【導(dǎo)讀】各主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算····································&#1

　　

【正文】 L3 與 L4 段的截面處引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看， L1 段得右截面不受扭矩作用，截面 L L4 的應(yīng)力最大。 校核 L3 段得右截面 抗彎截面系數(shù) 333 mmdW ???? 抗扭截面系數(shù) 333 3 9 mmdW T ???? L3 段右截面的彎矩 M 為 mmNM ????? 1 2 8 6 1 3 6 截面的扭矩為 mmNT ?? 截面上的彎曲應(yīng)力 M P aWMb 1 9 5 1 2 8 5 ???? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P aWT TT 3 9 0 1 1 5 ???? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。由表 151 查得 MPaB 640?? , MPa2751 ??? ,MPa1551 ??? 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按照附表 32 查取。因1, ??? dddr ,經(jīng)插值法可查得 ??? , ??? 又由附圖 31 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ??q , ??q 故有效集中系數(shù)按式（附表 34）為 )()1(1 ???????? ??? ?qk )()1(1 ???????? ??? ?qk 由附圖 32 的尺寸系數(shù) ??? ；由附圖 33 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 。軸按照車加工，由附表 34 得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 軸未經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理，即 1?q? 則按式（ 312）及式（ 312a）得綜合系數(shù)為 23 ??????? ???? ??kK 8 ??????? ???? ??kK 又由 167。 31 及 167。 32 得碳鋼的特性系數(shù)為 ,~ ?? ?? ?? 取 ,~ ?? ?? ?? 取 于是，計(jì)算安全系數(shù) caS 值，按式（ 156） ?（ 158）則得 2751 ??????? ? mbKS ??? ? ??? 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? 2222 ???????? SSS SSS ca??? ? 故可知其安全。 第二從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 （ 1）初步確定軸的最小直徑 先根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 152 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 153，取 1250 ?A ，于是得 mmnPAd 3 33220m i n ????? ? 為了保證系統(tǒng)的強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，取軸的最小直徑為 28mm （ 2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 6 第二級(jí)從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖 The sketch map of the second level driven shaft 由圖可知 A、 D 處安裝軸承， C 處安裝鏈輪， F 處安裝帶輪。軸承安裝 A、 D 處的直徑為 30mm， B 處直徑為 36mm， C 處直徑為 34mm， E， F 處直徑為 28mm。 A 處長(zhǎng)度為 35mm， B 處長(zhǎng)度為 596mm， C 處長(zhǎng)度為 33mm， D 處長(zhǎng)度為 39mm， E 處長(zhǎng)度為 25mm， F 處長(zhǎng)度為 32mm，槽深 2mm。 C 處軸與齒輪的周向定位采用平鍵聯(lián)接。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [18]查得平鍵截面 mmmmhb 810 ??? （ GB/T1096） ,平鍵長(zhǎng)度為 25mm，周向定位采用擋圈進(jìn)行定位。 F 處周向定位采用平鍵聯(lián)接，由手 冊(cè)查的平鍵截面 mmmmhb 78 ??? （ GB/T1096），平鍵長(zhǎng)度為 25mm；軸向定位采用擋圈進(jìn)行定位。軸上倒角圓角均為 1mm。 （ 3）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 mmLL ???? ， mmL ? ， mmL 304 ? ，根據(jù)軸的簡(jiǎn)圖做出軸的水平面上的彎矩圖，和垂直面上的彎矩圖和水平面上的扭矩圖，垂直面上的扭矩圖 ,具體情況見(jiàn)圖 7。 圖 7 第二級(jí)從動(dòng)軸的載荷分析圖 The load analysis chart of the second level driven shaft 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出 L3 與 L4 交界面是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出截面處的 MMM VH 及, 得值列入表 2(參看圖 6)。 表 2 第二級(jí)從動(dòng)軸的載荷分析 Table2 The load analysis of the second level driven shaft 載荷 水平面 垂直面 支反力 NFN NH 4 3 5, 21NH ?? NFN NVV ,147F 21N ?? 彎矩 mmNM H ?? mmNM V ?? mmNM ?? 7 0 3 8 0V2 總彎矩 mmNMmmNM ???? 301583,134374 21 扭矩 mmNT ?? （ 4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面（及危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式（ 155）及上表中的數(shù)值，并取 ?=，軸的計(jì)算應(yīng)力 M P ad TMW TM ) 41 (13 43 )()( 3 223 22122 ?? ??????? ??? 目前已選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，由表 151 查得 MPa60][ 1 ??? 。因此][ 1???? ，故安全。 （ 5）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看， L3 與 L4 段的截面處引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看， L1 段得右截面不受扭矩作用，截面 L L4 的應(yīng)力最大。 校核 L3 段得右截面 抗彎截面系數(shù) 333 mmdW ???? 抗扭截面系數(shù) 333 3 9 mmdW T ???? L3 段右截面的彎矩 M 為 mmNM ????? 15361 3 4 3 7 4 截面的扭矩為 mmNT ?? 截面上的彎曲應(yīng)力 M P aWMb ???? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P aWT TT 3 9 0 6 4 1 7 ???? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。由表 151 查得 MPaB 640?? , MPa2751 ??? ,MPa1551 ??? 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按照附表 32 查取。因1, ??? dddr ,經(jīng)插值法可查得 ??? , ??? 又由附圖 31 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ??q , ??q 故有效集中系數(shù)按式（附表 34）為 )()1(1 ???????? ??? ?qk )()1(1 ???????? ??? ?qk 由附圖 32 的尺寸系數(shù) ??? ；由附圖 33 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 。 軸按照車加工，由附表 34 得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 軸未經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理，即 1?q? 則按式（ 312）及式（ 312a）得綜合系數(shù)為 9 7 ??????? ???? ??kK ??????? ???? ??kK 又由 167。 31 及 167。 32 得碳鋼的特性系數(shù)為 ,~ ?? ?? ?? 取 ,~ ?? ?? ?? 取 于是，計(jì)算安全系數(shù) caS 值，按式（ 156） ?（ 158）則得 3 2 7 51 ??????? ? mbKS ??? ? ??? 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? 2222 ???????? SSS SSS ca??? ? 故可知其安全。 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 第一級(jí)從動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 已知清掃軸的徑向載荷 rF 和軸向載荷 aF 可以忽略不計(jì)，又帶輪的壓軸力 NFp 367? ,軸向力 NFa ? ，軸承轉(zhuǎn)速 min/600rn? ，裝軸承處的軸徑可在 28～ 40mm 范圍內(nèi)選取，運(yùn)轉(zhuǎn)有輕微沖擊看， 表 133 選擇 預(yù)期使用壽命 hLh 20xx0? [20]。根據(jù)工作條件選取深溝球軸承。 （ 1）求比值 0?raFF 根據(jù) eFFra?。 （ 2）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書）式（ 138a ）)( arp YFXFfP ?? 按照表 136， ,~ ?? pp ff 取 ，按照表 135， 0,1 ?? YX NYFXFfP arp )( ?????? （ 3） 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 式 136，求軸承應(yīng) 有的基本額定動(dòng)載荷值 NnLPC h 1810 20 00 060 31060 3 66 39。 ?????? ? 按照手冊(cè)選擇 NC 13200? 的 6006 軸承 [18]。此軸承的基本額定靜載荷 NC 83000 ? ，驗(yàn)算如下 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 式 135 hhPCnL h 2 0 0 0 0103) 0 31 3 2 0 0(6 0 060 10)(6010 6366 ?????? ? 即高于預(yù)期計(jì)算軸承壽命，故滿足要求。軸承內(nèi)徑 mmd 30? ,外經(jīng) mmD 55? 。 第 二 級(jí)從動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 已知清掃軸的徑向載荷 rF 和軸向載荷 aF 可以忽略不計(jì)，又鏈輪和帶輪壓軸力NFp ? ,軸向力 NFa ? ，軸承轉(zhuǎn)速 min/ rn ? ，裝軸承處的軸徑可在 28~40mm 范圍內(nèi)選取，運(yùn)轉(zhuǎn)有輕微沖擊看，預(yù)期使用壽命 hLh 20xx0? 。根據(jù)工作條件選取深溝球軸承。 （ 1）求比值 0?raFF 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書）表 135， eFFra?。 （ 2）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P,根據(jù)式（ 138a） )( arp YFXFfP ?? 按照表 136， ,~ ?? pp ff 取 ，按照表 135， 0,1 ?? YX NYFXFfP arp )( ?????? （ 3）根據(jù)式 136，求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 NnLPC h 518010 3 66 39。 ?????? ? 按照手冊(cè)選擇 NC 13200? 的 6006 軸承。此軸承的基本額定靜載荷 NC 83000 ? ，驗(yàn)算如下 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） P319,式 135 hhPCnL h 2 0 0 0 ) 5 41 3 2 0 0( 3 360 10)(6010 5366 ?????? ? 即高于預(yù)期計(jì)算軸承壽命，故滿足要求。軸承內(nèi)徑 mmd 30? ,外經(jīng) mmD 55? 。 第 三 級(jí)從動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 已知清掃軸的徑向載荷 rF 和軸向載荷 aF 可以忽略不計(jì)，又鏈輪的壓軸力NFp 606? ,軸向力 NFa ? ，軸承轉(zhuǎn)速 min/ rn? ，裝軸承處的軸徑可在28~40mm 范圍內(nèi)選取，運(yùn)轉(zhuǎn)有輕微沖擊看，預(yù)期使用壽命 hLh 20xx0? 。根據(jù)工作條件選取深溝球軸承。 （ 1）求比值 0?raFF 根據(jù)表 135， eFFra?。 （ 2）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P,根據(jù)式（ 138a） )( arp YFXFfP ?? 按照表 136， ,~ ?? pp ff 取 ，按照表 135， 0,1 ?? YX NYFXFfP arp )( ?????? （ 3）根據(jù)式 136，求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 NnLPC h 3 66 39。 ?????? ? 按照手冊(cè)選擇 NC 13200? 的 6006 軸承 [18]。此軸承的基本額定靜載荷 NC 83000 ? ，驗(yàn)算如下 根據(jù)式 135 hhPCnL h 2 0 0 0 ) 6 61 3 2 0 0( 10)(6010 6366 ?????? ? 即高于預(yù)期計(jì)算軸承壽命，故滿足要求。軸承內(nèi)徑 mmd 30? ,外經(jīng) mmD 55? 。 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 第一級(jí)從動(dòng)軸上聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 62 查得許用應(yīng)力為 [ p? ]=100~120MPa，取其平均值為[ p? ]=110MPa。 齒輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 mmd 30? ， mml 31? ， mmNT ?? ，由前面軸設(shè)計(jì)可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 78???hb ，鍵長(zhǎng)為 L=25mm，鍵的工作長(zhǎng)度為mmbLl 17825 ????? ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 mmhk ?? ，根據(jù)公式 61 可得 M P 1 1 52k ld10T2 3p ???????? ][p? (合適 ) 帶輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 mmd 28? ， mml 60? ， mmNT ?? ，由前面軸設(shè)計(jì)可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 78???hb ，鍵長(zhǎng)為 L=50mm，鍵的工作長(zhǎng)度為mmbLl 42850 ????? ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 mmhk ?? ，根據(jù)公式可得 M P 1 1 52k ld10T2 3p ???????? ][p? (合適 ) 第二級(jí)從動(dòng)軸上聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 62 查得許用應(yīng)力為 [ p? ]=100~120MPa，取其平均值為[ p? ]=110MPa。 鏈輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 mmd 34? ， mml 33? ， mmNT ?? ，由前面軸設(shè)計(jì)可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 810???hb ，鍵長(zhǎng)為 L=25mm，鍵的工作長(zhǎng)度為mmbLl 17825 ????? ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 mmhk ?? ，根據(jù)式 61 可得 M P 6 4 1 72k ld10T2 3p ???????? ][p? (合適 ) 帶輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 mmd 28? ， mml 32? ， mmNT ?? ，由前面軸設(shè)計(jì)可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 78???hb ，鍵長(zhǎng)為 L=25mm，鍵的工作長(zhǎng)度為mmbLl 17825 ????? ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 mmhk ?? ，根據(jù)式 61 可得 M P 6 4 1 72kld 10T2 3p ???????? ][p? (合適 ) 第三級(jí)從動(dòng)軸上聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 62 查得許用應(yīng)力為 [ p? ]=100~120MPa，取其平均值為[ p? ]=110MPa。 鏈輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 mmd 36? ， mml 31? ， mmNT ?? ，由前面軸設(shè)計(jì)可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 810???hb ，鍵長(zhǎng)為 L=25mm，鍵的工作長(zhǎng)度為mmbLl 17825 ????? ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 mmhk ?? ，根據(jù)式 61 可得 M P 6 8 7 52k ld10T2 3p ???????? ][p? (合適 ) 上滾輪軸聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 62 查得許用應(yīng)力為 [ p? ]=100~120MPa，取其平均值為[ p? ]=110MPa。 齒輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 mmd 34? ， mml 29? ， mmNT ?? ，由前面軸設(shè)計(jì)可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 810???hb ，鍵長(zhǎng)為 L