图3.3危险截面分析图
截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅶ虽有应力集中，但载荷较小，故截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅶ不予考虑。截面Ⅵ与Ⅴ相比，截面尺寸相同，弯矩相差不大，截面Ⅵ的应力集中没有截面Ⅴ的严重，故截面Ⅵ不予考虑。截面Ⅳ与Ⅴ相比，截面尺寸相同，但截面Ⅳ的载荷相对较小，故截面Ⅳ不予考虑。
因此，最后确定截面Ⅴ为危险截面，因而只需校核截面Ⅴ即可。 2）校核危险截面的安全系数 （1）确定许用安全系数S （2）截面的弯矩MV
MV?MC223278?1364414.18?223278?1094476.12N?mm?1.5
（3）截面系数W,WT
由于截面处于外花键轴段，d抗弯截面系数：W抗扭截面系数：
3?44mm3；
3?0.1d?0.1?44?8518.4mm33
3WT?0.2d?0.2?44?17036.8mm
（4）平均应力折算系数??,?? 由于花键轴是车削加工的，查得：
弯曲平均应力折算系数：??扭转平均应力折算系数：???0.34
?0.21
（5）有效应力集中系数K?、K? 根据轴材料?b?1100MPa，查得：K??2.36，K??1.745
（6）表面质量系数?
由于轴的材料是20CrMnTi钢，经渗碳淬火回火处理，查得：? （7）绝对尺寸影响系数??、?? 根据截面处的轴径d???0.70?2。
?44mm，查得：
，???0.76
（8）弯曲应力幅?a及平均应力?m
由于中间轴转动，弯矩引起的弯应力是对称循环的弯应力，所以 ?a??b?MVW?128.48MPa，?m?0
（9）扭转应力幅?a及平均应力?m
由于中间轴转动，转矩引起的切应力是脉动循环的切应力，所以 ?a??m??max2?T2WT?107027034073.6?31.41MPa
（10）计算安全系数S?,S? S????1K??5252.362?0.70?128.48?0?2.42
????a????m??1 S??K??3001.7452?0.7631.41?0.21?31.41?7
????a????m (11)危险截面的安全系数S
S?S?S?S??S?22?2.42?72.42?722?2.29?1.5，即计算安全系数大于许用
值，第二轴上截面安全。
所以，变速器挂Ⅰ档时，第二轴的疲劳强度足够。 5轴的刚度校核
第二轴在垂直面内的挠度fc和在水平面内的挠度fs可分别按下式
计
fc?F1ab3EILF2ab3EIL222算：
…………………………………………………………………（3.4）
2fs? ………………………………………………………………（3.5）
式中, F1----齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）,这里等于Ft； F2----齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N），这里等于Fr； E----弹性模量（MPa），E?11.20 I----惯性矩（mm4），I4?5（MPa），E =2.1?105MPa； 为轴的直径（mm）；
??d/64，d a、b----为齿轮坐上的作用力距支座A、B的距离（mm）；
L----支座之间的距离（mm）。
轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为?fc?=0.05～0.10mm，
?fs?=0.10～0.15mm。齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。
则由公式得： fc?F1ab3EIL22?17456.70?168?1103?2.1?10?5223.14?45644?0.07?0.05?0.10
?278 fs?F2ab3EIL22?7364.55?168?1103?2.1?10?5223.14?45644?0.169?0.10?0.15?278
轴的全挠度为f度要求。 ? Ⅱ档时
?fc?fs?220.1692?0.072?0.183mm?0.2mm，符合刚
1.轴上受力分析 齿轮的圆周力为：Ft7 齿轮的径向力为：Fr7 齿轮的轴向力为：Fa72.求支反力
1）水平平面内的支反力：
RBx RAx?Ft7l1l?10280.30?143278?5288.07N?2T7d7?2?627.26?10124.513?10280.30N
?Ft7tg?cos??10280.30?tg20?cos29??3981.86N?Ft7tg??10280.30?tg20??3741.72N
?Ft7?RBx?10280.30?5288.07?4992.23N 2）垂直平面内的支反力： RAy? RByFr7l2l?3981.86?62.26278?891.69N
?Fr7?RBy?3981.86?891.69?3090.17N 3）合成支反力
作用点A上的合成支反力：
RA?RAx?RAy?224992.23?891.6922?5071.24N
作用点B上的合成支反力：
RB?RBx?RBy?225288.072?3090.172?6124.77N
3.弯矩和转矩 1）弯矩
齿轮的作用力在水平平面的弯矩
MCx?10280.30?135278?143?713889.18N?m
齿轮的作用力在垂直平面的弯矩
MCy?3981.86?135?3741.72?62.26278?143?396341.78N?m
齿轮的作用力在C截面作出的最大合成弯矩
MC?M2Cx?M2Cy?713889.182?396341.782?816532.04N?m
2）转矩
当变速器挂在Ⅱ档时第二轴的转矩 T7?627.26N4轴的强度校核 按第三强度理论得： M?M2Cx?m
?M2Cy?Tj?2713889.182?396341.782?627.262?816532.28N?m
则在弯矩和转矩联合作用下的轴应力?（MPa）
??32M?d3?32?816532.283.14?453?91.32MPa?????400MPa
（1）确定危险截面
截面Ⅰ和Ⅶ虽有应力集中，但载荷较小，故截面Ⅰ和Ⅶ不予考虑。截面Ⅱ与Ⅲ相比，截面尺寸相同，但截面Ⅱ的载荷相对较小，故截面Ⅱ不予考虑。截面Ⅴ与Ⅵ相比，截面尺寸相同，弯矩相差不大，但截面Ⅵ处装弹性挡圈，因而截面Ⅴ的应力集中没有截面Ⅵ的严重，故截面Ⅴ不予考虑。截面Ⅳ与Ⅵ相比，截面尺寸相同，但截面Ⅳ的载荷相