材料选择：大小齿轮材料均为45钢调质，齿面硬度要求达到230HBS；
节点区域系数：ZH=2.5材料系数：ZE=189.8 MPa；重合度系数：Zs=0.85、Ys=0.8
齿数比u=zmz1=2σHlim=580MPa、σFlim=220MPa;
mz2
z
许用齿面接触应力：σHP=SHlim=
Hmin
σ580×11.2
=483MPa;
314MPa；
许用齿根弯曲应力：σFP=
σFlimYSTYN
SFmin
=
220×2×11.4
4.6.4 校核齿轮强度条件
校核齿面解除疲劳强度条件： σH1=ZHZEZs
2KTsc1(u+1)bd2sc1u
(4-21) =442.5MPa≤σHP
2×1.21×47750× 2+1
20×1202×2
=2.5×189.8×0.85 ΣH2=ZHZEZs
2×1.21×23875×(2+1)
20×602×2
2KTsc2 u+1 bd2sc2u
=2.5×189.8×0.85
=312.9MPa≤σHP
齿面解除疲劳强度合格。 校核齿根弯曲疲劳强度： σF1=bd =
2KTsc1
sc1m
YFaYSaYs （4-22） ×2.48×1.65×0.8
2×1.21×2387520×60×2
=78.81MPa σF2=bd
2KTsc2
sc2
YYY=mFaSas
2×1.21×4775020×120×2
×2.48×1.65×0.8=78.81MPa≤σFP
齿根弯曲疲劳强度条件合格。 4.6.5 受力计算
Fsct=
2Tscl2×23875
==1=795.83N dscl60Fscr=Fscttanα=795.83×tan20°
第5章 分流轴及其附件的设计计
算
5.1 分流轴的设计与校核
5.1.1 设计要求
轴上分布有4个以键联接的传动件，位置已固定。轴末端加工成花键轴。轴靠三个轴承支撑固定。轴材料采用45钢调质。各个轴端轴向尺寸如下图（5-1）a所示。
5.1.2 分流轴受力情况分析
各轴段扭矩大小分别为：T1=117783N·mm；T2=6366.6N·mm； T3=19100N·mm；T4=23875N·mm；T5=11141.4N·mm。 扭矩图如下图（5-1）b。
图5-1轴结构简图及扭矩图
图5-2分流轴零件图
5.1.3 计算初选轴径
由扭矩图上可见从左向右数第二键槽左侧位置（设为位置1）与末端花键左侧位置（设为位置2）受扭情况最坏，故以该两位置（定位受扭危险截面）扭矩大小计算初选轴径。由于轴选用45钢，确定扭转应力系数C=110 。
d6=C n21=110× 120=28mm（5-1）考虑到轴上开键槽影响轴的强度，故将
33
P
3
1.98
轴径扩大4%~5%并圆整数据得。。d6=30mm。
d7=C ncl=110× 120=11.57mm考虑到轴径太小不利于花键的加工，因此选
33
P
3
0.14
取末端轴径 d7=25mm，为花键轴的大径。
5.1.4 分流轴各段轴径的确定
因轴段5需要安放轴承，故在轴段6的基础上略微增大轴径，确定该段轴径为d5=32mm；因轴段5上的轴承需要轴段4来进行轴向定位，故确定轴段4轴径为d4=40mm；轴段1与轴段5同样需要安放轴承，则该段轴径亦为
d1=32mm；轴段2上开键槽以便安装圆锥齿轮，且兼有给轴段1上轴承做轴向定位之功用，故确定该段轴径为 d2=36mm；轴段3为锥齿轮定位轴环，尺寸选定为。d3=44mm
5.1.5 轴的受力分析
轴上所有力分布如下图所示：
图5-2轴受力示意图
将所有受力情况绘制成如下三线表（5-1）：
表5-1轴受力状态表（含未知数）
力名称 FH1 FV1 Fa1 Fr2 Ft2 Fa2 FH3 力大小（N/N.mm） X1 X2 X3 509.5 -1979.5 -509.5 X4 FV3 Fr4 Fr5 Ft5 Fr6 Ft6 FH7 FV7 M8 X5 -2341.5 115.3 316.7 289.7 795.8 X6 X7 11141.7 可见表中有7个未知数，而根据受力平衡可直接列出下列5个方程。故该结构属于超静定结构。需要根据轴承处（即3位置）挠度为0列变形协调方程方可求解出表中全部未知数。
受力平衡条件方程： Fa=Fa1+Fa2=0
FH=FH1+Ft2+FH3+Ft5+Ft6+FH7=0 （5-3）
Fv=Fv1+Fr2+Fv3+Fr4+Ftr5+Fr6+F7=0 （5-4）
MH=Ft2?119.5+FH3?338+Ft5?702+Ft6?823+FH7?845=0 （5-5）
MV=Fr2?119.5-Ma2+Fv3?338+Fr4?383+Fr5?702+Fr6?823+Fv7?
845=0 （5-6）
其中Ma2=Fa2?60（60为圆锥齿轮齿宽中点分度圆半径值）。 变形协调方程：
ωH3=ωFt2?3+ωFH3?3+ωFt3?3+ωFt6?3=0 （5-7） ωv3=ωMa2?3+ωFr2?3+ωFv3?3+ωr4?3+ωFr5?3+ωFt6?3= （5-8） 其中ωM=6EIl l2?x2?3b2 ;(0≤x≤a) （5-9） ωM=6EIl 3l(x?a)2+(l2?3b2)x?x3 ; (a≤x≤l) （5-10） ωF=?6EIl l2?x2?b2 ; 0≤x≤a （5-11）
ωF=?6EIl b(x?a)3+(l2?b2)x?x3 ; (a≤x≤l) （5-12）
Fb
l
FbxM
Mx