东北大学毕业设计（论文） 第三章 传动部分设计与计算
该轴传递较大功率，转速较低，无特殊要求，故选用45优质碳素结构钢调质处理，其机械性能查以下表得：
表3.1 轴的常用材料及其主要力学性能
表3.2 常用材料近似极限强度
?B?637Mpa, ?s?353Mpa, ??1?268Mpa, ??1?155Mpa ???0.34,???0.21
?B——材料的抗拉极限，Mpa；
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东北大学毕业设计（论文） 第三章 传动部分设计与计算
?s——材料的屈服极限，Mpa； ??1——弯曲时轴的疲劳极限，Mpa；
??1——扭转时轴的疲劳极限，Mpa；
??——弯曲时将平均应力折合为应力幅的等效系数； ??——扭转时将平均应力折合为应力幅的等效系数。
（2） 按扭转强度初步计算轴径
d≥39550?103P0.2[??AP03 T]nn式中：
d——轴的直径，mm； P——轴传递的功率，48.6kW； n——轴的转速，107r/min；
[?T]——轴得扭剪应力，Mpa；
A0——由轴的材料及承载情况确定的系数，查得118~107。
d≥110?348.6107=84.9mm 考虑轴端安装联轴器需要开键槽，将直径加大并取标准值，120mm。（3）按弯扭合成条件校核轴 圆周力：
FT1t?2d 1式中：
Ft——轴上的圆周力,N； d1——齿轮分度圆直径，mm； T1——轴上的转矩。
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3-2） 3-3） （ （东北大学毕业设计（论文） 第三章 传动部分设计与计算
2?9.55?106?48.6Ft??24098N
107?360径向力：
Fr?Fttan? （3-4）
式中：
Fr——轴的径向力；
?——齿形角，20°；
Fr?24098?tan20?8771N
计算轴的支反力Ra，Rb，其受力图如图3.1,3.2所示
图3.1 轴的结构简图
图3.2 轴的受力简图
图3.3 水平方向轴的受力图
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东北大学毕业设计（论文） 第三章 传动部分设计与计算
M1
图3.4 轴的水平方向弯矩图 水平面内受力图如3.3所示 有力矩平衡条件可得：
RL1Ftb1?LL 1?2 RL2Fta1?L?L 12 式中：
L1——轴承到齿轮的距离，296mm； L2——轴承到齿轮的距离，684mm；
Ra1——水平面上的支反力； Rb1——水平面上的支反力。 代入数据可得：
R24098?684a1?980?16819.4N R24098?296b1?980?7278.6N
画出力矩图如图3.4所示
M1?L1Ra1 M1——齿轮支点处弯矩。 代入数据可得：
M1?16819.4?296?4978542.4N.mm
图3.5 垂直方向轴的受力图
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3-5） （3-6） （3-7）
（ 东北大学毕业设计（论文） 第三章 传动部分设计与计算
M2
图3.6 垂直方向轴的弯矩图 垂直面内受力图如图3.5所示
R2a2?FrLL 1?L2RFrL1b2?L 1?L2Rb2——垂直面上的支反力； Ra2——垂直面上的支反力。 代入数据得：
R8771?684a2?980?6121.8N R?8771?296b2980?2649.2N
垂直面内弯矩
M2?Ra2L1
M2?6121.8?296?1812052.8N
合成弯矩M如图所示
M
图 3.7 合成弯矩图
M?M2?M212 M?4978542.42?1812052.82?5298058N.mm
按脉动循环计算
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3-8） 3-9） 3-10）
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