程京华：12级变速机床传动系统设计
3.5 轴的设计
3.5.1 Ⅰ轴的设计计算 1) 选择轴的材料
由文献[1]中的表11-1和表11-3选用45号钢，调质处理，硬度217?225HBS，
????????MPa，?b????MPa，?s????MPa。
2) 按扭矩初算轴径
根据文献[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，则
33.80Pd?C?115?20.12(mm)
n7103考虑有键槽和轴承，轴加大5%：d?(1?5%)?20.12?21.12mm 所以取d?22mm 3) 轴的结构设计
图3-6 Ⅰ轴结构图
4) 确定轴各段直径和长度
Ⅰ段 直径d1?22mm l1?100(离合器右段及套筒总长)
Ⅱ段 直径d2?25mm（选择轴承内径，初选用圆锥滚子轴承30205，宽度15mm，外径52mm.）l2?25mm（轴承宽及套筒长）
Ⅲ段 直径d3?30mm l3?160mm（安装齿轮段及变速时齿轮的滑移距离总长）
Ⅳ段直径d2?25mm（选择轴承内径，初选用圆锥滚子轴承30205，宽度15mm，外径52mm.）l2?25mm（轴承宽及套筒长）
所以总长l?310mm 5) 轴的强度校核
已知小齿轮d1?60mm,T1?51130N?mm;La?Lb?90mm.求圆周力Ft，径向力Fr
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蚌埠学院本科毕业设计（论文）
Ft?2T?/d1?2?51130/60?1704(N)Fr?Ft?tan??1704?tan20?602(N)轴的支持反力
Fay?Fby?Fr/2?602/2?301N
水平面弯矩
Mc1?LaFay?90?301?27090(N?mm)
轴承支反力
Faz?Fbz?Ft/2?1704/2?852(N)
垂直面的弯矩
Mc2?LaFaz?90?852?76680(N?mm)
合成弯矩
Mc?Mc1?Mc222221/2?(27090?76680)?81324.6(N?mm)
转矩
T?51130N?mm
转矩产生的剪力按脉动循环变化，取??0.6，截面C处的当量弯矩：
Mcc?[Mc2?(?T)2]1/2?86918.5(N?mm)
校核危险截面C的强度
??Mec/(0.1d4)?86918.5/(0.1?323)?26.53MPa?[??1]?55MPa该轴强度足够。 3.5.2 Ⅱ轴结构设计
1) 选择轴的材料
由文献[1]中的表11-1和表11-3选用45号钢，调质处理，硬度217?225HBS，
????????MPa，?b????MPa，?s????MPa。
2) 按扭矩初算轴径
根据文献[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，则
33.65Pd?C?115?25(mm)
n3553 考虑有键槽，轴加大5%：d?(1?5%)?25?26.25mm
所以取最小d=30mm 3) 轴的结构设计
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程京华：12级变速机床传动系统设计
图3-6 Ⅱ轴结构图
4) 确定轴各段直径和长度
Ⅰ段 直径 d1?30mm（选择左端轴承内径,初选用圆锥滚子轴承30206，宽度16mm，外径62mm.）l1?25mm（轴承内径及套筒长）
Ⅱ段 l2轴肩高h?(0.07~0.1)d1?(0.07~0.1)?40?2.8~4(mm)考虑到要用花键连接，初选键的型号为8?32?36?6，所以直径d2?36mm，l2?530mm（第一传动组、第二传动组滑移齿轮安装，中间轴承宽度，初选中间轴承为NN3007E，宽20mm，外径62mm，且考虑箱体铸造时的方便）
Ⅲ段直径 d3?30mm（选择右端轴承内径，初选用圆锥滚子轴承30206，宽度16mm，外径62mm.） l3?25mm（轴承内径及套筒长） 所以总长l?580mm。
5) 轴的强度校核
已知小齿轮d1?66mm,T1?98210N?mm;la?60mm,lb?270mm.求圆周力Ft，径向力Fr
Ft?2T?/d1?2?98210/66?2976(N)Fr?Ft?tan??2976?tan20?1086(N)轴的支持反力
Ft1?Fr
lb270?2976??2434(N)
la?lb60?270la60?1086??197.5(N)
la?lb60?270Fr2?Fr垂直面的弯矩
Mc2?laFt1?60?1637?98220(N?mm)
轴承支反力
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蚌埠学院本科毕业设计（论文）
Fr1?Frlb270?1086??888.5(N)
la?lb60?270la60?1086??197.5(N)
la?lb60?270Ft2?Fr水平面弯矩
Mc1?laFr1?60?888.5?53310(N?mm)
合成弯矩
Mc?转矩
T?98210N?mm
Mc1?Mc212221/2?(53310?98220)?111754(N?mm)
转矩产生的剪力按脉动循环变化，取??0.6，截面C处的当量弯矩：
Mcc?[Mc2?(?T)2]1/2?126337.8(N?mm)
校核危险截面C的强度
??Mec/(0.1d4)?126337.8/(0.1?343)?32.14MPa?[??1]?55MPa
该轴强度足够。 3.5.3 Ⅲ轴结构设计
1) 选择轴的材料
由文献[1]中的表11-1和表11-3选用45号钢，调质处理，硬度217?225HBS，
????????MPa，?b????MPa，?s????MPa。
2) 按扭矩初算轴径
根据文献[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，则
33.51Pd?C?115?34.95(mm)
n1253 有键槽和轴承，轴加大5%：d?(1?5%)?34.95?36.70mm
取d?40mm（考虑到安装轴承处最细，应以轴承内径为准，初选轴承30208，宽18mm，外径80mm）
3) 轴的结构设计
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程京华：12级变速机床传动系统设计
图3-7 Ⅲ轴结构图
4) 确定轴各段直径和长度
Ⅰ段 直径 d1?40mm.（选择轴承内径，初选轴承30208，宽18mm，外径80mm）
l1?20mm
Ⅱ段 l2轴肩高h?(0.07~0.1)d1?(0.07~0.1)?40?2.8~4(mm)考虑到要用花
mm（考键连接，初选键的型号为8?42?46?8，所以取d2?46mm，l2?308虑变速时齿轮的滑移距离及箱体铸造时的方便）
Ⅲ段 直径d3?40mm（选择轴承内径，初选轴承30208，宽18mm，外径80mm）
l3?20mm
所以总长l?348mm。
5) 轴的强度校核
已知小齿轮d1?90mm,T1?267840N?mm;la?225mm,lb?103mm.求圆周力
Ft，径向力Fr
Ft?2T?/d1?2?267840/90?5952(N)Fr?Ft?tan??5952?tan20?2166(N)轴承支反力
Fr1?Frlb103?2166??680.2(N)
la?lb225?103la225?2166??1485.8(N)
la?lb225?103Fr2?Fr水平面弯矩
Mc1?lbFr2?103?1485.8?153039.8(N?mm)
轴的支持反力
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