p2＝5.07 KW n2＝113.274 r/min T2＝427.445 N．m 2. 求作用在齿轮上的力 因已知高速级大齿轮的分度圆直径为d2=315mm 2T22?404.16?103Ft＝＝＝2607.48N ?310d2Fr＝Fttan?n＝2607.48×tan20＝ 938.7N 低速级小齿轮的分度圆直径d1=71.13mm 32T2?404.16?102 Ft?＝＝＝11363.98N ?71.13d1?tan?ntantan20o Fr′＝Ft′＝＝4264.07 N?11363.984348.16??1630.06N o?4??cos14cos?cos13.586Fa＝Ft?tan?＝11363.98×tan14?54＝2833.36N '''圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图8.5所示。 3. 初步确定轴的最小直径 先按课本p370式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据课本pP15?3，取Ao?112，于是得 361表370dmin＝A04. 轴的结构设计 35.12PP12＝112×3＝39.2mm 120.98nn12（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1) 为了保证轴的强度要求，故取dⅠ?Ⅱ＝dⅤ?Ⅵ＝50 mm。 ?652) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dⅠ?Ⅱ＝50 mm，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（GB/T 297—1994）30210型，其尺寸为d×D×T＝50 mm×90 mm×21.75 mm；左右两端圆锥滚子轴承采用套筒进行轴向定位，取套筒宽为14 mm，则lⅤ-Ⅵ＝35.75 mm。 3) 取安装齿轮处的轴段dⅡ?Ⅲ＝60 mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮毂的宽度?47为65m，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lⅡ-Ⅲ＝61mm，则lⅠ-Ⅱ＝39.75。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高h＞0.07d，故取h＝6 mm，则dⅢ-Ⅳ＝72 mm。轴环宽度b?1.4h。Ⅳ-Ⅴ段为小齿轮，其宽度为95 mm，故lⅣ-Ⅴ＝95 mm，lIII?IV=92.25mm。 至此，已初步确定了中间轴的各段直径和长度。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 图8.5 中间轴的结构设计示意图 表 8.2 中间轴结构设计参数 段名 参数 直径/mm 长度/mm 键b×h×L/mm C或R/mm Ⅰ-Ⅱ 50 m6 39.75 Ⅰ处 o2×45 Ⅱ-Ⅲ 60 H7/n6 61 18×11×60 Ⅱ处 R2 Ⅲ处 R2 Ⅲ-Ⅳ 72 91.25 Ⅳ处 R2 Ⅳ-Ⅴ Ⅴ-Ⅵ 60 H7/n6 50 m6 95 18×11×90 Ⅴ处 R2 35.75 Ⅵ处 R2 （2）轴上的零件的周向定位 齿轮、V带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按dⅡ?Ⅲ＝60 mm由课本p106表6-1查得平键截面b×h?47＝18 mm×11 mm，键槽用键槽铣刀加工，长为63 mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮毂与轴的配合为H7；同样，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺n6寸公差为m6。 （3）确定轴上圆周和倒角尺寸 参考课本p365表15-2，取轴左右两端倒角为2×45。各轴肩处的圆角半径为R2。 5. 求轴上的载荷 首先根据结构图(图8.5）作出轴的计算简图（图8.6）。在确定轴承的支点位置时,应从手册中查得a值。对于30210型圆锥滚子轴承，由手册中查得a＝20 mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距 L1＝55.25 mm L2＝174.25 mm L3＝63.25 mm 根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图如下 计算支承反力 L1+L2?L3＝55.25+174.25+63.25＝.292.75 mm ?59.8?109.5?79.3?2486 在水平面上 FNH1?Ft(L3?L2)?FtL33299?(109.5?79.3)?7508?79.3???3447.7N=4094.98 N L1?L2?L3248.6 FNH2?Ft(L1?L2)?FtL1=7665.89 N7508?169 .3?3299?59.8?5906??.6NL1?L2?L3248.6Fr?L1?L2??Fr'L3?L1?L2?L3FaD2?2769.63N在垂直面上 FNV1? ?1237? N2817 故FNV2?Fr?Fr?FNV1＝1621.17 ?2662.89?1391.11mmN.3?mm MH1?FNH1?L1＝ . 58 N ?MH2?FNH2?L3＝484867.54 ?5906.6?79?468393.38N??226247.653447.1?59N.8??206136N.8?mmN79?mm153022.06 . 82 N ? MV2?FNV2L3＝102539 110315MV1?FNV1L1＝?2662.89?59?159240?1391.11?.3?.02N??
'MV2?FNV2L3?Fad1??4110.97N?mm 22'2222N??mmMH?NM?V?484884.97N?mm .82 MM1?MH?273136.87206136.58159240??260480mm22.1921?MV1＝??2 九、轴承的选择和校核计算 已知轴承的预计寿命为L'h=48000h 1．输入轴承的选择与计算 由轴I的设计知，初步选0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承（GB/T 276—1994）6009型， Fa=0，Fr=1242.2N ，ε=3 ，转速n=417.39r/min 1）查滚动轴承样本（指导书表15-3）知深沟球轴承6009的基本额定动载荷C=21kN，基本额定静载荷C0=14.8N 2）求轴承当量动载荷P 因为Fa=0，径向载荷系数X=1，轴向载荷系数Y=0，因工作情况平稳，按课本（P表13-6），取fp=1.2，则
P=fp（XFr+YFa）=1.2×（1×1242.2+0）N =1490.64N 3）验算轴承寿命 ε Lh=106／60n（C／P） =111646h>L'h=72000h 故所选用轴承满足寿命要求。确定使用深沟球轴承6009 2．中间轴上的轴承选择与计算 由轴II的设计已知，初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 297—1994）30210型 Fa=0，Fr=938.7 转速n=120.98 r/min 1）查滚动轴承样本（指导书表15-5）知单列圆锥滚子轴承30210的基本额定动载荷C=73.2kN，基本额定静载荷C0=92.0kN 2）求轴承当量动载荷P 因为Fa=0，径向载荷系数X=1，轴向载荷系数Y=0，因工作情况平稳，按课本（P表13-6），取fp=1.2，则 P=fp（XFr+YFa）=1.2×（1×938.7+0）N =1126.44N 3）验算轴承寿命 Lh=106／60n（C／P）=37804562L'h≥72000h ε 故所选用轴承满足寿命要求。确定使用单列圆锥滚子轴承（GB/T 297—1994）30210型。 3．输出轴上的轴承选择与计算 由轴Ⅲ的设计知，初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 297—1994）30217型， Fa=2700，Fr=4007.1 ε=3 ，转速n=35.07/min 1）查滚动轴承样本（指导书表15-3）知单列圆锥滚子轴承（GB/T 297—1994）30217的基本额定动载荷C=178kN，基本额定静载荷C0=238kN 2）求轴承当量动载荷P 因为Fa=2700，Fr=4007.1径向载荷系数X=1，轴向载荷系数Y=1，因工作情况平稳，按课本（P表13-6），取fp=1.0，则 P=fp（XFr+YFa）=1.×（1×4007.1 +1×2700）N=6707.1N 3）验算轴承寿命 Lh=106／60n（C／P）=126124h>L'h=72000h故所选用轴承满足寿命要求。确定使单列圆锥滚子轴承（GB/T ε297—1994）30217
十、键连接的选择与校核计算 1、输入轴键连接 由于输入轴上齿轮1的尺寸较小，采用齿轮轴结构，故只为其轴端选择键。输入轴轴端选择A型普通平键。其尺寸依据轴颈d?30mm，由[2]中表6-1选择b?h?10?8。键长根据皮带轮宽度B=108选取键的长度系列取键长L=100. ② 校核键连接的强度 键和联轴器的材料都是钢，由[2]中表6-2查得许用及压应力，?p?100~120MPa取平均值?p?110MPa。键的工作长度l?L?b?100?10?90mm，键与轮毂键槽的接触高度K?0.5h?0.5?8?4mm ????2?T ?1032?120.81?103??22.37MPa??p，强度足够。键由[2]中式6-1得?p?K?l?d4?90?30??b?L?10?100 GB/T 1095-2003 2、输出轴键连接 ①选择键连接的类型与尺寸 一般7级以上的精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。据d?65mm，由[2]中表6-1查得键的剖面尺寸为b?20mm，高度h?12mm。由轮毂宽度B?80mm及键的长度系列取键长L?80mm。 ② 校核键连接的强度 键、齿轮和轮毂的材料都是钢，由[2]中表6-2查得许用及压应力?p?100~120MPa取平均值?p?115MPa。键的工作长度l?L?b?80?20?60mm，键与轮毂键槽的接触高度K?0.5h?0.5?12?6mm ????2?T ?1032?1339.78?103??114.5MPa??p，强度足够。 由[2]中式6-1得?p?K?l?d6?60?65??键b?L?20?80 GB/T 1096-2003 ⑵ 输出轴端与联轴器的键连接 据输出轴传递的扭矩TⅢ应小于联轴器公称转矩。查国家标准GB/T 5014-85。选用LT10