机械基础综合课程设计设计计算说明书
⑵根据教材P206图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN3?0.83，KFN4?0.86。 ?FE3?500MPa?FE4?380MPaKFN3?0.83KFN4?0.86⑶计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，根据教材P205公式10-12得 [?F]3?[?F]4?FFN3?FE3SFFN4?FE4S??0.83?5001.40.86?3801.4MPa?296.43MPa MPa?233.43MPa⑷计算载荷系数K K?KAKVKH?KH??1.25?1.02?1?1.35?1.721 [?F]3?296.43MPa[?F]4?233.43MPaK?1.721⑸查取齿形系数 根据教材P200表10-5查得YFa3?2.65；YFa4?2.225。 ⑹查取应力校正系数 根据教材P200表10-5查得YSa3?1.58；YSa4?1.765。 YFaYSa⑺计算大、小齿轮的并加以比较 [?F] YFa3YSa32.65?1.58??0.01412 [?F]3296.43 YFa4YSa42.148?1.794??0.01682YFa3=2.65 [?F]4233.43YSa3=1.58 大齿轮的数值大。 YFa4=2.225 设计计算 YSa4=1.765 21/3m?(2?1.721?152050?0.01682/1?24)mm?2.48mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根 弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲 强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力， 仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度 算得的模数2.48并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得 的分度圆直径d3?84.205mm，算出小齿轮齿数 d84.205 Z3?3??34m2 Z4?3.24?34?110大齿轮齿数 4.计算几何尺寸 第 - 11 -页
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⑴计算分度圆直径 d3?Z3m?34?2.5?85mmd4?Z4m?110?2.5?275mmm?2.5mm Z3?34Z4?110d3?85mmd2?275mm ⑵计算中心距 a?d3?d42?85?2752mm?179.5mm ⑶计算齿轮宽度 b??dd3?1?85mm?85mm 取B3?90mm，B4?85mm。 5.误差交合 滚筒实际转速n实=n0?n理论?n理论n理论 ，a?179.5mmb?85mmB3?90mmZ1Z2?Z3Z4?710?28123?34110?49.96r/min 误差为求）。 =50.93?49.9650.93=0.019（在?0.05范围内，符合要B4?85mm 误差=0.019<0.05 符合要 第 - 12 -页
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七、轴的设计计算 ? 输入轴的设计计算 1、 按扭矩初算轴径 图7-1 I轴示意图 选用45钢调质，硬度217~255HBS。根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=115。 d≥115 (2.59/710)1/3mm=17.7mm 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩Tca?KAT1，根据教材P351表14-1，考虑到转矩变化很小，故取KA?1.3，则 Tca?1.3?34.84N?m?45.292N?m A0=115 d≥17.7mm KA?1.3 Tca?45.292N?m 按照计算转矩Tca应小于连轴器公称转矩的条件，根据《机械设计综合课程设计》P146表6-100，选用LX3型弹性柱销联轴器，公称转矩为1250N?m。半联轴器的轴孔直径为30mm，故取输入轴最小直径为30mm。 2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 考虑到齿轮分度圆与轴径相差不太大（da?2d），选用齿轮轴。 半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。选用圆头（A型）普通平 键，键的尺寸为b?h?l?8mm?7mm?56mm，半联轴器与轴的配合 H7 为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此时选K6 轴的直径尺寸公差为m6。 （2）确定轴各段直径和长度 表7-1 I各轴段直径 名称 依据 确定结果（mm） 第 - 13 -页
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大于轴最小径17.7mm，电机轴径d1 38mm，d1?(0.8~1.2)D且考虑与联轴器内孔标准直径配合，联轴器选择LX3型 联轴器定位30 d2 d2?d1?2(0.07~0.1)d1?30?(4.2~6)?34.2~36 35 考虑轴承d3?d2选用代号为6008d3 轴承轴承内经d?40mm，外径D?68mm，宽度B?15mm 考虑轴承定位 考虑到齿轮分度圆与轴径相差不40 d1?30mmd2?35mmd3?40mmd4?46mm d5?60mmd6?46mmd7?40mmd4 46 d5 太大（da?2d），选用齿轮轴，此时d5?da1?60mm 60 d6 d7 d6?d4 d7?d3（同一轴承） 46 40 （3）确定轴各段直径和长度 1轴段安装联轴器：半联轴器宽度L=82mm，取L1?80mm。 2轴段的长度：L2?Ls1?t?a，其中Ls1为联轴器的内端面至轴 承端盖凸缘厚度，Ls1?15~20mm ，取Ls1?20mm ；t为轴承端盖 凸缘厚度，t?11mm；a为轴承盖的上端面至轴承座孔边缘的距离， 取齿轮距箱体内壁之间的距离??16mm，考虑到箱体铸造误差，在 确定轴承位置时，应距内壁一段距离s，取s=8mm，已知轴承宽度 B=15mm，箱座厚度??8mm，a?l1???s?B?25mm，则L2?20?11?25?56mm。 L1?80mmL2?56mmL3?15mmL4?122mmL5?60mmL6?24mmL7?15mm3轴段的长度L3：L3应略小于或等于深沟球轴承宽度，L3=15mm。 4轴段长度L4：取?轴上两齿轮间的距离?23?14mm， 第 - 14 -页
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B1?B22L4???s?B3??23??16?8?90?10?2?122。 5轴段长度L5：其长度与齿宽相同，L5?60mm。 6轴段长度L6：L6???s?16?8?24mm。 7轴段长度L7：其长度等于轴承宽度，L7?15mm。 3按弯扭合成应力校核轴的强度 （1）求作用在齿轮上的力 已知高速级小齿轮的分度圆直径d1?56mm Ft?2T1dFtcos??2?34.8456?10?3N?1244.29N0Fr?Fttan??1244.29tan20N?452.88N Fn??1244.29cos200N?1324.15N Ft?1244.29N（2）求轴上的载荷 F?452.88N 首先根据轴的结构图（图7-1）做出轴的计算简图（如图7-2a）。 r 垂直面上的弯矩MV图（图7-2c）、总弯矩M图（图7-2d）和扭矩 图（图7-2e）。 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截 面。 L2?159.5mm,L3?61mm,L2?L3?221mm L361.5FNH1?Ft??1244.29N?346.26N L2?L3221 FNH2?Ft?FNH1?1244.29N?346.26N?898.03N FNV1?L3L2?L3Fr?61.5221?452.88N?126.03N根据轴的计算简图做出轴的水平面上的弯矩MH图（图7-2b）、Fn?1324.15NL2?159.5mmFNV2?Fr?FNV1?452.88N?126.03N?326.85NL3?61mmFNH1?346.26NFNH2?898.03NFNV1?126.03NFNV2?326.85N现将计算出的截面C处的MH、MV及M的值列于下表。 载荷 支反力F 水平面H FNH1?346.26NFNH2?898.03N 垂直面V FNV1?126.03NFNV2?326.85N 弯矩M MH?55228.47N?mm,MV?20101.79N?mm第 - 15 -页