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（二）输出轴的设计计算 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） (2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217~255HBS 轴的输入功率为PⅡ=6.31 KW 转速为nⅡ=101r/min 根据13-2式，并查表13-2，取c=110 3d≥C· 15 P6.31?110?3?43.64mm n101Ⅰ(3)确定轴各段直径和长度 ①从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%左右，取Φ45mm，根据计算转矩TC=KA×TⅡ=1.2×157=188.4Nm，
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查标准GB/T 4323-1984，选用TL7型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=90mm,轴段长L1=85mm D1=Φ45mm L1=85mm ②右起第二段标准毛毡圈要去该段的直径取Φ45mm,根据轴承端盖的装D2=Φ50mm 拆的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段L2=74mm 长为L2=74mm D3=Φ60mm ③右起第三段，该段装有滚动轴承，该段装有滚动轴承，选用角接L3=38mm 触球轴承，选用7012AC型轴承，其尺寸为d×D×B=60×95×18，那么D4=Φ70mm 该段的直径为Φ60mm，长度为L3=38 L4= 70mm ⑤ 起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要适当增D5=Φ76mm 加，则第四段的直径取Φ70mm,齿轮宽为b=75mm，为了保证定位L5=6mm 的可靠性，取轴段长度为L4=70mm D6=Φ67mm ⑤右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为L6=8mm D5=Φ76mm ,长度取L5=6mm ⑥ 右起第六段，轴肩和轴承安装的过度段，考虑拆卸方便，取 D6=67mm， L6=18mm ⑦ 右起第七段轴承安装段，Φ=60，L7=18mm， D7=Φ60mm L7=18mm (4)求齿轮上作用力的大小、方向 ①大齿轮分度圆直径：d2=299mm ②作用在齿轮上的转矩为：T2 =589000N·mm ③求圆周力：Ft Ft=2T2/d2=2×589000/299=16828.6N ④求径向力Fr Fr=Ft·tanα=16828.6×tan20°=6341.2N 求轴向力Fa Fa=FtXtanβ=16828.6×tan15?=4509.2N Ft，Fr的方向如下图所示 （5）轴上支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学 模型。 16
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水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 8414N 垂直面的支反力：F1V =Fr×(L/2)-Fa×(d1/2)/L=1135.6 N F2V=Fr- F1V=394N （6）画弯矩图 右起第五段（轮齿段）剖面C处的弯矩： 垂直面的弯矩： Mcv= F2V×L/2=22064 Nmm Mcv’ = F1V×L/2=63593.6 Nmm 水平面的弯矩：Mch= F1H×L/2=121822.4Nm 合成弯矩： 2MC?MCV?MCH?121822.42?22064?123804.4Nm222 17
MC'?MCV'2?MCH?121822.42?63593.62?137422.1Nm （7）画转矩图： T= Ft×d2/2=589000 Nmm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，α=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： MeC2?MC2?(αT)?154843.6Nmm 22 （9）判断危险截面并验算强度 ①右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。 已知MeC2=182Nm ,由课本表14-3有: ［σ-1］=60Mpa 则： σe= MeC2/W= MeC2/(0.1·D43) =154843.6×1000/(0.1×71.253)=4.281MPa<［σ-1］ ②右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截2面：MD?（αT）?0.6?279?167.4Nm σe= MD/W= MD/(0.1·D13)
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=95310.5×1000/(0.1×71.253)=9.79MPA<［σ-1］ 所以确定的尺寸是安全的 。 以上计算所需的图如下： 18
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