【正文】 （ 1） 求 大滾筒 上的載荷 首先根據(jù) 大滾筒 的結(jié)構(gòu)圖做出 大滾筒 的計(jì)算簡(jiǎn)圖。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(shè)計(jì)及校核 設(shè)計(jì) 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(zhuǎn)速1 5105 1 . 6 4 3 6 5 . 7 8 m in72nr? ? ?，轉(zhuǎn)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(yán)重沖擊載荷，每天工作 10～ 16 小時(shí) ，使用壽命 10 年（ 300 天每年），轉(zhuǎn)向不變。 2） 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 62 查得許用擠壓應(yīng)力 60 90p M Pa??????，取 80p MPa?????? 。 根據(jù) 35d mm?Ⅱ Ⅲ ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 61查得鍵的 截面尺寸為：寬度 10b mm? ，高度 8h mm? 。由下式可得 2 2 5 0 6 1 9 . 2 9 5 7 . 8 5 8 0 ( )3 . 5 2 0 2 5ppT M P a M P ak ld??? ??? ? ? ? ????? 合 適 （ 2）齒輪處鍵設(shè)計(jì)及校核 1） 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般的 8 級(jí)以上精度的 齒 輪有定心精度要求，應(yīng)選擇用平鍵連接。 2） 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵、軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 62 查得許用擠壓應(yīng)力 60 90p M Pa?????? ，取 80p MPa?????? 。 根據(jù) 25d mm?Ⅰ Ⅱ ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 61 查得鍵的截面尺寸為：寬度 8b mm? ，高度 7h mm? 。 軸上鍵槽的選擇與校核及校核 （ 1） 帶輪處鍵設(shè)計(jì) 1） 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般的 8 級(jí)以上精度的帶輪有定心精度要求，應(yīng)選擇用平鍵連接。 31 和167。因 1 ?? ， 30 ??，可查得 ?? ? ?? ? 又由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 附圖 31可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ? ? ? ? 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按下式為 1 ( 1 ) 1 5 ( 9 1 ) 085kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 1 ( 1 ) 1 2 ( 6 1 ) 752kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 附圖 32 的尺寸系數(shù) ?? ? ；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 附圖 33的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?? ? 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 151查得 640B MPa? ? ， 1 275 MPa?? ? ， 1 155 MPa?? ? 。因此校核只截面 Ⅴ 左側(cè)就可以。因此 ? ?1ca???? ，故安全。 按彎矩合成應(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的截面（即危險(xiǎn)截面Ⅲ）的強(qiáng)度。 初始參數(shù)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(dòng) 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(shù)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(dāng)量動(dòng)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(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 135分別進(jìn)行查表得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對(duì)軸承一： 1110XY?? 對(duì)軸承二： 2210XY?? 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有較大沖擊載荷，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(yàn)算軸承壽命： 因?yàn)?12PP? 所以按軸承一的受力大小驗(yàn)算； 1066 39。對(duì)于 6306 型深溝球軸承，由手冊(cè)查得19 9 .522Ba m m? ? ? .因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距 684mm。 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。 (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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得平鍵截面 87b h mm? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 28mm，同時(shí)為了保證帶輪與軸的配合有良好的對(duì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查的平鍵截面10 8b h mm? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 20mm，同時(shí)為了保證 齒輪 與軸的配合有良好的對(duì)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。 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 。 2）初步選擇軸承，考慮到主要承受徑向載荷，同時(shí)也承受不小的軸向載荷，故選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù) 30d mm?Ⅰ Ⅱ ， 30d mm? ?Ⅳ Ⅴ ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取深溝球軸承 6306，其尺寸為 30 19d B mm? ? ? ；40l mm? ?Ⅰ Ⅱ ， 55l mm? ?Ⅳ Ⅴ 。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 153，取 0 126A? ，于是得 33011 . 3 6 91 2 6 2 1 . 9 72 5 8 . 2Pd A m mn? ? ? ? ? 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 43 傳動(dòng) 軸 根據(jù)實(shí)際情況要求，選擇圖 43 所示方案。 初步確定傳動(dòng) 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(zhǎng)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? ? ? ?。由帶輪輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)20L mm? （比帶輪輪轂寬度小些）。由于 小滾筒端蓋不 在軸端，故選擇圓頭普通平鍵（ A 型）。鍵的工作長(zhǎng)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? ? ? ?。由帶輪輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)28L mm? （比帶輪輪轂寬度小些）。由于帶輪在軸端，故選擇圓頭普通平鍵（ A型）。 32的碳鋼的特征系數(shù) ~ , ??????取 ~ ??， 取 于是，計(jì)算安全系數(shù) caS 值，按下式得 1 275 5 . 4 2 52 . 0 2 2 2 5 . 0 6 9 0 . 1 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 2 2 2 25 . 4 2 5 1 0 . 2 9 4 . 7 9 9 1 . 55 . 4 2 5 1 0 . 2 9ca SSSSSS?????? ? ? ? ??? 故可知其安全。 軸按精車加工，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 附圖 34得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?????? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q?? ，則按下式得綜合系數(shù)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(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 167。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 附表 32 查取。 (2) 截面 Ⅱ 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3 3 25 15 62 .5W d m m? ? ?= 抗扭截面系數(shù) 3 3 25 31 25TW d m m? ? ? ? 截面 Ⅱ 左側(cè)的彎矩 M為 2 7 .51 0 3 9 8 0 .0 4 3 9 1 7 0 .5 6 N73M m m? ? ? ? 截面Ⅱ左側(cè)的扭矩 T為 NT mm?? 截面上的彎曲應(yīng)力 3 9 1 7 0 .5 6 2 5 .0 6 91 5 6 2 .5b M M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 5 3 2 6 1 .0 4 1 7 .0 43125TTT M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 (1) 判斷危險(xiǎn)截面 由彎矩圖、扭矩圖可以判斷出 危險(xiǎn)截面為 截面 Ⅱ 左側(cè)。根據(jù)下式及以上的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)， 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)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(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 151查得 ? ?1 60 MPa?? ? 。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。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 做出軸的彎矩圖和扭矩圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 圖 1523。 (3) 確定 軸上 圓角和 倒角的尺寸 參考 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表 152， 取軸端倒角為 01 45? ，各軸肩處的圓角半徑為 R1。 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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 查的平鍵截面 10 8b h mm? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為20mm，同時(shí)為了保證 小滾筒端蓋 與軸的配合有良好的對(duì)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。 5)由于結(jié)構(gòu)需要 40d mm?Ⅳ Ⅴ ， 555l mm?Ⅳ Ⅴ 。 3)取安裝小帶輪的軸段的直徑 25d mm?Ⅰ Ⅱ ，帶輪的最左端采用端蓋定位，最右端采用軸肩定位 ， 50l mm?Ⅰ Ⅱ；取安裝 另一 小帶輪的軸段的直徑25d mm?Ⅶ Ⅷ ，帶輪的最右端采用端蓋定位，最左端采用軸肩定位 ，50l mm?Ⅶ Ⅷ 。 （ 1） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)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