【文章內(nèi)容簡介】 彎截面系數(shù)；——為將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù)∵彎矩引起的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力往往為非對稱循環(huán)變應(yīng)力∴與扭矩變化情況有關(guān) ——扭矩對稱循環(huán)變化 = ——扭矩脈動(dòng)循環(huán)變化 ——不變的扭矩，分別為對稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。對于重要的軸，還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的一些因素而作精確驗(yàn)算。內(nèi)容參看有關(guān)書籍。三、軸的剛度校核計(jì)算軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。軸的彎曲剛度是以撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ以及扭轉(zhuǎn)角ф來度量，其校核公式為：y≤[y]。 θ≤[θ]。 ф≤[ф]式中：[y]、 [θ]、 [ф]分別為軸的許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。四、軸的設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：（1）選擇軸的材料 根據(jù)軸的工作要求，加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性，選擇合適的材料和熱處理工藝。（2）初步確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算出軸的最細(xì)部分的直徑。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：①軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；②軸上零件裝拆、調(diào)整方便；③軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等；④盡量避免應(yīng)力集中； 根據(jù)軸上零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先要預(yù)定出主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，它是軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，擬定裝配方案，應(yīng)先考慮幾個(gè)方案，進(jìn)行分析比較后再選優(yōu)。原則：1）軸的結(jié)構(gòu)越簡單越合理； 2）裝配越簡單越合理。 低速軸的設(shè)計(jì)求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計(jì)算可得下面已知數(shù)據(jù)：功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩斜齒輪參數(shù)節(jié)圓直徑P1=N1=400r/minT1=109049N?mm齒輪螺旋角D1=P2=N2=T2=575941N?mm法相壓力角D2=圖65 軸的結(jié)構(gòu)與裝配求作用在齒輪上的力因已知低速級的大齒輪的分度圓直徑為齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 =575941則可得：1　 圓周力：2　 徑向力： 3　 橫向力：=初步確定軸的最小直徑 先按式（152）初步估算軸的最小直徑。根據(jù)工作條件選軸的材料45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表153查得=110，由公式可得 其最小直徑顯為安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12，考慮軸與聯(lián)軸器連接有鍵槽，軸徑增加3%，則 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，由表141，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》根據(jù)上面的已知條件選取GYH6凸輪式聯(lián)軸器。GYH6凸輪式聯(lián)軸器各參數(shù)如下：型號(hào)工稱轉(zhuǎn)矩Tn（Nmm）許用轉(zhuǎn)速[n](r/min)軸的直徑d1，d2軸孔長度L(mm)DD1bb1S轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I/質(zhì)量m/kgYJ1GYH6900680048,50112841408040568軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡，配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 軸的結(jié)構(gòu)與裝配1) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段直徑和長度1　 Ⅰ段：聯(lián)軸器安裝處 左端軸與聯(lián)軸器通過鍵連接，考慮到裝配方便及強(qiáng)度的要求，應(yīng)大于，則取=45mm，由半聯(lián)軸器L=112mm，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故長度取L12 =90mm。2　 II段：端蓋裝配處 由端蓋的總寬度為20，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求取L23=35mm，d23=50mm。3　 III段：軸承安裝處 初選7211c型角接球軸承，其內(nèi)徑為55mm，寬度為21mm，安裝尺寸為da=64mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離取22mm，考慮軸承要安裝進(jìn)去則取套筒長為24mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm，則該段長L34=50mm，直徑等于角接觸軸承的內(nèi)徑取d34=55mm。4　 Ⅳ段：齒輪安裝處取安裝齒輪處軸段的直徑d45=62mm，由大齒輪的齒寬為65，而此軸段應(yīng)略小于輪轂寬度，故去L45=62mm。5　 Ⅴ段：軸環(huán)處齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度h，故取h=4mm，則軸環(huán)的直徑取d56=70mm，軸環(huán)的寬度b 取L56=15mm。2）零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。齒輪按安裝大齒輪處軸的直徑為62mm，由機(jī)械零件手冊查得平鍵bh=18mm1150mm（ GB/T 10951979），健槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器與軸的配合為H7/n6；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵bh=14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。角接觸軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。3） 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表152.，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖。確定軸上的載荷 計(jì)算該軸的支反力（），彎矩（M），扭矩（T）受力圖如圖77所示。水平面支反力：=垂直平面支反力：==1) 確定軸上的彎矩1　 做彎矩圖水平彎矩圖，如圖67 c所示。=垂直面彎矩圖，如圖67 e所示。C點(diǎn)左邊：C點(diǎn)右邊：求合成彎矩M,作出合成彎矩圖，如圖67 f所示。C點(diǎn)左邊：C點(diǎn)右邊：2　 作扭矩T圖，如圖67 g所示。T2=575941 作合成彎矩如圖77 k所示，該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取。C點(diǎn)左邊：C點(diǎn)右邊：根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖67）。圖67 軸的載荷分析圖按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 軸的材料40Cr，查表得：，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1) 判斷危險(xiǎn)截面： 軸1的危險(xiǎn)截面為上圖所示的截面C和截面B，其中截面C為高危截面。所以校核截面C兩側(cè)即可。2) 截面C右側(cè)：抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 截面C右側(cè)的彎矩： 截面C上的扭矩： 截面上的彎曲應(yīng)力： 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表151查得：截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表32查取。由， ，經(jīng)插值后可查得：，由由附表31可得軸的材料的敏性系數(shù)為：，故可得有效應(yīng)力集中系數(shù)：由附表32的尺寸系數(shù)，由附表33的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：。軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為：合金鋼的特性系數(shù)： 于是，可計(jì)算安全系數(shù)Sca值如下：故安全。3) 截面C左側(cè)抗彎截面系數(shù)w按表154中的公式計(jì)算?？古そ孛嫦禂?shù)彎矩及彎曲應(yīng)力為 截面C上的扭矩T截面上的彎曲應(yīng)力 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 過盈配合處的,由附表38用插值法求出，并取 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量為：截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)，由， ，可查得：，軸的材料的敏性系數(shù)為：，故可得有效應(yīng)力集中系數(shù)：尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：。軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為：材料特性系數(shù)：所以軸在截面B右側(cè)的安全系數(shù)為：計(jì)算安全系數(shù)Sca值如下：故安全。 繪制軸的工作圖，如圖68所示圖68 軸的工作圖 高速軸的校核圖69 高速軸的結(jié)構(gòu)與裝配 求軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的數(shù)據(jù)可知：求齒輪上的作用力1　 小齒輪分度圓直徑：d1=2　 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：=109049N?mm3　 求圓周力：Ft4　 求徑向力Fr Fr=Fttanα=tan200=5　 求橫向力Fa=Ft，F(xiàn)r、Fa的方向如圖611所示 確定軸各段直徑和長度圖610 軸的結(jié)構(gòu)與裝配1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段自己與長度從大帶輪開始右起第一段。由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取，故取D11=27mm。由于在L11這段上所連接的是大帶輪，根據(jù)它的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度已經(jīng)計(jì)算得到此處的最小直徑，在這個(gè)直徑下是滿足大帶輪所傳遞的扭矩的強(qiáng)度，故。此處軸段的長度由大帶輪的輪轂的寬度所決定又帶輪的寬度 B=（Z1）e+2f =（81）15+29=123 mm 。為了使帶輪上的擋板壓緊帶輪而不是壓到軸，所以軸段長度可小于其輪轂值，取根據(jù)公式L=（）d 則取L11=54mm。右起第二段。直徑取D23=Φ32mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為62mm，則取第二段的長度L23=82mm右起第三段。初選滾動(dòng)軸承。一般運(yùn)輸機(jī)傳遞載荷不是很大，由斜齒產(chǎn)生的軸向力不是很大，再根據(jù)這段軸的尺寸，可選擇7007C型軸承。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，7007C的基本尺寸：d=35mm、D=62mm、b=14。安裝尺寸為：=41mm、=56mm，則D34=35mm。故，要求在這此處的定位套筒的長度為10，因此取L34=26mm。右起第四段。為套筒的定位軸肩，取D45=Φ40mm，由于齒輪距箱體的內(nèi)壁有一段距離，長度取L45= 。右起第五段。該段為齒輪軸段，，齒輪的寬度為70mm，則，此段的直徑為D5=，長度為L56=70mm。右起第六段。為滾筒的定位軸肩，與第四段一樣，取D6=Φ40mm，長度取L67= 右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為D7=Φ35mm，長度L78=26mm2）零件的周向定位帶與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。齒輪按安裝大齒輪處軸的直徑為27mm，由機(jī)械零件手冊查得平鍵bh=8mm7mm（ GB/T 10951979），健槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm，同時(shí)為了保證帶與軸配合有良好的對中性，故選擇聯(lián)軸器與軸的配合為H7/n6；4） 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表152.，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖。計(jì)算各點(diǎn)支反