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1、
-可編輯修改-
第四部分軸的設(shè)計(jì)與校核
4.1 輸入花鍵軸設(shè)計(jì)與校核
4.1.1 材料、性能參數(shù)選擇以及輸入花鍵軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
⑴已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)假設(shè)轉(zhuǎn)速n 900r/min ；軸所傳遞的扭矩
T 3.18 103N mm
(2)軸的材料選擇：因?yàn)榛ㄦI軸齒輪左端同樣是和花鍵齒輪嚙合， 所以由表選用45(調(diào)質(zhì))，
根據(jù)材料主要性能表查得：抗拉強(qiáng)度極限 b 640MPa,屈服強(qiáng)度極限 s 355MPa,
彎曲疲勞極限 1 275MPa ,剪切疲勞極限 1 155MPa ,屈服許用彎曲應(yīng)力為
1 60MPa
(3)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式 12.3-1計(jì)算軸的最小
2、直徑：
5T
d min 3 一
根據(jù)表12.3-2取 35MPa 代入數(shù)據(jù)得：
d min
3 5 3180
35
7.69mm
(4)因?yàn)檩S上有花鍵，所以采用增大軸徑的方法來(lái)增加軸的強(qiáng)度。根據(jù)選用的軸承為 GB/T276 94深溝球軸承16003,根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)件查的其軸徑是 17mm，長(zhǎng)度是7mm ；
借鑒雙踏板設(shè)計(jì)，此處的定位右邊是利用矩形花鍵的外軸徑定位，左端是定位是箱體孔，
采用過(guò)盈配合夾緊。矩形花鍵長(zhǎng)度是 57.5mm ,為了便于加工與左端軸承的配合，直接將
左端軸承處一起加工，總長(zhǎng)為 64.5mm 。根據(jù)所選用的花鍵為
N d D B 6 16 20
3、4,其軸徑為 20mm 一 右端為GB/T276 94深溝球軸承 16005 ,所以它的軸徑為25mm 長(zhǎng)度為8mm ,定位是靠右端大軸花鍵 N d D B 6 24 28 8的長(zhǎng)度為 7mm ,有段突出部分軸徑 12mm ,長(zhǎng)度也是
軸段
1
2
3
4
5
直徑(mm)
12
28
25
20
17
長(zhǎng)度(mm)
12
7
8
64.5
7
12mm ,最后軸的設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為 98.5mm 。其中齒輪定位采用彈性擋圈定位。
步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
至此，已初
[圜 鵬 ——
11^2 3 4
1 1 1 1
—卜二?一
4、曲咋3—]
1——1 j—?
4.1.2 輸入花鍵軸二維圖標(biāo)注和三維圖如下:
4.1.3 輸入花鍵軸的校核
(1)最小軸徑校核公式
max
W
T
Ttd min
16
3180 16
9.38MPa
123 3.14
35MPa
滿足條件，所以設(shè)計(jì)合理。
(2)進(jìn)一步校核軸的的強(qiáng)度，其中軸向力不考慮，徑向力求解
Ft2
2T
d2
2 3180
56
113.57N
32.49N ,
Fr2 Ft2 tan
5、cos 1 113.57 0.364 0.786 32.49N
這里兩個(gè)錐齒輪的設(shè)計(jì)是一模一樣的，具有變向的作用，所以倆錐齒輪的力都是 由于該徑向力所產(chǎn)生的彎矩很小，故此處不用考慮，僅需校核扭轉(zhuǎn)強(qiáng)即可。此處需要校核 兩花鍵部分。
右邊花鍵：
M M
W di4 B N D d D d
32D 3180 3.14 164 4 6 4 362
32 20
6.16MPa 1
左邊花鍵:
M M
W d「B N D d D d
32D 3180 3.14 244 4 6 4 522
32 28
1.99MPa 1
同樣滿足強(qiáng)度。
(3)最后校核軸的扭轉(zhuǎn)剛度，
6、根據(jù)公式：
5.37 104 — z T^( ) /m
LG i 1 Ipi
式中：T一軸所受的扭矩，N mm;
G一軸的材料的剪切彈性模量，MPa,對(duì)于45鋼，G 8.1 104;
d4
Ip一軸截面的極慣性矩，mm4,對(duì)于圓軸，Ip —
32
L一階梯軸受扭矩作用的長(zhǎng)度，mm ;
Ti、li、Ipi一分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩;
z一階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。
軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為：對(duì)于一般傳動(dòng)軸，可取
0.5 1( )/m
()/m
經(jīng)計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)剛度滿足要求。
4.1.4花鍵的校核
左邊花鍵是和內(nèi)外花鍵齒輪套相配合，并且
7、可以自由滑動(dòng)，一直在工作的
工作長(zhǎng)度是34mm ,而且花鍵采用的是中系列，其中主要配合是:
H 7 M H10 ，H11
B 6 16 20 4 —
f7 a11 d10
計(jì)算它的名義切向力為:
Ft名紅
dm
2 3180
353.3N
20 16 /2
Ft名
W —— z l
可以求出它的單位載荷,
353.3
1.73N / mm
6 34
(1)齒面壓應(yīng)力:
W
H
hw
1 73 _
1.73 0.865MPa
2
計(jì)算齒面許用壓應(yīng)力：
640
H
Su Ki K2 K3 K4 1.4 1.75 1.5
119
8、.5MPa
1 1.5
計(jì)算結(jié)果H H，滿足要求。
(2)齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式:
6hW 6 2 1.73
SFw2
42
1.30MPa
按照設(shè)計(jì)手冊(cè),
計(jì)算齒根許用彎曲應(yīng)力為:
640
SFK1K2K3K4
2.0 1.75 1.5
1 1.5
81.26MPa
計(jì)算結(jié)果F
F ,設(shè)計(jì)安全。
(3)
齒根剪切應(yīng)力的校核:
dk
16 0.5 16
4 20
17.6mm
16T
dk3
81.26
16 3180 3
9、.14 17.63
2.97MPa
40.63MPa
(4)
因?yàn)?m F
,所以滿足條件。
扭轉(zhuǎn)與彎曲強(qiáng)度校核:
Fa2 3 m2
3 2.972
5.14MPa
許用應(yīng)力:
SfK1K2K3K4
640 81.26MPa
2 1.75 1.5 1 1.5
計(jì)算結(jié)果v
因此安全。
(5)
靜連接靜應(yīng)力校核:
1.15MPa
2T 2 3180
Zhldm 0.75 6 2 34 18
計(jì)算得知f i 640MPa 所以設(shè)計(jì)滿足要求。
又因?yàn)橛疫吇ㄦI是用花鍵套連接，其連接方式是：
N d D B 6 24Hz 28H10 8H11 采用同樣的方法校核，也是滿足強(qiáng) f 7 a11 d10
度要求的。
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