南京工业大学学士学位论文
图4-2 弯扭合成图
Fr=G1?G2?G?3(7?6?1)?10?140NL1?F2?71mmFFAV.L?FR.L2FFBV.L?FR.L1
F?FR.L2
FAVL?70NFFR.L1FBV?L?70NM1y=M2y=0MH?FR.L1?140?71?9940N.mm
若是轴强度合格，则
?M2?????2ca=W???-1? 式中：
?ca——轴的计算应力，MPa。 M——轴所受的弯矩，N.mm。 T——轴所受的扭矩，N.mm。 W——轴的抗弯截面系数，mm3。 ?——截面系数。
本次设计轴的材料为45号刚，查表得：
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4.3） （
第4章 机械部件的设计与校核
?取0.6，??-1?取60
图4-3 轴的危险截面断面图
图中，b=8mm，t=3.5mm，d=30mm
W?所以：
?d3bt?d-t?32-2d2303?8?3.5?30?3.5?=??2323mm3 322?302?ca=M2???T?W2?99402??0.6?40000?23232?11.18
即 ?ca=11.1?8????1?所以本次设计的轴强度合格。
604.2 键的选择与强度的校核
1大臂旋转轴键联接处键的强度校核
选择普通圆头平键，GB/T1096 b?h?l?10?8?70
平键联接传递转矩时，其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。 查得载荷在键的工作表面上均匀分布，普通平键联接的强度条件：
2T?103?P??[?P] （4-4）
kld式中：
T——传递的转矩，N.m。
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K——键与轮毂键槽的接触高度，mm；k=0.5h,此处h为键的高度，mm。
l——键的工作长度，mm；圆头平键l?L?b，这里L为键的公称长度，mm；b为
键的宽度，mm。
d——轴的直径，mm。
[?P]——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa。
从本书表6?2查得材料为钢和铸铁在轻微冲击载荷作用下的许用挤压应力分别为
100?120MPa和50?60MPa。
键的材料为45号钢，大臂与钻转轴的材料分别为HT150和45号钢。三者中最弱的材料是铸铁，测试中存在轻微冲击载荷，故[?P]为50?60MPa，取其平均值，[?P]=55MPa。
此处键传递的转矩T=40N?m，键与轮毂键槽的接触高度k=4mm，键的工作长度
l?70?10mm?60mm，轴的直径d=30mm。将这些数据代入公式（4.4）得：
2T?103?P?
kld32?40?10MPa ?4?60?30 ?11.11MP[?P] a?故键的强度满足要求，键联接安全。 2. 小臂旋转轴键联接处键的强度校核
选择使用普通圆通平键 ，GB/T1096 尺寸b?h?l?10?8?60
平键联接传递转矩时，其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。 查得载荷在键的工作表面上均匀分布，普通平键联接的强度条件：
2T?103?P??[?P]
kld式中：
T——传递的转矩，N?m。
K——键与轮毂键槽的接触高度，mm；k=0.5h,此处h为键的高度，mm。
l——键的工作长度，mm；圆头平键l?L?b，这里L为键的公称长度，mm；b为
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第4章 机械部件的设计与校核
键的宽度，mm。
d——轴的直径，mm。
[?P]——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa。
从本书表6?2查得材料为钢和铸铁在轻微冲击载荷作用下的许用挤压应力分别为
100?120MPa和50?60MPa。
键的材料为45号钢，大臂与旋转轴的材料分别为HT150和45号钢。三者中最弱的材料是铸铁，测试中存在轻微冲击载荷，故[?P]为50?60MPa，取其平均值，[?P]=55MPa。
此处键传递的转矩T=40N?m，键与轮毂键槽的接触高度k=4mm，键的工作长度l=30-10=20mm，轴的直径d=30mm。将这些数据代入公式（5-4）得：
2T?103?P?=23403103/4320330=33.33MPa<[σ]
kld故键的强度满足要求，键联接安全。
4.3 轴承寿命的校核
本次设计由于大臂与小臂旋转轴所设计的轴承是一样的，故选用四口相同型号尺寸的轴承，选择深沟球轴承6186，所以校核所受载荷最大的一个轴承合格即可。
本设计校核大臂旋转轴上轴承的寿命，该轴上的轴承只受径向载荷，轴承的预期计算寿命
L/h?100000h。轴承对轴的支撑力与轴承上所受到的径向载荷是一对作用力与反作用力，由前边轴的强度校核部分，可以计算出轴上安装轴承两处的轴承所受到的径向载荷FrB和
FrD大小分别为：
FrB?70N FrD?70N
查《机械设计》第七版P312页公式（13?5）知以小时表示的轴承寿命Lh为：
106C?() （4-5） Lh?60nP式中 ：
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n——轴承的转速，rmin。 C——轴承的基本额定动载荷，kN。 P——载荷，kN。
?——指数，对于球轴承，??3。
轴承的转速n?10rmin，从《最新轴承手册》P296页表3.1?3查得代号为6186深沟球轴承的基本额定动载荷C?40.8kN，将相关数据代入轴承寿命Lh计算公式可求得：
106C?106408003Lh?()??()h?3.3?1011h （4-6）
60nP60?1070Lh远大于Lh/，轴承的寿命满足设计要求。
4.4 联轴器的选择与圆锥销的校核
4.4.1 联轴器的选择.
1. 大臂旋转轴与减速机之间联轴器选择 选择圆锥销套筒式联轴器，如图4-4所示：
图4-4 圆锥销套筒式联轴器结构图 联轴器具体尺寸参数如下：
d1=6mm；d2=4mm；L=45mm；D0=35mm；额定转矩50N.M；圆锥销6?35；圆锥销
4?35
2. 旋转盘与减速机之间联轴器选择
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