3.输出轴设计与校核 设计项目及说明 1）计算作用在齿轮上的力 转矩T3?1889.09Nm 输出轴上大齿轮分度圆直径d 圆周力Ft?2T3/d?2?1889.09/432 径向力Fr?Fttan??8745.79?tan20? 2）初步估算轴的直径 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 由式 d?A3P3 计算轴的最小直径并加大3％以考虑键n3结 果 T3?1889.09Nm d?432mm Ft?8745.79N Fr?3183.21N 槽的影响 查表 取A=110 则 d?1.03?110?310.30 52.07dmin?70mm 根据dmin圆整，根据GB/T297-95，暂选轴承为深沟球轴承6016，于是得dmin?70mm。 根据轴上的零件布置、安装和定位的需要，初定个轴段的直径及长度，其中轴颈、轴头结构尺寸与轴上相关零件的结构尺寸联系起来统筹考虑。 如图减速器高速轴结构图 3）.绘制轴的弯矩图和扭矩图 求轴承反力 H面 RH1?7071.14N RH1?7071.14N - 26 -
RH2?3384.27N RH2?3384.27N V垂直面： Rr1?2574.34N Rr2?1231.77N 弯矩 RV1?2574.34N RV2?1231.77N Mr?243.28N?m 合成弯矩 Mr?243.28N?m M?711130N?mm M?MU22?MV22N?mm 扭矩 T?2509.30N?m 轴的受力图如下图所示 - 27 -
4） 按弯扭合成强度校核轴的强度
当量弯矩Mca?M2?(?T)2，取折合系数??0.6，则齿宽中点处当量弯矩Mca?711.132?(0.6?2509.30)2 轴的材料为45号钢，调质处理。由表8.2查得 Mca?1665.08N?m ?b?640N/mm2，由表8.9查得材料许用应力[??1]b?60N/mm2 由式8-4得轴的计算应力为 ?ca?McaMca1665.08 ??33W0.1d40.1?98[??1]b?60N/mm2 ?ca?17.69N/mm2 该轴满足强度要求 5 ) 精确校核轴的疲劳强度 (1)选择危险截面 选择危险截面A 在装配图中可以看到各截面均有应力集中源，选择其中 应力较大、应力较集中较严重的截面。 (2)计算危险截面工作应力 M?516.65N?m 截面弯矩： 143.45 M?711.13? 197.45截面扭矩：T?2590300N?mm W?94119.2mm3 抗弯截面系数：W?0.1d3?0.1?983 WT?188238.4mm3 抗扭截面系数：WT?0.2d3?0.2?983 ?b?5.49N/mm3 截面上弯曲应力：?b?M/W?516650/94119.2 ??13.33N/mm3 截面上扭剪应力：??T/WT?2509300/188238.4 ?a?5.49N/mm3 弯曲应力副：?a??b?5.49N/mm3 ?m?0 弯曲平均应力：?m?0 扭切应力：?a??m?(3)确定轴材料机械性能 查表8.2，弯曲疲劳极限??1?275N/mm2，剪切疲劳极限??1?275N/mm2 碳钢材料特性系数：???0.1,???0.5?? ?2?a??m?6.67N/mm ??1?275N/mm2 ??1?275N/mm2 ???0.1,???0.05 - 28 -
(4)确定综合影响系数K?、K? 轴肩圆角处有效应力集中系数k?、k?，根据r/d?0.04，D/d?1.102，由表8.9差值计算得k??1.94,k??1.35 k??1.94,k??1.35 配合处综合影响系数K?、K?，根据d,?b，配合H7/k6由表8.11差值计算得K??3.75,K??0.4?0.6?K? 键槽处有效应力集中系数k?、k?，根据?b由表8.10差值计算得k??1.81,k??1.62 尺寸系数??、??，根据d由图8-12查得??=0.70,???0.70 表面状况系数??，根据?b，表面加工方法查图8-2得K??3.75K??2.65 k??1.81,k??1.62 ??=0.70,???0.70 ??????0.88 轴肩处综合影响系数K?、K?为： K??k?1.94??3.15 ?????0.70?0.88k?1.35??2.19 ?????0.70?0.88??????0.88 K??3.15K??2.19 K??键槽处综合影响系数K?、K?为： K??k?1.81??2.94 ?????0.70?0.88k?1.62??2.63 ?????0.70?0.88K??2.94K??2.63 K??同一截面如有两个以上得应力集中源，取其中较大得综 合影响系数来计算安全系数，故按轴肩处取综合影响系K??3.15 数K?、K?。 K??2.63(5)计算安全系数 由表8.13取需用安全系数[S]＝1.8 由式8-6
S??38.46 - 29 -
??1275 S???K??a????m3.15?2.27?0.1?0 S?? ??1155 ?K??a????m2.63?6.67?0.05?6.67S?S?S??S?22S??8.67 Sca? Sca?8.46 疲劳强度安全
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