机械基础综合课程设计设计计算说明书
MH?55228.47N?mm总弯矩 扭矩T M?55228.47?20101.79?58773.00N?mm T1?34837.32N?mm22MV?20101.79N?mmM?58773.00N?mmT1?34837.32N?mm 第 - 16 -页
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??0.6 W?13265.1 ?ca?4.7MPa[??1]?60MPa A0=115 d≥28.93mm 图7-2 I轴的载荷分析图 根据教材P373公式（15-5）及上表中的数据，以及轴单向旋转， 扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.6。 抗弯截面系数 W?0.1d3?0.1?513?13265.1 第 - 17 -页
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轴的计算应力 ?ca?M2?(?T)W2?58773?(0.6?34837.32)13265.122MPa?4.7MPa d1?35mmd2?41mmd3?48mm d4?41mmd5?35mm 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查得[??1]?60MPa。因此?ca?[??1]，故轴的强度符合要求。 ? 传动轴的设计计算 1、 按扭矩初算轴径 图7-3 II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 (2.49/156.39)1/3mm=28.93mm 2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 齿轮与轴的周向定位采用平键连接，大小齿轮安装轴段直径相同，查得平键截面b?h?12mm?8mm，键槽用铣刀加工，长为36mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7n6 L1?49mmL2?56mmL3?10mm L4?88mmL5?47mm；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此时选轴的直径尺寸公差为m6。 （2）确定轴各段直径和长度 表7-2 II各轴段直径 名称 依据 大于轴最小径28.93mm，选择轴承6307，轴承内径d=35mm，外径D=80mm，宽度B=21mm 安装齿轮段d2?d1 确定结果（mm） d1 35 d2 d2?d1?2(0.07~0.1)d1?35?(4.9~7)?39.9~4241 d3 轴肩段h?(0.07~0.1)d，取h=3.5mm 第 - 18 -页
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d4 d5 d4?d2 d5?d1（同一对轴承） 41 35 Ft2?1244.29NFr2?452.88NFn2?1324.15NFt3?3577.65NFr2?1302.16NFn2?3807.27N（3）确定轴各段直径和长度 1轴段的长度L1：L1?B??3??4?2?21?18?8?2?49mm 轴承型号为6307，轴承宽度B=21mm，?3为齿轮端面与箱体 内壁的距离，?4为轴承内端面与箱体内壁之间的距离。 2轴段的长度L2：L2?B2?2?56?2?54mm，齿宽B2?56mm。 3轴段的长度L3：L3=10mm，为两齿轮间距。 4轴段长度L4：L4?B3?2?90?2?88mm，齿宽B3=90mm。 5轴段长度L5：L5?B??6??23?B3?4?47mm 轴承宽度B=21mm，?6为I轴轴段4的长度122mm，?23为II 轴上两齿轮间的距离。 3按弯扭合成应力校核轴的强度 （1）求作用在齿轮上的力 作用在齿轮2上的力为 2T12?34.84Ft2?Ft??N?1244.29N ?3d56?10Fr2?Fr?Fttan??1244.29tan20N?452.88N 0L1?64.5mmL2Fn2?Fn?Ftcos??1244.29cos200N?1324.15N?83mmL3?79.5mmFNH1??362.23NFNH2??1971.13NFNV1?324.20NFNV2?1430.84N已知低速级小齿轮的分度圆直径d3?85mm Ft3?2T2d3?2?152.0585?10?3N?3577.65N0 Ft33577.65 Fn3??N?3807.27N0cos?cos20 （2）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图（图7-3）做出轴的计算简图（如图7-4a）。 根据轴的计算简图做出轴的水平面上的弯矩MH图（图7-4b）、 垂直面上的弯矩MV图（图7-4c）、总弯矩M图（图7-4d）和扭矩第 - 19 -页
Fr3?Ft3tan??3577.65tan20N?1302.16N 机械基础综合课程设计设计计算说明书
图（图7-4e）。 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。 ML1?64.5mm,LFNH1???83mm,L3?79.5mm,L1?L2?L3?227mm2Ft1?L3L1?L2?L379.5221Ft2L2?L3L1?L2?L3H?59998.85N?mmMV?69417.12N?mmM?91752.92N?mmT1??997.545N?mm83?79.5221?1244.29??3577.65N??362.23NFNH2?Ft1?Ft2?FNH1?1244.29N?3577.65?214.37N??1971.13NFNV1??L2?L3L1?L2?L3?452.88?Fr1?79.5227L3L1?L2?L3Fr2 162.5221?1302.16N?324.20NFNV2?Fr1?Fr2?FNV1?452.88N?1302.16?324.20N?1430.84N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??362.23NFNH2??1971.13N垂直面V FNV1?324.20NFNV2?1430.84N 弯矩M 总弯矩 MH?69417.12N?mm,MV?59998.85N?mmM?69417.12?59998.85?91752.92N?mm 8522462?1244.29?2462??997.545N?mm22T1?Ft1?Ft2852扭矩T ?3577.65? 第 - 20 -页