该面也为危险截面： 2MD?（αT）?0.6?59?35.4Nm MD=35.4Nm σe= MD/W= MD/(0.1·D1) =35.4×1000/(0.1×30)=13.11 Nm<［σ-1］ 所以确定的尺寸是安全的 。 受力图如下： 33
输出轴的设计计算 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5—滚动轴承 2—轴 3—齿轮 4—套筒 6—密封盖 7—键 8—轴承端盖 9—轴端挡圈 10—半联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217~255HBS 轴的输入功率为PⅡ=4.11 KW 转速为nⅡ=77.22 r/min 根据课本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=115 3d≥C·P4.11?115?3?43.28mm nⅠ77.22(3)确定轴各段直径和长度 1从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通○ 过键联接，则轴应该增加5%，取Φ45mm，根据计D1=Φ45mm 算转矩TC=KA×TⅡ=1.3×518.34=673.84Nm，查标准 GB/T 5014—2003，选用LXZ2型弹性柱销联轴器， 半联轴器长度为l1=84mm,轴段长L1=82mm 2右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该○ L1=82mm 段的直径取Φ52mm,根据轴承端盖的装拆及便于D2=Φ52mm 对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半L2=54mm 联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为 L2=74mm 3右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球○ 轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6211D3=Φ55mm 型轴承，其尺寸为d×D×B=55×100×21，那么L3=36mm 该段的直径为Φ55mm，长度为L3=36 4右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴○ 用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径 为270mm，则第四段的直径取Φ60mm,齿轮宽为D4=Φ60mm b=60mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=58mm L4=58mm 5右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位○ 轴肩，取轴肩的直径为D5=Φ66mm ,长度取L5=10mm D5=Φ66mm L5=10mm 6右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴○ 径为D6=Φ55mm，长度L6=21mm D6=Φ55mm (4)求齿轮上作用力的大小、方向 L6=21mm 1大齿轮分度圆直径：d1=270mm ○52作用在齿轮上的转矩为：T1 =5.08×10N·mm ○3求圆周力：Ft ○ 5Ft=2T2/d2=2×5.08×10/270=3762.96N 4求径向力Fr ○ 0Fr=Ft·tanα=3762.96×tan20=1369.61N Ft=3762.96Nm Ft，Fr的方向如下图所示 （5）轴长支反力 Fr=1369.61Nm 轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 1881.48 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在那么RA’=RB’ =Fr×62/124= 684.81 N （6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=RA×62= 116.65 Nm RA=RB =1881.48Nm RA’=RB’ =684.81 N 垂直面的弯矩：MC1’= MC2’=RA’×62=41.09 Nm 合成弯矩： MC1?MC2?MC?MC1?60.972?19.472?123.68Nm 22MC=116.65Nm MC1’= MC2’ =41.09 Nm MC1=MC2 =123.68Nm （7）画转矩图： T= Ft×d2/2=508.0 Nm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，α=0.6 T=508.0 Nm 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： MeC2?MC2?(αT)2?307.56Nm 2 α=0.6 MeC2=307.56Nm （9）判断危险截面并验算强度 1右起第四段剖面○ C处当量弯矩最大，而其 直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。 已知MeC2=307.56Nm ,由课本表13-1有: ［σ-1］=60Mpa 则： ［σ-1］=60Mpa 3=307.56×1000/(0.1×60)=14.24 Nm<［σ-1］ 2右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较○ 小，故该面也为危险截面： 2MD?（αT）?0.6?508.0?304.8Nm 3 σe= MD/W= MD/(0.1·D1) 3σe= MeC2/W= MeC2/(0.1·D4) 3=304.8×1000/(0.1×45)=33.45 Nm<［σMD=33.45Nm -1］ 所以确定的尺寸是安全的 。 以上计算所需的图如下：