【正文】 ? 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑 ⅡⅠd? 處。 考慮到轉(zhuǎn)矩變化較小，所以取 AK =，則：聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為 機械設(shè)計課程設(shè)計 21 NmTKT Aca 4 54 9 7* ??? 所以，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 58431986，選用 HL4 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250Nm。故取 ⅡⅠd? =42mm。 裝軸承軸段 3－ 4 50 由滾動軸承內(nèi)孔決定，初選深溝球軸承，型號為 6010。 軸環(huán)段 5－ 6 62 考慮軸承用軸肩定位，取mmd 6265 ?? 。 裝軸承端蓋軸段 2－ 3 6－ 7 5032 ??l 由軸承端蓋寬度及其固定螺釘所需拆裝空間要求決定。 2076 ??l 為深溝球軸承的寬度 12mm及 箱 體 內(nèi) 壁 與 齒 輪 距 離8mm。 裝齒輪軸段 4－ 5 81 由齒輪輪轂寬度決定，為使齒輪軸向固定， 54?l 應(yīng)略小于寬度，故取 mml 8154 ?? 。 軸向零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。滾動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 k6。 求軸上的載荷 首先作出軸的計算簡圖。取 a=，軸的計算應(yīng)力為： 機械設(shè)計課程設(shè)計 24 ??? W aTMca 232 )(? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 ][ 1?? =60MPa，因此是安全的。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅵ和Ⅶ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面 C 上的應(yīng)力最大。截面 C 上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。由第三章可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面Ⅵ的左右兩側(cè)即可。查得 B? =640MPa， 1?? =275MPa，1?? =155MPa。因為機械設(shè)計課程設(shè)計 25 r/d=2/54=； D/d=77/54= 所以 ?a =， ?a = 軸的材料敏 感系數(shù)為 ?q =， ?q = 所以有效應(yīng)力集中系數(shù)為 )1(1 ??? ??? aqk = ???? )1(1 ??? aqk 尺寸系數(shù) ?? ? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?? =。取 112?C ，則 mmmmnPCd 33 ????????? ??? 初見各段直徑 位置 軸徑 /mm 說明 裝軸承軸段 1－ 2 5－ 6 40 由滾動軸承內(nèi)孔決定，初選深溝球軸承，型號為 6008。 裝齒輪軸段 4－ 5 44 考慮齒輪裝拆方便，應(yīng)使mmdd 444354 ?? ?? 。 軸環(huán)段 34 12 軸環(huán)寬度一般為軸肩高度的 倍。 軸向零件的周向定位 齒輪采用平鍵聯(lián)接。 按許用彎曲應(yīng)力強度校核軸 ① 繪軸的受力圖，見下圖 ②計算支反力 垂直面支反力： 繞支點 B 的力矩和 ?? 0BZM ，得 ??447AZRN 同理 ?? 0AZM ，得 ? 523BZRN。A Z r r B ZZ R F F R水平面支反力： 同樣由支繞 B 點力矩和 ?? 0BYM ，得 ? 2948AYRN 機械設(shè)計課程設(shè)計 29 同理 ?? 0AYM ，得 ? 2390BYRN 校核： 32 29 48 14 86 15 52 23 90 0 ,A Y R R B YY R F F R? ? ? ? ? ? ? ? ?? 計 算 正 確 。caMPa 3．高速軸的設(shè)計與計算 列出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 kwp ? min9601 rn? NmT ? 機械設(shè)計課程設(shè)計 31 求作用在齒輪上的力 因已知高速級小齒輪的分度圓直 徑為： mmd 481 ? ?? ? 圓周力 NdTF t 15 134836 310*2222 ??? 徑向力 NaFF ntr os 20t a n1513c ost a n2 ?????? ? 軸向力 NFF ta 4 5 1ta n 2 ?? ? 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 裝軸承軸段 3－ 4 5－ 6 35 由滾動軸承內(nèi)孔決定，初選深溝球軸承，型號為 6007。 確定各段長度 位置 軸段長度 /mm 說明 裝聯(lián)軸器軸端 50 為保證軸端擋板壓緊聯(lián)軸器，而不會壓在軸的端面上，故機械設(shè)計課程設(shè)計 32 1－ 2 21?l 略小于 1L 。這里取 4032 ??l 。 2365 ??l 由深溝球軸承的寬度及箱體內(nèi)壁與齒輪距離確定。 軸向零件的周向定位 在聯(lián)軸器與軸聯(lián)接處，選用平鍵 8mm 7mm 45mm，聯(lián)軸器與軸的配合為 n6。 確定軸上圓角和倒角尺寸 圓角 R=，倒角 2 45176。由軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖如下： 機械設(shè)計課程設(shè)計 33 由水平面 ??0得CM 1NHF =1419 2NHF =1025N HM = 1 13 4. 9 39 4 13 4. 9 53 15 1NHF Nm m? ? ? ? ? ? ? 由垂直面 ??0得AM 1NVF =101N 2NVF = 431N 1VM = 1NVF 69=105225Nmm 2VM = 2NVF 129= 11352 Nmm 1M = ?221HVMM=202225Nmm 2M =172598Nmm. 校核軸上承受最大彎扭矩的截面強度 取 ? ? ，22 22133() 2 0 1 8 2 5 ( 0 . 6 4 6 8 7 4 6 ) 2 1 . 9 80 . 1 5 4? ? ??? ? ??ca M a T M P aW . 根據(jù)前面選取的材料 45 鋼調(diào)質(zhì)[ 1?? ]=60MPa, ???? 1知 [ ], 故 安 全 。 1 1 2 1162 .8 , 514 .8a d a a dF F N F F F N? ? ? ? ? 12/ 1 6 2 .8 / 2 6 8 0 0 0 .0 0 6 , / 5 1 4 .8 / 2 6 8 0 0 0 .0 1 9 2a or a orF C F C? ? ? ? 插值計算 , ,ee?? 再 計 算 1 1 1 407 154 .66? ? ? ? ?drF e F N 2 2 2 86 111 2 429 .23? ? ? ? ?drF e F N 121 5 4 .6 6 , 3 5 2 1 5 4 .6 6 5 0 6 .6 6aaF N F N? ? ? ?/ 154 .66 / 268 00 058 , / 506 .66 / 268 00 189a or a orF C F C? ? ? ? 兩次計算的值相差不大，確定 , ?? 12154 .66 , 506 .66aaF N F N?? 計算當(dāng)量動載荷 1 1 1 2 2 2/ 154 .66 / 407 8 , / 506 .66 / 111 2 55a r a rF F e F F e? ? ? ? ? ? 徑向動載荷系數(shù) 1 ? ， 1 ? 。 12148 7 , 535aaF N F N??/ 148 7 / 472 00 315 , / 535 / 472 00 113a or a orF C F C? ? ? ? 插值計算 , ?? ③計算當(dāng)量動載荷 1 1 1 2 2 2/ 148 7 / 292 5 1 , / 535 / 133 8 r a rF F e F F e? ? ? ? ? ? 徑向動載荷系數(shù) 1 1X? ， 2 1X? 。 12119 3 , 183 N F N?? / 1 1 9 3 / 3 2 3 0 0 0 .0 3 7 , / 1 8 3 5 .7 / 3 2 3 0 0 0 .0 5 6 8a or a orF C F C? ? ? ? 插值計算 , ?? 計算當(dāng)量動載荷 1 1 1 2 2 2/ 1 1 9 3 / 2 9 8 2 0 .4 , / 1 8 3 5 .7 / 2 4 4 7 0 .7 5a r a rF F e F F e? ? ? ? ? ? 徑向動載荷系數(shù) 1 1X? ， 2 ? 軸向動載荷系數(shù) 120, ?? 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，取 ? ,軸承的當(dāng)量動載荷1P = pf ( 1X 1rF + 1Y 1aF )=? 2982 4473N? 2P = pf ( 2X 2rF + 2Y 2aF )= 驗算軸承壽命 因為 12PP? ,故只需校核 2 處軸承即可 . 軸承預(yù)期壽命與整機壽命相同 ,為 :7200h 軸承的實際壽命 : 球軸承 ? =3 機械設(shè)計課程設(shè)計 38 hL 621060 rrCnP???? ???? 361 0 4 0 2 0 0 3 5 9 7 9 7 2 0 06 0 2 1 3 . 3 3 5 2 0 5 . 6 5 hh??? ? ? ? ???? ?? 具有足夠使用壽命。 由前面 軸的設(shè)計知本處軸徑為 mmd 44? ，由【 2】表 66 選擇： 鍵 12 8 40（ GB109679），圓頭普通平鍵（ A 型） 鍵接觸長度 l=Lb=4512=33mm,k==4mm, 查【 2】表 67 [ ] 80p MPa? ? 222 2 1 5 3 1 0 0 5 2 . 7 2 [ ]4 4 3 3 4???? ? ? ???ppT M P ad lk ,鍵強度足夠。 由前面軸的設(shè)計知本處軸徑為 mmd 42? ，由【 2】表 66 選擇： 鍵 12 8 70（ GB109679），單圓頭普通平鍵（ C 型） 鍵接觸長度 l=Lb=806=74mm,k==4mm, 查【 2 】表 67 [ ] 80p MPa? ? 機械設(shè)計課程設(shè)計 39 352 2 4 6 8 7 4 6 7 9 . 1 8 [ ]4 0 7 4 4???? ? ? ???ppT M P ad lk ,鍵強度足夠。傳動件浸在油中的深度 H ，最少為 1 個齒高。 （十）設(shè)計計算箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 箱體材料采用灰鑄鐵 HT150 制造，它具有良好的鑄造性能和減振性能。 箱體結(jié)構(gòu)要有良好的工藝性 （十一）參考書目 [1]為《機械設(shè)計課程設(shè)計》，陸玉 主編，機械工業(yè)出版社， 2022。 [3]《機械原理》教材，王躍進(jìn) 主編，北京大學(xué)出版社， 2022