机械基础综合课程设计设计计算说明书
??0.6 W?94.55 ?ca?21.93MPa?60MPa 符合要求 A0=115d ≥42.23mm 图7-4 II轴的载荷分析图 KA?1.3 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。 Tca?614.71N?m 抗弯截面系数 322?dbt(d?t)35?12?5?(35?5)????94.55 W? 322d322?35 第 - 21 -页
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轴的计算应力 ?ca?M2?(?T)W2?91752.92?(0.6?997.545)4183.5322MPa ?21.93MPa?[??1]?60MPa所以轴的强度符合要求。 ? 输出轴的设计计算 1、 按扭矩初算轴径 图7-5 III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 (2.39/48.27)1/3mm=42.23mm 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?KAT3，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?472.85N?m?614.71N?m d1?45mmd2?53mmd3?55mmd4?61mm d5?71mmd6?57mmd7?55mm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45mm，故取输入轴最小直径为45mm。 2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。齿轮与轴的连接，查得平键截面b?h?16mm?10mm，键槽用铣刀加工，长为63mm，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂 H 与轴的配合为7；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为n6 H7 14mm?9mm?90mm，半联轴器与轴的配合为；滚动轴承与轴的 k6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7-3 III各轴段直径 第 - 22 -页
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名称 依据 大于轴最小径42.23mm，考虑与联轴器内孔标准直径配合，联轴器选择LX3型，取d1?45mm 联轴器定位确定结果（mm） L1?110mmL2?56mmL3?18mmL4?84.5mm L5?10mmL6?83mmL7?46.5mmd1 45 d2 d2?d1?2(0.07~0.1)d1?45?(6.3~9)?51.3~54 53 d3 55 轴承轴承内经d?55mm，外径 D?90mm，宽度B?18mm d4 考虑轴承定位 61 h?(0.07~0.1)d4?(4.27~6.1)，取d5 71 h?5，d5?61?2?5?71mm 考虑到齿轮的轴向定位采用套筒， d6 57 取d6?57mm d7?d3（同一轴承） d7 55 （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=112mm，取L1?110mm。 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，t4取齿轮距箱体内壁之间的距离??16mm，考虑到箱体铸造误差，在Fr4?1302.16N 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Fn4?3807.27N L2?20?11?25?56mm。 3轴段的长度L3：L3应略小于或等于深沟球轴承宽度，L3 =18mm。 B=15mm，箱座厚度??8mm，a?l1???s?B?25mm，则第 - 23 -页
考虑轴承d3?d2选用代号为6011F?3577.65N机械基础综合课程设计设计计算说明书
B1?B22B3?B424轴段长度L4：L4?16??84.5mm?B2??23??10?4 L1?175mmL25轴段长度L5：该轴段为齿轮定位轴环，其长度为 L5?1.4h?1.5?5?7mm?145mm，取L5?10mm。 L3?79mmFNH1??1261.76NFNH2??2315.89NFNV1??459.24NFNV2??842.92N6轴段长度L6：该轴段为安装齿轮轴段，其长度略小于齿轮宽度，L6?83mm。 7轴段长度L7：该轴段为齿轮安装段并加套筒来保证齿轮和轴承的轴向定位，L7?43?B3?B42?2?1?46.5mm。 3按弯扭合成应力校核轴的强度 （1）求作用在齿轮上的力 Ft4?Ft3?2T2d3?2?152.0585?10?3N?3577.65N0 MH??182955.2N?mmMV??66589.8N?mmM?194696.70N?mmT1?420000N?mmFr4?Fr3?Ft3tan??3577.65tan20N?1302.16N Fn3?Fn3?Ft3cos??3577.65cos200N?3807.27N（2）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图（图7-5）做出轴的计算简图（如图7-6a）。 根据轴的计算简图做出轴的水平面上的弯矩MH图（图7-6b）、 垂直面上的弯矩MV图（图7-6c）、总弯矩M图（图7-6d）和扭矩 图（图7-6e）。 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。 L1?175mm,L2?145mm,L3?79mm,L2?L3?224mm L379FNH1??Ft4???3577.65N??1261.76N L2?L3224 FNH2?Ft4?FNH1??3577.65N?1261.76N??2315.89N L379 FNV1??Fr4???1302.16N??459.24NL2?L3224 FNV2?Fr4?FNV1??1302.16N?459.24N??842.92N 现将计算出的截面C处的MH、MV及M的值列于下表。 载荷 水平面H 垂直面V 第 - 24 -页
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FNH1??1261.76NFNH2??2315.89NFNV1??459.24NFNV2??842.92N支反力F 弯矩M 总弯矩 扭矩T MH??182955.2N?mm,MV??66589.8N?mmM?(?182955.2)?(?66589.8)?194696.70N?mmT1??2.8?10?3223002N?mm?420000N?mm 第 - 25 -页