【文章內(nèi)容簡介】 徑向尺 寸。 1d 與軸承內(nèi)徑相配合，并為了對軸承內(nèi)徑進(jìn)行軸向固定，在進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用右端用軸肩固定，左端采用止動(dòng)環(huán)進(jìn)行固定，考慮軸的最小尺寸要求以及軸與軸承配合的問題，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列， 可以 取1d =90, 選定軸承代號為 22318C/W33 的軸承（軸承的選擇見 下文所示 ）。從左至右逐段選取相鄰軸段的直徑。 2d 為軸肩部分，直徑要求大于 22318C/W33 的最小安裝尺寸要求，并要與密封圈的內(nèi)圈相配合，故取 2d =105mm。 3d 與工作件相配合，考慮到軸的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性及安裝的方便性，可初取軸徑為 3d =120mm。 根據(jù)軸的對稱性，可分別求得， 2d = 4d =105mm， 1d = 5d =90mm。 所以可得各軸段直徑為： 9 1d =90； 2d =105mm； 3d =120mm； 4d =105mm； 5d =90mm； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可初步確定各軸段的徑向尺寸圖如圖 7所示： （ 3）各軸段軸向長度的確定：如圖 7所示， 結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列 ， 從軸左段 1L 開始確定各軸段的軸向尺寸。 1L 與軸承 22318C/W33（軸承的選擇見 下文所示 ） ，軸徑等于 90mm 的 A 型軸用彈性擋圈相配合 ， 考慮到軸的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性及安裝的方便性 ，查機(jī)設(shè)計(jì)手冊， 考慮軸的最小尺寸要求以及軸與軸承配合的問題 ， 可得軸承安裝尺寸寬度 0B =64mm,A 型軸用彈性擋圈的安裝尺寸寬度S= ，軸端取 0L =。 圖 7 從動(dòng)軋輥軸徑向尺寸圖 Fig. 7 Driven roll axialradial size figure （ 3）各軸段軸向長度的確定：如圖 7所示，從軸左段 1L 開始確定各軸段的軸向尺寸。 1L 與軸承 22318C/W33，軸徑等于 90mm的 A型軸用彈性擋圈相配合，查機(jī) 設(shè)計(jì)手冊，可得軸承安裝尺寸寬度 1B =64mm, A 型軸用彈性擋圈的安裝尺寸寬度S= ，軸端取 0L =。 1L = 1B +S+ 0L =64mm ++ =80mm (5) 2L 軸與端蓋及密封圈相配合的部分 ，根據(jù)計(jì)算，取 2L =213mm。 3L 為軸和工作件相配合部分，由工作要求 W=1100mm， 故取 3L =W+20=1120mm。4L = 2L =213mm 10 5L = 1L =80mm 所以可得到各軸段長度分別為： 1L =80mm； 2L =213mm； 3L =1120mm； 4L =213mm； 5L =80mm； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可初步確定各軸段的軸向尺寸圖如圖 8所示。 （ 4）其它尺寸（如鍵槽、圓角、倒角等）的確定 ： 軸的右端需要與聯(lián)軸器聯(lián)接，所以需要設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接。根據(jù)工作要求， 在符合工作要求的前提下，由機(jī)械設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 ]10[ ，選用鍵 2214 GB 109679（公稱尺寸 ??hb 1422? ，長度 L系列為 100的普通平頭聯(lián)接）。 再根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定軸上倒角，退刀槽等尺寸。繪制軸的零件圖，并進(jìn)行標(biāo)注，如圖 9。 圖 8 從動(dòng)軋輥軸向尺寸圖 Fig. 8 Driven rolling roller to the size chart 圖 9 從動(dòng)軋輥軸零件圖 Fig. 9 Driven rolling roller part drawing 11 按彎曲許用應(yīng)力進(jìn)行軸的強(qiáng)度校正 （ 1）軸的許用應(yīng)力強(qiáng)度校核的步驟 :對于主要結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定的軸可以按許用應(yīng)力進(jìn)行軸的強(qiáng)度校正。對于一般重要的，彎 扭復(fù)合的軸采用這一方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算也已經(jīng)足夠可靠，根據(jù)材料力學(xué) ]11[ ， 它的一般計(jì)算步驟如下： ① 畫出軸的空間受力簡圖（如圖 10），將作用力分解為水平面受力和垂直面受力。求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。 ② 分別畫出水平面上的彎矩 xyM 和垂直面上的彎矩 xzM ③ 作出合成彎矩 M= rF? 3000N ④ 作出轉(zhuǎn)矩 T 圖 ⑤ 根據(jù)合成彎矩 M 和轉(zhuǎn)矩 T 作出當(dāng)量彎矩 39。M 。 39。M 的計(jì)算公式為 39。M = 22()M ??? (6) 式中 ? 是根 據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的循環(huán)特征差異而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對于扭矩切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取 ? =；對于扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取 ? =；對于扭矩切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，取 ? =1。 ⑥ 核軸的強(qiáng)度，危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)該滿足下列條件 ? ?39。 22 1()MbbW M W ??? ???? ? ? (7) 式中： W—— 軸的抗彎截面系數(shù)，計(jì)算公式可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 ]12[ 。 式中： M 是合成彎矩 （ Nmm）； 22 VH MMM ?? ， MH和 MV分別為水平面上和垂直面上的彎矩； T 是工作扭矩（ Nmm）；α是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力修正系數(shù)； W 是軸的抗彎截面系數(shù)（ mm3） ；σ e是當(dāng)量彎曲應(yīng)力， MPa； [σ1] 是許用彎曲應(yīng)力 （ MPa） 。 對于有鍵槽的危險(xiǎn)截面，單鍵時(shí)應(yīng)將計(jì)算出的軸徑加大 5%；雙鍵時(shí)軸徑加大10%。計(jì)算出的軸徑還應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中初步確定的軸徑進(jìn)行比較，若大于初步確定的軸徑，說明強(qiáng)度不夠， 軸的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行修改；若小于初步確定的軸徑，除非相差很大，一般就以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為準(zhǔn)。 （ 2）校核計(jì)算 ： ①畫出軸的空間受力簡圖，將軋輥上受力簡化為集中中心作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心 O 作用于軸上，軸的受力簡圖 12 圖 10 從動(dòng)軋輥軸 的受力簡圖 Fig. 10 The driven force of rolling roller ② 畫出水平面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反例，畫出水平面彎矩圖（如圖 11）。根據(jù)已經(jīng)條件可知從動(dòng)軋輥的受 力主要是軋輥?zhàn)陨淼闹亓?tF =1700N，所以可得： 支點(diǎn)水平反力 NFFF tBHAH 8 5 02/ ??? (8) ③畫出垂直面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力，畫出垂直彎矩圖（如圖 11）。根據(jù)已經(jīng)條件可知上軋輥對下軸的的作用力在水平方向的作用力為 rF? =3000N，所以可得： 支點(diǎn)反力： 圖 11 從動(dòng)軋輥軸 水平彎矩圖 Fig. 11 Driven rolling roller horizontal bending moment diagram 800 3000 15001 6 0 0 2rAV F m mFNmm?? ? ? 15 00 30 00 15 00B V A V rF F F N? ? ? ? ? ?（即 BVF 的方向和 AVF 相同） ( 9 ) C 點(diǎn)彎矩： 800CV AVM F mm? ? ?1500N 800mm? =1202000 (10) 13 圖 12 從動(dòng)軋輥軸垂直彎矩圖 Fig. 12 Driven rolling roll shaft vertical bending moment diagram ④求合成轉(zhuǎn)矩，畫出合成彎矩圖：（圖 12） C 點(diǎn)合成彎矩 22C CH CVM M M??=1380000 (11) ⑤畫出轉(zhuǎn)矩 T圖 ，如圖 14 ⑥計(jì)算 C處當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖 ,如圖 15. ⑦校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定 C截面進(jìn)行強(qiáng)度校核 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 ]13[ ，當(dāng)鋼 45 鋼 B? =640MPa ， 查 表用插值法得 ? ?1b?? =59Mpa。C 截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力。 圖 13 合成彎矩圖 Fig. 13 Synthesis of bending moment diagram 圖 14 轉(zhuǎn)矩 T圖 Fig. 14 Torque T figure 14 圖 15 當(dāng)量彎矩圖 Fig. 15 Equivalent bending moment diagram 39。 2 2()CCM M T???= 2213800000 ( 0. 6 410000)? ? ?