 分度圆直径：d4?184.14mm 作用在齿轮上的力：圆周力：Ft4?2T32?294066?N?3193.94N d4184.14 径向力：Fr4?Ft4tan?tan20?3193.94??1202.58N cos?cos14.835 轴向力：Fa4?Ft4tan??3193.94?tan14.835?845.96N c.计算作用在轴上的支座反力 第一段轴中点到轴承中点距离Lc=91.5mm，轴承中点到齿轮中点距离Lb=114.5mm，齿轮中点到轴承中点距离La=64.5mm d.支反力 轴承A和轴承B在水平面上的支反力RAH和RBH 低速轴上外传动件施加在轴上的径向力Q=1007.1N FAH?Q?(La?Lb?Lc)?Fr4?La?Fa4?La?Lb?Lcd42184.142?1005.91N 1007.1?(64.5?114.5?91.5)?1202.58?64.5?845.96??64.5?114.5?91.5FBH?Q?FAH?Fr4?1007.1?1005.91?1202.58??1201.39N 轴承A和轴承B在垂直面上的支反力RAV和RBV FAV?Ft4?La64.5?3193.94??1150.89N La?Lb64.5?114.5第 30 页 共 39 页
FBV?Ft4?Lb114.5?3193.94??2043.05N La?Lb64.5?114.522?FAV?1005.912?1150.892?1528.53N 轴承A的总支承反力为：FA?FAH22?FBV?1201.392?2043.052?2370.1N 轴承B的总支承反力为：FB?FBHe.画弯矩图 弯矩图如图所示： 在水平面上，轴截面A处所受弯矩： MAH?Q?La?1007.1?64.5?64957.95N?mm 在水平面上，轴截面B处所受弯矩：在水平面上，大齿轮所在轴截面C处所受弯矩： MCHL?FBH?La??1201.39?64.5?77489.66N?mm 错误！未找到引用源。 在水平面上，轴截面D处所受弯矩：在垂直面上，轴截面A处所受弯矩：在垂直面上，轴截面B处所受弯矩：在垂直面上，轴截面C所受弯矩： MCV?FAV?Lb?1150.89?114.5?131776.91N?mm 在垂直面上，轴截面D处所受弯矩：f.绘制合成弯矩图 截面A处合成弯矩弯矩： 22MA?MAH?MAV?64957.952?0?64957.95N?mm 截面B处合成弯矩：截面C左侧合成弯矩： 22MCL?MCHL?MCV?77489.662?131776.912?152871.85mm 截面C右侧合成弯矩： 22MCR?MCHR?MCV?397.882?131776.912?131777.51N?mm 截面D处合成弯矩：g.绘制扭矩图T=294066N.mm 作弯矩图，扭矩图如下
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5.3.3.校核轴的强度 因c处轴截面弯矩大，同时截面还作用有转矩，因此此截面为危险截面。 d3523????13804.16mm3 其抗弯截面系数为W???3232M176500.81??12.78Mpa W13804.16查表15-1[2]得45钢调质处理，许用弯曲应力[σ-1]=60MPa，σ<[σ-1]，所以强度满足要求。 最大弯曲应力为?? 6.滚动轴承的选择和寿命计算 6.1高速轴上的轴承寿命计算 轴承型号 7205AC 内径 25mm 外径 52mm 宽度 15mm 基本额定动载荷 15.8kN 要求寿命为Lh?8?300?8?19200h(8年）。 由前面的计算已知轴水平和垂直面的支反力，则可以计算得到合成支反力：
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