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高速轴齿轮1做成实心式如图6.1（b），中间轴齿轮3做成齿轮轴，中间轴齿轮2和低速轴齿轮4两个大齿轮使用腹板式结构如图6.1（a）
图6.1 齿轮结构设计示意图
7 传动轴和传动轴承的设计
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7.1 低速轴、传动轴承以及联轴器的设计
7.1.1 求输出轴上的功率P3，转速n3，转矩T3
P3＝4.92 KW n3＝33.30 r/min T3＝1410.99 N．m 7.1.2 求作用在齿轮上的力
因已知低速级大齿轮的分度圆直径为
d2＝316.125 mm
2T32?1410.99?103而 Ft＝＝＝8926.93 N ?316.125d2??otan?ntantan2020tan?4348.16??1630.06N Fr＝Ft＝＝3356.64 N 8926.93o??cos?5?4cos13.?86cos14 Fa＝Fttan?＝4348.16×tan14?5?4??＝2315.31 N
圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图7.1所示。
图7.1 轴的载荷分布图
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7.1.3 初步确定轴的最小直径
（1）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,
P调质处理。根据课本p361表15?3，取Ao?112，于是得 370dmin?Ao3P34.923?35.763＝112×mm＝61.32
33.30n3（2）联轴器的选择。输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径dⅠ?Ⅱ（图7.2）。为了使所选的轴直径dⅠ?Ⅱ与联轴器的孔径相适,故需同时选取联轴器的型号。
?1.，则： 查课本p351表14-1,考虑到转矩变化很小，故取Ka＝1.3
Tca?KaT3＝?1.5?311.35?467.0275N?1.3×1410.99×10＝1834.287 N?mm
p173表17-4，按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查《机械设计手册》
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选用LT10弹性套柱销联轴器（GB/T4323—2002），其公称转矩为2000N?m。半联轴器的孔径d1＝65 mm，故取dⅠ?Ⅱ＝65 mm，半联轴器的长度L＝142 mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1＝107 mm。 7.1.4 轴的结构设计
（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
① 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需要制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ的直径dⅡ?Ⅲ＝80 mm；左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D＝85 ?47mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1＝107 mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上
?105 mm82而不压在轴端上, 故Ⅰ-Ⅱ的长度应比L1略短一些,现取lⅠ?Ⅱ＝。
② 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dⅡ?Ⅲ＝80 mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游?47隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 297—1994）30217型，其尺寸为d×D
?ddⅦ??5058；右端圆锥滚子轴承采用套×T＝85 mm×150 mm×30.5 mm，故dⅢ?Ⅳ＝85 mmⅥ??ⅧⅦ＝?16筒进行轴向定位，取套筒宽为14 mm，则lⅦ?Ⅷ＝44.5 mm。
③ 取安装齿轮处的轴段dⅣ-Ⅴ＝90 mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮毂的宽度为90 mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂
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宽度，故取lⅣ-Ⅴ＝86 mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高h＞0.07d，故取h＝7 mm，
?65则dⅤ?Ⅵ＝104 mm。轴环宽度b?1.4h,取b＝12 mm。
④ 轴承端盖的总宽度为37.5 mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面
?50间的距离l?30mm,故取lⅡ?Ⅲ＝67.5 mm。
至此，已初步确定了低速轴的各段直径和长度。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
图7.2 低速轴的结构设计示意图 表 7.1 低速轴结构设计参数
段名 参数 直径/mm 长度/mm 键b×h×L/mm C或R/mm Ⅰ-Ⅱ 65 H7/k6 105 20 ×12 ×90 Ⅰ处 o2×45 Ⅱ处 R2 Ⅱ-Ⅲ 80 67.5 Ⅲ处R2.5 Ⅲ-Ⅳ 85 m6 46 Ⅳ处R2.5 Ⅳ-Ⅴ 90 H7/n6 86 25×14×70 Ⅴ处R2.5 Ⅴ-Ⅵ 104 12 Ⅵ处R2.5 Ⅵ-Ⅶ 85 m6 44.5 Ⅶ处 o2.5×45 （2）轴上的零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按dⅣ-Ⅴ＝90 mm由课本p106表6-1查得平键截面b×h＝25 mm×14 mm，键槽用键槽铣刀加工，长为70 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，半联n6H7。k6轴器与轴的连接，选用平键为20 mm×12 mm×90 mm，半联轴器与轴的配合为
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，取轴左端倒角为2×45?，右端倒角为2.5×45?。各轴肩处的圆角半径为:Ⅱ处为R2，其余为R2.5。 7.1.5 求轴上的载荷
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首先根据结构图(图7.2）作出轴的计算简图（图7.1）。在确定轴承的支点位置时,应从手册中查得a值。对于30217型圆锥滚子轴承，由手册中查得a＝29.9 mm。
?114.8mm?608mm?mm175.6因此，作为简支梁的轴的支承跨距L2?L3＝57.1+71.6＝.128.7 。根据轴的计算简
图做出轴的弯矩图和扭矩图（图7.1）。
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面Ｃ是轴的危险截面。计算步骤如下：
L2?L3＝?114.8mm?608mm?175.657.1+71.6＝.128.7 mm FFNH?11＝NHL371.660.8Ft＝?4348.16??8926.93?1506N＝4 966.34 N
L2?L3175.657.1?71.6F＝FNHNH22?57.1114.8L2＝3 960.59 N Ft＝?4348.16??8926.93?2843N57.1?71.6L2?L3175.6FrL3?FaD2315.31?316.1253356.64?71.6?2＝2＝2 676.96 N ?809NL2?L357.1?71.6FNV?NV11＝
F＝＝3 356.64-2 676.96＝679.68 N FNVNV22?Fr?FNV2?1630?809?821FNH1L2.8＝×57.1＝283 578.014 N?mm MH＝?172888N4 966.34?M＝＝2 676.96×57.1＝152 854.416 N?mm MVV11?FNV1L2?809?114.8?92873.2N?MV679.68＝486 65.09 N?mm M?FNV2L3＝?821?60×.871.6?49916.8N?V22＝
222222283578.014?152854.416M1＝＝＝N?mm ?M?M?172889?92873?196255N?322 150.53 mm1HV12222?MVM2＝MHmm 2＝283578.014?48665.09＝287 723.45 N?
表7.2 低速轴设计受力参数
载 荷 水平面H 垂直面V 支反力 FNH1＝4 966.34 N，FNH2＝3 960.59 N 弯矩M 283 578.014 MH＝?172888.8N?N?mm FNV1＝2 676.96 N，FNV2＝679.68 N MV1＝152 854.416 N?mm MV2＝486 65.09 N?mm 总弯矩 扭矩T M1＝322 150.53 N?mm,M2＝287 723.45N?mm 1 410 990 N?mm
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