表2轴中集中材料的[?]T及A0值 Table 2 shaft centralized material and A value
轴的材料
Q235-A 20
Q275 35 （1Cr18Ni9Ti）
45
40Cr 35SiMn 38SiMnMo 3Cr13
[?]T(MPa)
15～25
149～126
20～35
135～112
25～45
126～103
35～55
A0
112～97
由上式可得轴的直径： d?39550000P95500003PP?3??A03mm?22.6mm (3)
0.2[?]T?n0.2[?]Tnn式中A0=39550000，查表15-3
0.2[?]T故取30mm 符合要求
应当指出，当轴截面积上开键槽的时候，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度削弱，对于直径d?100mm，有键槽的时候，周经增大5%--7%，然后将轴圆整为标准直径。
滚刷装配时只需对连接的中的螺栓施加较小的预紧力，所以不考虑预紧力和螺纹磨檫力的影响，故螺栓连接的挤压强度为 ?P?螺栓杆的剪切强度为 ??4FSFs?[?P] (4)
d0LMIN?d02?4?200?2.55?[?] (5) 23.14?10式中Fs为螺栓所受的工作剪力，N; d0为螺栓剪切力的直径，mm LMIN为螺栓与孔壁挤压面的最小高度，mm Lmin?1.25d0; [?p]为螺栓或者孔壁材料的许用挤压力，Mpa；见机械手册『16』
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4.2.2 毛刷的排列
如图12所示，清洗刷旋转与栅栏平行，刷毛排列方向与旋转方向垂直
图7毛刷的排列 Fig 7 brush arrangement
4.2.3 毛刷的材质
刷毛的材料采用塑料，镶嵌的方式镶嵌在滚刷轴上。
4.3 滚刷轴承型号的选择和计算
工作提条件：由成本及工作环境决定选用角接触球轴承，轴承径向载荷Fr=300N 轴向载荷F
?=200N,轴承转速n=900r/min，装轴承处的轴径直径可在
30mm—50mm，范围内选择旋转时有轻微的冲击，预期计算奉命Lh=5000h 求比值:
F?200??0.67 (6) FR300F??e Fr根据机械手册，角接触球轴承的最大e值为0.56，故此时
. 初步计算当角动载荷中: 由p=fp(xFr?YF?)
查设计手册，f0=1.0---1.2, 取fp=1.2; X=0.56 Y 值需要在已知型号和基本额定静载荷C0后才能求出，先暂时选金似中间值，取Y=1.5 则： P?1.2?(0.56?300?1.5?200)N?561.7N 求轴承应有的基本额定功率动载荷值：
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C=P?60nLH600?60?5000?562??3175N (7) 661010按照设计手册选择C=1.68×104N的7206AC轴承，此轴承的基本额定静载荷C0=1.22×104,验算如下:
（1） 求相对轴向载荷对应的e值与Y值，对角接触球轴承取f0=14.6,则相对轴向载荷为
f0F?14.7?200??0.296，在表中介0.172---0.345 之间，对应C010000的e值为0.19—0.22，Y值为2.30—1.99 （2） 用线性插值法求Y值： Y?1.99?(2.30-1.99)?(0.345-0.294)?2.06 (8)
(0.345-0.172)故X=0.56 Y=2.06 （3） 求当量的动载荷P:
P=1.2×(0.56×300+2.08×200)=700.6 验算7206AC角接触球轴承完全满足工作要求。
4.4 变速机构设计
(1)滚筒刷的转速可以根据已知的清洗速度V=3—5m/s，滚筒的半径R=0.15m，再由公式计算；W=V/R=9.3rad/s即n2=1.48r/s 已知电动机的转速n=2860r/in
根据清洗效果图分析取滚筒的转速n2=15r/s则i=轮减速器如下图所示：
n?3.18,故选用一级圆柱齿n2
图8变速箱 Figure 8 gearbox
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选择齿轮材料以及确定的许应力为：小齿轮用40Cr，渗碳淬火，齿面硬度为260HRC，大齿轮选用45号钢，调质，齿面的硬度为225HBS。 查阅机械设计手册得 ?HLim=700Mpa ?HLim=570Mpa, ?HLim=240Mpa ?HLim=190Mpa
SH=1.1,SF=1.3 于是许应力为： [?H]=?HLim1/SH =700/1.1=636(Mpa)；
[?H]=?HLim1/SH =570/1.1=518(Mpa)；
[?H]=?HLim1/SF=240/1.3=185(Mpa)；
[?H]=?HLim1/SF =240/1.3=185(Mpa)
[?H]=?HLim1/SF=190/1.3=146.1(Mpa)
(2) 按齿轮弯曲强度计算设计：选8级精度齿轮，查表取载荷系数K=1.4，
?a?0.4尺宽系数 小齿轮的传递的转矩： T1==9.55?1016P1.5?9.55??5.08?1013(N?mm) （9） n12860在减速器中，齿数比u=i=3.18.中心距
3335KT13351.4?5.08?1023（u?1）（）?(3.18?1)?3()??55.6（10） ???H??u5580.4?3.18取Z1?18，则Z2?iZ1?3.18?18?57.2，则Z2?58，则模数
M=
2?2?55.6??1.46 （11）
Z1?Z218?58圆整为表准值，取m=2mm，确定中心距：
m2 ??(Z1?Z2)?(18?58)?76(mm) （12）
22齿宽： b=????0.4?76?30.5(mm)
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取： b1=35mm b1=32mm (3）校核齿轮弯曲强度：由机械设计手册查得『4】Y
YS2=1.74
F1=2.87 Y
F2=2.35
齿轮弯曲强度（按最小齿计算）
?F2
2KT1YS1YS22?1.4?5.08?103?2.85?1.54???27.07(MPa)?{?F}1 （13） 22bmZ132?2?18?F2??F1YF2YS22.35?1.74?27.09? ?25.24（MPa）?{?F}2 （14）
YF1YS12.85?1.54(4）计算齿轮的圆周速度：
???d1n160?1000（15） ?5.39(m/s)
查表可知，选用8级精度的齿轮是合适的。
4.4.1 齿轮轴的计算
选择轴的材料，并确定许应力为：选用45号钢调质处理，查机械手册得强度极限?B=600Mpa 许用弯曲应力[?-1b]=55Mpa C=110{13] 确定输出端直径：按钮转强度估算轴的直径，则： d=C3P1.5?1103?8.85mm （16） n2860考虑轴上有键槽，将轴的直径增大5%，则： d=8.85?（1?5%)?9.29mm
此段轴的直径和长度应与联轴器相符，联轴器选用TL2型弹性圈柱銷联轴器，其轴孔直径为14mm，与轴的配合长度为32mm ，故轴的输出直径应取14mm.
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