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根据第一段轴的直径d1?22mm,长度l1?42mm和第四段轴的直径d4?35mm,长度l4?83mm,可查《机械设计课程设计手册》56页表4-1(平键连接的剖面和键槽尺寸(GB/T 1095—2003摘录)、普通平键的形式和尺寸(GB/T 1095—2003摘录))得到,键的型号分别为:GB/T 1096 键6?6?32;GB/T 1096 键10?8?63。
(2) 轴承的配合
根据荷载的状态,查《机械设计课程设计手册》85页表6-10(安装向心轴承的轴公差带代号)可以确定安装向心轴承的轴的公差带代号为k5。
根据运载状态和载荷状态,查《机械设计课程设计手册》85页表6-11(安装向心轴承的孔公差带代号)可以确定安装向心轴承的孔的公差带代号为J7。
(3) 齿轮与轴的配合
根据高速轴的实际运行情况,根据《机械设计课程设计手册》238页表17-2(减速器主要零件的荐用配合)可选用的配合为
(4) 带轮与轴的配合
根据高速轴的实际运行情况,查《机械设计课程设计手册》238页表17-2(减速器主要零件的荐用配合)可选用的配合为
H7。 r6H7。 r6图1 高速轴的配合关系
(5)高速轴上圆角、倒角等
根据轴肩两端轴的直径,查《机械设计课程设计手册》表1-26(圆形零件自由表面过渡圆角(参考))可以确定,在除标准件外其余过渡圆角半径尽量取成一致的前提下,圆角的半径均选取R=2mm。
根据轴两端的直径,查《机械设计课程设计手册》表1-25(零件倒圆与倒角(GB/T 6403.4—2008摘录))可以确定,倒角的尺寸C=1 mm。
在装轴承的两端的轴肩圆角应该小于轴承的圆角半径Ra=1 mm,故所述轴肩的过度圆角半径定位R=0.8 mm。
3. 按弯扭合成校核高速轴的强度
(1) 高速轴的受力简图 (2) 高速轴的支反力
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1) 带轮的压轴力在水平面和竖直平面上的分力 2) 水平面上的支反力RH
小齿轮受力分析
在分度圆上,法向力Fn可以分解成两个相互垂直的分力:切与分度圆的圆周力Ft和半径方向的径向力Fr 。根据其各自的计算公式,可知 3) 竖直面上的支反力RV (3) 高速轴的弯矩图 1) 水平面上的弯矩图
图2.7.6 轴的水平平面弯矩图
2) 竖直平面上的弯矩图
图2.7.7 轴的竖直平面弯矩图
3) 合成弯矩图
图2.7.8 轴的合成弯矩图
4) 扭矩图
图 轴的扭矩图
(4) 高速轴的当量弯矩图 根据计算公式:
M?此时??0.6
可以得到当量弯矩图:
?M????T?22 (2-27)
图 轴的当量弯矩图
(5) 高速轴的强度校核
针对截面C进行轴的强度校核,根据弯曲应力的计算公式:
?ca?Mca (2-28) W式中:W——表示轴的抗弯截面系数,由课本233页表11.5(抗弯、抗扭截面模量计算
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bt(d?t)2???mm3 ,查《机械设计课程设计手册》56页表4-1可知公式)可知W?322dt=5mm。
Mca——轴所受到的弯矩,N?mm 代入C截面的数据后可得: 故该高速轴的强度满足条件。
?d34. 精确校核高速轴的强度
(1) 确定危险疲劳截面
考虑影响疲劳强度的主要因素(载荷、应力集中、表面质量和绝对尺寸),危险疲劳截面取第3段轴和第4段轴的交界处,针对该处的左(右)侧进行精确校核。
查课本234页表11.6(疲劳强度的许用安全系数?s0?)取疲劳强度的许用安全系数为:
[S]=1.4 (载荷可精确计算,材质均匀,材料性能精确可靠)
(2) 危险截面左侧的精确校核 1) 危险截面的抗弯,抗扭截面模量
由课本233页表 11.5(抗弯、抗扭截面模量计算公式)可以得到左侧截面的抗弯、抗扭截面的模量计算公式:
2) 危险截面的弯曲应力 由弯曲应力的计算公式得:
此时弯曲应力为对称循环应力,故?max??b3?25.84MPa,?m?0。
3) 危险截面的切应力 由扭转切应力的计算公式可得:
此时切应力为脉动循环应力,故?max??T?8.37MPa,?m?4) 综合影响系数?k??T2?4.185?MPa。
?D、?k??D
由综合影响系数计算公式:
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?k??D?k?????k? (2-29)
?k??D?式中: k?、k?——应力集中系数
???? (2-30)
??、??——尺寸系数
??、??——表面状态系数
计算应力集中系数k?、k? 由截面3的结构尺寸,可得:
根据上诉数据查课本23页图1.15(b)(平板肩部圆角处的理论应力集中系数??),可得???2.8。
根据抗拉强度?b?640?MPa和应力集中系数???2.8,查课本图1.16(钢的敏感系数)可得敏感系数q?0.7。
由应力集中系数的计算公式,可得
尺寸系数??、??
根据抗拉强度?b?640?MPa和d3?30?mm查课本24页图1.17(钢的尺寸系数
??、??),可得??????0.77。
表面状态系数??、??
根据抗拉强度?b?640?MPa和精磨的制造方法,通过查课本24页图1.19(钢的表面状态系数),可得:
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