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1、
-可編輯修改-
第四部分軸的設計與校核
4.1 輸入花鍵軸設計與校核
4.1.1 材料、性能參數選擇以及輸入花鍵軸的設計計算
⑴已經確定的運動學和動力學參數假設轉速n 900r/min ；軸所傳遞的扭矩
T 3.18 103N mm
(2)軸的材料選擇：因為花鍵軸齒輪左端同樣是和花鍵齒輪嚙合， 所以由表選用45(調質)，
根據材料主要性能表查得：抗拉強度極限 b 640MPa,屈服強度極限 s 355MPa,
彎曲疲勞極限 1 275MPa ,剪切疲勞極限 1 155MPa ,屈服許用彎曲應力為
1 60MPa
(3)根據機械設計手冊式 12.3-1計算軸的最小
2、直徑：
5T
d min 3 一
根據表12.3-2取 35MPa 代入數據得：
d min
3 5 3180
35
7.69mm
(4)因為軸上有花鍵，所以采用增大軸徑的方法來增加軸的強度。根據選用的軸承為 GB/T276 94深溝球軸承16003,根據軸承標準件查的其軸徑是 17mm，長度是7mm ；
借鑒雙踏板設計，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，
采用過盈配合夾緊。矩形花鍵長度是 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，總長為 64.5mm 。根據所選用的花鍵為
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 長度為8mm ,定位是靠右端大軸花鍵 N d D B 6 24 28 8的長度為 7mm ,有段突出部分軸徑 12mm ,長度也是
軸段
1
2
3
4
5
直徑(mm)
12
28
25
20
17
長度(mm)
12
7
8
64.5
7
12mm ,最后軸的設計總長為 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，所以設計合理。
(2)進一步校核軸的的強度，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
這里兩個錐齒輪的設計是一模一樣的，具有變向的作用，所以倆錐齒輪的力都是 由于該徑向力所產生的彎矩很小，故此處不用考慮，僅需校核扭轉強即可。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
同樣滿足強度。
(3)最后校核軸的扭轉剛度，
6、根據公式：
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,對于45鋼，G 8.1 104;
d4
Ip一軸截面的極慣性矩，mm4,對于圓軸，Ip —
32
L一階梯軸受扭矩作用的長度，mm ;
Ti、li、Ipi一分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長度和極慣性矩;
z一階梯軸受扭矩作用的軸段數。
軸的扭轉剛度條件為：對于一般傳動軸，可取
0.5 1( )/m
()/m
經計算軸的扭轉剛度滿足要求。
4.1.4花鍵的校核
左邊花鍵是和內外花鍵齒輪套相配合，并且
7、可以自由滑動，一直在工作的
工作長度是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)齒面壓應力:
W
H
hw
1 73 _
1.73 0.865MPa
2
計算齒面許用壓應力：
640
H
Su Ki K2 K3 K4 1.4 1.75 1.5
119
8、.5MPa
1 1.5
計算結果H H，滿足要求。
(2)齒根彎曲應力的計算公式:
6hW 6 2 1.73
SFw2
42
1.30MPa
按照設計手冊,
計算齒根許用彎曲應力為:
640
SFK1K2K3K4
2.0 1.75 1.5
1 1.5
81.26MPa
計算結果F
F ,設計安全。
(3)
齒根剪切應力的校核:
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)
因為 m F
,所以滿足條件。
扭轉與彎曲強度校核:
Fa2 3 m2
3 2.972
5.14MPa
許用應力:
SfK1K2K3K4
640 81.26MPa
2 1.75 1.5 1 1.5
計算結果v
因此安全。
(5)
靜連接靜應力校核:
1.15MPa
2T 2 3180
Zhldm 0.75 6 2 34 18
計算得知f i 640MPa 所以設計滿足要求。
又因為右邊花鍵是用花鍵套連接，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 f 7 a11 d10
度要求的。
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