陈金超：普通车床主轴变速系统设计—18级
da1?(z1?2)m?(66?2)?4 mm?272 mmda2?(z2?2)m?(33?2)?4 mm?140 mm3 计算齿根圆直径 ○
df1?(z1?2.5)m?(66?2.5)?4 mm?254 mmdf2?(z2?2.5)m?(33?2.5)?4 mm?122 mm
○4 计算齿轮宽度
b??dd2?0.4?132 mm?52.8 mm
取B1?60 mm,B2?65 mm。
（四） 按齿根弯曲强度校核
（1）由参考文献[4]图10-20c查取，小齿轮的弯曲疲劳强度极限
?FE1?600 MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE2?500 MPa。
（2）由参考文献[4]图10-18，查取弯曲疲劳寿命系数
KFN1?0.88,KFN2?0.92。
（3）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S?1.4，有：
[?F]1?[?F]2?KFN1?FE10.88?600? MPa?377.14 MPa S1.4KFN2?FE20.92?500? MPa?328.57 MPa S1.4 （4）根据参考文献[4]表10-5查取齿形系数及应力校正系数。
YFa1?2.80,YFa2?2.222 YSa1?1.55,YSa2?1.768
（5）计算实际弯曲疲劳应力。
2KtTYFa1YSa12?1.2?1.82?105?2.80?1.55? MPa?185.13 MPa?[?F]1 ?F1?32320.4?4?20?dmz1 ?F2??F1YFa2YSa22.222?1.768?185.13? MPa?167.58 MPa?[?F]2
YFa1YSa12.80?1.55所以，符合要求。
3.5 轴的设计
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蚌埠学院本科毕业设计（论文）
3.5.1 Ⅰ轴的设计 （1） 材料的选取
由参考文献[4]表15-1选45号钢，正火回火，硬度达170～217HBS，抗拉强度极限?B?590 MPa，屈服强度极限?s?295 MPa，弯曲疲劳极限
??1?255 MPa，剪切疲劳极限??1?140 MPa，许用弯曲应力[??1]?55 MPa。
（2） 按扭转强度条件试算轴径
由参考文献[4]式（15-2），有（参考文献[4]表15-3，取A0?115）
d?A03P5.17?115?3 mm?18.46 mm n1250考虑到键槽，应将轴径增大5%，则：
d?(1?5%)?18.46?19.38 mm
取d?????22 mm。输出轴d????需安装多片摩擦离合器。 （3） 确定各段轴的长度和直径
Ⅰ-Ⅱ段 d?????22 mm,l?????50 mm（离合器及套筒总长）。
Ⅱ-Ⅲ段 d???????25 mm（根据轴径，初步选取30205圆锥滚子轴承，其尺寸参数为d?D?T?B?25 mm?52 mm?16.25 mm?15 mm），l???????25 m宽度及套筒长度）。
Ⅲ-Ⅳ段 d?????V?28 mm，l?????V?250 mm（所安装的齿轮宽度及变速时齿轮的滑移距离）。
Ⅳ-Ⅴ段 d?V?V?25 mm（30205圆锥滚子轴承），l?V?V?25 mm（轴承宽度及套筒长度）。
总长l??350 mm。（结构如图5-1）
（轴承
图 5-1 Ⅰ轴结构图
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（4） 轴的强度校核
同一根轴上，只要受力最大时轴不断裂即可。由上知，齿轮直径d1?84 mm，该轴转矩T??3.95?104 N?mm,AB?35 mm,BC?240 mm。得出圆周力Ft和径向力Fr。
F13.95?104F???941 N td1/284/2Fr?Fttan??941?tan20??343 N
支持力
Fr1?Fr Fr2?FrBC240?343? N?299.3 N
AB?BC35?240AB35?343? N?43.7 N
AB?BC35?240xy平面内的弯矩得
Mz,max?Fr2?BC?43.7?0.24 N?m?10.5 N?m 支持力
Ft1?Ft Ft2?Ftxz平面内的弯矩得
BC240?941? N?821.2 N
AB?BC35?240AB35?941? N?119.8 N
AB?BC35?240 N?m?28.75 N?m My,max?Ft1?AB?821.2?0.035合成弯矩
M?(Mz,max)2?(My,max)2?10.52?28.752 N?m?30.6 N?m 由图5-2知，危险截面为B面，故对B面进行校核。转矩产生的剪力按脉动循环变化，取a?0.7。则B截面处的当量弯矩为：
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MB?M2?(?T2)?30.62?(0.7?39.5)2?41.3 N?m 对B截面强度校核
?B?故，该轴合格。
Mcc41.3 N?m??18.8 MPa?[??1]?55 MPa
0.1(d?????V)30.1?(28mm)3
图 5-2 Ⅰ轴载荷分析图
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3.5.2 Ⅱ轴的设计 （1） 材料的选取
由参考文献[4]表15-1选45号钢，正火回火，硬度达170～217HBS，抗拉强度极限?B?590 MPa，屈服强度极限?s?295 MPa，弯曲疲劳极限
??1?255 MPa，剪切疲劳极限??1?140 MPa，许用弯曲应力[??1]?55 MPa。
（2） 按扭转强度条件试算轴径
由参考文献[4]式（15-2），有（参考文献[4]表15-3，取A0?115）
d?A03P4.97?115?3 mm?21.14 mm n800考虑到键槽，应将轴径增大5%，则：
d?(1?5%)?21.14?22.197 mm 圆整后取d?25 mm。
（3） 确定各段轴的长度和直径
Ⅰ-Ⅱ段 d?????25 mm（根据轴径，初步选取30205圆锥滚子轴承，其尺寸参数为d?D?T?B?25 mm?52 mm?16.25 mm?15 mm），l?????25m 度及套筒长度）。
Ⅱ-Ⅲ段 l??????段与相应的齿轮连接属于花键连接，初选花键型号为
6?28?32?7，所以d???????28 mm，l???????650 mm（a、b传动组滑移齿轮滑动
（轴承宽
距离，中间轴承选用双列圆柱滚子轴承NN3006E——30?55?19）。
Ⅲ-Ⅳ段 d?????V?25 mm，l?????V?25 mm（选用30205圆锥滚子轴承）。 总长l?700 mm。（结构如图5-3）
图5-3 Ⅱ轴结构图
（4） 轴的强度校核
同一根轴上，只要受力最大时轴不断裂即可。由上知，齿轮直径d1?60 mm，该轴转矩T???5.933?104 N?mm,AB?50 mm,BC?350 mm。得出圆周力Ft和径向
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