作用在齿轮上的力：圆周力：Ft1?2T12?21843?N?1192.3N d136.64tan?tan20?1192.3??441.69N cos?cos10.735 径向力：Fr1?Ft1 轴向力：Fa1?Ft1tan??1192.3?tan10.735?226.04N 第一段轴中点到轴承中点距离La?111.5mm，轴承中点到齿轮中点距离Lb?121mm，齿轮中点到轴承中点距离Lc?50mm。 轴所受的载荷是从轴上零件传来的，计算时通常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当做置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关 在水平面内 轴承A处水平支承力： Fr1?Lb?Fa1?Lb?Lcd136.64441.69?121?226.04?2?2?336.27N 121?50FAH?轴承B处水平支承力：FBH?Fr1?FAH?441.69?336.27?105.42N 在垂直面内 轴承A处垂直支承力：FAV?Fr1?Lb121?441.69??312.54N Lb?Lc121?50Lc50?1192.3??348.62N Lb?Lc121?50轴承B处垂直支承力：FBV?Ft1?轴承A的总支承反力为： 22FA?FAH?FAV??336.27?2??312.54?2?459.08N 轴承B的总支承反力为： 22FB?FBH?FBV?105.422?348.622?364.21N d.绘制水平面弯矩图 截面A在水平面上弯矩：MAH?0N?mm 截面B在水平面上弯矩：MBH?0N?mm 截面C左侧在水平面上弯矩： d36.64MCHL?FAH?Lc?Fa1?1?336.27?50?226.04??12672.447N 22
第 23 页 共 39 页
截面C右侧在水平面上弯矩：MCHR?FAH?Lc?336.27?50?16813.5N 截面D在水平面上的弯矩：MDH?0N?mm e.绘制垂直面弯矩图 截面A在垂直面上弯矩：MAV?0N?mm 截面B在垂直面上弯矩：MBV?0N?mm 截面C在垂直面上弯矩：MCV?FAV?LC?312.54?50?15627N?mm 截面D在垂直面上弯矩：MDV?0N?mm f.绘制合成弯矩图 截面A处合成弯矩：MA?0N?mm 截面B处合成弯矩：MB?0N?mm 截面C左侧合成弯矩： 22MCL?MCHL?MCV?12672.4472?156272?20119.49N?mm 截面C右侧合成弯矩： 22MCR?MCHR?MCV?16813.52?156272?22954.24N?mm 截面D处合成弯矩：MD?0N?mm N?mm g.转矩和扭矩图 ：T1?21843作弯矩，扭矩图如下：
第 24 页 共 39 页
5.1.4按弯扭合成强度校核轴的强度 其抗弯截面系数为W?最大弯曲应力为????d1332???36.64332?4826.65mm3 M22954.24??4.76MPa W4826.65查表得40Cr，调质处理，则轴的许用弯曲应力[σ]=70MPa，σ<[σ]，所以强度满足要求。 5.2. Ⅱ轴（中间轴）的设计 （1）已经确定的运动学和动力学参数 转速n2=325.45r/min；功率P2=3.173kW；轴所传递的转矩T2=93108N?mm （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力 由表15-1[2]选用45，调质处理，许用弯曲应力为[σ]=60MPa （3）按扭转强度概略计算轴的最小直径 由于中间轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取A0=115。 d?A0?3P23.173?115?3?24.57mm n2325.45由于最小直径轴段处均为滚动轴承，故选标准直径dmin=30mm （4）设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析 由于齿轮3的尺寸较大，其键槽底到齿根圆距离t远大于2，因此设计成分离体，即齿轮3安装在中速轴上，中速轴设计成普通阶梯轴。显然，轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸轴上齿轮3、齿轮2及两个轴承。 与轴承相配合的轴径需磨削。两齿轮之间以轴环定位；两齿轮的另一端各采用套筒定位；齿轮与轴的连接选用普通平键，A型。联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。 b.确定各轴段的长度和直径。 确定各段轴直径 d1：滚动轴承处轴段，应与轴承内圈尺寸一致，选取d1=30mm，选取轴承型号为角接触轴承7206AC d2：过渡轴段，故选取d2=36mm。 d3：轴肩段，故选取d3=40mm。 d4：过渡轴段，故选取d4=36mm。
第 25 页 共 39 页
d5：滚动轴承轴段，要求与d1轴段相同，故选取d5=30mm。 各轴段长度的确定 L1：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L1=36mm。 L2：由小齿轮的宽度确定，为保证轴向定位可靠，长度略小于齿轮宽度，选取L2=60mm。 L3：轴肩段，取L3=6mm。 L4：由大齿轮的宽度确定，为保证轴向定位可靠，长度略小于齿轮宽度，选取L4=42mm。 L5：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L5=37mm。 轴段 直径(mm) 长度(mm) 1 30 36 2 36 60 3 40 6 4 36 42 5 30 37 （5）弯扭合成强度校核 a.画中速轴的受力图 如图所示为中速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力 分度圆直径：d2?163.36mm,d3?55.86mm 作用在齿轮上的力：圆周力：Ft2?2T22?93108?N?1139.91N d2163.362T22?93108?N?3333.62N d355.86 Ft3? 径向力：Fr2?Ft2tan?tan20?1139.91??422.28N cos?高cos10.735tan?tan20?3333.62??1255.18N cos?低cos14.835 Fr3?Ft3 轴向力：Fa2?Ft2tan?高?1139.91?tan10.735?216.11N Fa3?Ft3tan?低?3333.62?tan14.835?882.96N c.计算作用在轴上的支座反力 轴承中点到齿轮2中点距离La?55mm，齿轮2到齿轮3中点距离Lb?57mm,齿轮3中点到轴承中点距离Lc?49mm 轴承A在水平面内支反力
第 26 页 共 39 页
FAH?Fr3?La?2Fr2?Lb?Fa2?La?Lb?Lcdd2?Fa3?322163.3655.86?882.96?22 1255.18?55?2?422.28?57?216.11??55?57?49?392.6N轴承B在水平面内支反力 FBH?Fr3?FAH?Fr2?1255.18?392.6?422.28?440.3N 轴承A在垂直面内支反力 FAV?Fr3?La?Fr2?(La?Lb)1255.18?55?422.28?(55?57)??722.55N La?Lb?Lc55?57?49轴承B在垂直面内支反力 FBV?Fr3?(Lb?Lc)?Fr2?Lc1255.18?(57?49)?422.28?49??954.91N La?Lb?Lc55?57?49轴承A的总支承反力为： 22FA?FAH?FAV?392.62?722.552?822.32N 轴承B的总支承反力为： 22FB?FBH?FBV?440.32?954.912?1051.53N d.绘制水平面弯矩图 截面A和截面B在水平面内弯矩MAH?MBH?0 截面C右侧在水平面内弯矩MCHR??FAH?Lc??392.6?49??19237.4N?mm 截面C左侧在水平面内弯矩 d163.36MCHL?Fa2?2?FAH?Lc?216.11??392.6?49??1585.5N?mm 22截面D右侧在水平面内弯矩 d55.86MDHR?FBH?La?Fa3?3?440.3?55?882.96???444.57N?mm 22截面D左侧在水平面内弯矩MDHL?FBH?La?440.3?55?24216.5N?mm e.绘制垂直面弯矩图 截面A在垂直面内弯矩MAV?MBV?0N?mm 截面C在垂直面内弯矩MCV?FAV?Lc?722.55?49?35404.95N?mm 截面D在垂直面内弯矩MDV?FBV?La?954.91?55?52520.05N?mm f.绘制合成弯矩图
第 27 页 共 39 页