安徽理工大学毕业设计
5.1.4 轴的结构设计
1）拟定轴上零件的装配方案如图：
图5-1 轴1的装配方案
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
（1）为满足半联轴器的轴线定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，轴肩的肩宽
h??0.07?0.1?d ，取h?0.07d1?2?0.07?30?2.1mm，故d2?3?d1?2?2h?34.2mm 取d2?3?35mm；
2-3段采用止动垫圈、圆螺母固定，由机械设计手册选取螺母GB812-88M36?1.5螺纹大径为36mm。圆螺母用止动垫圈选GB858-88 36
d?D?36.5mm?60mm ， D1?46mm 。
左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D?38mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1?60mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比L1略短，现取L1?2?58mm,L2?3?40mm轴承端盖长为29mm，端盖与联轴端距离14mm。
（2）初选滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根拒d2?3?35mm ，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308，其尺寸为：
d?D?T?40mm?90mm?25.25mm
故d3?4?40mm， l3?4?25.25mm
取d4?5?43mm， 由于l4?5??2~3?a 故取l4?5?64mm 5-6处选32309圆锥滚子轴承，其尺寸为d?D?T?45?100?38.25
故d5?6?45mm，l5?6?38.25mm右端轴承采用轴肩进行轴向定位，又手册查得32309型轴承的定位轴肩高度h?4.5mm，故6-7段轴径da?54mm
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轴宽b?1.4h?1.4?4.5mm?6.3mm，取l6?7?7mm.
（3）轴上零件的周向固定：半联轴器与轴的周向固定采用平键联接，按d1?2?30mm由机械设计手册查得：键10×50 GB1096——79平键截面b?h?10mm?8mm，长为l?50mm
对1轴选取的平键10?8?50?b?h?l进行校核：
2T?1032?174?103?p??MPakld0.5?8??50?10??30校核
?72.5MPa??p?100MPa?? 合格
（4）取轴端倒角2?45?， 圆角查机械设计书中的表15-2得圆角取R=2mm. 5.1.5 求轴上的载荷
对于30308型圆锥滚子轴承a?21.3mm , 对于32309型圆锥滚子轴承a?25.6mm 。 首先根据结构图作出轴的计算简图.1.。
L1?58mm?40mm?21.3mm?119.3mmL3?65.6mmFNH1?Ft1.l3?4196.0850Nl2L2??25.25mm?21.3mm??64mm??38.25mm?25.6mm??80.6mm
FNH2?FNH1?Ft1?9351.6406N
MH?FN1?L2?4196.0850N?80.6mm?338204.451N?mm 22
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图5-2 轴1的水平分力及力矩
FNV1?1749.4950NFNV2?3526.0585N
MNV1?FNV1?L2?1749.4950N?80.6mm?141009.297N?mmMr?Fr?L3?1776.5635N?65.6mm?116542.5656N?mm22M1?MNV.0786N?mm1?MH?3664232M2?Mr2?MH?357721.1488N?mm
图5-3 轴1的竖直方向分力
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图5-4 轴1力矩及扭矩
从轴的结构以及弯矩图中可看出截面C是轴的危险截面。 5.1.6 按弯扭合成应力校核轴的强度
根据机械设计书中的式（15-5）及C处的Mn、Mv及M值，对C处进行校核，并取?=0.6。轴的计算应力
?ca?M???T?????4???W2W????22M12???T1?W2366423.07862?0.6?174?103?0.1?453??
2?41.81MPa前已选定材料为40Cr调质；由表15-1查得???1??70，因此?ca????1?安全
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5.2 锥齿轮部分轴2的设计计算
5.2.1 确定轴1上的功率、转速、和转矩：
P2?22.7385kw n2?442.1769r/min
T2?486.3411?103N?mm5.2.2 求作用在齿轮上的力
1??dm2?d2?1?0.5?R??238.5?1?0.5???198.75
3??Ft2?Ft1?5155.5556N而 Fr2?Fa1?604.169N
Fa2?Fr1?1776.5635N圆周力Ft2，径向力Fr2以及轴向力Fa2的方向如图.3.所示。
5.2.3 初步确定轴的最小直径
先按机械设计课本中的式（15-36）初步估算轴的最小直径，选材仍为40Cr，并经调质表面淬火，根据机械设计课本中的表15-3查取A0=110，并取??0.6，于是得：
d0?A03P222.73853?110mm?42.8425mm ① 44n21??442.17591?0.6????由于轴要与太阳轮花键连接，太阳轮的材料为20CrMnTi ， 根据机械设计课本中的表15-3查取A0?110得
d太阳?A03P3?110?3n322.5111442.18mm?40.7685mm
故要求2号轴的最小轴径 d?d太阳0.6?40.7685mm?67.9485mm ② 0.65.2.4 轴的结构设计
1）拟定轴上零件的装配方案如图：
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