重庆交通大学2009级机械设计课程设计
轴向力 Fa?Fttan??2403.6N
Ⅲ.初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。取A0=112，则dmin?A03P1n1?23.8mm取d=25mm。
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12。为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩Tca?KAT?，查《机械设计》表10.1，取KA?1.5，则： Tca?KAT??137.3N?m
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，选用LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 1250N?m。半联轴器的孔径 d??25mm，故取d12?25mm 轴器长度L?82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L??60mm
，半联
输入轴
Ⅳ.齿轮轴的结构设计
(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轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径d23?30mm；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度L??60mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比L?略短一些，现取l12?58mm
2).初步选择滚动轴承。因轴承受径向力和轴向力的作用，圆锥滚子轴承。按照工作要求并根据d23?30mm，查机械设计手册表6-1选取轴承30208，其尺寸为
d?D?B?40mm?80mm?18mm
，故d34?d78?40mm，l34?l78?18mm。
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3).轴肩高度h?0.07d，故取h?4mm，则轴环处的直径d45?d67?42mm。轴环宽度b?1.4h，取l45?l67?12mm
4).轴承端盖的总宽度为20mm(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间的距离
l?30mm，故l23?50mm。
5).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端Ⅳ-Ⅴ的直径d56?49.4mm，l56?65mm。 至此，已初步确定了轴的各段和长度。 (2).轴上零件的周向定位
半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d12由《机械设计设计手册》表4-1查得平键截面b?h?10mm?8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为48mm。同时为了保证半联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择半联轴器与轴的配额为渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 (3).确定轴上圆角和倒角尺寸
参考《机械设计手册》表1-27，取轴端圆角2?45?。 Ⅴ.求轴上的载荷
首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距
L2?L3?57.5mm?57.5mm?115mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。
H7k6；滚动轴承与轴的周向定位是由过
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。现将计算处的截面C处的MH、MV及M的值列于下表。
载荷 水平面H 垂直面V FNV1?515.26N支反力F FNH1?1415.65NFNH2 ?1415.65N FNV2?515.26N弯矩M 总弯矩 扭矩T
MH?81399.88N?mm MV?29627.45N?mm M?86624.05N?mm T?81400N?mm 22
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Ⅵ.按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.6，轴的计算应力
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?ca?M2?(?T)W2?5.23MPa
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由《机械设计》表11.2查得[??1]?60MPa 因此?ca?[??1]，故安全。 （三）中间轴II轴的设计 轴的基本设计
（1）列出轴上的功率、转速和转矩
PII?8.9kw nII?242.5r/minTII?346N?m
（2）求作用在齿轮上的力
因已知的大齿轮的分度圆直径为
d=288.6mm
???14.07
而圆周力Ft?2TIId?2X346288.6?2397.7N
轴向力Fa?Fttan??600.3N 作用在小齿轮上的力为： 已知小齿轮的分度圆为：
d=72.1 ??14.07? 圆周力为：Ft?2TIId?2X34672.1?9597.7N
轴向力Fa?Fttan??2403N
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（3）初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。取A0=112，则
dmin?A0P2n2?37.2mm
3输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d????。为了使所选的轴直径d????与轴承的孔径相适应，故需同时选取轴承型号。
（4).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。按照工作要求并根据dI?II?40mm，查机械设计手册表6-1选取轴承30208，其尺寸为
d?D?B?40mm?80mm?18mm，故dI?II?dV?VI?40mm；
3).取安装齿轮处的轴端II-IⅤ的直径dII?IIII?45mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取lII?III?58mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h?0.07d，则轴环处的直径
dIII?IV?50mm。轴环宽度b?1.4h，取lIII?IV?110mm。
4).轴承端盖的总宽度为30mm(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，取端盖的外端面与轴承左端面间的距离
lIV?117mm，
（5).取齿轮距箱体内壁的距离a?12mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承
位置时，取则lVI?VII?57mm
至此，已初步确定了轴的各段和长度。 (6).轴上零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按dII?III由《机械设计手册》表4-1查
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