【正文】 0 0 10 ) 9. 72 4 10hN n jL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8 812 1 9 .7 2 4 1 0 7 .4 3 6 1 01 .3 0 7 7NN i ?? ? ? ? 7）由《機械 設計》第八版 圖 1019 取接觸疲勞壽命系數 1 ? 2 ? 。 大齒輪齒圈 — 換向齒輪的設計 已知輸入的功率 2 2 2 21 1 .5 0 .9 6 0 .9 9 0 .9 8 1 .3 2 7 8P P k w? ? ?? ? ? ? ? ?電 帶 軸 承 齒 輪， 換向 齒輪轉速 1 338 .242 / m innr? ，傳動比 ? ， 受到嚴重沖擊載荷，每天工作 10～ 16 小時，使用壽命 10年（ 300 天每年） ， 轉向不變。 由《機械設計》第八版 表 102 查得使用系數 ? ； 由《機械設計》第八版 表 104用插值法查 得 8級精度、 換向 齒輪 懸臂 布置時 ， ? ? 。選取軸的材料為 45鋼，調質處理。 小滾筒端蓋 與軸的周向定位采用平鍵連接，按 35d mm?Ⅲ Ⅳ ，由《機械設計手冊》 查的平鍵截面 10 8b h mm? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為20mm，同時為了保證 小滾筒端蓋 與軸的配合有良好的對中性，故選擇 小滾筒端蓋與軸的配合為 87Hm；另一小滾筒端蓋的周向定位同樣。31 0 1 0 2 7( ) ( ) = 7 6 3 6 9 . 6 8 h 4 8 0 0 06 0 6 0 2 5 8 . 2 3 . 2 3 1 8 8hhCL L hnP ?? ? ? ?? 故所選軸承滿足壽命要求。 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數 ?? 及 ?? 按《機械設計》第八版 附表 32 查取。由帶輪輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長28L mm? （比帶輪輪轂寬度小些）。鍵的工作長度20 10 10l L b m m? ? ? ? ?，鍵與帶輪輪轂鍵槽的接觸高度 8 4k h m m? ? ? ?。 4)取安裝 齒輪 的軸段直徑 35d mm? ?Ⅱ Ⅲ ， 齒輪 的最左端采用 軸肩定位 ，最右端采用 承套端面 定位 ， 65l mm? ?Ⅱ Ⅲ 。 初始參數為： 022 2 5 0 6 1 9 . 2 9 9 9 2 . 5 4 ta n 9 9 2 . 5 4 ta n 2 0 3 6 1 . 2 5102t r t nTF N F F Nd ??? ? ? ? ? ? ??帶 H ?帶 v 圖 44 傳動 軸受力、彎矩、扭矩圖 表 42 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 1 ? 2 ? 1 ? 2 ? 彎矩 M 12 9 0 5 2 8 .1 54 6 0 4 4 .0 8HHM N m mM N m m? ? ??? 12 2 3 3 3 2 .2 91 7 5 9 4 .9 8vvM N m mM N m m? ? ??? 總彎矩 2 2 2 21 1 12 2 2 22 2 2( 9 0 5 2 8 . 1 5 ) ( 2 3 3 3 2 . 2 9 ) 9 3 4 8 6 . 5 94 6 0 4 4 . 0 8 1 7 5 9 4 . 9 8 4 9 2 9 1 . 3 8HVM M M N m mM M M N m m? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 扭矩 T 11 . 3 6 99 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 5 0 6 1 9 . 2 92 5 8 . 2PT N m mn? ? ? ? ? （ 1）軸承壽命校核 初選軸承 6306 參數如下： 3 0 7 2 1 9 2 7 1 5 .2r ord m m D m m B m m C KN C KN? ? ? ? ? 1200aaF N F N?? 2 2 2 21 1 1 1 4 5 8 .8 7 7 3 .8 5 1 6 5 1 .3 5r H VF F F N? ? ? ? ? 2 2 2 22 2 2 3 8 5 .1 6 2 9 5 .7 1 4 8 5 .5 8r H VF F F N? ? ? ? ? 1）求軸承當量動載荷 P1和 P2 求比值 110 01 6 5 1 .3 5arF eF ? ? ? 220 04 8 5 .5 8arF eF ? ? ? 由《機械設計》第八版 表 135分別進行查表得徑向載荷系數和軸向載荷系數為 對軸承一： 1110XY?? 對軸承二： 2210XY?? 因軸承運轉中有較大沖擊載荷，按《機械設計》第八版 表 136 ~ ? ，取 ? 1 1 1 1 12 2 2 2 2( ) 2 ( 1 1 6 5 1 . 3 5 0 0 ) 3 3 0 2 . 6 9( ) 2 ( 1 4 8 5 . 5 8 0 0 ) 9 7 1 . 1 7p r ap r aP f X F Y F NP f X F Y F N? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 2）驗算軸承壽命： 因為 12PP? 所以按軸承一的受力大小驗算； 1066 39。由《機械設計》第八版 表 151查得 640B MPa? ? ， 1 275 MPa?? ? ， 1 155 MPa?? ? 。 根據 25d mm?Ⅰ Ⅱ ，從《機械設計》第八版 表 61 查得鍵的截面尺寸為：寬度 8b mm? ，高度 7h mm? 。 2） 校核鍵連接的強度 鍵、軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由《機械設計》第八版 表 62 查得許用擠壓應力 60 90p M Pa??????，取 80p MPa?????? 。由下式可得 2 2 5 0 6 1 9 . 2 9 7 2 . 3 1 8 0 ( )4 1 0 3 5ppT M P a M P ak ld??? ??? ? ? ? ????? 合 適 支撐 軸的設計及校核 設計 支撐 軸，已知輸入功率2 3 2 2 3 21. 5 0. 96 0. 99 0. 97 1. 26P P k w? ? ?? ? ? ? ? ?電 帶 軸 承 齒 輪，轉速1 5105 1 . 6 4 3 6 5 . 7 8 m in72nr? ? ?，轉矩11 . 2 69 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 3 2 8 9 6 . 8 23 6 5 . 7 8PT N m mn? ? ? ? ?， 支撐軸承外徑為 1 72d mm?受到嚴重沖擊載荷，每天工作 10～ 16 小時 ，使用壽命 10 年（ 300 天每年），轉向不變。 2） 校核鍵連接的強度 鍵、軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由《機械設計》第八版 表 62 查得許用擠壓應力 60 90p M Pa?????? ，取 80p MPa?????? 。因 1 ?? ， 30 ??，可查得 ?? ? ?? ? 又由《機械設計》第八版 附圖 31可得軸的材料的敏感系數為 ? ? ? ? 故有效應力集中系數按下式為 1 ( 1 ) 1 5 ( 9 1 ) 085kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 1 ( 1 ) 1 2 ( 6 1 ) 752kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 由《機械設計》第八版 附圖 32 的尺寸系數 ?? ? ；由《機械設計》第八版 附圖 33的扭轉尺寸系數 ?? ? 。 按彎矩合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面Ⅲ）的強度。 (2) 軸上零件的周向定位 帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接，按 25d mm? ?Ⅴ Ⅵ ，由《機械設計手冊》查得平鍵截面 87b h mm? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 28mm，同時為了保證帶輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇帶輪與軸的配合為 87Hm ； 齒輪 與軸的周向定位采用平鍵連接，按 35d mm?Ⅱ Ⅲ ，由《機械設計手冊》查的平鍵截面10 8b h mm? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 20mm，同時為了保證 齒輪 與軸的配合有良好的對中性，故選擇 齒輪 與軸的配合為 87Hm ；深溝球軸承與軸的周向定位是由過渡配合來完成的，故選擇深溝球軸承與軸的配合為 87Hjs。 初步確定傳動 軸的最小直徑 先按下式初步估算軸的最小直徑。鍵的工作長度28 8 20l L b m m? ? ? ? ?，鍵與帶輪輪轂鍵槽的接觸高度 7 h m m? ? ? ?。 軸按精車加工，由《機械設計》第八版 附圖 34得表面質量系數為 ?????? 軸未經表面強化處理，即 1q?? ，則按下式得綜合系數為 1 1 . 7 0 8 5 11 1 2 . 0 2 20 . 9 0 . 8 9kK ??????? ? ? ? ? ? ? 1 1 . 4 7 5 2 11 1 1 . 7 1 80 . 9 2 5 0 . 8 9kK ??????? ? ? ? ? ? ? 又由《機械設計》第八版 167。根據下式及以上的數據，以及軸單向旋轉， 扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 ?? ，軸的計算應力 22 221ca 3() 1 0 3 9 8 0 . 0 4 ( 0 . 6 5 3 2 6 1 . 0 4 ) 4 0 . 2 90 . 1 3 0MT M P aW ?? ? ??? ? ?? 前面已經選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由《機械設計》第八版 表 151查得 ? ?1 60 MPa?? ? 。 (3) 確定 軸上 圓角和 倒角的尺寸 參考 《機械設計》第八版 表 152， 取軸端倒角為 01 45? ，各軸肩處的圓角半徑為 R1。 （ 1） 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1） 為了滿足帶輪的軸向定位要求，Ⅰ Ⅱ軸段右端需制出 軸肩，左端采用帶輪端面定位；同理為了滿足另一帶輪的軸向定位要求， Ⅶ Ⅷ 軸段左端需制出一軸肩，右端采用帶輪端面定位；為了滿足軸承的軸向定位要求， Ⅱ Ⅲ 軸段右端需制出一軸肩，左端采用軸承端蓋定位；為了滿足另一軸承的軸向定位要求， ⅥⅦ 軸段左端需制出一軸肩，右端采用軸承端蓋定位；為了滿足小滾筒兩端蓋的軸向定位要求， Ⅲ Ⅳ 軸段右端需制出軸肩，左端采用 承套 端面定位； Ⅴ Ⅵ 軸段左端需制出一軸肩，右端采用 承套 端面定位。故載荷系數 1 .7 5 1 .0 5 1 1 .3 9 5 3 5 2 .5 6 4A v H HK K K K K??? ? ? ? ? ? 6）根據實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由下式得： 3311 2 . 5 6 45 6 . 2 4 7 6 7 . 2 51 . 5ttKd d m mK? ? ? 7）計算模數 m ： 116 7 .2 5 2 .5 926n dm m mz? ? ? 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 ? ?13 212 FSn dFYYkTm z ??????? ???? （ 1） 確定公式內的各計算數值 ： 1）由《機械設計》第八版 圖 1020c 查得 換向 齒輪的彎曲疲勞強度極限1 500FE Mpa? ? 大齒輪 齒圈 的彎曲疲勞強度極限 2 380FE Mpa? ? 2）由《機械設計》第八版 圖 1018 取彎曲疲勞強度壽命系數： 1 ? 2 ? 3）計算彎曲疲勞許用應力。 2）破殼機為一般工作機器，速度不高，故選用 8級精度（ GB 1009588） 3）材料選擇 換向 齒輪材料為 45Cr(調質 )， 換向 齒輪齒面的硬度為 280HBS。 模數 115 6 .2 4 7 2 .1 6 326tt dm m mz? ? ? 齒高 2 .2 5 2 .2 5 2 .1 6 3 4 .8 6 8th m m m? ? ? ? 48 68bh ?? 5）計算載荷系數 根據 m s? ， 8 級精度，由《機械設計》第八版 圖 108 查得動載荷系數 ? ； 直齒輪， 1HFKK????。 計算壓軸力 PF 壓軸力的最小值為 1m i n 0 m i n 180( ) 2 ( ) s in 2 3 2 1 3 . 4 4 s in 1 2 8 0 . 6 422PF z F N?? ? ? ? ? ? 帶輪結構的設計 1）小帶輪的設計 V型帶， 1 150dd mm? A型槽，選用材料 HT200 查《機械設計》第八版 表810 得： min mm? mm? min mm? 15 mm?? min 9f mm? 038?? 帶輪寬 ( 1 ) 2 ( 3 1 ) 1 5 2 9 4 8B z e f m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 55L mm? 外徑 2 150 2 5 155 .5aad d h m m? ? ? ? ? ?輪輻級輪轂部分由小滾筒軸來確定 2)大帶輪的設計 V型帶， 2 150dd mm? A型