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齿轮2： d2?174mm
4 F?2TII2?2.99?10t2d?174N?343.68N
2 Fttan?r2?Fcos??343.68?tan20?cos13.41?N?128.59N Fa2?Ft2tan??343.68?tan13.41?N?81.94N
齿轮3： d3?57.5mm
F?2TII2?2.99?104t3d?57.5N?1040N
3 Fr3?Ft3tan??1040?tan20?N?378.53N
3.初步确定轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。根据参考文献【1】表15-3，取A0?110，得 dmin?APIIn?110?32.9903mm?22.48mm II350.48当轴的截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，对于轴径小于
100mm的轴，有一个键槽的轴径增大5%到7%之间，现选5%，则 dmin?22.48?(1?5%)mm?23.6mm 轴的最小直径显然是安装在轴承的直径。 4.轴的结构设计。
（1）拟定轴上零件的装配方案。结构示意图如图7-3所示。
图7-3 轴II的结构示意图
（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
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1）初步选择滚动轴承。因为轴Ⅱ既受到轴向的作用力也受到径向的作用力，故选取单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，并根据dmin=23.6mm，选取代号为30305的单列圆锥滚子轴承，其尺寸为d?D?T?25mm?62mm?18.25mm，定位直径da?34mm，故dⅠ-Ⅱ=d定位套筒左端的直径为36mm。
2）取安装直齿轮处的轴段Ⅱ-Ⅲ的直径dⅡ?Ⅲ=35mm，安装斜齿轮处的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径
Ⅴ?Ⅵ2?5mm,
dⅣ?Ⅴ=35mm。直齿轮的右端用轴肩定位，轴肩高度h?(2~3)R，由轴径dⅡ?Ⅲ=35mm，查参考文献【1】表15-2，得R?1.6mm，所以取h?5mm，则轴环处的直径dⅢ-Ⅳ?72mm。直齿轮的左端用套筒定位，已知齿轮3的轮毂宽度为60mm，为了使套筒可靠压紧直齿轮，取
LⅡ-Ⅲ?58mm。由之前的数据可知中间轴斜齿轮2与齿轮4之间的距离C?20mm，考虑到装配问题，LⅢ?Ⅳ=c-60?57.5?18.75mm。有Ⅱ轴斜齿轮的齿宽b2?40mm，右端用套筒定位，2遂取LⅣ?Ⅴ?38mm。Ⅲ轴齿轮距箱体壁之间的距离??16mm，则Ⅱ轴轴直齿轮与箱壁的间隙
60-57.5?14.75mm，考虑箱体的铸造误差，在确定深沟球轴承的位置时，应距箱体2内壁距离S?8mm，则 ?'?16?' LⅠⅡ??T?s??4?18.25?8?14.75?4?45mm
LⅤ?Ⅵ?T?s??2?18.25?8?16?2?44.25mm （3）轴上零件的周向定位
齿轮的周向定位均采用平键连接。按dⅡ?Ⅲ=35mm查参考文献【2】表11.28得平键截面尺寸为b?h?10mm?8mm，根据LⅡ?Ⅲ?58mm，LⅣ?Ⅴ?38mm，选取直齿轮的平键长度
L3?50mm，斜齿轮平键长度L2?30mm，平键的尺寸分别为b3?h3?L3?10mm?8mm?50mm，b2?h2?L2?10mm?8mm?30mm。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为尺寸公差为m6。
（4）确定轴上圆角和倒角尺寸。根据参考文献【1】表15-2选取：轴端倒角1×45°， 所有轴肩圆角半径均为1.6mm。
（5）求轴上的载荷
轴的计算简图如图7-4所示。
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H7，滚动轴承与轴的轴向定位是通过过渡配合来保证的，此处选择轴的n6 <机械设计》课程设计任务书
根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。由参考文献【2】表12-4查得30305单列圆锥滚子轴承a?13mm，所以简支梁的支撑跨距
b360?L??a?45?58??13?50mm L1?LⅠ?ⅡⅡ?Ⅲ22b?b40+60?67.5mm L2?LⅢ?Ⅳ?23?17.5?22b40 L3?LⅣ?Ⅴ?LⅤ?Ⅵ?2?a?38?44.25??13?49.25mm
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图7-4轴II的计算简图、弯矩图和扭矩图
从轴的结构图及弯矩图和扭矩图中可以看出截面C是危险截面。所计算出的截面C处的
MH、MV、及M的值列于表7-2。
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表7-2轴II的危险截面C处的MH、MV、及M值 载荷 支反力 水平面H 垂直面V FNH1?547.8N FNV1?510.9N FNH2?835.9N 弯矩M 总弯矩 扭矩T
(6)按弯扭合成应力校核轴的强度
FNV2?261.2N MV?12.9N?m MH?41.2N?m 22M?MH?MV?4.32?104N?mm TII?2.99?107N?mm 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面的强度。轴单双向旋转，扭转切
应力应为对称循环应力，取??1。由参考文献【1】表15-4得
?ca? t?3M2???T3?W2
h8??4（h为键槽的高度） 2222?dbt?d?t???35310?4??35?4? W?????549.1 322d322?35 ?ca?M???TII?22W?43200??1?2.99?10292?549.1MPa?23.5MPa
轴的材料为45钢，调质处理，由参考文献【1】表15-1查得???1??60MPa。?ca
(三)输入轴（Ⅰ轴）及轴承的设计
1.求Ⅰ轴上的功率P1、转速n1、转矩T1。 P11kW 1?3.
n1=1500r/min
T1?1.98?107N?mm2.求作用在齿轮1上的力。 d1?40mm
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Ft1?Ft2=343.68N Fr1?Fr2?128.59N Fa1?Fa2?81.94N 3.初步确定轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理。根据参考文献【1】表15-3，取A0?112，于是得 dmin?AP103n?110?33.11mm?14.03mm 11500当轴的截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，对于轴径小于
100mm的轴，有一个键槽的轴径增大5%~7%，现选5%，则有 dmin=14.03?(1?5%)mm?14.7mm
轴的最小直径显然是安装在带轮处的直径。取带轮的孔径d?30mm。定位出的轴径
d1?(1.8~2)d，现取d1?1.8d?1.8?30?54mm。查参考文献【1】表8-11，得A型槽的轮槽尺寸：e?15?0.3mm，fmin?9mm。在V带的设计中需要3根A型V带，则带轮的宽度
B带=3e?2f?3?15?2?9?63mm，带轮的轮毂长度L=(1.5~2)d，取L=2d=60mm。
4.轴的结构设计。
1）周的结构示意图如图7-5所示。
图7-5 轴I的结构示意图
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
（1）初步选择滚动轴承。因为轴Ⅱ既受到轴向的作用力也受到径向的作用力，故选取单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，并根据带轮的孔径d=30mm，带轮轮毂的长度L=60mm，得dⅠⅡ??30mm，LⅠⅡ??60mm。带轮的右端用轴肩固定，轴肩高度h?(2~3)R，由轴径
dⅠⅡ?=30mm，查参考文献【1】表15-2，得R?1mm，所以h?(2~3m)m，则dⅡ?Ⅲ?30?2h?(34~m3。m6Ⅱ)-Ⅲ轴段安装轴承，
其轴径由轴承孔径决定，查参考文献【2】， 29