[?F3]??Flim3?YN3?YXSFlim?550?0.91?1.0=400.4MPa
1.25470?0.95?1.0=357.2MPa
1.25[?F4]??Flim4?YN4?YXSFlim??校核验算
?F3? ?2KT3?YF?3YS?3Y? bd3m2?2.53?251369.8?2.58?1.64?0.81
30?76?4=298.74MPa
?F4??F3?YF?4YS?42.35?1.71?298.74?
YF?3YS?32.58?1.64=283.72MPa
计算结果表明，?F3?[?F3]，?F4?[?F4]，弯曲疲劳强度合适。 由于传动中无严重过载，故不作静强度校核。
5.3 轴的强度计算与校核
在变速箱中共有三根轴，其中Ⅲ轴相对尺寸直径小，长度大，所受到的
力多。下面仅以该轴的强度寿命进行验算。
Ⅲ轴共有7种工作状态，向回转器传递4种状态的动力，驱动绞车的3种转速。相比而言回转器120r/min的转速时该轴受扭矩最大，受力最大。 已知条件：材料40Cr，调质处理。该轴的各档转速及其传递的功率、转矩见表5—3。
表5—3 Ⅲ轴的各档转速及其传递的功率、转矩
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速度序号 转速（r/min） Ⅰ 252.07 Ⅱ 479.3 Ⅲ 685.4 Ⅳ 1187.7 轴上各齿轮的分度圆直径为： 传递功率(KW) 14.55 14.55 14.55 14.14 传递转矩(N·m) 513.4 270.0 188.80 105.7 d8?73.5mm,d1?100mm,d4?160mm,d6?124mm,d8?73.5mm
5.3.1 轴的强度计算
1.在各种转速下齿轮所受力计算
2000T 齿轮圆周力Ft?，齿轮径向力Fr?Ft?tanα
d Ⅰ档转速下：
Ft4?2000T32000?513.4??6417.5N d4160 Fr4?Ft4?tan?=6417.5×tan20o=2335.78N
同样可以计算出齿轮在其他各档转速下的受力：
Ⅱ档转速下：Ft6?4354.8N，Fr6?1585.0N Ⅲ档转速下：Ft1?3776N，Fr1?1914.8N Ⅳ档转速下：Ft8?2876.2N，Fr8?969.1N
2.计算轴受到的支承反力
由于轴的转速处于最低时所受到的力和转矩最大，所以以第一档转速时的受力情况为条件进行计算。Ⅲ轴的长度较大，相对直径较小，尤其是Z4与Z3啮合处的花键轴，支承跨度大，容易产生弯曲变形，因此本次校核只在该花键轴上取截面，从而轴的受力可以简化。轴的受力简图如图5—1。
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图5—1 传动轴的受力简图
如图5—1，将轴受到的力简化为水平方向和垂直方向受力，下面分别从这两个方向分别列出方程计算支承反力。
?水平方向受力
?X?0FR1''?Ft4?FR2''?0?MX?0?FR1''?(210?62)?62Ft4?0
代入数据计算：
FR1''?62?6417.5?1462.8N
272 FR2''?Ft4?FR1''?6417.5?1462.8?4954.7N
?垂直方向受力
?Y?0FR1'?Ft4?FR2'?0?MY?0?FR1'?(210?62)?100Fr4?0
代入数据计算：
FR1'?
62?2335.78?532.42N
27226
FR2'?Fr4?FR1'?2335.78?532.42?1803.36N 3.画轴的弯矩图
轴的水平受力弯矩图和垂直受力弯矩图分别见图5—2和图5—3。
图5—2 轴水平受力、弯矩图
图5—3 轴垂直受力、弯矩图
通过以上计算，轴的合成弯矩为：
M?MX2?MY2?3071882?111808.22?326902.95N·mm
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合成弯矩图见图5—4。
图5—4 轴受到的合成弯矩图
4.轴的当量转矩和当量弯矩
钻机在运转时不可能完全均匀，且有扭转振动存在，故考虑到安全，常按脉动转矩计算。
①许用应力值
轴的材料为40Cr，查阅相关资料，取许用应力值[?0b]?110MPa 同时取[??1b]?65MPa。
②应力校正系数?
??当量转矩计算如下：
[??1b]65??0.59 [?0b]110T'??T
F?d6417.5?160T?t44??513400N·mm
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T'?0.59?T?0.59?513400?302906N·mm
当量弯矩计算：
选择在齿轮Z4中间截面处
M?M2?(?T)2?326902.952?3029062?445665.33N·mm
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