PC轧机换辊小车设计 - 图文(7)

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图4.1 轴的结构草图

2．初步选择滚动轴承

因轴承受有很大的轴向载荷，且轴的转速较低，承载大，故选用推力球轴承。

3 确定轴上圆角和倒角尺寸

参考[6]表15-2，取轴端倒角为2×45?，其余取2.5×45?。 4.4.6 求轴上的载荷

1．计算轴的支承反力 水平面上的支反力 ：

Fr1v?Fr2v?Fr由 d2Fa??Fr?a?Fr1v?(a?b)2 得

Fr1v?124294.4N

Fr2v?116405.6N垂直面上的支反力 ：

由

Fr1H?Fr2H?FtFr1H?(a?b)?Ft?a

得

Fr1H?31386.1N

Fr2H?100883.9N2．计算轴的弯矩、画弯矩图、转矩图

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水平弯矩图见图4.2b

MH?Fr2H?a

?100883.9?154 ?1.55?107N?mm

垂直弯矩图见图4.2c

Mv1?Fr1v?b

?124294.4?495 ?6.15?107N?mm

Mv2?Fr2v?a ?116405.6?154 ?1.79?107N?mm

合成弯矩图见图4.2d

M1?MH2?Mv12 ?1.552?1014?6.152?1014 ?6.3?107N?mm

M2?MH2?Mv22 ?1.552?1014?1.792?1014 ?2.4?107N?mm

转矩图见图4.2e

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面B是轴的危险截面。现将计算出的截面B处的各参数值列于表4.1(参看图4.2)

表4.1支反力计算表

载荷 支反力F

水平面H

Fr1H?31386.1N,Fr2H?100883.9N

垂直面V

Fr1v?124294.4N,Fr2v?116405.6N

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弯矩M

MH?1.55?107N?mm

Mv1?6.15?107N?mm,Mv2?1.79?10N?mm7

总弯矩 扭矩T

M1?6.3?107N?mm,M2?2.4?107N?mm

T4?3.2?107N?mm

4.4.7 按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B）

的强度，根据[6]式15-5及[6]表4-1中的数值，并取??0.3。 轴的计算应力为 ：

Mca?M12?(?T4)2 (4.17)

?6.152?1014?(0.3?3.2?107)2?6.4?10Nmm7

B截面的计算应力为 ：

Mca6.4?107?ca???41MPa

W0.1?2503前已选定轴的材料为45#钢，调质处理，由[6]表15-1得［??1］=68MPa。因此，?ca< [??1]，故安全。

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图4.2 轴的载荷分析图

4.4.8 精确校核轴的疲劳强度

1．判断危险截面

截面A,C,D只受扭矩作用，因而从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面B处过盈配合引起的应力集中最严重。所以该轴只须校核截面B左右两侧即可。

(1)．截面B左侧 抗弯截面系数 ：

W=0.1d3=0.1?2503=1562500mm3

抗扭截面系数 ：

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WT=0.2d3=0.2?2503=3125000mm3

截面B左侧的弯矩M为 ：

M=4.9?107N?mm

截面B上的扭矩T4为 ：

T4=3.2?107N?mm

截面上的弯曲应力 ：

M4.9?107=32MPa ?b==

W1562500截面上的扭转切应力 ：

T43.2?107==10MPa ?T=

WT3125000轴的材料为45号钢，由[6]表15-1查得?B=640MPa、??1=275MPa、

??1=155MPa

截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??及??按[6]附表3-2查取。 因为 ：

5r==0.02 d250D260==1.04 d250经插值后可查得，??=1.82 ??=1.93 又由[6]附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ： q?=0.71 q?=0.73 故，有效应力集中系数按式([6]附3-4)为 ：

k?=1?q?????1?=1?0.71?1.82?1?=1.58

k?=1?q?????1?=1?0.73?1.93?1?=1.68

可得 ：

尺寸系数??=1.0