【正文】 （ 2）截面右側 抗彎截面系數(shù) W= =2195200 3mm 抗扭截面系數(shù) TW = =4390400 3mm 截面右側的彎矩 M 為 M=?mm 截面右側的扭矩 T 為 T= mm, 截面上的彎曲應力 WMb??= TT WT?? = MPa 查表可知 B? =980MPa， 1?? =463MPa， 1?? =283MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù) ?? 及 ?? 可根據(jù)軸肩圓角處的理論集中應力系數(shù)表查取， 因 dr =， dD =。 從軸的結構圖及彎矩和扭矩圖中可以看出截面的最危險截面，計算出該截面的彎矩，列于下表中 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 51 載荷 水平面 H 水平面 V 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 52 支反力 F NH1F =12943N NH2F =12055N 1NVF = N30846 2NVF =63808N 彎矩 M HM = mm6955615N ? NV1M =11721848 N mm NV2M = mm 總彎矩 mmN6955683M 1 ?? mmN6 9 5 5 9 0 7M 2 ?? 扭矩 T T= mm, H 面： NH1F + NH2F = tF 0BCFABF N H2N H1 ? 由上式聯(lián)立可解得 NH1F = ， NH2F = 并求得 HM = ? V 面： rNV2NV1 FFF ?? 0BCFMACF rN V 1 ?? 由上式聯(lián)立可解得 1NVF = ， 2NVF =63808N 并求得 NV1M = mm ， NV2M = N mm 6．按彎扭合成強度校核軸的強度 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 53 W= 取 ? = 則可得 ca? =? ?1?? 故該軸安全。456? ，右端軸肩處圓角為 2r? 。查手冊截面為 1750hb ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為 280mm，同時為了有較好的對中性采用6p7H配合。軸環(huán)處軸的直徑為 280mm，考慮到對右端軸承的左面的定位要求，應該有軸肩定位，取該軸肩處軸的直徑為 255mm，在軸肩和軸環(huán)間有一個錐面過渡。 （ 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 綜合考慮取軸承處的直徑為 220mm，因為軸承同時承受有徑向力合軸向力的作用選擇調心滾子軸承。軸的右端還有聯(lián)軸器與減速器聯(lián)接。 輸入軸的設計及校核 、轉速及轉矩 P= 2n =i1n=174r/min T= mm 因已知大齒輪的分度圓直徑為 2d =1145mm tF dT2? = 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 49 ??costanFF ntr ?=94655N ?tanFF ta? = 選取軸的材料為 40CrNiMo，取 0A =97，于是得 30mind nPA?=165mm， 初步確定軸最小軸頸為 d =170mm。 3）截面左側 截面系數(shù) W 可按下列公式計算。經(jīng)過插值可查得 ?? =， ?? =； 查表可得軸的材料敏性系數(shù)為 ?q = ， ?q = 故有效集中系數(shù)按式為 ）（ 1q1k ??? ??? ? = ）（ 1q1k ??? ??? ? = 查表可得其尺寸系數(shù) ?? =，扭轉尺寸系數(shù) ?? =。 （ 7） 精確校核軸的疲勞強度 1）判斷危險截面 從應力集中對軸的影響和軸肩，鍵槽和過渡配合對軸強度的削弱綜合考慮可以得到該軸只需要校核左軸承右端軸肩的截面兩側。 對于直徑為 d 的圓軸，彎曲應力為WM??，扭轉切應力為TWT?? ，將式中的 ? 和 ? 代入上式，則軸的彎扭合成強度為 W TMW2 T4WM2222ca ）（）（）（ ??? ???? ? ?1??? 式中： ca? —— 軸的計算應力， MPa； M—— 軸所受的彎矩， N?mm； T—— 軸所受的扭矩， N?mm； W—— 軸的抗彎截面系數(shù)， 3mm ? ?1?? —— 對稱循環(huán)變應力時軸的許 用彎曲應力。為了考慮兩者循環(huán)應力的 不同，引入折合系數(shù) ? 則計算應力為 22ca 4 ）（ ???? ?? 式中的彎曲應力為對稱循環(huán)應力。 1） H 面 ： tN H 2N H 11 FFFF ??? ， 0CDFBDFADF1 tNH1 ?????? 由上式可解得 NH1F = NH2F = 1HM = mm376824465N ? ??M 2） V 面： N v 2N v 1r2 FFFF ??? 0MCDFBDFADF rN v 12 ??????? 由上式可解得 1NVF = ? 2NVF = mm1 2 7 6 7 0 5 8 0 NM V1 ?? V2 ?? ??M （ 6） 校核軸的強度 已知軸上的彎矩和扭矩之后，可針對某些危險截面（即彎矩和扭矩較大而軸頸有可能不足的截面）做彎扭合成強度校核計算。 上圖中的 F1， F2為剪切力在水平方向和豎直方向上的分力。 （ 5） 求軸上的載荷 計算軸 上的受力，及做出彎扭圖，看出危險截面，計算出它的彎矩列于下表中。查表可得平鍵截面 2063hb ??? ，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長度為 320mm，同時為了保證輪轂與軸的配合有良好的對中性此處配合選用 6r7H 。 8）軸最右端連接測速裝置的軸段直徑為 80mm，長度為 95mm。 3）下 一段裝軸承，由于該軸受到軸向力和徑向力，參照工作類型初步選擇軸承類型為調心滾子軸承其型號為 2316CC，其尺寸為 mmmmmmTDd 170540320 ????? 軸承右端選用鎖緊螺母固定，螺母固定段的長度為 36mm，軸承段的長度為 176mm 4）軸承端蓋段的軸直徑為 380mm，其長度為 97mm 5）曲軸的連接段長度為 140mm，根據(jù)飛剪的要求曲柄的長度為235mm，即軸的中心線距離為 235mm。參照工作要求 選擇 22244C 型的軸承其尺寸為 mmmmmmTDd 1 0 84 0 02 2 0 ????? ，根據(jù)整體的要求取該段軸的長度為 l =265mm 2）取安裝齒輪處的軸段直徑為 280mm，齒輪的右端與右軸承之間采用軸套定位。 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 41 1）初步選擇滾動軸承。 （ 1）擬定軸上的裝配方案 軸上裝有大齒輪，兩端裝有軸承，在一段安裝飛剪，在另一端安裝測速裝置。 （ 3） 計算大小齒輪的分度圓直徑 ?cos11 nmZd ?= 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 40 ?cos22 nmZd ?=1145mm （ 4） 計算齒輪的寬度 db ?? = ? = 圓整后取 2B =275mm， 1B =295mm。 （ 1） 計算中心距 ?cos2 )( 21 nmZZa ??= 取 a 為 （ 2） 改變后的中心距修正螺旋角 ? ?a mZZ n2a rc c os 21 ??? = 3639。但是為了同時滿足接觸疲 勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 1d 來計算應有的齒數(shù)。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 則： ? ? 111 FEFNF K ?? ? = ? ? 222 FEFNF K ?? ? = 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 39 9） 計算大、小齒輪的 ? ?FSaFaYY? 并加以比較。 由齒形系數(shù)及應力校正系數(shù)表可查得： 1FaY =， 2FaY = 5） 查取應力校正系數(shù)。 ?? FFVA KKKKK ? = 2） 根據(jù)縱向重合度 ?? =，可以查得螺旋角影響系數(shù) ?Y = 3） 確定當量齒數(shù)。 6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由 9 2KKdd 3 t1t1 ??。 已知使用系數(shù) AK =，根據(jù)速度 v = sm/ ，六級精度，可以查得動載系數(shù) vK =； 由接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)表可查得 ?HK =,； 由彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)表查得 ?FK =； 由齒間載荷分配系數(shù)表可得 ?HK = ?FK =。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得： ? ?1H? = SK HHN 1lim1? =? 570= ? ?2H? = SK HHN 2lim2? =? 530= ? ?H? = ? ? ? ?2 21 HH ?? ? = 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 37 （ 2） 計算 1） 試算小齒輪的分度圓直徑 t1d ，由計算公式 t1d ≥ ? ?32d1t 1Tk2 ?????????HHE ZZuu ????= 2） 計算圓周速度 100060 11?? ndv t?= sm/ 3）計算齒寬 b 及模數(shù) ntm b= d? t1d = 11 cosZdm tnt ?? = h= ntm = hb = 4） 計算縱向重合度 ?? 。 1N =60nj hL = 810? 2N = 810? 9） 選擇接觸疲勞壽命系數(shù) 1HNK =， 2HNK =。 7） 查得小齒 輪的接觸疲勞強度極限 1limH? =570MPa；大齒輪的接觸疲勞極限 2limH? =530MPa。 1T = 60260760009550 ? =13800000 mm, 5） 選擇齒寬系數(shù) d? =。 3） 查表得 1?? =， 2?? =， 則 1?? + 2?? =。 2. 按照齒面接觸強度設計 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 36 按式 t1d ≥ ? ?3 2d1t 1Tk2 ?????????HHE ZZuu ???? （ 1） 確定公式中的各計算數(shù)值 1） 試選 tk =。選擇小齒輪的材料 20Cr硬度 300HBS，大齒輪材料為 40Cr，硬度為 270HBS，二者材料硬度相差 30HBS。 1） 根據(jù)工作條件需要選擇斜齒圓柱齒輪。 缺點是：直流電動機較交流電動機結構復雜、制造成本高，維護工作量大。 （ 4） 可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉。軋鋼用直流電動機短時過轉矩可達到額定轉矩的 倍以上，特殊要求的可以達到 10 倍，并能在低速下連續(xù)輸出較大轉矩。調速范圍廣，轉速比可達 1:200。 直流電動機的優(yōu)點： （ 1） 優(yōu)良的調速性能。它的轉速與頻率成正比，頻率越高轉速越快，無接觸零件不用保養(yǎng)使用期限長。 根據(jù)上面的計算，選擇飛剪的主電動機 ZFQZ31542,280KW， 700 轉 /分。 連續(xù)工作的飛剪的剪切功率 ，是相鄰兩次剪切時間 t 秒內的平均剪切功率計算的： = ?t102A （千瓦） 式中 A—— 剪切功，計算時按照平均剪切力來考慮： A= hk2P 其中 P 為最大剪切力， P=54280 公斤； h為板柸斷面高度， h=98mm； k為考慮其他因素的影響系數(shù)， k=2； A= 8254 28 0 ?? =（公斤 ?米） t—— 相鄰兩次剪切的時間， t=1 秒； ? —— 考慮飛剪機構的摩擦損失系數(shù)，結構簡單的飛剪，取 ? =5；對于具有復雜減速機的飛機按和飛剪電動機帶動送料輥時特別是具有勻速機構時，可取 ? =15∽ 20。 根據(jù)圖