轴径 d 35 D 49 表13 油毛毡密封尺寸 毡圈 d1 b1 D0 34 7 48 槽 d0 36 b 6 故取dⅥ=35mm，在（34.2~36）mm范围内，合适。 <2>确定LⅥ dⅥ=35mm LⅥ=B盖?lB （B盖：左轴承端盖的宽度；lB：联轴器毂孔到左轴承端盖的距离） 轴承端盖的主要数据要根据装配图确定。故暂时取 L??=B盖?lB=42.5mm. 因为轴承端盖的部分数据需要根据与之相配合的轴承，故先选择轴承。 查参考文献[1]表13-2，选取滚动轴承6208，其数据如表14： 表14 滚动轴承6208的数据 轴承代基本尺寸 号 6208 d 40 Cr/KN 29.5 ④轴段Ⅴ D 80 B 18 安装尺寸 L??=42.5mm rsmin 1.1 damin 47 脂润滑 8000 Damax 73 极限转速 rasmax 1 基本额定动载核 基本额定静载荷 C0r/KN 18.0 dⅤ根据滚动轴承确定，即dⅤ=d滚内=40mm. 取L套筒=23.5mm,为使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应该比轴承宽度B与L套筒之和大一些，现令其大2mm,则 dⅤ=40mm. LⅤ?L套筒?B?4?23.5?18?2?43.5mm ⑤轴段Ⅳ 根据④中分析，LⅣ应该比大齿轮宽度B2略短一些，故 LⅤ?43.5mm LⅣ=B2-2=43.5-2=41.5mm 因为轴肩Ⅳ-Ⅴ为非定位轴肩，故轴肩高度hⅣ?Ⅴ无特殊要求， 取hⅣ?Ⅴ=2mm,则 LⅣ=41.5mm dⅣ=dⅤ+2hⅣ?Ⅴ=40+232=44mm 计算与说明
dⅣ=44mm 主要结果 26
⑥判断轴是否要做成齿轮轴 大齿轮内径d大齿=d Ⅳ=44mm； 齿根圆直径df?m(z2?2.5)?1.5(116?2.5)?170.25mm. 确定键的型号尺寸，查参考文献[1]表12-1，选取普通平键A型，其中t1=3.3mm,则查参考文献[2]图10-36a，知齿根圆到键槽底部距离e为： e=df/2(d大齿/2+t1)=170.25/2-(44/2+3.3)=59.83mm>2m=3mm,可见偏差较大，故应将齿轮和轴应该分开，不必齿轮轴。可见以上所定尺寸合理。 键的部分数据见表15： 表15键的部分数据 轴的直径d? 40 键宽3键高 (b3h) 1238 5 3.3 ⑦确定轴段? 轴段?相关尺寸根据轴承确定，则d?等于轴承内径，即d?=40mm; L?等于轴承宽度B，即L?=18mm。 ⑧轴段?? 因为轴肩????为定位轴肩， 查参考文献[2],定位轴肩高度h????=（0.07~0.1）d? 则d??=d?+2h????=（1.14~0.2）d?=（45.6~48）mm,取d??=47mm，轴深 t 毂深t1 键的长度LⅣ 36 d?=40mm L?=18mm d??=47mm L??=17.5mm。 ⑨轴段??? 轴肩???-Ⅳ为定位轴肩， 为满足齿轮相对两轴承对称分布，应该使L套筒=L??+L???，所以 L??=17.5mm d???=51mm 故d???=dⅣ+2h????Ⅳ=（1.14~0.2）d?Ⅴ=（50.16~52.8）mm,取d???=51mm； L???=L套筒-L??=20-14=6mm. (51-44)/2=4.9, L???与b相差不大，合理。 ⑩选取右轴承端盖 右轴承端盖的部分尺寸与左轴承端盖一样，但右轴承端盖采用内嵌式闷盖。左右轴承端盖的具体尺寸待以后查参考文献[3]，并结合箱体共同确定。 ?轴的总长度 L???=6mm. 主要结果 27
因为轴段???可以视为轴环，所以轴环宽度b≈1.4h????Ⅳ=1.43 计算与说明
L总?L?+L??+L???+LⅣ+LⅤ+LⅤ?LⅤ?? =18+17.5+6+41.5+43.5+42.5+58=227mm ?确定轴上圆角和倒角尺寸 L总?227mm 主要结果 28
按查参考文献[2]表15-2取轴端倒角为2?45。，各处轴肩出的圆角外径见图7。 5 求轴上的载荷 轴的载荷分布图如图8 F1VF1HF2VF2HF1VF2VF1HF2H图8轴的载荷分布图 计算与说明
前面已经算出：低速轴的齿轮直径为d2?174mm 扭矩T2?115280N?mm 则作用于齿轮上的圆周力：Ft?1325.057N；径向力：Fr?482.281N 法向力：Fn?Ft/cos20。?1410.09N ①求垂直面的支承反力 F?l482.281?54.25 FNV1?rAB??241.141NlAC108.5 F(1)受力分析，并绘制受力分析图 根据对称性，FNV2?FNV1?241.141N②求水平面的支承反力 FNH1?Ft?lAB1325.057?54.25??662.529N lAC108.5NV1?241.141NFNV2?241.141N 根据对称性，FNH2?FNH1?662.529N （2）求垂直弯矩，绘垂弯矩图 根据对称性，MBV2?MBV1?FNV1?lAB?241.141?54.25?13081.87N?mm （3）求水平弯矩，绘水平弯矩图 根据对称性，MBH2?MBH1?FNH1?lAB?662.529?54.25?35942.2N?mm （4）求合成弯矩 MB?MB1?MBV12?MBH12?13081.872?35942.22?38248.88N?mm FNH1?662.529N FNH2?662.529NMBV1?13081.87N?mmMBV2?13081.87N?mmMBH1?35942.2N?mmMBH2?35942.2N?mm (5）求扭矩，绘扭矩图 轴传递的转矩T2=115280N2mm 6 按弯扭合成应力校核轴的强度 T2=115280N2mm 进行校核时通常之校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 B）的强度。根据查参考文献[2]以及前面第5步中的数据，又轴单向旋 转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取??0.6，齿轮轴取最小直接 d=30mm, 查参考文献[2]表15-4计算的抗弯截面系数 W≈d3?0.1?303mm?2700mm3, 则轴的计算应力 2?ca?MB?(?T2)2/W?38248.882?(0.6?115280)2/2700?14.166MPa??14.166MPa ca根据选定轴材料为45号钢，调质处理，查参考文献[2]表15-1得???1??60MPa ??60MPa，可见???，故安全。 ??1?ca??1?7 精确校核轴的疲劳强度 计算与说明
主要结果 29
（1）判断危险截面 截面A、C只受扭矩作用，虽然键槽，轴肩及过渡配合引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直接选取较宽裕，故截面A、C均无需校核。 从应力集中对疲劳强度的影响来看，截面Ⅳ—Ⅴ和截面Ⅲ-Ⅳ处过盈配合引起的应力集中最为严重；从受载的情况看，截面B虽然应力最大。截面Ⅲ-Ⅳ的应力集中影响和截面Ⅳ-Ⅴ处的相近，但截面Ⅲ-Ⅳ 不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必校核。截面B虽应力，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴直径最大，故截面B也不必校核。截面Ⅰ-Ⅱ和Ⅱ-Ⅲ显然更不必校核。由参考文献[2]第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面Ⅳ—Ⅴ左右两侧即可。 （2）截面Ⅳ—Ⅴ左侧 查参考文献[2]表15-4有： 抗弯截面系数：W=0.1dv3=0.13403=6400mm3 抗扭截面系数：WT=0.2dv3=0.23403=12800mm3 截面Ⅳ—Ⅴ左侧弯矩：M?MB1?lAB?18.7538248.88?54.25?18.75??25029.22N lAB54.25 W=6400mm3 WT=12800mm3 截面Ⅳ—Ⅴ上的扭矩：T2?115280N?mm M25029.22??3.91MPa 截面上的弯曲应力：?b?W6400截面上的扭转切应力：?T?T2115280??9.006MPa WT12800?b?3.91MPa ?T?9.006MPa 轴的材料为45号钢，调质处理，查参考文献[2]表15-1得： 抗弯强度极限：?B?640MPa 弯曲疲劳极限：??1?275MPa 剪切疲劳极限：??1?155MPa 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??及??按参考文献[2]附表3-2查取，因为r/dv?2/40?0.05，D/dv?44/40?1.1，经过插值可以查得??=1.93，??=1.32.再根据参考文献[2]附图3-1可得轴 材料的敏性系数为：q?=0.82，q?=0.85 故按参考文献[2]附表3-4得有效应力集中系数为： k??1?q?(???1)?1?0.82?(1.93?1)?1.76 计算与说明
主要结果 30